第9章 发酵过程工艺操纵3[整理版].pptVIP

发酵工程;第一章 发酵工程总论 第二章 发酵设备 第三章 发酵工业原料及其处理 第四章 发酵灭菌与无菌空气制备 第五章 发酵菌种的制备 第六章 发酵工业放大 第七章 发酵机制 第八章 发酵动力学 第九章 发酵过程工艺控制 第十章 发酵染菌及防治 第十一章 发酵工业废物、废水处理和资源化技术 第十二章 展望;第九章 发酵过程工艺控制;学习本章的目的;本章的重点和难点;§9-5 泡沫对发酵的影响及其控制; 一 泡沫的性质; 气泡大小分布的变化 气泡液膜变薄 泡沫破灭;二 泡沫形成的原因;2、含助泡剂;3、起泡速度高于破泡速度;4、发酵过程泡沫产生的原因;4、发酵过程泡沫产生的原因;（3）菌种、种子质量和接种量;（4）灭菌质量;三 发酵过程中泡沫的变化; ;泡径大小 溶液所含助泡物的类型和浓度 起泡液的粘度 其他因素：温度、pH、表面张力、培养基的灭菌方法和操作条件、染菌等。;五 泡沫对发酵的影响;六 发酵过程中泡沫的控制;六 发酵过程中泡沫的控制;（1）罗氏假说; 1948年鲁宾逊（Robinson,J.V）和伍兹（Words,W.W）提出了浸入系数E的概念，即; 美国胶体化学家罗斯（Ross,S.），四十年代初就开始研究泡沫问题，对添加了各种表面活性剂的起泡体系，进行试验和观察，寻找消泡剂在起泡液中溶解性与消泡效力的对应关系。罗斯提出一种假说：在溶液中，溶解状态的溶质是稳泡剂；不溶状态的溶质，当浸入系数与铺展系数均为正值时即是消泡剂。 罗斯认为，消泡剂的分子团，即一小滴，一接触泡沫，首先便是浸入，之后在泡沫上扩展，局部变薄而破裂。当浸入系数和铺展系数均为负值时，小滴既不浸入也不扩展；当浸入系数大于零，铺展系数为负数时小滴成棱镜状，不铺展；只有二者均为正值时才可能是消泡剂，这种假说为消泡剂作用机理奠定了基础。;b、消泡剂能破坏膜弹性而导致气泡破灭;（2）与稳泡因素有关的几种消泡机理; 由图可以看出，硅油微粒到达泡沫表面使泡沫破灭，气泡合并，气液迅速分离。研究发现：低浓度的，表面张力比起泡液低的物质，如果与起泡液成为均相，则促进起泡；如果呈饱和状态，???且被均匀分散在起泡液中，就可能有消泡作用。附着了消泡剂小滴的泡沫能够迅速破灭，与局部降低表面张力有关。;日本高野信之提出类似的观点：在起泡液中分散的消泡剂颗粒，随着泡沫液变薄，露到表面，因消泡剂表面张力比泡沫液低，该处受到周围的拉伸、牵引。不断变薄，最后破灭。;2、破泡剂与抑泡剂的区别;（2）作用机理上的区别;抑泡机理：一般认为抑泡剂分子在气液界面上优先被吸附，它比助泡剂的表面活性更强，更易吸附到泡膜上，但是由于本身不赋予泡膜弹性，所以不具备稳泡作用。这样当液体中产生泡沫时，抑泡剂首先占据泡膜，抑制了助泡剂的作用，抑制了气泡。; 溶解度大的破泡剂，消泡作用只发挥一次；溶解度小的破泡剂，消泡作用可持续一段时间。如果溶解度进一步降低，即成为抑泡剂。另一方面，破泡剂大量使用，比有抑泡作用，抑泡剂大量使用也比有破泡作用。;A) 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； B) 消泡剂在气-液界面有足够大的散布系数，才能迅速发挥其消泡活性，这就要求消泡剂有一定的亲水性； C) 消泡剂在水中的溶解度较小，以保持其持久的消泡或抑泡性能，并防止形成新的泡沫；; D) 对微生物和发酵过程无毒，对人、畜无害，不被微生物同化，对菌体的生长和代谢无影响，对产物提取和产品质量无影响； E) 不干扰溶解氧、pH 等测定仪表使用，不影响氧的传递； F) 消泡剂来源方便，价格便宜，不会在使用和运输中引起任何危害； G) 能耐受高温灭菌。; 发酵工业常用的消泡剂主要有天然油脂类，高碳醇、脂肪酸和酪类，聚醚类，硅酮类 ( 聚硅油 ) 等四类，以天然油脂类和聚醚类最为常用。;4、常用消泡剂的种类和性能;例： A 酒糟榨出液 罗伯茨（Roberts R.T.）在英国酿造业研究基金会资助的试验啤酒厂发现：全麦芽浸出浆桶中最后倒出的沉积物能破灭泡沫。于是联想到，是否可以由制作全麦芽浸出浆以后的酒糟压榨出有效的消泡剂？经过试验，由酒糟中压榨出大约40%液体，在50℃真空蒸馏，浓缩19倍，果然得到可用于麦芽汁发酵过程的消泡剂。效果很好，没有副作用。经分析证明，酒糟榨出液中存在C8~C18的全部脂肪酸，存在极性类脂物，尤其是卵磷脂等物，这些物质的协同作用下的消泡作用比这些物质单独消泡作用强得多。 B 啤酒花油 研究年发现向啤酒添加1~5ppm啤酒花油是减轻气泡溢出损失的有效措施。经分析啤酒花油具含有消泡活性的物质有：石竹烯、荷兰芹萜烯、