[发明专利]一种用于生物发酵体系的高效消泡剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种消泡剂，特别涉及一种用于生物发酵体系的高效消泡剂及其制备方法。属于化工技术领域。

背景技术

微生物发酵体系是一典型的水基体系，在发酵过程中，由于要补充大量无菌新鲜空气来促进菌体生长，供风量增大，因此会产生大量泡沫，发酵罐也常常被泡沫充满。大量泡沫的存在不仅会使发酵罐内的实际可用体积大大减少，造成培养液从发酵罐溢出，而且会影响微生物的新陈代谢过程，而使产物不均匀。因此，消除这些泡沫的危害十分重要。抑制这些泡沫常用的方法是添加聚醚消泡剂或有机硅消泡剂，但是单独的使用聚醚消泡剂或者有机硅的消泡剂，往往并不能同时兼具即时消泡和抑泡持久性双重性质。因此有的厂家将有机硅消泡剂和聚醚消泡剂混合后出售，以期取得较好的综合效果，但仅仅将两种消泡剂简单混合，不仅综合性能仍不够理想，而且这种消泡剂稳定性往往存在问题，会导致分层等现象的发生，添加时会造成不同时段消泡剂含量和性能不均匀情况。

发明内容

 本发明的目的是：为微生物发酵体系提供一种兼具优良的消泡效果和抑泡持久性的用于生物发酵体系的高效消泡剂及其制备方法，它解决了发酵过程中由于通气、搅拌所造成的发酵罐实用体积减少、泡沫溢出、产品质量不均匀的问题。本发明的高效消泡剂具有良好的消抑泡性能，是一种高效的水基体系消泡剂。

  本发明是采用以下技术方案来实现的：一种用于生物发酵体系的高效消泡剂，其特征在于它由下列组分按下述质量份组成：有机聚硅氧烷为15-25份、疏水气相白炭黑为0.5-3份、聚醚改性硅油为5-15份、硅树脂为0.2-2份、食品级乳化剂为4-10份、食品级分散增稠剂为0.2-2份、质量浓度为10%氢氧化钠溶液为0.2-2份和去离子水为40-80份。

所述的有机聚硅氧烷，其硅氧链上与硅原子相连的可以是各种形式的烷基或羟基，一般选用与硅原子相连的烷基为甲基，并选用三甲基封端的二甲基硅油或羟基封端的二甲基硅油。

 所述的疏水气相白炭黑，是经过疏水处理的亲水性白炭黑。

 所述的硅树脂为MQ型硅树脂。 

 所述的食品级乳化剂包括非离子表面活性剂、阴离子表面活性剂，其HLB值选用7.0-10.5。

 所述的食品级分散增稠剂可以为天然的食品级分散增稠剂，也可以是合成的食品级分散增稠剂。

 一种用于生物发酵体系的高效消泡剂，它的制备方法包括下列步骤：

   1）按下述质量份称取原料：

 取有机聚硅氧烷为15-25份、疏水气相白炭黑为0.5-3份、聚醚改性硅油为5-15份、硅树脂为0.2-2份、食品级乳化剂为4-10份、食品级分散增稠剂为0.2-2份、质量浓度为10%氢氧化钠溶液为0.2-2份和去离子水为40-80份；

   2）将上述质量份的有机聚硅氧烷、疏水气相白炭黑和硅树脂加入电加热罐中，升温至180-240℃下，维持搅拌1-3小时，即得硅膏； 

   3）制备用于生物发酵体系的高效消泡剂既可以采用乳化剂加入水相法，也可以采用乳化剂加入油相法；有机聚硅氧烷粘度在20000CST以下，既可以采用乳化剂加在水相法，也可以采用乳化剂加在油相法，而有机聚硅氧烷粘度在20000CST以上，则采用乳化剂加入油相法制备；

采用乳化剂加入水相法：

3-1)将上述质量份的去离子水与上述质量份的食品级分散增稠剂在50-60℃下搅拌化开，加入上述质量份的质量浓度为10%氢氧化钠溶液温升至75℃， 加入上述质量份的食品级乳化剂的搅拌混合均匀；

3-2）将步骤2的硅膏和上述质量份的聚醚改性硅油加入到步骤3-1)混合物中在温度75℃下乳化搅拌1-3小时，得乳化物；

3-3）将乳化物在低于55℃温度下进行高剪切均质或胶体磨均质0.5-1.5小时，得成品；

采用乳化剂加入油相法：

3-a）将步骤2硅膏、上述质量份的聚醚改性硅油和食品级乳化剂在75℃温度下搅拌混合1-3小时；

3-b）将占上述质量份1/3-1/2去离子水加入步骤3-a的混合物中在75℃乳化搅拌1-3小时，得乳化物；

3-c）将乳化物在低于55℃温度下进行高剪切均质或胶体磨均质0.5-1.5小时，使乳液粒径处于2-30um；

3-d）将上述质量份的食品级分散增稠剂在50-60℃下溶于剩余的去离子水中搅拌化开，加入上述质量份的质量浓度为10%氢氧化钠搅拌均匀，得增稠水；

3-e）将增稠水在搅拌状态下缓慢加入步骤3-c的乳液中，维持搅拌20-30分钟，直至混合均匀；得成品。