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发酵行业消泡剂解决方案

2023-05-23
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烟台恒鑫化工科技有限公司

1、泡沫形成的原因

在大多数微生物发酵过程中,由于培养基中有蛋白类表面活性剂存在,在通气条件下培养液中就形成了泡沫。泡沫的多少既与通风量、搅拌的剧烈程度有关,又与培养基所用原材料的性质有关。发酵培养基中的蛋白质原料是主要的发泡物质,其含量越多越容易起泡。多糖水解不完全,糊精含量多,也容易引起泡沫的产生。培养基的灭菌方法和操作条件均会影响培养基成分的变化而影响发酵时泡沫的产生。菌体本身也有稳定泡沫的作用,发酵液的菌体浓度越大,发酵液就越容易起泡。

2、泡沫对发酵的影响

在发酵过程中,过多的泡沫会降低发酵罐的装料系数和氧传递系数,造成大量逃液,发酵液从排气管路或轴封逃出而增加染菌机会等,严重时无法进行正常的通气和搅拌,阻碍菌体呼吸,导致代谢异常或菌体自溶。因此,控制泡沫是正常发酵的基本保证。

3、泡沫的控制

控制泡沫的途径主要有两种:①调整培养基成分(如少加或缓加易起泡的原材料)或改变某些工艺参数(如pH值、温度、通气和搅拌)或者采用多次投料来控制,以减少泡沫形成的机会。但这些方法对发酵的影响较大,因此,其采用和效果很受限制。 ②采用机械法或消泡剂法消除已形成的泡沫,化学消泡剂还有抑制泡沫形成的作用。因此工业上常采用机械消泡和消泡剂消泡。

(1)机械消泡

机械消泡(mechanical defoaming)是利用机械强烈振动或压力变化使泡沫破裂,是一种利用物理作用消除泡沫的方式。机械消泡法具有节省原料、减少染菌机会等优点,但其消泡效果不理想,仅可作为消泡的辅助方法。

(2)消泡剂消泡

消泡剂(defoamer,.antifoamer)消泡就是利用外加消泡剂使泡沫破裂。消泡剂可降低泡沫液膜的机械强度,或者降低液膜的表面黏度,或者兼有两者的作用,达到破裂泡沫的目的。消泡剂都是表面活性剂,具有较低的表面张力。如聚氯乙烯氧丙烯甘油(GPE)的表面张力仅为33×10-3N/m,而青霉素发酵液的表面张力为(60~68)X103N/m。消泡剂消泡是目前发酵工业上应用最广的一种消泡方法。其优点是消泡作用迅速可靠,但消泡剂用量过多会增加生产成本,且有可能影响菌体的生长和代谢。

4、消泡剂在发酵领域的更新迭代

适用于发酵领域的消泡剂到目前为止,已经经历了四代更新换代。第一代消泡剂一般用天然油脂类。第二代季戊四醇、高碳醇类。第三代消泡剂是到现在比较常用的聚醚类、有机硅类、聚醚有机硅类。第四代消泡剂是聚醚改性类(也称复合型消泡剂),是目前为止最为理想的新品种,也是消泡剂的发展方向。

发酵消泡剂种类及优缺点

*聚醚类消泡剂大致有以下几类:氧化丙烯与甘油聚合而成的叫聚氧丙烯甘油(GP型)。丙三醇无规聚醚(GPE型),又称泡敌。异构十三醇无规聚醚(TPE型)。丙二醇无规聚醚(PPE型)

根据消泡原理和发酵液的性质,在选择发酵消泡剂时可遵循以下几点原则:

1、液体消泡剂必须要有一定的不溶性,不干扰溶氧、pH值等测定仪表的使用。

2、分散型好,能够在发酵液中迅速铺展,并具有低表面张力。

3、消泡剂的粘度也会影响消泡效率,低粘度铺展性和渗透性更好。

4、实验筛选消泡剂对菌体生长及产物合成的影响。

5、上罐验证,确定合适的消泡剂。

恒鑫®发酵专用消泡剂产品系列

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