发酵与酿造工程学基础及主要设备.ppt

《发酵与酿造工程学基础及主要设备.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《发酵与酿造工程学基础及主要设备.ppt（77页珍藏版）》请在三一办公上搜索。

1、第三节 发酵工艺控制,（一）发酵过程的主要控制参数,1.物理参数（1）温度（）直接影响发酵过程的酶反应速率，氧的溶解度和传递速率，菌体生长速率和合成速率。（2）压力（Pa）影响发酵过程氧和CO2的溶解度，正压防止外界杂菌污染。罐压一般控制在0.21050.5105 Pa。,（3）搅拌速度（r/min）搅拌器在发酵过程中的转动速度。其大小影响发酵过程氧的传递速率，受醪液的流变学性质影响，还受发酵罐的容积限制（见下表）,（4）搅拌功率（kW）搅拌器搅拌时所消耗的功率（kW/m3），在发酵过程中的转动速度。其大小与液相体积氧传递系数有关。（5）空气流量（m3空气/（m3发酵液min）单位时间内单位体

2、积发酵液里通入空气的体积，一般控制在0.51.0（m3空气/（m3发酵液min）,（6）粘度（Pas）细胞生长或细胞形态的一种标志，反映发酵罐中的菌丝分裂情况，表示菌体的浓度。（7）浊度（）反映应单细胞生长情况（8）料液流量（L/min）进料参数,2.化学参数（1）pH（酸碱度）发酵工艺重要的参数之一，与菌体生长和产物合成有密切关系。包括起始pH，发酵过程中的pH，后者反应菌体的生理特性。（2）基质浓度（g/L）发酵液中糖、氮、磷等重要营养物质的浓度，对菌体的生长和代谢合成有重要影响，是产物代谢控制的重要手段。发酵过程中必须定时测定糖或氮（氨基酸或铵氮）等的浓度。,（3）溶解氧浓度（ppm或饱

3、和度，）溶解氧是好氧发酵的必备条件，是生化产能反应的最终电子受体，也是细胞及产物重要的组分。通常用饱和百分度表示。（4）氧化还原电位（mV）培养基的氧化还原电位是影响微生物生长及生化活性的因素之一。在某些限氧发酵（如氨基酸），氧电极以不能精确使用，氧化还原电位参数控制较为理想。,（5）产物浓度（g（u）/ml）检验发酵是否正常与否的重要参数，是决定发酵周期长短的根据.（6）废气中的氧浓度（Pa）废气中的氧浓度与发酵微生物的摄氧率和KLa有关，以此确定发的供氧能力。（7）废气中的CO2浓度（%）根据废气中的氧浓度和CO2浓度，以此计算产生菌的呼吸商，了解产生菌的呼吸代谢规律。,3.生物参数（1）

4、菌丝形态菌丝形态是衡量种子质量、区分发酵阶段、控制发酵过程的代谢变化和决定发酵周期的依据之一。（2）菌体浓度菌体浓度是控制微生物发酵的重要参数之一。生产上，常常根据菌体浓度来决定补料量和供氧量，以保证生产达到预期水平。根据菌体浓度研究菌体比生长率，基质比消耗率等动力学参数，以此确定最佳发酵工艺。,（二）控制方式 一般检控系统包括3个部分。1测定元件：如温度计、压力表、电流计、pH计直接测定发酵过程的各种参数，并输出相应信号。2控制部分：其功能主要是将测定元件测出的各种参数信号与预先确定值进行比较，并且输出信号指令执行元件进行调整控制。3执行元件：它接受控制部分的指令开启、或关闭有关阀门、泵、开

5、关等调节控制机构，使有关参数达到预定位置。手动控制和自动控制,发酵控制（小型发酵罐）,一、温度对发酵的影响及其控制,1.温度对生长的影响,不同微生物的生长对温度的要求不同，根据它们对温度的要求大致可分为四类：嗜冷菌适应于0260C生长，嗜温菌适应于15430C生长，嗜热菌适应于37650C生长，嗜高温菌适应于650C以上生长,（一）温度对发酵的影响,每种微生物对温度的要求可用最适温度、最高温度、最低温度来表征。在最适温度下，微生物生长迅速；超过最高温度微生物即受到抑制或死亡；在最低温度范围内微生物尚能生长，但生长速度非常缓慢，世代时间无限延长。在最低和最高温度之间，微生物的生长速率随温度升高而

6、增加，超过最适温度后，随温度升高，生长速率下降，最后停止生长，引起死亡。微生物受高温的伤害比低温的伤害大，即超过最高温度，微生物很快死亡；低于最低温度，微生物代谢受到很大抑制，并不马上死亡。这就是菌种保藏的原理。,2、温度对发酵的影响：,温度会影响各种酶反应的速率，改变菌体代谢产物的合成方向，影响微生物的代谢调控机制，影响发酵液的理化性质，进而影响发酵的动力学特性和产物的生物合成。发酵液的黏度、基质和氧在发酵液中的溶解度和传递速率、某些基质的分解吸收速率等，都受温度变化的影响，进而影响发酵动力学特性和产物的生物合成。例如四环素产生菌金色链霉菌同时产生金霉素和四环素，当温度低于30 时，这种菌合

7、成金霉素能力较强；温度提高，合成四环素的比例也提高，温度达到35 时，金霉素的合成几乎停止，只产生四环素。,（二）最适温度的选择,1、根据菌种及生长阶段选择,微生物种类不同，所具有的酶系及其性质不同，所要求的温度范围也不同。如黑曲霉生长温度为37，谷氨酸产生菌棒状杆菌的生长温度为3032，青霉菌生长温度为30。,发酵前期，由于菌量少，发酵目的是要尽快达到大量的菌体，取稍高的温度，促使菌的呼吸与代谢，使菌生长迅速；发酵中期，菌量已达到合成产物的最适量，发酵需要延长中期，从而提高产量，因此中期温度要稍低一些，可以推迟衰老。因为在稍低温度下氨基酸合成蛋白质和核酸的正常途径关闭得比较严密有利于产物合成

8、。发酵后期，产物合成能力降低，延长发酵周期没有必要，就又提高温度，刺激产物合成到放罐。如四环素生长阶段28，合成期26 后期再升温；黑曲霉生长37，产糖化酶3234。但也有的菌种产物形成比生长温度高。如谷氨酸产生菌生长3032，产酸3437。最适温度选择要根据菌种与发酵阶段做试验。,根据生长阶段选择,2、根据培养条件选择,温度选择还要根据培养条件综合考虑，灵活选择。通气条件差时可适当降低温度，使菌呼吸速率降低些，溶氧浓度也可髙些。培养基稀薄时，温度也该低些。因为温度高营养利用快，会使菌过早自溶。,3、根据菌生长情况 菌生长快，维持在较高温度时间要短些；菌生长慢，维持较高温度时间可长些。培养条件

9、适宜，如营养丰富，通气能满足，那么前期温度可髙些，以利于菌的生长。总的来说，温度的选择根据菌种生长阶段及培养条件综合考虑。要通过反复实践来定出最适温度。,（三）发酵过程引起温度变化的因素,1.发酵热Q发酵,发酵热是引起发酵过程温度变化的原因。所谓发酵热就是发酵过程中释放出来的净热量。什么叫净热量呢？在发酵过程中产生菌分解基质产生热量，机械搅拌产生热量，而罐壁散热、水分蒸发、空气排气带走热量。这各种产生的热量和各种散失的热量的代数和就叫做净热量。发酵热引起发酵液的温度上升。发酵热大，温度上升快，发酵热小，温度上升慢。Q发酵Q生物Q搅拌Q蒸发Q辐射,（1）生物热Q生物,在发酵过程中，菌体不断利用培

10、养基中的营养物质，将其分解氧化而产生的能量，其中一部分用于合成高能化合物（如ATP）提供细胞合成和代谢产物合成需要的能量，其余一部分以热的形式散发出来，这散发出来的热就叫生物热。,培养过程中生物热的产生具有强烈的时间性。培养初期，菌体处于适应期，菌数少，呼吸作用缓慢，产生热量较少。培养中期，菌体繁殖迅速，呼吸作用激烈，菌体也较多，所以产生的热量多，温度上升快，必须注意控制温度。培养后期，菌体已基本上停止繁殖，主要靠菌体内的酶系进行代谢作用，产生热量不多，温度变化不大，且逐渐减弱。如果培养前期温度上升缓慢，说明菌体代谢缓慢，发酵不正常。如果发酵前期温度上升剧烈，有可能染菌，此外培养基营养越丰富，

11、生物热也越大。,（2）搅拌热Q搅拌,在机械搅拌通气发酵罐中，由于机械搅拌带动发酵液作机械运动，造成液体之间，液体与搅拌器等设备之间的摩擦，产生可观的热量。,（3）蒸发热Q蒸发,通气时，引起发酵液的水分蒸发，水分蒸发所需的热量叫蒸发热。,（4）辐射热Q辐射,发酵罐内温度与环境温度不同，发酵液中有部分热通过罐体向外辐射。辐射热的大小取决于罐温与环境的温差。冬天大一些，夏天小一些，一般不超过发酵热的5。,（5）发酵热的测定,有三种发酵热测定的方法。一种是用冷却水进出口温度差计算发酵热。在工厂里，可以通过测量冷却水进出口的水温，再从水表上得知每小时冷却水流量来计算发酵热。,另一种是根据罐温上升速率来计

12、算。先自控，让发酵液达到某一温度，然后停止加热或冷却，使罐温自然上升或下降，根据罐温变化的速率计算出发酵热。,还有就是根据化合物的燃烧值估算发酵过程生物热的近似值。,（四）发酵温度的控制,发酵罐在发酵过程中一般不需加热，选用微生物能承受稍高一些的温度进行生长和繁殖，这对生产有很大的好处，即可减少污染杂菌的机会和夏季培养所需降温的辅助设备，因此培养耐高温的菌种有一定的现实意义。,在发酵罐上安装夹套和蛇管，通过循环冷却水控制。,冷却介质：深井水或冷冻水,控制方式：手动控制或自动控制,二、溶氧的影响和控制,1.溶氧的影响 溶氧是需氧发酵控制的重要参数之一，氧的溶解度很小，氧的溶解度仅为6.4mg/L

13、，只能保证氧化8.3mg葡萄糖，仅相当于常用培养基葡萄糖浓度的1。微生物对氧的需要不同，是由于依赖获得能量的代谢方面的差异。,溶氧大小对菌体生长和产物的性质和产量产生不同影响；例如，谷氨酸发酵时，通气不足会积累大量乳酸和琥珀酸；不同微生物或同一微生物的不同生长阶段对通风量的要求也不相同。例如，天氡酰胺酶发酵，前期为好气培养，后期为厌氧培养，产酶能力会大大提高。,2.发酵过程的溶氧变化,发酵前期（生长期），菌体繁殖迅速，菌体摄氧率增加，醪液粘度上升，需氧量增加，溶氧下降。发酵中期（静止期），需氧量在有所减少，菌体和发酵液粘度均达到峰值；溶氧在较低水平维持一段时间后，开始上升，菌体进入次生代谢物合

14、成期；发酵后期，产物大量合成，呼吸强度比较稳定，溶氧增加，若此时补糖，可降低溶氧，否则，菌体衰老，菌体进入自溶阶段。,发酵过程中有时会发生溶氧异常情况（异常下降或升高）异常下降原因可能有：污染好氧菌；或菌体向好氧代谢途径迁移，或供氧设备发生故障等。异常上升原因可能有：污染噬菌体，菌体完全北裂解；或菌体向厌氧代谢途径迁移,3.溶氧的控制,溶氧浓度的控制可从供氧和需氧两方面着手，其中供氧时主要的：需氧方面：需氧量手菌体浓度，基质浓度和种类，培养条件有关。供氧方面：提高氧的传递推动力和液相体积氧的传递系数；生产中常采用加大通气速率，或提高搅拌转速，或适当增加罐压；,通气可以供给大量的氧：通气量与菌种

15、、培养基性质、培养阶段有关。通气量的多少，最好按氧溶解的多少来决定。只有氧溶解的速度大于菌体的吸氧量时，菌体才能正常地生长和合成酶。因此随着菌体繁殖，呼吸增强，必须按菌体的吸氧量加大通气量，以增加溶解氧的量。搅拌则能使新鲜氧气更好地与培养液混合，保证氧的最大限度溶解，并且搅拌有利于热交换，使培养液的温度一致，还有利于营养物质和代谢物的分散。此外，挡板则有助于搅拌，发酵液为湍流状态，使其效果更好。,罐压方面，一般来说，若培养罐深，搅拌转速大，通气管开孔小或多，气泡在培养液内停留时间就长，氧的溶解速度就大，而且在这些因素确定下，培养基的粘度越小，氧的溶解速度也越大。搅拌可以提高通气效果，但是过度地

16、剧烈搅拌会导致培养液大量涌泡，容易增加杂菌污染的机会，液膜表层的酶容易氧化变性，微生物细胞也不宜剧烈搅拌。,三、pH对发酵的影响及其控制,发酵过程中培养液的pH值是微生物在一定环境条件下代谢活动的综合指标，是一项重要的发酵参数。它对菌体的生长和产品的积累有很大的影响。因此，必须掌握发酵过程中pH的变化规律，及时监测并加以控制，使它处于最佳的状态。尽管多数微生物能在34个pH单位的pH范围内生长，但是在发酵工艺中，为了达到高生长速率和最佳产物形成，必须使pH在很窄的范围内保持恒定。,1.pH对发酵的影响 培养基中的pH值与微生物生命活动有着密切关系，各种微生物有其可以生长的和最适生长和最适生产的

17、pH范围。一般微生物的最适生长pH范围为：细菌：pH6.57.5 放线菌：pH7.58.5 酵母菌：pH3.86.0 霉菌：pH4.05.8 藻类：pH6.07.0 原生动物：pH6.08.0,（1）pH影响酶的活性。当pH值抑制菌体某些酶的活性时使菌的新陈代谢受阻,（2）pH值影响微生物细胞膜所带电荷的改变，从而改变细胞膜的透性，影响微生物对营养物质的吸收及代谢物的排泄，因此影响新陈代谢的进行,（3）pH值影响培养基某些成分和中间代谢物的解离，从而影响微生物对这些物质的利用,（4）pH影响代谢方向 pH不同，往往引起菌体代谢过程不同，使代谢产物的质量和比例发生改变。例如黑曲霉在pH2-3时发

18、酵产生柠檬酸，在pH近中性时，则产生草酸。谷氨酸发酵，在中性和微碱性条件下积累谷氨酸，在酸性条件下则容易形成谷氨酰胺和N-乙酰谷氨酰胺,(5)pH在微生物培养的不同阶段有不同的影响,生长,合成,pH对菌体生长影响比产物合成影响小例 青霉素：菌体生长最适pH3.56.0,产物合成最适pH7.27.4 四环素：菌体生长最适pH6.06.8，产物合成最适pH5.86.0,X,pH,四环素,pH值过高、过低都会影响微生物的生长繁殖以及代谢产物的积累。控制pH值不但可以保证微生物良好的生长，而且可以防止杂菌的污染。在发酵工业中，维持适宜的pH已成为生产成败的关键因素之一。,2.pH的变化,发酵过程中，p

19、H的变化与菌种、培养基的成分和培养条件有关。微生物通过其活动也能改变环境的pH值，菌体本身具有调节周围pH 的能力。如某些产物本身呈酸性或碱性，使发酵液pH变化。如有机酸类产生使pH下降，红霉素、洁霉素、螺旋霉素等抗生素呈碱性，使pH上升 菌体自溶，pH上升，发酵后期，pH上升。,培养基pH在发酵过程中能被菌体代谢所改变。若阴离子(如醋酸根、磷酸根)被吸收或氮源被利用后产生NH3，则pH上升；阳离子(如NH4、K+)被吸收或有机酸的积累，使pH下降。一般来说，高碳源培养基倾向于向酸性pH转移，高氮源培养基倾向于向碱性pH转移，这都跟碳氮比直接有关。,引起pH下降的因素,（1）碳源过量（2）消泡

20、油添加过量（3）生理酸性物质的存在,引起pH上升的因素,（1）氮源过多（2）生理碱性物质的存在（3）中间补料，碱性物质添加过多,3.发酵pH的确定和控制,（1）根据实验确定最佳发酵pH，单因素测试法，正交试验。（2）根据不同菌种的生理特性，确定不同的最适pH。同一菌种根据不同阶段，生长期采用最适生长的pH，在产物采用最适产物合成的pH。（3）pH的控制，可考虑培养基成分的生理酸性盐和生理碱性盐的缓冲作用；生产中常用补加酸碱来控制，如氨水，尿素，硫酸铵等。,4.pH的控制,在发酵过程中可通过以下方式来控制pH（1）调节基础培养基的配方（2）调节碳氮比（C/N）（3）添加缓冲剂(碳酸钙和磷酸盐)（

21、4）补料控制（5）直接加酸加碱(过去流加硫酸或氢氧化钠，现采用补加氨水、尿素、硫酸铵)（6）补加碳源或氮源（7）生理酸性物质和生理碱性物质比例合适,pH的控制系统,经消毒的pH电极装入发酵罐内定时直接测定培养基的pH，同时还可以与控制仪表连结，通过回路系统控制阀门或泵进行pH调节。,四、二氧化碳的影响及其控制,1.二氧化碳的来源和影响 二氧化碳是微生物在生长繁殖过程中的代谢废物，也是某些合成代谢的基质，对微生物生长和发酵具有刺激或抑制作用；（1）二氧化碳效应：一些细菌发芽的孢子在开始生长时，需氧一定浓度二氧化碳才能生长良好的现象，如环状芽孢杆菌（2）二氧化碳抑制作用：例如影响菌丝形态 CO2浓

22、度为08时，产黄青霉呈丝状，CO2浓度为1522时，产黄青霉丝粗短，CO2分压为0.08105Pa时，产黄青霉呈球状，合成受阻,（3）二氧化碳对细胞的作用机制,CO2及HCO3-影响细胞膜的结构，CO2影响细胞膜的脂质核心部位，影响细胞膜的膜蛋白，HCO3-膜的流动性和表面电荷密度发生改变，基质运输受阻；CO2对降低pH，或发生化学沉淀反应 反馈抑制某些前体物质的合成,2.二氧化碳浓度的控制,在相同条件下，二氧化碳的溶解度是氧的30倍，二氧化碳的浓度同样受呼吸强度，发酵液的流变学性质。通气搅拌，外界压力的影响，控制方法可采用加大通气速率，或提高搅拌转速，或适当增加罐压；增加通气速率，可增加溶氧

23、浓度，降低二氧化碳浓度；增加罐压或提高搅拌速率有利于溶氧提高，同时也使二氧化碳浓度增加。,五、基质的影响及其控制,基质即培养微生物的营养物质，供微生物生长繁殖和生物合成各种代谢产物所需要的按一定比例配制的多种营养物质混合物。基质的种类和浓度与发酵代谢有着密切关系，控制基质的种类和浓度是提高代谢产物的重要方法。,1.碳源的种类和浓度快速利用碳源能迅速参与代谢、菌体繁殖、产生能量，并产生分解代谢产物（如丙酮酸），有利于菌体生长。缓慢利用碳源多为聚合物，为菌体缓慢利用，有利于延长产物合成，特别有利于延长抗生素发酵的分泌期，乳糖（青霉素发酵），蔗糖（头孢菌素C发酵），麦芽糖（盐霉素发酵），玉米油（核黄

24、素发酵），半乳糖（生物碱碱发酵）。,糖对青霉素生物合成的影响,糖的缓慢利用是青霉素合成的关键因素，缓慢滴加葡萄糖可以代替乳糖，这里的乳糖是青霉素合成缓慢利用碳源，并非前体物质。,生产实践中，通过动力学研究方法或经验性方法 确定补糖时间，补糖量，补糖方式，提高产率；通常采用快速利用碳源和缓慢利用碳源混合碳源。,2.氮源的影响和控制,氮源构成微生物细胞和代谢产物中氮素的营养物质，可补充碳源，是发酵的主要原料之一。也有快速利用氮源和缓慢利用氮源。缓慢利用氮源：主要为有机氮源，黄豆饼粉，玉米浆，棉籽饼粉，蛋白胨，酵母粉，鱼粉，菌丝体，酒糟。具有延长次级代谢产物分泌期，提高产量的作用。,快速利用氮源：主

25、要为无机氮源，氨水，硫酸铵，氯化铵，硝酸盐，具有调节pH值的作用；速效氮源容易被菌体吸收利用，促进菌体生长，但对产物合成具有调节作用，影响产量。生产上发酵培养基一般选用含有快速和慢速利用混合氮源，如链霉素发酵采用硫酸铵和黄豆饼粉。方法有：（1）补加有机氮源，如尿素，既可做氮源也可做pH调节剂。（2）补加无机氮源，最常用的是氨水和硫酸铵，前者为碱性，后者为生理酸性盐。,3.磷酸盐浓度的影响和控制,磷 是构成核酸，蛋白质等细胞物质的组成成分，是许多辅酶和高能磷酸键的成分，氧化磷酸化的必需元素。微生物可生长的磷酸盐浓度为0.32300mmol/L；微生物次级代谢合成最高的磷酸盐浓度为1mmol/L；

26、金霉素炼霉菌四环素发酵最适菌体生长磷浓度6570g/L；最适合成四环素磷浓度2530g/L；青霉素发酵以0.01磷酸二氢钾最佳；另外，其他成分也会影响发酵得率，可根据各菌种生理特性因地制宜的控制。,六、泡沫的影响和控制,泡沫是发酵醪液中具有表面活性蛋白类表面活性剂物质，在通气条件下形成的。泡沫是一种胶体体系；面上泡沫，分布在醪液上面，气液界面明显，气相比例大；面下泡沫，又称流态泡沫，分布在醪液中，气液界面不明显，体系稳定；,（一）泡沫形成的原因,1.气液接触,因为泡沫是气体在液体中的粗分散体，产生泡沫的首要条件是气体和液体发生接触。而且只有气体与液体连续、充分地接触才会产生过量的泡沫。气液接触

27、大致有以下两类情况：（1）气体从外部进入液体，如搅拌液体时混入气体（2）气体从液体内部产生。气体从液体内部产生时，形成的泡沫一般气泡较小、较稳定。,2、含助泡剂,在纯净的气体、纯净的液体之外，必须存在第三种物质，才能产生气泡。对纯净液体来说，这第三种物质是助泡剂。当形成气泡时，液体中出现气液界面，这些助泡剂就会形成定向吸附层。与液体亲和性弱的一端朝着气泡内部，与液体亲和性强的一端伸向液相，这样的定向吸附层起到稳定泡沫的作用。,3、起泡速度高于破泡速度,起泡的难易，取决于液体的成分及所经受的条件；破泡的难易取决于气泡和泡破灭后形成的液滴在表面自由能上的差别；同时还取决于泡沫破裂过程进行得多快这一

28、速度因素。高起泡的液体，产生的泡沫不一定稳定。体系的起泡程度是起泡难易和泡沫稳定性两个因素的综合效果。泡沫产生速度小于泡沫破灭速度，则泡沫不断减少，最终呈不起泡状态；泡沫产生速度等于泡沫破灭速度，则泡沫数量将维持在某一平衡状态；泡沫产生速度高于泡沫破灭速度，泡沫量将不断增加。,4、发酵过程泡沫产生的原因,（1）通气搅拌的强烈程度,通气大、搅拌强烈可使泡沫增多，因此在发酵前期由于培养基营养成分消耗少，培养基成分丰富，易起泡。应先开小通气量，再逐步加大。搅拌转速也如此。也可在基础料中加入消泡剂。,（2）培养基配比与原料组成,培养基营养丰富，黏度大，产生泡沫多而持久，前期难以搅拌。例：在50L罐中投

29、料10L，成分为淀粉水解糖、豆饼水解液、玉米浆等，搅拌900 rpm，通气，泡沫生成量为培养基的2倍。如培养基适当稀一些，接种量大一些，生长速度快些，前期就容易搅拌。,（3）菌种、种子质量和接种量,菌种质量好，生长速度快，可溶性氮源较快被利用，泡沫产生几率也就少。菌种生长慢的可以加大接种量,（4）灭菌质量,培养基灭菌质量不好，糖氮被破坏，抑制微生物生长，使种子菌丝自溶，产生大量泡沫，加消泡剂也无效。,（二）泡沫的危害,1、降低生产能力,在发酵罐中，为了容纳泡沫，防止溢出而降低装量,2、引起原料浪费,如果设备容积不能留有容纳泡沫的余地，气泡会引起原料流失，造成浪费。,3、影响菌的呼吸,如果气泡稳

30、定，不破碎，那么随着微生物的呼吸，气泡中充满二氧化碳，而且又不能与空气中氧进行交换，这样就影响了菌的呼吸。,4、引起染菌,由于泡沫增多而引起逃液，于是在排气管中粘上培养基，就会长菌。随着时间延长，杂菌会长入发酵罐而造成染菌。大量泡沫由罐顶进一步渗到轴封，轴封处的润滑油可起点消泡作用，从轴封处落下的泡沫往往引起杂菌污染。,（三）发酵过程泡沫的变化,在发酵过程中，培养液的性质随微生物的代谢活动而不断变化，影响了泡沫的消长。发酵初期随着霉菌产生的蛋白酶/淀粉酶的增多及其对碳、氮源的利用，造成泡沫稳定的蛋白质分解，培养液粘度降低，促进表面张力降低，泡沫减少。另外，菌体也有稳定泡沫的作用。在发酵后期菌体

31、自溶，可溶性蛋白质浓度增加，又促使泡沫上升。,（四）发酵过程泡沫控制的方法,1.物理消沫法,原理：靠机械力引起强烈振动或者压力变化，促使泡沫破裂，或借机械力将排出气体中的液体加以分离回收。方法：罐内消沫法；罐外消沫法。优点：不需要引进外界物质、节省原材料、减少污染机会缺点：不能从根本众消除引起稳定泡沫的因素。,2.化学消沫法,机理：消泡剂为表面活性剂，其具有相对低的表面张力，加入后造成起泡局部表面张力降低，起泡的受力平衡被打破，被打破。当泡沫的液膜具有较大的表面粘度时，可以加入某些分子内聚力较小的物质，以降低液膜的表面粘度，使液膜的液体流失，导致泡沫破裂。,选择消泡剂的依据：,对发酵过程无毒，

32、对人、畜无害和不影响酶的生物合成。消泡作用迅速，效果高和持久性能好能耐高压蒸气灭菌而不变性，在灭菌温库下对设备无腐蚀性或不形成腐蚀性产物。不影响以后的提取过程。消泡剂的来源多，价格低，添加装置简单。不干扰分析系统，如溶解氧、pH测定仪的探头。最好还能做到不影响氧的传递。,消泡剂的种类和性能：,天然油脂：常用的有玉米油、米糠油、豆油、棉子油、鱼油及猪油等。聚醚类：在生产上应用较多的是聚氧丙烯甘油和聚氧乙烯氧丙烯甘油(又称泡敌)。高级醇类 十八醇是较常用的一种，可以单独或与载体起使用。据报导，它与冷榨猪油一起控制青霉素发酵的泡沫，效果较好。聚二酵具有消沫效果持久的特点，尤其适用于霉菌发酵。硅酮类 硅酮类消沫剂主要是聚二甲基硅氧烷及其衍生物。,七、发酵终点的判断,1.发酵过程的优化主要指标有：产物得率最大（或产量最大），生长得率最大，成本最低，产品质量最好 经济效益最大等,2.发酵终止时间的确定是以上指标的综合考虑，生产力高成本低利润大为准则确定放罐时间。3.放罐的指标参数:产物含量，菌丝形态，pH值，醪液的外观色彩，粘度等,