华京理工式辱·物工程院 发酵工程精品课程 ② http://biotech.ecust.educn/ipkc/figc
发酵工程精品课程 http://biotech.ecust.edu.cn/jpkc/fjgc 华东理工大学·生物工程学院
发冠程搜带 ☆发酵过程池淙的形成与控制 第七节发酵过程泡沫的形成与控制 发酵过程起泡的利弊:气体分散、增加气液 接触面积,但过多的泡沫是有害的 、泡沫形成的基本理论 泡沫的定义:一般来说:泡沫是气体在液体中的 粗分散体,属于气液非均相体系 美国道康宁公司对泡沫这样定义:体积密度接近 气体,而不接近液体的“气液”分散体。 http://biotech.ecust.educn/jpkc/figc
http://biotech.ecust.edu.cn/jpkc/fjgc 第七节 发酵过程泡沫的形成与控制 一、泡沫形成的基本理论 泡沫的定义：一般来说：泡沫是气体在液体中的 粗分散体，属于气液非均相体系 美国道康宁公司对泡沫这样定义：体积密度接近 气体，而不接近液体的“气/液”分散体。 发酵过程起泡的利弊：气体分散、增加气液 接触面积，但过多的泡沫是有害的 发酵过程控制 ❖发酵过程泡沫的形成与控制
发冠程搜带 ☆发酵过程池淙的形成与控制 (一)泡沫形成的原因 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过量的泡沫。 气液接触大致有以下两类情况: (1)气体从外部进入液体,如搅拌液体时混入气 体 (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。 http://biotech.ecust.educn/jpkc/figc
http://biotech.ecust.edu.cn/jpkc/fjgc （一）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过量的泡沫。 气液接触大致有以下两类情况： （1）气体从外部进入液体，如搅拌液体时混入气 体 （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。 发酵过程控制 ❖发酵过程泡沫的形成与控制
发冠程搜带 ☆发酵过程池淙的形成与控制 2、含助泡剂 在未加助泡剂,但并不纯净的水中产生的泡沫,其 寿命在0.5秒之内,只能瞬间存在。摇荡纯溶剂不起 泡,如蒸馏水,只有摇荡某种溶液才会起泡。 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。 http://biotech.ecust.educn/jpkc/figc
http://biotech.ecust.edu.cn/jpkc/fjgc 2、含助泡剂 在未加助泡剂，但并不纯净的水中产生的泡沫，其 寿命在0.5秒之内，只能瞬间存在。摇荡纯溶剂不起 泡，如蒸馏水，只有摇荡某种溶液才会起泡。 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。 发酵过程控制 ❖发酵过程泡沫的形成与控制
发冠程搜带 ☆发酵过程池淙的形成与控制 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;同时还取决于泡沫破裂过程进 行得多快这一速度因素。 高起泡的液体,产生的泡沫不一定稳定。体系的起 泡程度是起泡难易和泡沫稳定性两个因素的综合效 果。 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。 http://biotech.ecust.educn/jpkc/figc
http://biotech.ecust.edu.cn/jpkc/fjgc 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；同时还取决于泡沫破裂过程进 行得多快这一速度因素。 高起泡的液体，产生的泡沫不一定稳定。体系的起 泡程度是起泡难易和泡沫稳定性两个因素的综合效 果。 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。 发酵过程控制 ❖发酵过程泡沫的形成与控制
发冠程搜带 ☆发酵过程池淙的形成与控制 4、发酵过程泡沫产生的原因 (1)通气搅拌的强烈程度 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。也可在基础料中加入消泡剂。 http://biotech.ecust.educn/jpkc/figc
http://biotech.ecust.edu.cn/jpkc/fjgc 4、发酵过程泡沫产生的原因 （1）通气搅拌的强烈程度 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。也可在基础料中加入消泡剂。 发酵过程控制 ❖发酵过程泡沫的形成与控制
发冠程搜带 ☆发酵过程池淙的形成与控制 (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, 前期难开搅拌 例:在50L罐中投料10L,成分为淀粉水解糖、 豆饼水解液、玉米浆等,搅拌900rpm,通气, 泡沫生成量为培养基的2倍。如培养基适当稀 些,接种量大一些,生长速度快些,前期就容易 开搅拌。 http://biotech.ecust.educn/jpkc/figc
http://biotech.ecust.edu.cn/jpkc/fjgc （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， 前期难开搅拌。 例：在50L罐中投料10L，成分为淀粉水解糖、 豆饼水解液、玉米浆等，搅拌900 rpm，通气， 泡沫生成量为培养基的2倍。如培养基适当稀一 些，接种量大一些，生长速度快些，前期就容易 开搅拌。 发酵过程控制 ❖发酵过程泡沫的形成与控制
发冠程搜带 ☆发酵过程池淙的形成与控制 (3)菌种、种子质量和接种量 菌种质量好,生长速度快,可溶性氮源较快被 利用,泡沫产生几率也就少。菌种生长慢的可 以加大接种量 (4)灭菌质量 培养基灭菌质量不好,糖氮被破坏,抑制微生 物生长,使种子菌丝自溶,产生大量泡沫,加 消泡剂也无效。 http://biotech.ecust.educn/jpkc/figc
http://biotech.ecust.edu.cn/jpkc/fjgc （3）菌种、种子质量和接种量 菌种质量好，生长速度快，可溶性氮源较快被 利用，泡沫产生几率也就少。菌种生长慢的可 以加大接种量 （4）灭菌质量 培养基灭菌质量不好，糖氮被破坏，抑制微生 物生长，使种子菌丝自溶，产生大量泡沫，加 消泡剂也无效。 发酵过程控制 ❖发酵过程泡沫的形成与控制
发冠程搜带 ☆发酵过程池淙的形成与控制 (二)起泡的危害 1、降低生产能力 在发酵罐中,为了容纳泡沫,防止溢出而降 低装量 2、引起原料浪费 如果设备容积不能留有容纳泡沫的余地,气泡 会引起原料流失,造成浪费 http://biotech.ecust.educn/jpkc/figc
http://biotech.ecust.edu.cn/jpkc/fjgc （二）起泡的危害 1、降低生产能力 在发酵罐中，为了容纳泡沫，防止溢出而降 低装量 2、引起原料浪费 如果设备容积不能留有容纳泡沫的余地，气泡 会引起原料流失，造成浪费。 发酵过程控制 ❖发酵过程泡沫的形成与控制
发冠程搜带 ☆发酵过程池淙的形成与控制 3、影响菌的呼吸 如果气泡稳定,不破碎,那么随着微生物的呼吸, 气泡中充满二氧化碳,而且又不能与空气中氧进 行交换,这样就影响了菌的呼吸。 4、引起染菌 由于泡沫增多而引起逃液,于是在排气管中粘上 培养基,就会长菌。随着时间延长,杂菌会长入 发酵罐而造成染菌。大量泡沫由罐顶进一步渗到 轴封,轴封处的润滑油可起点消泡作用,从轴封 处落下的泡沫往往引起杂菌污染。 http://biotech.ecust.educn/jpkc/figc
http://biotech.ecust.edu.cn/jpkc/fjgc 3、影响菌的呼吸 如果气泡稳定，不破碎，那么随着微生物的呼吸， 气泡中充满二氧化碳，而且又不能与空气中氧进 行交换，这样就影响了菌的呼吸。 4、引起染菌 由于泡沫增多而引起逃液，于是在排气管中粘上 培养基，就会长菌。随着时间延长，杂菌会长入 发酵罐而造成染菌。大量泡沫由罐顶进一步渗到 轴封，轴封处的润滑油可起点消泡作用，从轴封 处落下的泡沫往往引起杂菌污染。 发酵过程控制 ❖发酵过程泡沫的形成与控制