Mengapa kita memerlukan defoamer dalam proses penapaian?
Kejuruteraan penapaian ialah sejenis kejuruteraan yang menggunakan teknologi moden, menapai melalui proses berfungsi mikrob, dan kemudian menghasilkan produk yang memenuhi keperluan manusia. Kejuruteraan penapaian digunakan secara meluas dalam pelbagai bidang seperti pengeluaran farmaseutikal, pemprosesan makanan, dan rawatan sisa, menggalakkan pembangunan industri bioteknologi. Sebagai contoh, penghasilan antibiotik sangat bergantung pada teknologi penapaian. Apabila penapaian bioengineering disertai dengan buih, penyahbuih penapaian boleh digunakan untuk rawatan. Kenapa tambah defoamer? Apakah punca buih? Apakah kaedah dan prinsip nyahbuih?
Dalam proses penapaian tangki penapaian, disebabkan oleh pengudaraan dan pergolakan, pengeluaran gas metabolik dan kehadiran protein, minyak, asid lemak dan bahan aktif permukaan lain, cecair penapaian akan menghasilkan sejumlah buih. Sebilangan kecil buih adalah normal, yang juga boleh meningkatkan kawasan sentuhan gas-cecair dan meningkatkan kadar pemindahan oksigen. Walau bagaimanapun, sejumlah besar buih akan membawa satu siri kesan pada penapaian aerobik. Pengeluaran buih adalah proses yang kompleks, melibatkan kesan menyeluruh dari banyak faktor. Buih kejuruteraan penapaian boleh dikawal dan digunakan dengan berkesan melalui pengurusan yang munasabah dan pelarasan parameter proses.
1. Punca buih semasa penapaian
(1) Pengeluaran buih adalah berkaitan dengan pengudaraan dan kadar kacau. Buih meningkat dengan peningkatan isipadu udara dan kelajuan pencampuran, jadi apabila terdapat terlalu banyak buih, isipadu udara dan kelajuan pencampuran boleh dikurangkan.
(2) Nisbah sederhana dan komposisi bahan mentah: apabila kandungan nutrien medium tinggi, terutamanya kandungan protein tinggi, lebih banyak buih akan dihasilkan. Pada masa yang sama, kelikatan dan kepekatan medium juga akan menjejaskan kestabilan dan kuantiti buih. Gula mempunyai keupayaan berbuih yang lemah, tetapi ia boleh meningkatkan kelikatan medium kultur dan mengekalkan kestabilan buih.
(3) Keadaan pertumbuhan bakteria: apabila bakteria tumbuh dengan kuat, ia akan menghasilkan lebih banyak buih. Dengan proses penapaian, apabila matriks nutrien dimakan, bilangan buih mungkin berkurangan sehingga sel larut dan mengeluarkan lebih banyak protein, dan kemudian buih akan meningkat semula.
(4) Kaedah pensterilan, suhu dan masa medium kultur: Faktor-faktor ini boleh menjejaskan sifat medium kultur, secara tidak langsung menjejaskan keupayaan berbuihnya.
2. Bahaya buih semasa penapaian
(1) Pengurangan produktiviti: Untuk mengandungi buih dan mengelakkan limpahan dalam tangki penapaian, kapasiti pemuatan akan dikurangkan dengan sengaja, menjejaskan produktiviti.
(2) Pembaziran bahan mentah: apabila jumlah peralatan tidak dapat menampung buih yang berlebihan, buih akan melimpah, menyebabkan kehilangan bahan mentah dan sisa.
(3) Pencemaran: Jika buih meningkat dan cecair keluar, medium akan tersangkut dalam paip ekzos, menyebabkan pertumbuhan pelbagai bakteria, yang akan tumbuh ke dalam tangki penapaian dan menyebabkan pencemaran.
(4) Kesan ke atas pernafasan bakteria: Jika buih terlalu stabil dan tidak pecah, semasa mikroorganisma bernafas, buih tersebut dipenuhi dengan karbon dioksida dan tidak boleh bertukar dengan oksigen di udara, akhirnya menjejaskan pernafasan bakteria.
3. Pemilihan jenis defoamer
Prinsip nyahbuih: apabila terdapat surfaktan kutub pada permukaan buih untuk membentuk lapisan elektrik berganda, surfaktan lain dengan cas bertentangan boleh ditambah untuk mengurangkan kekuatan mekanikalnya, atau beberapa bahan dengan kekutuban yang kuat boleh ditambah untuk bersaing dengan bahan berbuih untuk ruang pada filem cecair, dan mengurangkan kekuatan mekanikal filem cecair, sekali gus menggalakkan pecah buih. Apabila filem cecair buih mempunyai kelikatan permukaan yang besar, beberapa bahan dengan kohesi molekul kecil boleh ditambah untuk mengurangkan kelikatan permukaan filem cecair, untuk menggalakkan kehilangan cecair filem cecair dan memecahkan buih.
Sifat penyahbuih: Penyahbuih yang baik boleh mempunyai kedua-dua sifat di atas, iaitu, ia boleh mengurangkan kekuatan mekanikal filem cecair secara serentak dan menurunkan kelikatan permukaan filem cecair. Di samping itu, untuk menjadikan penyahbuih mudah tersebar pada permukaan buih, penyahbuih harus mempunyai tegangan permukaan yang rendah dan keterlarutan air. Walau bagaimanapun, jika defoamer tidak digunakan dengan betul, ia akan mengganggu metabolisme mikroorganisma dan menjejaskan biosintesis.
Jenis penyahbuih: Penyahbuih yang biasa digunakan dalam industri penapaian termasuk minyak asli, polieter, silikon dan alkohol yang lebih tinggi. Terdapat juga antifoam defoamer polysiloxane diubah suai polieter yang menggabungkan kelebihan kedua-dua polieter dan penyahbuih organosilicon, menjadikannya tidak toksik dan tidak berbahaya.
