《发酵消泡》PPT课件

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1、第四章发酵过程控制第五节发酵过程泡沫的形成与控制第五节发酵过程泡沫的形成与控制一、泡沫形成的基本理论泡沫的定义：一般来说：泡沫是气体在液体中的粗分散体，属于气液非均相体系美国道康宁公司对泡沫这样定义：体积密度接近气体，而不接近液体的“气/液”分散体。发酵过程起泡的利弊：气体分散、增加气液接触面积，但过多的泡沫是有害的发酵过程控制湖北工业大学生物工程学院http://biotech.ecust.edu.cn/jpkc/fjgc6.2泡沫的形成泡沫是气体分散在少量液体中的胶体体系，泡沫是由许多气泡堆积在一起

2、形成的，在气泡间有一层液膜隔开彼此不连通，泡沫形成的必要条件是：1)气、液二相共存2)有表面活性物（表面张力大的物质）存在，单组份纯液体一般不形成泡沫湖北工业大学生物工程学院http://biotech.ecust.edu.cn/jpkc/fjgc无论哪个体系，自由能总是趋向于最小的方向移动，对单元成分的体系来说，其自由能变化可由下式表示，当温度与气压一定时：：自由能变化（尔格）：液体的表面张力（达因/厘米）：表面积的变化湖北工业大学生物工程学院http://biotech.ecust.edu.cn/j

3、pkc/fjgc从上式看来，当液体表面积增加时，表面能也增加，而体系总是趋于能量最小的方向移动，表面增加就使体系成为不稳定因素，泡沫就是这样一个不稳定体系，因此纯水时形成的泡沫很快被破灭,要使体系稳定，体系中必须增加一种稳定剂.培养基的物理化学性质对泡沫形成的表面现象起决定性的作用。当气体通过纯水(水的表面张力为0.072Nm-1)的气—液相的界面时，平衡发生改变，气泡只能维持几分之一秒，其稳定性等于零，这是由于能学上的不稳定性和围绕气泡的液膜强度很低所致。湖北工业大学生物工程学院http://biot

4、ech.ecust.edu.cn/jpkc/fjgc（一）泡沫形成的原因1、气液接触产生泡沫的首要条件是气体和液体发生接触。只有气体与液体连续、充分地接触才会产生过量的泡沫。气液接触大致有以下两类情况：（1）气体从外部进入液体，如搅拌液体时混入气体（2）气体从液体内部产生。气体从液体内部产生时，形成的泡沫一般气泡较小、较稳定。发酵过程控制发酵过程泡沫的形成与控制湖北工业大学生物工程学院http://biotech.ecust.edu.cn/jpkc/fjgc2、含助泡剂摇荡纯溶剂不起泡，如蒸馏水，只有摇

5、荡某种溶液才会起泡。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。发酵过程控制发酵过程泡沫的形成与控制湖北工业大学生物工程学院http://biotech.ecust.edu.cn/jpkc/fjgc3、起泡速度高于破泡速度高起泡的液体，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。

6、发酵过程控制发酵过程泡沫的形成与控制湖北工业大学生物工程学院http://biotech.ecust.edu.cn/jpkc/fjgc4、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。发酵过程控制发酵过程泡沫的形成与控制湖北工业大学生物工程学院http://biotech.ecust.edu.cn/jpkc/fjgc（2）培养基配比与原料组成

7、培养基营养丰富，黏度大，产生泡沫多而持久，前期难开搅拌。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900rpm，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，前期就容易开搅拌。发酵过程控制发酵过程泡沫的形成与控制湖北工业大学生物工程学院http://biotech.ecust.edu.cn/jpkc/fjgc（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

8、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。发酵过程控制发酵过程泡沫的形成与控制湖北工业大学生物工程学院http://biotech.ecust.edu.cn/jpkc/fjgc（二）起泡的危害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。发酵过程控制发酵过程泡沫的形成与控制湖北工业大学生物工程学