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消泡槳的制作[ 03-09 10:05 ]

錐殼設計的錐長L均為50mm，大口直徑D，都是40mm，然后通過改變小口的直徑D2來改變錐殼的錐度。錐度C= (D1-D2) :L第一批制作的錐殼尺寸如圖4-1所示。錐殼是用白鐵皮卷制，每一種錐孔做8個，制成四種消泡槳，進行試驗。消泡槳的尺寸:D=450mm,b=100mm。消泡槳如圖4-2所示。

泡沫體系的實驗步驟[ 03-09 09:05 ]

(1)配置小麥粉溶液。量取44.1 kg的水放入原料槽中，量取0.9kg的小麥粉與水混合，攪拌均勻。(2)調節蒸汽發生器的壓力控制元件，使產生的蒸汽為0.4MPa。啟動蒸汽發生器，等蒸汽壓力達到0.4MPa時，打開閥門vi，用蒸汽將小麥粉溶液加熱到99℃，然后保持五分鐘，關閉閥門V1，關閉蒸汽發生器。(3)等到溶液溫度降到室溫( 20℃)時，打開閥門v2，啟動液體泵，將溶液輸送到有機玻璃罐中。關閉液體泵。(4)啟動空氣壓縮機，調節閥門V5、V6、V7使空氣流量為5m3/h。(5)迅速關閉閥門V5，打開閥門V4，同時

泡沫體系的建立[ 03-09 08:05 ]

實際工業發酵生產中泡沫產生是很復雜的，從上面的研究我們也發現其中的影響因素也很多，而在做這個試驗的主要目的是測試新式機械消泡裝置的性能，從而得到一種消泡效果好的形式來為實際生產服務，所以在泡沫體系建立時考慮較多是既能建立一個穩定的泡沫產生體系，又能減少上面所研究的因素對試驗的影響，最終確定建立一個模擬體系來代替實際的發酵生產過程。在研究這個模擬體系時，一共選用了三種體系:洗滌劑一水、未煮熟的小麥粉溶液和煮熟的小麥粉溶液。經過試驗發現前兩種體系產生的泡沫由于密度小或者不穩定等因素不符合試驗的要求，而第三種體系效果好，

發酵液滅菌方法和操作[ 03-08 10:05 ]

發酵液的滅菌方法也會改變培養基的性質，從而影響培養基的起泡能力，滅菌的時間越長，培養基的泡沫壽命也越長。滅菌時間與泡沫壽命的關系如圖3-4所示。

發酵液本身性質的變化[ 03-08 09:05 ]

發酵過程中，發酵液的性質隨著微生物新陳代謝活動的變化而改變，影響泡沫的消長。以霉菌發酵過程為例，發酵初期泡沫的穩定性與高的表面粘度及低的表面張力有關。隨著發酵的進行，表面粘度下降，表面張力上升，泡沫壽命逐漸的縮短。這說明霉菌在代謝過程中，各種細胞外酶如蛋白酶、淀粉酶等作用下，把造成泡沫穩定的物質如蛋白質等逐步降解利用，結果使液體粘度降低泡沫減少。另外菌的繁殖，尤其是菌體本身也具有穩定泡沫的作用。菌體在發酵后期的自溶導致發酵液中可溶性蛋白質的增加，又有利于泡沫的產生。發酵液的變化與泡沫之間的關系如圖3-3所示。

發酵液的配比及組成[ 03-08 08:05 ]

泡沫產生還與發酵液中所含有物質的性質有關，如蛋白質、小麥粉、玉米漿，花生餅粉，黃豆餅粉，酵母粉等蛋白質原料是主要的起泡因素，其起泡能力隨品種、產地、儲存加工條件等因素的不同而不同，并且與發酵液的配比有關。糖類物質雖然本身起泡能力很差，但是如果發酵液中含有濃度較高的糖類物質時就會增加發酵液的粘度，從而有利于泡沫的穩定。不同發酵液的配比及組成對泡沫的影響如圖3-2所示。

通氣量與攪拌的強度[ 03-07 10:05 ]

大多數發酵過程都是好氧型的發酵過程，在發酵過程中需要不斷的向發酵液中提供氧氣。一般是以無菌空氣作為氧源，被通入發酵系統。溶氧一般在一定的菌種和工藝條件下，主要受到設備通氣量和攪拌強度的控制。通氣量提高、攪拌轉速加快可以提高發酵過程的溶氧效率。而且通氣量對于好氣性菌體的生長和質量也有很重要的影響，有些菌種的通氣量甚至可能影響到它們的代謝途徑。例如青霉素的菌種在培養時必須通過足夠的空氣，否則就會影響他們的數量和活力，從而減少發酵液的產率。從另一方面看，通氣量和攪拌強度與發酵過程中泡沫的產生也有重大的關系。增大通氣量與提

影響泡沫生產的因素[ 03-07 09:05 ]

在實際發酵生產中泡沫的產生是復雜的，影響因素也很多，但是并不是說泡沫產生會是隨機的，我們就沒有辦法進行控制，恰恰相反通過不斷的研究我們發現在發酵生產過程中，泡沫的生成與消亡是有一定規律的，并受許多因素控制，我們可以改變這些因素來實現對泡沫的控制。

錐形式消泡器試驗的儀器[ 03-07 08:05 ]

(1)電動機:為試驗提供動力的裝置，采用Y8024型電動機，轉速為1390rpm，功率為1.5kw。(2)變頻器:調節轉速的控制元件，可以對電動機進行無級變速。選用FVR2.2E9S-4JE型富士變頻器。(3)氣體分布器:在發酵生產中空氣分布裝置的作用是吹入無菌空氣，并使空氣均勻分布。分布裝置的形式有單管及環形管等。常用的是單管式，管口正對罐底中央，與罐底的距離約40mm，這樣的空氣分散效果較好。距離過大，分散效果較差，這可根據溶氧情況適當調整。空氣由分布管噴出上升時，被攪拌器打碎成小氣泡，并與醒液充分混合，增加了

錐孔消泡器的試驗設計[ 03-06 10:34 ]

本試驗設計的目的是:一、測試錐孔式機械消泡裝置的消泡能力，二、通過對不同形式的消泡槳消泡能力的比較，找出一種消泡效果最好的形式。測試消泡裝置消泡能力好壞主要從消泡時間的長短來進行考慮。消泡時間主要包括兩種，一種是在一定轉速和通氣量下，泡沫高度上升一定高度所用的時間;另一種是消泡槳消去一定高度泡沫所用的時間。為了可以能清楚的觀測泡沫生成和消去的情況，將罐體做成透明狀，選用有機玻璃筒作為罐體的主要構成部分，并在罐體上標上刻度，這樣可以清楚的觀察泡沫生成和消去的高度，并且同時用秒表記錄下相應的時間。本次試驗是在外徑500

影響消泡槳消泡性能的因素[ 03-06 09:58 ]

影響錐孔式消泡槳消泡性能的因素分析起來主要有四個方面，它們是錐殼的錐度、錐殼在消泡槳上的排列、消泡槳的轉速和消泡槳上的錐殼掃過的有效面積。試驗將從這四個方面出發，測量出消泡槳在不同條件下工作時的數據，并分析出這四個因素與消泡槳消泡性能之間的關系。

消泡原理分析[ 03-06 09:45 ]

錐孔式消泡槳是機械式消泡的一種。機械式消泡是利用壓力的變化或者機械力使泡沫破裂來實現消泡的目的，而課題中所要研究的錐孔式消泡槳就具有這樣兩種消泡方式。消泡槳沒有被泡沫淹沒時，消泡槳依靠轉動可以產生強烈的撞擊力和剪切力，依靠這兩種力，可以達到消泡目的。當產生的大量泡沫將消泡槳淹沒時，泡沫就會從消泡槳上的錐孔中穿過，從而會產生壓力的變化，這樣就可以使氣泡破裂實現消泡的目的。

常用機械消泡形式[ 03-05 10:05 ]

常用的機械消泡裝置可以分為罐內消泡裝置和罐外消泡裝置。罐內消泡裝置最簡單的是在攪拌軸上加一個消泡槳，通過轉動產生的剪切力打碎泡沫，也有利用泡沫旋轉產生的離心力破泡的形式。罐外消泡裝置是將泡沫引到罐外，依靠噴嘴產生的加速作用或者離心力來消除泡沫。罐內消泡的結構形式主要有耙式、旋轉圓盤式、沖擊反射板式等，罐外消泡裝置主要有旋轉葉片式、離心力式、旋風分離器、轉向板式等。下面對幾種常用方式進行簡要的介紹:(1)耙式消泡槳:固定在攪拌軸上，安裝在液面略上部位，隨攪拌軸一起轉動，利用耙齒將泡沫打碎，這種形式結構最為簡單，但是消

機械消泡器的概述[ 03-05 09:05 ]

機械消泡是通過機械力所引起的強烈震動或者壓力的不斷變化，促使泡沫破裂，以達到消泡的目的。理想的生物反應器應該具有優化的系統，在完成氣體及微生物分散的同時，盡量的減少能耗以及對發酵過程的影響，而機械消泡裝置設計的出發點就是通過增加一些簡單的設備，消耗很少的能量，來完成消泡的目的。機械消泡不需要或者少量再向生物反應器中加入化學消泡劑，這樣就可以節省原材料，減少染菌的機會，并且降低了培養液的復雜性，這有利于后期有效物質的處理和提取。機械消泡裝置可以重復使用，使用過程中耗能也比較少，像耙式消泡槳，只是將消泡槳裝在攪拌軸上，

化學消泡的原理[ 03-05 08:00 ]

化學消泡是指向發酵液中流加一定量的消泡劑，利用消泡劑的特殊性質消除泡沫的方法。一切能破壞泡沫穩定存在因素的化學試劑都可以作為消泡劑。消泡劑的化學結構和性質不同，消泡的機理也不同。化學消泡的機理通常有以下幾種:(1)降低泡沫的機械強度。當泡沫表面存在極性的雙電層時，可以加一種帶有相反電荷的表面活性劑，消除這種雙電層，以降低泡沫的機械強度。(2)降低液膜表面粘度。當泡沫的液膜具有較大的表面粘度時，可以加入分子內聚力較小的物質，以降低液膜的表面粘度，從而使泡沫的液膜中的液體流失，導致泡沫破裂，達到消泡的目的。

泡沫的危害[ 03-04 10:05 ]

在深層液體發酵過程中，由于通風和攪拌的原因，加之培養基中的糖、蛋白質和代謝產物等穩定泡沫的物質存在，使發酵過程中產生一定的泡沫，這是正常現象。但是，如果泡沫過多，特別是通風量較大的發酵，在菌體生長期和產物合成期，泡沫更為嚴重，給發酵帶來許多不利的影響。這些不利因素包括:(1)使反應器的裝填系數減少。正常的發酵罐裝料系數在60-70%，余下的空間就是為了容納泡沫，這一個空間也只能夠容納培養基中10%的發泡物質產生的泡沫。對于許多酶制劑的發酵，發酵罐的裝料系數更少，只有50%左右。降低了發酵罐的裝料系數，就意味著設備利

影響泡沫生產的因素[ 03-04 09:05 ]

液體的起泡能力與泡沫的穩定性是兩個不同的概念。起泡能力是指液體在外界條件作用下生成泡沫的難易程度。表面張力越低越有利于起泡。泡沫的穩定性是指泡沫生成以后的持久性，與液膜的性質和氣體透過液膜的擴散有關。1表面張力泡沫生成時，伴隨著液體表面積的增加，體系的能量(表面能)也相應增加;泡沫破壞時，體系的能量也相應下降。因此，從能量觀點來看，低表面張力對于泡沫的形成是有利的，因為生成一定表面積的泡沫時，可以少做功。2液體粘度液體粘度影響液膜的排液過程。由于液膜是由雙層表面活性劑中央一層溶液構成，若液體本身粘度大，既使液膜中的

泡沫自然衰變的機理[ 03-04 08:05 ]

目前認為，泡沫衰變的機理是:(1)泡沫中液體的流失;(2)氣體透過液膜擴散。1泡沫中液體的流失泡沫中液體的流失是氣泡相互擠壓和重力作用的結果。氣泡的擠壓主要源于曲面壓力，在各個氣泡交界處的液膜是彎曲的，并且存在著壓力差，這個差值可以用Laplace公式描述，即(其中，△P為彎曲表面的附加壓力;林為液體的表面張力;R為液膜的曲率半徑)由于這個差值的存在，液膜中的液體就會不斷的向邊界處流動，從而促使液膜不斷的變薄，當厚度降低到臨界值的時候，氣泡就會破裂。2氣體透過液膜擴散無論用什么方法產生的泡沫，其大小總是不均勻的。根

泡沫的分類[ 03-03 10:05 ]

泡沫的分類方法很多，特別是由于研究目的的不同，分類的方法往往也會有很大的差別。下面介紹一些常用的分類方法。(1)按照泡沫存在時間的長短，可以把泡沫分為“穩定性泡沫”和“非穩定性泡沫”。當然，這里的“穩定”與“非穩定”只是相對的概念，并無嚴格的時間界限。(2)按照組成泡沫氣液的比例分類，如果泡沫體系氣體含量大于50%，則為“干泡沫’，;如果泡沫體系的液體含量大于50%，則為“濕泡沫&rd

泡沫的性質[ 03-03 09:05 ]

對于泡沫性質的討論其實就是對泡沫液膜性質的分析,液膜的性質是決定泡沫各種性質的主要依據。泡沫是一個不穩定的體系,液膜中的液體是流動的,這會引起液膜厚度的不斷變化,當液膜的厚度降低到臨界值是就會使氣泡破裂。泡沫中液膜的液體流失是重力和氣泡相互擠壓的結果。氣泡的擠壓力源于液體分子相互吸引(即范德華力)和曲面壓力。在泡沫中氣體的壓力是均等的,但是液膜中有界面曲率,在平面狀液體內的壓力大于彎曲面內的液面壓力。如圖1-3表示有三個氣泡的液面分界平面示意圖,B部分的液體總是向A部分流動,使液膜不斷變薄,由于阻力存在,液膜達到一