5. CÁC NHÂN TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN GIÁ TRỊ KLA TRONG BỒN LÊN MEN
5.4 ẢNH HƯỞNG CỦA BỌT KHÍ VÀ NHỮNG CHẤT CHỐNG TẠO
bulk mixing giống với quá trình lên men của hệ sợi. Do đó, hình dạng của máy khuấy trộn tương tự được thảo luận ở phần trước được sử dụng trong quá trình lên men polysaccharides. Gallindo và Nienow (1992) đã nghiên cứu sự hoạt động của cánh khuấy thủy lực (hydrofoil impeller), A315 của Lighnin, trong sự lên men giả xanthan (simulated xanthan). Các nhà nghiên cứu này đã thừa nhận kết quả của Metzner và Otto’s và dựng những đường cong năng lượng (power curves). Năng suất máy khuấy sẽ tốt hơn khi bơm được đặt hướng lên hơn là hướng xuống, dẫn đến lượng điện năng tiêu hao của sự thông khí sẽ thấp hơn, đồng thời sự dao dộng momen (torque flucturaions) cũng sẽ ít hơn. Các máy khuấy trộn sẽ làm cho sự khuấy trộn trong quá trình lên men xanthan được cải thiện, cung cấp nồng độ polysaccharides dưới 25kg/m3.
Một giải pháp mới cho vấn đề này đã được Oosterhuis và Koerts (1987) đưa ra. Các nhà nghiên cứu này đã thiết kế một air-lift loop reacter kết nối với một cái bơm để canh trường có độ nhớt cao lưu thông. Hệ thống này được vận hành ở quy mô 4m3 và đã chứng tỏ nó có hiệu quả hơn nhiều so với bồn phản ứng khuấy trộn.
5.4 Ảnh hưởng của bọt khí và những chất chống tạo bọt lên sự vậnchuyển oxygen chuyển oxygen
Trong lên men, nếu mức độ khuấy trộn và thông khí cao thường xuyên sẽ làm tăng hiện tượng không mong muốn trong quá trình tạo bọt. Trường hợp xấu nhất có thể gặp là bọt khí tràn ra thùng lên men qua cửa xả khí hoặc qua đường lấy
mẫu dẫn đến thất thoát môi trường và sản phẩm, cũng như làm tăng nguy cơ nhiễm khuẩn. Ngoài ra, sự có mặt của bọt khí còn gây ảnh hưởng bất lợi cho tốc độ vận chuyển oxyen. Hall và những cộng sự của ông đã chỉ ra bình lên men Waldhof dạng xoáy (xem chương 7) chịu ảnh hưởng đặc biệt của những bọt khí, hệ thống tuần hoàn bọt liên tục bị kẹt. Điều này đã dẫn đến thời gian bị giữ lại (residence) của bọt cao, vì thế, bọt bị thiếu oxygen (oxy-deplete bubbles). Bọt khí trong thùng lên men có thông khí, và vạch ngăn thông thường cũng có thể làm tăng thời gian bị giữ lại của bọt (residen time of bubble), và do đó làm cho oxygen bị thiếu hụt. Hơn thế nữa, sự có mặt của bọt trong vùng cánh khuấy có thể ngăn cản quá trình khuấy trộn dịch lên men. Do đó, bọt khí cần phải được phá vỡ, tuy nhiên nó làm cho quá trình càng phức tạp hơn, điều này được thảo luận trong chương 7, bọt có thể được phá vỡ khi sử dụng những máy phá vỡ bọt (mechanical foam breakers) hoặc những chất chống tạo bọt hóa học(chamical antifoams). Tuy nhiên, hệ thống điều khiển bọt lại tiêu thụ năng lượng và không thể hoàn toàn chắc chắn những chất chống tạo bọt hóa học này là hoàn hảo (Van’t Riet avf Van Sonsberg, 1992).
Tất cả các chất chống tạo bọt là những chất hoạt động bề mặt và có thể nó được mong đợi để có những ảnh hưởng nào đó lên sự vận chuyển oxygen. Aiba, Hall và các cộng sự của ông đã thấy rằng, những chất chống tạo bọt có khả năng làm giảm tốc độ vận chuyển oxygen. Những chất chống tạo bọt làm cho bọt bị phá vỡ, nhưng chúng cũng có thể làm cho những bọt khí này kết hợp lại với nhau trong pha lỏng, dẫn đến bọt lớn hơn, tỉ lệ diện tích bề mặt trên thể tích (tỉ lệ S/V) giảm, từ đó làm giảm tốc độ vận chuyển oxygen (Van’t Riet và Sonsberg, 1992). Do đó, cần phải có sự cân bằng giữa sự cần thiết của chất điều khiên tạo bọt và xóa bỏ những tác nhân này. Sự hình thành bọt có ảnh hưởng đặc biệt đến chiều cao vận hành thực tế của chất lỏng trong bồn lên men. Nếu khoảng cách này không tương xứng, mà trên mức chất lỏng để điều khiển bọt, thì một lượng lớn chất chống tạo bọt phải được sự dụng để tránh làm mất dịch lên men trong bồn. Van’t và Van Sonsberg (1992) đã quan sát, trên mức chiều cao chất lỏng tới hạn, giá trị KLa giảm một cách đột ngột, nguyên nhân là do sử dụng thừa chất tạo bọt. Do đó, vận hành bồn tại thể tích làm việc thấp hơn sẽ mang lại hiệu quả cao hơn.
Phương pháp điều khiển bọt được xem xét trong chương 8 và chất chống tạo bọt trong chương 4.