文 献 综 述

一、前言

微生物发酵是一种复杂的生化过程, 在这个生产工艺过程中会有很多因素需要进行调控, 例如培养基、灭菌时间、温度、pH 值、氧气的补给等, 泡沫的控制也是其中重要的一项。泡沫是大量气体分散在液体中的分散体系, 其分散相是气体, 连续相是发酵液 。过多的泡沫会给发酵带来影响: ①发酵罐实际装量与总容量之比的装料系数下降; ②氧传递系数减少; ③造成排气管逃液; ④泡沫升到罐顶有可能从轴封渗出, 增加杂菌的污染机会;⑤部分菌丝粘附在罐盖上而失去作用; ⑥影响通气搅拌的正常进行。因此，这就需要人们通过各种方法来消除泡沫, 常用的方式有2种: 一种是化学消泡, 一种是机械消泡。本实验通过对食醋发酵过程中的泡沫特性的研究，找出引起泡沫的原因。

二、泡沫的产生

气泡生成的原因有泡沫生成的原因主要有2个方面。一方面, 由外界引入。发酵生产过程大部分都是好氧性的, 在其发酵过程中需要不断地向发酵罐里通入无菌空气, 伴随着机械搅拌, 空气会被分成许多细小的气泡, 从溶氧的角度来讲, 气泡越细溶氧的效果就越好, 因为气泡直径越小, 气液接触的比表面积就越大, 但是这些气泡上升到发酵液液面上会很容易形成泡沫，这类一般被称为机械性泡沫。一方面，由发酵液内部产生。微生物在进行发酵活动时,往往会代谢产生出许多的气体, 这些代谢气体凝结形成气泡, 上升到发酵液面, 形成发酵泡沫, 菌体代谢越旺盛, 这部分泡沫的产生量就越多。这类泡沫被称为流态型泡沫。流态型泡沫增长到一定高度，即使停止搅拌，泡沫也不易下落，这种泡沫对发酵极为不利。

三、影响泡沫稳定性的因素

3.1.1 起泡溶液的表面张力

随着泡沫的生成，液体表面积增大，表面能增高。根据Gibbs原理，体系总是趋向于较低的表面能状态，低表面张力，可使泡沫体系能量降低，有利于泡沫的稳定。液膜的Plateau交界与平面膜之间的压差ΔP与溶液表面张力σ 成正比，表面张力低则压差小，因此排液速率减慢，有利于泡沫的稳定。但事实证明，液体表面张力不是泡沫稳定性的主要影响因素，只有当表面膜有一定的强度、能形成多面体的泡沫时，低表面张力才有利于泡沫的稳定。

3.1.2 表面粘度

表面粘度是指液体表面单分子层内的粘度。这种粘度主要是指表面活性分子在其表面单分子层内的亲水基间相互作用及水化作用而产生的。可以认为泡沫的稳定性取决于液膜的排液速率，排液速率则受表面粘度的控制，表面粘度越大，排液速率越小，泡沫的寿命越长。