摘要：菌种生长过程中会产生大量泡沫，泡沫过多会出现跑液现象造成菌种流失，严重的会影响菌种离心质量或者染菌导致批次生产失败。由于生物卷烟特性无法使用人工合成添加剂，生产过程不能使用化学消泡剂，根据发酵生产和菌种的不同特性，研发新的抑泡剂添加方法方式，控制泡沫冒顶情况的产生，能有效降低染菌风险，也能优化发酵生产条件，从而实现提高发酵产能，保证生物卷烟产品质量。
关键词：发酵；泡沫；消泡剂
引言：泡沫不仅是发酵行业面临的主要问题，更是微生物卷烟面临的主要问题，下面从泡沫产生的原因，影响及防治措施入手，探索控制发酵过程泡沫的方法。
一、发酵过程泡沫形成的原因
泡沫是气体被分散在少量液体中的胶体体系，产生泡沫的首要条件是气体和液体发生接触。
（一）通气搅拌的强烈程度。
菌种培养过程中，通气量大、搅拌强烈，空气被分成细小的气泡，特别是在发酵前期由于培养基营养成分消耗少，培养基成分丰富，易起泡。
（二）培养基配比与性质
培养基营养丰富，黏度大，产生泡沫就多而持久，特别是前期培养基营养丰富粘度大，泡沫易产生。此外培养基中的有些成分，极易产生泡沫，蛋白质原料如蛋白胨、玉米浆、黄豆粉、酵母粉等是主要的发泡剂。
（三）菌种代谢产生气体
由发酵液内部产生微生物在进行发酵活动时，往往产生一些气体，如CO2，这些代谢气体凝结形成气泡，冒出到发酵液面，成为发酵泡沫，菌体代谢越旺盛，这部分泡沫的产生量越多。
除以上原因外，对培养基灭菌过程控制不好，导致糖氮成分被破坏，会抑制微生物生长，使得菌种自溶，产生大量泡沫。
二、泡沫对卷烟发酵生产的影响
（一）少量泡沫
生物卷烟发酵时产生一定数量的泡沫是正常现象，可以增加气液接触面积，导致氧传递速率增加。
（二）大量的泡沫
发酵过程中产生过多持久的泡沫会给发酵带来很多危害，主要归纳为以下几方面：
（1）发酵罐的装料系数减少、氧传递系数减小。发酵罐中为了容纳泡沫，防止溢出而降低有效容积；
（2）增加了菌群的非均一性；
（3）过多的泡沫可能从罐顶的轴封和排气管路渗出罐外，造成大量逃液，一方面排气管和轴封出残留的菌种和泡沫，增加了染菌的风险；另一方面，大量泡沫流失，引起原料跑液和菌种浪费。
（4）泡沫严重时，通气搅拌无法进行，影响通气搅拌的正常进行，菌体呼吸受到阻碍，导致代谢异常或菌体自溶，影响菌种离心质量。
三、现阶段发酵行业泡沫控制途径
经过调查汇总，现阶段发酵行业普遍采取以下三种途径控制泡沫：
（一）从工艺角度，调整培养基中的成分，如少加或缓加易起泡的原料，或改变某些物理化学参数，如pH值、温度、通气和搅拌)或者改变发酵工艺(如采用分次投料)来控制，以减少泡沫形成的机会。但这些方法的效果有一定的限度。
（二）采用机械消泡或消泡剂消泡这两种方法来消除已形成的泡沫，即通过添加化学消泡剂，降低泡沫液膜的表面张力，使泡沫破灭；利用物理方法采用机械方式，使泡沫液膜的局部受力，打破液膜原来受力平衡而破裂。
（三）从菌种选择上，采用菌种选育的方法，筛选不产生流态泡沫的菌种，来消除起泡的内在因素。
四、生物卷烟发酵过程泡沫控制方法
由于生物卷烟为无添加卷烟，无法使用人工合成添加剂，生产过程不能使用化学消泡剂，必须根据发酵生产和菌种的不同特性，研发新的抑泡剂添加方法方式。对于已形成的泡沫，工业上可以采用机械消泡和化学消泡剂消泡或两者同时使用消泡。
（一）机械消泡。即发罐设备上自带耙式消泡桨，随搅拌轴一起转动，利用耙齿将泡沫打碎，但该装置消泡效果有限，通常配合消泡剂使用。在泡沫产生原因分析中，知道发酵前期最易起泡，接种后应先开小通气量和搅拌转速，再逐步加大。
（二）化学消泡。化学消泡就是使用各种化学因素解决起泡问题。常用抑泡剂分为油脂类、酯类、聚醚类和硅酮类。
（1）消泡剂的选择
生物卷烟要保证吸味和无添加特性，只能选择天然油脂作为消泡剂，由于油脂内分子中无亲水基团，在发酵液中难铺展，所以消泡活性有限。为发挥油类消泡剂的最大功能，针对添加量、添加方式、添加时机开展实验，以达到最佳消泡效果。
（2）添加量的选择
抑泡剂通过覆盖整个培养基表层，成膜后到达一定的厚度，获得足够的表面张力，即可将泡沫破除，通过对一级罐发酵过程的实验，获得所需要油膜的厚度，从而计算出二级、三级发酵抑泡剂使用量。通过公式H=V1/S1=V2/S2=V3/S3，计算出发酵罐横截面积与最低油膜厚度，可得到加油量理论值。
H：油膜厚度 V1：一级发酵罐添加抑泡剂的体积
S1：一级发酵罐内横截面积 V2：二级发酵罐添加抑泡剂的体积
S2：二级发酵罐内横截面积
（3）添加方式和时间
结合发酵菌种根据泡沫产生情况，发酵前期由于培养基营养丰富，最易起泡，应在发酵前期添加消泡剂，故对实消前、接种前和接种后添加进行对比实验，通过实验选择控制泡沫最好的接种前三十分钟内连续添加消泡剂。
（4）其他事项
选用油类消泡剂时，要控制油的质量、新鲜程度，油新鲜，消泡能力强。
五、结论
只有从根本上了解发酵过程泡沫产生的原因，并针对具体生产情况，采取机械消泡与物理消泡手段相结合，配合天然消泡剂的使用，才能最大限度控制泡沫的产生与冒顶。因此我们应该合理的根据泡沫的性质、产生的时间、以及菌体的生理特性，合理的选择消泡方式以及计量，只有这样才能保证发酵生产质量。
参考文献
[1] 《机械搅拌式发酵罐中的消泡技术研究与探讨》方书起、李肖斌、雪金勇.《化学工程》（2009-5）
[2] 《生物技术制药概论》姚文兵. 中国医药科技出版社（2015版）
作者简介：严雍（1973－07），男，汉族，陕西宝鸡市人，工程师，本科学历，主要从事生物发酵生产管理工作。