泡沫体系的建立[ 03-09 08:05 ]

实际工业发酵生产中泡沫产生是很复杂的，从上面的研究我们也发现其中的影响因素也很多，而在做这个试验的主要目的是测试新式机械消泡装置的性能，从而得到一种消泡效果好的形式来为实际生产服务，所以在泡沫体系建立时考虑较多是既能建立一个稳定的泡沫产生体系，又能减少上面所研究的因素对试验的影响，最终确定建立一个模拟体系来代替实际的发酵生产过程。在研究这个模拟体系时，一共选用了三种体系:洗涤剂一水、未煮熟的小麦粉溶液和煮熟的小麦粉溶液。经过试验发现前两种体系产生的泡沫由于密度小或者不稳定等因素不符合试验的要求，而第三种体系效果好，

发酵液灭菌方法和操作[ 03-08 10:05 ]

发酵液的灭菌方法也会改变培养基的性质，从而影响培养基的起泡能力，灭菌的时间越长，培养基的泡沫寿命也越长。灭菌时间与泡沫寿命的关系如图3-4所示。

发酵液本身性质的变化[ 03-08 09:05 ]

发酵过程中，发酵液的性质随着微生物新陈代谢活动的变化而改变，影响泡沫的消长。以霉菌发酵过程为例，发酵初期泡沫的稳定性与高的表面粘度及低的表面张力有关。随着发酵的进行，表面粘度下降，表面张力上升，泡沫寿命逐渐的缩短。这说明霉菌在代谢过程中，各种细胞外酶如蛋白酶、淀粉酶等作用下，把造成泡沫稳定的物质如蛋白质等逐步降解利用，结果使液体粘度降低泡沫减少。另外菌的繁殖，尤其是菌体本身也具有稳定泡沫的作用。菌体在发酵后期的自溶导致发酵液中可溶性蛋白质的增加，又有利于泡沫的产生。发酵液的变化与泡沫之间的关系如图3-3所示。

发酵液的配比及组成[ 03-08 08:05 ]

泡沫产生还与发酵液中所含有物质的性质有关，如蛋白质、小麦粉、玉米浆，花生饼粉，黄豆饼粉，酵母粉等蛋白质原料是主要的起泡因素，其起泡能力随品种、产地、储存加工条件等因素的不同而不同，并且与发酵液的配比有关。糖类物质虽然本身起泡能力很差，但是如果发酵液中含有浓度较高的糖类物质时就会增加发酵液的粘度，从而有利于泡沫的稳定。不同发酵液的配比及组成对泡沫的影响如图3-2所示。

通气量与搅拌的强度[ 03-07 10:05 ]

大多数发酵过程都是好氧型的发酵过程，在发酵过程中需要不断的向发酵液中提供氧气。一般是以无菌空气作为氧源，被通入发酵系统。溶氧一般在一定的菌种和工艺条件下，主要受到设备通气量和搅拌强度的控制。通气量提高、搅拌转速加快可以提高发酵过程的溶氧效率。而且通气量对于好气性菌体的生长和质量也有很重要的影响，有些菌种的通气量甚至可能影响到它们的代谢途径。例如青霉素的菌种在培养时必须通过足够的空气，否则就会影响他们的数量和活力，从而减少发酵液的产率。从另一方面看，通气量和搅拌强度与发酵过程中泡沫的产生也有重大的关系。增大通气量与提

影响泡沫生产的因素[ 03-07 09:05 ]

在实际发酵生产中泡沫的产生是复杂的，影响因素也很多，但是并不是说泡沫产生会是随机的，我们就没有办法进行控制，恰恰相反通过不断的研究我们发现在发酵生产过程中，泡沫的生成与消亡是有一定规律的，并受许多因素控制，我们可以改变这些因素来实现对泡沫的控制。

锥形式消泡器试验的仪器[ 03-07 08:05 ]

(1)电动机:为试验提供动力的装置，采用Y8024型电动机，转速为1390rpm，功率为1.5kw。(2)变频器:调节转速的控制元件，可以对电动机进行无级变速。选用FVR2.2E9S-4JE型富士变频器。(3)气体分布器:在发酵生产中空气分布装置的作用是吹入无菌空气，并使空气均匀分布。分布装置的形式有单管及环形管等。常用的是单管式，管口正对罐底中央，与罐底的距离约40mm，这样的空气分散效果较好。距离过大，分散效果较差，这可根据溶氧情况适当调整。空气由分布管喷出上升时，被搅拌器打碎成小气泡，并与醒液充分混合，增加了

锥孔消泡器的试验设计[ 03-06 10:34 ]

本试验设计的目的是:一、测试锥孔式机械消泡装置的消泡能力，二、通过对不同形式的消泡桨消泡能力的比较，找出一种消泡效果最好的形式。测试消泡装置消泡能力好坏主要从消泡时间的长短来进行考虑。消泡时间主要包括两种，一种是在一定转速和通气量下，泡沫高度上升一定高度所用的时间;另一种是消泡桨消去一定高度泡沫所用的时间。为了可以能清楚的观测泡沫生成和消去的情况，将罐体做成透明状，选用有机玻璃筒作为罐体的主要构成部分，并在罐体上标上刻度，这样可以清楚的观察泡沫生成和消去的高度，并且同时用秒表记录下相应的时间。本次试验是在外径500

影响消泡桨消泡性能的因素[ 03-06 09:58 ]

影响锥孔式消泡桨消泡性能的因素分析起来主要有四个方面，它们是锥壳的锥度、锥壳在消泡桨上的排列、消泡桨的转速和消泡桨上的锥壳扫过的有效面积。试验将从这四个方面出发，测量出消泡桨在不同条件下工作时的数据，并分析出这四个因素与消泡桨消泡性能之间的关系。

消泡原理分析[ 03-06 09:45 ]

锥孔式消泡桨是机械式消泡的一种。机械式消泡是利用压力的变化或者机械力使泡沫破裂来实现消泡的目的，而课题中所要研究的锥孔式消泡桨就具有这样两种消泡方式。消泡桨没有被泡沫淹没时，消泡桨依靠转动可以产生强烈的撞击力和剪切力，依靠这两种力，可以达到消泡目的。当产生的大量泡沫将消泡桨淹没时，泡沫就会从消泡桨上的锥孔中穿过，从而会产生压力的变化，这样就可以使气泡破裂实现消泡的目的。

常用机械消泡形式[ 03-05 10:05 ]

常用的机械消泡装置可以分为罐内消泡装置和罐外消泡装置。罐内消泡装置最简单的是在搅拌轴上加一个消泡桨，通过转动产生的剪切力打碎泡沫，也有利用泡沫旋转产生的离心力破泡的形式。罐外消泡装置是将泡沫引到罐外，依靠喷嘴产生的加速作用或者离心力来消除泡沫。罐内消泡的结构形式主要有耙式、旋转圆盘式、冲击反射板式等，罐外消泡装置主要有旋转叶片式、离心力式、旋风分离器、转向板式等。下面对几种常用方式进行简要的介绍:(1)耙式消泡桨:固定在搅拌轴上，安装在液面略上部位，随搅拌轴一起转动，利用耙齿将泡沫打碎，这种形式结构最为简单，但是消

机械消泡器的概述[ 03-05 09:05 ]

机械消泡是通过机械力所引起的强烈震动或者压力的不断变化，促使泡沫破裂，以达到消泡的目的。理想的生物反应器应该具有优化的系统，在完成气体及微生物分散的同时，尽量的减少能耗以及对发酵过程的影响，而机械消泡装置设计的出发点就是通过增加一些简单的设备，消耗很少的能量，来完成消泡的目的。机械消泡不需要或者少量再向生物反应器中加入化学消泡剂，这样就可以节省原材料，减少染菌的机会，并且降低了培养液的复杂性，这有利于后期有效物质的处理和提取。机械消泡装置可以重复使用，使用过程中耗能也比较少，像耙式消泡桨，只是将消泡桨装在搅拌轴上，

化学消泡的原理[ 03-05 08:00 ]

化学消泡是指向发酵液中流加一定量的消泡剂，利用消泡剂的特殊性质消除泡沫的方法。一切能破坏泡沫稳定存在因素的化学试剂都可以作为消泡剂。消泡剂的化学结构和性质不同，消泡的机理也不同。化学消泡的机理通常有以下几种:(1)降低泡沫的机械强度。当泡沫表面存在极性的双电层时，可以加一种带有相反电荷的表面活性剂，消除这种双电层，以降低泡沫的机械强度。(2)降低液膜表面粘度。当泡沫的液膜具有较大的表面粘度时，可以加入分子内聚力较小的物质，以降低液膜的表面粘度，从而使泡沫的液膜中的液体流失，导致泡沫破裂，达到消泡的目的。

泡沫的危害[ 03-04 10:05 ]

在深层液体发酵过程中，由于通风和搅拌的原因，加之培养基中的糖、蛋白质和代谢产物等稳定泡沫的物质存在，使发酵过程中产生一定的泡沫，这是正常现象。但是，如果泡沫过多，特别是通风量较大的发酵，在菌体生长期和产物合成期，泡沫更为严重，给发酵带来许多不利的影响。这些不利因素包括:(1)使反应器的装填系数减少。正常的发酵罐装料系数在60-70%，余下的空间就是为了容纳泡沫，这一个空间也只能够容纳培养基中10%的发泡物质产生的泡沫。对于许多酶制剂的发酵，发酵罐的装料系数更少，只有50%左右。降低了发酵罐的装料系数，就意味着设备利

影响泡沫生产的因素[ 03-04 09:05 ]

液体的起泡能力与泡沫的稳定性是两个不同的概念。起泡能力是指液体在外界条件作用下生成泡沫的难易程度。表面张力越低越有利于起泡。泡沫的稳定性是指泡沫生成以后的持久性，与液膜的性质和气体透过液膜的扩散有关。1表面张力泡沫生成时，伴随着液体表面积的增加，体系的能量(表面能)也相应增加;泡沫破坏时，体系的能量也相应下降。因此，从能量观点来看，低表面张力对于泡沫的形成是有利的，因为生成一定表面积的泡沫时，可以少做功。2液体粘度液体粘度影响液膜的排液过程。由于液膜是由双层表面活性剂中央一层溶液构成，若液体本身粘度大，既使液膜中的

泡沫自然衰变的机理[ 03-04 08:05 ]

目前认为，泡沫衰变的机理是:(1)泡沫中液体的流失;(2)气体透过液膜扩散。1泡沫中液体的流失泡沫中液体的流失是气泡相互挤压和重力作用的结果。气泡的挤压主要源于曲面压力，在各个气泡交界处的液膜是弯曲的，并且存在着压力差，这个差值可以用Laplace公式描述，即(其中，△P为弯曲表面的附加压力;林为液体的表面张力;R为液膜的曲率半径)由于这个差值的存在，液膜中的液体就会不断的向边界处流动，从而促使液膜不断的变薄，当厚度降低到临界值的时候，气泡就会破裂。2气体透过液膜扩散无论用什么方法产生的泡沫，其大小总是不均匀的。根

泡沫的分类[ 03-03 10:05 ]

泡沫的分类方法很多，特别是由于研究目的的不同，分类的方法往往也会有很大的差别。下面介绍一些常用的分类方法。(1)按照泡沫存在时间的长短，可以把泡沫分为“稳定性泡沫”和“非稳定性泡沫”。当然，这里的“稳定”与“非稳定”只是相对的概念，并无严格的时间界限。(2)按照组成泡沫气液的比例分类，如果泡沫体系气体含量大于50%，则为“干泡沫’，;如果泡沫体系的液体含量大于50%，则为“湿泡沫&rd

泡沫的性质[ 03-03 09:05 ]

对于泡沫性质的讨论其实就是对泡沫液膜性质的分析,液膜的性质是决定泡沫各种性质的主要依据。泡沫是一个不稳定的体系,液膜中的液体是流动的,这会引起液膜厚度的不断变化,当液膜的厚度降低到临界值是就会使气泡破裂。泡沫中液膜的液体流失是重力和气泡相互挤压的结果。气泡的挤压力源于液体分子相互吸引(即范德华力)和曲面压力。在泡沫中气体的压力是均等的,但是液膜中有界面曲率,在平面状液体内的压力大于弯曲面内的液面压力。如图1-3表示有三个气泡的液面分界平面示意图,B部分的液体总是向A部分流动,使液膜不断变薄,由于阻力存在,液膜达到一

泡沫的行形成[ 03-03 08:05 ]

单一组分的液体一般是不能形成泡沫的,只能形成短暂的气泡。例如向蒸馏水中吹气,可以产生气泡,但是这种气泡存在的时间是很短的,当气泡离开水面马上就会破裂。其他的纯溶液如乙醇、苯等,也不能形成泡沫。要想形成存在时间较长的泡沫,液体至少要有两种以上的组分。加入表面活性剂的水溶液就是一种典型的易产生泡沫的体系。蛋白质、糖以及其他一些水溶性高分子溶液,也易产生稳定持久的泡沫,例如发酵液体系。这种含有多种有机质的混合物在发酵生产过程中很容易形成泡沫。在发酵生产过程中泡沫生成的原因主要有两个方面。第一,由外界引入。发酵生产过程大部

泡沫的定义[ 03-02 10:05 ]

对于泡沫的定义,各国研究者说法不一。本世纪六十年代初,美国胶体化学家L.I.Osipow认为:由于泡沫的液体壁厚薄不同,泡沫的比重,高可接近液体、低可近于气体。七十年代以来,对泡沫的定义突出强调了气体与液体的比例,美国道康宁公司(Dow Corning CO.)的R.F.Smith认为:泡沫是体积密度接近气体,而不接近液体的“气液”分散体。日本有人提出泡沫是大量气体在少量液体中的分散体。对不互相影响的、分散在液体中的球状气泡组成的体系,称之为“气体乳液”,并指出减少&