發(fā)酵過程中泡沫形成與控制
發(fā)布時間：2012-5-21 12:53
在發(fā)酵培養(yǎng)液內(nèi)含有各種易產(chǎn)生泡沫的蛋白質(zhì)，它們與通氣攪拌所產(chǎn)生的小氣泡混合會在發(fā)酵中產(chǎn)生一定數(shù)量的泡沫。隨著菌體繁殖，使整個發(fā)酵過程形成過多和穩(wěn)定持久的泡沫。氣泡內(nèi)的空氣有隔熱作用，造成培養(yǎng)基滅菌不。泡沫多時會從排氣口甚至從軸封中溢出，容易造成染菌。為此必須減少發(fā)酵罐的裝料系數(shù)，降低發(fā)酵罐的利用率。嚴重時迫使停止攪拌或減少風量妨礙正常生長，導致異常代謝。
影響泡沫消長的一些因素
①與通氣攪拌的強烈程度有關，而攪拌所引起的泡沫比通氣大得多，特別是高速攪拌（300 ul/L以上）和大風量的影響更大。
?、诤团囵B(yǎng)基配比及原材料組成有關。
③培養(yǎng)基破壞：滅菌后，糖氮受到一定程度的破壞，特別是在高溫下產(chǎn)生的氨基糖之類的有毒物質(zhì)，使菌體生長受影響，嚴重的會引起菌絲自溶。泡沫大量產(chǎn)生。
④和菌種與接種量有關：前期菌種生長越快，泡沫越少。
?、菖囵B(yǎng)液本身性質(zhì)的變化：發(fā)酵初期泡沫較穩(wěn)定與表面粘度高和表面張力低有關，隨著發(fā)酵過程的進行，表面粘度下降，表面張力上升，泡沫壽命逐漸縮短，后期由于菌體自溶等原因造成蛋白質(zhì)的增加，又會產(chǎn)生泡沫。
?、奕揪笳扯仍黾?，易產(chǎn)生泡沫。
泡沫的消除
泡沫的消除可分為機械消泡和化學劑消泡兩大類。
?、贆C械消泡：這是一種物理作用，靠機械的強烈振動和壓力的變化使氣泡破滅，機械消泡法有多種，一種是在罐內(nèi)將泡沫消除；另一種將泡沫引出罐外，泡沫消除后，將液體再回到罐內(nèi)去。
?、诨瘜W消沫的機理大致有兩個：當泡沫的表層存在著極性的表面活性物質(zhì)而形成雙電層時，可以加入另一種有相反電荷的表面活性劑來降低它的機械強度，促進泡沫破裂，或添加一種具有強極性的物質(zhì)和發(fā)泡劑爭奪液沫上的空間使液膜破裂；當泡沫的液膜有較大的表面粘度時，可加入某些分子內(nèi)聚力較小的物質(zhì)，以降低液膜的表面粘度，從而促使液膜的液體流失而使泡沫破裂。
一種優(yōu)良的化學消沫劑，最好同時具有上述兩種性能。此外為了使消沫劑易于散布在泡沫面上，消沫劑最好有較小的表面張力，即盡量采用水溶性較小、表面張力較小的一類消沫劑。
發(fā)酵工業(yè)中常用的消沫劑有兩類：天然油脂類和化學合成類。油脂在發(fā)酵中不僅用于消沫，并可作為發(fā)酵中的碳源和中間控制的手段?；瘜W合成類消沫劑，如聚氧丙基甘油醚、聚氧乙烷丙烷甘油醚，這一類化學合成消沫劑通稱“消泡劑”，添加量為培養(yǎng)基總體積的0.02%～0. 035%，其消沫能力為植物油的8~15倍。其它如十八醇、聚二醇、硅樹脂類、二甲基硅村脂油等等。
發(fā)酵過程中泡沫的產(chǎn)生是發(fā)酵過程中常見的問題，目前，大部分企業(yè)通常采用消泡劑來解決這一問題，而發(fā)酵行業(yè)一般使用發(fā)酵行業(yè)專用的發(fā)酵消泡劑來消除和抑制泡沫。
本文參考《發(fā)酵微生物學》一書。
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