微生物纖維素與基材的發(fā)酵復(fù)合設(shè)備及其工藝的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供的一種微生物纖維素與基材的發(fā)酵復(fù)合設(shè)備，沿基材行走方向依次具有基材放卷裝置、引入輥、發(fā)酵復(fù)合箱體、夾持輥、烘干滅活裝置、復(fù)合卷材收卷裝置。發(fā)酵復(fù)合箱體的內(nèi)部?jī)?chǔ)存微生物菌種和纖維素原液的混合漿液，基材在發(fā)酵復(fù)合箱體被牽引著通過(guò)混合漿液，在基材表面均勻沉積微生物吐出的微生物纖維素絲形成一種復(fù)合制品?；氖侵参镩L(zhǎng)纖維制成的紙，棉、麻或化纖的絲線以及它們的無(wú)紡布或織造布。復(fù)合箱體連接有溫控裝置、振動(dòng)裝置等。本發(fā)明的微生物纖維素在基材上沉積厚度均勻緊密，適合大規(guī)模的生產(chǎn)作業(yè)。所制成的制品的具有優(yōu)良的力學(xué)性能、彈性和耐水性。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
微生物纖維素與基材的發(fā)酵復(fù)合設(shè)備及其工藝
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及一種微生物纖維素纖維與其它材料的復(fù)合技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]通過(guò)微生物如細(xì)菌及化學(xué)試劑對(duì)植物原料進(jìn)行生化反應(yīng)，在一定的條件和工藝過(guò)程后，可以得到纖維素纖維類(lèi)材料。
[0003]申請(qǐng)?zhí)枮?01010142735X的發(fā)明涉及一種利用麥桿/稻草生產(chǎn)細(xì)菌纖維素的方法，包括:(I)麥桿或稻草磨碎，再用稀硫酸或鹽酸浸泡，反應(yīng)，接著通過(guò)抽濾將麥桿或稻草殘?jiān)退崴庖悍珠_(kāi)，收集水解液備用；(2)水解液的脫毒；(3)取上述的脫毒水解液作為培養(yǎng)基碳源，加氮源，配成培養(yǎng)基，接入醋酸桿菌或葡萄糖氧化桿菌細(xì)菌在25-30°C，160-250轉(zhuǎn)/分鐘搖床中培養(yǎng)或在25-30Γ培養(yǎng)箱內(nèi)靜置培養(yǎng)，得到細(xì)菌纖維素。該發(fā)明介紹了一種細(xì)菌纖維素的生產(chǎn)方法。
[0004]申請(qǐng)?zhí)枮?013206201664的實(shí)用新型提供一種微生物纖維素生產(chǎn)裝置，包括一容納槽、一桿體以及一導(dǎo)引件，所述容納槽用以容置培養(yǎng)液，且微生物纖維素生成于培養(yǎng)液的液面，所述導(dǎo)引件連接所述桿體且延伸至所述液面，其中當(dāng)桿體受一外力帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)時(shí)，透過(guò)導(dǎo)引件將所述微生物纖維素收集至桿體，如此以取代傳統(tǒng)人工收取膜片狀微生物纖維素的作法。
[0005]申請(qǐng)?zhí)枮?009101479667的發(fā)明介紹了一種用于生產(chǎn)微生物纖維素體的生物反應(yīng)器及方法。包含于一容器內(nèi)準(zhǔn)備一微生物培養(yǎng)液態(tài)媒體;將彼此間隔地套合的或分開(kāi)的多根中空管水平旋轉(zhuǎn)，以使得該多根中空管的每一根的每一部份輪流的浸入于被盛裝于該液態(tài)媒體及曝露于該液態(tài)媒體的水平面上，其中該多根中空管的每一根具有一粗糙的外表面及一光滑的內(nèi)表面，于是微生物在該多根中空管的每一根的外表面上形成微生物纖維素體及在該容器內(nèi)未為該多根中空管所擾動(dòng)的液態(tài)媒體水平面部份形成片狀微生物纖維素體。
[0006]上述兩種裝置只能生產(chǎn)膜或片狀的微生物纖維素膜原材料，不能將該膜直接制成其它復(fù)合制品。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]發(fā)明目的:
本發(fā)明提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、生產(chǎn)效率高，分散復(fù)合均勻性好的微生物纖維素與基材的發(fā)酵復(fù)合設(shè)備及其工藝。
[0008]技術(shù)方案:
本發(fā)明提供的一種微生物纖維素與基材的發(fā)酵復(fù)合設(shè)備，沿基材行走方向依次具有基材放卷裝置、引入輥、發(fā)酵復(fù)合箱體、夾持輥、烘干滅活裝置、復(fù)合卷材收卷裝置(含有牽引電機(jī))。
[0009]發(fā)酵復(fù)合箱體的內(nèi)部?jī)?chǔ)存微生物菌種和纖維素原液(通過(guò)微生物發(fā)酵可產(chǎn)生纖維素纖維的原料)的混合漿液，兩種成分具有合適的比例;混合漿液中，微生物菌種能夠?qū)⒗w維素發(fā)酵并吐出微生物纖維素絲(或微生物纖維素纖維)?；旌蠞{液還具有微生物菌種成活或繁殖必須的營(yíng)業(yè)液。
[0010]發(fā)酵復(fù)合箱體內(nèi)部設(shè)置有多根相互平行并垂直于基材行走方向的導(dǎo)向輥(導(dǎo)向輥提供基材導(dǎo)向、牽引拉伸和托持的作用)，供基材在發(fā)酵復(fù)合箱體中被牽引著通過(guò)混合漿液，卷材被牽引導(dǎo)向的同時(shí)，在基材表面均勻沉積微生物吐出的微生物纖維素絲，并與基材纖維或基材面層緊密貼合形成一種復(fù)合制品。
[0011]基材是布、紙(不會(huì)在水中快速溶解的品種)、天然纖維、人造高分子纖維、玻璃纖維、碳纖維、金屬纖維、混織纖維、塑料片材或者金屬片材;優(yōu)選植物長(zhǎng)纖維制成的紙，棉、麻或化纖的絲線以及它們的無(wú)紡布或織造布，它們與微生物纖維素的材質(zhì)接近，具有良好的相容性，沉積后與基材連接更牢固。
[0012]導(dǎo)向輥可以有多層、多路，水平排布、垂直排布或者上下交錯(cuò)呈W型排布。
[0013]復(fù)合后的卷材通過(guò)復(fù)合箱體上部的一對(duì)夾持輥具有夾持和擠壓作用，使得復(fù)合制品的水分被擠干，微生物纖維素絲與基材貼合更緊密。
[0014]混合漿液中還可以含有少量的能夠提高微生物纖維素和基材結(jié)合力的偶聯(lián)劑(如基本無(wú)毒性、具有豐富氫鍵產(chǎn)生的基團(tuán)的硅烷偶聯(lián)劑)。
[0015]另外，本發(fā)明中，發(fā)酵復(fù)合箱體連接有溫控裝置(控制復(fù)合箱體內(nèi)部混合漿液的溫度，控制并調(diào)節(jié)漿液溫度為15-45°C)，便于微生物菌種成活或者提高活性。發(fā)酵復(fù)合箱體壁上可以安裝有菌種循環(huán)裝置和原液循環(huán)裝置。菌種循環(huán)裝置將復(fù)合箱體內(nèi)部與菌種室聯(lián)通，提供和補(bǔ)充復(fù)合箱體中的微生物菌種；原液循環(huán)裝置將發(fā)酵復(fù)合箱體內(nèi)部與原液室聯(lián)通，提供和補(bǔ)充復(fù)合箱體中的纖維素原液(補(bǔ)充纖維素原料)。發(fā)酵復(fù)合箱體上可以連接有微生物纖維素纖維的過(guò)濾分離裝置，收集多余的微生物纖維素纖維;也可連接有廢液分離裝置，排出廢液。
[0016]本發(fā)明中，發(fā)酵復(fù)合箱體還可以連接有震動(dòng)裝置(優(yōu)選超聲波震動(dòng)裝置)，提供內(nèi)部漿液震動(dòng)動(dòng)力，保證混合漿液中的成分均勻混合，尤其是微生物菌種發(fā)酵后的纖維素一微生物纖維素纖維能夠比較均勻地沉積在基材的表面。
[0017]基材通過(guò)漿液的時(shí)間、及微生物發(fā)酵和沉積的時(shí)間為半小時(shí)一數(shù)百小時(shí)，使得發(fā)酵充分、產(chǎn)生的微生物纖維素纖維的規(guī)格適中，沉積的厚度適中，兼顧復(fù)合制品的性能和生產(chǎn)效率。
[0018]本發(fā)明中，烘干滅活裝置具有對(duì)復(fù)合卷材進(jìn)行進(jìn)一步脫水或烘干或殺滅微生物菌種活性的功能，使得被帶出的少量微生物菌種失去生物活性，復(fù)合卷材不易變質(zhì)劣化。
[0019]本發(fā)明中，可以通過(guò)微生物菌種的選擇(對(duì)環(huán)境的溫度、濕度、酸堿度、營(yíng)養(yǎng)成分的要求)和發(fā)酵工藝參數(shù)的控制，保證微生物吐出直徑為納米級(jí)的直徑的微生物纖維素，通過(guò)發(fā)酵時(shí)間和沉積時(shí)間的控制，保證微生物纖維的長(zhǎng)度為微米級(jí);這樣獲得的復(fù)合結(jié)構(gòu)材料的力學(xué)強(qiáng)度較大、彈性和韌性更好。
[0020]本發(fā)明中，復(fù)合箱體內(nèi)部空間通過(guò)輸入合適濃度的氧氣，以利于微生物存活、生長(zhǎng)或發(fā)酵能力的控制。
[0021]本發(fā)明中，另可以有自控裝置控制、分別控制牽引電機(jī)、溫控裝置、菌種循環(huán)裝置、原液循環(huán)裝置、震動(dòng)裝置、滅活裝置的工作狀態(tài)，并可具有溫度異常報(bào)警、混合漿液成分比例異常報(bào)警、速度異常報(bào)警等功能部件。
[0022]有益效果:
本發(fā)明中，微生物纖維素在基材上沉積厚度均勻，連接緊密，設(shè)備生產(chǎn)工藝穩(wěn)定、自動(dòng)化或人工操控均可，適合大規(guī)模的生產(chǎn)作業(yè)。所制成的復(fù)合制品的力學(xué)性能優(yōu)良，尤其是植物纖維紙、布或絲的基材復(fù)合后，不易撕裂，具有一定的彈性和良好的耐水性，對(duì)多種生物體表或生物制品具有良好的親和性。
【附圖說(shuō)明】
[0023]附圖1是本發(fā)明的一種設(shè)備結(jié)構(gòu)剖面示意圖；
圖中，1-基材放卷裝置、2、基材、3-引入輥、4-發(fā)酵復(fù)合箱體、5-混合漿液、6-震動(dòng)裝置、7-夾持輥、8-烘干滅活裝置、9-復(fù)合制品收卷裝置、I O-菌種循環(huán)裝置、11 -溫控裝置、12-導(dǎo)向輥、13-原液循環(huán)裝置、20-復(fù)合制品。
【具體實(shí)施方式】
[0024]如圖1所示的一種微生物纖維素與基材的發(fā)酵復(fù)合設(shè)備，沿基材2行走方向依次具有基材放卷裝置1、引入輥3、發(fā)酵復(fù)合箱體4、夾持輥7、烘干滅活裝置8、復(fù)合卷材收卷裝置9;發(fā)酵復(fù)合箱體5的內(nèi)部?jī)?chǔ)存微生物菌種和纖維素原液的混合漿液，混合漿液中還具有微生物菌種成活或繁殖必須的營(yíng)業(yè)液。
[0025]基材2為植物長(zhǎng)纖維制成的紙，或者為棉、麻或化纖的絲線或它們的無(wú)紡布或織造布。
[0026]發(fā)酵復(fù)合箱體5內(nèi)部設(shè)置有多根相互平行并垂直于基材行走方向的導(dǎo)向輥12，供基材2在發(fā)酵復(fù)合箱體4中被牽引著通過(guò)混合漿液;卷材2被牽引導(dǎo)向的同時(shí)，能夠在基材2表面均勻沉積微生物吐出的微生物纖維素絲，并與基材纖維或基材面層緊密貼合形成一種復(fù)合制品。導(dǎo)向輥12為一層，水平排布、垂直排布或者上下交錯(cuò)排布。
[0027]夾持輥7具有夾持和擠壓復(fù)合制品的水分和使得貼合緊密的作用;發(fā)酵復(fù)合箱體4連接溫控裝置11和超聲波的震動(dòng)裝置6。
[0028]復(fù)合箱體壁上安裝有菌種循環(huán)裝置10和原液循環(huán)裝置13，菌種循環(huán)裝置10將復(fù)合箱體內(nèi)部與菌種室聯(lián)通，原液循環(huán)裝置13將復(fù)合箱體內(nèi)部與原液室聯(lián)通。
[0029]另具有自控裝置控制、分別控制牽引電機(jī)、溫控裝置11、菌種循環(huán)裝置10、原液循環(huán)裝置13、震動(dòng)裝置6，使得漿液溫度為20-35°C，基材I通過(guò)漿液的時(shí)間及微生物發(fā)酵和沉積的時(shí)間為4小時(shí)一24小時(shí)，最終獲得性能優(yōu)良的復(fù)合制品20。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種微生物纖維素與基材的發(fā)酵復(fù)合設(shè)備，其特征在于:沿基材行走方向依次具有基材放卷裝置、引入輥、發(fā)酵復(fù)合箱體、夾持輥、復(fù)合卷材收卷裝置;發(fā)酵復(fù)合箱體的內(nèi)部?jī)?chǔ)存微生物菌種和纖維素原液的混合漿液，混合漿液中還具有微生物菌種成活或繁殖必須的營(yíng)業(yè)液； 發(fā)酵復(fù)合箱體內(nèi)部設(shè)置有多根相互平行并垂直于基材行走方向的導(dǎo)向輥，供基材在發(fā)酵復(fù)合箱體中被牽引著通過(guò)混合漿液;卷材被牽引導(dǎo)向的同時(shí)，能夠在基材表面均勻沉積微生物吐出的微生物纖維素絲，并與基材纖維或基材面層緊密貼合形成一種復(fù)合制品； 基材是布、紙、天然纖維、人造高分子纖維、玻璃纖維、碳纖維、金屬纖維、混織纖維、塑料片材或者金屬片材； 導(dǎo)向輥為一層或多層、多路，水平排布、垂直排布或者上下交錯(cuò)排布； 夾持輥具有夾持和擠壓復(fù)合制品的水分和使得貼合緊密的作用； 發(fā)酵復(fù)合箱體連接有溫控裝置。2.如權(quán)利要求1所述的微生物纖維素與基材的發(fā)酵復(fù)合設(shè)備，其特征在于: 基材為植物長(zhǎng)纖維制成的紙，或者為棉、麻或化纖的絲線或它們的無(wú)紡布或織造布。3.如權(quán)利要求1所述的微生物纖維素與基材的發(fā)酵復(fù)合設(shè)備，其特征在于: 混合漿液中還可以含有少量的能夠提高微生物纖維素和基材結(jié)合力的偶聯(lián)劑。4.如權(quán)利要求1或2所述的微生物纖維素與基材的發(fā)酵復(fù)合設(shè)備，其特征在于:發(fā)酵復(fù)合箱體連接有超聲波震動(dòng)裝置。5.如權(quán)利要求1、2、3或4所述的微生物纖維素與基材的發(fā)酵復(fù)合設(shè)備，其特征在于:在夾持輥與復(fù)合卷材收卷裝置之間可以具有烘干滅活裝置，對(duì)復(fù)合卷材進(jìn)行進(jìn)一步脫水或烘干或殺滅微生物菌種活性。6.如權(quán)利要求1或2所述的微生物纖維素與基材的發(fā)酵復(fù)合設(shè)備，其特征在于:復(fù)合箱體壁上安裝有菌種循環(huán)裝置和原液循環(huán)裝置。7.如權(quán)利要求1或2所述的微生物纖維素與基材的發(fā)酵復(fù)合設(shè)備，其特征在于:復(fù)合箱體上連接有微生物纖維素纖維的過(guò)濾分離裝置，或連接有廢液分離裝置。8.如權(quán)利要求1、5或6所述的微生物纖維素與基材的發(fā)酵復(fù)合設(shè)備，其特征在于:可以有自控裝置，分別控制牽引電機(jī)、溫控裝置、菌種循環(huán)裝置、原液循環(huán)裝置、震動(dòng)裝置、滅活裝置的工作狀態(tài)。9.一種如權(quán)利要求1或2所述的微生物纖維素與基材的發(fā)酵復(fù)合設(shè)備的復(fù)合工藝，其特征在于:溫控裝置控制并調(diào)節(jié)漿液溫度為15-45°C。10.如權(quán)利要求9所述的微生物纖維素與基材的發(fā)酵復(fù)合設(shè)備的復(fù)合工藝，其特征在于:基材通過(guò)漿液的時(shí)間及微生物發(fā)酵和沉積的時(shí)間為半小時(shí)一數(shù)百小時(shí);通過(guò)微生物菌種的選擇和發(fā)酵工藝參數(shù)的控制，保證微生物吐出直徑為納米級(jí)的直徑的微生物纖維素，通過(guò)發(fā)酵時(shí)間和沉積時(shí)間的精確控制，保證微生物纖維的長(zhǎng)度為微米級(jí)。
【文檔編號(hào)】C12P19/04GK106010965SQ201610426031
【公開(kāi)日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年6月16日
【發(fā)明人】顧建洪, 洪楓, 倪紅軍, 汪興興
【申請(qǐng)人】南通宏通生物科技有限公司