CN106191165A - 一种细菌纤维素泡沫发酵方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种细菌纤维素泡沫发酵方法，包括：将发酵菌种接种到发酵液中发泡；收集泡沫，静置发酵，即得；所述发酵液中含有发泡剂和稳泡剂。将较少培养基形成均匀稳定的泡沫，使各处的培养基都在气液表面，充分利用培养基的营养成分，既提高了培养基的利用率，又缩短了达到发酵终点的时间。步骤简单、操作方便、实用性强。

Description

一种细菌纤维素泡沫发酵方法
技术领域
本发明属于微生物发酵领域，特别涉及一种细菌纤维素泡沫发酵方法。
背景技术
细菌纤维素就是除植物纤维素之外的另一类由微生物发酵合成的天然无毒的纳米材料，也叫微生物纤维素。细菌纤维素的化学结构与普通纤维素一样，但却有着普通纤维素无法比拟的优越特性。细菌纤维素属于纳米级纤维，是目前天然纤维中最细的，一根典型的细菌纤维束宽度仅有0.1μm，而针叶木浆纤维的宽度至少有30μm，即使棉花纤维的宽度也约为15μm，而且细菌纤维素是以100％纤维素的形式存在，纯度极高，并且具有良好的通透性、高抗张强度及极佳的性状维持能力等特性。
现在，细菌纤维素还被广泛应用于人工皮肤、纱布、绷带和“创口贴”等外科敷料商品。未来，细菌纤维素将被应用于造纸、纺织、电池隔膜、滤材等领域。
细菌纤维素未能实现产业化的技术障碍主要有：1、发酵水平较低，产量低、成本高、价格不抵普通植物纤维素；2、进一步研究和利用细菌纤维素的成模和成型的工艺技术还没有解决。特别是在造纸纺织等领域添加细菌纤维素时，是先将细菌纤维素疏解开成为混悬液再添加到其他原料中(如纸浆、玻璃纤维等)，这样不可避免地造成添加的细菌纤维素断裂，影响整体性能，并且细菌纤维素的添加量其实是很小的(比如造纸时添加0.5％-2％即可提高纸张的性能，当添加量大时反而影响纸张本身的功能)。
对于发酵产生细菌纤维素的菌种，有着独特的特性。它们极度好氧，静止状态下总是在气液表面生长，同时菌体分泌的纤维素在气液表面下方形成纤维素膜，在菌种与培养液之间形成阻隔，这种方式不利于培养基的充分利用和生产效率的提高。
发明内容
为了克服上述不足，本发明提供一种泡沫发酵方法，在较少培养基上形成均匀稳定的泡沫，使各处的培养基都在气液表面，该方法发酵成的纤维素骨架具有巨大的空隙，添加其他原料后，纤维素束是连续不断的，例如：添加纸浆后，整张纸中的每一根细菌纤维素束基本都是从头到尾贯穿的，完美地保存了细菌纤维素的特性。同时，泡沫发酵的时间短、周转快，材料应用前景广阔。
现有技术认为泡沫会影响菌的呼吸，引起染菌、占据空间导致原料溢出，因此在发酵过 程中尽量避免泡沫的产生。本发明中泡沫的存在确实会影响气体交换，但是在短时间内氧气没有消耗殆尽，增加气液接触面积可以加快培养基的转化利用，可迅速形成一个稀疏松散的纤维素三维骨架，构建出空隙很大的细菌纤维素骨架，进而保证添加其他原料后，纤维素束仍是连续不断的，保证了产品具有较优的结构强度。另一方面，菌种本身抗杂菌污染能力很强，配以现有的蒸汽处理或净化车间完全能够排除杂菌干扰的问题。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种细菌纤维素产品，所述细菌纤维素产品为三维网络骨架结构，所述骨架结构中网络间的空隙宽度大于1mm。
本发明中，所述的三维网络骨架结构可以是一种类似于海绵的三维基体材料。
液体静置发酵的细菌纤维素膜的空隙在几微米左右，泡沫发酵的纤维素产品的空隙可达几毫米，方便了后续在纤维素空隙中均匀添加其他功能性的物质然后压平成膜，如添加其他植物纤维来制作韧性和抗拉力极好的特种纸张、添加银单质来制作抗菌的纤维素膜、甚至添加药物制作缓释性的制剂。
本发明中“泡沫发酵”是指：“在细菌发酵培养过程中产生大量的、稳定的气泡，使各处的培养基都在气液表面。”
一种细菌纤维素泡沫发酵方法，包括：
将发酵菌种接种到发酵液中，使发酵液发泡；收集泡沫，静置发酵，即得；
所述发酵液中含有发泡剂A和稳泡剂B。
本发明中的发泡剂和稳泡剂优选为以下种类，但并不局限于下述的种类，一般而言，只要可以满足发酵液中发酵气泡的物质，皆可用于本发明的方法。
优选的，所述发泡剂A为烷基醇聚氧乙烯醚AEO、烷基酚聚氧乙烯醚APEO、酰胺型：月桂酰二乙醇胺、聚氧乙烯月桂酰胺、椰油酰二乙醇胺、十二烷基铵基丙酸内盐、十二烷基二甲基甜菜碱、十二烷基二甲基磺基甜菜碱或月桂酰胺丙基甜菜碱(LMB)中的至少一种；
优选的，所述稳泡剂B为聚乙烯醇(PVA)、羟乙基纤维素(HEC)、羧甲基纤维素(CMC)、羟丙基甲基纤维素(HPMC)、甲基纤维素、改性淀粉、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸酯、聚氧乙烯脂肪酰醇胺、合成龙胶、明胶、阿拉伯胶或氧化烷基二甲基胺(OA)中的至少一种。
液体表面张力的大小直接影响气泡的形成，表面张力越低，其气泡就越容易形成。本发明选用醚型、酰胺型、氨基酸型及甜菜碱型发泡剂能提高溶液的起泡能力和发泡倍数，但该类发泡剂的泡沫稳定时间短，这样泡沫会在细菌分泌纤维素前破灭。为此，本发明采用增粘 性稳定剂或高分子类稳泡剂，提高液膜的粘弹性，改善泡沫的稳定时间的同时，使发泡倍数不受太大影响。
当发泡剂的质量分数大于5％时，发酵过程的气体交换量减少，菌体呼吸受到抑制；当发泡剂的质量分数小于1％时，气泡的产生量太少，细菌纤维产品空隙宽度小、韧性差。
当稳泡剂的质量分数大于10％时，液膜的粘弹性过大，不利于纤维素在泡沫表面的生长；当稳泡剂的质量分数小于2％时，气泡存在时间较短、泡沫易在细菌分泌纤维素前破灭，纤维素较短。
因此，本发明的发酵液中优选的发泡剂的质量分数为1～5％，稳泡剂的质量分数为2～10％。
当通风量大于1：1.2m3/m3min，溶解氧含量提升不明显，泡沫的稳定性较差。当通风量小于1：0.6m3/m3min时，溶解氧含量较低，细菌的呼吸受到抑制，泡沫的产量较低。因此，为了保证足够的气液接触时间和溶解氧存在，本发明中优选的通风量为1：0.6～1.2m3/m3min。
优选的，所述静止发酵的条件为25～30℃下发酵10-12h；
优选的，所述发酵菌种的制备方法包括：菌种的活化、接种、菌体扩增；
本发明还提供了一种较优的细菌纤维素泡沫发酵方法，包括：
1)菌种的准备。取-80℃保存的菌种，转移-20℃放置12h，转移4℃放置约2-4h直到全部溶化。
2)取1ml菌液接种到150ml种子培养液中，28℃培养24h，成为一级种子液。
3)取一级种子液接种到500ml发酵液中，目的是进行菌体扩增，发酵液与种子培养液的配方是不同的。30℃培养18～24h。
4)发酵液中加入1％发泡剂A和2％稳泡剂B，在500ml密闭瓶中充分混合。
5)将发酵液倒入起泡筒，起泡筒是一个可高温灭菌的PE桶，底部有进气口，顶部出口狭窄，整体形状类似纯净水桶，通过持续的泵入空气，使发酵液上方起泡，将泡沫转移到发酵盘中，进行静置发酵，28℃，10-12h。
本发明中发酵液、种子培养液的配制方法采用本领域的常规配制方法即可。例如：中国专利CN201110063655.X中所述的多种配方。
本发明还提供了一种用于细菌纤维素发泡发酵的发酵液，由如下重量百分比的原料组成：发泡剂1～5％，稳泡剂2～10％；余为发酵液。
一种用于细菌纤维素发泡发酵的装置，包括：中空腔体；所述腔体的顶部设置有气泡排出装置；所述腔体的底端设置有进气装置。
本发明的中空腔体为发酵液的发泡提供了场所和空间，使用时，将扩增后菌体和发酵液、发泡物质一起注入到中空腔体中，同时通过进气装置为细菌发酵发泡提供必要的气体，待菌体发酵的一定程度后，腔体内产生大量气泡，此时，再将气泡通过气泡排出装置导出，优选的方案为导出到发酵浅盘上，对菌体继续进行静止发泡。
在腔体的底端设置进气装置，顶端设置气泡排出装置，最大化的保证气体与发酵液充分混合，同时便于气泡的及时排出，最大化地减小气泡与发酵液混杂导致的菌体生长不佳或发泡率下降的问题。
优选的，所述气泡排出装置为出泡口，所述出泡口的孔径为腔体横截面最长径的1/11～1/16。出泡口由于结构简单、制作方便，能够满足大多数情况下的气泡排出要求。研究中发现，就细菌纤维素的泡沫发酵工艺而言，当出泡口的孔径为腔体横截面最长径的1/11～1/16时，气泡排出效率最高，且最大程度地避免了外在环境对腔体内环境的影响。
优选的，所述进气装置的上端设置有挡网。通过挡网的分散作用，还可以进一步增强气体分布的均匀性，提高发酵、发泡效率。
优选的，所述的腔体内设置有搅拌装置。适当的搅拌可以有效提高发泡效率，使空气与发酵液的混合更为均匀。同时，通过搅拌速度的控制也可以有效地控制泡沫的生成速率，最大化地避免泡沫出现大量堆积。
一种用于细菌纤维素发泡发酵的系统，包括：发酵浅盘、任一项上述的用于细菌纤维素发泡发酵的装置、鼓风机和控制系统；所述发酵浅盘与气泡排出装置相连、所述鼓风机与进气装置相连，所述控制系统分别与所述发酵浅盘、任一项上述的用于细菌纤维素发泡发酵的装置、所述鼓风机相连。
鼓风机通过进气装置将气体输送进中空腔体，细菌在中空腔体中完成发酵和发泡，并由气泡排出装置将气泡输送到发酵浅盘上，进行静止发酵，整个运行过程中，通过控制系统控制各装置的运行参数。
所述鼓风机的水平高度不低于所述装置内的液面高度。鼓风机高度低于液面高度时，在停机时或开机阶段可能导致液体的溢出，堵塞管道，造成不必要的生物污染。
优选的，所述气泡排出装置为出泡口，所述出泡口的孔径为腔体横截面最长径的1/11～1/16。出泡口由于结构简单、制作方便，能够满足大多数情况下的气泡排出要求。研究中发现，就细菌纤维素的泡沫发酵工艺而言，当出泡口的孔径为腔体横截面最长径的1/11～1/16时，气泡排出效率最高，且最大程度地避免了外在环境对腔体内环境的影响。
优选的，所述进气装置的上端设置有挡网。通过挡网的分散作用，还可以进一步增强气体分布的均匀性，提高发酵、发泡效率。
优选的，所述的腔体内设置有搅拌装置。适当的搅拌可以有效提高发泡效率，使空气与发酵液的混合更为均匀，同时，通过搅拌速度的控制也可以有效地控制泡沫的生成速率，最大化地避免泡沫出现大量堆积。
本发明中所提供的细菌纤维素产品，或所述方法/设备制备的细菌纤维素产品的各项性能指标皆能达到相关的国际和国家标准的要求；在实际应用中(例如：抄纸、抗菌的纤维素膜或缓释性制剂的制造等)，获得了较现有静止发酵而成的细菌纤维素膜更优的性能。
本发明的有益效果
(1)本发明提供一种泡沫发酵方法，将较少培养基形成均匀稳定的泡沫，使各处的培养基都在气液表面，充分利用培养基的营养成分，既提高了培养基的利用率，又缩短了达到发酵终点的时间。
(2)现有技术认为泡沫会影响菌的呼吸，引起染菌、占据空间导致原料溢出，因此在发酵过程中尽量避免泡沫的产生。本发明中泡沫存在确实会影响气体交换，但是在短时间内氧气没有消耗殆尽，增加气液接触面积可以加快培养基的转化利用，可迅速形成一个稀疏松散的纤维素三维骨架，构建出空隙很大的细菌纤维素骨架，进而保证添加其他原料后，纤维素束仍是连续不断的，保证了产品具有较优的结构强度。另一方面，菌种本身抗杂菌污染能力很强，配以现有的蒸汽处理或净化车间完全能够排出杂菌干扰的问题。
(3)本发明制备方法简单、发酵时间短、实用性强。
(4)本发明装置结构简单、操作方便、易于推广。
附图说明
图1是本发明的装置结构图。
图2是本发明泡沫发酵法制成的纤维素产品的SEM图，其中，看到的骨架不是单根的纤维素束，而是细菌在泡沫与泡沫交接处，培养基比较多的地方，分泌的大量纤维素束凝聚成的。而在有的地方，细菌分泌的纤维素束也会形成一个气泡形状的膜。
图3是采用普通静置发酵的纤维素产品的SEM图。
图4是稳泡剂对纤维素产量影响图。
图5是稳泡剂稳泡性能图。
图6是泡沫静止发酵对产量影响图。
其中，1.发酵浅盘、2.筒体、3.鼓风机、4.通气软管、5.把手、6.搅拌器、7.单向出气口、8.出泡口、9密封盖。
具体实施方式
以下通过实施例对本发明特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解：
实施例1
一种较优的细菌纤维素泡沫发酵方法，包括：
1)菌种的准备。取-80℃保存的菌种，转移-20℃放置12h，转移4℃放置约2-4h直到全部溶化。
2)取1ml菌液接种到150ml种子培养液中，28℃培养24h，成为一级种子液。
3)取一级种子液接种到500ml发酵液中，目的是进行菌体扩增，发酵液与种子培养液的配方是不同的。30℃培养18～24h。
4)发酵液中加入1％发泡剂A和2％稳泡剂B，在500ml密闭蓝盖瓶中充分混合。
5)将发酵液倒入起泡筒，起泡筒是一个可高温灭菌的PE桶，底部有进气口，顶部出口狭窄，整体形状类似纯净水桶，通过持续的泵入空气，使发酵液上方起泡，将泡沫转移到发酵盘中，进行静置发酵，28℃，10h。
结果与检测：
如图4所示：发泡剂A和稳泡剂B对产量的影响不大。
如图5所示，综合考虑生产成本、泡沫稳定性和纤维素产量三个因素，采取1.3％发泡剂A和1.8％稳泡剂B的组合，效果最好。
如图6所示，从试验结构看，泡沫发酵大大缩短了生产周期，提高了产量。
另外，泡沫发酵因其比表面积大，充分利用了培养液的营养成分，降低了生产成本。
实施例2
一种较优的细菌纤维素泡沫发酵方法，包括：
1)菌种的准备。取-80℃保存的菌种，转移-20℃放置12h，转移4℃放置约2-4h直到全部溶化。
2)取1ml菌液接种到150ml种子培养液中，28℃培养24h，成为一级种子液。
3)取一级种子液接种到500ml发酵液中，目的是进行菌体扩增，发酵液与种子培养液的配方是不同的。30℃培养18～24h。
4)发酵液中加入5％发泡剂A和10％稳泡剂B，在500ml密闭瓶中充分混合。
5)将发酵液倒入起泡筒，起泡筒是一个可高温灭菌的PE桶，底部有进气口，顶部出口狭窄，整体形状类似纯净水桶，通过持续的泵入空气，使发酵液上方起泡，将泡沫转移到发酵盘中，进行静置发酵，28℃，12h。
其中，发泡剂A为烷基酚聚氧乙烯醚APEO；稳泡剂B为聚乙烯醇(PVA)。
实施例3
一种较优的细菌纤维素泡沫发酵方法，包括：
1)菌种的准备。取-80℃保存的菌种，转移-20℃放置12h，转移4℃放置约2-4h直到全部溶化。
2)取1ml菌液接种到150ml种子培养液中，28℃培养24h，成为一级种子液。
3)取一级种子液接种到500ml发酵液中，目的是进行菌体扩增，发酵液与种子培养液的配方是不同的。30℃培养18～24h。
4)发酵液中加入3％发泡剂A和6％稳泡剂B，在500ml密闭瓶中充分混合。
5)将发酵液倒入起泡筒，起泡筒是一个可高温灭菌的PE桶，底部有进气口，顶部出口狭窄，整体形状类似纯净水桶，通过持续的泵入空气，使发酵液上方起泡，将泡沫转移到发酵盘中，进行静置发酵，28℃，11.5h。
其中，发泡剂A为烷基醇聚氧乙烯醚AEO；所述稳泡剂B为氧化烷基二甲基胺(OA)中。
实施例4
一种较优的细菌纤维素泡沫发酵方法，包括：
1)菌种的准备。取-80℃保存的菌种，转移-20℃放置12h，转移4℃放置约2-4h直到全部溶化。
2)取1ml菌液接种到150ml种子培养液中，28℃培养24h，成为一级种子液。
3)取一级种子液接种到500ml发酵液中，目的是进行菌体扩增，发酵液与种子培养液的配方是不同的。30℃培养18～24h。
4)发酵液中加入3％发泡剂A和6％稳泡剂B，在500ml密闭瓶中充分混合。
5)将发酵液倒入起泡筒，起泡筒是一个可高温灭菌的PE桶，底部有进气口，顶部出口狭窄，整体形状类似纯净水桶，通过持续的泵入空气，使发酵液上方起泡，将泡沫转移到发酵盘中，进行静置发酵，28℃，11.5h。
其中，发泡剂A为月桂酰二乙醇胺、聚氧乙烯月桂酰胺和椰油酰二乙醇胺；三者的质量比为1：1：1。
稳泡剂B为羟乙基纤维素(HEC)、明胶，三者的质量比为1：1。
实施例5
一种较优的细菌纤维素泡沫发酵方法，包括：
1)菌种的准备。取-80℃保存的菌种，转移-20℃放置12h，转移4℃放置约2-4h直到全部溶化。
2)取1ml菌液接种到150ml种子培养液中，28℃培养24h，成为一级种子液。
3)取一级种子液接种到500ml发酵液中，目的是进行菌体扩增，发酵液与种子培养液的配方是不同的。30℃培养18～24h。
4)发酵液中加入5％发泡剂A和10％稳泡剂B，在500ml密闭瓶中充分混合。
5)将发酵液倒入起泡筒，起泡筒是一个可高温灭菌的PE桶，底部有进气口，顶部出口狭窄，整体形状类似纯净水桶，通过持续的泵入空气(空气的进气量/通风量为1：0.6～1.2m3/m3min)，使发酵液上方起泡，将泡沫转移到发酵盘中，进行静置发酵，28℃，12h。
其中，发泡剂A为十二烷基铵基丙酸内盐和月桂酰胺丙基甜菜碱(LMB)，二者的质量比为1：3。
稳泡剂B为羟乙基纤维素(HEC)、聚丙烯酰胺和阿拉伯胶，三者的质量比为1：1.5：1.2。
实施例6
一种用于细菌纤维素发泡发酵的装置，包括：中空腔体；所述腔体的顶部设置有气泡排出装置；所述腔体的底端设置有进气装置。
本发明中中空腔体为发酵液的发泡提供了场所和空间，使用时，将扩增后菌体和发酵液、发泡物质一起注入到中空腔体中，同时通过进气装置为细菌发酵发泡提供必要的气体，待菌体发酵的一定程度后，腔体内产生大量气泡，此时，将再将气泡通过气泡排出装置导出，优选的方案为导出到发酵浅盘上，对菌体继续进行静止发泡。
在腔体的底端设置进气装置，顶端设置气泡排出装置，最大化的保证气体与发酵液充分混合，同时便于气泡的及时排出，最大化的减小气泡与发酵液的混杂导致的菌体生长不佳或发泡率下降的问题。
具体来说，上述装置可如附图1所示，其中，所述中空腔体为筒体2，筒体2顶部设置有密封盖9，用来进行装料和密封，筒体2顶部的一侧设置有出泡口8，用来将泡沫发酵过程中产生的气泡排出到发酵浅盘1中，筒体2的一侧设置有把手5，便于筒体2的运输和安装，筒体2的下端设置有单向出气口7用来将所需的空气导入筒体2，单向出气口7的一侧还设置有搅拌器6，用来搅拌发酵液使其尽快与气体和发泡物质混合均匀，单向出气口7的进气段通过通气软管4与鼓风机3相连，提供气体的来源。
实施例7
一种用于细菌纤维素发泡发酵的装置，包括：中空腔体；所述腔体的顶部设置有气泡排出装置；所述腔体的底端设置有进气装置。
所述气泡排出装置为出泡口，所述出泡口的孔径为腔体横截面最长径的1/11～1/16。出泡口由于结构简单、制作方便，能够满足大多数情况下的气泡排出要求。研究中发现，就细菌纤维素的泡沫发酵工艺而言，当出泡口的孔径为腔体横截面最长径的1/11～1/16时，气泡排出效率最高，且最大程度地避免了外在环境对腔体内环境的影响。
实施例8
一种用于细菌纤维素发泡发酵的装置，包括：中空腔体；所述腔体的顶部设置有气泡排出装置；所述腔体的底端设置有进气装置。
所述进气装置的上端设置有挡网。利用挡网对发酵过程中产生的废物进行筛除和富集，减少废物对细菌生长和气泡稳定性的影响，
通过挡网的分散作用，还可以进一步增强气体分布的均匀性，提高发酵、发泡效率。
实施例9
一种用于细菌纤维素发泡发酵的装置，包括：中空腔体；所述腔体的顶部设置有气泡排出装置；所述腔体的底端设置有进气装置。
所述的腔体内设置有搅拌装置。
优选的，所述的腔体内设置有搅拌装置。适当的搅拌可以有效提高发泡效率，使空气与发酵液的混合更为均匀，同时，通过搅拌速度的控制也可以有效地控制泡沫的生成速率，最大化地避免泡沫出现大量堆积。
实施例10
一种用于细菌纤维素发泡发酵的系统，包括：发酵浅盘、用于细菌纤维素发泡发酵的装置、鼓风机和控制系统；所述发酵浅盘与气泡排出装置相连、所述鼓风机与进气装置相连，所述控制系统分别与所述发酵浅盘、用于细菌纤维素发泡发酵的装置、所述鼓风机相连。
其中，所述用于细菌纤维素发泡发酵的装置，包括：中空腔体；所述腔体的顶部设置有 气泡排出装置；所述腔体的底端设置有进气装置。
具体来说，上述装置可如附图1所示，其中，所述中空腔体为筒体2，筒体2顶部设置有密封盖9，用来进行装料和密封，筒体2顶部的一侧设置有出泡口8，用来将泡沫发酵过程中产生的气泡排出到发酵浅盘1中，筒体2的一侧设置有把手5，便于筒体2的运输和安装，筒体2的下端设置有单向出气口7用来将所需的空气导入筒体2，单向出气口7的一侧还设置有搅拌器6，用来搅拌发酵液使其尽快与气体和发泡物质混合均匀，单向出气口7的进气段通过通气软管4与鼓风机3相连，提供气体的来源。
鼓风机通过进气装置将气体输送进中空腔体，细菌在中空腔体中完成发酵和发泡，并由气泡排出装置将气泡输送到发酵浅盘上，进行静置发酵，整个运行过程中，通过控制系统控制各装置的运行参数。
实施例11
一种用于细菌纤维素发泡发酵的系统，包括：发酵浅盘、用于细菌纤维素发泡发酵的装置、鼓风机和控制系统；所述发酵浅盘与气泡排出装置相连、所述鼓风机与进气装置相连，所述控制系统分别与所述发酵浅盘、用于细菌纤维素发泡发酵的装置、所述鼓风机相连。
其中，所述用于细菌纤维素发泡发酵的装置，包括：中空腔体；所述腔体的顶部设置有气泡排出装置；所述腔体的底端设置有进气装置。
所述鼓风机的水平高度不低于所述装置内的液面高度。鼓风机高度低于液面高度时，在停机时或开机阶段可能导致液体的溢出，堵塞管道，造成不必要的生物污染。
实施例12
一种用于细菌纤维素发泡发酵的系统，包括：发酵浅盘、用于细菌纤维素发泡发酵的装置、鼓风机和控制系统；所述发酵浅盘与气泡排出装置相连、所述鼓风机与进气装置相连，所述控制系统分别与所述发酵浅盘、用于细菌纤维素发泡发酵的装置、所述鼓风机相连。
其中，所述用于细菌纤维素发泡发酵的装置，包括：中空腔体；所述腔体的顶部设置有气泡排出装置；所述腔体的底端设置有进气装置。
所述气泡排出装置为出泡口，所述出泡口的孔径为腔体横截面最长径的1/11～1/16。出泡口由于结构简单、制作方便，能够满足大多数情况下的气泡排出要求。研究中发现，就细菌纤维素的泡沫发酵工艺而言，当出泡口的孔径为腔体横截面最长径的1/11～1/16时，气泡排出效率最高，且最大程度地避免了外在环境对腔体内环境的影响。
实施例13
一种用于细菌纤维素发泡发酵的系统，包括：发酵浅盘、用于细菌纤维素发泡发酵的装置、鼓风机和控制系统；所述发酵浅盘与气泡排出装置相连、所述鼓风机与进气装置相连，所述控制系统分别与所述发酵浅盘、用于细菌纤维素发泡发酵的装置、所述鼓风机相连。
其中，所述用于细菌纤维素发泡发酵的装置，包括：中空腔体；所述腔体的顶部设置有气泡排出装置；所述腔体的底端设置有进气装置。
所述进气装置的上端设置有挡网。利用挡网对发酵过程中产生的废物进行筛除和富集，减少发酵废物对细菌生长和气泡稳定性的影响，同时，通过挡网的分散作用，还可以进一步调高气体均匀性，提高发酵、发泡效率。
实施例14
一种用于细菌纤维素发泡发酵的系统，包括：发酵浅盘、用于细菌纤维素发泡发酵的装置、鼓风机和控制系统；所述发酵浅盘与气泡排出装置相连、所述鼓风机与进气装置相连，所述控制系统分别与所述发酵浅盘、用于细菌纤维素发泡发酵的装置、所述鼓风机相连。
其中，所述用于细菌纤维素发泡发酵的装置，包括：中空腔体；所述腔体的顶部设置有气泡排出装置；所述腔体的底端设置有进气装置。
所述的腔体内设置有搅拌装置。适当的搅拌可以有效提高发酵、发泡效率，使空气与发酵液的混合更为均匀，同时，通过搅拌速度的控制也可以有效地控制泡沫的生成速率，最大化地避免泡沫的大量堆积现象的产生。
结果表明：采用本发明实施例1-14中所述设备或方法制备的细菌纤维素产品具有三维立体网络结构，空隙大而均匀，如图2所示。这是由于气泡限制了细菌的游动路径，细菌只能沿着气泡的液膜进行游动，以致分泌的纤维素束形成这种立体结构，类似于“海绵”的三维结构。
而采用现有的静止发酵方法生产的细菌纤维素产品空隙小而杂乱无章，呈平面结构，如图3所示。这是由于细菌在培养基的气液表面游动，所分泌的纤维素束在气液表面交错，最终织成一张“布”。
最后应该说明的是，以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所 属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种细菌纤维素产品，其特征在于，所述细菌纤维素产品为三维网络骨架结构，所述骨架结构中网络间的空隙宽度大于1mm。
2.一种细菌纤维素泡沫发酵方法，其特征在于，包括：
将发酵菌种接种到发酵液中，使发酵液发泡；收集泡沫，静置发酵，即得。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述发酵液中含有发泡剂和稳泡剂。
4.如权利要求2上述的方法，其特征在于，所述发泡剂为烷基醇聚氧乙烯醚AEO、烷基酚聚氧乙烯醚APEO、酰胺型：月桂酰二乙醇胺、聚氧乙烯月桂酰胺、椰油酰二乙醇胺、十二烷基铵基丙酸内盐、十二烷基二甲基甜菜碱、十二烷基二甲基磺基甜菜碱或月桂酰胺丙基甜菜碱(LMB)中的至少一种；
所述稳泡剂为聚乙烯醇(PVA)、羟乙基纤维素(HEC)、羧甲基纤维素(CMC)、羟丙基甲基纤维素(HPMC)、甲基纤维素、改性淀粉、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸酯、聚氧乙烯脂肪酰醇胺、合成龙胶、明胶、阿拉伯胶或氧化烷基二甲基胺(OA)中的至少一种。
5.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述发酵液中，发泡剂的质量分数为1～5％，稳泡剂的质量分数为2～10％；
或所述发泡处理的中，通风量为1：0.6～1.2m3/m3min；
所述静止发酵的条件为25～30℃下发酵10-12h；
所述发酵菌种的制备方法包括：菌种的活化、接种、菌体扩增。
6.一种用于细菌纤维素发泡发酵的发酵液，其特征在于，由如下重量百分比的原料组成：发泡剂1～5％，稳泡剂2～10％；余为发酵液。
7.一种用于细菌纤维素发泡发酵的装置，其特征在于，包括：中空腔体；所述腔体的顶部设置有气泡排出装置；所述腔体的底端设置有进气装置。
8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述气泡排出装置为出泡口，所述出泡口的孔径为腔体横截面最小边长的1/11～1/16；
或所述进气孔上端设置有挡网；
或所述的腔体内设置有搅拌装置。
9.一种用于细菌纤维素发泡发酵的系统，其特征在于，包括：发酵浅盘、权利要求6-8任一所述的装置、鼓风机和控制系统；所述发酵浅盘与出泡口相连、所述鼓风机与进气孔相连，所述控制系统分别与所述发酵浅盘、所述权利要求6-8任一所述的装置、所述鼓风机相连。
10.如权利要求9所述的系统，其特征在于，所述鼓风机的水平高度不低于所述装置内的 液面高度。
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