CN111593594A - 一种细菌纳米纤维素膜自动化生产装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供的一种细菌纳米纤维素膜自动化生产装置，包括总开关、细菌纳米纤维素膜培养箱、泵送模块、控温模块、灭菌模块和取料装置，所述灭菌模块设置于所述细菌纳米纤维素膜培养箱内并负责灭菌工作，所述控温模块设置于所述细菌纳米纤维素膜培养箱内并负责调温工作，所述总开关控制连接灭菌模块用以控制其开启，所述灭菌模块控制连接所述泵送模块用于控制其向所述细菌纳米纤维素膜培养箱泵送菌株营养复合液，所述泵送模块控制连接所述控温模块用以控制其进行温度调节；本发明实现了细菌纳米纤维素膜的全自动生产，提高了产量，并且全自动生产使质量得到充分保障，良品率比传统生产方法大大提高。

Description

一种细菌纳米纤维素膜自动化生产装置

技术领域

本发明涉及细菌纤维素膜技术领域，具体是一种细菌纳米纤维素膜自动化生产装置。

背景技术

纤维素是地球上最为丰富的天然生物大分子物质，是由葡萄糖分子经过beta-1,4糖苷键连接而成的多聚物，其主要来源是树木、棉花等植物，是植物光合作用的主要产物。目前，树木、棉花来源的纤维素是造纸业、纺织业、建筑业以及化工领域中主要的原材料；地球上每年由植物合成的纤维素达亿万吨，但合成纤维素并不是植物所独有的功能，某些细菌，例如木醋杆菌、根瘤菌属、土壤杆菌属及假单胞菌属等能以异养方式更加高效地合成高纯度纳米级纤维素，又称细菌纤维素(bacterial cellulose,BC)。

植物源纤维素通常被木质素、半纤维素等杂质包裹，这使得高纯度纤维素的提取、精制成为工业领域的一项重大技术难题；而细菌纤维素以纯纤维素的形式存在，并具有由超微纤维组成的纳米纤维网，纤维素直径在几纳米到几十纳米之间，比其他植物源纤维或人工合成纤维直径低1～2个数量级；细菌纤维素具有纯度高、结晶度高、机械强度及弹性模量高、吸水性及生物相容性好等特点，并且可以生物降解，使其具有许多独特的性质和功能，成为一种新型的生物材料，受到科学界的广泛关注，细菌纤维素形成独特的织态结构,并因“纳米效应”而具有高吸水性和高保水性、对液体和气体的高透过率、高湿态强度、尤其在湿态下可原位加工成型等特性。

高纯度和优异的性能使细菌纤维素纤维可在特殊领域广泛应用；在医用材料中的应用：由于良好的生物相容性、湿态时高的机械强度、良好的液体和气体透过性以及抑制皮肤感染，细菌纤维素可作为人造皮肤用于伤口的临时包扎，也已广泛用作外科和齿科材料；在食品工业中的应用由于细菌纤维素具有很强的亲水性、黏稠性和稳定性，可作为食品成型剂、增稠剂、分散剂、抗溶化剂、改善口感作为肠衣和某些食品的骨架，已成为一种新型重要的食品基料和膳食纤维。如传统发酵工艺中，由醋酸菌纯种培养或醋酸菌和其他微生物混合培养，可产生含有丰富纤维素的发酵食品，“Nata de coco”就是用醋酸菌和米粉糖发酵后制成的甜点食品，是日本目前30种颇受欢迎的食品之一；此外细菌纤维素在食品工业、医疗美容、造纸、声学器材和石油开采等方面有广泛的应用潜力。

细菌纳米纤维素膜是一种新型产品，目前，国内外已经有相关产品问世，但目前最大的问题在于产品售价昂贵，难以形成大众消费产品；产品售价之所以昂贵，主要原因是自动化程度不高。

发明内容

(一)要解决的技术问题

鉴于以上所述，本发明的目的在于提供一种细菌纳米纤维素膜自动化生产装置，解决了细菌纳米纤维素膜生产自动化程度不高的问题。

(二)技术方案

一种细菌纳米纤维素膜自动化生产装置，包括总开关、细菌纳米纤维素膜培养箱、泵送模块、控温模块、灭菌模块和取料装置，所述灭菌模块设置于所述细菌纳米纤维素膜培养箱内并负责灭菌工作，所述控温模块设置于所述细菌纳米纤维素膜培养箱内并负责调温工作，所述总开关控制连接灭菌模块用以控制其开启，所述灭菌模块控制连接所述泵送模块用于控制其向所述细菌纳米纤维素膜培养箱泵送菌株营养复合液，所述泵送模块控制连接所述控温模块用以控制其进行温度调节，所述控温模块控制连接所述取料装置用于适时将所述细菌纳米纤维素膜培养箱内成型的细菌纳米纤维素膜取出。

进一步优化的，所述灭菌模块包括计时器一和灭菌装置，所述总开关控制灭菌装置的开启，所述计时器一控制灭菌装置的关闭，所述总开关与计时器一连接，所述计时器一预先设定好灭菌时间，启动所述总开关后所述灭菌装置与所述计时器一开始工作，所述计时器一设定的灭菌时间到后，所述计时器一将所述灭菌装置关闭。

进一步优化的，所述泵送模块包括流量监测装置、泵机和菌株营养复合液储存罐，所述计时器一计时结束后同时启动所述泵机与所述流量监测装置，所述泵机抽取菌株营养复合液储存罐内的菌株营养复合液向所述细菌纳米纤维素膜培养箱内输送，所述流量监测装置预先设定好输送量，所述流量监测装置监测所述泵机的流量，当所述泵机的流量到达预先设定的输送量时，所述流量监测装置关闭泵机。

进一步优化的，所述控温模块包括计时器二、温度监测装置和产热装置，所述泵机的流量到达预先设定的输送量时，所述流量监测装置开启温度监测装置，所述温度监测装置预先设定有培养温度，所述温度监测装置监测所述细菌纳米纤维素膜培养箱内的温度后控制所述产热装置将所述细菌纳米纤维素膜培养箱内的温度升至培养温度，当所述细菌纳米纤维素膜培养箱内的温度达到培养温度时，所述温度监测装置控制所述计时器二开始倒计时，同时所述温度监测装置控制所述产热装置停止工作，所述计时器二设定有培养时间，当所述计时器二倒计时完毕时向所述取料装置发送信号，所述取料装置开始工作，所述取料装置可将细菌纳米纤维素膜培养箱内成型的细菌纳米纤维素膜无损取出并自动码放。

进一步优化的，所述菌株营养复合液储存罐内的菌株营养复合液由培养基液和菌株溶液配合而成。

进一步优化的，所述温度监测装置控制所述产热装置停止工作后，所述温度监测装置继续工作，当所述温度监测装置检测到所述细菌纳米纤维素膜培养箱内温度低于培养温度时会控制所述产热装置再次工作。

(三)有益效果

1、本发明通过灭菌模块、泵送模块、控温模块和取料装置之间的配合，实现了细菌纳米纤维素膜的全自动生产，大大提高了产量，并且全自动生产使质量得到了充分保障，良品率比传统生产方法大大提高。

2、本发明设置有灭菌模块，能防止杂菌繁殖，保证了细菌纳米纤维素膜的高品质。

3、本发明设置有控温模块，能将细菌纳米纤维素膜培养箱内的温度控制在最适温度，大大提升了纤维素细菌的繁殖效率，增加了细菌纳米纤维素膜的产量。

附图说明

图1为一种细菌纳米纤维素膜自动化生产装置结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图1和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述；以下实施例用于对本发明的说明，但不用来限制本发明的范围。

如图1所示，一种细菌纳米纤维素膜自动化生产装置，包括总开关、细菌纳米纤维素膜培养箱、泵送模块、控温模块、灭菌模块和取料装置，灭菌模块设置于细菌纳米纤维素膜培养箱内负责灭菌工作，控温模块设置于细菌纳米纤维素膜培养箱内负责调温工作，总开关控制灭菌模块的开启，灭菌模块控制泵送模块向细菌纳米纤维素膜培养箱泵送菌株营养复合液，泵送模块控制控温模块进行温度调节，控温模块控制取料装置适时将细菌纳米纤维素膜培养箱内成型的细菌纳米纤维素膜取出。

灭菌模块包括计时器一和灭菌装置，总开关控制灭菌装置的开启，计时器一控制灭菌装置的关闭，总开关与计时器一连接，计时器一预先设定好灭菌时间，启动总开关后灭菌装置与计时器一开始工作，计时器一设定的灭菌时间到后，计时器一将灭菌装置关闭。

具体的，灭菌模块执行灭菌操作的部分一般采用辐射灭菌而不采用高温灭菌，如采用高温灭菌会使细菌纳米纤维素膜培养箱内温度过高，而细菌纳米纤维素膜培养箱几乎为密封结构，十分不利于散热，从而影响到之后纤维素细菌的繁殖；此外，辐射灭菌效率极高，辐射灭菌是利用电离辐射杀死大多数物质上的微生物的一种有效方法；用于灭菌的电磁波有微波、紫外线(UV)、X射线和γ射线等；它们都能通过特定的方式控制微生物生长或杀死微生物；例如微波可以通过热产生杀死微生物的作用；紫外线使DNA分子中相邻的嘧啶形成嘧啶二聚体，抑制DNA复制与转录等功能，杀死微生物；X射线和γ射线能使其它物质氧化或产生自由基(OH·H)再作用于生物分子，或者直接作用于生物分子，打断氢键、使双键氧化、破坏环状结构或使某些分子聚合等方式，破坏和改变生物大分子的结构，从而抑制或杀死微生物。

泵送模块包括流量监测装置、泵机和菌株营养复合液储存罐，计时器一计时结束后同时启动泵机与流量监测装置，泵机从菌株营养复合液储存罐中抽取菌株营养复合液向细菌纳米纤维素膜培养箱内输送，流量监测装置预先设定好输送量，流量监测装置监测泵机的流量，当泵机的流量到达预先设定的输送量时，流量监测装置关闭泵机，具体的，为了保证每一批次的细菌纳米纤维素膜厚度相同，泵机最好选用高精度泵。

控温模块包括计时器二、温度监测装置和产热装置，泵机的流量到达预先设定的输送量时，流量监测装置开启温度监测装置，温度监测装置预先设定有培养温度，温度监测装置监测细菌纳米纤维素膜培养箱内的温度后控制产热装置将细菌纳米纤维素膜培养箱内的温度升至培养温度，当细菌纳米纤维素膜培养箱内的温度达到培养温度时，温度监测装置控制计时器二开始倒计时，同时温度监测装置控制产热装置停止工作，计时器二设定有培养时间，当计时器二倒计时完毕时向取料装置发送信号，取料装置开始工作。

取料装置可将细菌纳米纤维素膜培养箱内成型的细菌纳米纤维素膜无损取出并自动码放。

菌株营养复合液储存罐中的菌株营养复合液由培养基液和菌株溶液配合而成；采用这种培养方式有其特殊有优点，因为每一批次的细菌纳米纤维素膜厚度必须基本相同，若是采用在培养基液上滴加菌株溶液的方式易造成菌株生长过程中分布不均匀的问题，会造成最后的细菌纳米纤维素膜成品厚度不均，不但外观不美观，而且在某些应用领域，厚度不均的细菌纳米纤维素膜属于次品，不能使用；为了保证每一批次的细菌纳米纤维素膜厚度必须基本相同，采用菌株营养复合液的培养方式，使菌株均匀分布在培养基液中，菌株在培养温度下繁殖后产生的纤维素在容器中分布非常均匀，因此得到的细菌纳米纤维素膜厚度都是相同的，保证了其在各个领域都能得到应用。

具体的工作过程为，启动总开关，灭菌装置开启，对细菌纳米纤维素膜培养箱内进行辐射灭菌，计时器一预先设定好灭菌时间，启动总开关后计时器一开始倒计时，计时器一设定的灭菌时间到后，计时器一将灭菌装置关闭，计时器一计时结束后同时启动泵机与流量监测装置，泵机抽取菌株营养复合液向细菌纳米纤维素膜培养箱内输送，流量监测装置预先设定好输送量，流量监测装置监测泵机的流量，当泵机的流量到达预先设定的输送量时，流量监测装置关闭泵机；泵机的流量到达预先设定的输送量时，流量监测装置开启温度监测装置，温度监测装置预先设定有培养温度，温度监测装置监测细菌纳米纤维素膜培养箱内的温度后控制产热装置将细菌纳米纤维素膜培养箱内的温度升至培养温度，当细菌纳米纤维素膜培养箱内的温度达到培养温度时，温度监测装置控制计时器二开始倒计时，同时温度监测装置控制产热装置停止工作，计时器二设定有培养时间，当计时器二倒计时完毕时向取料装置发送信号，取料装置开始工作，取料装置可将细菌纳米纤维素膜培养箱内成型的细菌纳米纤维素膜无损取出并自动码放，温度监测装置控制产热装置停止工作后，温度监测装置继续工作，当温度监测装置检测到细菌纳米纤维素膜培养箱内温度低于培养温度时会控制产热装置再次工作；温度监测装置自始至终控制着产热装置，使菌纳米纤维素膜培养箱内的温度始终保持在培养温度。

综上所述，上述实施方式并非是本发明的限制性实施方式，凡本领域的技术人员在本发明的实质内容的基础上所进行的修饰或者等效变形，均在本发明的技术范畴。

Claims (6)

1.一种细菌纳米纤维素膜自动化生产装置，其特征在于，包括总开关、细菌纳米纤维素膜培养箱、泵送模块、控温模块、灭菌模块和取料装置，所述灭菌模块设置于所述细菌纳米纤维素膜培养箱内并负责灭菌工作，所述控温模块设置于所述细菌纳米纤维素膜培养箱内并负责调温工作，所述总开关控制连接灭菌模块用以控制其开启，所述灭菌模块控制连接所述泵送模块用于控制其向所述细菌纳米纤维素膜培养箱泵送菌株营养复合液，所述泵送模块控制连接所述控温模块用以控制其进行温度调节，所述控温模块控制连接所述取料装置用于适时将所述细菌纳米纤维素膜培养箱内成型的细菌纳米纤维素膜取出。

2.根据权利要求1所述的一种细菌纳米纤维素膜自动化生产装置，其特征在于，所述灭菌模块包括计时器一和灭菌装置，所述总开关控制灭菌装置的开启，所述计时器一控制灭菌装置的关闭，所述总开关与计时器一连接，所述计时器一预先设定好灭菌时间，启动所述总开关后所述灭菌装置与所述计时器一开始工作，所述计时器一设定的灭菌时间到后，所述计时器一将所述灭菌装置关闭。

3.根据权利要求2所述的一种细菌纳米纤维素膜自动化生产装置，其特征在于，所述泵送模块包括流量监测装置、泵机和菌株营养复合液储存罐，所述计时器一计时结束后同时启动所述泵机与所述流量监测装置，所述泵机抽取菌株营养复合液储存罐内的菌株营养复合液向所述细菌纳米纤维素膜培养箱内输送，所述流量监测装置预先设定好输送量，所述流量监测装置监测所述泵机的流量，当所述泵机的流量到达预先设定的输送量时，所述流量监测装置关闭泵机。

4.根据权利要求3所述的一种细菌纳米纤维素膜自动化生产装置，其特征在于，所述控温模块包括计时器二、温度监测装置和产热装置，所述泵机的流量到达预先设定的输送量时，所述流量监测装置开启温度监测装置，所述温度监测装置预先设定有培养温度，所述温度监测装置监测所述细菌纳米纤维素膜培养箱内的温度后控制所述产热装置将所述细菌纳米纤维素膜培养箱内的温度升至培养温度，当所述细菌纳米纤维素膜培养箱内的温度达到培养温度时，所述温度监测装置控制所述计时器二开始倒计时，同时所述温度监测装置控制所述产热装置停止工作，所述计时器二设定有培养时间，当所述计时器二倒计时完毕时向所述取料装置发送信号，所述取料装置开始工作，所述取料装置可将细菌纳米纤维素膜培养箱内成型的细菌纳米纤维素膜无损取出并自动码放。

5.根据权利要求3所述的一种细菌纳米纤维素膜自动化生产装置，其特征在于，所述菌株营养复合液储存罐内的菌株营养复合液由培养基液和菌株溶液配合而成。

6.根据权利要求4所述的一种细菌纳米纤维素膜自动化生产装置，其特征在于，所述温度监测装置控制所述产热装置停止工作后，所述温度监测装置继续工作，当所述温度监测装置检测到所述细菌纳米纤维素膜培养箱内温度低于培养温度时会控制所述产热装置再次工作。

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