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发酵技术中的泡沫的形成原因，以及泡沫对发酵的影响
2022-11-14 阅读(731)
1、泡沫的形成一般有以下几种规律：
整个发酵过程中，泡沫保持恒定的水平；发酵早期，起泡后稳定地下降，以后保持恒定；发酵前期，泡沫稍微降低后又开始回升；发酵开始起泡能力低，以后上升。
泡沫体系的三阶段变化
（1）气泡大小分布的变化
液膜包裹的一个气泡，就像一个吹鼓了的气球。由于气球膜有收缩力，所以气球中压力大于气球外的压力；同样气泡膜有表面张力，气泡中压力大于气泡外的压力。气泡大小的再分布，就是由气泡膜内气体的压力变化引起的。气泡中气体压力的大小，依赖气泡膜的曲率半径
（2）气泡液膜变薄
取一杯泡沫，放置一段时间，就会在杯底部出现一些液体，而逐渐形成液相及液面上的泡
沫相这样具有界面的两层。底部出现的液体一部分是泡沫破灭形成的，一部分是气泡膜变
薄，排出液体形成的。泡沫生成初期，泡沫液还比较厚，以后因蒸发排液而变薄，泡沫液会受重力的影响向下排液，泡沫液随时间延续而变薄。
（3）泡沫破灭
泡沫由于排液，液量过少，表面张力降低，液膜会急剧变薄，最后液膜会变得十分脆弱，以至分子的热运动都可以引起气泡破裂。因此只要泡沫液变薄到一定程度，泡沫即瞬间破灭。泡沫层内部的小气泡破灭后，虽一时还不能导致气液分离，只是合并成大气泡，但排液过程使泡膜液量大幅度减少，使合并成的大气泡快速地破灭，最后泡沫体系崩溃，气液分离。
2、影响泡沫稳定性的因素
引起危害，需要消除的，只是稳定的泡沫。泡沫的稳定性受液体、气体许多性质的影响。不同介质的泡沫，稳定程度相差很多，影响泡沫稳定性的因素十分复杂，概括国内外研究者的说法，主要因素一下几种
1）泡径大小
大泡易于破灭，寿命较长的的都是小泡。
因为：
泡越小，合并成大气泡的历程就越长；小气泡的泡膜中所含液量相对比较大，所以较能经受液体流失所造成的稳定性的损失；气泡越小，上升速度越慢，给表面活性剂的吸附提供充足的时间，增加了稳定性。
2）溶液所含助泡物的类型和浓度
（1）降低表面张力
降低表面张力会降低相邻气泡间的压差。压差小，小泡并入大泡的速度就慢，泡沫的稳定性就好。
（2）增加泡沫弹性
助泡的表面活性剂，吸附在气液界面上，使表面层的组分与液相组分产生差别，因而使泡沫液具有弹性。
（3）助泡剂浓度
溶液中助泡剂浓度增加，气液界面上的吸附量就增加，液膜弹性随之增加，泡沫稳定性增高。到达临界胶束浓度后，气液界面上的定向排列
“饱和”，弹性不会再增加。
3）起泡液的粘度
某些溶液，如蛋白质溶液，虽然表面张力不高，但因粘度很高，所产生的泡沫非常稳定。因为粘稠的液膜，有助于吸收外力的冲击，起到缓冲的作用，使泡沫能持久一些。液体粘度对泡沫稳定性的影响比表面张力的影响还要大。
4）其它
温度
表面张力值时的浓度随温度变化。
pH
影响助泡剂的溶解度和表层的吸附状态
表面电荷
离子型表面活性剂，由于离子间静电的排斥，阻碍着离子彼此接近，减少排液速度，延缓泡沫变薄过程，使泡沫稳定。
3、泡沫对发酵的影响
1）降低生产能力
在发酵设备中，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，杂菌会长入发酵设备而造成染菌。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。
