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在發(fā)酵工藝中，控制泡沫是確保生產(chǎn)順利進(jìn)行的關(guān)鍵因素。如果你正在尋求降低消泡成本、改善泡沫問(wèn)題，或者正在經(jīng)歷泡沫帶來(lái)的挑戰(zhàn)，了解泡沫的成因和控制方法至關(guān)重要。

泡沫的產(chǎn)生對(duì)發(fā)酵過(guò)程有著顯著影響。如果控制不當(dāng)，過(guò)量的泡沫會(huì)導(dǎo)致一系列問(wèn)題，例如減少發(fā)酵罐的裝填系數(shù)、降低氧傳遞效率、增加染菌風(fēng)險(xiǎn)、造成原料和產(chǎn)物的損失，以及影響通氣和攪拌的正常運(yùn)行。泡沫本質(zhì)上是由氣體分散在液體中形成的膠體體系，在發(fā)酵液中，無(wú)菌空氣和代謝氣體作為分散相，而發(fā)酵液則作為連續(xù)相，兩者之間由液膜隔開(kāi)。

在深層液體發(fā)酵中，一定量的泡沫產(chǎn)生是正?，F(xiàn)象，但過(guò)量泡沫會(huì)帶來(lái)負(fù)面影響，如降低裝料系數(shù)、減少氧傳遞、增加染菌機(jī)會(huì)、導(dǎo)致發(fā)酵液和產(chǎn)物損失、菌絲失效以及阻礙通氣和攪拌等。

泡沫的形成受多種因素影響，主要包括：

①通風(fēng)量和攪拌轉(zhuǎn)速：通常，通風(fēng)量和攪拌轉(zhuǎn)速的增加會(huì)導(dǎo)致泡沫增多，但也有相反的情況。

②培養(yǎng)基性質(zhì)：有機(jī)氮源如蛋白胨、玉米漿等是主要的發(fā)泡劑，而葡萄糖等物質(zhì)雖起泡性差，卻能穩(wěn)定泡沫。

③滅菌操作：滅菌強(qiáng)度越大，發(fā)酵液中的泡沫越多，可能與高溫下培養(yǎng)基成分的變化有關(guān)。

④菌體生長(zhǎng)代謝：發(fā)酵初期泡沫較多，隨著菌體增殖和發(fā)泡物質(zhì)的消耗，泡沫減少；對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期和產(chǎn)物合成期泡沫增多，末期由于菌體死亡和自溶，泡沫更為嚴(yán)重。

控制泡沫的方法包括：

①調(diào)整培養(yǎng)基成分，減少易起泡原料的使用。

②改變物理化學(xué)參數(shù)，如pH、溫度、通氣和攪拌條件。

③采用分次投料的發(fā)酵工藝。

④通過(guò)菌種選育，篩選不產(chǎn)生流態(tài)泡沫的菌種。

對(duì)于已形成的泡沫，可以采用化學(xué)消泡劑或機(jī)械消泡方法?；瘜W(xué)消泡劑包括天然油脂類、聚醚類、高級(jí)醇類和硅酮類，其中聚醚類（如泡敵）因其強(qiáng)大的消泡能力而被廣泛使用。然而，消泡劑的選擇應(yīng)根據(jù)菌種和培養(yǎng)基的特性來(lái)定制，以確保既能有效消泡，又能降低成本。

在實(shí)際操作中，消泡劑通常與培養(yǎng)基一同滅菌，以發(fā)揮抑泡作用。在發(fā)酵過(guò)程中，根據(jù)需要定時(shí)添加消泡劑，以控制泡沫。現(xiàn)代發(fā)酵工藝中，通過(guò)安裝電磁流量計(jì)和自控裝置，可以實(shí)現(xiàn)消泡劑的自動(dòng)流加。

機(jī)械消泡依靠機(jī)械振動(dòng)或壓力變化來(lái)破裂氣泡，或通過(guò)機(jī)械力分離排出氣體中的液體。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是無(wú)需添加物質(zhì)，減少了染菌風(fēng)險(xiǎn)和對(duì)后續(xù)工藝的影響。然而，機(jī)械消泡的效果不如化學(xué)消泡迅速可靠，且需要一定的設(shè)備和動(dòng)力。

在國(guó)際上，機(jī)械消泡是主要的消泡手段，而在國(guó)內(nèi)，化學(xué)消泡更為常見(jiàn)，輔以機(jī)械消泡。盡管機(jī)械消泡裝置在國(guó)內(nèi)也有應(yīng)用，但其效果和維護(hù)難度限制了其普及。

總的來(lái)說(shuō)，泡沫的形成是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，需要根據(jù)產(chǎn)品特性和泡沫生成的具體原因來(lái)選擇適當(dāng)?shù)南菔侄?。通過(guò)統(tǒng)計(jì)分析泡沫的產(chǎn)生規(guī)律，我們可以更有效地消除泡沫，減少生產(chǎn)浪費(fèi)，并確保工業(yè)發(fā)酵生產(chǎn)的穩(wěn)定性。