¿Por qué necesitamos antiespumante en el proceso de fermentación?
La ingeniería de fermentación es un tipo de ingeniería que utiliza tecnología moderna, fermenta a través de procesos funcionales microbianos y luego produce productos que satisfacen las necesidades humanas. La ingeniería de fermentación se usa ampliamente en varios campos, como la producción farmacéutica, el procesamiento de alimentos y el tratamiento de desechos, lo que promueve el desarrollo de la industria de la biotecnología. Por ejemplo, la producción de antibióticos depende en gran medida de la tecnología de fermentación. Cuando la fermentación de bioingeniería se acompaña de espuma, se puede utilizar un antiespumante de fermentación para el tratamiento. ¿Por qué agregar antiespumante? ¿Cuál es la causa de la espuma? ¿Cuáles son los métodos y principios del antiespumante?
En el proceso de fermentación del tanque de fermentación, debido a la aireación y la agitación, la producción de gas metabólico y la presencia de proteínas, aceite, ácidos grasos y otras sustancias activas superficiales, el líquido de fermentación producirá una cierta cantidad de espuma. Una pequeña cantidad de espuma es normal, lo que también puede aumentar el área de contacto gas-líquido y aumentar la tasa de transferencia de oxígeno. Sin embargo, una gran cantidad de espuma traerá una serie de efectos sobre la fermentación aeróbica. La producción de espuma es un proceso complejo, que involucra el efecto integral de muchos factores. La espuma de la ingeniería de fermentación se puede controlar y utilizar de manera efectiva mediante una gestión y un ajuste razonables de los parámetros del proceso.
1. Causas de la formación de espuma durante la fermentación
(1) La producción de espuma está relacionada con la velocidad de aireación y agitación. La espuma aumenta con el aumento del volumen de aire y la velocidad de mezclado, por lo que cuando hay demasiada espuma, se pueden reducir el volumen de aire y la velocidad de mezclado.
(2) Relación del medio y composición de la materia prima: cuando el contenido de nutrientes del medio es alto, especialmente el contenido de proteínas, se producirá más espuma. Al mismo tiempo, la viscosidad y la concentración del medio también afectarán la estabilidad y la cantidad de espuma. El azúcar tiene una capacidad de formación de espuma deficiente, pero puede aumentar la viscosidad del medio de cultivo y mantener la estabilidad de la espuma.
(3) Estado de crecimiento de las bacterias: cuando las bacterias crecen vigorosamente, producirán más espuma. Con el proceso de fermentación, cuando se consume la matriz de nutrientes, la cantidad de espuma puede disminuir hasta que la célula se disuelva y libere más proteínas, y luego la espuma aumentará nuevamente.
(4) El método de esterilización, la temperatura y el tiempo del medio de cultivo: estos factores pueden afectar las propiedades del medio de cultivo, afectando indirectamente su capacidad de formación de espuma.
2. Peligros de la espuma durante la fermentación
(1) Reducción de la productividad: Para contener la espuma y evitar el desbordamiento en el tanque de fermentación, se reducirá intencionalmente la capacidad de carga, lo que afectará la productividad.
(2) Desperdicio de materias primas: una vez que el volumen del equipo no puede acomodar el exceso de espuma, esta se desbordará, provocando la pérdida de materias primas y desechos.
(3) Contaminación: Si aumenta la espuma y se escapa líquido, el medio quedará atascado en el tubo de escape, lo que provocará el crecimiento de diversas bacterias, que crecerán en el tanque de fermentación y causarán contaminación.
(4) Impacto en la respiración bacteriana: si las burbujas son demasiado estables y no se rompen, mientras los microorganismos respiran, las burbujas se llenan de dióxido de carbono y no pueden intercambiarse con el oxígeno del aire, lo que en última instancia afecta la respiración bacteriana.
3. Selección de tipos de antiespumantes
Principio antiespumante: cuando hay un surfactante polar en la superficie de la espuma para formar una doble capa eléctrica, se puede agregar otro surfactante con carga opuesta para reducir su resistencia mecánica, o se pueden agregar algunas sustancias con una polaridad fuerte para competir con la sustancia espumante por el espacio en la película líquida, y reducir la resistencia mecánica de la película líquida, promoviendo así la ruptura de la espuma. Cuando la película líquida de la espuma tiene una gran viscosidad superficial, se pueden agregar algunas sustancias con una pequeña cohesión molecular para reducir la viscosidad superficial de la película líquida, a fin de promover la pérdida de líquido de la película líquida y romper la espuma.
Propiedad del antiespumante: Un buen antiespumante puede tener ambas propiedades anteriores, es decir, puede reducir simultáneamente la resistencia mecánica de la película líquida y disminuir la viscosidad superficial de la película líquida. Además, para que el antiespumante sea fácil de esparcir sobre la superficie de la espuma, el antiespumante debe tener baja tensión superficial y solubilidad en agua. Sin embargo, si el antiespumante no se usa correctamente, interferirá con el metabolismo de los microorganismos y afectará la biosíntesis.
Tipos de antiespumantes: Los antiespumantes más utilizados en la industria de la fermentación incluyen aceites naturales, poliéteres, siliconas y alcoholes superiores. También existe un antiespumante de polisiloxano modificado con poliéter que combina las ventajas de los antiespumantes de poliéter y organosilicio, lo que lo hace no tóxico e inofensivo.
