在生物发酵过程中,起泡可能是几乎每个品种都会遇到的问题,特别是在一些大规模、高负荷的发酵中,起泡会带来一些比较严重的后果,比如:泡沫内的细胞截留、顶部空间的气体传输速率降低、由于排气过滤器堵塞导致生物反应器过压和发酵罐装料量的减少等等,这些都会使得生产产量的降低。
发酵过程起泡,通常采用的消泡办法主要有化学消泡法和机械消泡法。化学消泡剂的名称和总类,多种多样,但都或多或少给生物发酵带来一些不利的影响,下图为《Bioprocess Engineering Principles》对某产品添加消泡剂的后对传质系数KLa的影响:
所以,机械消泡法,在某种意义上来说,才既能消泡,而又不会对生物发酵过程产生影响。常见的机械消泡器,有棒状,有桨状,有钉耙,等等,但,如果我们了解生物发酵起泡的成因,主要是由于蛋白质对液体泡沫膜的稳定作用,就可以大概知道,这些机械消泡器,差强人意了。下图是《Introduction on Foam and its Impact in Bioreactors》研究的机械消泡桨的截图:
本公司研制机械消泡技术,在多个产品得到成功应用,一些产品的应用时长已经超过20年。它不仅安全、卫生、可靠,极大的减少了消泡剂的使用,在不而外增加动力的同时,也无形中提高了发酵的水平和产量。下图为实例图片,已做糊化处理:
天臻生化技术公司的发酵罐除沫技术,核心部件采用文丘里效应原理,当泡沫或者夹带泡沫的流体,流经文丘里收缩结构时,流速增加、压力降低,然后迅速进入扩展结构,流速降低、压力提升。在这快速的内压变化过程,促使泡沫快速破裂,达到消泡的目的。下图为wiki里面的文丘里动图,便于理解。
天臻生化技术,不负所望!
参考文献:
1、《微生物工程工艺原理》,华南理工大学出版社;
2、《BIOPROCESS ENGINEERING PRINCIPLES》,;
3、《Introduction on Foam and its Impact in Bioreactors》
4、《Proteins and surface effects in fermentation: foam, antifoam and mass transfer》