Por que precisamos de antiespumante no processo de fermentação?
A engenharia de fermentação é um tipo de engenharia que utiliza tecnologia moderna, fermenta por meio de processos funcionais microbianos e, em seguida, produz produtos que atendem às necessidades humanas. A engenharia de fermentação é amplamente utilizada em vários campos, como produção farmacêutica, processamento de alimentos e tratamento de resíduos, promovendo o desenvolvimento da indústria de biotecnologia. Por exemplo, a produção de antibióticos depende muito da tecnologia de fermentação. Quando a fermentação de bioengenharia é acompanhada por espuma, o antiespumante de fermentação pode ser usado para tratamento. Por que adicionar antiespumante? Qual é a causa da espuma? Quais são os métodos e princípios da antiespuma?
No processo de fermentação do tanque de fermentação, devido à aeração e agitação, à produção de gás metabólico e à presença de proteína, óleo, ácido graxo e outras substâncias ativas de superfície, o líquido de fermentação produzirá uma certa quantidade de espuma. Uma pequena quantidade de espuma é normal, o que também pode aumentar a área de contato gás-líquido e aumentar a taxa de transferência de oxigênio. No entanto, uma grande quantidade de espuma trará uma série de efeitos na fermentação aeróbica. A produção de espuma é um processo complexo, envolvendo o efeito abrangente de muitos fatores. A espuma da engenharia de fermentação pode ser efetivamente controlada e utilizada por meio de gerenciamento razoável e ajuste dos parâmetros do processo.
1. Causas da espuma durante a fermentação
(1) A produção de espuma está relacionada à taxa de aeração e agitação. A espuma aumenta com o aumento do volume de ar e da velocidade de mistura, então quando há muita espuma, o volume de ar e a velocidade de mistura podem ser reduzidos.
(2) Proporção média e composição da matéria-prima: quando o teor de nutrientes do meio é alto, especialmente o teor de proteína é alto, mais espuma será produzida. Ao mesmo tempo, a viscosidade e a concentração do meio também afetarão a estabilidade e a quantidade de espuma. O açúcar tem baixa capacidade de formação de espuma, mas pode aumentar a viscosidade do meio de cultura e manter a estabilidade da espuma.
(3) Estado de crescimento das bactérias: quando as bactérias crescem vigorosamente, elas produzem mais espuma. Com o processo de fermentação, quando a matriz de nutrientes é consumida, o número de espuma pode diminuir até que a célula se dissolva e libere mais proteína, e então a espuma aumentará novamente.
(4) Método de esterilização, temperatura e tempo do meio de cultura: Esses fatores podem afetar as propriedades do meio de cultura, afetando indiretamente sua capacidade de formação de espuma.
2. Perigos da espuma durante a fermentação
(1) Redução da produtividade: Para conter a espuma e evitar transbordamento no tanque de fermentação, a capacidade de carga será intencionalmente reduzida, afetando a produtividade.
(2) Desperdício de matéria-prima: quando o volume do equipamento não consegue acomodar o excesso de espuma, a espuma transbordará, causando perda de matéria-prima e desperdício.
(3) Contaminação: Se a espuma aumentar e o líquido escapar, o meio ficará preso no tubo de exaustão, causando o crescimento de bactérias diversas, que crescerão no tanque de fermentação e causarão contaminação.
(4) Impacto na respiração bacteriana: Se as bolhas forem muito estáveis e não se quebrarem, à medida que os microrganismos respiram, as bolhas serão preenchidas com dióxido de carbono e não poderão ser trocadas com o oxigênio do ar, afetando, em última análise, a respiração bacteriana.
3. Seleção de tipos de antiespumantes
Princípio de desespuma: quando há surfactante polar na superfície da espuma para formar uma camada elétrica dupla, outro surfactante com carga oposta pode ser adicionado para reduzir sua resistência mecânica, ou algumas substâncias com forte polaridade podem ser adicionadas para competir com a substância espumante por espaço no filme líquido, e reduzir a resistência mecânica do filme líquido, promovendo assim a ruptura da espuma. Quando o filme líquido da espuma tem uma grande viscosidade superficial, algumas substâncias com pequena coesão molecular podem ser adicionadas para reduzir a viscosidade superficial do filme líquido, de modo a promover a perda de líquido do filme líquido e quebrar a espuma.
Propriedade do antiespumante: Um bom antiespumante pode ter ambas as propriedades acima, ou seja, pode reduzir simultaneamente a resistência mecânica do filme líquido e diminuir a viscosidade da superfície do filme líquido. Além disso, para tornar o antiespumante fácil de espalhar na superfície da espuma, o antiespumante deve ter baixa tensão superficial e solubilidade em água. No entanto, se o antiespumante não for usado corretamente, ele interferirá no metabolismo dos microrganismos e afetará a biossíntese.
Tipos de antiespumantes: Os antiespumantes comumente usados na indústria de fermentação incluem óleos naturais, poliéteres, silicones e álcoois superiores. Há também um antiespumante de polisiloxano modificado com poliéter que combina as vantagens do antiespumante de poliéter e organossilício, tornando-o não tóxico e inofensivo.
