泡沫對(duì)食品發(fā)酵的影響及控制

◎梁小玲，黃偉敏，黃 區(qū)，李 俏，周建湘

（廣東福壽仙生物科技有限公司，廣東 廣州 510470）

泡沫對(duì)食品發(fā)酵的影響及控制

◎梁小玲，黃偉敏，黃 區(qū)，李 俏，周建湘

（廣東福壽仙生物科技有限公司，廣東 廣州 510470）

本文分析了食品發(fā)酵過程中泡沫的產(chǎn)生機(jī)制、影響，介紹了常用的泡沫控制策略。重點(diǎn)分析了不同消泡劑的作用機(jī)理，以及聯(lián)合控制措施，以期為生產(chǎn)中泡沫消除提供參考。

食品發(fā)酵；泡沫；控制

1 食品發(fā)酵過程中泡沫產(chǎn)生的機(jī)制

食品生產(chǎn)發(fā)酵過程中泡沫可分為兩類，第一類存在于發(fā)酵液中，且占多數(shù)。為適應(yīng)微生物的生長，常常通入大量的無菌空氣以供微生物生長所需。一般情況下，連續(xù)劇烈的攪拌是為了增加發(fā)酵液中的溶氧密度。發(fā)酵液黏度較大且含有蛋白質(zhì)、代謝菌體等易起泡物質(zhì)［1］。第二類則是由于微生物的呼吸作用而產(chǎn)生的CO2，這類泡沫細(xì)密、穩(wěn)定、均勻，不易被消除。

2 泡沫對(duì)食品發(fā)酵的影響

在食品發(fā)酵過程中，過多泡沫的產(chǎn)生會(huì)給發(fā)酵帶來巨大的影響，主要可以概括為以下幾點(diǎn)：①大量泡沫極易造成“逃液”，發(fā)酵液從軸封或排氣管溢出，增加染菌概率。②大量泡沫存在，需增大攪拌速度，動(dòng)力消耗增多，成本增加。③降低發(fā)酵罐的充填系數(shù)，發(fā)酵罐總體利用率下降，產(chǎn)率降低，成本增加。④大量泡沫存在于發(fā)酵罐上方，影響傳質(zhì)傳熱，易導(dǎo)致微生物代謝異?；蚴茏?。

3 泡沫的控制

在食品發(fā)酵過程的泡沫的產(chǎn)生是不可避免的，如何及時(shí)控制產(chǎn)生的泡沫，使生產(chǎn)活動(dòng)順利進(jìn)行，是每一位發(fā)酵研究工作者迫切需要解決的問題。消泡主要是指將發(fā)酵液中的氣體和液體分離。目前常用的泡沫消除方式主要有兩個(gè)方面：一方面，改變發(fā)酵液的配比成分，調(diào)節(jié)發(fā)酵工藝參數(shù)或改變發(fā)酵工藝；另一方面采用機(jī)械消泡或化學(xué)消泡，改變發(fā)酵液液膜某些部位的受力平衡狀態(tài)，使泡沫破裂。

4 泡沫的消除

4.1 發(fā)酵工藝改進(jìn)

通過改變發(fā)酵液的配比，調(diào)節(jié)發(fā)酵工藝參數(shù)或改變發(fā)酵工藝，達(dá)到減少泡沫的效果，通?？煞譃橐韵?種方式：①根據(jù)發(fā)酵階段所需產(chǎn)物不同，適當(dāng)?shù)母淖儼l(fā)酵液的配比。如改變培養(yǎng)基的碳氮比（C/N），發(fā)酵前期，所需產(chǎn)物是菌體；發(fā)酵后期，所需產(chǎn)物是菌體分泌物。②調(diào)節(jié)發(fā)酵工藝參數(shù)，主要是進(jìn)氣流量、速度、溫度、pH、溶氧濃度和菌絲體濃度等。對(duì)于易起泡的成分采用少量多次、分批流加的方式進(jìn)行投料。③采用新的技術(shù)或工藝替換原來的某一工藝或整個(gè)工藝，若該菌株的發(fā)酵工藝已經(jīng)成熟，更改工藝對(duì)氣泡的產(chǎn)生影響不大［2］。

4.2 機(jī)械消泡

主要依靠外力如壓力、剪切力，使氣泡破裂或氣液分離以達(dá)到消泡效果。在實(shí)際生產(chǎn)過程中，為達(dá)到最佳消泡效果常結(jié)合多種消泡方式一同使用。常見的機(jī)械消泡裝置有鋸齒式消泡漿、半封閉式渦輪消泡器、離心式消泡器和刮板式消泡器，其中離心式消泡器主要有旋風(fēng)分離式、葉輪離心式和碟片離心式等。①鋸齒式消泡漿。安裝于發(fā)酵罐罐體內(nèi)的頂部或固定在攪拌軸上，隨著攪拌轉(zhuǎn)動(dòng)的過程中撞擊泡沫使其破裂以達(dá)到消泡作用。②半封閉式渦輪消泡器?；阡忼X式消泡漿的工作原理和功能上進(jìn)行改進(jìn)的，利用渦輪可直接將泡沫打碎或者甩出撞擊罐體內(nèi)壁而破碎。③離心式消泡器。主要有旋風(fēng)分離式、葉輪離心式和碟片離心式，常安裝于發(fā)酵罐罐體內(nèi)頂部，依靠高速旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的巨大離心力將泡沫破碎，被分離的液體流回發(fā)酵液中。④刮板式消泡器。該裝置安裝于發(fā)酵罐排氣口出口處，利用刮板高速旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的離心力，使泡沫從氣管進(jìn)口時(shí)與刮板裝置接觸而破裂，被分離的液體被甩回發(fā)酵液中，氣體則從排氣口排出罐體外。

4.3 化學(xué)消泡

消泡劑是指能抑制或消除體系中泡沫且具有較低表面張力和較高表面活性的一類物質(zhì)。按消泡劑的作用原理，可分為破泡劑、抑泡劑和脫泡劑3類。按組成結(jié)構(gòu)可分為天然油脂類消泡劑、有機(jī)硅類消泡劑、高級(jí)醇類消泡劑、聚醚類消泡劑和聚醚改良型硅油類消泡劑等［3］。①天然油脂類消泡劑。油脂具有脂溶性和高黏性，天然油脂與發(fā)酵液的表面張力不同，對(duì)泡沫的產(chǎn)生均有一定的抑制能力。此外，油脂可作為天然碳源，為菌絲體的生長和代謝提供營養(yǎng)。但油脂的抑泡能力有限，長時(shí)間會(huì)產(chǎn)生酸敗、氧化變質(zhì)現(xiàn)象。②有機(jī)硅類消泡劑。主要指聚二烷基硅氧烷類消泡劑（PDMS），難溶于水，表面張力大，難揮發(fā)，難分散，單用消泡、抑泡效果不佳?？稍谑褂们皩⒐璺畚⒘７稚⒃赑DMS與油脂混合物中，以提高其表面活性、穩(wěn)定性、親水性以及分散度。PDMS不與發(fā)酵液體系中的物質(zhì)反應(yīng)，不影響產(chǎn)品質(zhì)量，抑泡時(shí)間較持久，理化穩(wěn)定。③高級(jí)醇類消泡劑。主要指脂肪醇、聚醚、烴類、酰胺類等的聚合物。具有滲透能力強(qiáng)，易分散，耐高溫耐堿，少量高效等優(yōu)點(diǎn)。④聚醚類消泡劑。一般指在引發(fā)劑存在下，聚氧丙烯、聚氧乙烯的嵌段共聚物，屬于非離子型表面活性劑。其毒性低，鋪展速度較快，穩(wěn)定性高，具有較好的抑泡、消泡能力。⑤聚醚改良型硅油類消泡劑。是一種通過聚醚接枝、嵌段改性獲得的高效消泡劑，同時(shí)具備硅油和聚醚消泡劑的優(yōu)點(diǎn)。表面張力較低，具有較好的自我乳化能力，分散度較大，抑制和消除泡沫能力較強(qiáng)。

5 消泡劑的使用方式和用量

消泡劑的使用方式和用量對(duì)消泡效果的影響很大。良好的消泡劑應(yīng)滿足消泡速度快且抑制和消除泡沫能力持久等條件。常見的消泡劑使用方式有：①機(jī)械消泡和化學(xué)消泡方法聯(lián)合使用。②在達(dá)到消泡效果下，盡量減少消泡劑的使用，遵循“少量多次，分批流加”的原則。③消泡劑結(jié)合乳化劑，增加消泡效果。

6 小結(jié)

食品發(fā)酵的泡沫形成受到多種因素影響，是一個(gè)復(fù)雜的過程。需對(duì)泡沫生成的原因具體分析，采用相應(yīng)的消泡手段，從而減少損失，提高產(chǎn)品及企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力。

［1］劉 躍.纖維堆囊菌發(fā)酵過程中所 用消泡劑的篩選及作用機(jī)理的研究［D］濟(jì)南：齊魯工業(yè)大學(xué)，2014.

［2］曾 宇，張慶文，劉永壘，等.工 業(yè)發(fā)酵中泡沫控制方法探討［J］.中國釀造，2011（9）：169-172.

［3］王 蕓，吳 飛，曹治平.消泡劑 的研究現(xiàn)狀與展望［J］.化學(xué)工程師，2008（9）：26-28.

The Influence and Control of Foam in Food Fermentation

Liang Xiaoling， Huang Weimin， Huang Qu，Li Qiao， Zhou Jianxiang
（Guangdong Fushouxian Biological Technology Co.， Ltd， Guangzhou 510470， China）

This paper analyses the generating mechanism and influence of foam in the process of food fermentation. In addition，available measures to control foam has been recommended. In order to guide defoaming in production， it analyses selective the mechanism of action difference defoamers and its' united control measures.

Food fermentation； Foam； Control

TQ920

10.16736/j.cnki.cn41-1434/ts.2016.14.011

梁小玲（1958- ），女，廣東茂名人，主要研究方向?yàn)槭称贰⑸镅芯俊?/p>