发酵工艺控制题库.ppt

2、含助泡剂 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；同时还取决于泡沫破裂过程进行得多快这一速度因素。 高起泡的液体，产生的泡沫不一定稳定。体系的起泡程度是起泡难易和泡沫稳定性两个因素的综合效果。 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。 4、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，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。也可在基础料中加入消泡剂。 （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，前期难以搅拌。 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。如培养基适当稀一些，接种量大一些，生长速度快些，前期就容易搅拌。 （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。 （二）泡沫的危害 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 如果气泡稳定，不破碎，那么随着微生物的呼吸，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，轴封处的润滑油可起点消泡作用，从轴封处落下的泡沫往往引起杂菌污染。 （三）发酵过程泡沫的变化 在发酵过程中，培养液的性质随微生物的代谢活动而不断变化，影响了泡沫的消长。发酵初期随着霉菌产生的蛋白酶/淀粉酶的增多及其对碳、氮源的利用，造成泡沫稳定的蛋白质分解，培养液粘度降低，促进表面张力降低，泡沫减少。另外，菌体也有稳定泡沫的作用。在发酵后期菌体自溶，可溶性蛋白质浓度增加，又促使泡沫上升。 （四）发酵过程泡沫控制的方法 1.物理消沫法 原理：靠机械力引起强烈振动或者压力变化，促使泡沫破裂，或借机械力将排出气体中的液体加以分离回收。 方法：罐内消沫法；罐外消沫法。 优点：不需要引进外界物质、节省原材料、减少污染机会 缺点：不能从根本众消除引起稳定泡沫的因素。 2.化学消沫法 机理：消泡剂为表面活性剂，其具有相对低的表面张力，加入后造成起泡局部表面张力降低，起泡的受力平衡被打破，被打破。 当泡沫的液膜具有较大的表面粘度时，可以加入某些分子内聚力较小的物质，以降低液膜的表面粘度，使液膜的液体流失，导致泡沫破裂。 选择消泡剂的依据： 对发酵过程无毒，对人、畜无害和不影响酶的生物合成。 消泡作用迅速，效果高和持久性能好 能耐高压蒸气灭菌而不变性，在灭菌温库下对设备无腐蚀性或不形成腐蚀性产物。 不影响以后的提取过程。 消泡剂的来源多，价格低，添加装置简单。 不干扰分析系统，如溶解氧、pH测定仪的探头。 最好还能做到不影响氧的传递。 消泡剂的种类和性能： 天然油脂：常用的有玉米油、米糠油、豆油、棉子油、鱼油及猪油等。 聚醚类：在生产上应用较多的是聚氧丙烯甘油和聚氧乙烯氧丙烯甘油(又称泡敌)。 高级醇类 十八醇是较常用的一种，可以单独或与载体—起使用。据报导，它与冷榨猪油一起控制青霉素发酵的泡沫，效果较好。聚二酵具有消沫效果持久的特点，尤其适用于霉菌发酵。 硅酮类 硅酮类消沫剂主要是聚二甲基硅氧烷及其衍生物。 七、发酵终点的判断 1. 发酵过程的优化主要指标有： ① 产物得率最大（或产量最大）， ② 生长得率最大， ③ 成本最低， ④ 产品质量最好 ⑤ 经济效益最大等 2. 发酵终止时间的确定是以上指标的综合考虑，生产力高成本低利润大为准则确定放罐时间。 3. 放罐的指标参数:产物含量，菌丝形态，pH值，醪液的外观色彩，粘度等 发酵过程中有时会发