泡沫对发酵的影响及控制ppt课件

1、泡沫对发酵的影响及控制泡沫对发酵的影响及控制泡沫泡沫 由于培育基中有蛋白类外表活性剂存在，由于培育基中有蛋白类外表活性剂存在，在通气条件下，培育液中就出现了泡沫。在通气条件下，培育液中就出现了泡沫。 泡沫是气体被分散在少量液体中的胶体体泡沫是气体被分散在少量液体中的胶体体系，气液之间被一层液膜隔开，彼此不相系，气液之间被一层液膜隔开，彼此不相连通。连通。 两种类型：机械性泡沫和流态泡沫两种类型：机械性泡沫和流态泡沫 基质中的有机氮源基质中的有机氮源( (黄豆饼粉等黄豆饼粉等) )的种类与的种类与浓度是影响起泡的主要缘由浓度是影响起泡的主要缘由本节内容：本节内容： 泡沫对发酵的影响泡沫对发酵的影

2、响 发酵过程中泡沫的变化发酵过程中泡沫的变化 泡沫的控制泡沫的控制一、泡沫的构成及其对发酵的影响一、泡沫的构成及其对发酵的影响 在大多数微生物发酵过程中，通气、搅拌以在大多数微生物发酵过程中，通气、搅拌以及代谢气体的逸出，再加上培育基中糖、蛋白质、及代谢气体的逸出，再加上培育基中糖、蛋白质、代谢物等外表活性剂的存在，培育液中就构成了代谢物等外表活性剂的存在，培育液中就构成了泡沫。泡沫。泡沫的多少与搅拌、通风、培育基性质有关。泡沫的多少与搅拌、通风、培育基性质有关。蛋白质原料如蛋白胨、玉米浆、黄豆粉、酵母粉等蛋白质原料如蛋白胨、玉米浆、黄豆粉、酵母粉等是主要的发泡剂。是主要的发泡剂。糊精含量多也

3、引起泡沫的构成。糊精含量多也引起泡沫的构成。当发酵感染杂菌和噬菌体时，泡沫异常多。当发酵感染杂菌和噬菌体时，泡沫异常多。少量泡沫的作用：少量泡沫的作用：一定数量的泡沫是正常景象，可以添加气液接触面一定数量的泡沫是正常景象，可以添加气液接触面积，导致氧传送速率添加；积，导致氧传送速率添加；大量的泡沫引起许多负作用：大量的泡沫引起许多负作用：发酵罐的装料系数减少、氧传送系统减小；发酵罐的装料系数减少、氧传送系统减小；添加了菌群的非均一性；添加了菌群的非均一性；呵斥大量逃液，添加染菌时机；呵斥大量逃液，添加染菌时机；严重时通气搅拌无法进展，菌体呼吸遭到妨碍，导严重时通气搅拌无法进展，菌体呼吸遭到妨碍

4、，导致代谢异常或菌体自溶；致代谢异常或菌体自溶；消泡剂的添加将给提取工序带来困难。消泡剂的添加将给提取工序带来困难。二、泡沫的变化二、泡沫的变化 通气和搅拌：通气和搅拌： 随通气和搅拌添加而添加，搅拌比通气影响大；随通气和搅拌添加而添加，搅拌比通气影响大； 培育基原料性质：培育基原料性质： 蛋白胨、玉米浆、花生饼粉、黄豆饼粉、酵母蛋白胨、玉米浆、花生饼粉、黄豆饼粉、酵母粉等蛋白质原料是主要发泡物质；粉等蛋白质原料是主要发泡物质； 培育基灭菌方法：培育基灭菌方法： 温度过高，构成蛋白黑色素，泡沫增多；温度过高，构成蛋白黑色素，泡沫增多； 细胞代谢活动：细胞代谢活动： 初期，高粘度、低张力，泡多；

5、中期，粘度降、初期，高粘度、低张力，泡多；中期，粘度降、张力升，泡少；后期，自溶，泡上升。张力升，泡少；后期，自溶，泡上升。发酵过程泡沫的变化发酵过程泡沫的变化v通气与搅拌的强度通气与搅拌的强度v培育基的配比及原资料组成培育基的配比及原资料组成v培育基的破坏程度培育基的破坏程度v接种量的大小接种量的大小v培育液本身性质的变化培育液本身性质的变化v培育基灭菌的方法和操作培育基灭菌的方法和操作v染菌染菌三、影响泡沫稳定的要素三、影响泡沫稳定的要素不同搅拌速度和通气量对泡沫影响不同搅拌速度和通气量对泡沫影响不同浓度蛋白质原科的起泡作用不同浓度蛋白质原科的起泡作用灭菌时间对泡沫稳定性的影响灭菌时间对泡

6、沫稳定性的影响 调整培育基中的成分如少加或缓加易起泡的调整培育基中的成分如少加或缓加易起泡的原料或改动某些物理化学参数如原料或改动某些物理化学参数如pHpH值、温值、温度、通气和搅拌或者改动发酵工艺如采用度、通气和搅拌或者改动发酵工艺如采用分次投料来控制，以减少泡沫构成的时机。分次投料来控制，以减少泡沫构成的时机。采用菌种选育的方法，挑选不产生流态泡沫的采用菌种选育的方法，挑选不产生流态泡沫的菌种，来消除起泡的内在要素。菌种，来消除起泡的内在要素。采用机械消泡或消泡剂来消除已构成的泡沫。采用机械消泡或消泡剂来消除已构成的泡沫。1. 1. 机械消泡机械消泡物理消泡方法，利用机械剧烈振动或压力变化

7、而使泡沫破裂。物理消泡方法，利用机械剧烈振动或压力变化而使泡沫破裂。优点：节省原料，减少染菌时机。优点：节省原料，减少染菌时机。缺陷：消泡效果不理想，仅可作为消泡的辅助方法。缺陷：消泡效果不理想，仅可作为消泡的辅助方法。罐内消泡罐内消泡靠罐内消泡桨转动打碎泡沫。靠罐内消泡桨转动打碎泡沫。罐外消泡罐外消泡将泡沫引出罐外，经过喷嘴的加速作用或离心力来消除泡沫将泡沫引出罐外，经过喷嘴的加速作用或离心力来消除泡沫2. 消泡剂消泡消泡剂消泡A.A.消泡剂的作用：消泡剂的作用：降低泡沫液膜的机械强度；降低泡沫液膜的机械强度；降低液膜的外表黏度；降低液膜的外表黏度；兼有两者的作用，到达破裂泡沫的目的。兼有两

8、者的作用，到达破裂泡沫的目的。B.作为生物工业理想的消泡剂，应具备以下条件：作为生物工业理想的消泡剂，应具备以下条件：应该在气液界面上具有足够大的铺展系数，才干迅速发扬消泡作应该在气液界面上具有足够大的铺展系数，才干迅速发扬消泡作用，这就要求消泡剂有一定的亲水性；用，这就要求消泡剂有一定的亲水性；应该在低浓度时具有消泡活性；应该在低浓度时具有消泡活性；应该具有耐久的消泡或抑泡性能，以防止构成新的泡沫；应该具有耐久的消泡或抑泡性能，以防止构成新的泡沫；应该对微生物、人类和动物无毒性；应该对微生物、人类和动物无毒性；应该对产物的提取不产生影响；应该对产物的提取不产生影响；不会在运用、运输中引起任何

9、危害；不会在运用、运输中引起任何危害；来源方便，本钱低；来源方便，本钱低；应该对氧传送不产生影响；应该对氧传送不产生影响；能耐高温灭菌。能耐高温灭菌。C.常用的消泡剂有常用的消泡剂有4大类：大类：天然油脂类天然油脂类脂肪酸和酯类脂肪酸和酯类聚醚类聚醚类硅酮类硅酮类以天然油脂类和聚醚类在生物发酵中最为常用。以天然油脂类和聚醚类在生物发酵中最为常用。豆油、玉米油、棉籽油、菜籽油和猪油等。豆油、玉米油、棉籽油、菜籽油和猪油等。油不仅用作消泡剂，还可作为碳源和发酵控制的手段。油不仅用作消泡剂，还可作为碳源和发酵控制的手段。在发酵中，要控制油的质量、新颖程度，并要进展发酵实验检验。在发酵中，要控制油的质

10、量、新颖程度，并要进展发酵实验检验。聚醚类消泡剂种类很多，它们是氧化丙稀或氧化丙稀和环氧乙烷与甘油聚合聚醚类消泡剂种类很多，它们是氧化丙稀或氧化丙稀和环氧乙烷与甘油聚合而成的聚合物。而成的聚合物。聚氧丙稀甘油聚氧丙稀甘油GP型型氧化丙稀和甘油聚合；亲水性差，在发泡介质氧化丙稀和甘油聚合；亲水性差，在发泡介质中的溶解度小，所以用于稀薄发酵液中要比用于粘稠发酵液中的效果好；抑中的溶解度小，所以用于稀薄发酵液中要比用于粘稠发酵液中的效果好；抑泡性能比消泡性能好，适宜用于根底培育基中，以抑制泡沫的产生。泡性能比消泡性能好，适宜用于根底培育基中，以抑制泡沫的产生。聚氧乙烯氧丙稀甘油聚氧乙烯氧丙稀甘油GP

11、E型，泡敌型，泡敌氧化丙稀、环氧乙烷与甘油聚合；氧化丙稀、环氧乙烷与甘油聚合；亲水性好，在发泡介质中易铺展，消泡才干强，作用快，溶解度大，消泡活亲水性好，在发泡介质中易铺展，消泡才干强，作用快，溶解度大，消泡活性维持时间短，用于粘稠发酵液的效果比用于稀薄的好。性维持时间短，用于粘稠发酵液的效果比用于稀薄的好。D.运用消泡剂时的增效方法：运用消泡剂时的增效方法：加载体增效，即用惰性载体如矿物油、植物油等使消泡加载体增效，即用惰性载体如矿物油、植物油等使消泡剂溶解分散，到达增效的目的；剂溶解分散，到达增效的目的；消泡剂并用增效，取各种消泡剂的优点进展互补，到达增效；消泡剂并用增效，取各种消泡剂的优

12、点进展互补，到达增效；乳化消泡剂增效，用乳化剂或分散剂将消泡剂制成乳剂，乳化消泡剂增效，用乳化剂或分散剂将消泡剂制成乳剂，以提高分散才干，加强消泡效能，普通只适用于亲水性以提高分散才干，加强消泡效能，普通只适用于亲水性差的消泡剂。差的消泡剂。GP和和GPE 1:1混合运用于土霉素发酵，结果比单独运用混合运用于土霉素发酵，结果比单独运用GP的效能提高的效能提高2倍。倍。用吐温用吐温-80制成的乳剂，用于庆大霉素发酵，效能提高制成的乳剂，用于庆大霉素发酵，效能提高12倍。倍。在消费过程中，消泡的效果除了与消泡剂的种类、性质、在消费过程中，消泡的效果除了与消泡剂的种类、性质、分子量大小、消泡剂亲油亲水基团等亲密相关外，还与消分子量大小、消泡剂亲油亲水基团等亲密相关外，还与消泡剂运用时参与方法、运用浓度、温度等有很大关系，应泡剂运用时参与方法、运用浓度、温度等有很大关系，应结合消费实践加以留意和处理。结合消费实践加以留意和处理。泡沫的检测和控制泡沫的检测和控制 最简单的检测是定时在发酵罐视孔上察看最简单的检测是定时在发酵罐视孔上察看泡沫产生情况，发现泡沫继续上升时，开泡沫产生情况，发现泡沫继续上升时，开启消泡剂贮罐的阀门，流加少量消泡剂，启消泡剂贮罐的阀门，流加少量消泡剂，使泡沫消逝