发酵泡沫的控制

发酵泡沫的控制
一、泡沫的产生、性质及变化
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。

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。

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。

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。

二、泡沫对发酵的影响
发酵过程中产生过多持久的泡沫会给发酵带来很多不利：
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；
②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；
③使部分菌体粘附在罐盖或罐壁上，而失去作用；
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。

因此，在发酵过程中应控制泡沫的产生。

三、泡沫的控制
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。

（一）化学消泡
1.消泡剂选用依据：
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。

②对气-液界面的散布系数必须足够大，才能迅速消泡；
③无毒害性，且不影响发酵菌体；
④不干扰各种测量仪表的使用；
⑤在水中的溶解度较小，以保持持久的消泡性能；
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；
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：
①消泡剂+ 载体；
②复合消泡剂；
③消泡剂+ 乳化剂
（二）机械消泡
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；
2.机械消泡方式：罐内消泡；罐外消泡；
第四节补料的控制
一、补料的意义、内容、原则
意义：补充菌体营养，延长发酵期（推迟自溶期），提高发酵产量；
内容：补充C源、N源、无机盐、诱导酶的底物；
原则：根据菌体生长代谢规律；生产需要；
（二）补料操作
时间：为达到生产目的，在需要时加入；
方式：以不引起发酵液成分剧烈波动为前提；
补量：加入与消耗平衡；。