Pesquisa de aplicação de antiespumante de poliéter no processo de fermentação de aminoácidos
1. Introdução
A fermentação de aminoácidos é um importante processo de produção no campo da biotecnologia, amplamente utilizado em muitas indústrias, como alimentos, medicamentos e rações. Entretanto, no processo de fermentação, devido às atividades metabólicas dos microrganismos e às operações de aeração e agitação, uma grande quantidade de espuma será inevitavelmente produzida. A presença de espuma não só ocupará o volume efetivo do tanque de fermentação, reduzirá a eficiência da fermentação, mas também poderá levar ao aumento do risco de contaminação bacteriana, afetando o rendimento e a qualidade dos aminoácidos. A pesquisa de aplicação de antiespumantes de poliéter como um tipo de produto comumente usadoantiespumantena fermentação de aminoácidos é de grande importância.
2. Visão geral do processo de fermentação
2.1 Temperatura de fermentação
A temperatura de fermentação de aminoácidos neste estudo foi definida em 37 ℃, que é próxima à temperatura do corpo humano. Esta temperatura específica não é determinada arbitrariamente, mas foi otimizada e rastreada por meio de vários experimentos rigorosos e sistemáticos, testes repetidos, comparação e análise detalhada de vários gradientes de temperatura. Entre várias temperaturas alternativas, 37 ℃ se destaca e provou ser uma condição de temperatura chave extremamente adequada para o crescimento e metabolismo microbiano. Neste ambiente de temperatura, vários sistemas enzimáticos envolvidos na síntese de aminoácidos atuam como motores eficientes que são ativados, mantendo um alto nível de atividade e catalisando reações de síntese de aminoácidos de forma contínua e estável. Ao mesmo tempo, sob a nutrição desta temperatura, o processo de crescimento e reprodução de células microbianas parece ter entrado em um canal de alta velocidade, com a velocidade certa, nem muito rápido e causando rápido consumo de nutrientes e desequilíbrio metabólico, nem muito lento e afetando a eficiência da síntese de aminoácidos. A tendência ideal de crescimento e reprodução de microrganismos é como construir cuidadosamente uma base sólida e estável para a síntese eficiente de aminoácidos, promovendo efetivamente o progresso contínuo das reações de síntese de aminoácidos ao longo de uma trilha eficiente e ordenada, estabelecendo uma base sólida para obter produção considerável de aminoácidos e produtos de alta qualidade no futuro. É um dos elementos essenciais cruciais em todo o processo de fermentação de aminoácidos.
2.2 Duração da fermentação e alteração da espuma
O todo o processo de fermentação dura para42 horas. Cerca de 9 horas após o início da fermentação, a espuma começa a ser produzida, principalmente porque os microrganismos secretam alguns metabólitos ativos de superfície durante o processo de crescimento inicial e, ao mesmo tempo, a aeração e a agitação fazem com que o líquido da cultura entre em contato total com o ar, formando a forma embrionária da espuma. Com o progresso da fermentação, a espuma atingiu seu pico durante 15-21 horas. Nesta fase, o crescimento microbiano entra na fase logarítmica, e o metabolismo é vigoroso. O surfactante gerado aumenta. O efeito contínuo do volume de ventilação e da intensidade da agitação também promove o acúmulo massivo de espuma. Entretanto, após 30 horas, à medida que a fermentação gradualmente entrava em um período estável e decrescente, o metabolismo microbiano desacelerou e a espuma diminuiu gradualmente.
3. Preparação e adição de antiespumantes
3.1 Preparação do antiespumante:
Antiespumante de poliéter é primeiro diluído com água para uma concentração de 3% e, em seguida, armazenado em um tanque antiespumante dedicado. Após esse tratamento de diluição, a fluidez e a dispersibilidade do antiespumante foram significativamente melhoradas, proporcionando grande conveniência para a adição precisa subsequente ao tanque de fermentação, garantindo efetivamente a desespumação oportuna e uniforme durante o processo de fermentação de aminoácidos e garantindo efetivamente a estabilidade e a eficiência do processo de fermentação.
3.2 Método de adição:
Durante todo o processo de fermentação, um dispositivo de bombeamento especializado é usado para injetar com precisão e diretamente o antiespumante diluído no tanque de fermentação. O tempo específico e a quantidade de adição de antiespumante devem ser controlados com precisão e ajustados de forma flexível de acordo com a situação real da produção de espuma no processo de fermentação. Somente dessa forma podemos atingir o objetivo principal de eliminar efetivamente a espuma e evitar que o acúmulo excessivo de espuma afete o processo normal de fermentação e, ao mesmo tempo, prevenir efetivamente qualquer forma de interferência negativa ou impacto adverso nos principais elos, como crescimento microbiano, metabolismo e síntese de aminoácidos no processo de fermentação devido à adição excessiva deantiespumanteou tempo de adição inadequado, de modo a garantir de forma abrangente o progresso estável, eficiente e ordenado das operações de fermentação e estabelecer uma base sólida para a produção de aminoácidos de alta qualidade.
4. Substrato e tensão
4.1 Substrato Fermentação:
O substrato contém múltiplos componentes, entre os quais a glicose é a principal fonte de carbono para o crescimento microbiano e síntese de aminoácidos, fornecendo energia e o esqueleto de carbono necessário para a síntese e metabolismo celular. O nitrogênio total é uma fonte importante de matérias-primas para microrganismos sintetizarem biomoléculas contendo nitrogênio, como proteínas e ácidos nucleicos. O açúcar de amido é feito de milho e pode liberar glicose lentamente para manter um suprimento estável de fonte de carbono durante a fermentação. Além disso, ele também contém outros nutrientes, como vitaminas, minerais, etc., que desempenham um papel indispensável na manutenção do crescimento normal e das funções metabólicas dos microrganismos.
4.2
Diferentes tipos de produção de aminoácidos dependem de cepas bacterianas específicas para serem alcançadas. Quanto à produção de lisina, as bactérias produtoras de lisina são, sem dúvida, as cepas principais. Sob condições específicas de fermentação que atendem às suas necessidades metabólicas e de crescimento, as bactérias de lisina podem absorver totalmente e utilizar eficientemente vários nutrientes contidos em substratos. Com seu sistema metabólico único e complexo, ele passa sistematicamente por uma série de etapas metabólicas finas e inter-relacionadas e vias de reação bioquímica, transformando e sintetizando gradualmente substâncias em substratos no produto alvo lisina, fornecendo uma base biológica sólida e confiável e suporte técnico essencial para a produção industrial de lisina.
5. Comparação de aplicações de antiespumantes de poliéter
5.1
Ao aplicar o primeiro antiespumante de poliéter na produção de fermentação de lisina, foi descoberto que seu consumo unitário foi de 3,2 Kg/t, excedendo o requisito de usar menos de 3,0 Kg/t de antiespumante por tonelada de lisina produzida. Uma situação de consumo unitário tão alto provavelmente aumentará significativamente os custos de produção e, ao mesmo tempo, devido à adição excessiva de antiespumantes, é altamente provável que exerça um certo grau de efeito inibitório em todo o processo de fermentação. Componentes antiespumantes excessivos podem interferir na permeabilidade normal das membranas celulares microbianas dentro de uma faixa específica, interromper o equilíbrio da troca de substâncias e transmissão de informações dentro e fora das células microbianas e, portanto, interferir e dificultar várias atividades metabólicas fisiológicas de microrganismos. Em última análise, terá um impacto negativo no rendimento da síntese e na qualidade do produto da lisina, reduzindo muito a eficiência e a qualidade da produção de fermentação.
5.2
Oconsumo unitário do segundoantiespumante de poliéterdurante o mesmo processo de fermentação de lisina é de 2,4 Kg/t, que é menor do que a quantidade necessária. Comparado com o primeiro antiespumante, sua dosagem de antiespumante foi reduzida em 15%. Esses dados demonstram totalmente o desempenho superior do segundo antiespumante em termos de apresentação do efeito antiespumante e controle preciso da dosagem. Ele não só pode controlar com precisão e eficiência a espuma no processo de fermentação, manter a quantidade de espuma em um nível apropriado, minimizar a interferência adversa da espuma na operação de fermentação, mas também evitar efetivamente uma série de problemas negativos causados pelo uso excessivo de antiespumante, como afetar o ambiente metabólico microbiano, impedir o processo de síntese de lisina e assim por diante, fornecendo assim um forte suporte para a melhoria da eficiência da fermentação de lisina e a otimização da qualidade do produto. De uma perspectiva de custo econômico, o consumo de antiespumantes foi reduzido, reduzindo diretamente os custos de produção; De uma perspectiva de processo, ele garante a estabilidade e a continuidade do processo de fermentação, reduz o risco de flutuações do processo causadas por antiespumantes e tem vantagens excepcionais nas perspectivas econômica e de processo. Ele fornece uma solução de aplicação antiespumante mais valiosa para a operação refinada e eficiente da indústria de fermentação de aminoácidos.
conclusão
Antiespumantes de poliéterdesempenham um papel crucial no processo de fermentação de aminoácidos. Por meio do estudo dos parâmetros do processo de fermentação, preparação e adição de antiespumantes, tensões do substrato e efeitos da aplicação de diferentes antiespumantes, sabe-se que a seleção racional de antiespumantes de poliéter é crucial para melhorar os benefícios econômicos e a qualidade do produto da fermentação de aminoácidos. Neste estudo, o segundo antiespumante de poliéter demonstrou maior potencial de aplicação com seu menor consumo unitário e bom efeito antiespumante. Pesquisas futuras podem explorar ainda mais o mecanismo de ação dos antiespumantes de poliéter, otimizar suas formulações e condições de aplicação, a fim de atender melhor às necessidades em evolução da indústria de fermentação de aminoácidos.
