消泡剂的添加点及如何评估--发酵行业

2018-01-04 14:21:17 上海博易和化工有限公司 阅读

图片关键词消泡剂

消泡剂的添加点

发酵生产过程加入消泡剂一般流程是:将消泡剂加入搅拌釜中,在向搅拌釜加入水搅拌,配制成一定浓度的消泡液,然后将消泡液进行升温消毒,消毒后的消泡液加入到起泡的发酵罐中进行消泡,如图所示:

图片关键词消泡剂

评估指标

泡沫控制方法可以分为机械消泡和化学消泡剂两大类,近年来,也有从生产菌种本身特性着手,预防泡沫的形成,如在单细胞蛋白生产中,筛选生长期不易形成泡沫的突变株,也有混合培养的方法,如有人用产碱菌、土壤杆菌同莫拉菌一起培养来控制泡沫的形成,这是一株菌产生泡沫的形成物质被另一种菌协作同化的缘故。

(1)调整培养基的成分,少加或者缓加易起泡的原材料。

(2)机械消泡   机械消泡借助机械搅拌起到了破碎气泡消除泡沫的作用,消泡装置可以安装在罐内或者罐外,罐内可在搅拌轴上方安装消泡桨,形式多样,泡沫借旋风离心场作用被压碎,也可以将少量消泡剂加到消泡转子上以增强消泡效果,罐外法是将泡沫引出罐外,通过喷嘴的加速作用或者离心力破碎泡沫,机械消泡的优点在于不需要引进外源物质如消泡剂,从而减少了染菌的机会,并节省原材料,且不会增加下游提取工艺的负担,但其效果往往不如消泡剂消泡迅速、可靠、需要一定的设备和消耗一定的动力,其最大的缺点是不能从根本上消除泡沫的形成。

(3)消泡剂消泡   在工业发酵过程中,通常利用添加消泡剂的方式来消除泡沫,发酵工业常用的消泡剂分为天然油脂类、聚醚类、高级醇类和硅树脂类。常用的天然油脂有玉米油、豆油、米糠油、棉子油和猪油等,除作为消泡剂外,这些物质还可以作为碳源,其消泡能力不强,使用时需要注意油脂的新鲜程度,以免菌体生长和产物合成受到抑制,应用较多的是聚醚类,主要成分为聚氧丙烯甘油和聚氧乙烯氧丙烯甘油(俗称泡敌),用量为0.03%左右,消泡能力比植物油大10倍以上,泡敌的亲水性好,在发泡介质中易铺展,消泡能力强,但其溶解度大,消泡活性维持时间较短,在粘稠发酵液中使用效果比在稀薄发酵液中更好,十八醇是高级醇类常用的一种,可以单独或与其他载体一起使用,它与冷榨猪油一起能有效控制青霉素发酵的泡沫,聚二醇具有消泡效果持久的特点,尤其适用于霉菌发酵,聚硅氧烷类消泡剂的代表是聚二甲基硅氧烷以及衍生物,它不溶于水,单独使用效果很差,它常与分散剂一起使用,也可与水配成10%的纯聚硅氧烷乳液,这列消泡剂适用于微碱性的放线菌和细菌发酵,在pH为5.0左右的发酵液中使用效果较差,还有一种羟基聚二甲基硅氧烷,它是一种含羟基的亲水性聚硅氧烷消泡剂,曾用于青霉素和土霉素的发酵中,消泡剂能力随着羟基含量的增加而提高。

综上所述,根据消泡原理和发酵液的性质和要求,消泡剂必须有以下特点。

(1)消泡剂必须是表面活性剂,且具有较低的表面张力,消泡作用迅速,效率高。

(2)消泡剂对气液截面的散布系数必须足够大,才能迅速发挥它的消泡活性,这就要求消泡剂具有一定的亲水性。

(3)消泡剂在水中的溶解度较小,以保持其持久的消泡或者抑泡能力。

(4)对发酵过程五毒,对人、畜无害,不被微生物同化,对菌体生长和代谢物影响,不影响产物的提起和产品质量。

(5)不干扰溶氧、pH等测定仪表的使用

(6)消泡剂来源方便,价格便宜

  事实上,许多物质都具有消泡作用,但是消泡程度不同,有的只有瞬间消泡作用,有些则可以在较长时间内起抑泡作用,此外,在选择和使用消泡剂还要考虑其对微生物生长代谢的影响。过量的消泡剂通常会影响菌的呼吸活性和物质(包括氧)通过细胞壁的运输,使用电子显微镜观察消泡剂对培养24小时的短杆菌的生理影响时发现,其细胞形态特征(如膜的厚度、透明度和结构功能)与氧受限制条件下相似,细胞表面呈细粒的微囊,其内膜隐约可见,几乎所有的细胞结构形态都在改变,所以在生产过程中,应该尽可能减少消泡剂的用量,在应用消泡剂前需要做比较性试验,找到一种对微生物处理、产物合成影响最小,消除泡沫效果最好且成本低的消泡剂,此外,宜使用机械方法和化学方法联合控制泡沫。