發(fā)酵工藝控制 泡沫控制

7.發(fā)酵工藝及控制7.3.7泡沫的影響及其控制一、泡沫的形成及其對發(fā)酵的影響1、形成條件：氣-液兩相共存---氣體從外部進(jìn)入，氣體從內(nèi)部產(chǎn)生；表面張力大的物質(zhì)存在；起泡速度高于破泡速度；含助泡劑；氣液接觸。2、形成的泡沫有兩種類型：一種是發(fā)酵液液面上的泡沫，氣相所占的比例特別大，與液體有較明顯的界限，如發(fā)酵前期的泡沫；另一種是發(fā)酵液中的泡沫，又稱流態(tài)泡沫，分散在發(fā)酵液中，比較穩(wěn)定，與液體之間無明顯的界限。一、泡沫的形成及其對發(fā)酵的影響3、發(fā)酵過程泡沫產(chǎn)生的原因（1）通氣攪拌的強(qiáng)烈程度（2） 培養(yǎng)基配比與原料組成：培養(yǎng)基中某些成分(如蛋白質(zhì)及其他膠體物質(zhì))的分子，在氣泡表面排列形成堅固的薄膜。因此，氣泡不易破裂，聚成泡沫層。（3）菌種、種子質(zhì)量和接種量：菌種質(zhì)量好，生長速度快，可溶性氮源較快被利用，泡沫產(chǎn)生幾率也就少。菌種生長慢的可以加大接種量（4）滅菌質(zhì)量：培養(yǎng)基滅菌質(zhì)量不好，糖氮被破壞，抑制微生物生長，使種子菌絲自溶，產(chǎn)生大量泡沫，加消泡劑也無效。一、泡沫的形成及其對發(fā)酵的影響4、發(fā)酵時起泡的規(guī)律：泡沫的多少一方面與發(fā)酵罐攪拌、通風(fēng)有關(guān)；另一方面，與培養(yǎng)基性質(zhì)有關(guān)。①整個發(fā)酵過程中，泡沫保持恒定的水平；②發(fā)酵早期培養(yǎng)基成分豐富，易起泡。起泡后穩(wěn)定地下降，以后保持恒定；③發(fā)酵前期，泡沫稍微降低后又開始回升；④發(fā)酵開始起泡能力低，以后上升；⑤以上類型的綜合方式。一、泡沫的形成及其對發(fā)酵的影響5、泡沫的危害（1）降低生產(chǎn)能力（裝料系數(shù)減少）（2）造成大量逃液：引起原料浪費；引起染菌（3）影響菌的呼吸二、泡沫的控制1.控制辦法改變某些物理化學(xué)參數(shù)(如pH值、溫度、通氣和攪拌改變發(fā)酵工藝(如采用分次投料)來控制，以減少泡沫形成的機(jī)會調(diào)整培養(yǎng)基中的成分(如少加或緩加易起泡的原材料采用菌種選育的方法，篩選不產(chǎn)生流態(tài)泡沫的菌種，來消除起泡的內(nèi)在因素采用機(jī)械消泡或消泡劑消泡這兩種方法來消除已形成的泡沫二、泡沫的控制2、消泡方法對于已形成的泡沫，工業(yè)上可以采用機(jī)械消泡和化學(xué)消泡劑消泡或兩者同時使用消泡。消泡方法：生物法、化學(xué)法、機(jī)械法（1）機(jī)械法：靠機(jī)械強(qiáng)烈振動，壓力的變化，使氣泡破裂，或借助機(jī)械力將排出氣體中的液體加以分離回收（2）化學(xué)法：添加消泡劑（油類等），應(yīng)用面廣點擊此處添加小標(biāo)題2）消泡劑消泡消泡劑的作用機(jī)理：由于消泡劑本身的表面張力較低，當(dāng)其與氣泡膜表面接觸時，使氣泡膜局部的表面張力降低，從而使氣泡破裂。降低泡沫液膜的機(jī)械強(qiáng)度；降低液膜的表面黏度；兼有兩者的作用，達(dá)到破裂泡沫的目的。1）機(jī)械消泡罐內(nèi)消泡——靠罐內(nèi)消泡槳轉(zhuǎn)動打碎泡沫。罐外消泡——將泡沫引出罐外，通過噴嘴的加速作用或離心力來消除泡沫。點擊此處添加小標(biāo)題2）消泡劑消泡優(yōu)點：是表面活性劑，具有一定的親水性，溶解度較小，無毒，不干擾溶氧、pH值等測定儀表的使用，來源廣，價廉。缺點：消耗多種油類或化工原料；使發(fā)酵液中氧的吸收減少1/5-1/3。1）機(jī)械消泡優(yōu)點：節(jié)省原料，減少染菌機(jī)會。缺點：消泡效果不理想，僅可作為消泡的輔助方法。點擊此處添加小標(biāo)題（3）常用的消泡劑天然油脂類豆油、玉米油、棉籽油、菜籽油和豬油等。油不僅用作消泡劑，還可作為碳源和發(fā)酵控制的手段。在發(fā)酵中，要控制油的質(zhì)量、新鮮程度，并要進(jìn)行發(fā)酵試驗檢驗。聚醚類：如泡敵，氧化丙稀、環(huán)氧乙烷與甘油聚合；親水性好，在發(fā)泡介質(zhì)中易鋪