हमें किण्वन प्रक्रिया में डिफॉमर की आवश्यकता क्यों है?
किण्वन इंजीनियरिंग एक प्रकार की इंजीनियरिंग है जो आधुनिक तकनीक का उपयोग करती है, माइक्रोबियल कार्यात्मक प्रक्रियाओं के माध्यम से किण्वन करती है, और फिर ऐसे उत्पादों का उत्पादन करती है जो मानव आवश्यकताओं को पूरा करते हैं। किण्वन इंजीनियरिंग का व्यापक रूप से फार्मास्युटिकल उत्पादन, खाद्य प्रसंस्करण और अपशिष्ट उपचार जैसे विभिन्न क्षेत्रों में उपयोग किया जाता है, जो जैव प्रौद्योगिकी उद्योग के विकास को बढ़ावा देता है। उदाहरण के लिए, एंटीबायोटिक दवाओं का उत्पादन काफी हद तक किण्वन तकनीक पर निर्भर करता है। जब बायोइंजीनियरिंग किण्वन फोम के साथ होता है, तो उपचार के लिए किण्वन डिफॉमर का उपयोग किया जा सकता है। डिफॉमर क्यों जोड़ें? झाग का कारण क्या है? फोमिंग के तरीके और सिद्धांत क्या हैं?
किण्वन टैंक की किण्वन प्रक्रिया में, वातन और आंदोलन के कारण, चयापचय गैस का उत्पादन और प्रोटीन, तेल, फैटी एसिड और अन्य सतह सक्रिय पदार्थों की उपस्थिति, किण्वन तरल एक निश्चित मात्रा में फोम का उत्पादन करेगा। फोम की थोड़ी मात्रा सामान्य है, जो गैस-तरल संपर्क क्षेत्र को भी बढ़ा सकती है और ऑक्सीजन स्थानांतरण दर को बढ़ा सकती है। हालाँकि, फोम की एक बड़ी मात्रा एरोबिक किण्वन पर कई प्रभाव लाएगी। फोम का उत्पादन एक जटिल प्रक्रिया है, जिसमें कई कारकों का व्यापक प्रभाव शामिल होता है। किण्वन इंजीनियरिंग के फोम को उचित प्रबंधन और प्रक्रिया मापदंडों के समायोजन के माध्यम से प्रभावी ढंग से नियंत्रित और उपयोग किया जा सकता है।
1. किण्वन के दौरान झाग के कारण
(1) फोम का उत्पादन वातन और सरगर्मी दर से संबंधित है। हवा की मात्रा और मिश्रण की गति में वृद्धि के साथ फोम बढ़ता है, इसलिए जब बहुत अधिक फोम होता है, तो हवा की मात्रा और मिश्रण की गति को कम किया जा सकता है।
(2) मध्यम अनुपात और कच्चे माल की संरचना: जब माध्यम में पोषक तत्व की मात्रा अधिक होती है, विशेष रूप से प्रोटीन की मात्रा अधिक होती है, तो अधिक झाग उत्पन्न होगा। साथ ही, माध्यम की चिपचिपाहट और सांद्रता भी फोम की स्थिरता और मात्रा को प्रभावित करेगी। चीनी में झाग बनाने की क्षमता कम होती है, लेकिन यह संस्कृति माध्यम की चिपचिपाहट को बढ़ा सकती है और झाग की स्थिरता को बनाए रख सकती है।
(3) बैक्टीरिया की वृद्धि अवस्था: जब बैक्टीरिया तेजी से बढ़ते हैं, तो वे अधिक झाग पैदा करेंगे। किण्वन की प्रक्रिया के साथ, जब पोषक तत्व मैट्रिक्स का उपभोग किया जाता है, तब तक फोम की संख्या कम हो सकती है जब तक कि कोशिका घुल न जाए और अधिक प्रोटीन जारी न कर दे, और फिर फोम फिर से बढ़ जाएगा।
(4) संस्कृति माध्यम की नसबंदी विधि, तापमान और समय: ये कारक संस्कृति माध्यम के गुणों को प्रभावित कर सकते हैं, अप्रत्यक्ष रूप से इसकी फोमिंग क्षमता को प्रभावित कर सकते हैं।
2. किण्वन के दौरान झाग के खतरे
(1) उत्पादकता में कमी: फोम को रोकने और किण्वन टैंक में अतिप्रवाह को रोकने के लिए, लोडिंग क्षमता को जानबूझकर कम किया जाएगा, जिससे उत्पादकता प्रभावित होगी।
(2) कच्चे माल की बर्बादी: एक बार जब उपकरण की मात्रा अतिरिक्त फोम को समायोजित नहीं कर पाती है, तो फोम ओवरफ्लो हो जाएगा, जिससे कच्चे माल और कचरे का नुकसान होगा।
(3) संदूषण: यदि झाग बढ़ता है और तरल निकल जाता है, तो माध्यम निकास पाइप में फंस जाएगा, जिससे विविध बैक्टीरिया की वृद्धि होगी, जो किण्वन टैंक में बढ़ेगा और संदूषण का कारण बनेगा।
(4) जीवाणु श्वसन पर प्रभाव: यदि बुलबुले बहुत स्थिर हैं और टूटते नहीं हैं, तो सूक्ष्मजीव सांस लेते हैं, बुलबुले कार्बन डाइऑक्साइड से भर जाते हैं और हवा में ऑक्सीजन के साथ आदान-प्रदान नहीं कर सकते हैं, जो अंततः जीवाणु श्वसन को प्रभावित करते हैं।
3. डिफॉमर प्रकारों का चयन
डिफोमिंग सिद्धांत: जब फोम की सतह पर एक दोहरी विद्युत परत बनाने के लिए ध्रुवीय सर्फेक्टेंट होता है, तो इसकी यांत्रिक शक्ति को कम करने के लिए विपरीत चार्ज वाला एक और सर्फेक्टेंट जोड़ा जा सकता है, या फोमिंग पदार्थ के साथ प्रतिस्पर्धा करने के लिए मजबूत ध्रुवीयता वाले कुछ पदार्थ जोड़े जा सकते हैं। तरल फिल्म पर जगह, और तरल फिल्म की यांत्रिक शक्ति को कम करना, इस प्रकार फोम के टूटने को बढ़ावा देना। जब फोम की तरल फिल्म में बड़ी सतह की चिपचिपाहट होती है, तो तरल फिल्म की सतह की चिपचिपाहट को कम करने के लिए छोटे आणविक सामंजस्य वाले कुछ पदार्थों को जोड़ा जा सकता है, ताकि तरल फिल्म के तरल नुकसान को बढ़ावा दिया जा सके और फोम को तोड़ा जा सके।
डिफॉमर की संपत्ति: एक अच्छे डिफॉमर में उपरोक्त दोनों गुण हो सकते हैं, अर्थात्, यह एक साथ तरल फिल्म की यांत्रिक शक्ति को कम कर सकता है और तरल फिल्म की सतह की चिपचिपाहट को कम कर सकता है। इसके अलावा, डिफॉमर को फोम की सतह पर फैलाना आसान बनाने के लिए, डिफॉमर में सतह का तनाव और पानी में घुलनशीलता कम होनी चाहिए। हालाँकि, यदि डिफॉमर का उपयोग ठीक से नहीं किया जाता है, तो यह सूक्ष्मजीवों के चयापचय में हस्तक्षेप करेगा और जैवसंश्लेषण को प्रभावित करेगा।
डिफोमर्स के प्रकार: किण्वन उद्योग में आमतौर पर उपयोग किए जाने वाले डिफोमर्स में प्राकृतिक तेल, पॉलीइथर, सिलिकॉन और उच्च अल्कोहल शामिल हैं। एक पॉलीथर संशोधित पॉलीसिलोक्सेन डिफॉमर एंटीफोम भी है जो पॉलीथर और ऑर्गेनोसिलिकॉन डिफॉमर दोनों के फायदों को जोड़ता है, जिससे यह गैर विषैले और हानिरहित हो जाता है।
