¿Por qué necesitamos antiespumante en el proceso de fermentación?
La ingeniería de fermentación es un tipo de ingeniería que utiliza tecnología moderna, fermenta mediante procesos funcionales microbianos y luego produce productos que satisfacen las necesidades humanas. La ingeniería de fermentación se utiliza ampliamente en diversos campos, como la producción farmacéutica, el procesamiento de alimentos y el tratamiento de residuos, promoviendo el desarrollo de la industria biotecnológica. Por ejemplo, la producción de antibióticos depende en gran medida de la tecnología de fermentación. Cuando la fermentación de bioingeniería va acompañada 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 desespumado?
En el proceso de fermentación del tanque de fermentación, debido a la aireación y agitación, la producción de gas metabólico y la presencia de proteínas, aceites, ácidos grasos y otras sustancias tensioactivas, el líquido de fermentación producirá una cierta cantidad de espuma. Es normal una pequeña cantidad de espuma, 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 en el que intervienen muchos factores. La espuma de la ingeniería de fermentación se puede controlar y utilizar de manera efectiva mediante una gestión y ajuste razonables de los parámetros del proceso.
1. Causas de la espuma durante la fermentación.
(1) La producción de espuma está relacionada con la aireación y la velocidad de agitación. La espuma aumenta con el aumento del volumen de aire y la velocidad de mezcla, por lo que cuando hay demasiada espuma, se pueden reducir el volumen de aire y la velocidad de mezcla.
(2) Proporción del medio y composición de la materia prima: cuando el contenido de nutrientes del medio es alto, especialmente el contenido de proteínas es alto, se producirá más espuma. Al mismo tiempo, la viscosidad y concentración del medio también afectarán la estabilidad y cantidad de espuma. El azúcar tiene poca capacidad de formación de espuma, 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 disuelve y libera más proteína, 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 formación de espuma durante la fermentación
(1) Reducción de la productividad: Para contener la espuma y evitar el desbordamiento en el tanque de fermentación, la capacidad de carga se reducirá intencionalmente, afectando la productividad.
(2) Desperdicio de materias primas: una vez que el volumen del equipo no puede acomodar el exceso de espuma, la espuma se desbordará, provocando la pérdida de materias primas y desechos.
(3) Contaminación: si la espuma aumenta y el líquido se escapa, el medio quedará atrapado en el tubo de escape, provocando el crecimiento de diversas bacterias, que crecerán en el tanque de fermentación y provocarán contaminación.
(4) Impacto en la respiración bacteriana: si las burbujas son demasiado estables y no se rompen, cuando 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 tensioactivo polar en la superficie de la espuma para formar una doble capa eléctrica, se puede agregar otro tensioactivo con carga opuesta para reducir su resistencia mecánica, o se pueden agregar algunas sustancias con fuerte polaridad para competir con la sustancia espumante por espacio en la película líquida y reduce 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 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 una tensión superficial y una solubilidad en agua bajas. Sin embargo, si el antiespumante no se usa adecuadamente, interferirá con el metabolismo de los microorganismos y afectará la biosíntesis.
Tipos de antiespumantes: Los antiespumantes comúnmente utilizados en la industria de la fermentación incluyen aceites naturales, poliéteres, siliconas y alcoholes superiores. También existe un antiespumante antiespumante de polisiloxano modificado con poliéter que combina las ventajas del antiespumante de poliéter y organosilicio, lo que lo hace no tóxico e inofensivo.
