Исследование применения полиэфирного пеногасителя в процессе ферментации аминокислот
1. Введение
Ферментация аминокислот — важный производственный процесс в области биотехнологии, широко используемый во многих отраслях промышленности, таких как пищевая, медицинская и кормовая. Однако в процессе ферментации из-за метаболической активности микроорганизмов, а также операций аэрации и перемешивания неизбежно образуется большое количество пены. Наличие пены не только займет полезный объем бродильного чана, снизит эффективность ферментации, но и может привести к повышенному риску бактериального заражения, что повлияет на выход и качество аминокислот. Исследование применения полиэфирных пеногасителей как широко используемого типапеногасительв ферментации аминокислот имеет большое значение.
2. Обзор процесса ферментации
2.1 Температура брожения
Температура ферментации аминокислот в этом исследовании была установлена на уровне 37 ℃, что близко к температуре человеческого тела. Эта конкретная температура не определена произвольно, а была оптимизирована и проверена с помощью многочисленных строгих и систематических экспериментов, повторных испытаний, сравнений и детального анализа различных температурных градиентов. Среди многочисленных альтернативных температур 37 ℃ выделяется и, как было доказано, является чрезвычайно подходящим ключевым температурным условием для роста и метаболизма микробов. В этой температурной среде различные ферментные системы, участвующие в синтезе аминокислот, действуют как эффективные двигатели, которые активируются, поддерживая высокий уровень активности и катализируя реакции синтеза аминокислот непрерывно и стабильно. В то же время, под воздействием этой температуры, процесс роста и размножения микробных клеток, по-видимому, вышел на высокоскоростной канал, с правильной скоростью, не слишком быстрой и не вызывающей быстрого потребления питательных веществ и метаболического дисбаланса, и не слишком медленной и не влияющей на эффективность синтеза аминокислот. Идеальная тенденция роста и размножения микроорганизмов подобна тщательному построению прочного и стабильного фундамента для эффективного синтеза аминокислот, эффективному содействию непрерывному прогрессу реакций синтеза аминокислот по эффективному и упорядоченному пути, закладыванию прочного фундамента для получения значительного производства аминокислот и высококачественных продуктов в будущем. Это один из важнейших основных элементов во всем процессе ферментации аминокислот.
2.2 Продолжительность брожения и изменение пены
The весь процесс ферментации длится для42 часа. Примерно через 9 часов после начала ферментации начинает образовываться пена, что обусловлено главным образом тем, что микроорганизмы выделяют некоторые поверхностно-активные метаболиты в процессе начального роста, а аэрация и перемешивание обеспечивают полный контакт культуральной жидкости с воздухом, образуя зародышевую форму пены. По мере брожения пена достигала пика в течение 15–21 часа. На этом этапе микробный рост входит в логарифмическую фазу, а метаболизм становится интенсивным. Увеличивается количество образующегося поверхностно-активного вещества. Постоянное воздействие объема вентиляции и интенсивности перемешивания также способствует массивному накоплению пены. Однако через 30 часов, когда процесс ферментации постепенно вошел в стабильную фазу спада, микробный метаболизм замедлился, а пена постепенно уменьшилась.
3. Приготовление и добавление пеногасителей
3.1 Приготовление пеногасителя:
Полиэфирный пеногаситель сначала разбавляется водой до концентрации 3%, а затем хранится в специальном резервуаре для пеногасителя. После этой обработки разбавлением текучесть и диспергируемость пеногасителя значительно улучшаются, что обеспечивает большое удобство для последующего точного добавления в ферментационный резервуар, эффективно обеспечивая своевременное и равномерное пеногашение во время процесса ферментации аминокислот и эффективно гарантируя стабильность и эффективность процесса ферментации.
3.2 Метод сложения:
На протяжении всего процесса ферментации используется специализированное насосное устройство для точного и прямого впрыскивания разбавленного пеногасителя в ферментационный резервуар. Конкретное время и количество добавления пеногасителя должны точно контролироваться и гибко регулироваться в соответствии с фактической ситуацией образования пены в процессе ферментации. Только таким образом мы можем достичь основной цели эффективного устранения пены и предотвращения чрезмерного накопления пены, влияющего на нормальный процесс ферментации, и в то же время эффективно предотвращать любую форму негативного вмешательства или неблагоприятного воздействия на ключевые звенья, такие как рост микроорганизмов, метаболизм и синтез аминокислот в процессе ферментации из-за чрезмерного добавленияпеногасительили неправильного времени добавления, чтобы полностью гарантировать стабильный, эффективный и упорядоченный ход ферментационных операций и заложить прочную основу для производства высококачественных аминокислот.
4. Субстрат и штамм
4.1 Субстрат Ферментация:
Субстрат содержит множество компонентов, среди которых глюкоза является основным источником углерода для роста микроорганизмов и синтеза аминокислот, обеспечивая энергию и углеродный скелет, необходимые для синтеза клеток и метаболизма. Общий азот является важным источником сырья для микроорганизмов для синтеза азотсодержащих биомолекул, таких как белки и нуклеиновые кислоты. Крахмальный сахар производится из кукурузы и может медленно высвобождать глюкозу для поддержания стабильного запаса источника углерода во время ферментации. Кроме того, он также содержит другие питательные вещества, такие как витамины, минералы и т. д., которые играют незаменимую роль в поддержании нормального роста и метаболических функций микроорганизмов.
4.2
Различные типы производства аминокислот зависят от конкретных штаммов бактерий, которые необходимо достичь. Что касается производства лизина, то бактерии, продуцирующие лизин, несомненно, являются основными штаммами. При определенных условиях ферментации, которые соответствуют их росту и метаболическим потребностям, бактерии лизина могут полностью поглощать и эффективно использовать различные питательные вещества, содержащиеся в субстратах. Благодаря своей уникальной и сложной метаболической системе, она систематически проходит ряд тонких и взаимосвязанных метаболических этапов и путей биохимических реакций, постепенно трансформируя и синтезируя вещества в субстратах в целевой продукт лизин, обеспечивая прочную и надежную биологическую основу и ключевую техническую поддержку для промышленного производства лизина.
5. Сравнение применения полиэфирных пеногасителей
5.1
При применении первого полиэфирного пеногасителя в производстве ферментации лизина было обнаружено, что его удельный расход составил 3,2 кг/т, что превышает требование использования менее 3,0 кг/т пеногасителя на тонну произведенного лизина. Такая ситуация с высоким удельным расходом, скорее всего, значительно увеличит производственные затраты, и в то же время, из-за избыточного добавления пеногасителей, она, скорее всего, окажет определенное ингибирующее воздействие на весь процесс ферментации. Избыточные компоненты пеногасителя могут нарушить нормальную проницаемость мембран микробных клеток в определенном диапазоне, нарушить баланс обмена веществ и передачи информации внутри и снаружи микробных клеток и, таким образом, помешать и затруднить различные физиологические метаболические активности микроорганизмов. В конечном итоге, это окажет негативное влияние на выход синтеза и качество продукта лизина, значительно снизив эффективность и качество производства ферментации.
5.2
Theудельное потребление второгополиэфирный пеногасительво время того же процесса ферментации лизина составляет 2,4 кг/т, что ниже требуемого количества. По сравнению с первым пеногасителем дозировка пеногасителя была снижена на 15%. Эти данные полностью демонстрируют превосходную производительность второго пеногасителя с точки зрения проявления эффекта пеногашения и точного контроля дозировки. Он может не только точно и эффективно контролировать пену в процессе ферментации, поддерживать количество пены на соответствующем уровне, минимизировать неблагоприятное вмешательство пены в процесс ферментации, но и эффективно избегать ряда негативных проблем, вызванных чрезмерным использованием пеногасителя, таких как воздействие на микробную метаболическую среду, препятствование процессу синтеза лизина и т. д., тем самым оказывая сильную поддержку повышению эффективности ферментации лизина и оптимизации качества продукта. С точки зрения экономических затрат потребление пеногасителей было снижено, что напрямую снижает производственные затраты; С точки зрения процесса, он обеспечивает стабильность и непрерывность процесса ферментации, снижает риск колебаний процесса, вызванных пеногасителями, и имеет выдающиеся преимущества как с экономической, так и с технологической точки зрения. Он обеспечивает более ценное решение по применению пеногасителя для усовершенствованной и эффективной работы отрасли ферментации аминокислот.
заключение
Полиэфирные пеногасителииграют решающую роль в процессе ферментации аминокислот. Благодаря изучению параметров процесса ферментации, подготовки и добавления пеногасителей, штаммов субстратов и эффектов применения различных пеногасителей стало известно, что рациональный выбор полиэфирных пеногасителей имеет решающее значение для повышения экономической эффективности и качества продукта ферментации аминокислот. В данном исследовании второй полиэфирный пеногаситель продемонстрировал больший потенциал применения благодаря более низкому удельному расходу и хорошему пеногасящему эффекту. Дальнейшие исследования позволят более подробно изучить механизм действия полиэфирных пеногасителей, оптимизировать их рецептуры и условия применения, чтобы лучше удовлетворять меняющиеся потребности индустрии ферментации аминокислот.
