【正文】 的形成與控制 湖北工業(yè)大學(xué)生物工程學(xué)院 （ 3）與起泡液有一定程度的親和性 由于消泡過程實(shí)際上是泡沫崩潰速度與泡沫生成速度的競爭，所以消泡劑必須能在起泡液中快速分散，以便迅速在起泡液中較廣泛的范圍內(nèi)發(fā)揮作用。 發(fā)酵過程控制 ?發(fā)酵過程泡沫的形成與控制 湖北工業(yè)大學(xué)生物工程學(xué)院 日本高野信之提出類似的觀點(diǎn)：在起泡液中分散的消泡劑顆粒，隨著泡沫液變薄，露到表面，因消泡劑表面張力比泡沫液低，該處受到周圍的拉伸、牽引。 發(fā)酵過程控制 ?發(fā)酵過程泡沫的形成與控制 湖北工業(yè)大學(xué)生物工程學(xué)院 溶液所含助泡物的類型和濃度 （ 1）降低表面張力 降低表面張力會降低相鄰氣泡間的壓差。 氣泡間液膜的性質(zhì) 泡沫中氣泡間的間距很小，僅以一薄層液膜相隔，研究液膜的性質(zhì)很有代表意義，又因?yàn)椋挥泻兄莸谋砻婊钚詣?，才能形成穩(wěn)定的泡沫，所以應(yīng)當(dāng)首先研究 表面活性劑與液膜的關(guān)系 發(fā)酵過程控制 ?發(fā)酵過程泡沫的形成與控制 湖北工業(yè)大學(xué)生物工程學(xué)院 表面活性劑示意圖 親水基 疏水基 如圖所示，表面活性劑是由疏水基與親水基構(gòu)成的化合物，在水中，表面活性劑的分子不停地轉(zhuǎn)動(dòng)在以下兩種情況下泡沫才能比較穩(wěn)定，停留時(shí)間比較長： 發(fā)酵過程控制 ?發(fā)酵過程泡沫的形成與控制 湖北工業(yè)大學(xué)生物工程學(xué)院 第一種情況 表面活性劑的親水基留在水相，疏水基伸到氣相中，形成定向吸附層 第二種情況 表面活性劑的疏水基在水相中互相靠在一起，減少疏水基與水的接觸，形成“膠束”。 泡沫產(chǎn)生速度小于泡沫破滅速度，則泡沫不斷減少，最終呈不起泡狀態(tài)； 泡沫產(chǎn)生速度等于泡沫破滅速度，則泡沫數(shù)量將維持在某一平衡狀態(tài)； 泡沫產(chǎn)生速度高于泡沫破滅速度，泡沫量將不斷增加。只有氣體與液體連續(xù)、充分地接觸才會產(chǎn)生過量的泡沫。菌種生長慢的可以加大接種量 （ 4）滅菌質(zhì)量 培養(yǎng)基滅菌質(zhì)量不好，糖氮被破壞，抑制微生物生長，使種子菌絲自溶，產(chǎn)生大量泡沫，加消泡劑也無效。 湖北工業(yè)大學(xué)生物工程學(xué)院 氣泡 培養(yǎng)液主體 疏水頭部 親水頭部 湖北工業(yè)大學(xué)生物工程學(xué)院 泡沫體系的三階段變化 即使外觀看來平靜、比較穩(wěn)定的泡沫體系，泡沫液也在不斷地下落、蒸發(fā)，不斷進(jìn)行著下述三階段的變化 (1)氣泡大小分布的變化 氣泡大小的再分布，就是由氣泡膜內(nèi)氣體的壓力變化引起的。 發(fā)酵過程控制 ?發(fā)酵過程泡沫的形成與控制 湖北工業(yè)大學(xué)生物工程學(xué)院 美國膠體化學(xué)家羅斯（ Ross,S.），四十年代初就開始研究泡沫問題，羅斯提出一種假說： 在溶液中，溶解狀態(tài)的溶質(zhì)是穩(wěn)泡劑；不溶狀態(tài)的溶質(zhì)，當(dāng)浸入系數(shù)與鋪展系數(shù)均為正值時(shí)即是消泡劑。 抑泡劑是發(fā)泡前預(yù)先添加而阻止發(fā)泡的添加劑。近年來出于對環(huán)境保護(hù)的重視，天然產(chǎn)物消泡劑的地位又有些提高，而且還在研究新的天然消泡劑 發(fā)酵過程控制 ?發(fā)酵過程泡沫的形成與控制 湖北工業(yè)大學(xué)生物工程學(xué)院 （ 2）聚醚類消泡劑 我國常用的主要是甘油三羥基聚醚類。它表面能低，表面張力也較低，它的主鏈為硅氧鍵，為非極性分子。 純粹的聚二甲基硅氧烷，不經(jīng)分散處理難以作為消泡劑。 在甘油分子上加成聚合環(huán)氧丙烷的產(chǎn)物叫聚氧丙烯甘油定名為 GP型消泡劑；用于鏈霉素發(fā)酵，代替天然油，加入基礎(chǔ)料，效果很好。 一般是分子與氣泡液親和性很弱的難溶或不溶的液體 發(fā)酵過程控制 ?發(fā)酵過程泡沫的形成與控制 湖北工業(yè)大學(xué)生物工程學(xué)院 對消泡劑的要求 （ 1）在起泡液中不溶或難溶 只有不溶或難溶才易于達(dá)到過飽和狀態(tài)。當(dāng)浸入系數(shù)和鋪展系數(shù)均為負(fù)值時(shí)，小滴既不浸入也不擴(kuò)展；當(dāng)浸入系數(shù)大于零，鋪展系數(shù)為負(fù)數(shù)時(shí)小滴成棱鏡狀，不鋪展；只有二者均為正值時(shí)才可能是消泡劑，這種假說為消泡劑作用機(jī)理奠定了基礎(chǔ)。 發(fā)酵過程控制 ?發(fā)酵過程泡沫的形成與控制 湖北工業(yè)大學(xué)生物工程學(xué)院 （ 2）氣泡液膜變薄 泡沫生成初期，泡沫液還比較厚，以后因蒸發(fā)排液而變薄，泡沫液會受重力的影響向下排液，泡沫液隨時(shí)間