任务四泡沫的控制;教学内容:
发酵过程中的泡沫
发酵过程中泡沫的消除和控制
;(1)需要不断通入大量的无菌空气、搅拌;发酵液中含有蛋白质、糖和脂肪等容易发泡物质的存在在通气发酵过程中,将会产生一定量的泡沫。培养基的物理化学性质是起泡的决定性因素。;(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。
(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。;2、泡沫的组成及变化规律;泡沫种类:
一类是存在于发酵液的液面上,这类气泡所占的比例特别大,并且泡沫与下面的液体之间有能分辨的界线。
另一种泡沫是出现在黏稠的菌丝发酵液当中,又称流态泡沫,这种气泡分散很细,而且很均匀,也较稳定,泡沫与液体之间没有明显的液面界限,在鼓泡的发酵液中气体分散相占的比例由上而下逐渐增加。;泡沫形成的规律;泡沫形成的规律;;;
影响泡沫稳定性的因素:
1.泡径大小
大泡易于破灭,寿命较长的的都是小泡.因为:泡越小,合并成大气泡的历程就越长;小气泡的泡膜中所含液量相对比较大,所以较能经受液体流失所造成的稳定性的损失;气泡越小,上升速度越慢,给表面活性剂的吸附提供充足的时间,增加了稳定性。;
影响泡沫稳定性的因素:
2.溶液所含助泡物的类型和浓度
(1)表面张力越低,泡沫的稳定性就好.
(2)增加泡沫弹性泡沫稳定性好
(3)助泡剂浓度增加,泡沫稳定性增高
;影响泡沫稳定性的因素:
3.起泡液的粘度
粘度高,所产生的泡沫非常稳定.因为粘稠的液膜,有助于吸收外力的冲击,起到缓冲的作用,使泡沫能持久一些.液体粘度对泡沫稳定性的影响比表面张力的影响还要大.
4.其它
温度,pH
;过多的持久性泡沫会给发酵带来哪些不利影响?;使发酵罐的装填系数减少;
造成大量逃液,导致产物的损失;
泡沫“顶罐”有可能使培养基从搅拌的轴封渗出,增加了染菌的机会;
由于泡沫的液位变动,以及不同生长周期微生物随泡沫漂浮或粘附在罐盖或罐壁上,使微生物生长的环境发生改变??影响了微生物群体的效果,增加微生物群体的非均一性;;影响通气搅拌的正常进行,妨碍了微生物的呼吸,造成发酵异常,导致最终产物产量下降;
使微生物菌体提早自溶,这一过程的发展又会促使更多的泡沫生成;
为了将泡沫控制在一定范围内,就需加入消泡剂,将会对发酵工艺和产物的提取带来困难。
因此,如何控制发酵过程中产生的泡沫,是否能使发酵过程得以顺利进行和取得高产、高效的重要因素之一。;4.发酵过程中泡沫的消除和控制;对化学消泡剂有哪些要求(或化学消泡剂有哪些特点)?;对化学消泡剂有哪些要求(或化学消泡剂有哪些特点)?;(1)天然油类脂发酵工业中常用的天然油脂类化学消泡剂主要有玉米油、米糠油、豆油、菜油、棉籽油及鱼油、猪油等;
(2)高级醇类生产上应用的高级醇类有聚二醇、十八醇等;
(3)聚醚类生产上应用较多的有聚氧丙烯甘油和聚氧乙烯氧丙烯甘油等;
(4)硅酮类硅酮类消泡剂主要是聚二甲基硅氧烷及其衍生物;
(5)氟化烷烃氟化烷烃是潜在的化学消泡剂。;化学消泡剂的原理:
消泡剂可使泡沫液局部表面张力降低,因而导致泡沫破灭。
消泡剂能破坏膜弹性而导致气泡破灭
消泡剂能促使液膜排液,因而导致气泡破灭泡
低HLB值的表面活性剂能使泡膜吸附层之间的水不随吸附层迁移,从而促进泡膜排液,起到消泡作用
HLB值:表面活性剂分子中亲水基和亲油基之间的大小和力量平衡程度的量,定义为表面活性剂的亲水亲油平衡值。;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继分离工艺的影响。
缺点:机械消泡的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,同时它还需要一定的设备和消耗一定的动力。;;消泡方式
(1)罐内消泡
①耙式消泡浆的机械消泡;机械消泡特点:
1.消泡机理
靠机械强烈振动、压力的变化,促使气泡破裂,或借机械力将排出气体中的液体加以分离回收
2.优点
节省原料,减少由于消泡剂所引起的污染机会
3.缺点
需要一定的设备和消耗一定的动力不能从根本上消除引起泡沫温定的因素;5.发酵终点的判断;发酵终点的判断;一般对发酵和原材料成本占整个生产成本主要部分的发酵产品,主要追求提高生产率((kg/m3.h)、得率(kg产物/kg基质)和发酵系数「kg产物/(罐容m3发酵周期h)]。
下游技术成本占的比重较大、产品价格较贵,除了高的产率和发酵系数外,还要求高的产物浓度。
;这里总发酵生产时间包括