CN112063504A - 一种挂帘喷雾式细菌纤维素凝胶培养装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种挂帘喷雾式细菌纤维素凝胶培养装置,所述培养装置包括培养箱、挂帘装置、喷雾装置、空气净化器和培养液储藏及回收装置;所述挂帘装置和所述喷雾装置设置于所述培养箱内,所述挂帘装置设置于所述喷雾装置四周;所述空气净化器设置于所述培养箱外侧,所述空气净化器与所述培养箱之间设有进气管和排气管;所述培养液储藏及回收装置设置于所述培养箱外侧,所述培养液储藏及回收装置与所述培养箱之间设有培养液进液管和培养液回收管;所述培养液进液管与所述喷雾装置上端连接,所述培养液回收管与所述喷雾装置下端连接。
Description
技术领域
本发明涉及细菌纤维素凝胶膜生产技术领域,尤其涉及一种挂帘喷雾式细菌纤维素凝胶培养装置。
背景技术
细菌纤维素是由一些微生物代谢合成得到的生物材料,其与天然纤维素具有类似的基本结构,但是由于其中不含有木质素、半纤维素等伴生产物,同时具有高达95%以上的结晶度和高达2000-8000的高聚合度,而具有许多独特的性质,例如,其具有优秀的机械性能、较高的生物相容性、良好地生物可降解性等。
目前生产细菌纤维素大多采用静态培养和动态摇床培养,其中静态发酵是指细菌在静置的液态培养基与空气的气液接触面进行发酵培养而产生纤维素,细菌纤维素从培养液和空气的气液界面,沿着培养液向下不断合成积累,最终形成厚度与培养液高度有正相关的细菌纤维素膜。目前国内利用微生物合成细菌纤维素多数采用静态发酵法,静态发酵法形成的膜状细菌纤维素结构致密,抗涨强度高、透气透水性能良好、持水性好,同时具有良好的生物适应性和生物可降解性,被广泛应用于医学、生物、化工、食品等各领域,如骨修复、角膜、伤口敷料、组织工程支架等。然而静态培养过程中所需的空间和人力劳动较大,培养成本高,产量和产率低,这些都成为了制约细菌纤维素工业化生产和推广应用的主要因素。此外,在细菌纤维素的实际生产过程中,常常需要一次发酵就同时生产出不同厚度的细菌纤维素凝胶膜,以满足工业化要求,但目前的静态培养装置都未能实现这一效果。
现存的滚筒培养生产细菌纤维素凝胶膜也存在大量浪费培养液的现象,以及膜的生产率及成膜速率都尚未得到很好的控制,因此亟需研究开发一种新型的细菌纤维素凝胶培养装置。
发明内容
为解决上述技术问题,本发明提供了一种挂帘喷雾式细菌纤维素凝胶培养装置,所述培养装置包括培养箱、挂帘装置、喷雾装置、空气净化器和培养液储藏及回收装置;
所述挂帘装置和所述喷雾装置设置于所述培养箱内,所述挂帘装置设置于所述喷雾装置四周;
所述空气净化器设置于所述培养箱外侧,所述空气净化器与所述培养箱之间设有进气管和排气管;
所述培养液储藏及回收装置设置于所述培养箱外侧,所述培养液储藏及回收装置与所述培养箱之间设有培养液进液管和培养液回收管;
所述培养液进液管与所述喷雾装置上端连接,所述培养液回收管与所述喷雾装置下端连接。
其中,所述培养箱底部设有废液回收箱,所述培养液储藏及回收装置与所述废液回收箱之间设有废液回收管。
其中,所述培养箱采用透明耐高温灭菌材质制造。
其中,所述挂帘装置由四个半圆环组成上下两个圆环结构,上下两个圆环之间通过立杆连接;所述半圆环中间位置设有转轴。
其中,组成圆环结构的两个半圆环之间设有缺口。
其中,所述挂帘装置一端安装在所述培养箱顶端,另一端安装在所述培养箱底部,帘子宽度不大于所述半圆环的长度。
其中,所述帘子采用选择性透氧的中空纤维复合膜,微生物附着生长在透氧中空纤维膜表面。
其中,所述喷雾装置为管道结构,所述管道上均匀分布着环形喷雾器。
其中,所述培养液储藏及回收装置由无污染培养液储藏区和废液储藏区构成,所述无污染培养液储藏区与所述培养箱之间设有培养液进液管,所述废液储藏区与所述废液回收箱之间设有废液回收管。
其中,所述培养箱内部还设有温度传感器和湿度传感器。
本发明的有益效果:
本发明提供的挂帘喷雾式细菌纤维素凝胶培养装置,它结构简单,能够保证细菌纤维素生产所需要的充足的培养液和空气,并且最大限度地减少培养液的浪费,能有效控制膜的生产率及成膜速率,在节约空间和人力劳动成本的同时,提高成膜效率,同时便于控制膜的厚度,使细菌纤维素的生产更加便捷、高效。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案,下面将对实施方式中需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式,对应本领域的普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的培养装置的结构示意图;
图2为本发明实施例提供的增设挂帘装置的培养装置的结构示意图;
图3为本发明实施例提供的培养装置中培养液储藏及回收装置的结构示意图;
图4为本发明实施例提供的培养装置中圆环结构的示意图;
图5为本发明实施例提供的培养装置中挂帘装置的结构示意图;
图6为本发明实施例提供的培养装置中帘子悬挂的结构示意图;
附图中附图标记所对应的名称为:1-培养箱,2-挂帘装置,201-半圆环,202-立杆,203-转轴,204-帘子,3-喷雾装置,4-空气净化器,401-进气管,402-排气管,5-培养液储藏及回收装置,501-培养液进液管,502-培养液回收管,503-废液回收管,504-无污染培养液储藏区,505-废液储藏区,6-废液回收箱,6-废液回收箱。
具体实施方式
以下是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
本发明提供了一种挂帘喷雾式细菌纤维素凝胶培养装置,如图1~6所示,所述培养装置包括培养箱1、挂帘装置2、喷雾装置3、空气净化器4和培养液储藏及回收装置5;所述挂帘装置2和所述喷雾装置3设置于所述培养箱1内,所述挂帘装置3设置于所述喷雾装置3四周;所述空气净化器4设置于所述培养箱1外侧,所述空气净化器4与所述培养箱1之间设有进气管401和排气管402;所述培养液储藏及回收装置5设置于所述培养箱1外侧,所述培养液储藏及回收装置5与所述培养箱1之间设有培养液进液管501和培养液回收管502;所述培养液进液管501与所述喷雾装置3上端连接,所述培养液回收管502与所述喷雾装置3下端连接。
所述培养箱1底部设有废液回收箱6,所述培养液储藏及回收装置5与所述废液回收箱6之间设有废液回收管503;所述培养箱1采用透明耐高温灭菌材质制造;所述挂帘装置2由四个半圆环201组成上下两个圆环结构,上下两个圆环之间通过立杆202连接;所述半圆环201中间位置设有转轴203;组成圆环结构的两个半圆环201之间设有缺口;所述挂帘装置2一端安装在所述培养箱1顶端,另一端安装在所述培养箱1底部,帘子204宽度不大于所述半圆环201的长度;所述帘子204采用选择性透氧的中空纤维复合膜,微生物附着生长在透氧中空纤维膜表面;所述喷雾装置3为管道结构,所述管道上均匀分布着环形喷雾器;所述培养液储藏及回收装置5由无污染培养液储藏区504和废液储藏区505构成,所述无污染培养液储藏区504与所述培养箱1之间设有培养液进液管501,所述废液储藏区505与所述废液回收箱6之间设有废液回收管503;所述培养箱1内部还设有温度传感器和湿度传感器。
本发明提供的挂帘喷雾式细菌纤维素凝胶培养装置,如图1和2所示,所述培养箱1采用方形结构,设置在所述培养箱1一侧的空气净化器4通过进气管401将净化后的适合目标菌生长的新鲜空气通过培养箱1上端设置的进气阀注入培养箱1内,待挂帘装置2的帘子204上均匀分布的菌群吸收代谢后,废气由设置在培养箱1侧壁底端的排气阀经排气管402排出,从而达到培养箱1内空气循环的目的。
本发明提供的挂帘装置2由两部分组成,如图4~6所示,第一部分由四个半圆环201组成上下两个圆环结构,上下两个圆环通过立杆202分别安装在培养箱1的顶部和废液回收箱6的顶部;第二部分是具有选择透氧特性的中空纤维膜帘子204,该帘子204从两个半圆环201之间的缺口处挂入、取出,可挂四片帘子204,上下缺口垂直对应,进一步强化了帘子204的固定。培养液进液管501在圆环结构的上部,与圆环相隔一定距离,以保证不阻碍帘子204的取放。转轴203为可旋转移动的连接口,在取帘子204时,每个半圆环201结构可自转轴203处向外打开,变化为“3”结构,张开的缺口便于帘子204的取放,以及成膜成品的保护。所述帘子204,通过上下圆环以及立杆202定形,目标菌菌液则提前涂在环状帘子204的内侧,使其附着。
所述喷雾装置3的中心管道上端连着培养液进液管501,下端连着培养液回收管502,其上均匀分布着四个环形喷雾器,管内的培养液在高压的作用下,由喷雾头均匀喷洒在环状帘子204的内侧,供菌群生长代谢,生长成细菌纤维素凝胶,待膜成型后取出分离纯化即可。
所述培养箱1底部凹陷,与废液回收箱6连接,最底端设有出液口,目的是收集帘子204上经菌群代谢后的废液及喷洒在帘子204外的培养液,通过废液回收管503回收利用。
本发明提供的培养液贮藏及回收装置5采用圆柱体结构,如图3所示,新鲜培养液加灌至培养液贮藏及回收装置5的无污染培养液储藏区504,此时管道开关均处于开放状态,经培养液进液管501上的水泵加压,将培养液运送至培养箱1内的喷雾装置3进行喷雾,剩余的培养液经培养液回收管502回流至无污染培养液储藏区504。
前期若无污染培养液储藏区504中的培养液消耗殆尽,废液储藏区505中的回收液污染稍小,还可以再次用于喷雾,如果回收废液中代谢产物等杂质过多,不宜作培养液,则需及时更换并添加新的培养液。
以上实施例仅表达了本发明的具体实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都是属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种挂帘喷雾式细菌纤维素凝胶培养装置,其特征在于:所述培养装置包括培养箱(1)、挂帘装置(2)、喷雾装置(3)、空气净化器(4)和培养液储藏及回收装置(5);
所述挂帘装置(2)和所述喷雾装置(3)设置于所述培养箱(1)内,所述挂帘装置(3)设置于所述喷雾装置(3)四周;
所述空气净化器(4)设置于所述培养箱(1)外侧,所述空气净化器(4)与所述培养箱(1)之间设有进气管(401)和排气管(402);
所述培养液储藏及回收装置(5)设置于所述培养箱(1)外侧,所述培养液储藏及回收装置(5)与所述培养箱(1)之间设有培养液进液管(501)和培养液回收管(502);
所述培养液进液管(501)与所述喷雾装置(3)上端连接,所述培养液回收管(502)与所述喷雾装置(3)下端连接。
2.根据权利要求1所述的一种挂帘喷雾式细菌纤维素凝胶培养装置,其特征在于:所述培养箱(1)底部设有废液回收箱(6),所述培养液储藏及回收装置(5)与所述废液回收箱(6)之间设有废液回收管(503)。
3.根据权利要求1所述的一种挂帘喷雾式细菌纤维素凝胶培养装置,其特征在于:所述培养箱(1)采用透明耐高温灭菌材质制造。
4.根据权利要求1所述的一种挂帘喷雾式细菌纤维素凝胶培养装置,其特征在于:所述挂帘装置(2)由四个半圆环(201)组成上下两个圆环结构,上下两个圆环之间通过立杆(202)连接;所述半圆环(201)中间位置设有转轴(203)。
5.根据权利要求4所述的一种挂帘喷雾式细菌纤维素凝胶培养装置,其特征在于:组成圆环结构的两个半圆环(201)之间设有缺口。
6.根据权利要求5所述的一种挂帘喷雾式细菌纤维素凝胶培养装置,其特征在于:所述挂帘装置(2)一端安装在所述培养箱(1)顶端,另一端安装在所述培养箱(1)底部,帘子(204)宽度不大于所述半圆环(201)的长度。
7.根据权利要求6所述的一种挂帘喷雾式细菌纤维素凝胶培养装置,其特征在于:所述帘子(204)采用选择性透氧的中空纤维复合膜,微生物附着生长在透氧中空纤维膜表面。
8.根据权利要求1所述的一种挂帘喷雾式细菌纤维素凝胶培养装置,其特征在于:所述喷雾装置(3)为管道结构,所述管道上均匀分布着环形喷雾器。
9.根据权利要求1所述的一种挂帘喷雾式细菌纤维素凝胶培养装置,其特征在于:所述培养液储藏及回收装置(5)由无污染培养液储藏区(504)和废液储藏区(505)构成,所述无污染培养液储藏区(504)与所述培养箱(1)之间设有培养液进液管(501),所述废液储藏区(505)与所述废液回收箱(6)之间设有废液回收管(503)。
10.根据权利要求1~9中任意一项权利要求所述的一种挂帘喷雾式细菌纤维素凝胶培养装置,其特征在于:所述培养箱(1)内部还设有温度传感器和湿度传感器。
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