发酵泡沫的控制

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一、泡沫的产生、性质及变化

, t/ E& @3 O; o1 F3 N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。

" N5 G  l: `- U, d9 f9 {4 J9 T②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。

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。
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) _! U% x$ O  y) s8 b# a$ z' m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。
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2 d+ e2 [( m! b2 p4 w3 J! z* A二、泡沫对发酵的影响
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# v- E0 w0 o" [3 j( s* r发酵过程中产生过多持久的泡沫会给发酵带来很多不利：
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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；

/ h0 N- g: h  O8 x②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；

9 z- N) q* D1 N+ L" U) a. _% F% k③使部分菌体粘附在罐盖或罐壁上，而失去作用；

7 `" u4 |7 h+ q% M# |7 W④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。

/ {  Z1 E& x- U8 V# _7 L  ]因此，在发酵过程中应控制泡沫的产生。
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9 c* s; |) e1 e$ {0 s三、泡沫的控制
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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。

+ M, B* g1 v# A: M) x3 M; [* N（一）化学消泡

* R  u$ ^/ Z3 I+ ?" ^) p, u1.消泡剂选用依据：

: k% x' O+ `5 ^$ l% b6 D  g①表面活性剂，具有较低的表面张力（内聚力弱），消泡效果明显。
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②对气-液界面的散布系数必须足够大，才能迅速消泡；

1 v/ J) U( r/ i* e. {& v2 |③无毒害性，且不影响发酵菌体；

& _4 G2 a" U( o" K9 A( w; i④不干扰各种测量仪表的使用；

3 M; {2 r- Q1 `6 m6 a# M⑤在水中的溶解度较小，以保持持久的消泡性能；
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⑥来源方便，使用成本低；

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；
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1 y0 E, `7 T3 v0 @* \4 U/ I, o  o2.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：
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( S& e% L9 V+ C" }①消泡剂 + 载体；
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: x, h  i+ q' V, h, @' `0 X# ^②复合消泡剂；
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0 K; W; i! _. ?" a③消泡剂 + 乳化剂

（二）机械消泡

, ~5 u9 L6 I8 e+ P  w1 e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。

1.消泡装置设计依据：

①动力小；②结构简单；③易清洁；④运行可靠；⑤维护费用低；
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# q0 m0 B, h' K. ]2.机械消泡方式：罐内消泡；罐外消泡；
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, N5 Y. G5 R6 l# v" r8 M第四节  补料的控制

" j* f# `4 c! t0 Q# l一、补料的意义、内容、原则

% q: o4 g! `) n, F5 p9 E5 S* n意义：补充菌体营养，延长发酵期（推迟自溶期），提高发酵产量；

! p5 R3 N' i$ j内容：补充C源、N源、无机盐、诱导酶的底物；
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原则：根据菌体生长代谢规律；生产需要；
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& X" L6 o* ^7 l# W（二）补料操作

时间：为达到生产目的，在需要时加入；
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+ l3 P$ g# Z9 Z5 X方式：以不引起发酵液成分剧烈波动为前提；

) V, C7 L! Y! r7 n& G补量：加入与消耗平衡；

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提高罐压，较少通气量。

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提高罐压。。。。。