泡沫的消除課件

1、第三節(jié) 泡沫的消除一、泡沫對發(fā)酵的影響在谷氨酸發(fā)酵中，由于通氣和攪拌，產(chǎn)生少量泡沫是空氣溶解于發(fā)酵液中的結(jié)果。因此，發(fā)酵過程產(chǎn)生少量泡沫是正常的。但是泡沫過多就會影響發(fā)酵的正常進行。泡沫過多的影響引起發(fā)酵液大量溢出，造成浪費和污染泡沫上升到罐頂，可能從軸封滲漏，造成雜菌污染降低了發(fā)酵罐的裝填系數(shù)，降低了設(shè)備利用率影響氧的傳遞，影響通氣攪拌效果代謝氣體不能及時排出，影響菌體的正常呼吸作用二、泡沫的形成和性質(zhì)泡沫 是氣體分散在少量液體中的膠體體系，是由許多氣泡堆積在一起而形成的。泡沫形成的必要條件 氣、液兩相共存； 有能降低液體表面張力的物質(zhì)存在。發(fā)酵液中的泡沫： 分散相：無菌空氣、 CO2 連續(xù)

2、相：發(fā)酵液按發(fā)酵液性質(zhì)的不同，一般有兩種泡沫：表面泡沫所占比例大；密集；含有許多被液膜隔開的單個氣泡，其形狀是多面體的；泡沫與它下面的液體之間有能分辨的界限。內(nèi)部泡沫分散很細且均勻；較穩(wěn)定；球形；無明顯的液面界限；Gibbs方程 G=A 式中 G：自由能變化（J） ：液體的表面張力(N/cm)，是一種沿著液體表面 并與表面平衡的，力圖使表面縮小的力，各種物質(zhì)由于他們分子間的相互作用力不同，表面張力就不同。 A:表面積 從上式可以看出，當(dāng)液體表面積增加時，表面能也增加，而體系總是趨于向能量最小的方向移動，表明表面能增加就會使體系不穩(wěn)定，泡沫就是這樣一種不穩(wěn)定體系。 要使泡沫穩(wěn)定，就要加入一種穩(wěn)定

3、劑起泡劑來降低表面張力。泡沫的穩(wěn)定性，主要與液體的性質(zhì)，如表面張力、表面黏度和泡沫機械強度等有關(guān)。凡是能降低液體表面張力的物質(zhì)叫做表面活性物質(zhì)。液體表面張力降低就增加了泡沫的穩(wěn)定性，表面活性劑在氣泡周圍形成堅固的保護膜，增強了泡沫的機械強度。泡沫的穩(wěn)定性很大程度上還取決于液體的黏度。此外，泡沫的表面積、溫度、pH、溶液濃度等對泡沫的穩(wěn)定性均有影響。對于純液體來說，水的表面張力在常見液體中是最大的。20度下，水的表面張力為72.75mN/m，而烷烴的表面張力較小，如正辛烷在20度下表面張力為21.80mN/m.表面活性是兩親分子，親水基是極性基團，親油基就是碳氫鏈。表面活性劑溶于水后，由于親油部

4、分希望脫離水，故在表面富集（稱為表面吸附），親水基插在水中，親油基豎在水面。等于將水的表面變成了親油基緊密排列的表面，這種表面相當(dāng)于烷烴的表面，表面張力降低。三、發(fā)酵過程泡沫形成的規(guī)律泡沫的多少，一方面與攪拌、通氣有關(guān)，另一方面與培養(yǎng)基性質(zhì)有關(guān)：蛋白質(zhì)原料，如蛋白胨、玉米漿、黃豆粉、酵母粉等是主要發(fā)泡劑；濃度較高的糖類能增加培養(yǎng)基的黏度，使泡沫穩(wěn)定，糊精含量多能引起泡沫的形成；培養(yǎng)基滅菌方法和操作條件會影響培養(yǎng)基成分的變化而影響泡沫的生成；細菌本身也有穩(wěn)定泡沫的作用。四、泡沫的消除消泡的方法物理方法消泡機械消泡化學(xué)消泡劑消泡1、物理方法消泡定義：是利用改變溫度等方法，使泡沫黏度或彈性降低，從而

5、使泡沫破裂；2、機械消泡定義：是借助機械力將泡沫打破，或借助壓力變化使泡沫破裂；消泡器：耙式、離心式、刮板式、碟片式等；優(yōu)點：無需在發(fā)酵液中加入其他物質(zhì)，節(jié)省原料，減少加入消泡劑所引起的污染機會；缺點：不能從根本上消除引起泡沫穩(wěn)定的因素，消泡效果不如化學(xué)消泡劑迅速可靠，需要一定的設(shè)備和消耗動力。3、化學(xué)消泡劑消泡定義：是在發(fā)酵液中加入一種消泡劑以消除起泡因素；優(yōu)點：消泡效果好，作用快，尤其是合成消泡劑效率高，用量少；缺點：需要消泡劑，如果選擇不當(dāng)會影響菌體生長或代謝產(chǎn)物的生成；操作上增加染菌機會；若添加過量會影響氧的傳遞，從而影響菌體代謝；如用植物油由于生物素含量多，用量多會影響谷氨酸的生成。

6、消泡機理消泡劑選用原則（7個方面）必須是表面活性劑，具有較低的表面張力，增加泡沫的穩(wěn)定性。 有一定的親水性。 水中溶解度小。 無毒，對菌體生長代謝無影響，不影響產(chǎn)物 提 取和質(zhì)量。 不干擾溶氧。 良好的熱穩(wěn)定性 來源方便、價格便宜。發(fā)酵工業(yè)常用的消泡劑主要類型： 天然油脂類；高碳醇、脂肪酸和脂類； 醚類；硅酮類。目前，味精廠普遍采用BAPE（聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚）或PPE（聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚）作為消泡劑；BAPE、PPE屬非離子型表面活性劑，消泡能力強、用量少、毒性低、使用方便。消泡劑的使用方法： 一次加入法；中間流加法；兩種方法結(jié)合使用第四節(jié)發(fā)酵過程中主要變化 及中間代謝控制一.代謝

7、優(yōu)化控制三種智能控制技術(shù)專家控制模糊控制人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制二.發(fā)酵過程的四個階段適應(yīng)期對數(shù)生長期轉(zhuǎn)化期產(chǎn)酸期適應(yīng)期在發(fā)酵初期，菌體處于適應(yīng)期，細胞進行呼吸作用，利用貯存物質(zhì)合成大分子物質(zhì)和所需能量，菌體個體長大，但沒分裂。此時糖等基質(zhì)基本不消耗或很少消耗，pH稍微上升是由于初尿分解放出氨所致。適應(yīng)期一般為3h左右。對數(shù)生長期此時期，菌體開始繁殖，代謝逐漸旺盛，菌體大量繁殖，耗糖速度逐漸加快，糖作為碳源和能源用于合成細胞成分和合成反應(yīng)所需要的能量。耗氧量很快增加，培養(yǎng)液中溶解氧下降，應(yīng)根據(jù)情況提高風(fēng)量，特別是對數(shù)生長期末期應(yīng)注意風(fēng)量。此階段一般為發(fā)酵3-8h或4-10h。轉(zhuǎn)化期在生物素限量的情況下，部分菌體體內(nèi)生物素含量由豐富轉(zhuǎn)向貧乏，此部分菌體就停止繁殖，在適宜條件下，形成生產(chǎn)型細胞，開始積累谷氨酸。這是代謝最旺盛階段，耗糖加快，谷氨酸生產(chǎn)迅速增加，耗氧速率加快，并接近最大值，放熱也最大值，且泡沫顯著增加。此階段必須充分供氧，風(fēng)量達最大值，充分供給氮源，并注意降溫冷卻。產(chǎn)酸期菌體完成有增殖型向生產(chǎn)型轉(zhuǎn)化后，大量積累谷氨酸，耗糖與產(chǎn)酸相適應(yīng)，產(chǎn)酸達最大值。此時，應(yīng)繼續(xù)流加液氮，保證有充足的氮源。為加快產(chǎn)酸速率，可適當(dāng)提高溫度。一般為36-37。在正常的發(fā)酵情況下