泡沫對食品發酵的影響及控制

◎梁小玲，黃偉敏，黃 區，李 俏，周建湘

（廣東福壽仙生物科技有限公司，廣東 廣州 510470）

泡沫對食品發酵的影響及控制

◎梁小玲，黃偉敏，黃 區，李 俏，周建湘

（廣東福壽仙生物科技有限公司，廣東 廣州 510470）

本文分析了食品發酵過程中泡沫的產生機制、影響，介紹了常用的泡沫控制策略。重點分析了不同消泡劑的作用機理，以及聯合控制措施，以期為生產中泡沫消除提供參考。

食品發酵；泡沫；控制

1 食品發酵過程中泡沫產生的機制

食品生產發酵過程中泡沫可分為兩類，第一類存在于發酵液中，且占多數。為適應微生物的生長，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，連續劇烈的攪拌是為了增加發酵液中的溶氧密度。發酵液黏度較大且含有蛋白質、代謝菌體等易起泡物質［1］。第二類則是由于微生物的呼吸作用而產生的CO2，這類泡沫細密、穩定、均勻，不易被消除。

2 泡沫對食品發酵的影響

在食品發酵過程中，過多泡沫的產生會給發酵帶來巨大的影響，主要可以概括為以下幾點：①大量泡沫極易造成“逃液”，發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，動力消耗增多，成本增加。③降低發酵罐的充填系數，發酵罐總體利用率下降，產率降低，成本增加。④大量泡沫存在于發酵罐上方，影響傳質傳熱，易導致微生物代謝異常或受阻。

3 泡沫的控制

在食品發酵過程的泡沫的產生是不可避免的，如何及時控制產生的泡沫，使生產活動順利進行，是每一位發酵研究工作者迫切需要解決的問題。消泡主要是指將發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方面：一方面，改變發酵液的配比成分，調節發酵工藝參數或改變發酵工藝；另一方面采用機械消泡或化學消泡，改變發酵液液膜某些部位的受力平衡狀態，使泡沫破裂。

4 泡沫的消除

4.1 發酵工藝改進

通過改變發酵液的配比，調節發酵工藝參數或改變發酵工藝，達到減少泡沫的效果，通常可分為以下3種方式：①根據發酵階段所需產物不同，適當的改變發酵液的配比。如改變培養基的碳氮比（C/N），發酵前期，所需產物是菌體；發酵后期，所需產物是菌體分泌物。②調節發酵工藝參數，主要是進氣流量、速度、溫度、pH、溶氧濃度和菌絲體濃度等。對于易起泡的成分采用少量多次、分批流加的方式進行投料。③采用新的技術或工藝替換原來的某一工藝或整個工藝，若該菌株的發酵工藝已經成熟，更改工藝對氣泡的產生影響不大［2］。

4.2 機械消泡

主要依靠外力如壓力、剪切力，使氣泡破裂或氣液分離以達到消泡效果。在實際生產過程中，為達到最佳消泡效果常結合多種消泡方式一同使用。常見的機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。安裝于發酵罐罐體內的頂部或固定在攪拌軸上，隨著攪拌轉動的過程中撞擊泡沫使其破裂以達到消泡作用。②半封閉式渦輪消泡器。基于鋸齒式消泡漿的工作原理和功能上進行改進的，利用渦輪可直接將泡沫打碎或者甩出撞擊罐體內壁而破碎。③離心式消泡器。主要有旋風分離式、葉輪離心式和碟片離心式，常安裝于發酵罐罐體內頂部，依靠高速旋轉而產生的巨大離心力將泡沫破碎，被分離的液體流回發酵液中。④刮板式消泡器。該裝置安裝于發酵罐排氣口出口處，利用刮板高速旋轉而產生的離心力，使泡沫從氣管進口時與刮板裝置接觸而破裂，被分離的液體被甩回發酵液中，氣體則從排氣口排出罐體外。

4.3 化學消泡

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。按消泡劑的作用原理，可分為破泡劑、抑泡劑和脫泡劑3類。按組成結構可分為天然油脂類消泡劑、有機硅類消泡劑、高級醇類消泡劑、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，天然油脂與發酵液的表面張力不同，對泡沫的產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。但油脂的抑泡能力有限，長時間會產生酸敗、氧化變質現象。②有機硅類消泡劑。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，難分散，單用消泡、抑泡效果不佳。可在使用前將硅粉微粒分散在PDMS與油脂混合物中，以提高其表面活性、穩定性、親水性以及分散度。PDMS不與發酵液體系中的物質反應，不影響產品質量，抑泡時間較持久，理化穩定。③高級醇類消泡劑。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，易分散，耐高溫耐堿，少量高效等優點。④聚醚類消泡劑。一般指在引發劑存在下，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，同時具備硅油和聚醚消泡劑的優點。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。

5 消泡劑的使用方式和用量

消泡劑的使用方式和用量對消泡效果的影響很大。良好的消泡劑應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機械消泡和化學消泡方法聯合使用。②在達到消泡效果下，盡量減少消泡劑的使用，遵循“少量多次，分批流加”的原則。③消泡劑結合乳化劑，增加消泡效果。

6 小結

食品發酵的泡沫形成受到多種因素影響，是一個復雜的過程。需對泡沫生成的原因具體分析，采用相應的消泡手段，從而減少損失，提高產品及企業的競爭力。

［1］劉 躍.纖維堆囊菌發酵過程中所 用消泡劑的篩選及作用機理的研究［D］濟南：齊魯工業大學，2014.

［2］曾 宇，張慶文，劉永壘，等.工 業發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 的研究現狀與展望［J］.化學工程師，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，主要研究方向為食品、生物研究。