Investigación de aplicación del antiespumante de poliéter en el proceso de fermentación de aminoácidos
1. Introducción
La fermentación de aminoácidos es un proceso de producción importante en el campo de la biotecnología, ampliamente utilizado en muchas industrias como la alimentaria, la médica y la de piensos. Sin embargo, en el proceso de fermentación, debido a las actividades metabólicas de los microorganismos y a las operaciones de aireación y agitación, inevitablemente se producirá una gran cantidad de espuma. La presencia de espuma no solo ocupará el volumen efectivo del tanque de fermentación y reducirá la eficiencia de la fermentación, sino que también puede aumentar el riesgo de contaminación bacteriana, afectando el rendimiento y la calidad de los aminoácidos. La investigación de aplicaciones de los antiespumantes de poliéter como un tipo de uso comúnantiespumanteEn la fermentación de aminoácidos es de gran importancia.
2. Descripción general del proceso de fermentación
2.1 Temperatura de fermentación
La temperatura de fermentación de aminoácidos en este estudio se estableció en 37 ℃, que es cercana a la temperatura corporal humana. Esta temperatura específica no se determina arbitrariamente, sino que se ha optimizado y examinado a través de numerosos experimentos rigurosos y sistemáticos, pruebas repetidas, comparación y análisis detallado de varios gradientes de temperatura. Entre numerosas temperaturas alternativas, 37 ℃ se destaca y ha demostrado ser una condición de temperatura clave extremadamente adecuada para el crecimiento y el metabolismo microbianos. En este entorno de temperatura, varios sistemas enzimáticos involucrados en la síntesis de aminoácidos actúan como motores eficientes que se activan, manteniendo un alto nivel de actividad y catalizando las reacciones de síntesis de aminoácidos de manera continua y estable. Al mismo tiempo, bajo el alimento de esta temperatura, el proceso de crecimiento y reproducción de las células microbianas parece haber entrado en un canal de alta velocidad, con la velocidad justa, ni demasiado rápida como para causar un consumo rápido de nutrientes y un desequilibrio metabólico, ni demasiado lenta como para afectar la eficiencia de la síntesis de aminoácidos. La tendencia ideal de crecimiento y reproducción de microorganismos es como construir cuidadosamente una base sólida y estable para la síntesis eficiente de aminoácidos, promoviendo efectivamente el progreso continuo de las reacciones de síntesis de aminoácidos a lo largo de una vía eficiente y ordenada, sentando una base sólida para obtener una producción considerable de aminoácidos y productos de alta calidad en el futuro. Es uno de los elementos centrales cruciales en todo el proceso de fermentación de aminoácidos.
2.2 Duración de la fermentación y cambio de espuma
El Todo el proceso de fermentación dura para42 horas. Aproximadamente 9 horas después del inicio de la fermentación, comienza a producirse espuma, lo que se debe principalmente a que los microorganismos secretan algunos metabolitos tensioactivos durante el proceso de crecimiento inicial y, al mismo tiempo, la aireación y la agitación hacen que el líquido de cultivo entre en contacto total con el aire, formando la forma embrionaria de espuma. Con el avance de la fermentación la espuma alcanza su punto máximo durante 15-21 horas. En esta etapa, el crecimiento microbiano entra en la fase logarítmica y el metabolismo es vigoroso. El surfactante generado aumenta. El efecto continuo del volumen de ventilación y la intensidad de la agitación también promueven la acumulación masiva de espuma. Sin embargo, después de 30 horas, cuando la fermentación entró gradualmente en un período estable y decreciente, el metabolismo microbiano se desaceleró y la espuma disminuyó gradualmente.
3. Preparación y adición de antiespumantes
3.1 Preparación del antiespumante:
Antiespumante de poliéter Primero se diluye con agua hasta una concentración del 3% y luego se almacena en un tanque antiespumante dedicado. Después de este tratamiento de dilución, la fluidez y la dispersabilidad del antiespumante mejoraron significativamente, lo que brinda una gran comodidad para la posterior adición precisa al tanque de fermentación, lo que garantiza de manera efectiva una desespuma oportuna y uniforme durante el proceso de fermentación de aminoácidos y garantiza de manera efectiva la estabilidad y la eficiencia del proceso de fermentación.
3.2 Método de adición:
Durante todo el proceso de fermentación, se utiliza un dispositivo de bombeo especializado para inyectar de forma precisa y directa el antiespumante diluido en el tanque de fermentación. El tiempo específico y la cantidad de adición de antiespumante deben controlarse con precisión y ajustarse de forma flexible según la situación real de producción de espuma en el proceso de fermentación. Solo de esta manera podemos lograr el objetivo principal de eliminar eficazmente la espuma y evitar que la acumulación excesiva de espuma afecte el proceso normal de fermentación y, al mismo tiempo, prevenir eficazmente cualquier forma de interferencia negativa o impacto adverso en los enlaces clave como el crecimiento microbiano, el metabolismo y la síntesis de aminoácidos en el proceso de fermentación debido a la adición excesiva de antiespumante.antiespumanteo tiempo de adición inadecuado, a fin de garantizar de manera integral el progreso estable, eficiente y ordenado de las operaciones de fermentación, y sentar una base sólida para la producción de aminoácidos de alta calidad.
4. Sustrato y tensión
4.1 Sustrato Fermentación:
El sustrato contiene múltiples componentes, entre los que se encuentra la glucosa, que es la principal fuente de carbono para el crecimiento microbiano y la síntesis de aminoácidos, proporcionando la energía y el esqueleto carbonado necesarios para la síntesis y el metabolismo celular. El nitrógeno total es una fuente importante de materias primas para que los microorganismos sinteticen biomoléculas que contienen nitrógeno, como proteínas y ácidos nucleicos. El azúcar de almidón se elabora a partir del maíz y puede liberar glucosa lentamente para mantener un suministro estable de fuente de carbono durante la fermentación. Además, también contiene otros nutrientes como vitaminas, minerales, etc., que desempeñan un papel indispensable en el mantenimiento del crecimiento normal y las funciones metabólicas de los microorganismos.
4.2
Los diferentes tipos de producción de aminoácidos dependen de cepas bacterianas específicas para lograrlo. En cuanto a la producción de lisina, las bacterias productoras de lisina son, sin duda, las cepas principales. En condiciones de fermentación específicas que satisfacen sus necesidades metabólicas y de crecimiento, las bacterias de lisina pueden absorber por completo y utilizar de manera eficiente varios nutrientes contenidos en los sustratos. Con su sistema metabólico único y complejo, experimenta sistemáticamente una serie de pasos metabólicos finos e interrelacionados y vías de reacción bioquímica, transformando y sintetizando gradualmente sustancias en los sustratos en el producto objetivo lisina, lo que proporciona una base biológica sólida y confiable y un soporte técnico clave para la producción industrial de lisina.
5. Comparación de aplicaciones de los antiespumantes de poliéter
5.1
Al aplicar el primer antiespumante de poliéter en la producción de fermentación de lisina, se encontró que su consumo unitario era de 3,2 kg/t, lo que superaba el requisito de utilizar menos de 3,0 kg/t de antiespumante por tonelada de lisina producida. Es muy probable que una situación de consumo unitario tan elevado aumente significativamente los costes de producción y, al mismo tiempo, debido a la adición excesiva de antiespumantes, es muy probable que ejerza un cierto grado de efecto inhibidor sobre todo el proceso de fermentación. Un exceso de componentes antiespumantes puede interferir con la permeabilidad normal de las membranas celulares microbianas dentro de un rango específico, alterar el equilibrio del intercambio de sustancias y la transmisión de información dentro y fuera de las células microbianas y, por lo tanto, interferir y obstaculizar varias actividades metabólicas fisiológicas de los microorganismos. En última instancia, tendrá un impacto negativo en el rendimiento de la síntesis y la calidad del producto de lisina, reduciendo en gran medida la eficiencia y la calidad de la producción de fermentación.
5.2
Elconsumo unitario del segundoantiespumante de poliéterDurante el mismo proceso de fermentación de lisina, la cantidad de antiespumante es de 2,4 kg/t, lo que es inferior a la cantidad requerida. En comparación con el primer antiespumante, su dosis de antiespumante se ha reducido en un 15%. Estos datos demuestran plenamente el rendimiento superior del segundo antiespumante en términos de presentación del efecto antiespumante y control preciso de la dosis. No solo puede controlar de forma precisa y eficiente la espuma en el proceso de fermentación, mantener la cantidad de espuma en un nivel apropiado, minimizar la interferencia adversa de la espuma en la operación de fermentación, sino que también evita de forma eficaz una serie de problemas negativos causados por el uso excesivo de antiespumante, como afectar al entorno metabólico microbiano, impedir el proceso de síntesis de lisina, etc., proporcionando así un fuerte apoyo para la mejora de la eficiencia de la fermentación de lisina y la optimización de la calidad del producto. Desde una perspectiva de costo económico, el consumo de antiespumantes se ha reducido, reduciendo directamente los costos de producción; Desde una perspectiva de proceso, garantiza la estabilidad y continuidad del proceso de fermentación, reduce el riesgo de fluctuaciones del proceso causadas por los antiespumantes y tiene ventajas excepcionales tanto desde el punto de vista económico como del proceso. Proporciona una solución de aplicación de antiespumantes más valiosa para el funcionamiento refinado y eficiente de la industria de fermentación de aminoácidos.
conclusión
Antiespumantes de poliéterjuegan un papel crucial en el proceso de fermentación de aminoácidos. A través del estudio de los parámetros del proceso de fermentación, la preparación y adición de antiespumantes, las cepas de sustrato y los efectos de la aplicación de diferentes antiespumantes, se sabe que la selección racional de antiespumantes de poliéter es crucial para mejorar los beneficios económicos y la calidad del producto de la fermentación de aminoácidos. En este estudio, el segundo antiespumante de poliéter demostró un mayor potencial de aplicación con su menor consumo unitario y su buen efecto antiespumante. Las investigaciones futuras pueden explorar más a fondo el mecanismo de acción de los antiespumantes de poliéter, optimizar sus formulaciones y condiciones de aplicación, con el fin de satisfacer mejor las necesidades cambiantes de la industria de la fermentación de aminoácidos.
