CN210237607U - 一种连续生产细菌纤维素膜的系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种连续生产细菌纤维素膜的系统，包括：发酵池；发酵池设有培养基进料管路、空气进气管路和洗涤液回流管路；能够伸入发酵池内部的筛孔套件；筛孔套件为底面均匀分布有若干个筛孔的框架结构，侧面靠近底部位置设有开窗；能够控制筛孔套件上下升降和水平移动的运吊装置；通过洗涤液回流管路与发酵池相连的洗涤池；洗涤液回流管路沿洗涤液回流方向依次设有蠕动泵和第一阀门；洗涤池设有振荡器、洗涤液回流出口和进料口，并能够容纳筛孔套件；进料口通过多道双向蠕动泵分别与培养基进口、碱液进口、废液出口和灭菌水进口相连。该系统在实现连续生产细菌纤维素膜基础上，能够提高生产效率，且发酵结束后细菌纤维素膜易提取、易洗涤。
Description
技术领域
本实用新型涉及微生物发酵技术领域，更具体地说，是涉及一种连续生产细菌纤维素膜的系统。
背景技术
细菌纤维素(Bacterial cellulose，简称BC)是由微生物发酵合成的多孔性网状纳米级生物高分子聚合物，因其由细菌合成而命名为细菌纤维素。BC由独特的丝状纤维组成，纤维直径在0.01～0.10μm之间，比植物纤维素(10μm)小2～3个数量级，每一丝状纤维由一定数量的超微纤维组成网状结构，与植物纤维素的主要差别在于其不含有半纤维素、木质素等。作为一种新型纳米材料，细菌纤维素已应用于纺织、医用材料、食品等各个领域，现已成为国际的研究热点。
现行细菌纤维素的生产主要采用浅盘一次性发酵来生产，如申请号为201620504633.0、201820393003.X及201810361078.4的中国专利提出的利用浅盘来一次性发酵获取细菌纤维素。但是上述发酵方式一次只能在一个浅盘上面发酵产生一张细菌纤维素膜，并且发酵后获取的细菌纤维素膜中含有大量的细菌和培养基，按照现行方法该细菌纤维素膜将进入灭菌、中和和洗涤的工艺流程，这种工艺存在菌种的利用率过低及发酵液的浪费问题。
对此，研究人员采用连续生产的工艺以期提高菌种的利用率、减少发酵液的浪费，但是，现有技术中连续生产细菌纤维素膜的方法存在生产效率低、发酵结束后细菌纤维素膜提取困难、产出的细菌纤维素膜后续的洗涤工序繁琐等技术问题。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种连续生产细菌纤维素膜的系统，在实现连续发酵生产细菌纤维素膜基础上，充分利用发酵培养基及菌种，能够提高生产效率，并且发酵结束后细菌纤维素膜易提取、易洗涤。
本实用新型提供了一种连续生产细菌纤维素膜的系统，包括：
发酵池；所述发酵池设有培养基进料管路、空气进气管路和洗涤液回流管路；
能够伸入发酵池内部的筛孔套件；所述筛孔套件为底面均匀分布有若干个筛孔的框架结构，侧面靠近底部位置设有开窗；
能够控制筛孔套件上下升降和水平移动的运吊装置；
通过洗涤液回流管路与发酵池相连的洗涤池；所述洗涤液回流管路沿洗涤液回流方向依次设有蠕动泵和第一阀门；所述洗涤池设有振荡器、洗涤液回流出口和进料口，并能够容纳筛孔套件；所述进料口通过多道双向蠕动泵分别与培养基进口、碱液进口、废液出口和灭菌水进口相连。
优选的，所述培养基进料管路沿进料方向依次设有第二阀门、循环泵和第三阀门；所述循环泵还设有与发酵池相通的循环液回流管路。
优选的，所述循环液回流管路设有第四阀门。
优选的，所述空气进气管路设有第五阀门。
优选的，所述筛孔套件中筛孔的直径为5mm～15mm，开窗的长度与设置所述开窗的侧面的长度相等，高度为45mm～55mm。
本实用新型提供了一种连续生产细菌纤维素膜的系统，包括：发酵池；所述发酵池设有培养基进料管路、空气进气管路和洗涤液回流管路；能够伸入发酵池内部的筛孔套件；所述筛孔套件为底面均匀分布有若干个筛孔的框架结构，侧面靠近底部位置设有开窗；能够控制筛孔套件上下升降和水平移动的运吊装置；通过洗涤液回流管路与发酵池相连的洗涤池；所述洗涤液回流管路沿洗涤液回流方向依次设有蠕动泵和第一阀门；所述洗涤池设有振荡器、洗涤液回流出口和进料口，并能够容纳筛孔套件；所述进料口通过多道双向蠕动泵分别与培养基进口、碱液进口、废液出口和灭菌水进口相连。与现有技术相比，本实用新型提供的连续生产细菌纤维素膜的系统，在实现连续发酵生产细菌纤维素膜基础上，能够提高生产效率，并且发酵结束后细菌纤维素膜易提取、易洗涤。
同时，本实用新型提供的连续生产细菌纤维素膜的系统能够提高发酵液的利用率，充分利用菌种和发酵液的价值；并且能够将洗涤、中和和杀菌、清洗过程在同一装置中完成，节省系统的占用空间、人力及碱液用量，减少环境污染，兼具环保性和经济性，有利于在本领域推广和发展。
另外，通过在筛孔套件中固定设计好特定尺寸的模具，还可产出规定尺寸的细菌纤维素膜，应用前景广阔。
附图说明
图1为本实用新型实施例提供的连续生产细菌纤维素膜的系统的结构示意图；
图2为本实用新型实施例1提供的连续生产细菌纤维素膜的系统的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例，对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
本实用新型提供了一种连续生产细菌纤维素膜的系统，包括：
发酵池；所述发酵池设有培养基进料管路、空气进气管路和洗涤液回流管路；
能够伸入发酵池内部的筛孔套件；所述筛孔套件为底面均匀分布有若干个筛孔的框架结构，侧面靠近底部位置设有开窗；
能够控制筛孔套件上下升降和水平移动的运吊装置；
通过洗涤液回流管路与发酵池相连的洗涤池；所述洗涤液回流管路沿洗涤液回流方向依次设有蠕动泵和第一阀门；所述洗涤池设有振荡器、洗涤液回流出口和进料口，并能够容纳筛孔套件；所述进料口通过多道双向蠕动泵分别与培养基进口、碱液进口、废液出口和灭菌水进口相连。
请参阅图1，图1为本实用新型实施例提供的连续生产细菌纤维素膜的系统的结构示意图；其中，1为发酵池，2为培养基进料管路，3为空气进气管路，4为洗涤液回流管路，5为筛孔套件，6为筛孔，7为开窗，8为运吊装置，9为洗涤池，10为蠕动泵，11为第一阀门，12为振荡器，13为洗涤液回流出口，14为进料口，15为多道双向蠕动泵，16为培养基进口，17为碱液进口，18为废液出口，19为灭菌水进口。
在本实用新型中，所述发酵池(1)用于生产细菌纤维素膜，优选为智能发酵池，能够通过不同电极实时监控发酵池中各项参数(包括残糖量、溶氧量、温度、pH值、DO值、OD值等)，智能添加需要的各种营养成分(包括碳源和氮源等)，不需要大型发酵罐来提供大量的种子液。
在本实用新型中，所述发酵池(1)设有培养基进料管路(2)、空气进气管路(3)和洗涤液回流管路(4)。在本实用新型中，所述培养基进料管路(2)用于将培养基、包括菌种的种子培养液输送进入发酵池(1)，优选设置在发酵池(1)侧面下部；所述培养基进料管路(2)沿进料方向依次设有第二阀门、循环泵和第三阀门；所述循环泵还设有与发酵池(1)相通的循环液回流管路，所述循环液回流管路由所述发酵池(1)顶部进料。在本实用新型中，所述循环液回流管路设有第四阀门。
在本实用新型中，所述空气进气管路(3)用于将空气输送进入发酵池(1)，优选设置在发酵池(1)底部；所述空气进气管路(3)设有第五阀门。
在本实用新型中，所述洗涤液回流管路(4)用于将洗涤液回流至发酵池(1)，优选设置在发酵池(1)侧面上部。
在本实用新型中，所述筛孔套件(5)用于在细菌纤维素膜达到一定厚度时，将细菌纤维素膜从发酵池(1)中取出；所述筛孔套件(5)能够伸入发酵池内部。在本实用新型中，所述筛孔套件(5)为底面均匀分布有若干个筛孔(6)的框架结构，侧面靠近底部位置设有开窗(7)。
在本实用新型中，所述筛孔套件(5)中筛孔(6)的直径优选为5mm～15mm，更优选为10mm；所述筛孔套件(5)中开窗的长度优选与设置所述开窗的侧面的长度相等，高度优选为45mm～55mm，更优选为50mm。本实用新型采用上述筛孔套件(5)一方面在从发酵池(1)取出细菌纤维素膜时，能够将膜中带出的部分发酵液及菌种重新回到发酵池(1)中，另一方面还有利于后续洗涤过程中洗涤液与细菌纤维素膜充分接触。另外，所述筛孔套件(5)中优选固定设计好特定尺寸的模具(如面膜、眼膜的模型)，还可产出规定尺寸的细菌纤维素膜，减少后期需要另外通过冲压裁剪的工序，例如面膜、眼膜，应用前景广阔。
在本实用新型中，所述运吊装置(8)用于控制筛孔套件(5)上下升降和水平移动。在本实用新型中，所述运吊装置(8)可同时配置2组筛孔套件(5)，2组筛孔套件(5)轮流使用，不会受到后续洗涤等步骤耗时较长的影响。
在本实用新型中，所述洗涤池(9)有两方面的作用：一是对刚从发酵池(1)中转移出来的细菌纤维素膜进行浸泡和洗涤，并将洗涤后含有培养基和菌种的洗涤液回流至发酵池(1)中继续发酵生产下一张细菌纤维素膜；二是对洗涤后的细菌纤维素膜进行中和和杀菌，使得细菌纤维素膜的pH调整到中性并把残留的菌杀灭；再用灭菌水进行最后的清洗。因此所述洗涤池(9)能够将洗涤、中和和杀菌、清洗过程在同一装置中完成，节省系统的占用空间、人力及碱液用量，减少环境污染，兼具环保性和经济性。在本实用新型中，所述洗涤池(9)优选配备pH电极，用于监控洗涤过程中的pH值。
在本实用新型中，所述洗涤池(9)通过洗涤液回流管路(4)与发酵池(1)相连。在本实用新型中，所述洗涤液回流管路(4)沿洗涤液回流方向依次设有蠕动泵(10)和第一阀门(11)。
在本实用新型中，所述洗涤池(9)设有振荡器(12)、洗涤液回流出口(13)和进料口(14)，并能够容纳筛孔套件(5)。在本实用新型中，所述振荡器(12)位于洗涤池(9)的下部，为洗涤池(9)提供振荡动力，使洗涤池(9)实现回旋振荡。
在本实用新型中，所述洗涤液回流出口(13)与洗涤液回流管路(4)相通。
在本实用新型中，所述进料口(14)通过多道双向蠕动泵(15)分别与培养基进口(16)、碱液进口(17)、废液出口(18)和灭菌水进口(19)相连。
本实用新型还提供了一种连续生产细菌纤维素膜的方法，采用上述技术方案所述的系统，包括以下步骤：
a)将发酵液在内部装有筛孔套件的发酵池中与空气混合，进行发酵，在筛孔套件中得到厚度为2mm～4mm的细菌纤维素膜，取出筛孔套件静置后，转移到洗涤池中，采用振荡器进行洗涤，分别得到洗涤液和洗涤后的细菌纤维素膜；其中，所述洗涤液回流至发酵池中；
b)将步骤a)得到的洗涤后的细菌纤维素膜依次进行中和和杀菌、清洗，得到细菌纤维素膜产品；
同时，在发酵池中补入灭菌水或发酵液使发酵液恢复到步骤a)的初始的水位，再在发酵池中装入筛孔套件，重复步骤a)和步骤b)，连续生产细菌纤维素膜产品。
本实用新型采用上述技术方案所述的系统，首先将发酵液在内部装有筛孔套件(5)的发酵池(1)中与空气混合，进行发酵，在筛孔套件(5)中得到厚度为2mm～4mm的细菌纤维素膜，取出筛孔套件(5)静置后，转移到洗涤池(9)中，采用振荡器(12)进行洗涤，分别得到洗涤液和洗涤后的细菌纤维素膜；其中，所述洗涤液回流至发酵池(1)中。
本实用新型对所述发酵液没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的制备方法获得即可；所述发酵液中菌种的接种量按体积百分含量计优选为5％～10％；在本实用新型优选的实施例中为6％。
在本实用新型中，所述发酵的温度优选为28℃～32℃，更优选为30℃；所述发酵的溶氧量优选为1mg/L～3mg/L，更优选为2mg/L。发酵过程中，发酵液与空气接触的表面会生成一层细菌纤维素，随着时间的增长，细菌纤维素膜的厚度会不断增加；该生产细菌纤维素的细菌为耗氧细菌，因此当细菌纤维素膜达到一定厚度时，会使得发酵液中氧的含量降低，加上营养物质的消耗，最终导致细菌纤维素厚度增长的停止。
本实用新型在筛孔套件(5)中得到厚度为2mm～4mm的细菌纤维素膜后，取出筛孔套件(5)，优选为3mm。
在本实用新型中，所述静置的时间优选为8min～12min，更优选为10min；目的是使细菌纤维素膜带出的发酵液和菌种通过筛孔套件(5)底面的筛孔(6)尽可能的回到发酵池(1)中，实现菌种和发酵液的充分利用。
在本实用新型中，所述洗涤的过程优选采用发酵培养基或灭菌水，更优选为发酵培养基；所述振荡器(12)的振荡速度优选为100rpm～200rpm，更优选为150rpm；所述振荡器(12)的振荡时间优选为25min～35min，更优选为30min。
在本实用新型中，所述洗涤的过程优选具体为：
启动多道双向蠕动泵(15)，由培养基进口(16)/灭菌水进口(19)泵入3L～10L发酵培养基/灭菌水，启动振荡器(12)，在100rpm～200rpm的振荡速度下振荡25min～35min，进行洗涤，使细菌纤维素膜中残留的发酵液和菌种分散到发酵培养基中，得到洗涤液；然后打开第一阀门(11)，启动蠕动泵(10)，将洗涤池(9)中带有原发酵液和菌种的洗涤液全部回流到发酵池(1)中；
更优选为：
启动多道双向蠕动泵(15)，由培养基进口(16)/灭菌水进口(19)泵入5L发酵培养基/灭菌水，启动振荡器(12)，在150rpm的振荡速度下振荡30min，进行洗涤，使细菌纤维素膜中残留的发酵液和菌种分散到发酵培养基中，得到洗涤液；然后打开第一阀门(11)，启动蠕动泵(10)，将洗涤池(9)中带有原发酵液和菌种的洗涤液全部回流到发酵池(1)中。
得到洗涤后的细菌纤维素后，本实用新型将得到的洗涤后的细菌纤维素膜依次进行中和和杀菌、清洗，得到细菌纤维素膜产品。在本实用新型中，所述中和和杀菌的过程优选具体为：
启动多道双向蠕动泵(15)，由碱液进口(17)泵入3L～10L质量分数为0.5％～1.5％的碱液至洗涤池(9)，启动振荡器(12)，在100rpm～200rpm的振荡速度下振荡，进行中和和杀菌，在pH电极检测下当pH值不再改变时，再启动多道双向蠕动泵(15)，将洗涤池(9)中的废液全部由废液出口(18)排出；
更优选为：
启动多道双向蠕动泵(15)，由碱液进口(17)泵入5L质量分数为1％的NaOH溶液至洗涤池(9)，启动振荡器(12)，在150rpm的振荡速度下振荡，进行中和和杀菌，在pH电极检测下当pH值不再改变时，再启动多道双向蠕动泵(15)，将洗涤池(9)中的废液全部由废液出口(18)排出。
在本实用新型中，上述中和和杀菌的过程可以保证添加的碱液的量不会过量，避免浪费和减少环境污染。
在本实用新型中，所述清洗的过程优选具体为：
启动多道双向蠕动泵(15)，由灭菌水进口(19)泵入3L～10L灭菌水至洗涤池(9)，启动振荡器(12)，在100rpm～200rpm的振荡速度下振荡25min～35min，进行清洗，然后启动多道双向蠕动泵(15)，将洗涤池(9)中的废液全部由废液出口(18)排出；多次清洗后，在pH电极检测下当pH值稳定在7左右时，得到细菌纤维素膜产品；
更优选为：
启动多道双向蠕动泵(15)，由灭菌水进口(19)泵入5L灭菌水至洗涤池(9)，启动振荡器(12)，在150rpm的振荡速度下振荡30min，进行清洗，然后启动多道双向蠕动泵(15)，将洗涤池(9)中的废液全部由废液出口(18)排出；多次清洗后，在pH电极检测下当pH值稳定在7左右时，得到细菌纤维素膜产品。
本实用新型在进行第一张细菌纤维素膜洗涤、中和和杀菌、清洗的同时，在发酵池(1)中补入灭菌水或发酵液使发酵液恢复到步骤a)的初始的水位，再在发酵池(1)中装入筛孔套件(5)，重复步骤a)得到第二张细菌纤维素膜进行洗涤和步骤b)中和和杀菌、清洗，得到细菌纤维素膜产品，实现细菌纤维素膜产品的连续生产。
本实用新型提供的连续生产细菌纤维素膜的系统，在实现连续发酵生产细菌纤维素膜基础上，能够提高生产效率，并且发酵结束后细菌纤维素膜易提取(通过筛孔套件的窗口滑出)、易洗涤。同时，本实用新型提供的连续生产细菌纤维素膜的系统能够提高发酵液的利用率，充分利用菌种和发酵液的价值(现有技术中的细菌纤维素膜的生产工艺，培养液和菌种为一次性使用，较为浪费)；并且能够将洗涤、中和和杀菌、清洗过程在同一装置中完成，节省系统的占用空间、人力及碱液用量，减少环境污染，兼具环保性和经济性，有利于在本领域推广和发展。
本实用新型提供了一种连续生产细菌纤维素膜的系统，包括：发酵池；所述发酵池设有培养基进料管路、空气进气管路和洗涤液回流管路；能够伸入发酵池内部的筛孔套件；所述筛孔套件为底面均匀分布有若干个筛孔的框架结构，侧面靠近底部位置设有开窗；能够控制筛孔套件上下升降和水平移动的运吊装置；通过洗涤液回流管路与发酵池相连的洗涤池；所述洗涤液回流管路沿洗涤液回流方向依次设有蠕动泵和第一阀门；所述洗涤池设有振荡器、洗涤液回流出口和进料口，并能够容纳筛孔套件；所述进料口通过多道双向蠕动泵分别与培养基进口、碱液进口、废液出口和灭菌水进口相连。与现有技术相比，本实用新型提供的连续生产细菌纤维素膜的系统，在实现连续发酵生产细菌纤维素膜基础上，能够提高生产效率，并且发酵结束后细菌纤维素膜易提取、易洗涤。
同时，本实用新型提供的连续生产细菌纤维素膜的系统能够提高发酵液的利用率，充分利用菌种和发酵液的价值；并且能够将洗涤、中和和杀菌、清洗过程在同一装置中完成，节省系统的占用空间、人力及碱液用量，减少环境污染，兼具环保性和经济性，有利于在本领域推广和发展。
另外，通过在筛孔套件中固定设计好特定尺寸的模具，还可产出规定尺寸的细菌纤维素膜，应用前景广阔。
为了进一步说明本实用新型，下面通过以下实施例进行详细说明。本实用新型以下实施例所用的培养基包括：
固体斜面培养基：葡萄糖20g/L，酵母膏5g/L，蛋白胨5g/L，Na2HPO4 8g/L，MgSO40.5g/L，琼脂20g/L，pH值为6.3，115℃灭菌20min，冷却待用；
液体种子培养基：葡萄糖20g/L，酵母膏5g/L，蛋白胨5g/L，Na2HPO4 8g/L，MgSO40.5g/L，乙醇20g/L，调节pH值至6.3，过滤除菌后待用；
发酵培养基：碳源为葡萄糖20g/L，氮源为辣木叶5g/L和天野蛋白胨5g/L，氮源与碳源分别于115℃灭菌20min，冷却后混合，调节pH值至6.3，过滤除杂除菌后储存于发酵培养基储存罐中待用。
实施例1
实施例1提供的连续生产细菌纤维素膜的系统的结构示意图参见图2所示，其中，1为发酵池，2为培养基进料管路，3为空气进气管路，4为洗涤液回流管路，5为筛孔套件，6为筛孔，7为开窗，8为运吊装置，9为洗涤池，10为蠕动泵，11为第一阀门，12为振荡器，13为洗涤液回流出口，14为进料口，15为多道双向蠕动泵，16为培养基进口，17为碱液进口，18为废液出口，19为灭菌水进口，20为第二阀门，21为循环泵，22为第三阀门，23为循环液回流管路，24为第四阀门，25为第五阀门。
发酵池(1)的规格为：905mm×605mm×500mm，体积约为0.274m3；正面材质为玻璃材质，其余面为304不锈钢材质，不锈钢面外套水套加热器用于发酵池(1)温度的维持，温度范围为20℃～100℃；左侧附带监测探头，分别为温度(温度电极)、pH(pH电极)、溶氧量(溶氧电极)、残糖量(残糖检测电极)、OD值(OD值监测电极)，部分未标出；底部设有空气进气管路(3)，空气进气管路(3)设有第五阀门(25)并与压缩空气罐连接；右侧上部设有洗涤液回流管路(4)，下部设有培养基进料管路(2)；在正面的玻璃上标记有尺寸刻度，用于观察细菌纤维素膜的生长情况，进而确定收获细菌纤维素膜的时机。
筛孔套件(5)的规格为：900mm×600mm×250mm，采用304不锈钢材质；底面均匀分布若干个直径为10mm的筛孔，用于将细菌纤维素膜吸附的培养基(包括发酵液及菌种)过滤归回到发酵池(1)中，还有利于后续洗涤过程中洗涤液与细菌纤维素膜接触；侧面靠近底部位置设有600mm×50mm的开窗(7)，用于在筛孔套件(5)倾斜时将细菌纤维素膜取出。
洗涤池(9)的规格为905mm×605mm×280mm，采用304不锈钢材质；左端设有洗涤液回流出口(13)与洗涤液回流管路(4)相连，从而使洗涤池(9)中的洗涤液能够通过洗涤液回流管路(4)回流至发酵池(1)，所述洗涤液回流管路(4)沿洗涤液回流方向依次设有蠕动泵(10)和第一阀门(11)；右端设有进料口(14)，所述进料口(14)通过多道双向蠕动泵(15)分别与培养基进口(16)(泵入培养基)、碱液进口(17)(泵入碱液)、废液出口(18)(泵出废液)和灭菌水进口(19)(泵入灭菌水)相连；左侧底部开一接口安装pH电极，用于检测洗涤液的pH值；底部设有振荡器(12)，具体为回旋振荡器，能够带动洗涤池(9)做回旋振荡，振荡过程中，洗涤液对细菌纤维素膜进行洗涤；振荡器(12)的旋转频率为0～300rpm，振荡幅度为Φ26mm。
采用上述系统进行细菌纤维素膜的连续生产，具体工作过程如下：
1)发酵前，将保藏在甘油管中的菌株Komagataeibacter rhaeticus WM407-1(CCTCC NO:M2016213)(该菌株已在公开号为CN105802896A的中国专利中公开)菌种涂布在固体平板上活化1天后，挑取接入到种子培养基中，在150～200rpm、30℃条件下培养2天，每4h振荡或搅拌5min，得到种子培养液；
然后打开第二阀门(20)和第三阀门(22)，启动循环泵(21)，将282L发酵培养基和18L上述种子培养液(按体积分数6％的接种量)泵入发酵池(1)中，关闭循环泵(21)和第二阀门(20)，在30℃下间歇振荡或搅拌培养1天，搅拌转速为50～100rpm，得到体积为300L的发酵液。
2)通过运吊装置(8)将筛孔套件(5)放置于发酵池(1)中，设定发酵池(1)的温度为30℃，打开第五阀门(25)和第四阀门(24)，启动循环泵(21)对发酵池(1)中的发酵液进行混合，使溶氧量为2mg/L，发酵池(1)受热均匀，维持30℃的发酵温度；然后关闭循环泵(21)和第五阀门(25)，进行发酵，持续静置培养，培养3天后，得到的细菌纤维素膜的厚度达到3mm时，通过运吊装置(8)将筛孔套件(5)从发酵池(1)中取出，悬空静置10min，使附着在细菌纤维素膜上的发酵液和菌种通过筛孔套件(5)底面的筛孔尽可能的回到发酵池(1)中；然后通过运吊装置(8)将带有1张细菌纤维素膜的筛孔套件(5)转移到洗涤池(9)中。
3)启动多道双向蠕动泵(15)，由培养基进口(16)泵入5L发酵培养基，启动振荡器(12)，在150rpm的振荡速度下振荡30min，进行洗涤，使细菌纤维素膜中残留的发酵液和菌种分散到发酵培养基中，得到洗涤液；然后打开第一阀门(11)，启动蠕动泵(10)，将洗涤池(9)中带有原发酵液和菌种的洗涤液全部回流到发酵池(1)中；再启动多道双向蠕动泵(15)，由碱液进口(17)泵入5L质量分数为1％的NaOH溶液，启动振荡器(12)，在150rpm的振荡速度下振荡，进行中和和杀菌，在pH电极检测下当pH值不再改变时，启动多道双向蠕动泵(15)，将洗涤池(9)中的废液全部由废液出口(18)排出；再启动多道双向蠕动泵(15)，由灭菌水进口(19)泵入5L灭菌水，启动振荡器(12)，在150rpm的振荡速度下振荡30min，进行清洗，然后启动多道双向蠕动泵(15)，将洗涤池(9)中的废液全部由废液出口(18)排出；多次清洗后，在pH电极检测下当pH值稳定在7左右时，得到一张细菌纤维素膜；通过运吊装置(8)将筛孔套件(5)从洗涤池(9)中取出，倾斜后细菌纤维素膜从筛孔套件(5)的开窗(7)处滑出到储存盒中，之后转移出无菌区域。
在输送带上先铺上一层衬布，之后将细菌纤维素膜平铺在衬布的上方，然后再覆盖一层衬布，然后输送至压膜机上进行挤压，将细菌纤维素膜中的大部分水分挤掉，之后细菌纤维素膜与衬布一起送到切割流程进行所需模型与尺寸的切割。
4)通过循环泵(21)补入灭菌水使发酵液恢复到步骤1)的初始的水位，将另一个筛孔套件(5)放置于发酵池(1)中，重复步骤2)～3)，连续生产第二张膜；如此循环11次至细菌纤维素膜的厚度增长缓慢(通过残糖检测电极可知发酵池中的残糖量，当残糖量低于0.5g/L，发酵池中发酵液不够生产下一张细菌纤维素膜)后停止生产，共计获得12张细菌纤维素膜。
测定细菌纤维素膜的干重，具体方法如下：将细菌纤维素膜经洗涤流程洗涤至pH值为7、细菌纤维素膜为透明无色后，于80℃烘箱中烘至恒重，称重。
测定结果参见表1所示。
表1实施例1～3及对比例1～2的测定结果数据
由表1可知，本实用新型实施例1提供的连续生产细菌纤维素膜的系统，得到干膜的总重量为4278.8g，总产量为14.26g/L。
实施例2
采用实施例1提供的系统及工作过程，区别在于：步骤3)中，启动多道双向蠕动泵(15)，由灭菌水进口(19)泵入5L灭菌水，启动振荡器(12)，在150rpm的振荡速度下振荡30min，进行洗涤，使细菌纤维素膜中残留的发酵液和菌种分散到灭菌水中，得到洗涤液；在此基础上，步骤4)中，循环9次至细菌纤维素膜的厚度增长缓慢(通过残糖检测电极可知发酵池中的残糖量，当残糖量低于0.5g/L，发酵池中发酵液不够生产下一张细菌纤维素膜)后停止生产，共计获得10张细菌纤维素膜。
按照实施例1中的测定方法，得到表1的测定结果。
由表1可知，本实用新型实施例2提供的连续生产细菌纤维素膜的系统，得到干膜的总重量为3427.6g，总产量为11.43g/L。
对比例1
采用实施例1提供的系统及工作过程，区别在于：步骤2)中，进行一次性发酵，持续静置培养，每培养2天检测发酵液的水位，并通过循环泵(21)补入灭菌水使发酵液恢复到步骤1)的初始的水位；培养16天后，得到的细菌纤维素膜的厚度不再增加时，通过运吊装置(8)将筛孔套件(5)从发酵池(1)中取出；后续洗涤、中和和杀菌、清洗过程与实施例1相同；得到一张细菌纤维素膜。
按照实施例1中的测定方法，得到表1的测定结果。
由表1可知，对比例1得到干膜的总重量为2318.8g，总产量为7.73g/L。
并且，由于该细菌为好氧菌，合成细菌纤维素膜时对氧的需求量很大，发酵过程中细菌纤维素膜总是在培养液的气液界面形成；随着发酵时间的延长，膜厚度的增加，导致营养物质及氧气的传递受到影响，细菌纤维素膜的合成速率明显下降。
对比例2
采用实施例1提供的系统及工作过程，区别在于：步骤2)中，得到的细菌纤维素膜的厚度达到3mm时，不取出筛孔套件(5)，而是通过沉降的方式，将所述细菌纤维素膜完全沉入发酵培养基(启动循环泵，将发酵池底部的发酵培养基泵到细菌纤维素膜的上方)，再通过循环泵(21)补入灭菌水使发酵液恢复到步骤1)的初始的水位，进行第二张细菌纤维素膜的生产；重复6次后，细菌纤维素膜的厚度增长缓慢后停止生产，共计获得7张细菌纤维素膜；然后通过运吊装置(8)将筛孔套件(5)从发酵池(1)中取出；后续洗涤、中和和杀菌、清洗过程与实施例1相同；得到7张细菌纤维素膜。
按照实施例1中的测定方法，得到表1的测定结果。
由表1可知，对比例2得到干膜的总重量为2433.2g，总产量为8.11g/L。
此外，通过对现有技术中细菌纤维素膜的生产工艺进行整理后可知，一般接种量最低为5％，最高为10％；细菌纤维素膜生产的时间最少为5天，最高需要8天；细菌纤维素膜为单次生产，产能约为0.857g/L。而本实用新型实施例的接种量为6％，处于较低的接种量；生产一张细菌纤维素膜的时间为2～3天，时间较已知的细菌纤维素膜生产的时间都要短；细菌纤维素膜的产能可达到12g/L；即在相对较低的接种量和较短的时间内能够获得产量较高的细菌纤维素膜。
所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (5)
1.一种连续生产细菌纤维素膜的系统，其特征在于，包括：
发酵池；所述发酵池设有培养基进料管路、空气进气管路和洗涤液回流管路；
能够伸入发酵池内部的筛孔套件；所述筛孔套件为底面均匀分布有若干个筛孔的框架结构，侧面靠近底部位置设有开窗；
能够控制筛孔套件上下升降和水平移动的运吊装置；
通过洗涤液回流管路与发酵池相连的洗涤池；所述洗涤液回流管路沿洗涤液回流方向依次设有蠕动泵和第一阀门；所述洗涤池设有振荡器、洗涤液回流出口和进料口，并能够容纳筛孔套件；所述进料口通过多道双向蠕动泵分别与培养基进口、碱液进口、废液出口和灭菌水进口相连。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述培养基进料管路沿进料方向依次设有第二阀门、循环泵和第三阀门；所述循环泵还设有与发酵池相通的循环液回流管路。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述循环液回流管路设有第四阀门。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述空气进气管路设有第五阀门。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述筛孔套件中筛孔的直径为5mm～15mm，开窗的长度与设置所述开窗的侧面的长度相等，高度为45mm～55mm。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201920991747.6U CN210237607U (zh) | 2019-06-27 | 2019-06-27 | 一种连续生产细菌纤维素膜的系统 |
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| CN (1) | CN210237607U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110218633A (zh) * | 2019-06-27 | 2019-09-10 | 湖南御家化妆品制造有限公司 | 一种连续生产细菌纤维素膜的系统及方法 |
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2019
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