生物发酵过程的消泡方式

好氧生物发酵过程大多是伴随通气而进行的。通入的空气与培养基中表面活性物质的结合往往会导致泡沫的产生而难以破灭。虽然泡沫在食品技术、医药、化妆品、海洋技术、环境技术和消防等领域发挥着重要作用，但是在生物发酵过程中，泡沫的产生会造成发酵产品丢失、菌种染菌、污染传感器、减少工作体积和环境污染等危害。所以消除发酵过程中多余泡沫的工作就显得尤为重要。目前工业生产中的消泡方式主要有化学消泡法、物理消泡法和机械消泡法。其中化学消泡剂的种类极为繁多，效率很高，因而在发酵生产中应用最为广泛。而机械消泡器以其绿色无毒和有利于生产等优势也广泛应用于食品发酵产业。

1、     生物发酵过程泡沫产生的原因

泡沫的产生通常是由气液接触而导致，一般在纯溶剂的液体中由通气而导致起泡的持续时间很短，所以不需要外加的消泡手段。但当溶剂中有一种或一种以上的表面活性剂存在的话，泡沫的持续时间就会较长。生物发酵很多情况下都是好氧发酵，所以通气是必不可少的环节，因为发酵培养基本身就含有许多表面活性物质，如表面活性蛋白类、油类(磷酸盐、脂肪胺盐等)、脂肪酸、酯类、聚二乙醇和硅氧烷、醇类、亚硫酸盐和磺酸盐等。再加上发酵过程中菌种又会产生一些表面活性物质，从而导致生物发酵的泡沫相当多。虽然气泡在溶液中的活动可以增加溶液的溶氧，为菌体提供足够的氧气，但是这些气泡浮出液面后会因表面活性剂的作用而难以自身破灭，积聚增多后就会导致包括上述问题在内的多种危害，所以需增加额外的消泡手段来维持发酵过程的正常进行，如添加化学消泡剂或安装机械消泡器等。

2、     物理消泡法

国内外研究者对消泡方法都进行比较详细的概述。主要可分为三类：物理消泡法、化学消泡法和机械消泡法。物理消泡方法包括高低温消泡、声波消泡和液体喷洒消泡。高低温消泡是利用泡沫在高温或低温条件下不稳定而达到消泡的目的。声波消泡四是利用声波使泡沫内的物质分子振动，再加上声波对泡沫表面的声压作用使泡沫破碎，其可分为机械声波消泡和超声波消泡。液体喷洒消泡是利用液体对泡沫表面的冲击力来破泡。物理消泡方法对发酵过程及产品毫无任何影响，可以作为化学消泡剂的理想替代方法。但是物理消泡方法要么消泡装置很贵，要么效率较低，因而至今仍未得以广泛应用。

3、     化学消泡法

化学方法主要是运用各种化学或者生物消泡剂来消除表面活性剂以达到消泡的目的。其机理主要有：消泡剂降低泡沫的机械强度，同时降低液膜表面黏度，两方面的作用再加上其他的一些相对较小作用因素的相互作用，足可以消除泡沫。这种方法较为简单方便，消泡剂种类繁多，消泡效率极高，是目前应用最为广泛的消泡方式。