黃原膠發(fā)酵過程的流變學(xué)研究:
黃原膠發(fā)酵過程的流變學(xué)研究,黃原膠是由黃單孢菌發(fā)酵產(chǎn)生的一種多糖聚合物.黃原膠在發(fā)酵過程中的流變學(xué)特性不僅影 響著發(fā)酵過程中的質(zhì)量、動(dòng)量和能量的傳遞，還影響著動(dòng)力學(xué)過程及最終產(chǎn)品的分離和性質(zhì).考察了黃 原膠在SMG發(fā)酵罐中的流變學(xué)特性隨發(fā)酵周期的變化結(jié)果表明：發(fā)酵初期發(fā)酵液為牛頓性流體，隨著 發(fā)酵時(shí)間的延長，黃原膠濃度的積累，發(fā)酵液轉(zhuǎn)變?yōu)榧偎苄粤黧w，且流變學(xué)參數(shù)K n可以描述為黃原膠 濃度p的函數(shù).
本試驗(yàn)為分批發(fā)酵過程，發(fā)酵初期發(fā)酵液濃 度較低，黃原膠發(fā)酵過程的流變學(xué)研究,呈現(xiàn)明顯的牛頓性流體性質(zhì)，發(fā)酵至 18 h,發(fā)酵液粘度開始變大，黃原膠濃度開始?jí)?加，發(fā)酵液粘度明顯變稠，隨后，發(fā)酵液粘度急劇 増加，直至結(jié)束.試驗(yàn)過程中，發(fā)酵液粘度和黃原 膠濃度隨發(fā)酵時(shí)間變化的趨勢如圖1所示.
0引言
黃原膠是一種發(fā)酵生物多糖，因其具有許多 獨(dú)特的性質(zhì)而被廣泛應(yīng)用于食品、石油等行業(yè)[1]，
成為產(chǎn)量最大的一種微生物多糖.我國對黃原膠 的需求也越來越大.黃原膠發(fā)酵液具有極高的粘 度，尤其后期表現(xiàn)為典型的非牛頓性流體.研究黃 原膠發(fā)酵過程中的流變學(xué)特性有助于人們對發(fā)酵 過程的了解，對工藝及動(dòng)力學(xué)的研究也有很大的 幫助.目前，眾多學(xué)者多針對機(jī)械攪拌式發(fā)酵罐進(jìn) 行研究.本文采用自行設(shè)計(jì)的SMG發(fā)酵罐進(jìn)行了 黃原膠的發(fā)酵過程，并對該過程進(jìn)行了發(fā)酵過程 的流變學(xué)特性的研究.
1材料和方法
1.1菌種
圖1黃原膠濃度和發(fā)酵液粘度與時(shí)間的關(guān)系 Fig. 1Relationship of concentration and
viscosity and time
2.2流變學(xué)特性
黃原膠發(fā)酵液在發(fā)酵過程中，流型在發(fā)生著 變化.圖2顯示了發(fā)酵過程中切應(yīng)力與切變率之 間的關(guān)系.從圖中可以看出:發(fā)酵初期呈現(xiàn)為牛頓 性流體發(fā)酵后期呈為典型的假塑性流體通?？?/div>
野油菜黃單孢菌，由鄭州大學(xué)生化工程中心 提供.
1.培養(yǎng)基
斜面培養(yǎng)基、發(fā)酵培養(yǎng)基[2 .
1.3測定方法
定期從罐底取樣，粘度測定采用NDJ— 1旋 轉(zhuǎn)粘度計(jì)，3號(hào)轉(zhuǎn)子，60 r/min室溫下測定;流變學(xué) 參數(shù)測定采用NDJ— 7旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)進(jìn)行測量.黃 原膠濃度測定采用酒精沉淀法[2].
由于發(fā)酵初期，產(chǎn)生的黃原膠很少，且測量的 誤差較大，在研究K, n與廣之間的關(guān)系時(shí)，主要 考察明顯產(chǎn)膠的過程.根據(jù)所測得的數(shù)據(jù)，經(jīng)過回 歸，K n可以描述為如下方程：
K = 4.216X 10—5p4342; n = 0.8376-〇.213lnp ,(2)
(p = 0 時(shí)，K =3; = 1).
圖4中實(shí)線為方程所得曲線，數(shù)據(jù)點(diǎn)為試驗(yàn) 值，二者平均相對誤差均小于10%.可見二者符 合較好.
3結(jié)論
試驗(yàn)研究了利用SMG型發(fā)酵罐進(jìn)行黃原膠 發(fā)酵過程中的流變性特性.研究表明，黃原膠發(fā)酵過程的流變學(xué)研究,發(fā)酵初期發(fā) 酵液為牛頓流體隨著發(fā)酵的進(jìn)行，逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榉?牛頓流體.流變指數(shù)n由大變小，稠度系數(shù)K由 小變大.二者均為黃原膠濃度p的函數(shù).函數(shù)形 式為：n=0. 8376 —0. 213lnp;K=4. 216X 10—5 p4342(p = 0 時(shí)，K = 3; n= 1).
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