泡沫对食品发酵的影响及控制

◎梁小玲，黄伟敏，黄 区，李 俏，周建湘

（广东福寿仙生物科技有限公司，广东 广州 510470）

泡沫对食品发酵的影响及控制

◎梁小玲，黄伟敏，黄 区，李 俏，周建湘

（广东福寿仙生物科技有限公司，广东 广州 510470）

本文分析了食品发酵过程中泡沫的产生机制、影响，介绍了常用的泡沫控制策略。重点分析了不同消泡剂的作用机理，以及联合控制措施，以期为生产中泡沫消除提供参考。

食品发酵；泡沫；控制

1 食品发酵过程中泡沫产生的机制

食品生产发酵过程中泡沫可分为两类，第一类存在于发酵液中，且占多数。为适应微生物的生长，常常通入大量的无菌空气以供微生物生长所需。一般情况下，连续剧烈的搅拌是为了增加发酵液中的溶氧密度。发酵液黏度较大且含有蛋白质、代谢菌体等易起泡物质［1］。第二类则是由于微生物的呼吸作用而产生的CO2，这类泡沫细密、稳定、均匀，不易被消除。

2 泡沫对食品发酵的影响

在食品发酵过程中，过多泡沫的产生会给发酵带来巨大的影响，主要可以概括为以下几点：①大量泡沫极易造成“逃液”，发酵液从轴封或排气管溢出，增加染菌概率。②大量泡沫存在，需增大搅拌速度，动力消耗增多，成本增加。③降低发酵罐的充填系数，发酵罐总体利用率下降，产率降低，成本增加。④大量泡沫存在于发酵罐上方，影响传质传热，易导致微生物代谢异常或受阻。

3 泡沫的控制

在食品发酵过程的泡沫的产生是不可避免的，如何及时控制产生的泡沫，使生产活动顺利进行，是每一位发酵研究工作者迫切需要解决的问题。消泡主要是指将发酵液中的气体和液体分离。目前常用的泡沫消除方式主要有两个方面：一方面，改变发酵液的配比成分，调节发酵工艺参数或改变发酵工艺；另一方面采用机械消泡或化学消泡，改变发酵液液膜某些部位的受力平衡状态，使泡沫破裂。

4 泡沫的消除

4.1 发酵工艺改进

通过改变发酵液的配比，调节发酵工艺参数或改变发酵工艺，达到减少泡沫的效果，通常可分为以下3种方式：①根据发酵阶段所需产物不同，适当的改变发酵液的配比。如改变培养基的碳氮比（C/N），发酵前期，所需产物是菌体；发酵后期，所需产物是菌体分泌物。②调节发酵工艺参数，主要是进气流量、速度、温度、pH、溶氧浓度和菌丝体浓度等。对于易起泡的成分采用少量多次、分批流加的方式进行投料。③采用新的技术或工艺替换原来的某一工艺或整个工艺，若该菌株的发酵工艺已经成熟，更改工艺对气泡的产生影响不大［2］。

4.2 机械消泡

主要依靠外力如压力、剪切力，使气泡破裂或气液分离以达到消泡效果。在实际生产过程中，为达到最佳消泡效果常结合多种消泡方式一同使用。常见的机械消泡装置有锯齿式消泡浆、半封闭式涡轮消泡器、离心式消泡器和刮板式消泡器，其中离心式消泡器主要有旋风分离式、叶轮离心式和碟片离心式等。①锯齿式消泡浆。安装于发酵罐罐体内的顶部或固定在搅拌轴上，随着搅拌转动的过程中撞击泡沫使其破裂以达到消泡作用。②半封闭式涡轮消泡器。基于锯齿式消泡浆的工作原理和功能上进行改进的，利用涡轮可直接将泡沫打碎或者甩出撞击罐体内壁而破碎。③离心式消泡器。主要有旋风分离式、叶轮离心式和碟片离心式，常安装于发酵罐罐体内顶部，依靠高速旋转而产生的巨大离心力将泡沫破碎，被分离的液体流回发酵液中。④刮板式消泡器。该装置安装于发酵罐排气口出口处，利用刮板高速旋转而产生的离心力，使泡沫从气管进口时与刮板装置接触而破裂，被分离的液体被甩回发酵液中，气体则从排气口排出罐体外。

4.3 化学消泡

消泡剂是指能抑制或消除体系中泡沫且具有较低表面张力和较高表面活性的一类物质。按消泡剂的作用原理，可分为破泡剂、抑泡剂和脱泡剂3类。按组成结构可分为天然油脂类消泡剂、有机硅类消泡剂、高级醇类消泡剂、聚醚类消泡剂和聚醚改良型硅油类消泡剂等［3］。①天然油脂类消泡剂。油脂具有脂溶性和高黏性，天然油脂与发酵液的表面张力不同，对泡沫的产生均有一定的抑制能力。此外，油脂可作为天然碳源，为菌丝体的生长和代谢提供营养。但油脂的抑泡能力有限，长时间会产生酸败、氧化变质现象。②有机硅类消泡剂。主要指聚二烷基硅氧烷类消泡剂（PDMS），难溶于水，表面张力大，难挥发，难分散，单用消泡、抑泡效果不佳。可在使用前将硅粉微粒分散在PDMS与油脂混合物中，以提高其表面活性、稳定性、亲水性以及分散度。PDMS不与发酵液体系中的物质反应，不影响产品质量，抑泡时间较持久，理化稳定。③高级醇类消泡剂。主要指脂肪醇、聚醚、烃类、酰胺类等的聚合物。具有渗透能力强，易分散，耐高温耐碱，少量高效等优点。④聚醚类消泡剂。一般指在引发剂存在下，聚氧丙烯、聚氧乙烯的嵌段共聚物，属于非离子型表面活性剂。其毒性低，铺展速度较快，稳定性高，具有较好的抑泡、消泡能力。⑤聚醚改良型硅油类消泡剂。是一种通过聚醚接枝、嵌段改性获得的高效消泡剂，同时具备硅油和聚醚消泡剂的优点。表面张力较低，具有较好的自我乳化能力，分散度较大，抑制和消除泡沫能力较强。

5 消泡剂的使用方式和用量

消泡剂的使用方式和用量对消泡效果的影响很大。良好的消泡剂应满足消泡速度快且抑制和消除泡沫能力持久等条件。常见的消泡剂使用方式有：①机械消泡和化学消泡方法联合使用。②在达到消泡效果下，尽量减少消泡剂的使用，遵循“少量多次，分批流加”的原则。③消泡剂结合乳化剂，增加消泡效果。

6 小结

食品发酵的泡沫形成受到多种因素影响，是一个复杂的过程。需对泡沫生成的原因具体分析，采用相应的消泡手段，从而减少损失，提高产品及企业的竞争力。

［1］刘 跃.纤维堆囊菌发酵过程中所 用消泡剂的筛选及作用机理的研究［D］济南：齐鲁工业大学，2014.

［2］曾 宇，张庆文，刘永垒，等.工 业发酵中泡沫控制方法探讨［J］.中国酿造，2011（9）：169-172.

［3］王 芸，吴 飞，曹治平.消泡剂 的研究现状与展望［J］.化学工程师，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，广东茂名人，主要研究方向为食品、生物研究。