生物发酵消泡方法

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的条件下不稳定而达到消泡的目的。声波消泡[s]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。

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。

总结出消泡剂发展的四个阶段，分别为以矿物油、脂肪酸及脂肪酸酯、脂肪酰胺、低级醇类等有机物为代表的第一代；以聚醚类消泡剂为代表的第二代；以有机硅消泡剂为代表的第三代和以聚醚改性聚硅氧烷类消泡剂为代表的第四代。对聚醚改性硅油消泡剂消泡机理进行了研究，结果发现“水一油一水”桥梁机理是其主要消泡方式。

机械消泡方法是目前继化学消泡方法之后应用较为广泛的消泡方法，而且有望取代消泡剂而成为最主要的消泡方式，尤其在食品发酵行业具有明显的优势。它没有化学消泡剂的有毒成分，不会影响生物发酵进程和下游的产品分离，消泡装置不贵，并且其消泡能力足够消除发酵过程产生的多余泡沫。机械消泡器的消泡机理主要是利用叶轮的快速转动所产生的压力变化、剪切力、压缩力和冲击力来达到消泡的目的。根据国内外关于机械消泡器的研究，可将机械消泡器分为四种，分别是离心篮式消泡器、转轴桨叶式消泡器、上部叶轮搅拌式消泡器和椎体消泡器。

离心篮式消泡器是一种罐外消泡方式。其结构分内层和外层，内层是可旋转的篮子，壁上有密集的网眼，其高速旋转可将篮内的泡沫甩向外壁，中间又经过网孔的剪切作用，使得泡沫破碎。外层是以无网眼的不可旋转圆筒，用以收集内篮甩出的液体。液体再集中流入反应器中。其优点是将泡沫引出来集中消泡，处理量相当大，完全有能力处理泡沫问题，但是增加外围设备不利于灭菌，染菌的概率较大。

转轴叶片式消泡器是一种罐内消泡器，安装在反应器的上部。它既可以直接安装于搅拌桨上，也可以作为额外装置安装于反应器上。它主要是依靠桨叶的快速转动而带有的强度剪切力来达到破泡的目的。此类消泡器最为传统，不同类型的桨叶可以得出不同的消泡效果，目前应用中的消泡器大多是这种形式的变形，应用最为广泛。其优点是结构简单且更改灵活，消泡效率高，各种场合的实用性较好；缺点是能耗很大。

锥体消泡器是一种罐内消泡装置，通常安装在搅拌罐中搅拌轴上，位置在液面左右。锥体消泡器主要是利用剪切力和离心力来消泡的，因为一般的锥体消泡器的人口在下面，泡沫从下面入口进入消泡器，然后消泡器将泡沫破碎，释放出气体从上面出口离开。优点是消泡效率较高，结构简单，但是它只适用于搅拌罐中，结构改造不够灵活。

上部叶片搅拌式消泡器是一种罐内消泡装置，安装于液面以下。它是一个多搅拌桨叶装置，而具有消泡作用的是上部桨叶，它的搅拌使液体形成涡流，从而将泡沫又埋入液体中。其结构相对简单，可与搅拌合于一起，不需额外的装置，但是当泡沫的生成速度较快时，消泡能力就跟不上，且对于较大规模的反应器，要安装一个机械消泡器往往是困难和昂贵的。