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发酵泡沫的控制

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    [LV.Master]伴坛终老

    发表于 2008-2-9 12:32:39 | 显示全部楼层 |阅读模式
    M-100系列生物传感分析仪快速、精确测定葡萄糖
    一、泡沫的产生、性质及变化
    - Q% \' W+ M8 h% J' r! @* V  _) T% \
    产生原因:①外界引入,在通气过程中,伴随机械搅拌、空气被分成细小的气泡,从溶氧的角度讲,气泡越细越好,使空气中的氧和发酵液中的CO2能充分的进行交换,这些气泡升到发酵液面形成泡沫。
    3 S4 r1 G7 ]3 G: a4 m) R/ X4 H, l* Q# |6 g
    ②由发酵液内部产生微生物在进行发酵活动时,往往产生一些气体,如CO2,这些代谢气体凝结形成气泡,冒出到发酵液面,成为发酵泡沫,菌体代谢越旺盛,这部分泡沫的产生量越多。
    ; x$ @; ~/ r9 g7 Z; O
    2 o7 \& h- e( T1 X/ q9 M! g0 L$ G性质:泡沫实际上是气溶胶构成的胶体系统,其分散相是空气和代谢气,连续相是发酵液,泡沫间隔着一层液膜而被彼此分开不相连通。% p% O: \, ]4 O8 _) V8 |
    ' T5 ?1 l! ^" H" a( B3 [
    发酵过程中泡沫的变化:这种变化是指在发酵过程中,发酵液面的泡沫聚集的量的变化。根据泡沫产生的原因,我们总结出泡沫变化的规律:从通气搅拌方面来看,通气量越大,搅拌越剧烈,则产生的泡沫越多;从发酵液的性质来看,培养基中蛋白质含量越多,发酵液的粘度,浓度越大,则生成的泡沫稳定性就越高。从菌体方面来看:菌体旺盛生长时,产生的泡沫多,当发酵液中营养基质被菌体大量消耗时,浓度下降,则气泡的稳定性也减弱,在发酵后期,伴随菌体的自溶,使发酵液中蛋白质浓度又上升,则发酵液的起泡性又增强。因此,发酵周期中,各阶段泡沫的产生是多种因素综合作用的结果,各时期变化较大,应具体分析。' m. l$ G. W5 n+ E
    ! Y* [$ G+ Q  y+ X3 ^' w1 F# l
    二、泡沫对发酵的影响  }( R/ d# \& F% j/ X; _
    3 a8 H6 t- I# |( B( F7 A1 r0 S
    发酵过程中产生过多持久的泡沫会给发酵带来很多不利:
    5 F- k. Z* v, R8 Z, O' j9 k& m) N0 }
    8 n2 [1 U' d. z1 W5 @% y9 ]①减少发酵的有效容积,若不加控制,过多的泡沫通过排气管溢出,造成发酵液流失;
    - h, E6 E) a% ^* D. ]8 l
    " j# I! E/ K; w4 T8 c! v4 {4 U②过多的泡沫可能从罐顶的轴封渗出罐外,这就增加了染菌的机会;- z' v! K1 ]% j, R- l: L2 K; y0 F

    ! C# z! }# D" b. O③使部分菌体粘附在罐盖或罐壁上,而失去作用;
    : h! Y6 z- U. ]6 t$ D$ i  p" _" C% K4 o7 P
    ④泡沫严重时,影响通气搅拌的正常进行,妨碍代谢气的排出,对菌体呼吸造成影响,甚至使菌体代谢异常,影响生产率。
    + F, M9 @1 u7 @9 `. s) r& e3 F9 e3 a0 d" p. o
    因此,在发酵过程中应控制泡沫的产生。2 K/ D4 L0 H1 f+ n9 C

    3 E5 S2 M; v, W8 P3 }- W5 Y0 y三、泡沫的控制
    ( F: D7 v, y+ D' a: t5 K4 T
    ! d9 S$ H7 V, U+ Q: X+ Z泡沫控制的目的在于打碎泡沫液膜,使气相和液相分离。因此,可以通过化学方法,降低泡沫液膜的表面张力,使泡沫破灭,也可利用物理方法,使泡沫液膜的某些部分局部受力,打破液膜原来的受力平衡而破裂。' @- ?6 N8 y5 C
    2 M) X# }; X$ _* D6 t! J
    (一)化学消泡+ {$ D0 ~1 i; \3 M7 @

    , W% N$ j/ O; w0 r1.消泡剂选用依据:
    4 ~: d+ u8 D# t. [6 g1 ~9 R5 K5 S. P( |# O/ i: q6 X
    ①表面活性剂,具有较低的表面张力(内聚力弱),消泡效果明显。
    * _- J7 ~* W( `# |
      S0 M% z' o8 B' E+ O②对气-液界面的散布系数必须足够大,才能迅速消泡;8 m- Y6 l5 f. {6 |* s0 c

    3 D/ Y1 e* O5 Z' T# e5 l2 k* n③无毒害性,且不影响发酵菌体;
    2 A8 P7 _) C. L8 }/ [
    + d5 R# t  c; b7 v/ b% Y5 g: b④不干扰各种测量仪表的使用;
    ) r- m& ]' `8 t
    " M! v4 r$ X* A8 {: w- ~⑤在水中的溶解度较小,以保持持久的消泡性能;
    7 T. P: M9 C: R7 j. C+ V% l) F6 r$ W" N3 K! J0 d
    ⑥来源方便,使用成本低;
    6 b6 |  a) l# W8 a+ N% M% V7 j! d
    常用的一些消泡剂:①天然油脂;②高碳醇、脂肪酸和酯类;③聚醚类;④硅酮类;
    ' [* C" N- ~* E" J; w! ?) m$ W3 B6 c4 {) ]7 L/ a, E
    2.应用:在消泡剂的使用时主要是让其有足够的分散性能,除用机械方式协助其扩散外,还用载体以助其分散,具体使用有以下几种形式:
    + c" a, }+ ?0 B* I0 R5 t: J$ \9 [1 W
    ①消泡剂 + 载体;
      a" `% k) X3 H. f  F6 o, A# B7 p' J. q
    ! m5 F; F3 e6 c& U②复合消泡剂;0 ?' o& _8 b6 n; \( r$ o, W

    0 {1 J+ w6 P/ p  R" F③消泡剂 + 乳化剂
    , V/ y, v% y8 s* P9 |; z2 C: g: H1 i3 \* |
    (二)机械消泡
    # {+ c! }; Z, e7 E% Q! V
    ; D4 Z- [# ~/ q2 K化学消泡最显著的缺点是影响氧气的溶解,使其减少1/3~1/5,这对微生物供氧极为不利;机械消泡能克服这一缺点,但其应用效果不如化学消泡迅速可靠,不能从根本上消除引起稳定泡沫的因素。" T) C1 c- R' n0 h8 u, Q( f3 q
    # |& l$ q" g' b$ e8 y) `- r: F
    1.消泡装置设计依据:# }$ U# g9 N! ?/ |
    $ G+ K3 |) _; b  D9 p
    ①动力小;②结构简单;③易清洁;④运行可靠;⑤维护费用低;' i$ F7 ~8 G5 y0 ]9 L; u
    ; E2 V- q3 ^% [- J' x2 \
    2.机械消泡方式:罐内消泡;罐外消泡;1 c1 K, {5 @$ F- K: T

    + `+ M0 G$ V+ ^% ?第四节  补料的控制
    8 g7 w" g( J7 v1 E6 x9 D# E
    9 P. V: Q0 O8 _9 F一、补料的意义、内容、原则
    - U9 G8 H! {! b; Z# i
    ( g+ b, Q4 B# F" X* x4 L意义:补充菌体营养,延长发酵期(推迟自溶期),提高发酵产量;8 x: l% Q. P' `; p; c

    2 p4 {! M, y0 y+ ~内容:补充C源、N源、无机盐、诱导酶的底物;& G$ K+ F2 X" N- b8 L) }

    " g+ y* ]$ U6 w3 u6 o( M( l- O8 P+ Z原则:根据菌体生长代谢规律;生产需要;
    . \1 p* B; ~; i; H" L; P4 i
    3 l; r; I; e; V3 e+ b(二)补料操作
      ?, [# y3 l4 Y4 a" f* m8 C# K
    * ^9 m0 ?9 e2 U( u时间:为达到生产目的,在需要时加入;- Y) a4 I0 u2 u0 l  D2 D- u
    ; A! X' O- j$ K9 G
    方式:以不引起发酵液成分剧烈波动为前提;
    : ~. d" w/ S9 h2 r6 V* Y  ^$ y) w/ ?% `6 \1 X
    补量:加入与消耗平衡;
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    发表于 2009-5-9 10:09:36 | 显示全部楼层
    dddddddddddddddddddd
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    发表于 2015-4-1 16:00:09 | 显示全部楼层
    提高罐压,较少通气量。
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