发酵过程的泡沫形成与控制.ppt
7.6 发酵过程的泡沫形成与控制,发酵过程泡沫产生的原因（1）通气搅拌的强烈程度通气大、搅拌强烈可使泡沫增多在发酵前期由于培养基营养成分消耗少，培养基成分丰富，易起泡。应先开小通气量，再逐步加大。搅拌转速也如此。也可在基础料中加入消泡剂,7.6.1 泡沫形成的原因,（2）培养基配比与原料组成培养基营养丰富，黏度大，产生泡沫多而持久，前期启动搅拌就会产生大量气泡例：在50L罐中投料10L，成分为淀粉水解糖、豆饼水解液、玉米浆等，搅拌900 rpm，通气，泡沫生成量为培养基的2倍。如培养基浓度适当降低一些，接种量大一些，生长速度快些，前期就可以适当启动搅拌,泡沫形成的原因,（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,泡沫形成的原因,发酵过程起泡的利弊：气体分散、增加气液接触面积，利于氧的传递但过多的泡沫是有害的,7.6.2 起泡的危害,7.6.2 起泡的危害,1、降低生产能力在发酵罐中，为了容纳泡沫，防止溢出而降低装液量2、引起原料浪费如果设备容积不能留有容纳泡沫的余地，气泡会引起原料流失，造成浪费,3、影响菌的呼吸随着微生物的呼吸，气泡中充满二氧化碳，而且又不能与空气中氧进行交换，这样就影响了菌的呼吸4、引起染菌由于泡沫增多而引起逃液，于是在排气管中粘上培养基，就会长菌。随着时间延长，杂菌会长入发酵罐而造成染菌大量泡沫由罐顶进一步渗到轴封，从轴封处落下的泡沫往往引起杂菌污染,7.6.2 起泡的危害,7.6.5 消泡剂消泡,4、常用消泡剂的种类和性能（1）天然油脂是最早用的消泡剂，如豆油、菜油、鱼油等油脂如果保藏不好，易变质，使酸值增高，对发酵有毒性有些油是发酵产物的前体，如豆油是红霉素的前体，鱼油是螺旋霉素的前体,7.6.5 消泡剂消泡,A 酒糟榨出液 由酒糟中压榨出大约40%液体，在500C真空蒸馏，浓缩19倍，得到可用于麦芽汁发酵过程的消泡剂酒糟榨出液中存在C8C18的全部脂肪酸，存在极性类脂物，尤其是卵磷脂等物质，这些物质的协同作用下的消泡作用比这些物质单独消泡作用强得多,B 啤酒花油 研究发现向啤酒添加15ppm 啤酒花油是减轻气泡溢出损失的有效措施啤酒花油含有的消泡活性物质有：石竹烯、荷兰芹萜烯、香叶烯和蒎烯等,7.6.5 消泡剂消泡,7.6.5 消泡剂消泡,（2）聚醚类消泡剂聚醚类消泡剂种类很多,我国常用的有甘油三羟基聚醚有聚氧丙烯甘油(GP 型消泡剂),用于链霉素发酵，代替天然油链端是亲水基的聚氧乙烯氧丙烯甘油(GPE型消泡剂,泡敌),按照环氧乙烷加成量为10%，20%，50%分别称为GPE10，GPE20，GPE50。用于四环素发酵效果很好，相当于豆油的1020倍,7.6.5 消泡剂消泡,GP型的消泡剂亲水性差，在发泡介质中的溶解度小，宜使用在稀薄的发酵液中。它的抑泡能力比消泡能力优越，适宜在基础培养基中加入，以抑制整个发酵过程的泡沫产生GPE型消泡剂亲水性较好，在发泡介质中易铺展，消泡能力强，但溶解度也较大，消泡活性维持时间短，因此用在粘稠发酵液中效果较好一种新的聚醚类消泡剂(GPES型消泡剂)是在GPE型消泡剂链端用疏水基硬脂酸酯封头，便形成两端是疏水链，中间隔有亲水链的嵌段共聚物。这种结构的分子易于平卧状聚集在气液界面，因而表面活性强，消泡效率高,7.6.5 消泡剂消泡,（3）高碳醇高碳醇是强疏水弱亲水的线型分子，在水体系里是有效的消泡剂。C7C9的醇是最有效的消泡剂。C12C22的高碳醇借助适当的乳化剂配制成粒度为49m，含量为2050%的水乳液，即是水体系的消泡剂还有些成酯，如苯乙醇油酸酯、苯乙酸月桂醇酯等在青霉素发酵中具有消泡作用，后者还可作为前体,7.6.5 消泡剂消泡,（4）硅酮类最常用的是聚二甲基硅氧烷(二甲基硅油)它表面能低，表面张力也较低，在水及一般油中的溶解度低且活性高。与极性溶剂水不亲和，与一般油的亲和性也很小它挥发性低并具有化学惰性，比较稳定且毒性小纯粹的聚二甲基硅氧烷，不经分散处理难以作为消泡剂。将硅油混入SiO2气溶胶，所构成的复合物可以消泡,7.6.5 消泡剂消泡,也有在硅油和SiO2气溶胶的复合物中添加一种或两种乳化剂，加热溶匀，与增稠剂水溶液混合后乳化乳化剂有甘油单硬脂酸酯，聚氧乙烯山梨糖醇单硬脂酸酯（Tween60）、聚氧乙烯山梨糖醇单油酸酯（Tween80）、山梨糖醇单硬脂酸酯（Spen60）、山梨糖醇三硬脂酸酯（Spen65）增稠剂有羧甲基纤维素钠盐这类消泡剂广泛用于抗生素发酵及食品工业,
