發(fā)酵與釀造工程學(xué)基礎(chǔ)及主要設(shè)備PPT學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1發(fā)酵與釀造工程學(xué)基礎(chǔ)及主要設(shè)備發(fā)酵與釀造工程學(xué)基礎(chǔ)及主要設(shè)備發(fā)酵罐容積(L)攪拌轉(zhuǎn)速范（r/min）備注32002000實(shí)驗(yàn)室研究101501000實(shí)驗(yàn)室，小試50100800中試20050400中試或生產(chǎn)1000025200生產(chǎn)5000025160生產(chǎn)第1頁/共76頁第2頁/共76頁第3頁/共76頁第4頁/共76頁第5頁/共76頁第6頁/共76頁第7頁/共76頁（二）控制方式（二）控制方式 一般檢控系統(tǒng)包括一般檢控系統(tǒng)包括3個(gè)部分。個(gè)部分。 1測(cè)定元件：如溫度計(jì)、壓力表、電流計(jì)、測(cè)定元件：如溫度計(jì)、壓力表、電流計(jì)、pH計(jì)計(jì)直接測(cè)定發(fā)酵過程的各種參數(shù)，并輸出相應(yīng)信號(hào)。直接測(cè)定發(fā)酵過程的

2、各種參數(shù)，并輸出相應(yīng)信號(hào)。 2控制部分：其功能主要是將測(cè)定元件測(cè)出的各種控制部分：其功能主要是將測(cè)定元件測(cè)出的各種參數(shù)信號(hào)與預(yù)先確定值進(jìn)行比較，并且輸出信號(hào)指令參數(shù)信號(hào)與預(yù)先確定值進(jìn)行比較，并且輸出信號(hào)指令執(zhí)行元件進(jìn)行調(diào)整控制。執(zhí)行元件進(jìn)行調(diào)整控制。 3執(zhí)行元件：它接受控制部分的指令開啟、或關(guān)閉執(zhí)行元件：它接受控制部分的指令開啟、或關(guān)閉有關(guān)閥門、泵、開關(guān)等調(diào)節(jié)控制機(jī)構(gòu)，使有關(guān)參數(shù)達(dá)有關(guān)閥門、泵、開關(guān)等調(diào)節(jié)控制機(jī)構(gòu)，使有關(guān)參數(shù)達(dá)到預(yù)定位置。到預(yù)定位置。 手動(dòng)控制和自動(dòng)控制手動(dòng)控制和自動(dòng)控制第8頁/共76頁第9頁/共76頁第10頁/共76頁1.溫度對(duì)生長(zhǎng)的影響溫度對(duì)生長(zhǎng)的影響 不同微生物的生長(zhǎng)對(duì)溫

3、度的要求不同，根據(jù)它們不同微生物的生長(zhǎng)對(duì)溫度的要求不同，根據(jù)它們對(duì)溫度的要求大致可分為四類：嗜冷菌適應(yīng)于對(duì)溫度的要求大致可分為四類：嗜冷菌適應(yīng)于0260C生長(zhǎng)，嗜溫菌適應(yīng)于生長(zhǎng)，嗜溫菌適應(yīng)于15430C生長(zhǎng)，嗜熱菌適應(yīng)于生長(zhǎng)，嗜熱菌適應(yīng)于37650C生長(zhǎng)，嗜高溫菌適應(yīng)于生長(zhǎng)，嗜高溫菌適應(yīng)于650C以上生長(zhǎng)以上生長(zhǎng) （一）溫度對(duì)發(fā)酵的影響（一）溫度對(duì)發(fā)酵的影響第11頁/共76頁 每種微生物對(duì)溫度的要求可用最適溫度、最高溫度、每種微生物對(duì)溫度的要求可用最適溫度、最高溫度、最低溫度來表征。在最適溫度下，微生物生長(zhǎng)迅速；超過最低溫度來表征。在最適溫度下，微生物生長(zhǎng)迅速；超過最高溫度微生物即受到抑制或死

4、亡；在最低溫度范圍內(nèi)微最高溫度微生物即受到抑制或死亡；在最低溫度范圍內(nèi)微生物尚能生長(zhǎng)，但生長(zhǎng)速度非常緩慢，世代時(shí)間無限延長(zhǎng)。生物尚能生長(zhǎng)，但生長(zhǎng)速度非常緩慢，世代時(shí)間無限延長(zhǎng)。在最低和最高溫度之間，微生物的生長(zhǎng)速率隨溫度升高而在最低和最高溫度之間，微生物的生長(zhǎng)速率隨溫度升高而增加，超過最適溫度后，隨溫度升高，生長(zhǎng)速率下降，最增加，超過最適溫度后，隨溫度升高，生長(zhǎng)速率下降，最后停止生長(zhǎng)，引起死亡。后停止生長(zhǎng)，引起死亡。 微生物受高溫的傷害比低溫的傷害大，即超過最高溫微生物受高溫的傷害比低溫的傷害大，即超過最高溫度，微生物很快死亡；低于最低溫度，微生物代謝受到很度，微生物很快死亡；低于最低溫度，微

5、生物代謝受到很大抑制，并不馬上死亡。這就是菌種保藏的原理。大抑制，并不馬上死亡。這就是菌種保藏的原理。第12頁/共76頁2、溫度對(duì)發(fā)酵的影響：、溫度對(duì)發(fā)酵的影響： 溫度會(huì)影響各種酶反應(yīng)的速率，改變菌體代謝產(chǎn)物的合成溫度會(huì)影響各種酶反應(yīng)的速率，改變菌體代謝產(chǎn)物的合成方向，影響微生物的代謝調(diào)控機(jī)制，影響發(fā)酵液的理化性方向，影響微生物的代謝調(diào)控機(jī)制，影響發(fā)酵液的理化性質(zhì)，進(jìn)而影響發(fā)酵的動(dòng)力學(xué)特性和產(chǎn)物的生物合成。質(zhì)，進(jìn)而影響發(fā)酵的動(dòng)力學(xué)特性和產(chǎn)物的生物合成。 發(fā)酵液的黏度、基質(zhì)和氧在發(fā)酵液中的溶解度和傳遞發(fā)酵液的黏度、基質(zhì)和氧在發(fā)酵液中的溶解度和傳遞速率、某些基質(zhì)的分解吸收速率等，都受溫度變化的影響

6、速率、某些基質(zhì)的分解吸收速率等，都受溫度變化的影響，進(jìn)而影響發(fā)酵動(dòng)力學(xué)特性和產(chǎn)物的生物合成。，進(jìn)而影響發(fā)酵動(dòng)力學(xué)特性和產(chǎn)物的生物合成。 例如四環(huán)素產(chǎn)生菌例如四環(huán)素產(chǎn)生菌金色鏈霉菌金色鏈霉菌同時(shí)產(chǎn)生金霉素和四環(huán)同時(shí)產(chǎn)生金霉素和四環(huán)素，當(dāng)溫度低于素，當(dāng)溫度低于30 時(shí)，這種菌合成金霉素能力較強(qiáng)；溫時(shí)，這種菌合成金霉素能力較強(qiáng)；溫度提高，合成四環(huán)素的比例也提高，溫度達(dá)到度提高，合成四環(huán)素的比例也提高，溫度達(dá)到35 時(shí)，金時(shí)，金霉素的合成幾乎停止，只產(chǎn)生四環(huán)素。霉素的合成幾乎停止，只產(chǎn)生四環(huán)素。第13頁/共76頁（二）最適溫度的選擇（二）最適溫度的選擇1 1、根據(jù)菌種及生長(zhǎng)階段選擇、根據(jù)菌種及生長(zhǎng)階段

7、選擇微生物種類不同，所具有的酶系及其性質(zhì)不同，所微生物種類不同，所具有的酶系及其性質(zhì)不同，所要求的溫度范圍也不同。要求的溫度范圍也不同。如黑曲霉生長(zhǎng)溫度為如黑曲霉生長(zhǎng)溫度為37 ，谷氨酸產(chǎn)生菌棒狀桿菌的生長(zhǎng)溫度為谷氨酸產(chǎn)生菌棒狀桿菌的生長(zhǎng)溫度為3032 ，青霉菌生長(zhǎng)溫度為青霉菌生長(zhǎng)溫度為30 。第14頁/共76頁 發(fā)酵前期發(fā)酵前期，由于菌量少，發(fā)酵目的是要盡快達(dá)到大量的菌，由于菌量少，發(fā)酵目的是要盡快達(dá)到大量的菌體，取稍高的溫度，促使菌的呼吸與代謝，使菌生長(zhǎng)迅速；體，取稍高的溫度，促使菌的呼吸與代謝，使菌生長(zhǎng)迅速； 發(fā)酵中期發(fā)酵中期，菌量已達(dá)到合成產(chǎn)物的最適量，發(fā)酵需要延長(zhǎng)中期，菌量已達(dá)到合成

8、產(chǎn)物的最適量，發(fā)酵需要延長(zhǎng)中期，從而提高產(chǎn)量，因此中期溫度要稍低一些，可以推遲衰老。因從而提高產(chǎn)量，因此中期溫度要稍低一些，可以推遲衰老。因?yàn)樵谏缘蜏囟认掳被岷铣傻鞍踪|(zhì)和核酸的正常途徑關(guān)閉得比為在稍低溫度下氨基酸合成蛋白質(zhì)和核酸的正常途徑關(guān)閉得比較嚴(yán)密有利于產(chǎn)物合成。較嚴(yán)密有利于產(chǎn)物合成。 發(fā)酵后期發(fā)酵后期，產(chǎn)物合成能力降低，延長(zhǎng)發(fā)酵周期沒有必要，產(chǎn)物合成能力降低，延長(zhǎng)發(fā)酵周期沒有必要，就又提高溫度，刺激產(chǎn)物合成到放罐。如四環(huán)素生長(zhǎng)階段就又提高溫度，刺激產(chǎn)物合成到放罐。如四環(huán)素生長(zhǎng)階段28 ，合成期，合成期26 后期再升溫；黑曲霉生長(zhǎng)后期再升溫；黑曲霉生長(zhǎng)37 ，產(chǎn)糖化酶，產(chǎn)糖化酶3234

9、。但也有的菌種產(chǎn)物形成比生長(zhǎng)溫度高。如谷氨酸。但也有的菌種產(chǎn)物形成比生長(zhǎng)溫度高。如谷氨酸產(chǎn)生菌生長(zhǎng)產(chǎn)生菌生長(zhǎng)3032 ，產(chǎn)酸，產(chǎn)酸3437 。最適溫度選擇要根。最適溫度選擇要根據(jù)菌種與發(fā)酵階段做試驗(yàn)。據(jù)菌種與發(fā)酵階段做試驗(yàn)。l根據(jù)生長(zhǎng)階段選擇根據(jù)生長(zhǎng)階段選擇第15頁/共76頁2 2、根據(jù)培養(yǎng)條件選擇、根據(jù)培養(yǎng)條件選擇 溫度選擇還要根據(jù)培養(yǎng)條件綜合考慮，靈活選擇。溫度選擇還要根據(jù)培養(yǎng)條件綜合考慮，靈活選擇。通氣條件差時(shí)可適當(dāng)降低溫度，使菌呼吸速率降低些，通氣條件差時(shí)可適當(dāng)降低溫度，使菌呼吸速率降低些，溶氧濃度也可髙些。溶氧濃度也可髙些。 培養(yǎng)基稀薄時(shí)，溫度也該低些。因?yàn)闇囟雀郀I養(yǎng)利培養(yǎng)基稀薄時(shí)，

10、溫度也該低些。因?yàn)闇囟雀郀I養(yǎng)利用快，會(huì)使菌過早自溶。用快，會(huì)使菌過早自溶。第16頁/共76頁3 3、根據(jù)菌生長(zhǎng)情況、根據(jù)菌生長(zhǎng)情況 菌生長(zhǎng)快，維持在較高溫度時(shí)間要短些；菌生長(zhǎng)菌生長(zhǎng)快，維持在較高溫度時(shí)間要短些；菌生長(zhǎng)慢，維持較高溫度時(shí)間可長(zhǎng)些。培養(yǎng)條件適宜，如營慢，維持較高溫度時(shí)間可長(zhǎng)些。培養(yǎng)條件適宜，如營養(yǎng)豐富，通氣能滿足，那么前期溫度可髙些，以利于養(yǎng)豐富，通氣能滿足，那么前期溫度可髙些，以利于菌的生長(zhǎng)。菌的生長(zhǎng)。 總的來說，溫度的選擇根據(jù)菌種生長(zhǎng)階段及培養(yǎng)總的來說，溫度的選擇根據(jù)菌種生長(zhǎng)階段及培養(yǎng)條件綜合考慮。要通過反復(fù)實(shí)踐來定出最適溫度。條件綜合考慮。要通過反復(fù)實(shí)踐來定出最適溫度。第17

11、頁/共76頁（三）發(fā)酵過程引起溫度變化的因（三）發(fā)酵過程引起溫度變化的因素素1.1.發(fā)酵熱發(fā)酵熱Q Q發(fā)酵發(fā)酵 發(fā)酵熱是引起發(fā)酵過程溫度變化的原因。發(fā)酵熱是引起發(fā)酵過程溫度變化的原因。 所謂發(fā)酵熱就是發(fā)酵過程中釋放出來的凈熱量。什所謂發(fā)酵熱就是發(fā)酵過程中釋放出來的凈熱量。什么叫凈熱量呢？在發(fā)酵過程中產(chǎn)生菌分解基質(zhì)產(chǎn)生熱量，么叫凈熱量呢？在發(fā)酵過程中產(chǎn)生菌分解基質(zhì)產(chǎn)生熱量，機(jī)械攪拌產(chǎn)生熱量，而罐壁散熱、水分蒸發(fā)、空氣排氣機(jī)械攪拌產(chǎn)生熱量，而罐壁散熱、水分蒸發(fā)、空氣排氣帶走熱量。這各種產(chǎn)生的熱量和各種散失的熱量的代數(shù)帶走熱量。這各種產(chǎn)生的熱量和各種散失的熱量的代數(shù)和就叫做凈熱量。發(fā)酵熱引起發(fā)酵液的

12、溫度上升。發(fā)酵和就叫做凈熱量。發(fā)酵熱引起發(fā)酵液的溫度上升。發(fā)酵熱大，溫度上升快，發(fā)酵熱小，溫度上升慢。熱大，溫度上升快，發(fā)酵熱小，溫度上升慢。 Q發(fā)酵發(fā)酵Q生物生物Q攪拌攪拌Q蒸發(fā)蒸發(fā)Q輻射輻射第18頁/共76頁（1 1）生物熱）生物熱Q Q生物生物 在發(fā)酵過程中，菌體不斷利用培養(yǎng)基中的營養(yǎng)在發(fā)酵過程中，菌體不斷利用培養(yǎng)基中的營養(yǎng)物質(zhì)，將其分解氧化而產(chǎn)生的能量，其中一部分用物質(zhì)，將其分解氧化而產(chǎn)生的能量，其中一部分用于合成高能化合物（如于合成高能化合物（如ATP）提供細(xì)胞合成和代謝產(chǎn)）提供細(xì)胞合成和代謝產(chǎn)物合成需要的能量，其余一部分以熱的形式散發(fā)出物合成需要的能量，其余一部分以熱的形式散發(fā)出來

13、，這散發(fā)出來的熱就叫生物熱。來，這散發(fā)出來的熱就叫生物熱。第19頁/共76頁l 培養(yǎng)過程中生物熱的產(chǎn)生具有培養(yǎng)過程中生物熱的產(chǎn)生具有強(qiáng)烈的時(shí)間性強(qiáng)烈的時(shí)間性。 培養(yǎng)初期培養(yǎng)初期，菌體處于適應(yīng)期，菌數(shù)少，呼吸作用緩慢，菌體處于適應(yīng)期，菌數(shù)少，呼吸作用緩慢，產(chǎn)生熱量較少。產(chǎn)生熱量較少。 培養(yǎng)中期培養(yǎng)中期，菌體繁殖迅速，呼吸作用激烈，菌體也較多，菌體繁殖迅速，呼吸作用激烈，菌體也較多，所以產(chǎn)生的熱量多，溫度上升快，必須注意控制溫度。所以產(chǎn)生的熱量多，溫度上升快，必須注意控制溫度。 培養(yǎng)后期培養(yǎng)后期，菌體已基本上停止繁殖，主要靠菌體內(nèi)的，菌體已基本上停止繁殖，主要靠菌體內(nèi)的酶系進(jìn)行代謝作用，產(chǎn)生熱量不

14、多，溫度變化不大，且逐酶系進(jìn)行代謝作用，產(chǎn)生熱量不多，溫度變化不大，且逐漸減弱。漸減弱。 如果培養(yǎng)前期溫度上升緩慢，說明菌體代謝緩慢，發(fā)酵如果培養(yǎng)前期溫度上升緩慢，說明菌體代謝緩慢，發(fā)酵不正常。如果發(fā)酵前期溫度上升劇烈，有可能染菌，此外不正常。如果發(fā)酵前期溫度上升劇烈，有可能染菌，此外培養(yǎng)基營養(yǎng)越豐富，生物熱也越大。培養(yǎng)基營養(yǎng)越豐富，生物熱也越大。第20頁/共76頁（2 2）攪拌熱）攪拌熱Q Q攪拌攪拌 在機(jī)械攪拌通氣發(fā)酵罐中，由于機(jī)械攪拌帶動(dòng)發(fā)在機(jī)械攪拌通氣發(fā)酵罐中，由于機(jī)械攪拌帶動(dòng)發(fā)酵液作機(jī)械運(yùn)動(dòng)，造成液體之間，液體與攪拌器等設(shè)酵液作機(jī)械運(yùn)動(dòng)，造成液體之間，液體與攪拌器等設(shè)備之間的摩擦，產(chǎn)

15、生可觀的熱量。備之間的摩擦，產(chǎn)生可觀的熱量。（3 3）蒸發(fā)熱）蒸發(fā)熱Q Q蒸發(fā)蒸發(fā) 通氣時(shí)，引起發(fā)酵液的水分蒸發(fā)，水分蒸發(fā)所需通氣時(shí)，引起發(fā)酵液的水分蒸發(fā)，水分蒸發(fā)所需的熱量叫蒸發(fā)熱。的熱量叫蒸發(fā)熱。（4 4）輻射熱）輻射熱Q Q輻射輻射 發(fā)酵罐內(nèi)溫度與環(huán)境溫度不同，發(fā)酵液中有部分熱通發(fā)酵罐內(nèi)溫度與環(huán)境溫度不同，發(fā)酵液中有部分熱通過罐體向外輻射。輻射熱的大小取決于罐溫與環(huán)境的溫差。過罐體向外輻射。輻射熱的大小取決于罐溫與環(huán)境的溫差。冬天大一些，夏天小一些，一般不超過發(fā)酵熱的冬天大一些，夏天小一些，一般不超過發(fā)酵熱的5。第21頁/共76頁（5）發(fā)酵熱的測(cè)定）發(fā)酵熱的測(cè)定 有三種發(fā)酵熱測(cè)定的方法。

16、一種是用冷卻水進(jìn)出有三種發(fā)酵熱測(cè)定的方法。一種是用冷卻水進(jìn)出口溫度差計(jì)算發(fā)酵熱。在工廠里，可以通過測(cè)量冷卻口溫度差計(jì)算發(fā)酵熱。在工廠里，可以通過測(cè)量冷卻水進(jìn)出口的水溫，再從水表上得知每小時(shí)冷卻水流量水進(jìn)出口的水溫，再從水表上得知每小時(shí)冷卻水流量來計(jì)算發(fā)酵熱。來計(jì)算發(fā)酵熱。 另一種是根據(jù)罐溫上升速率來計(jì)算。先自控，讓另一種是根據(jù)罐溫上升速率來計(jì)算。先自控，讓發(fā)酵液達(dá)到某一溫度，然后停止加熱或冷卻，使罐溫發(fā)酵液達(dá)到某一溫度，然后停止加熱或冷卻，使罐溫自然上升或下降，根據(jù)罐溫變化的速率計(jì)算出發(fā)酵熱。自然上升或下降，根據(jù)罐溫變化的速率計(jì)算出發(fā)酵熱。 還有就是根據(jù)化合物的燃燒值估算發(fā)酵過程生物還有就是根

17、據(jù)化合物的燃燒值估算發(fā)酵過程生物熱的近似值。熱的近似值。第22頁/共76頁第23頁/共76頁在發(fā)酵罐上安裝夾套和蛇管，通過循環(huán)冷卻水控制。在發(fā)酵罐上安裝夾套和蛇管，通過循環(huán)冷卻水控制。冷卻介質(zhì)：深井水或冷凍水冷卻介質(zhì)：深井水或冷凍水控制方式：手動(dòng)控制或自動(dòng)控控制方式：手動(dòng)控制或自動(dòng)控制制 溫度溫度計(jì)計(jì)溫度控制器溫度控制器調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)閥第24頁/共76頁第25頁/共76頁第26頁/共76頁第27頁/共76頁第28頁/共76頁第29頁/共76頁第30頁/共76頁第31頁/共76頁第32頁/共76頁第33頁/共76頁恒定。恒定。第34頁/共76頁第35頁/共76頁（1）pH影響酶的活性。當(dāng)影響酶的活性

18、。當(dāng)pH值抑制菌體某些酶的值抑制菌體某些酶的活性時(shí)使菌的新陳代謝受阻活性時(shí)使菌的新陳代謝受阻（2）pH值影響微生物細(xì)胞膜所帶電荷的改變，從而值影響微生物細(xì)胞膜所帶電荷的改變，從而改變細(xì)胞膜的透性，影響微生物對(duì)營養(yǎng)物質(zhì)的吸收改變細(xì)胞膜的透性，影響微生物對(duì)營養(yǎng)物質(zhì)的吸收及代謝物的排泄，因此影響新陳代謝的進(jìn)行及代謝物的排泄，因此影響新陳代謝的進(jìn)行 （3）pH值影響培養(yǎng)基某些成分和中間代謝物的解離，值影響培養(yǎng)基某些成分和中間代謝物的解離，從而影響微生物對(duì)這些物質(zhì)的利用從而影響微生物對(duì)這些物質(zhì)的利用 （4 4）pHpH影響代謝方向影響代謝方向 pHpH不同，往往引起菌體代謝過程不同，使代謝產(chǎn)物的不同，往

19、往引起菌體代謝過程不同，使代謝產(chǎn)物的質(zhì)量和比例發(fā)生改變。例如黑曲霉在質(zhì)量和比例發(fā)生改變。例如黑曲霉在pH2-3pH2-3時(shí)發(fā)酵產(chǎn)時(shí)發(fā)酵產(chǎn)生檸檬酸，在生檸檬酸，在pHpH近中性時(shí)，則產(chǎn)生草酸。近中性時(shí)，則產(chǎn)生草酸。谷氨酸發(fā)酵，在中性和微堿性條件下積累谷氨酸，在谷氨酸發(fā)酵，在中性和微堿性條件下積累谷氨酸，在酸性條件下則容易形成谷氨酰胺和酸性條件下則容易形成谷氨酰胺和N-N-乙酰谷氨酰胺乙酰谷氨酰胺第36頁/共76頁(5)pH(5)pH在微生物培養(yǎng)的不同階段有不同的影響在微生物培養(yǎng)的不同階段有不同的影響 生長(zhǎng)合成pH對(duì)菌體生長(zhǎng)影響比產(chǎn)物合成影響小對(duì)菌體生長(zhǎng)影響比產(chǎn)物合成影響小例例 青霉素：菌體生長(zhǎng)最

20、適青霉素：菌體生長(zhǎng)最適pH3.56.0,產(chǎn)物合成最適產(chǎn)物合成最適pH7.27.4 四環(huán)素：菌體生長(zhǎng)最適四環(huán)素：菌體生長(zhǎng)最適pH6.06.8，產(chǎn)物合成最適，產(chǎn)物合成最適pH5.86.0XpH四環(huán)素四環(huán)素第37頁/共76頁第38頁/共76頁第39頁/共76頁第40頁/共76頁第41頁/共76頁第42頁/共76頁第43頁/共76頁第44頁/共76頁pH的控制系統(tǒng)的控制系統(tǒng)pH電極電極設(shè)定設(shè)定控制器控制器調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)閥6.5pHUncontrolledControlled經(jīng)消毒的pH電極裝入發(fā)酵罐內(nèi)定時(shí)直接測(cè)定培養(yǎng)基的pH，同時(shí)還可以與控制儀表連結(jié)，通過回路系統(tǒng)控制閥門或泵進(jìn)行pH調(diào)節(jié)。第45頁/共76

21、頁第46頁/共76頁第47頁/共76頁第48頁/共76頁第49頁/共76頁第50頁/共76頁第51頁/共76頁第52頁/共76頁第53頁/共76頁第54頁/共76頁第55頁/共76頁第56頁/共76頁第57頁/共76頁第58頁/共76頁第59頁/共76頁（一）泡沫形成的原因（一）泡沫形成的原因1.1.氣液接觸氣液接觸 因?yàn)榕菽菤怏w在液體中的粗分散體，產(chǎn)生泡因?yàn)榕菽菤怏w在液體中的粗分散體，產(chǎn)生泡沫的首要條件是氣體和液體發(fā)生接觸。而且只沫的首要條件是氣體和液體發(fā)生接觸。而且只有氣體與液體連續(xù)、充分地接觸才會(huì)產(chǎn)生過量有氣體與液體連續(xù)、充分地接觸才會(huì)產(chǎn)生過量的泡沫。氣液接觸大致有以下兩類情況：的泡

22、沫。氣液接觸大致有以下兩類情況： （1）氣體從外部進(jìn)入液體，如攪拌液體時(shí)混入）氣體從外部進(jìn)入液體，如攪拌液體時(shí)混入氣體氣體 （2）氣體從液體內(nèi)部產(chǎn)生。氣體從液體內(nèi)部產(chǎn)）氣體從液體內(nèi)部產(chǎn)生。氣體從液體內(nèi)部產(chǎn)生時(shí)，形成的泡沫一般氣泡較小、較穩(wěn)定。生時(shí)，形成的泡沫一般氣泡較小、較穩(wěn)定。第60頁/共76頁2 2、含助泡劑、含助泡劑在純凈的氣體、純凈的液體之外，必須存在第三種在純凈的氣體、純凈的液體之外，必須存在第三種物質(zhì)，才能產(chǎn)生氣泡。對(duì)純凈液體來說，這第三種物質(zhì)，才能產(chǎn)生氣泡。對(duì)純凈液體來說，這第三種物質(zhì)是助泡劑。當(dāng)形成氣泡時(shí)，液體中出現(xiàn)氣液界物質(zhì)是助泡劑。當(dāng)形成氣泡時(shí)，液體中出現(xiàn)氣液界面，這些助泡

23、劑就會(huì)形成定向吸附層。與液體親和面，這些助泡劑就會(huì)形成定向吸附層。與液體親和性弱的一端朝著氣泡內(nèi)部，與液體親和性強(qiáng)的一端性弱的一端朝著氣泡內(nèi)部，與液體親和性強(qiáng)的一端伸向液相，這樣的定向吸附層起到穩(wěn)定泡沫的作用。伸向液相，這樣的定向吸附層起到穩(wěn)定泡沫的作用。第61頁/共76頁3 3、起泡速度高于破泡速度、起泡速度高于破泡速度起泡的難易，取決于液體的成分及所經(jīng)受的條件；起泡的難易，取決于液體的成分及所經(jīng)受的條件；破泡的難易取決于氣泡和泡破滅后形成的液滴在表破泡的難易取決于氣泡和泡破滅后形成的液滴在表面自由能上的差別；同時(shí)還取決于泡沫破裂過程進(jìn)面自由能上的差別；同時(shí)還取決于泡沫破裂過程進(jìn)行得多快這一

24、速度因素。行得多快這一速度因素。高起泡的液體，產(chǎn)生的泡沫不一定穩(wěn)定。體系的起高起泡的液體，產(chǎn)生的泡沫不一定穩(wěn)定。體系的起泡程度是起泡難易和泡沫穩(wěn)定性兩個(gè)因素的綜合效泡程度是起泡難易和泡沫穩(wěn)定性兩個(gè)因素的綜合效果。果。泡沫產(chǎn)生速度小于泡沫破滅速度，則泡沫不斷減少，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。速度高于泡沫破滅速度，泡沫量將不斷增加。第62頁/共76頁4 4、發(fā)酵過程泡

25、沫產(chǎn)生的原因、發(fā)酵過程泡沫產(chǎn)生的原因（1）通氣攪拌的強(qiáng)烈程度）通氣攪拌的強(qiáng)烈程度通氣大、攪拌強(qiáng)烈可使泡沫增多，因此在發(fā)酵通氣大、攪拌強(qiáng)烈可使泡沫增多，因此在發(fā)酵前期由于培養(yǎng)基營養(yǎng)成分消耗少，培養(yǎng)基成分前期由于培養(yǎng)基營養(yǎng)成分消耗少，培養(yǎng)基成分豐富，易起泡。應(yīng)先開小通氣量，再逐步加大。豐富，易起泡。應(yīng)先開小通氣量，再逐步加大。攪拌轉(zhuǎn)速也如此。也可在基礎(chǔ)料中加入消泡劑。攪拌轉(zhuǎn)速也如此。也可在基礎(chǔ)料中加入消泡劑。第63頁/共76頁（2）培養(yǎng)基配比與原料組成）培養(yǎng)基配比與原料組成培養(yǎng)基營養(yǎng)豐富，黏度大，產(chǎn)生泡沫多而持久，培養(yǎng)基營養(yǎng)豐富，黏度大，產(chǎn)生泡沫多而持久，前期難以攪拌。前期難以攪拌。例：在例：在50L罐中投料罐中投料10L，成分為淀粉水解糖、，成分為淀粉水解糖、豆餅水解液、玉米漿等，攪拌豆餅水解液、玉米漿等，攪拌900 rpm，通氣，通氣，泡沫生成量為培養(yǎng)基的泡沫生成量為培養(yǎng)基的2倍。如培養(yǎng)基適當(dāng)稀一倍。如培養(yǎng)基適當(dāng)稀一些，接種量大一些，生長(zhǎng)速度快些，前期就容些，接種量大一些，生長(zhǎng)速度快些，前期就