《泡沫的消除》PPT课件

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1、第三节泡沫的消除一、泡沫对发酵的影响在谷氨酸发酵中，由于通气和搅拌，产生少量泡沫是空气溶解于发酵液中的结果。因此，发酵过程产生少量泡沫是正常的。但是泡沫过多就会影响发酵的正常进行。泡沫过多的影响引起发酵液大量溢出，造成浪费和污染泡沫上升到罐顶，可能从轴封渗漏，造成杂菌污染降低了发酵罐的装填系数，降低了设备利用率影响氧的传递，影响通气搅拌效果代谢气体不能及时排出，影响菌体的正常呼吸作用二、泡沫的形成和性质泡沫是气体分散在少量液体中的胶体体系，是由许多气泡堆积在一起而形成的。泡沫形成的必要条件①气、液两相共存；②有能

2、降低液体表面张力的物质存在。发酵液中的泡沫：分散相：无菌空气、CO2连续相：发酵液按发酵液性质的不同，一般有两种泡沫：表面泡沫所占比例大；密集；含有许多被液膜隔开的单个气泡，其形状是多面体的；泡沫与它下面的液体之间有能分辨的界限。内部泡沫分散很细且均匀；较稳定；球形；无明显的液面界限；Gibbs方程ΔG=δΔA式中ΔG：自由能变化（J）δ：液体的表面张力(N/cm)，是一种沿着液体表面并与表面平衡的，力图使表面缩小的力，各种物质由于他们分子间的相互作用力不同，表面张力就不同。ΔA:表面积从上式可以看出，当液体表面

3、积增加时，表面能也增加，而体系总是趋于向能量最小的方向移动，表明表面能增加就会使体系不稳定，泡沫就是这样一种不稳定体系。要使泡沫稳定，就要加入一种稳定剂——起泡剂来降低表面张力。泡沫的稳定性，主要与液体的性质，如表面张力、表面黏度和泡沫机械强度等有关。凡是能降低液体表面张力的物质叫做表面活性物质。液体表面张力降低就增加了泡沫的稳定性，表面活性剂在气泡周围形成坚固的保护膜，增强了泡沫的机械强度。泡沫的稳定性很大程度上还取决于液体的黏度。此外，泡沫的表面积、温度、pH、溶液浓度等对泡沫的稳定性均有影响。对于纯液体来说

4、，水的表面张力在常见液体中是最大的。20度下，水的表面张力为72.75mN/m，而烷烃的表面张力较小，如正辛烷在20度下表面张力为21.80mN/m.表面活性是两亲分子，亲水基是极性基团，亲油基就是碳氢链。表面活性剂溶于水后，由于亲油部分希望脱离水，故在表面富集（称为表面吸附），亲水基插在水中，亲油基竖在水面。等于将水的表面变成了亲油基紧密排列的表面，这种表面相当于烷烃的表面，表面张力降低。三、发酵过程泡沫形成的规律泡沫的多少，一方面与搅拌、通气有关，另一方面与培养基性质有关：蛋白质原料，如蛋白胨、玉米浆、黄豆粉

5、、酵母粉等是主要发泡剂；浓度较高的糖类能增加培养基的黏度，使泡沫稳定，糊精含量多能引起泡沫的形成；培养基灭菌方法和操作条件会影响培养基成分的变化而影响泡沫的生成；细菌本身也有稳定泡沫的作用。四、泡沫的消除消泡的方法物理方法消泡机械消泡化学消泡剂消泡1、物理方法消泡定义：是利用改变温度等方法，使泡沫黏度或弹性降低，从而使泡沫破裂；2、机械消泡定义：是借助机械力将泡沫打破，或借助压力变化使泡沫破裂；消泡器：耙式、离心式、刮板式、碟片式等；优点：无需在发酵液中加入其他物质，节省原料，减少加入消泡剂所引起的污染机会；缺点

6、：不能从根本上消除引起泡沫稳定的因素，消泡效果不如化学消泡剂迅速可靠，需要一定的设备和消耗动力。3、化学消泡剂消泡定义：是在发酵液中加入一种消泡剂以消除起泡因素；优点：消泡效果好，作用快，尤其是合成消泡剂效率高，用量少；缺点：需要消泡剂，如果选择不当会影响菌体生长或代谢产物的生成；操作上增加染菌机会；若添加过量会影响氧的传递，从而影响菌体代谢；如用植物油由于生物素含量多，用量多会影响谷氨酸的生成。消泡机理消泡剂选用原则（7个方面）①必须是表面活性剂，具有较低的表面张力，增加泡沫的稳定性。②有一定的亲水性。③水中溶

7、解度小。④无毒，对菌体生长代谢无影响，不影响产物提取和质量。⑤不干扰溶氧。⑥良好的热稳定性⑦来源方便、价格便宜。发酵工业常用的消泡剂主要类型：①天然油脂类；②高碳醇、脂肪酸和脂类；③醚类；④硅酮类。目前，味精厂普遍采用BAPE（聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚）或PPE（聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚）作为消泡剂；BAPE、PPE属非离子型表面活性剂，消泡能力强、用量少、毒性低、使用方便。消泡剂的使用方法：①一次加入法；②中间流加法；③两种方法结合使用第四节发酵过程中主要变化及中间代谢控制一.代谢优化控制三种智能控制技术专家控制

8、模糊控制人工神经网络控制二.发酵过程的四个阶段适应期对数生长期转化期产酸期适应期在发酵初期，菌体处于适应期，细胞进行呼吸作用，利用贮存物质合成大分子物质和所需能量，菌体个体长大，但没分裂。此时糖等基质基本不消耗或很少消耗，pH稍微上升是由于初尿分解放出氨所致。适应期一般为3h左右。对数生长期此时期，菌体开始繁殖，代谢逐渐旺盛，菌体大量繁殖，耗糖速度逐渐加快，糖作为碳源和能