Penyelidikan aplikasi penyahbuih polieter dalam proses penapaian asid amino
1. Pengenalan
Penapaian asid amino adalah proses pengeluaran penting dalam bidang bioteknologi, digunakan secara meluas dalam banyak industri seperti makanan, perubatan, dan makanan. Walau bagaimanapun, dalam proses penapaian, disebabkan oleh aktiviti metabolik mikroorganisma dan operasi pengudaraan dan kacau, sejumlah besar buih pasti akan dihasilkan. Kehadiran buih bukan sahaja akan menduduki isipadu berkesan tangki penapaian, mengurangkan kecekapan penapaian, tetapi juga boleh membawa kepada peningkatan risiko pencemaran bakteria, menjejaskan hasil dan kualiti asid amino. Penyelidikan aplikasi penyahbuih polieter sebagai jenis yang biasa digunakanpenyahbuihdalam penapaian asid amino adalah sangat penting.
2. Gambaran Keseluruhan Proses Penapaian
2.1 Suhu Penapaian
Suhu penapaian asid amino dalam kajian ini ditetapkan pada 37 ℃, iaitu hampir dengan suhu badan manusia. Suhu khusus ini tidak ditentukan sewenang-wenangnya, tetapi telah dioptimumkan dan disaring melalui pelbagai eksperimen yang ketat dan sistematik, ujian berulang, perbandingan, dan analisis terperinci pelbagai kecerunan suhu. Di antara pelbagai suhu alternatif, 37 ℃ menonjol dan telah terbukti sebagai keadaan suhu utama yang sangat sesuai untuk pertumbuhan mikrob dan metabolisme. Pada persekitaran suhu ini, pelbagai sistem enzim yang terlibat dalam sintesis asid amino bertindak sebagai enjin cekap yang diaktifkan, mengekalkan tahap aktiviti yang tinggi dan memangkinkan tindak balas sintesis asid amino secara berterusan dan stabil. Pada masa yang sama, di bawah khasiat suhu ini, proses pertumbuhan dan pembiakan sel mikrob nampaknya telah melangkah ke saluran berkelajuan tinggi, dengan hanya kelajuan yang betul, tidak terlalu cepat dan menyebabkan penggunaan nutrien yang cepat dan ketidakseimbangan metabolik, mahupun terlalu perlahan dan menjejaskan kecekapan sintesis asid amino. Trend pertumbuhan dan pembiakan mikroorganisma yang ideal adalah seperti membina asas yang kukuh dan stabil dengan teliti untuk sintesis asid amino yang cekap, menggalakkan kemajuan berterusan tindak balas sintesis asid amino di sepanjang landasan yang cekap dan teratur, meletakkan asas yang kukuh untuk mendapatkan amino yang banyak. pengeluaran asid dan produk berkualiti tinggi pada masa hadapan. Ia adalah salah satu unsur teras penting dalam keseluruhan proses penapaian asid amino.
2.2 Tempoh penapaian dan perubahan buih
The keseluruhan proses penapaian berlangsung untuk42 jam. Kira-kira 9 jam selepas permulaan penapaian, buih mula menghasilkan, terutamanya kerana mikroorganisma merembeskan beberapa metabolit aktif permukaan semasa proses pertumbuhan awal, dan pada masa yang sama, pengudaraan dan kacau menjadikan cecair kultur bersentuhan sepenuhnya dengan udara, membentuk bentuk embrio buih. Dengan kemajuan penapaian, buih mencapai kemuncaknya selama 15-21 jam. Pada peringkat ini, pertumbuhan mikrob memasuki fasa logaritma, dan metabolisme adalah cergas. Surfaktan yang dihasilkan meningkat. Kesan berterusan volum pengudaraan dan intensiti pergolakan juga menggalakkan pengumpulan buih secara besar-besaran. Walau bagaimanapun, selepas 30 jam, apabila penapaian secara beransur-ansur memasuki tempoh yang stabil dan menurun, metabolisme mikrob menjadi perlahan dan buih secara beransur-ansur berkurangan.
3. Penyediaan dan penambahan defoamer
3.1 Penyediaan defoamer:
Penyahbuih polieter mula-mula dicairkan dengan air hingga kepekatan 3%, dan kemudian disimpan dalam tangki defoamer khusus. Selepas rawatan pencairan ini, kebolehliran dan keterserakan penyahbuih telah dipertingkatkan dengan ketara, memberikan kemudahan yang besar untuk penambahan tepat berikutnya pada tangki penapaian, dengan berkesan memastikan penyahbuihan yang tepat pada masanya dan seragam semasa proses penapaian asid amino, dan dengan berkesan menjamin kestabilan dan kecekapan proses penapaian.
3.2 Kaedah Penambahan:
Sepanjang keseluruhan proses penapaian, peranti pengepaman khusus digunakan untuk menyuntik penyahbuih cair dengan tepat dan terus ke dalam tangki penapaian. Masa dan jumlah khusus penambahan defoamer mesti dikawal dengan tepat dan diselaraskan secara fleksibel mengikut situasi sebenar pengeluaran buih dalam proses penapaian. Hanya dengan cara ini kita boleh mencapai matlamat teras untuk menghapuskan buih secara berkesan dan mengelakkan pengumpulan buih yang berlebihan daripada menjejaskan proses penapaian biasa, dan pada masa yang sama, berkesan menghalang sebarang bentuk gangguan negatif atau kesan buruk pada pautan utama seperti sebagai pertumbuhan mikrob, metabolisme dan sintesis asid amino dalam proses penapaian akibat penambahan berlebihanpenyahbuihatau pemasaan penambahan yang tidak betul, untuk menjamin secara menyeluruh kemajuan operasi penapaian yang stabil, cekap dan teratur, dan meletakkan asas yang kukuh untuk penghasilan asid amino berkualiti tinggi.
4. Substrat dan tapis
4.1 Substrat Penapaian:
Substrat mengandungi pelbagai komponen, antaranya glukosa adalah sumber karbon utama untuk pertumbuhan mikrob dan sintesis asid amino, menyediakan tenaga dan rangka karbon yang diperlukan untuk sintesis dan metabolisme sel. Jumlah nitrogen ialah sumber penting bahan mentah untuk mikroorganisma untuk mensintesis biomolekul yang mengandungi nitrogen seperti protein dan asid nukleik. Gula kanji dibuat daripada jagung dan perlahan-lahan boleh membebaskan glukosa untuk mengekalkan bekalan sumber karbon yang stabil semasa penapaian. Selain itu, ia juga mengandungi nutrien lain seperti vitamin, mineral, dsb., yang memainkan peranan yang amat diperlukan dalam mengekalkan pertumbuhan normal dan fungsi metabolik mikroorganisma.
4.2
Jenis pengeluaran asid amino yang berbeza bergantung pada strain bakteria tertentu untuk dicapai. Bagi penghasilan lisin, bakteria penghasil lisin sudah pasti merupakan strain teras. Di bawah keadaan penapaian tertentu yang memenuhi keperluan pertumbuhan dan metaboliknya, bakteria lisin boleh menyerap sepenuhnya dan menggunakan pelbagai nutrien yang terkandung dalam substrat dengan cekap. Dengan sistem metaboliknya yang unik dan kompleks, ia secara sistematik menjalani satu siri langkah metabolik yang halus dan saling berkaitan serta laluan tindak balas biokimia, secara beransur-ansur mengubah dan mensintesis bahan dalam substrat menjadi lisin produk sasaran, menyediakan asas biologi yang kukuh dan boleh dipercayai serta sokongan teknikal utama untuk pengeluaran industri lisin.
5. Perbandingan aplikasi penyahbuih polieter
5.1
Apabila menggunakan penyahbuih polieter pertama dalam pengeluaran penapaian lisin, didapati penggunaan unitnya ialah 3.2 Kg/t, melebihi keperluan penggunaan kurang daripada 3.0 Kg/t penyahbuih bagi setiap tan lisin yang dihasilkan. Keadaan penggunaan unit yang tinggi seperti ini berkemungkinan besar meningkatkan kos pengeluaran dengan ketara, dan pada masa yang sama, disebabkan penambahan defoamer yang berlebihan, ia berkemungkinan besar untuk memberikan tahap tertentu kesan perencatan ke atas keseluruhan proses penapaian. Komponen penyahbuih yang berlebihan boleh mengganggu kebolehtelapan normal membran sel mikrob dalam julat tertentu, mengganggu keseimbangan pertukaran bahan dan penghantaran maklumat di dalam dan di luar sel mikrob, dan dengan itu mengganggu dan menghalang pelbagai aktiviti metabolik fisiologi mikroorganisma. Akhirnya, ia akan memberi kesan negatif ke atas hasil sintesis dan kualiti produk lisin, sekali gus mengurangkan kecekapan dan kualiti pengeluaran penapaian.
5.2
Thepenggunaan unit keduapenyahbuih polietersemasa proses penapaian lisin yang sama ialah 2.4 Kg/t, iaitu lebih rendah daripada jumlah yang diperlukan. Berbanding dengan defoamer pertama, dos defoamernya telah dikurangkan sebanyak 15%. Data ini menunjukkan sepenuhnya prestasi unggul penyahbuih kedua dari segi persembahan kesan penyahbuih dan kawalan dos yang tepat. Ia bukan sahaja boleh mengawal buih dengan tepat dan cekap dalam proses penapaian, mengekalkan jumlah buih pada tahap yang sesuai, meminimumkan gangguan buih yang buruk pada operasi penapaian, tetapi juga berkesan mengelakkan beberapa siri masalah negatif yang disebabkan oleh penggunaan berlebihan penyahbuih, seperti menjejaskan persekitaran metabolik mikrob, menghalang proses sintesis lisin dan sebagainya, dengan itu memberikan sokongan kuat untuk peningkatan kecekapan penapaian lisin dan pengoptimuman kualiti produk. Dari perspektif kos ekonomi, penggunaan defoamer telah dikurangkan, secara langsung mengurangkan kos pengeluaran; Dari perspektif proses, ia memastikan kestabilan dan kesinambungan proses penapaian, mengurangkan risiko turun naik proses yang disebabkan oleh defoamer, dan mempunyai kelebihan yang luar biasa dalam kedua-dua perspektif ekonomi dan proses. Ia menyediakan penyelesaian aplikasi penyahbuih yang lebih berharga untuk operasi yang halus dan cekap bagi industri penapaian asid amino.
kesimpulan
Penyahbuih polietermemainkan peranan penting dalam proses penapaian asid amino. Melalui kajian parameter proses penapaian, penyediaan dan penambahan penyahbuih, strain substrat, dan kesan penggunaan penyahbuih yang berbeza, diketahui bahawa pemilihan rasional penyahbuih polieter adalah penting untuk meningkatkan faedah ekonomi dan kualiti produk penapaian asid amino. Dalam kajian ini, penyahbuih polieter kedua menunjukkan potensi yang lebih besar untuk diaplikasikan dengan penggunaan unitnya yang lebih rendah dan kesan nyahbuih yang baik. Penyelidikan masa depan boleh meneroka lebih lanjut mekanisme tindakan penyahbuih polieter, mengoptimumkan formulasi dan keadaan aplikasinya, untuk memenuhi keperluan industri penapaian asid amino dengan lebih baik.
