CN114945676A - 由细菌纳米纤维素制成的非织造材料的生产工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种由细菌纳米纤维素组成的尺寸稳定的水凝胶的生产工艺，所述生产工艺具有以下步骤：提供含糖溶液、用细菌菌株接种所述含糖溶液、培养所述溶液并洗涤由所述培养产生的非织造材料。

Description

由细菌纳米纤维素制成的非织造材料的生产工艺

本发明涉及一种由细菌纳米纤维素组成的水凝胶的生产工艺，所述生产工艺具有以下步骤：提供含糖溶液、用细菌菌株接种所述含糖溶液、培养所述溶液并洗涤由所述培养产生的水凝胶，本发明还涉及一种使用上述工艺生产的非织造材料。

由细菌纳米纤维素制成的尺寸稳定的水凝胶是已知的。这种细菌纳米纤维素通过在含水和酸性缓冲的营养培养基中培养合适的细菌菌株而生产，其中在有时可以持续数周的培养过程中，在营养培养基与空气之间的界面处形成尺寸稳定的水凝胶。根据生产工艺，以这种方式生产的水凝胶也符合素食产品的要求。这些尺寸稳定的水凝胶在下文也称为“纳米纤维素凝胶”。

由于它们与人体皮肤的结构相似性、它们与人类有机体的良好相容性以及它们的高保水能力，纳米纤维素凝胶此外可以用作按摩海绵、毛巾、湿巾或保护膜。纳米纤维素凝胶可以在生长过程中加载并配备特殊特性(例如，颜色、味道、气味、表面结构、渗透性、活性物质加载)。此外，已知原位修饰，即在进行中的培养过程中通过向营养培养基中添加不同的添加剂来影响合成。还已知在生物材料合成后基于细菌纳米纤维素对生物材料进行修饰(后修饰)。

为此，在本发明范围内开发一种速溶粉末，这大大简化纳米纤维素凝胶的国内生产。这种粉末溶解在水中，也适用于纳米纤维素的后续加载和改性。在存在本溶液时，相应培养的细菌菌株启动新的益生菌“活性”纳米纤维素凝胶的生长，随后用于卫生储存和翻新。

“微生物聚合物”包括由例如细菌、真菌或藻类的微生物产生的聚合物。纳米纤维素优选地通过培养例如葡糖酸醋杆菌、肠杆菌、农杆菌、假单胞菌和根霉菌的微生物菌株合成。除了汉逊氏葡糖酸醋杆菌和康普茶葡糖酸醋杆菌之外，在这方面研究和记录最广泛的细菌菌株木葡糖酸醋杆菌特别适用于纳米纤维素凝胶的生产。纳米纤维素凝胶由微生物在空气和含有D-葡萄糖的营养培养基之间的界面处产生。在下面讨论的替代生产工艺中，水溶液中的蔗糖是碳源。细菌以原纤维的形式挤出纤维素，这些原纤维在培养基与空气之间的界面处聚集形成纤维。这形成由大约99％水和1％纳米纤维素组成的三维交织纤维网络。

由于这种生物聚合物的特殊材料特性、极高的生物相容性、与人体自身蛋白质组织的结构相似性、形状的多样性和众多的修饰选择，它已用于制药、医药、化妆品和食品化学。细菌纳米纤维素可以在通常条件下进行灭菌，其特点是含水量高和机械稳定性好，同时表面和稠度被描述为令人愉悦的柔软和特别光滑。例如，在化妆品中，它以面膜的形式使用，富含活性成分和维生素。在医学上，正在研究和使用由细菌纳米纤维素制成的血管、植入物和伤口敷料。

参考文献：

K.-Y.Lee、J.J.Blaker、A.Bismarck：细菌纤维素的表面功能化作为生产具有改进特性的绿色聚乳酸纳米复合材料的途径，《复合材料科学与技术》(2009年)；

D.Klemm、D.Schumann、F.Kramer、N.Heβler、M.Hornung、H.-P.Schmauder、S.Marsch：纳米纤维素作为研究和应用中的创新聚合物。《聚合物科学进展》(2006年)，205(多糖II)；

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N.Hessler、D.Klemm：使用聚乙二醇和碳水化合物添加剂进行原位修饰来改变细菌纳米纤维素结构，《纤维素》(荷兰多德雷赫特)(2009年)，16(5)，第899至910页；

D.Klemm、D.Schumann、F.Kramer、N.Heβler、M.Hornung、H.-P.Schmauder、S.Marsch：纳米纤维素作为研究和应用中的创新聚合物。《聚合物科学进展》(2006年)，205(多糖II)，第49至96页；

M.Seifert：在木醋杆菌培养中通过营养培养基的成分改变细菌纤维素的结构[英文：Modification of the structure of bacterial cellulose by the composition ofthe nutrient medium in the culturing of Acetobacter xylinum]。

根据本发明的纯化非织造材料形式的纳米纤维素凝胶可以用于按摩目的，用于物理疗法、补充医学、整骨疗法、身体疗法(也作为冷却或加热垫、按摩辅助剂、触觉刺激剂)和个人卫生(湿纸巾、清爽湿巾、益生菌毛巾)，以用于作为刺激辅助剂或保护膜进行消毒(装有消毒剂)并积极用于医疗目的。另外，由纳米纤维素凝胶制成的非织造材料可以用作按摩手套、毛巾或大面积涂抹化妆品(乳液、面霜、油)的工具。对纳米纤维素凝胶的需求也在增加，这种凝胶也可以但不排他地在凝胶合成后由用户单独加载。这种后修饰需要未加载的纳米纤维素凝胶。合成的水凝胶必须尽可能不含可能在凝胶合成过程中粘附或保留在纤维网络中的细菌残留物。其他杂质，特别是对健康有害的杂质，也必须至少低于限值。同时，在清洗过程中，必须考虑到水凝胶是有机物质，因此清洗过程必须适度温和以获得所需特性。

因此，本发明的一个目的是提供由细菌纳米纤维素组成的非织造材料的生产工艺，其中生产的水凝胶基本上不含异物。同时，所述工艺应该快速且易于实施，并且成本低廉且对环境友好。

本发明的另一个目的是提供一种由细菌纳米纤维素组成的尺寸稳定的水凝胶，所述水凝胶基本上不含异物，并且可以快速、廉价且以环境友好的方式生产。

所述目的通过根据权利要求1所述的由细菌纳米纤维素组成的非织造材料的生产工艺实现。本发明的有利实施方案在从属权利要求中阐述。

由细菌纳米纤维素组成的非织造材料的生产工艺具有四个工艺步骤：在第一工艺步骤中，提供含糖溶液。果糖或蔗糖可以用作碳源，在最简单的情况下，葡萄糖在含水和酸性缓冲的营养培养基中，结晶D-葡萄糖溶解在水中，其中例如磷酸氢钠和柠檬酸浓度为2重量％至20重量％。这导致在微酸性范围内的缓冲pH值。在第二工艺步骤中，用细菌菌株接种含糖溶液。纳米纤维素凝胶优选地使用例如葡糖酸醋杆菌、肠杆菌、农杆菌、假单胞菌和根霉菌的微生物菌株合成。细菌菌株木葡糖酸醋杆菌(也称为木质醋酸菌)特别适用于生产纳米纤维素凝胶。使用的可能细菌菌株还为康普茶葡糖酸醋杆菌、汉逊氏醋酸菌、氧化葡糖杆菌、路德酵母、尖端酵母和酿酒酵母。在第三工艺步骤中，培养溶液，即创造和维持确保细菌能够代谢营养物的条件。培养在2至25天的时间段内进行。尺寸稳定的水凝胶由微生物在空气与营养培养基之间的界面处产生。细菌以原纤维的形式挤出纤维素，这些原纤维在培养基与空气之间的界面处聚集形成纤维。这形成由大约99％水和1％纳米纤维素组成的三维交织纤维网络。在第四工艺步骤中，洗涤由培养产生的水凝胶以达到对健康无害的纯度。根据使用不同培养基和细菌菌株的生产工艺，细菌纳米纤维素的培养会产生杂质，这些杂质在培养后通过纯化工艺步骤解决。为了利用细菌纳米纤维素作为用于皮肤的非织造材料、原材料、成型物体或可加载载体，此工艺步骤是必要的。

用于水凝胶的任选加载或替代培养的其他组分包括选自由以下项组成的浓度为0.1重量％至5％重量的至少另一有机酸：葡糖酸、葡糖醛酸、右旋(L+)乳酸、酒石酸、叶酸、草酸、松萝酸、琥珀酸、苹果酸、丙二酸和柠檬酸，以及另外浓度为1ppm至100ppm的微量元素(例如钾、钙、铜、锌、锰、钴)。另外，溶液可以含有至少一种维生素(例如维生素B1、维生素B2、维生素B3、维生素B6、维生素B12、维生素C、维生素D、维生素E、维生素K)。

根据本发明，在37℃至142℃的温度下，将通过培养产生的水凝胶在含5重量％至50重量％碱的碱中洗涤5分钟至400分钟。清洗过程的温度区间优选为90℃至142℃，特别优选100℃至142℃。洗涤过程的持续时间优选为60分钟至400分钟，特别优选为120分钟至400分钟。根据本发明的这种工艺生产的水凝胶由于它们的表面结构而可以很容易地被洗掉，并且特别是在它们合成的纯形式中，对也用于皮肤上的清洁剂(肥皂、餐具洗涤剂等)不敏感。水凝胶可以在水中煮沸或用热蒸汽消毒，然后在洗碗机中清洗而不会变形。因此，它们是可重复使用的，并且如果处理得当，水凝胶是完全可生物降解的。

在本发明的一个改进中，碱是5重量％至50重量％的苛性钠溶液。苛性钠溶液，即NaOH(氢氧化钠)在水中的溶液是化学工业中的标准材料，因此可用且价格低廉。NaOH在其纯净状态下是固体且因此易于运输。通过用酸中和或足够强的稀释也可以很容易地进行处理。用浓度和持续时间根据水凝胶的强度和性质调整的苛性苏打溶液洗涤会使水凝胶的细胞结构更灵活、更柔软和更光滑，而稳定性和保水能力不会因此而显著降低。

在本发明的进一步发展中，在洗涤过程中产生洗涤溶液与水凝胶之间的相对运动。由于相对运动，附着在水凝胶上并嵌入水凝胶中的杂质比静态清洗过程更快且更彻底地去除。

在本发明的另一个实施方案中，洗涤过程分两个步骤进行。洗涤过程的两个步骤尤其在洗涤溶液的浓度和洗涤溶液的温度以及洗涤过程的持续时间方面或至少在所提及参数中的一个方面不同。在第一步骤(初步清洗)中，在所用苛性钠溶液的沸点或低于所用苛性钠溶液的沸点高达15℃的温度下使用40重量％至50重量％的苛性钠溶液。45重量％的苛性钠溶液的沸点为142℃。清洗过程的第一步骤的持续时间在1分钟与150分钟之间，优选地在100分钟与140分钟之间。在第二步骤中，使用浓度较低、温度较低且持续时间较长的洗涤溶液。苛性钠溶液的浓度范围为0.4重量％至8重量％，温度在37℃与100℃之间且因此低于所用洗涤溶液的沸点。持续时间为1小时至400分钟。

在本发明的一个改进中，在洗涤过程的第一步骤与第二步骤之间更换洗涤溶液。如果使用相同的洗涤溶液进行洗涤过程，则更换溶液以降低不需要的异物的浓度是有意义的。

在本发明的有利实施方案中，在洗涤程序之后，可选地在80℃下持续30至120分钟用蒸馏水多次漂洗并进行(水凝胶的)灭菌。清洗过程可以可选地通过灭菌完成，以杀死其他微生物并确保包装中的保质期尽可能长。灭菌可以在高压灭菌器中进行。

在本发明的一个改进方案中，使用热蒸汽进行灭菌。清洗过程可以可选地通过灭菌完成，例如在121℃下使用热蒸汽20分钟完成，以杀死其他微生物并确保包装中的保质期尽可能长。灭菌可以至少部分地在高压灭菌器中进行。

所述目的进一步通过根据权利要求8所述的由水凝胶制成的非织造材料实现。

根据本发明的由细菌纳米纤维素制成的非织造材料具有80重量％至99.5重量％的水含量和0.5重量％至20重量％的纤维素含量。根据本发明，非织造材料具有0.1重量％至15重量％的异物含量。在本文档的上下文中，所述异物是非织造材料的有意或无意组分的不寻常组分。

在本发明的一个改进中，异物包含杂质和负载。杂质是无意的组分并且在洗涤过程中大部分从非织造材料中去除。另一方面，负载是有意的组分并且在非织造材料的合成过程期间或之后被施加并引入到非织造材料中。这种非织造材料存在于化妆品中，例如，富含活性成分和呈皮肤垫和活性成分载体形式的维生素。

根据细菌菌株、营养培养基、培养温度和持续时间以及其他参数，非织造材料还具有不同比例的对应营养液，所述营养液可能包括各种酸和化学添加剂、酵母、维生素或有机残留物(例如来自茶、花、水果或椰子等植物)。在某些情况下，例如非织造材料的活性、酸性益生菌负载(参见红茶菌培养物)或活性植物组分(与原位而不是后修饰的大麻中的CBD相当)，这可能是合乎需要的。

在本发明的另一实施方案中，杂质具有0.05重量％至1重量％的含量。在本发明的另一配置中，杂质具有0.1重量％至0.5重量％的含量。在本发明的另一个实施方案中，杂质包含来自以下项的群组的一种或多种物质：上述酸、微量元素、酵母、维生素和有机或无机着色颗粒、益生菌、抗真菌剂、消毒剂、酒精、芦荟、透明质酸、精油、叶子、根和果实的提取物以及皮肤颗粒或体液(皮肤上使用后)。

在本发明的另一个实施方案中，杂质包含生物杂质和/或化学杂质。在非织造材料的合成过程中使用革兰氏阴性细菌菌株会带来最终产品内毒素污染的风险，即来自细菌外细胞膜的分解产物会在人体中引发不良反应。这些仅以无害的浓度存在于根据本发明的非织造材料中。

生产工艺还可选地包括以下步骤：

在平底容器中，将浓度为2重量％至20重量％的结晶葡萄糖、磷酸氢钠和柠檬酸溶解于水中以形成在pH 4至pH 7之间的缓冲pH，将浓度各自在0.1重量％与5重量％之间的蛋白胨和酵母提取物的干混合物引入缓冲水溶液中，搅拌溶液，直到蛋白胨完全溶解并且酵母提取物完全悬浮。通过在121℃下高压灭菌20分钟进行灭菌。接种木葡糖醋杆菌菌株，培养溶液2天至25天，直到在营养培养基与空气的界面形成水凝胶，倾析水溶液，洗涤水凝胶，纯化且然后可选地将水凝胶置于含有染料、调味剂、香料和活性成分的溶液中30分钟至30天，且最后用热蒸汽灭菌。

在替代工艺中，代替引入葡萄糖、蛋白胨、酵母、磷酸氢钠和柠檬酸，执行以下步骤：

引入一种粉末，所述粉末含有2重量％至10重量％的红茶、绿茶和/或大麻茶提取物，90重量％至98重量％的蔗糖和/或葡萄糖，1重量％至5重量％的水果或蔬菜粉末、干叶和干花以及干草药调味品和活性成分。

通过添加干燥的微生物或含有微生物的液体溶液进行接种，至少一种物质选自由以下项组成的群组：木葡糖酸醋杆菌、康普茶葡糖酸醋杆菌、汉逊氏醋酸菌、氧化葡糖杆菌、路德酵母、尖端酵母或酿酒酵母。此外，添加浓度为0.1重量％至5重量％的至少一种其他有机酸，所述有机酸选自由以下项组成的群组：葡糖酸、葡糖醛酸、右旋(L+)乳酸、酒石酸、叶酸、草酸、松萝酸、琥珀酸、苹果酸、丙二酸和柠檬酸。组分的重量比例之和为100重量％。

或者，代替引入葡萄糖、蛋白胨、酵母、磷酸氢钠和柠檬酸，可以执行以下步骤：将300g白色精制甜菜糖或蔗糖溶液引入2l椰子水和120ml浓无水乙酸中。

在工艺的进一步配置中，代替引入葡萄糖、蛋白胨、酵母、磷酸氢钠和柠檬酸，并且代替接种木质醋酸菌，执行以下步骤：

将5g干大麻花或叶子溶液引入1000ml水中煮沸，加入一茶匙椰子油煮60分钟，加入100g糖(白色精制甜菜糖或蔗糖)，冷却至室温并引入含有活性康普茶培养物(例如，活的康普茶葡糖酸醋杆菌)的250ml酸性康普茶(pH 2.2-pH 3.5)。

用于使用上述生产工艺中的一者的装置包括2重量％至10重量％的红茶、绿茶和/或大麻提取物、90重量％至98重量％的蔗糖和/或葡萄糖、1重量％至5重量％的水果或蔬菜粉末、干叶和花、干草药调味剂和活性成分，以及从由以下项组成的组中选择的至少一种类型的干燥微生物：

木葡糖酸醋杆菌、康普茶葡糖酸醋杆菌、汉逊氏醋酸菌、氧化葡糖杆菌、路德酵母、尖端酵母或酿酒酵母。

此外，装置还具有浓度为0.1重量％至5重量％的至少一种其他有机酸，所述有机酸选自由以下项组成的群组：醋酸、葡糖酸、葡糖醛酸、右旋(L+)乳酸、酒石酸、叶酸、草酸、松萝酸、琥珀酸、苹果酸、丙二酸和柠檬酸。在这种情况下，组分的重量比例之和为100重量％。装置的组成方式是在水溶液中形成3.5至7的pH值。

使用干燥的速溶混合物或下文描述的双组分溶液生产细菌纳米纤维素的工艺是新颖的。关键的生产参数在本文中标准化，从而大大简化并且规划结果。此工艺也可以用于食品领域(例如，康普茶饮料)或纺织品(制造基于细菌纳米纤维素的素食皮革或织物)，因为取消冲泡和冷却茶的工艺步骤并且成分之间的混合比例保持不变。即时混合象征着大幅简化，特别是对于家庭用户。

通过其传统的国内酿造和发酵培养，康普茶通常表现为一种未定义的培养物，但通常包括细菌和酵母菌株的理想益生菌成分。然而，由于野生发酵的性质，这可能会有很大差异。这里的已知成分是：

木葡糖酸醋杆菌、康普茶葡糖酸醋杆菌、汉逊氏葡糖酸醋杆菌、木状醋杆菌、氧化葡糖杆菌、路德酵母、尖端酵母、酿酒酵母。

作为有机酸，应提及乙酸、葡萄糖酸、葡萄糖醛酸、右旋(L+)乳酸、酒石酸、叶酸、草酸、松萝酸、微量的琥珀酸、苹果酸、丙二酸和柠檬酸。微量元素和矿物质包括铁、镁、钠、钾、钙、铜、锌、锰、钴和其他矿物质。

维生素列表包括维生素B1、维生素B2、维生素B3、维生素B6、维生素B12、维生素C、维生素D、维生素E、维生素K。还包含各种氨基酸、酶、单宁、酶转化酶、淀粉酶、过氧化氢酶、蔗糖酶、凝乳酶和蛋白水解酶、抗菌物质、酒精和碳酸。

康普茶的细菌培养物具有能够抵抗在足够酸性液体中威胁系统的外来细菌的特殊性质。如果为它们提供营养、天然染料、活性成分和香气，生长中的细菌纤维素会凭借其高吸含水(约99％的水、1％纤维素)及其保水能力呈现额外特性。

活性纳米纤维素凝胶含有活的益生菌菌株；在被动纳米纤维素凝胶中，通过纯化工艺步骤杀死和去除细菌菌株，并且通过高压灭菌(121℃蒸汽持续15到20分钟)或电子束工艺对水凝胶进行灭菌。

250毫升酸性康普茶[“Fairment Kombucha-Original”pH值2.5-2.8]或规定的纳米纤维素凝胶菌株(pH值2.2-3.5)与合适的活性细菌培养物和25g速溶粉的组合适合于在卫生条件和供氧条件下静置培养2到25天，产生总质量为50g或以上的一种或多种康普茶基纳米纤维素凝胶。基于康普茶的纳米纤维素凝胶的材料特性与上述合成的生物聚合物相似。

液体副产品是一种具有通常的康普茶组成的酸性茶溶液，康普茶组成为细菌和酵母培养物(pH 2.3-4)，其中含有一定比例的有机香气、染料、调味剂和活性成分(根据速溶粉的成分，来自水果或蔬菜、茶、草药香气和活性成分)。此溶液现在适用于接种和染色，以及用于储存、翻新和维护纳米纤维素凝胶。它可以用于通过益生菌培养物使灭菌的被动非织造材料恢复活力。

由于高吸水率和在机械冲击下释放水的能力，重量规格会受到很大的波动因此在本文中仅用作阐述。容器对生长也有着至关重要的影响。形状、表面、填充水平和材料是决定特性的因素。瓷器、塑料和玻璃容器最适合在家中种植纳米纤维素凝胶。

除了合成的被动纳米纤维素非织造材料和益生菌活性水凝胶外，还具有生产椰子基纳米纤维素凝胶的第三工艺，所述椰子基纳米纤维素凝胶又具有与上述纳米纤维素凝胶相似的材料特性并且也可以原位或后续加载。在这里，也适用于静置培养2天至25天的发酵生产工艺，其中营养培养基(pH 2.3-3.5)的组成如下：120ml浓缩无水乙酸(冰乙酸)、300g糖[天然生物甜菜糖](白糖、精制糖或生蔗糖)、300ml Nata发酵剂(葡萄糖酸杆菌菌株)，或者可以使用康普茶发酵剂或未经高温消毒的康普茶饮料[“Fairment Kombucha-Original”]，也可以使用2l椰子水[“Coco Juice Pure Organic”]。

生产细菌纳米纤维素的第四变体是使用药用大麻。为此，营养液的制备方法是：将5g大麻叶或花在1l水中和一茶匙椰子油中煮沸60分钟，然后加入100g糖[天然有机甜菜糖](白糖、精制糖或生蔗糖)。加入250毫升酸性康普茶[Fairment Kombucha-Original pH2.5-2.8]或定义的纳米纤维素凝胶菌株(pH 2.2-3.5)开始生产纳米纤维素，除了上述特性外，纳米纤维素还含有有效的大麻素。皮肤和粘膜中具有许多大麻素受体。例如，药用活性成分大麻二酚(CBD)可促进组织中的血液循环，从而可以提高敏感性。

以不同方式生产的纳米纤维素凝胶优选用于以下产品变体：尺寸为150-300mm x150-300mm且厚度为0.1-3mm时，湿巾或保护膜具有12-180g的沥干净重。在120-180mm x120-180mm的尺寸和3-10mm的厚度下，毛巾(或按摩海绵或触觉刺激剂)的排水重量为60-180g。

两种格式(圆角或生长或切割成矩形)都可以与玻璃或塑料圆柱体结合，所述圆柱体可以装满温水或护肤品。洗涤手套是由两块布(例如，方形、长方形、手形等)组合而成，这两块布可以通过与纺织品相似的方式切割、缝合、折叠或压制。

作为单独进一步加工的材料单元，非织造材料在未轧制时具有150-400mm的长度和120-300mm的宽度。在轧制形式中，获得指定长度的圆柱形状，并且根据材料的厚度(0.5-25mm)，外径为30-120mm，排水净重为100-1200g。尺寸规格各不相同，因为产品是工业组装的，也可以单独适应消费者的需求。通过在优选地由玻璃或食品安全塑料制成的形状合适的容器中培养，可以产生厚度不同的可折叠和可卷曲的翻板(例如，圆形、椭圆形、矩形、方形、菱形、三角形)，这取决于发酵的持续时间、温度和营养素的添加。使用适当的装置和容器，也可以使用所描述的工艺设计各种组件，例如气缸、软管状盖和保护器。

从坚实生长的块或薄膜，可以借助切割和铣削工具(刀具、剪刀、模切机、激光、打孔器)或3D打印工艺对形状进行建模，这些都不是纯有机生长的结果。这在模块化系统中产生大量其他组件。

这些纳米纤维素凝胶组成可以使用橡皮筋、绳索、袖口、环、夹子、钉或缝纫技术相互连接。按摩工具、袋子、玻璃杯、瓶子或管子等容器可以组合在一起，以提供形状和稳定性或用于存放。

由塑料、玻璃或软木制成的模板等工具也可以用于培养，以形成细菌纳米纤维素凝胶，所述凝胶在表面时仍在生长。这可以代表更复杂的基于纳米纤维素凝胶模型的特定设计的最终形状或各个组成。使用激光、冲压铁、压花工具和烙铁，可以提供或设计由细菌纳米纤维素制成的具有型号、生产日期或其他信息的物体。

减少塑料废物和使用不可再生原材料是所述技术在皮肤上使用时发展的一个生态机会。节约资源的单个国内生产的可能性，以及从不同生产工艺中进行选择以便能够在工业规模上获得区域生产和易于获得的原材料的可能性意味着可以避免包装、运送路线，从而可以避免排放。

培养后的理想纯化持续时间和NaOH浓度(在蒸馏水中)取决于所使用的营养物和细菌的确切组成，无论它们是复合物、杂交物还是纯培养物。

在根据本发明的工艺的一个实施方案中，使用单步纯化工艺。对于每毫米厚度的非织造材料，在85℃条件下，在每立方厘米纤维素100ml的0.8重量％NaOH溶液中暴露2小时实现可靠地终止所有所提及工艺中的所有细菌活性。根据所需的纯度，可以通过更换氢氧化钠溶液重复此工艺步骤(或在动态流动中进行)，直到此NaOH溶液不吸收或仅吸收所产生纤维素中的少量可检测杂质。然后用蒸馏水冲洗非织造材料，并且根据预期用途，将pH调节到pH 4与pH 7之间的所需值-优选地调节到7左右的皮肤中性值，因此pH可以在以后通过适当的加载容易地重新调节。可选地，除了蒸馏水之外，柠檬酸也可用于此中和步骤。

以这种方式清洁的非织造材料具有(预期的)8重量％的负载和1.5重量％的杂质。纯化可以可选地通过灭菌完成，例如在121℃下使用热蒸汽20分钟完成，以杀死其他微生物并确保包装中的保质期尽可能长。

就零售商的最佳保质期而言，包装应理想地用不透水薄膜真空包装，液体(蒸馏水或加载溶液)中无空气供应，并且就可持续性而言，包装应采用可重复使用、可锁定的圆柱形容器，或在拒水或防水包装中冻干细菌纳米纤维素以备日后膨胀。

在一步清洗工艺的另一个实施方案中，非织造材料在110℃下用45重量％的NaOH溶液清洗240分钟。NaOH溶液的量也是每立方厘米纤维素100ml。在清洗后，非织造材料也用蒸馏水和任选的柠檬酸冲洗。以这种方式清洁的非织造材料具有9.5重量％的负载和0.8重量％的杂质。

在根据本发明的工艺的另一个实施方案中，使用两步清洗工艺。在第一步骤(初步清洗)中，使用含有50重量％的NaOH的NaOH溶液，作用持续时间为135分钟并且温度为127℃。在第二清洗步骤中，非织造材料用8重量％的NaOH溶液在85℃的温度下清洗240分钟。以这种方式清洁的非织造材料具有10.5重量％的负载和0.27重量％的杂质。

Claims (14)

1.一种由细菌纳米纤维素组成的水凝胶的生产工艺，所述生产工艺包括以下步骤：

·提供含糖溶液

·用细菌菌株接种所述含糖溶液

·培养所述溶液

·洗涤由所述培养产生的水凝胶，

其特征在于

将通过所述培养产生的所述水凝胶在37℃至142℃下在含量为5重量％至50重量％的碱中洗涤5分钟至400分钟。

2.根据权利要求1所述的由细菌纳米纤维素组成的薄膜的生产工艺，

其特征在于

所述碱是5重量％至50重量％的苛性钠。

3.根据权利要求1或2所述的由细菌纳米纤维素组成的薄膜的生产工艺，

其特征在于

在洗涤过程中产生洗涤溶液与所述水凝胶之间的相对运动。

4.根据前述权利要求中任一项或多项所述的由细菌纳米纤维素组成的薄膜的生产工艺，

其特征在于

所述洗涤过程分两步进行。

5.根据权利要求4所述的由细菌纳米纤维素组成的薄膜的生产工艺

其特征在于

在所述洗涤过程的第一阶段与第二阶段之间更换所述洗涤溶液。

6.根据前述权利要求中任一项或多项所述的由细菌纳米纤维素组成的薄膜的生产工艺，

其特征在于

在所述洗涤过程之后进行灭菌。

7.根据权利要求6所述的由细菌纳米纤维素组成的薄膜的生产工艺，

其特征在于

用蒸汽进行灭菌。

8.一种非织造材料，所述非织造材料由含水量为80重量％至99.5重量％且纤维素含量为0.5重量％至20重量％的水凝胶制成，

其特征在于

所述非织造材料具有在0.01重量％至15重量％之间的异物含量。

9.根据权利要求8所述的由水凝胶制成的非织造材料，

其特征在于

所述异物含有杂质和负载。

10.根据权利要求9所述的由水凝胶制成的非织造材料，

其特征在于

所述杂质的含量为0.01重量％至2重量％。

11.根据权利要求9或10所述的由水凝胶制成的非织造材料，

其特征在于

所述杂质的含量为0.05重量％至1重量％。

12.根据权利要求10或11所述的由水凝胶制成的非织造材料，

其特征在于

所述杂质的含量为0.1重量％至0.5重量％。

13.根据权利要求9至11中任一项或多项所述的由水凝胶制成的非织造材料，

其特征在于所述杂质(或负载)具有选自以下项的群组的一种或多种物质：酸(乙酸、葡糖酸、葡糖醛酸、右旋(L+)乳酸、酒石酸、叶酸、草酸、松萝酸、琥珀酸、苹果酸、丙二酸和柠檬酸)、微量元素和矿物质(铁、镁、钠、钾、钙、铜、锌、锰、钴)、酵母提取物和维生素(维生素B1、维生素B2、维生素B3、维生素B6、维生素B12、维生素C、维生素D、维生素E、维生素K、维生素)、蛋白胨、磷酸氢钠、碳酸，以及有机或无机着色颗粒、益生菌、抗真菌剂、消毒剂、酒精、芦荟、透明质酸、精油和香料、叶子、根和果实的提取物以及皮肤颗粒或体液(在皮肤上使用后)。

14.根据权利要求9至11中任一项或多项所述的由水凝胶制成的非织造材料，

其特征在于

所述杂质含有生物杂质和/或化学杂质。