Antischaummittel werden eingesetzt, um die Oberflächenspannung von Wasser, Lösungen und Suspensionen zu verringern, Schaumbildung zu verhindern oder die Schaumbildung bei industriellen Produktionsprozessen zu reduzieren. Gängige Antischaummittel sind:

I. Natürliches Öl (z. B. Sojaöl, Maisöl usw.)

Vorteile: verfügbar, kostengünstig und einfach zu bedienen;

Nachteile: Es kann leicht verderben und den Säurewert erhöhen, wenn es nicht gut gelagert wird.

II.Alkohol mit hohem Kohlenstoffgehalt

Hochkohlenstoffalkohole sind lineare Moleküle mit starker Hydrophobie und schwacher Hydrophilie und wirken in wässrigen Systemen als effektive Entschäumer. Die entschäumende Wirkung von Alkoholen hängt mit ihrer Löslichkeit und Diffusion in der schäumenden Lösung zusammen. Alkohole mit 7 bis 9 Kohlenstoffatomen (C7–C9) sind die wirksamsten Entschäumer. Hochkohlenstoffalkohole mit 12 bis 22 Kohlenstoffatomen (C12–C22) werden mit geeigneten Emulgatoren hergestellt und weisen eine Partikelgröße von 4 bis 9 µm auf. Sie bilden eine 20–50%ige Wasseremulsion und wirken somit als Entschäumer in wässrigen Systemen. Auch einige Ester, wie beispielsweise Phenylethanololeat und Laurylphenylacetat, zeigen bei der Penicillinfermentation eine entschäumende Wirkung.

III.Polyether-Antischaummittel

1. GP-Antischaummittel

Hergestellt durch Additions-Polymerisation von Propylenoxid oder einem Gemisch aus Ethylenoxid und Propylenoxid mit Glycerin als Ausgangsstoff. Es weist eine geringe Hydrophilie und schlechte Löslichkeit in schäumenden Medien auf und eignet sich daher für dünnflüssige Fermentationslösungen. Da seine schaumhemmende Wirkung stärker ist als seine entschäumende, kann es dem Basismedium zugesetzt werden, um die Schaumbildung während des gesamten Fermentationsprozesses zu hemmen.

2. GPE-Antischaummittel

Durch die Anlagerung von Ethylenoxid an das Ende der Polypropylenglykol-Kette von GP-Antischaummitteln entsteht Polyoxyethylenoxypropylenglycerin mit hydrophilen Enden. GPE-Antischaummittel zeichnen sich durch gute Hydrophilie, starke Antischaumwirkung und gleichzeitig hohe Wasserlöslichkeit aus, was zu einer kurzen Wirkungsdauer führt. Daher eignen sie sich gut für viskose Fermentationsbrühen.

3. GPEs Antischaummittel

Durch die Verknüpfung der Kettenenden von GPE-Antischaummitteln mit hydrophobem Stearat entsteht ein Blockcopolymer mit hydrophoben Ketten an beiden Enden und hydrophilen Ketten. Die Moleküle dieser Struktur neigen dazu, sich an der Gas-Flüssigkeits-Grenzfläche anzusammeln, wodurch sie eine starke Oberflächenaktivität und eine hohe Entschäumungswirkung aufweisen.

IV.Polyethermodifiziertes Silikon

Polyethermodifizierte Silikon-Entschäumer sind eine neue Art hocheffizienter Entschäumer. Sie sind kostengünstig und zeichnen sich durch gute Dispergierbarkeit, starke Schaumhemmung, Stabilität, Ungiftigkeit und Unbedenklichkeit, geringe Flüchtigkeit und hohe Entschäumungsleistung aus. Je nach Art der internen Verbindung lassen sie sich in zwei Kategorien einteilen:

1. Ein mit Säure als Katalysator hergestelltes Copolymer mit -Si-OC-Bindung. Dieser Entschäumer ist hydrolyseanfällig und weist eine geringe Stabilität auf. In Gegenwart eines Aminpuffers kann seine Stabilität verlängert werden. Aufgrund seines niedrigen Preises ist das Entwicklungspotenzial jedoch sehr groß.

2. Das über eine Si-C-Bindung verknüpfte Copolymer besitzt eine relativ stabile Struktur und kann unter geschlossenen Bedingungen über zwei Jahre gelagert werden. Aufgrund des Einsatzes von teurem Platin als Katalysator im Herstellungsprozess sind die Produktionskosten für diese Art von Entschäumern jedoch hoch, weshalb sie sich nicht weit verbreitet haben.

V. Organischer Silikon-Antischaummittel

…nächstes Kapitel.