Зачем нужен пеногаситель в процессе ферментации?
Ферментационная инженерия — это тип инженерии, который использует современные технологии, ферментирует посредством микробных функциональных процессов, а затем производит продукты, которые удовлетворяют потребности человека. Ферментационная инженерия широко используется в различных областях, таких как фармацевтическое производство, переработка пищевых продуктов и переработка отходов, способствуя развитию биотехнологической промышленности. Например, производство антибиотиков в значительной степени зависит от технологии ферментации. Когда биоинженерная ферментация сопровождается пеной, для обработки можно использовать пеногаситель ферментации. Зачем добавлять пеногаситель? Что является причиной пены? Каковы методы и принципы пеногашения?
В процессе ферментации в бродильном чане, из-за аэрации и перемешивания, производства метаболического газа и присутствия белка, масла, жирной кислоты и других поверхностно-активных веществ, ферментационная жидкость будет производить определенное количество пены. Небольшое количество пены является нормальным, что также может увеличить площадь контакта газа и жидкости и увеличить скорость переноса кислорода. Однако большое количество пены вызовет ряд эффектов на аэробную ферментацию. Производство пены является сложным процессом, включающим комплексное воздействие многих факторов. Пену ферментационной техники можно эффективно контролировать и использовать посредством разумного управления и регулировки параметров процесса.
1. Причины образования пены при брожении
(1) Производство пены связано с аэрацией и скоростью перемешивания. Пена увеличивается с увеличением объема воздуха и скорости перемешивания, поэтому, когда пены слишком много, объем воздуха и скорость перемешивания можно уменьшить.
(2) Соотношение среды и состав сырья: когда содержание питательных веществ в среде высокое, особенно содержание белка, будет производиться больше пены. В то же время вязкость и концентрация среды также будут влиять на стабильность и количество пены. Сахар имеет плохую пенообразующую способность, но он может увеличить вязкость питательной среды и поддерживать стабильность пены.
(3) Состояние роста бактерий: когда бактерии растут интенсивно, они будут производить больше пены. В процессе ферментации, когда питательная матрица потребляется, 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 стерилизации питательной среды: эти факторы могут влиять на свойства питательной среды, косвенно влияя на ее пенообразующую способность.
2. Опасности образования пены во время брожения
(1) Снижение производительности: для сдерживания пены и предотвращения перелива в бродильном чане загрузочная способность будет намеренно уменьшена, что повлияет на производительность.
(2) Отходы сырья: как только объем оборудования не сможет вместить избыток пены, пена перельется через край, что приведет к потере сырья и отходам.
(3) Загрязнение: Если пена увеличивается и жидкость вытекает, среда застревает в выпускной трубе, вызывая рост различных бактерий, которые попадают в бродильный резервуар и вызывают загрязнение.
(4) Влияние на дыхание бактерий: если пузырьки слишком стабильны и не лопаются, то при дыхании микроорганизмов они заполняются углекислым газом и не могут обмениваться с кислородом в воздухе, что в конечном итоге влияет на дыхание бактерий.
3. Выбор типа пеногасителя
Принцип пеногашения: когда на поверхности пены есть полярное поверхностно-активное вещество для образования двойного электрического слоя, можно добавить другое поверхностно-активное вещество с противоположным зарядом, чтобы снизить его механическую прочность, или можно добавить некоторые вещества с сильной полярностью, чтобы конкурировать с пенообразующим веществом за пространство на жидкой пленке и снизить механическую прочность жидкой пленки, тем самым способствуя разрыву пены. Когда жидкая пленка пены имеет большую поверхностную вязкость, можно добавить некоторые вещества с малой молекулярной когезией, чтобы снизить поверхностную вязкость жидкой пленки, чтобы способствовать потере жидкости жидкой пленкой и разрушению пены.
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, для того, чтобы пеногаситель можно было легко нанести на поверхность пены, он должен иметь низкое поверхностное натяжение и растворимость в воде. Однако, если пеногаситель не используется должным образом, он будет мешать метаболизму микроорганизмов и влиять на биосинтез.
Типы пеногасителей: Обычно используемые пеногасители в ферментационной промышленности 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.
