教案6-3： 发酵技术(三).pptVIP

有机酸生产技术 生物工程系 谷氨酸发酵生产技术 第六章 发酵技术 第一节 概述 第二节 溶解氧对发酵的影响 第三节 温度的控制 第四节 pH 的控制 第五节 泡沫的控制 第六节 补料的控制 第七节 淀粉糖原料生产谷氨酸的发酵技术 主要内容 一、泡沫的形成及其对发酵的影响 二、泡沫的控制 一、泡沫的形成及其对发酵的影响 1、泡沫形成原因及规律 （2）泡沫形成规律 泡沫的多少与搅拌、通风、培养基性质有关。 ①泡沫随通气量和搅拌速度的增加而增加；搅拌引起泡沫的作用比通气明显。 ②发泡物质越多，发酵液黏度越高，泡沫越多； 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。 糊精含量多也引起泡沫的形成。 当发酵感染杂菌和噬菌体时，泡沫异常多。 2、泡沫对发酵的危害 （1）少量泡沫的作用： 一定数量的泡沫是正常现象，可以增加气液接触面积，导致氧传递速率增加； （2）大量的泡沫引起许多负作用： ①造成大量的逃液，而使装料系数减少。 ②泡沫从轴封中渗出，增加染菌机会。 ③妨碍菌的呼吸和生长，使产量下降。 二、泡沫的控制 （一）、控制方法 （1）调整培养基中的成分（如少加或缓加易起泡的原料）或改变某些物理化学参数（如pH值、温度、通气和搅拌）或者改变发酵工艺（如采用分次投料）来控制，以减少泡沫形成的机会。 （2）采用菌种选育的方法，筛选不产生流态泡沫的菌种，来消除起泡的内在因素。 （3）采用机械消泡或化学消泡剂来消除已形成的泡沫。 （二）泡沫的消除方法 消泡方法有两种： 机械（物理）消泡：在罐内外装消泡装置。但作用不大。 化学消泡：通过加入化学消泡剂的方法消除泡沫。 采用机械（物理）消泡为主；化学消泡为辅的方法。 1、 机械消泡 物理消泡方法，利用机械强烈振动或压力变化而使泡沫破裂。 罐内消泡——靠罐内消泡桨转动打碎泡沫。 罐外消泡——将泡沫引出罐外，通过喷嘴的加速作用或离心力来消除泡沫。 优点：节省原料，减少染菌机会。 缺点：消泡效果不理想，仅可作为消泡的辅助方法 1、 机械消泡 （1）罐内消泡 ①耙式消泡浆的机械消泡 ②旋转圆板式的机械消泡 1、 机械消泡 （2）罐外消泡 将泡沫引出发酵罐外，通过罐外消泡设备消除泡沫后，液体再返回罐内。 ①喷雾消泡； ②离心力消泡； 2、化学消泡 化学消泡既是使用化学消泡剂进行消泡。是目前发酵工业应用最广的消泡方法。 优点：消泡作用持续可靠； 缺点：用量过多会增加成本，且有可能影响菌体的生长、代谢，对产物的提取、精制不利。 （1）化学消泡剂种类 天然油脂类：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。 　　 优点：来源容易，价格低，使用简单； 缺点：如贮存不好，易变质， 高级醇类：聚二醇、十八醇；C7～C9的醇是最有效的消泡剂。 （1）化学消泡剂种类 聚醚类：聚醚类消泡剂品种很多，它们是氧化丙烯或氧化丙烯和环氧乙烷与甘油聚合而成的聚合物。 聚氧丙烯甘油醚（GP型消泡剂）： 聚氧乙烯氧丙烯甘油醚（GPE型消泡剂，泡敌）： 消泡能力比植物油60-80倍强。目前工业上已取代油。 （1）化学消泡剂种类 （1）化学消泡剂种类 硅酮类：主要有聚二甲基硅氧烷及其衍生物。 以天然油脂类和聚醚类在生物发酵中最为常用。泡敌较常使用 ②作为理想的消泡剂，应具备下列条件： 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； 应该在低浓度时具有消泡活性； 应该具有持久的消泡或抑泡性能，以防止形成新的泡沫； 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； 不会在使用、运输中引起任何危害；来源方便，成本低； 应该对氧传递不产生影响；能耐高温灭菌。 （2）化学消泡剂的作用 表面活性剂(surfactant)，是指具有固定的亲水亲油基团，在溶液的表面能定向排列，并能使表面张力显著下降的物质。 （2）化学消泡剂的作用 破泡作用：降低泡沫液膜的机械强度； 抑泡作用：降低液膜的表面黏度； （3）消泡剂的使用方法 ①添加方法： 基础培养基添加：配制培养基时加入一定量（浓度为0.3g/L），培养基灭菌。 发酵过程中流加：配制成溶液（消泡剂：水=1:2-3），灭菌，冷却、贮存，按一定量添加。 起泡时添加，加量一般为培养基总体积的0.02%-0.002%。多加对菌生长不利。 （3）消泡剂的使用方法 ②消泡剂增效作用 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，达到增效的目的； 消泡剂并用增效，多种消泡剂按一定比例成混合消泡剂，取各种消泡剂