Fermantasyon sürecinde köpük kesiciye neden ihtiyaç duyarız?
Fermantasyon mühendisliği, modern teknolojiyi kullanan, mikrobiyal fonksiyonel süreçlerle fermente eden ve daha sonra insan ihtiyaçlarını karşılayan ürünler üreten bir mühendislik türüdür. Fermantasyon mühendisliği, ilaç üretimi, gıda işleme ve atık arıtımı gibi çeşitli alanlarda yaygın olarak kullanılır ve biyoteknoloji endüstrisinin gelişimini teşvik eder. Örneğin, antibiyotik üretimi büyük ölçüde fermantasyon teknolojisine dayanır. Biyomühendislik fermantasyonuna köpük eşlik ettiğinde, tedavi için fermantasyon köpük giderici kullanılabilir. Neden köpük giderici eklenir? Köpüğün nedeni nedir? Köpük gidermenin yöntemleri ve ilkeleri nelerdir?
Fermantasyon tankının fermantasyon sürecinde, havalandırma ve çalkalama, metabolik gaz üretimi ve protein, yağ, yağ asidi ve diğer yüzey aktif maddelerin varlığı nedeniyle, fermantasyon sıvısı belirli miktarda köpük üretecektir. Az miktarda köpük normaldir, bu da gaz-sıvı temas alanını artırabilir ve oksijen transfer oranını artırabilir. Ancak, büyük miktarda köpük aerobik fermantasyon üzerinde bir dizi etki yaratacaktır. Köpük üretimi, birçok faktörün kapsamlı etkisini içeren karmaşık bir süreçtir. Fermantasyon mühendisliğinin köpüğü, makul yönetim ve süreç parametrelerinin ayarlanması yoluyla etkili bir şekilde kontrol edilebilir ve kullanılabilir.
1. Fermantasyon sırasında köpüğün nedenleri
(1) Köpük üretimi havalandırma ve karıştırma hızıyla ilgilidir. Köpük, hava hacmi ve karıştırma hızının artmasıyla artar, bu nedenle çok fazla köpük olduğunda hava hacmi ve karıştırma hızı azaltılabilir.
(2) Ortam oranı ve ham madde bileşimi: Ortamın besin içeriği yüksek olduğunda, özellikle protein içeriği yüksek olduğunda, daha fazla köpük üretilecektir. Aynı zamanda, ortamın viskozitesi ve konsantrasyonu da köpüğün stabilitesini ve miktarını etkileyecektir. Şekerin köpürme yeteneği zayıftır, ancak kültür ortamının viskozitesini artırabilir ve köpüğün stabilitesini koruyabilir.
(3) Bakterilerin büyüme durumu: Bakteriler kuvvetlice büyüdüklerinde daha fazla köpük üretirler. Fermantasyon süreciyle birlikte besin matrisi tüketildiğinde, hücre çözülüp daha fazla protein salana kadar köpük sayısı azalabilir ve ardından köpük tekrar artacaktır.
(4) Kültür ortamının sterilizasyon yöntemi, sıcaklığı ve süresi: Bu faktörler kültür ortamının özelliklerini etkileyebilir ve dolaylı olarak köpürme kabiliyetini etkileyebilir.
2. Fermantasyon sırasında köpüğün tehlikeleri
(1) Üretkenliğin azaltılması: Fermantasyon tankında köpüğü tutmak ve taşmayı önlemek için yükleme kapasitesi kasıtlı olarak azaltılacak ve bu da üretkenliği etkileyecektir.
(2) Hammadde israfı: Ekipman hacmi fazla köpüğü kaldıramadığında, köpük taşarak ham madde kaybına ve israfa neden olur.
(3) Kirlenme: Köpük artarsa ve sıvı kaçarsa, ortam egzoz borusunda sıkışır ve çeşitli bakterilerin büyümesine neden olur, bu da fermantasyon tankına girerek kirlenmeye yol açar.
(4) Bakteriyel solunum üzerindeki etkisi: Eğer kabarcıklar çok kararlıysa ve mikroorganizmalar nefes alırken parçalanmıyorsa, kabarcıklar karbondioksitle dolar ve havadaki oksijenle değişim yapamaz, bu da eninde sonunda bakteriyel solunumu etkiler.
3. Köpük giderici türlerinin seçimi
Köpük giderme prensibi: köpüğün yüzeyinde çift elektrik tabakası oluşturmak için polar bir yüzey aktif madde olduğunda, mekanik mukavemetini azaltmak için zıt yüklü başka bir yüzey aktif madde eklenebilir veya sıvı film üzerindeki alan için köpüren maddeyle rekabet etmek için güçlü polariteye sahip bazı maddeler eklenebilir ve sıvı filmin mekanik mukavemetini azaltarak köpüğün kopmasını teşvik edebilir. Köpüğün sıvı filmi büyük bir yüzey viskozitesine sahip olduğunda, sıvı filminin yüzey viskozitesini azaltmak için küçük moleküler kohezyona sahip bazı maddeler eklenebilir, böylece sıvı filminin sıvı kaybını teşvik edebilir ve köpüğü kırabilir.
Köpük gidericinin özelliği: İyi bir köpük giderici yukarıdaki özelliklerin her ikisine de sahip olabilir, yani aynı anda sıvı filmin mekanik mukavemetini azaltabilir ve sıvı filmin yüzey viskozitesini düşürebilir. Ayrıca köpük gidericinin köpük yüzeyinde yayılmasını kolaylaştırmak için köpük gidericinin düşük yüzey gerilimi ve suda çözünürlüğü olmalıdır. Ancak köpük giderici düzgün kullanılmazsa mikroorganizmaların metabolizmasına müdahale edecek ve biyosentezi etkileyecektir.
Köpük giderici türleri: Fermantasyon endüstrisinde yaygın olarak kullanılan köpük gidericiler arasında doğal yağlar, polieterler, silikonlar ve daha yüksek alkoller bulunur. Ayrıca, hem polieter hem de organosilikon köpük gidericinin avantajlarını birleştiren, onu toksik olmayan ve zararsız hale getiren polieter modifiyeli polisiloksan köpük giderici köpük önleyici de vardır.
