发酵过程泡沫的形成.pptVIP

常用的消泡剂 天然油脂 聚醚类消泡剂 高碳醇 硅酮类 * 在液相中因为水分子之间的吸引力大于水对表面活性剂的吸引力，表面活性剂的疏水部分被水分子之间的吸引力挤出溶液，到达气液界面。这就是表面活性剂易于在泡沫上形成定向吸附层的原因。 表面活性剂为什么会定向排列在表面？ 水 * 2、泡沫是热力学不稳定体系 热力学第二定律指出：自发过程，总是从自由能较高的状态向自由能较低的状态变化。起泡过程中自由能变化如下： △G=γ△A △G——自由能的变化 △A——表面积的变化 γ——比表面能 * 起泡时，液体表面积增加，△A为正值，因而△G为正值，也就是说，起泡过程不是自发过程。另一方面，泡沫的气液界面非常大。 例如：半径1cm厚0.001cm的一个气泡，内外两面的气液界面达25cm2；可是，当其破灭为一个液滴后，表面积只有0.2cm2,相差上百倍。 显然，液体起泡后，表面自由能比无泡状态高得多。 泡沫破灭的过程中，△A是一个绝对值很大的负数，也就是说泡沫破灭的过程，自由能减小的数值很大。 因此泡沫是热力学不稳定体系，终归会变成具有较小表面积的无泡状态。 泡沫是气体分散在液体中所形成的热力学不稳定的体系 * 3、泡沫体系的三阶段变化 即使外观看来平静、比较稳定的泡沫体系，泡沫液也在不断地下落、蒸发，不断进行着下述三阶段的变化 (1)气泡大小分布的变化 气泡膜有表面张力，气泡中压力大于气泡外的压力。气泡大小的再分布，就是由气泡膜内气体的压力变化引起的。气泡中气体压力的大小，依赖气泡膜的曲率半径 * 气泡内外压差 △P= 如果起泡膜很薄，内外表面积近似相等，则 △P= = * 由该式可知：压差△P与气泡半径成反比。 若气泡膜的表面张力均相同，则小气泡中的压力比大气泡中的压力大。因此当相邻气泡大小不同时，气泡会不断地由小气泡高压区，经过吸附、溶解、解析，扩散到大气泡低压区。于是小气泡进一步变小，大气泡进一步变大。 * （2）气泡液膜变薄 泡沫生成初期，泡沫液还比较厚，以后因蒸发排液而变薄，泡沫液会受重力的影响向下排液，泡沫液随时间延续而变薄。 * （3）泡沫破灭 泡沫由于排液，液量过少，液膜会急剧变薄，最后液膜会变得十分脆弱，以至分子的热运动都可以引起气泡破裂。因此只要泡沫液变薄到一定程度，泡沫即瞬间破灭。 * 气液接触 含助泡剂 起泡速度大于破泡速度 三、泡沫形成的原因 * 1、气液接触 因为泡沫是气体在液体中的粗分散体，产生泡沫的首要条件是气体和液体发生接触。而且只有气体与液体连续、充分地接触才会产生大量的泡沫。气液接触大致有以下两类情况： （1）外界引入。通气过程伴随搅拌，空气被分成细小的气泡。 （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。 * 2、含助泡剂 助泡剂它是一种泡沫稳定剂，可保证形成一定数量的和具有一定稳定性的泡沫。 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。对纯净液体来说，这第三种物质是助泡剂。当形成气泡时，液体中出现气液界面，这些助泡剂就会形成定向吸附层。与液体亲和性弱的一端朝着气泡内部，与液体亲和性强的一端伸向液相，这样的定向吸附层起到稳定泡沫的作用。 * 3、起泡速度高于破泡速度 起泡的难易，取决于液体的成分及所经受的条件；破泡的难易取决于气泡和泡破灭后形成的液滴在表面自由能上的差别。 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。 * 四、发酵过程泡沫产生的原因 （1）与通气量、搅拌的强烈程度有关 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。 * （2）培养基配比与原料组成 培养基营养丰富，黏度大，产生泡沫多而持久。 蛋白质是主要的起泡因素。 发泡物质：玉米浆、蛋白胨、花生粉、豆粕粉、黄豆粉、酵母粉、糖蜜等 泡沫的稳定物质：glucose,起泡性较差，但是它可以增加发酵液的粘度，稳定泡沫的存在。 * （3）泡沫与菌体的生长代谢有关 发酵初期泡沫较多，但这时的泡沫大，易破碎 ； 随后，大量的发泡物质被消耗，泡沫减少； 对数生长期 ，呼吸强度增加，泡沫越来越多； 产物合成期 ，泡沫继续增加 ； 发酵后期 ，泡沫更为严重 。 * （4）与灭菌的操作有关 灭菌的强度越大，其发酵液中的泡沫越 多 。 这是由于灭菌的过程中，高温使得培养基中的糖、氨基酸形成了大量的类黑精，或者是形成了：5’—羟甲基糠醛； 糖氮被破坏，抑制微生物生长，使菌丝