TWM627437U - 濾材 - Google Patents
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Abstract
本新型提供一種濾材。濾材包含載體和塗覆層，塗覆層塗覆於所述載體上，所述塗覆層包含益生菌膠體結構。益生菌膠體結構包含益生菌核和凝膠層，益生菌核包含益生菌，凝膠層包覆所述益生菌核，其中凝膠層由聚乙烯醇和一塑化劑混合後經熱塑而形成。藉此可將益生菌固定在載體上，並使菌體與流動相分離，進而提高微生物處理法中益生菌的停留時間以及去除有機汙染物的處理效率。
Description
本新型是有關於一種膠體結構及包含膠體結構的濾材，特別是一種承載用於水產養殖的益生菌的益生菌膠體結構及包含益生菌膠體結構的濾材。
水族及水產養殖，首重水環境的控制，有優良的水質才會有高品質及產量高的飼養成果。在水產養殖槽中添加益生菌來進行水質處理，不僅能有效降低水中汙染物，並可增加水產生物對飼料的吸收及消化、提高水產生物的免疫力、改善水質，以及能釋出抗菌物質抑制病原菌生長等功效。不僅能將廢物利用再生成有益魚蝦生長的成分，也能藉此改善養殖環境，達到提升養殖品質、增加產量及收益等效果。
在水產養殖槽中添加益生菌一般適用於水產養殖中的益生菌產品，可分為液態的活菌溶液或是固態的活菌粉體，其中活菌溶液與空氣接觸後需於短時間內施用完畢以避免益生菌活性降低，所以保存期限短。而活菌粉體的體積小且重量輕，施灑時易隨風飄散而有分布不均的問題，
且活菌粉體施灑時部分會因液體的表面張力而停置於水面而沒有沉入於水中，或是大部分僅浮於表層的水體而造成益生菌散布於水的濃度不均，進而減少施灑所述活菌粉體的效益，因而現有的益生菌產品仍有改良的空間。
本新型之一目的是在於提供一種益生菌膠體結構，其係以具水溶性的聚乙烯醇承載水產養殖的益生菌，藉由配方來控制其在水中的溶解度，可使包覆於其中的益生菌後續可被固定於多孔隙的載體上，使菌體與流動相分離達到緩慢釋放的效果。
本新型之另一目的是在於提供一種濾材，藉由將包覆益生菌的益生菌膠體結構塗覆在載體表面，使菌體與流動相分離，即使在較短的水力停留時間，或是較高的有機負荷率時，固定的益生菌也不會因菌體隨出流水排放而降低處理能力，能大幅提高微生物處理法中益生菌的停留時間以及去除有機汙染物的處理效率，也能有效延長再次添加益生菌時機。
本新型之一實施方式是在提供一種濾材，其包含載體和塗覆層，所述載體設有複數個孔隙，所述塗覆層塗覆於所述載體上，且塗覆層包含益生菌膠體結構。益生菌膠體結構包含益生菌核和凝膠層。益生菌核包含益生菌。凝膠層包覆所述益生菌核，其中凝膠層由聚乙烯醇
(Polyvinyl alcohol,PVA)和一塑化劑混合後經熱塑而形成。
依據前述實施方式之濾材，其中益生菌膠體結構可更包含一防黏層，其包含複數個矽藻土粉末，矽藻土粉末均勻分布於凝膠層的一表面。
依據前述實施方式之濾材，其中益生菌核可散佈於凝膠層中。
依據前述實施方式之濾材，其中所述塑化劑可為甘油、二乙二醇(diethylene glycol,DEG)、聚乙二醇(polyethylene glycol,PEG)或聚醚多元醇(polypropylene glycol,PPG)。
依據前述實施方式之濾材，其中凝膠層中的聚乙烯醇和塑化劑的重量份混合比例可為1：10至1：1。
依據前述實施方式之濾材，其中聚乙烯醇的數均分子量可為27,000至124,000。
依據前述實施方式之濾材，其中益生菌可選自芽孢桿菌、硝化菌和光合菌所組成之一群組。
依據前述實施方式之濾材，其中載體之材質可選自沙土、粗棉、白綿、過濾棉、環保棉、生化棉、活性碳棉、羊毛絨、珊瑚砂、生物砂、麥飯石、毛刷、陶瓷環、生化球或其組合物。
100,200:益生菌膠體結構
110,210:益生菌核
120,220:凝膠層
230:防黏層
300:濾材
310:載體
320:塗覆層
為讓本新型之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之說明如下：第1圖繪示本新型一實施方式之一實施例之益生菌膠體結構之示意圖；第2圖繪示本新型一實施方式之另一實施例之益生菌膠體結構之示意圖；第3圖繪示本新型另一實施方式之一實施例之濾材之示意圖；第4A圖為對照組的水槽中NH4/NO2/NO3的含量分析結果圖；第4B圖為實驗組的水槽中NH4/NO2/NO3的含量分析結果圖；以及第5圖為長期追蹤實驗組的水槽中NH4/NO2/NO3的含量分析結果圖。
本新型提供一種新穎的益生菌膠體結構，其係以聚乙烯醇承載水產養殖的益生菌，使益生菌可被固定於多孔隙的載體上。本新型另提供一種濾材，其包含塗覆前述益生菌膠體結構的載體，可使固定於載體上的益生菌也不會因菌體隨著流水排放而降低處理能力，大幅提高微生物處理法中益生菌的停留時間以及去除有機汙染物的處理效率。
以下將參照圖式說明本新型之實施例。為明確說明起見，許多實務上的細節將在以下敘述中一併說明。然而，應瞭解到，這些實務上的細節不應用以限制本新型。也就是說，在本新型部分實施例中，這些實務上的細節是非必要的。此外，為簡化圖式起見，一些習知慣用的結構與元件在圖式中將以簡單示意的方式繪示之；並且重複之元件將可能使用相同的編號表示之。
請參照第1圖，其繪示本新型一實施方式之一實施例之益生菌膠體結構100之示意圖，益生菌膠體結構100包含益生菌核110和凝膠層120。
益生菌核110中包含益生菌，所述益生菌可選自芽孢桿菌、硝化菌和光合菌所組成之一群組。
其中芽孢桿菌屬於革蘭氏陽性菌，好氧且能產生孢子，是一類具有高活性的消化酶系、耐高溫、抗應激性的異養菌。芽孢桿菌可以降低水體中硝酸鹽、亞硝酸鹽的含量，從而起到改善水質的作用。其中枯草芽孢桿菌在代謝過程中還產生一種具有抑制或殺死它種微生物的枯草桿菌素，從而來改善水質。芽孢桿菌在繁殖過程中分泌大量的澱粉酶、蛋白酶和脂肪酶，能迅速降解魚蝦殘留餌料和排泄物，在池內其他微生物的共同作用下，大部分進一步分解為水和二氧化碳，小部分成為新細胞合成的物質，從而淨化水體。
硝化菌是一類化能自養型細菌，利用氨或亞硝酸鹽為主要生存能源，以二氧化碳作為主要碳源的一類細菌，
有亞硝酸菌和硝酸菌兩類生理亞群組成。亞硝酸菌完成銨根到亞硝酸根的轉化；而硝酸菌完成亞硝酸根到硝酸根的轉化，從而使對水生動物有毒的氨態氮和亞硝酸鹽轉化為對水生動物無毒的硝酸鹽。
光合菌屬於兼性厭氧型的光能異養菌。在光照條件下，光合菌能利用小分子有機物作為碳源合成自身生長繁殖所需要的各種養分，還能利用水環境中的氨氮、硝酸鹽、亞硝酸鹽等合成有機氮化物，淨化水質；在缺氧條件下，光合菌對硫化氫、酸性物質等均有一定的分解作用。
具體地說，益生菌核110中的益生菌可選自由腸膜明串珠菌B4(Leuconostoc mesenteroides B4)、短小芽孢桿菌D5(Bacillus pumilus D5)、藤黄微球菌(Micrococcus luteus)、枯草芽孢桿菌(Bacillus substilis)、梭形芽孢桿菌(Bacillus fusiformis)、球型紅桿菌(Rhodobacter sphaeroides)、紫色非硫光合菌(Rhodovulum sulfidophilum)和清酒乳桿菌F2(Lactobacillus sakei F2)所組成的一群組。
凝膠層120包覆益生菌核110，凝膠層120由聚乙烯醇(Polyvinyl alcohol,PVA)和一塑化劑混合後經熱塑而形成，益生菌核110可散佈於凝膠層120中。其中凝膠層120中的聚乙烯醇和塑化劑的重量份混合比例可為1：10至1：1，聚乙烯醇的數均分子量可為27,000至124,000，塑化劑可為甘油、二乙二醇(diethylene
glycol,DEG)、聚乙二醇(polyethylene glycol,PEG)或聚醚多元醇(polypropylene glycol,PPG)。
請參照第2圖，其繪示本新型一實施方式之另一實施例之益生菌膠體結構200之示意圖，益生菌膠體結構200包含益生菌核210、凝膠層220和防黏層230。其中益生菌膠體結構200的益生菌核210和凝膠層220與益生菌膠體結構100的益生菌核110和凝膠層120結構相似，在此不再贅述。
防黏層230包含複數個矽藻土粉末，矽藻土粉末均勻分布於所述凝膠層220的一表面，矽藻土粉末可以噴霧器或噴粉瓶噴灑於凝膠層220表面，矽藻土粉末可吸附益生菌膠體結構200中多餘的水分，幫助益生菌膠體結構200定型並降低凝膠層220表面的黏度，便於後續的保存及使用。
請參照第3圖，其繪示本新型另一實施方式之一實施例之濾材300之示意圖，濾材300包含載體310和塗覆層320。
載體310可設有複數個孔隙，載體310可利用物理過濾原理、化學過濾原理及/或生物過濾原理進行選擇，具體地說，載體310可選自沙土、粗棉、白綿、過濾棉、環保棉、生化棉、活性碳棉、羊毛絨、珊瑚砂、生物砂、麥飯石、毛刷、陶瓷環、生化球或其組合物，其可視所養殖的水族或水產決定所使用的載體310。
塗覆層320包含前段所述的益生菌膠體結構，例如可為益生菌膠體結構100或益生菌膠體結構200。塗覆層320將益生菌固定在載體310上，並使菌體與流動相分離，即使在較短的水力停留時間，或是較高的有機負荷率時，固定之益生菌也不會因菌體隨出流水排放而降低處理能力，不僅能大幅提高微生物處理法中益生菌的停留時間以及去除有機汙染物的處理效率，也能有效延長再次添加益生菌時機。
[試驗例]
為證明本新型之益生菌膠體結構可將益生菌固定在多孔隙的載體上，形成具有包含益生菌塗覆層的濾材，以及確認後續的加工條件，試驗上以短小芽孢桿菌D5(Bacillus pumilus D5)作為試驗的益生菌株，並測試凝膠層的試驗條件，以及後續將製備好的益生菌膠體結構塗覆於載體上以製得本新型之濾材，並進一步測試本新型之濾材對於水質改善的效果。
1.凝膠層的配方測試
在凝膠層選擇具有水溶性的聚乙烯醇，其為環保高分子材料，具安定性、無毒水溶性高分子、易吸水，有親水和疏水端，所以可以結合有機段及無機段，具有豐富氫鍵，接著性佳，適合做為接著劑，對於後來於濾材的載體上的結合較為適合。試驗上所使用的聚乙烯醇為型號BP-05和BP-24，其中BP-05的數均分子量為27,000至32,000，BP-24的數均分子量為118,000至
124,000。而塑化劑則選擇甘油、二乙二醇(diethylene glycol,DEG)、聚乙二醇(polyethylene glycol,PEG)或聚醚多元醇(polypropylene glycol,PPG)，並將聚乙烯醇與不同的塑化劑以不同的添加比例進行不同配方測試。
請參照下表一，為不同配方及測試的結果，其中PVA表示聚乙烯醇，phr(parts per hundreds)表示添加劑百分含量，DEG表示二乙二醇，PEG400表示數均分子量為400的聚乙二醇，PPG400表示數均分子量為400的聚醚多元醇。
由表一的結果可見，不同的聚乙烯醇數均分子量會影響水溶性，而不同的塑化劑及使用量會影響混合後凝膠層的性狀，其中編號4和編號5的配方因流動性不佳，混合後會卡在試管中不易取出，因此未進行後續溶解度試驗。而編號9和編號10的配方因於室溫下呈現凝膠態，可因應延長益生菌的清潔效果。而試驗上先選擇編號10的配方進行後續測試。
2.益生菌膠體結構試製
首先將編號10的配方的聚乙烯醇粉跟塑化劑依照比例放入適當容器中，於高溫下(140度)進行塑化混和，待塑化完全後，再回溫到60度，恆溫約1小時後將短小芽孢桿菌D5的活性菌粉加入膠體(此時膠體呈現液態)進行攪拌，經均勻攪拌後放入冰箱降溫即可完成本新型之益生菌膠體結構。
3.益生菌固定化結果測試
試驗上將本新型之益生菌膠體結構塗覆於載體上形成塗覆層，以得到本新型之濾材，再進行效果測試，本試驗所使用的載體為過濾棉。試驗上包含對照組和實驗組，對照組為於水槽中放置不塗覆本新型之益生菌膠體結構的過濾棉，實驗組為於水槽中放置本新型之濾材，並於進行試驗的第0天至第7天偵測水槽中的NH4/NO2/NO3的含量，並於試驗的第7天檢測對照組的過濾棉和實驗組的濾材上生物膜(biofilm)的生成量。
請參照第4A圖、第4B圖和表二，第4A圖為對照組的水槽中NH4/NO2/NO3的含量分析結果圖，第4B圖為實驗組的水槽中NH4/NO2/NO3的含量分析結果圖，表二為對照組的過濾棉和實驗組的濾材上生物膜生成量的分析結果圖。
由表二的結果可見，在試驗的第7天，於實驗組的生物膜生成量是對照組的19倍，代表有相對於19倍的益生菌成功附著在本新型之濾材上，而試驗則繼續觀察對照組和實驗組長時間的水質變化。
請再參照第5圖，為長期追蹤實驗組的水槽中NH4/NO2/NO3的含量分析結果圖，經過長時間的觀察，持續追蹤水中NH4/NO2/NO3的含量進行偵測，發現實驗組水質的優化結果相當好，而在對照組中，裡面的飼養魚已陸續死亡。
根據上述，本新型之益生菌膠體結構能將益生菌固定在濾材的載體上，並使菌體與流動相分離，即使在較短的水力停留時間，或是較高的有機負荷率時，固定之益生菌也不會因菌體隨出流水排放而降低處理能力，不僅能大幅提高微生物處理法中益生菌的停留時間以及去除有機汙染物的處理效率，也能有效延長再次添加益生菌時機，效果維持性佳。除了讓養殖水質管理更加容易之外，也相當適合用於環境衛生改善，協助汙水管、下水道、排水溝、甚至景觀河川進行水質改善，應用層面相當廣泛。
雖然本新型已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本新型，任何熟習此技藝者，在不脫離本新型之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本新型之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
300:濾材
310:載體
320:塗覆層
Claims (8)
- 一種濾材，包含：一載體，其設有複數個孔隙；以及一塗覆層，塗覆於該載體上，該塗覆層包含一益生菌膠體結構，該益生菌膠體結構包含：一益生菌核，其包含一益生菌；及一凝膠層，包覆該益生菌核，其中該凝膠層由聚乙烯醇(Polyvinyl alcohol,PVA)和一塑化劑混合後經熱塑而形成。
- 如請求項1所述之濾材，其中該益生菌膠體結構更包含：一防黏層，包含複數個矽藻土粉末，該些矽藻土粉末均勻分布於該凝膠層的一表面。
- 如請求項1所述之濾材，其中該益生菌核散佈於該凝膠層中。
- 如請求項1所述之濾材，其中該塑化劑為甘油、二乙二醇(diethylene glycol,DEG)、聚乙二醇(polyethylene glycol,PEG)或聚醚多元醇(polypropylene glycol,PPG)。
- 如請求項1所述之濾材，其中該凝膠層中的 該聚乙烯醇和該塑化劑的重量份混合比例為1：10至1：1。
- 如請求項1所述之濾材，其中該聚乙烯醇的數均分子量為27,000至124,000。
- 如請求項1所述之濾材，其中該益生菌係選自芽孢桿菌、硝化菌和光合菌所組成之一群組。
- 如請求項1所述之濾材，其中該載體之材質選自沙土、粗棉、白綿、過濾棉、環保棉、生化棉、活性碳棉、羊毛絨、珊瑚砂、生物砂、麥飯石、毛刷、陶瓷環、生化球或其組合物。
Priority Applications (1)
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| TW111200681U TWM627437U (zh) | 2022-01-18 | 2022-01-18 | 濾材 |
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Publications (1)
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| TWM627437U true TWM627437U (zh) | 2022-05-21 |
Family
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Family Applications (1)
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| TW111200681U TWM627437U (zh) | 2022-01-18 | 2022-01-18 | 濾材 |
Country Status (1)
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2022
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