（精）发酵过程泡沫的形成与控制.ppt

2、含助泡剂 助泡剂它是一种泡沫稳定剂，可保证形成一定数量的和具有一定稳定性的泡沫。 在纯净的气体、纯净的液体之外，必须存在第三种物质，才能产生气泡。对纯净液体来说，这第三种物质是助泡剂。当形成气泡时，液体中出现气液界面，这些助泡剂就会形成定向吸附层。与液体亲和性弱的一端朝着气泡内部，与液体亲和性强的一端伸向液相，这样的定向吸附层起到稳定泡沫的作用。 3、起泡速度高于破泡速度 起泡的难易，取决于液体的成分及所经受的条件；破泡的难易取决于气泡和泡破灭后形成的液滴在表面自由能上的差别。 泡沫产生速度小于泡沫破灭速度，则泡沫不断减少，最终呈不起泡状态；泡沫产生速度等于泡沫破灭速度，则泡沫数量将维持在某一平衡状态；泡沫产生速度高于泡沫破灭速度，泡沫量将不断增加。 四、发酵过程泡沫产生的原因 （1）与通气量、搅拌的强烈程度有关 通气大、搅拌强烈可使泡沫增多，因此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。 （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。 蛋白质是主要的起泡因素。 发泡物质：玉米浆、蛋白胨、花生粉、豆粕粉、黄豆粉、酵母粉、糖蜜等 泡沫的稳定物质：glucose,起泡性较差，但是它可以增加发酵液的粘度，稳定泡沫的存在。 （3）泡沫与菌体的生长代谢有关 发酵初期泡沫较多，但这时的泡沫大，易破碎 ； 随后，大量的发泡物质被消耗，泡沫减少； 对数生长期 ，呼吸强度增加，泡沫越来越多； 产物合成期 ，泡沫继续增加 ； 发酵后期 ，泡沫更为严重 。 （4）与灭菌的操作有关 灭菌的强度越大，其发酵液中的泡沫越 多 。 这是由于灭菌的过程中，高温使得培养基中的糖、氨基酸形成了大量的类黑精，或者是形成了：5’—羟甲基糠醛； 糖氮被破坏，抑制微生物生长，使菌丝自溶，产生大量泡沫。 五、泡沫的控制方法 1、物理方法：机械消泡 原理：靠机械强烈振动和压力的变化，促使泡沫破裂。 优点：是不需在发酵液中加入其他物质，减少了由于加入消泡剂所引起的染菌机会和对后续分离的影响。 缺点：不能根本上消除引起稳定泡沫的因素。 2、化学方法：消泡剂 所谓化学消泡，就是指：向发酵液中流加一定量的消泡剂，利用消泡剂的特殊性质消除泡沫的方法。 （1）当泡沫表面存在极性的双电层时，可以加一种带有相反电荷的表面活性剂，消除这种双电层，以降低泡沫的机械强度。 （2）当泡沫的液膜具有较大的表面粘度时，可以加某些 分子内聚力 较小的物质，以降低液膜的表面粘度，从而使泡沫的液膜中的液体流失，导致泡沫破裂，达到消泡的目的。 机 理 （1）在起泡液中不溶或难溶 不溶或难溶，才易于聚集在气液界面，才易于浓缩在泡膜上，才能在较低浓度下发挥作用。 理想的消泡剂应具备以下特性： （3）与起泡液有一定程度的亲和性 由于消泡过程实际上是泡沫崩溃速度与泡沫生成速度的竞争，所以消泡剂必须能在起泡液中快速分散，以便迅速在起泡液中较广泛的范围内发挥作用。要使消泡剂扩散较快，消泡剂活性成分须与起泡液具有一定程度的亲和性。消泡剂活性成分与起泡液过亲，会溶解；过疏又难于分散。只有亲疏适宜，效力才会好。 （2）在低浓度时具有消泡活性 （4）与起泡液不发生化学反应 消泡剂与起泡液发生反应，一方面消泡剂会丧失作用，另一方面可能产生有害物质，影响微生物的生长。 （5）挥发性小，作用时间长 来源丰富，价格低廉； 对微生物、动物及人类无毒性； 能耐高温灭菌 常用消泡剂的种类 （1）天然油脂 天然油脂是最早用的消泡剂。如豆油、菜油、鱼油等。 优点：来源容易，价格低，使用简单。无明显毒副作用 油脂主要成分：高级脂肪酸酯和高级一元醇酯 缺点：不能够一次性的加入的过多，否则， 造成发酵液的pH值的下降。 如保存不好，易变质，使酸值增高，对发酵有毒性 近年来出于对环保的重视，天然产物消泡剂的地位又有些提高，而且还在研究新的天然消泡剂。 （2）聚醚类消泡剂 生产上应用较多的是：聚氧乙烯氧丙烯甘油，又称为泡敌（GPE），其使用量在0.3-0.35%，消泡能力为天然油脂的10倍以上。聚氧丙烯甘油（GP)也是一种消泡剂，其与环氧乙烷加成则生成聚氧乙烯氧丙烯（GPE）泡敌，前者，具有良好的抑泡能力，后者，具有良好的消泡能力。在实际生产中，可以考虑两者共同使用。 （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。七十年代初前苏联学者在阴离子、阳离子、非离子型表面活性剂的水溶液中试验，提出醇的消泡作用，与其在起泡液中的溶解度及扩散程度有关。C7~C9的醇是最有效的消泡剂。 C12~C22的高碳醇借助适当的乳化剂配制成粒度为4~9μm，含量为20~50