发酵工艺控制 泡沫控制

7.发酵工艺及控制7.3.7泡沫的影响及其控制一、泡沫的形成及其对发酵的影响1、形成条件：气-液两相共存---气体从外部进入，气体从内部产生；表面张力大的物质存在；起泡速度高于破泡速度；含助泡剂；气液接触。2、形成的泡沫有两种类型：一种是发酵液液面上的泡沫，气相所占的比例特别大，与液体有较明显的界限，如发酵前期的泡沫；另一种是发酵液中的泡沫，又称流态泡沫，分散在发酵液中，比较稳定，与液体之间无明显的界限。一、泡沫的形成及其对发酵的影响3、发酵过程泡沫产生的原因（1）通气搅拌的强烈程度（2） 培养基配比与原料组成：培养基中某些成分(如蛋白质及其他胶体物质)的分子，在气泡表面排列形成坚固的薄膜。因此，气泡不易破裂，聚成泡沫层。（3）菌种、种子质量和接种量：菌种质量好，生长速度快，可溶性氮源较快被利用，泡沫产生几率也就少。菌种生长慢的可以加大接种量（4）灭菌质量：培养基灭菌质量不好，糖氮被破坏，抑制微生物生长，使种子菌丝自溶，产生大量泡沫，加消泡剂也无效。一、泡沫的形成及其对发酵的影响4、发酵时起泡的规律：泡沫的多少一方面与发酵罐搅拌、通风有关；另一方面，与培养基性质有关。①整个发酵过程中，泡沫保持恒定的水平；②发酵早期培养基成分丰富，易起泡。起泡后稳定地下降，以后保持恒定；③发酵前期，泡沫稍微降低后又开始回升；④发酵开始起泡能力低，以后上升；⑤以上类型的综合方式。一、泡沫的形成及其对发酵的影响5、泡沫的危害（1）降低生产能力（装料系数减少）（2）造成大量逃液：引起原料浪费；引起染菌（3）影响菌的呼吸二、泡沫的控制1.控制办法改变某些物理化学参数(如pH值、温度、通气和搅拌改变发酵工艺(如采用分次投料)来控制，以减少泡沫形成的机会调整培养基中的成分(如少加或缓加易起泡的原材料采用菌种选育的方法，筛选不产生流态泡沫的菌种，来消除起泡的内在因素采用机械消泡或消泡剂消泡这两种方法来消除已形成的泡沫二、泡沫的控制2、消泡方法对于已形成的泡沫，工业上可以采用机械消泡和化学消泡剂消泡或两者同时使用消泡。消泡方法：生物法、化学法、机械法（1）机械法：靠机械强烈振动，压力的变化，使气泡破裂，或借助机械力将排出气体中的液体加以分离回收（2）化学法：添加消泡剂（油类等），应用面广点击此处添加小标题2）消泡剂消泡消泡剂的作用机理：由于消泡剂本身的表面张力较低，当其与气泡膜表面接触时，使气泡膜局部的表面张力降低，从而使气泡破裂。降低泡沫液膜的机械强度；降低液膜的表面黏度；兼有两者的作用，达到破裂泡沫的目的。1）机械消泡罐内消泡——靠罐内消泡桨转动打碎泡沫。罐外消泡——将泡沫引出罐外，通过喷嘴的加速作用或离心力来消除泡沫。点击此处添加小标题2）消泡剂消泡优点：是表面活性剂，具有一定的亲水性，溶解度较小，无毒，不干扰溶氧、pH值等测定仪表的使用，来源广，价廉。缺点：消耗多种油类或化工原料；使发酵液中氧的吸收减少1/5-1/3。1）机械消泡优点：节省原料，减少染菌机会。缺点：消泡效果不理想，仅可作为消泡的辅助方法。点击此处添加小标题（3）常用的消泡剂天然油脂类豆油、玉米油、棉籽油、菜籽油和猪油等。油不仅用作消泡剂，还可作为碳源和发酵控制的手段。在发酵中，要控制油的质量、新鲜程度，并要进行发酵试验检验。聚醚类：如泡敌，氧化丙稀、环氧乙烷与甘油聚合；亲水性好，在发泡介质中易铺