Зачем нужен пеногаситель в процессе ферментации?
Ферментационная инженерия — это тип техники, в которой используются современные технологии, ферментируются посредством микробных функциональных процессов, а затем производятся продукты, отвечающие потребностям человека. Технология ферментации широко используется в различных областях, таких как фармацевтическое производство, пищевая промышленность и переработка отходов, способствуя развитию биотехнологической промышленности. Например, производство антибиотиков во многом зависит от технологии ферментации. Когда биоинженерное брожение сопровождается пеной, для лечения можно использовать пеногаситель ферментации. Зачем добавлять пеногаситель? В чем причина пены? Каковы методы и принципы пеногашения?
В процессе ферментации в бродильном резервуаре из-за аэрации и перемешивания, образования метаболического газа и присутствия белка, масла, жирных кислот и других поверхностно-активных веществ бродильная жидкость образует определенное количество пены. Небольшое количество пены является нормальным явлением, что также может увеличить площадь контакта газа с жидкостью и увеличить скорость переноса кислорода. Однако большое количество пены оказывает ряд эффектов на аэробное брожение. Производство пенопласта – сложный процесс, предполагающий комплексное воздействие множества факторов. Пену в процессе ферментации можно эффективно контролировать и использовать посредством разумного управления и регулирования параметров процесса.
1. Причины пены при брожении
(1) Образование пены зависит от скорости аэрации и перемешивания. Пена увеличивается с увеличением объема воздуха и скорости смешивания, поэтому, когда пены слишком много, объем воздуха и скорость смешивания можно уменьшить.
(2) Соотношение среды и состав сырья: когда содержание питательных веществ в среде высокое, особенно высокое содержание белка, будет производиться больше пены. В то же время вязкость и концентрация среды также влияют на стабильность и количество пены. Сахар обладает плохой пенообразующей способностью, но может повысить вязкость питательной среды и сохранить стабильность пены.
(3) Состояние роста бактерий: когда бактерии активно растут, они производят больше пены. В процессе ферментации, когда питательная матрица расходуется, количество пены может уменьшаться до тех пор, пока клетка не растворится и не выделит больше белка, а затем пена снова увеличится.
(4) Метод стерилизации, температура и время культуральной среды: эти факторы могут влиять на свойства культуральной среды, косвенно влияя на ее пенообразующую способность.
2. Опасность образования пены во время брожения
(1) Снижение производительности: чтобы сдержать пену и предотвратить переполнение бродильного резервуара, загрузочная способность будет намеренно уменьшена, что повлияет на производительность.
(2) Отходы сырья: если объем оборудования не может вместить избыток пены, пена переливается, что приводит к потере сырья и отходов.
(3) Загрязнение: Если пена увеличивается и жидкость вытекает, среда застревает в выхлопной трубе, вызывая рост различных бактерий, которые размножаются в бродильном резервуаре и вызывают загрязнение.
(4) Влияние на бактериальное дыхание: если пузырьки слишком стабильны и не разрушаются, при дыхании микроорганизмов пузырьки наполняются углекислым газом и не могут обмениваться кислородом воздуха, что в конечном итоге влияет на бактериальное дыхание.
3. Выбор типа пеногасителя
Принцип пенообразования: когда на поверхности пены имеется полярное ПАВ, образующее двойной электрический слой, можно добавить другое ПАВ с противоположным зарядом, чтобы уменьшить ее механическую прочность, или можно добавить некоторые вещества с сильной полярностью, чтобы конкурировать с вспенивающим веществом за пространство на жидкой пленке и уменьшают механическую прочность жидкой пленки, способствуя тем самым разрыву пены. Когда жидкая пленка пены имеет большую поверхностную вязкость, можно добавить некоторые вещества с небольшой молекулярной связью, чтобы уменьшить поверхностную вязкость жидкой пленки, чтобы способствовать потере жидкости из жидкой пленки и разрушить пену.
Свойство пеногасителя: Хороший пеногаситель может обладать обоими вышеперечисленными свойствами, а именно, он может одновременно снижать механическую прочность жидкой пленки и снижать поверхностную вязкость жидкой пленки. Кроме того, чтобы пеногаситель легко распределялся по поверхности пенопласта, пеногаситель должен иметь низкое поверхностное натяжение и водорастворимость. Однако если пеногаситель используется неправильно, он будет мешать метаболизму микроорганизмов и влиять на биосинтез.
Типы пеногасителей: Обычно используемые в ферментационной промышленности пеногасители включают натуральные масла, полиэфиры, силиконы и высшие спирты. Существует также модифицированный полиэфиром полисилоксановый пеногаситель, который сочетает в себе преимущества как полиэфирного, так и кремнийорганического пеногасителя, что делает его нетоксичным и безвредным.
