常用消泡剂的种类和性能

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(1)天然油脂

天然油脂是最早用的消泡剂,它来源容易,价格低,使用简单,一般来说没有明显副作用,如豆油、菜油、鱼油等。油脂主要成分是高级脂肪酸酯和高级一元醇酯,还有高级醇、高级烃等。但油脂如保藏不好,易变质,使酸值增高,对发酵有毒性。此外,有些油是发酵产物的前体,如豆油是红霉素的前体,鱼油是螺旋霉素的前体。近年来出于对环境保护的重视,天然产物消泡剂的地位又有些提高,而且还在研究新的天然消泡剂

a酒糟榨出液罗伯茨(Roberts R.T.)在英国酿造业研究基金会资助的试验啤酒厂发现:全麦芽浸出浆桶中最后倒出的沉积物能破灭泡沫。于是联想到,是否可以由制作全麦芽浸出浆以后的酒糟压榨出有效的消泡剂?经过试验,由酒糟中压榨出大约40%液体,在500C真空蒸馏,浓缩19倍,果然得到可用于麦芽汁发酵过程的消泡剂。效果很好,没有副作用。经分析证明,酒糟榨出液中存在C8~C18的全部脂肪酸,存在极性类脂物,尤其是卵磷脂等物,这些物质的协同作用下的消泡作用比这些物质单独消泡作用强得多。

b啤酒花油研究年发现向啤酒添加1~5ppm啤酒花油是减轻气泡溢出损失的有效措施。紧分析啤酒花油具含有消泡活性的物质有:石竹烯、荷兰芹萜烯、香叶烯和蒎烯等。

(2)聚醚类消泡剂

聚醚类消泡剂种类很多我国常用的主要是甘油三羟基聚醚。六十年代发明此类消泡剂,美国道康宁化学公司首先投产。它是以甘油为起始剂,

由环氧丙烷,或环氧乙烷与环氧丙烷的混合物进行加成聚合而制成的。只在甘油分子上加成聚合环氧丙烷的产物叫聚氧丙烯甘油定名为GP型消泡剂;用于链霉素发酵,代替天然油,加入基础料,效果很好。在GP 型消泡剂的聚丙二醇链节末端再加成环氧乙烷,成为链端是亲水基的聚氧乙烯氧丙烯甘油,也叫GPE型消泡剂(泡敌)。按照环氧乙烷加成量为10%,20%,……50%分别称为GPE10,GPE20,……GPE50。这类消泡剂称为“泡敌”。用于四环素发酵效果很好,相当于豆油的10~20倍。GP型的消泡剂亲水性差,在发泡介质中的溶解度小,所以宜使用在稀薄的发酵液中。它的抑泡能力比消泡能力优越,适宜在基础培养基中加入,以抑制整个发酵过程的泡沫产生。

GPE型消泡剂亲水性较好,在发泡介质中易铺展,消泡能力强,但溶解度也较大,消泡活性维持时间短,因此用在粘稠发酵液中效果较好。

有一种新的聚醚类消泡剂,在GPE型消泡剂链端用疏水基硬脂酸酯封头,便形成两端是疏水链,当中间隔有亲水链的嵌段共聚物。这种结构的分子易于平卧状聚集在气液界面,因而表面活性强,消泡效率高。这类化合物叫GPES型消泡剂。

(3)高碳醇

高碳醇是强疏水弱亲水的线型分子,在水体系里是有效的消泡剂。七十年代初前苏联学者在阴离子、阳离子、非离子型表面活性剂的水溶液中试验,提出醇的消泡作用,与其在起泡液中的溶解度及扩散程度有关。C7~C9的醇是最有效的消泡剂。

C12~C22的高碳醇借助适当的乳化剂配制成粒度为4~9μm,含量为

20~50%的水乳液,即是水体系的消泡剂。

还有些成酯,如苯乙醇油酸酯、苯乙酸月桂醇酯等在青霉素发酵中具有消泡作用,后者还可作为前体。

(4)硅酮类

最常用的是聚二甲基硅氧烷,也称二甲基硅油。它表面能低,表面张力也较低,在水及一般油中的溶解度低且活性高。它的主链为硅氧键,为非极性分子。与极性溶剂水不亲和,与一般油的亲和性也很小。它挥发性低并具有化学惰性,比较稳定且毒性小。纯粹的聚二甲基硅氧烷,不经分散处理难以作为消泡剂。可能是由于它与水有高的界面张力,铺展系数低,不易分散在发泡介质上。因此将硅油混入SiO2气溶胶,所构成的复合物,即将疏水处理后的SiO2气溶胶混入二甲基硅油中,经一定温度、一定时间处理,就可制得。

也有在硅油和SiO2气溶胶的复合物中添加一种或两种乳化剂,加热溶匀,与增稠剂水溶液混合后乳化。乳化剂有甘油单硬脂酸酯,聚氧乙烯山梨糖醇单硬脂酸酯(Tween60)、聚氧乙烯山梨糖醇单油酸酯(Tween80)、山梨糖醇单硬脂酸酯(Spen60)、山梨糖醇三硬脂酸酯(Spen65)。增稠剂有羧甲基纤维素钠盐。这类消泡剂广泛用于抗生素发酵及食品工业。

值得注意的是:消泡剂有选择性。消泡剂用多了有毒性,而且还影响通气和气体分散,因此要少量地加。

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