第四章-第三节(4).ppt

罐内消沫装置：是在搅拌轴上方安装消沫桨，泡沫借旋风离心场压制，为提高消沫效果，可将消泡剂加到机械消沫转子上，再喷洒到发酵液中；罐外消泡法：是将泡沫引出罐外，通过喷嘴的加速作用或离心力消除泡沫。⒈机械消泡物理消泡方法，利用机械力强烈振动打碎泡沫或压力变化而使泡沫破裂。(1)耙式消泡桨罐内机械消泡装置将其安装在搅拌轴上，桨上的齿略高于液面，靠轴的转动带动桨旋转打碎泡沫。适用于泡沫较少的发酵。当泡沫较多，耙桨不能及时打碎，泡沫超过耙桨时，就将失去消泡作用。(2)碟片式消泡器主要部件为碟片，其数目为4-6个，碟片的斜角为35°。安装在发酵罐的顶部，当泡沫与碟片接触时，泡沫受碟片的离心力作用，将泡沫破碎分离成液态和气态两相，气相沿碟片向上，通过通气孔沿空心轴向上排出，液体则被甩回发酵液中而达到消泡的目的。碟片式消泡器消泡效果好，能耗小（较卧式刮板消泡器节省60%～75%），但其结构复杂，加工比较麻烦。机械消泡的优点：不需要加入其他物质，从而减少了染菌机会和对下游工艺的影响。缺点：不能从根本上消除引起泡沫稳定的因素；消泡效果也较化学法差；同时还需要特定的设备和动力消耗。机械消泡装置类型有：耙式消泡器、刮板式消泡器、涡轮式消泡器、射流消泡器、碟片式消泡器、离心式消泡器等。2.化学消泡使用化学消泡剂其优点是消泡效果好，作用迅速，用量少，不耗能，也不需要改造现有设备。这是目前应用最广泛的消泡方法。(1)化学消泡的机理发酵液中加入的消泡剂，起着破泡和抑制泡沫产生的作用。破泡作用：消泡剂为表面活性剂，当加入到发酵体系中，接触到气泡表面时，就会造成气泡膜局部表面张力降低，力的平衡受到破坏，在力的作用下气泡破裂、合并，最后导致泡沫破裂。抑制泡沫产生：主要是因为加入的消泡剂除去了发泡剂的吸附层，而其自身优先吸附。发酵体系中吸附了消泡剂的发酵液，由于表面黏度在局部地方显著降低，该部分气泡液膜就容易破裂。(2)化学消泡剂的选择必须具备以下条件：①消泡剂必须是表面活性剂，具有较低的表面张力。②具有一定的亲水性，对气液界面的铺展系数足够大，能迅速发挥消泡活性。③在水中的溶解度必须较小，以保持长久的消泡能力。④无毒，不影响菌体生长和代谢。⑤不影响氧在培养液中的溶解和传递。⑥具有良好热稳定性。⑦来源方便、广泛，价格便宜。发酵工业上常用的消泡剂主要有四类：①天然油脂类（花生油、玉米油、菜籽油、鱼油、猪油等）②聚醚类（GPE、PPE、SPE等）③醇类（聚二醇、十八醇等）④硅酮类（主要是聚二甲基硅氧烷及其衍生物） ①天然油脂类主要有：玉米油、豆油、棉籽油、花生油等 优点：价格便宜，来源较广泛。 缺点：不能够一次性的加入的过多各种油脂会被脂肪酸酶分解成各种脂肪酸，造成发酵液的pH值的下降。油脂易氧化，氧化了的油脂对微生物的生长和代谢可能带来抑制作用。②聚醚类：聚氧丙烯甘油(简称GP型)；聚氧乙烯氧丙烯甘油(简称GPE型)，又称泡敌。GP的亲水性差，溶解度小，用于稀薄发酵液中的效果好，具有良好的抑泡能力。GPE亲水性好，溶解度大，消泡能力强，但消泡活性维持时间短，用于粘稠发酵液中的效果好。生产上应用较多的是GPE，其使用量在0.3-0.35%，消泡能力为天然油脂的10倍以上。也可将GP和GPE混合使用，消泡效果好。 GP与GPE的分子结构消泡剂的使用：消泡剂加入可在基础料中一次加入，然后连同培养基一起灭菌，此法操作简便，但消泡剂用量较大。也可将消泡剂配制一定浓度，经灭菌、冷却后在发酵过程中加入。此法能充分发挥消泡剂作用，用量较少。但工艺复杂，易造成杂菌污染八、发酵终点判断发酵终点的判断，对提高产量和经济效益都是很重要的。发酵过程中产物的合成，有的随菌体生长而增加，如菌体蛋白和初级代谢产物如氨基酸等；有的则与菌体生长无明显关系，如抗生素等次级代谢产物。但无论哪种类型的发酵，到了一定时期，由于菌体的衰亡，分泌能力下降，使得产物合成能力下降，甚至会由于菌体自溶释放出分解酶类破坏已合成的产物。因此，必须确定合理的放罐时间。正常发酵条件下，判断放罐的主要标准有：产物浓度、氨基氮、还原糖、菌体形态、pH值、培养液的外观、黏度等。异常情况下，如染菌、代谢异常等，进行适当处理。（一）考虑产品质量因素发酵时间长短对后续工艺和产品质量有很大影响如果发酵时间太短，势必会有过多的剩余营养物，如各种蛋白、脂肪等残留在发酵液中。这些物质对于发酵产物的提取纯化都会造成不利影响。如果发酵时间太长，则由于菌体自溶，释放出菌体蛋白及各种酶类，改变发酵液的性质或破坏产