發酵用消泡劑基本原理

泡沫和泡沫通常伴隨著人們的生活和生產，有時需要使用它，如浮選、滅火、除塵、清洗、制作泡沫陶瓷和塑料等；有時需要消除泡沫，例如發酵、涂料、造紙、印染、排除體內器官脹氣、鍋爐用水、廢水處理、制作棱鏡(或玻璃)等等。所謂“泡”或“氣泡”是指不溶性氣體存在于液體或固體中，或存在于以它們的薄膜包圍的獨立的氣泡(bubble)。許多泡沫聚在一起，彼此用薄膜隔開，形成一個積累的狀態，叫做泡沫。氣泡是一種具有氣/液、氣/固、氣/液/固界面的分散體系，后者常見于選礦及油田體系的氣泡。一般來說，純水和純表面活性劑不會起泡，這是因為它們的表面和內部都是均勻的，難以形成彈性薄膜，即使形成不穩定，也能立即消失。表面活性劑存在于溶液中，氣泡形成后，由于分子間力的作用，其分子中的親水、疏水基團被吸附在氣泡壁上，形成規則的排列，親水基團朝向水相，疏水基團朝向氣泡內部，在氣泡界面形成彈性膜，其穩定性強，一般情況下不易破裂。泡沫的穩定性與表面粘性和彈性、電斥性、表面膜的移動、溫度、蒸發等因素有關。

再者，氣泡與液體的表面張力反變相關，其張力愈小，則愈易起泡。生產、生活中，泡沫有時會出現，給人們帶來諸多不便，所以一定要消除。只要是影響泡沫穩定性的因素，都可以用來消除泡沫。消泡涵蓋“抑泡”和“破泡”兩重因素。硅氧烷消泡劑即具有此功能，它可以降低水、溶液、懸浮物等的表面張力，防止形成泡沫，或使原來的泡沫減少，通常具有選擇性作用。一般物理消泡法難于瞬間消泡，而化學和界面消泡，則十分快捷、便當、高效。概而言之，消泡劑是指具有化學和界面化學消泡作用的藥劑。以低碳醇、礦物油、有機極性化合物和硅樹脂為消泡劑。生物發酵消泡劑其形態有油型、溶液型、乳液型、泡沫型。均作消泡劑，具有消泡能力強，化性穩定，生理惰性，耐熱、耐氧、抗腐蝕，溶氣、透氣、易擴散、易滲透，難溶于消泡體系，不受物理化學因素的影響，消泡劑用量少，效率高。消泡劑品種繁多，用途廣泛。消泡劑“抑泡”、“破泡”過程是：當體系加入消泡劑后，其分子雜亂無章地廣布于液體表面，抑制形成彈性膜，即終止泡沫的產生。當體系大量產生泡沫后，加入消泡劑，其分子立即散布于泡沫表面，快速鋪展，形成很薄的雙膜層，進一步擴散、滲透，層狀入侵，從而取代原泡膜薄壁。因為它的表面張力低，便流向產生泡沫的高表面張力液體，這樣低表面張力的消泡劑分子就在氣液界面之間不斷地擴散、滲透，使它的膜壁迅速變薄，而泡沫則被周圍表面張力較大的膜層強力牽引，這樣，使泡沫周圍的應力失衡，導致泡沫“破泡”。在消泡劑分子不溶于體系中時，又重新進入另一泡沫膜的表面，如此重復，所有泡沫，都覆滅。

工業化生產過程中產生大量有害泡沫，需要添加消泡劑。消泡劑種類較多，有機硅氧烷、聚醚、硅及醚接枝、含胺、亞胺及酰胺類消泡速度快，消泡時間長，適用介質范圍廣，即使在高溫、強酸、強堿等嚴酷介質環境下也有其特點。廣泛應用于去除膠乳、紡織漿料、食品發酵、生物醫藥、涂料、石油化工、造紙、洗滌等行業生產過程中產生的有害泡沫。