發(fā)酵過程的泡沫形成與控制

發(fā)酵過程的泡沫形成與控制第1頁，共15頁，2023年，2月20日，星期一發(fā)酵過程泡沫產(chǎn)生的原因（1）通氣攪拌的強(qiáng)烈程度通氣大、攪拌強(qiáng)烈可使泡沫增多在發(fā)酵前期由于培養(yǎng)基營養(yǎng)成分消耗少，培養(yǎng)基成分豐富，易起泡。應(yīng)先開小通氣量，再逐步加大。攪拌轉(zhuǎn)速也如此。也可在基礎(chǔ)料中加入消泡劑7.6.1泡沫形成的原因第2頁，共15頁，2023年，2月20日，星期一（2）培養(yǎng)基配比與原料組成培養(yǎng)基營養(yǎng)豐富，黏度大，產(chǎn)生泡沫多而持久，前期啟動(dòng)攪拌就會(huì)產(chǎn)生大量氣泡例：在50L罐中投料10L，成分為淀粉水解糖、豆餅水解液、玉米漿等，攪拌900rpm，通氣，泡沫生成量為培養(yǎng)基的2倍。如培養(yǎng)基濃度適當(dāng)降低一些，接種量大一些，生長速度快些，前期就可以適當(dāng)啟動(dòng)攪拌7.6.1泡沫形成的原因第3頁，共15頁，2023年，2月20日，星期一（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7.6.1泡沫形成的原因第4頁，共15頁，2023年，2月20日，星期一發(fā)酵過程起泡的利弊：氣體分散、增加氣液接觸面積，利于氧的傳遞但過多的泡沫是有害的7.6.2起泡的危害第5頁，共15頁，2023年，2月20日，星期一

7.6.2起泡的危害1、降低生產(chǎn)能力在發(fā)酵罐中，為了容納泡沫，防止溢出而降低裝液量2、引起原料浪費(fèi)如果設(shè)備容積不能留有容納泡沫的余地，氣泡會(huì)引起原料流失，造成浪費(fèi)第6頁，共15頁，2023年，2月20日，星期一3、影響菌的呼吸隨著微生物的呼吸，氣泡中充滿二氧化碳，而且又不能與空氣中氧進(jìn)行交換，這樣就影響了菌的呼吸4、引起染菌由于泡沫增多而引起逃液，于是在排氣管中粘上培養(yǎng)基，就會(huì)長菌。隨著時(shí)間延長，雜菌會(huì)長入發(fā)酵罐而造成染菌大量泡沫由罐頂進(jìn)一步滲到軸封，從軸封處落下的泡沫往往引起雜菌污染7.6.2起泡的危害第7頁，共15頁，2023年，2月20日，星期一7.6.5消泡劑消泡4、常用消泡劑的種類和性能（1）天然油脂是最早用的消泡劑，如豆油、菜油、魚油等油脂如果保藏不好，易變質(zhì)，使酸值增高，對(duì)發(fā)酵有毒性有些油是發(fā)酵產(chǎn)物的前體，如豆油是紅霉素的前體，魚油是螺旋霉素的前體第8頁，共15頁，2023年，2月20日，星期一7.6.5消泡劑消泡A酒糟榨出液由酒糟中壓榨出大約40%液體，在500C真空蒸餾，濃縮19倍，得到可用于麥芽汁發(fā)酵過程的消泡劑酒糟榨出液中存在C8~C18的全部脂肪酸，存在極性類脂物，尤其是卵磷脂等物質(zhì)，這些物質(zhì)的協(xié)同作用下的消泡作用比這些物質(zhì)單獨(dú)消泡作用強(qiáng)得多第9頁，共15頁，2023年，2月20日，星期一B啤酒花油研究發(fā)現(xiàn)向啤酒添加1~5ppm啤酒花油是減輕氣泡溢出損失的有效措施啤酒花油含有的消泡活性物質(zhì)有：石竹烯、荷蘭芹萜烯、香葉烯和蒎烯等7.6.5消泡劑消泡第10頁，共15頁，2023年，2月20日，星期一7.6.5消泡劑消泡（2）聚醚類消泡劑聚醚類消泡劑種類很多,我國常用的有甘油三羥基聚醚有聚氧丙烯甘油(GP型消泡劑),用于鏈霉素發(fā)酵，代替天然油鏈端是親水基的聚氧乙烯氧丙烯甘油(GPE型消泡劑,泡敵),按照環(huán)氧乙烷加成量為10%，20%，……50%分別稱為GPE10，GPE20，……GPE50。用于四環(huán)素發(fā)酵效果很好，相當(dāng)于豆油的10~20倍第11頁，共15頁，2023年，2月20日，星期一7.6.5消泡劑消泡GP型的消泡劑親水性差，在發(fā)泡介質(zhì)中的溶解度小，宜使用在稀薄的發(fā)酵液中。它的抑泡能力比消泡能力優(yōu)越，適宜在基礎(chǔ)培養(yǎng)基中加入，以抑制整個(gè)發(fā)酵過程的泡沫產(chǎn)生GPE型消泡劑親水性較好，在發(fā)泡介質(zhì)中易鋪展，消泡能力強(qiáng)，但溶解度也較大，消泡活性維持時(shí)間短，因此用在粘稠發(fā)酵液中效果較好一種新的聚醚類消泡劑(GPES型消泡劑)是在GPE型消泡劑鏈端用疏水基硬脂酸酯封頭，便形成兩端是疏水鏈，中間隔有親水鏈的嵌段共聚物。這種結(jié)構(gòu)的分子易于平臥狀聚集在氣液界面，因而表面活性強(qiáng)，消泡效率高第12頁，共15頁，2023年，2月20日，星期一7.6.5消泡劑消泡（3）高碳醇高碳醇是強(qiáng)疏水弱親水的線型分子，在水體系里是有效的消泡劑。C7~C9的醇是最有效的消泡劑。C12~C22的高碳醇借助適當(dāng)?shù)娜榛瘎┡渲瞥闪６葹?~9μm，含量為20~50%的水乳液，即是水體系的消泡劑還有些成酯，如苯乙醇油酸酯、苯乙酸月桂醇酯等在青霉素發(fā)酵中具有消泡作用，后者還可作為前體第13頁，共15頁，2023年，2月20日，星期一7.6.5消泡劑消泡（4）硅酮類最常用的是聚二甲基硅氧烷(二甲基硅油)它表面能低，表面張力也較低，在水及一般油中的溶解度低且活性高。與極性溶劑水不親和，與一般油的親和性也很小它揮發(fā)性低并具有化學(xué)惰性，比較穩(wěn)定且毒性小純粹的聚二甲基硅氧烷，不經(jīng)分散處理難以作為消泡劑。將硅油混入SiO2氣溶膠，所構(gòu)成的復(fù)合物可以消泡第14頁，共15頁，2023年，2月20日，星期一7.6.5消泡劑消泡也有在硅油和SiO2氣溶膠的復(fù)合物中添加一種或兩種乳化劑，加熱溶勻，與增稠劑水溶液混合后乳化乳化劑有甘油單硬脂酸酯，聚氧乙烯山梨糖醇單硬脂酸酯（Tween60