微生物纖維素與基材的復合設備的制造方法
【專利摘要】本實用新型提供的一種微生物纖維素與基材的復合設備，沿基材行走方向依次具有基材放卷裝置、引入輥、發酵復合箱體、夾持輥、烘干滅活裝置、復合卷材收卷裝置。發酵復合箱體的內部儲存微生物菌種和纖維素原液的混合漿液，基材在發酵復合箱體被牽引著通過混合漿液，在基材表面均勻沉積微生物吐出的微生物纖維素絲形成一種復合制品。基材是植物長纖維制成的紙，棉、麻或化纖的絲線以及它們的無紡布或織造布。復合箱體連接有溫控裝置、振動裝置等。本實用新型的微生物纖維素在基材上沉積厚度均勻緊密，適合大規模的生產作業。所制成的制品的具有優良的力學性能、彈性和耐水性。
【專利說明】
微生物纖維素與基材的復合設備
技術領域
[0001 ]本實用新型涉及一種微生物纖維素纖維與其它材料的復合技術。
【背景技術】
[0002]通過微生物如細菌及化學試劑對植物原料進行生化反應，在一定的條件和工藝過程后，可以得到纖維素纖維類材料。
[0003]申請號為201010142735X的發明涉及一種利用麥桿/稻草生產細菌纖維素的方法，包括:(I)麥桿或稻草磨碎，再用稀硫酸或鹽酸浸泡，反應，接著通過抽濾將麥桿或稻草殘渣和酸水解液分開，收集水解液備用；(2)水解液的脫毒；(3)取上述的脫毒水解液作為培養基碳源，加氮源，配成培養基，接入醋酸桿菌或葡萄糖氧化桿菌細菌在25-30°C，160-250轉/分鐘搖床中培養或在25-30Γ培養箱內靜置培養，得到細菌纖維素。該發明介紹了一種細菌纖維素的生產方法。
[0004]申請號為2013206201664的實用新型提供一種微生物纖維素生產裝置，包括一容納槽、一桿體以及一導引件，所述容納槽用以容置培養液，且微生物纖維素生成于培養液的液面，所述導引件連接所述桿體且延伸至所述液面，其中當桿體受一外力帶動旋轉時，透過導引件將所述微生物纖維素收集至桿體，如此以取代傳統人工收取膜片狀微生物纖維素的作法。
[0005]申請號為2009101479667的發明介紹了一種用于生產微生物纖維素體的生物反應器及方法。包含于一容器內準備一微生物培養液態媒體;將彼此間隔地套合的或分開的多根中空管水平旋轉，以使得該多根中空管的每一根的每一部份輪流的浸入于被盛裝于該液態媒體及曝露于該液態媒體的水平面上，其中該多根中空管的每一根具有一粗糙的外表面及一光滑的內表面，于是微生物在該多根中空管的每一根的外表面上形成微生物纖維素體及在該容器內未為該多根中空管所擾動的液態媒體水平面部份形成片狀微生物纖維素體。
[0006]上述兩種裝置只能生產膜或片狀的微生物纖維素膜原材料，不能將該膜直接制成其它復合制品。
【發明內容】
[0007]實用新型目的:
[0008]本實用新型提供一種結構簡單、生產效率高，分散復合均勻性好的微生物纖維素與基材的復合設備。
[0009]技術方案:
[0010]本實用新型提供的一種微生物纖維素與基材的復合設備，沿基材行走方向依次具有基材放卷裝置、引入輥、發酵復合箱體、夾持輥、烘干滅活裝置、復合卷材收卷裝置(含有牽引電機)。
[0011]發酵復合箱體的內部儲存微生物菌種和纖維素原液(通過微生物發酵可產生纖維素纖維的原料)的混合漿液，兩種成分具有合適的比例;混合漿液中，微生物菌種能夠將纖維素發酵并吐出微生物纖維素絲(或微生物纖維素纖維)。混合漿液還具有微生物菌種成活或繁殖必須的營業液。
[0012]發酵復合箱體內部設置有多根相互平行并垂直于基材行走方向的導向輥(導向輥提供基材導向、牽引拉伸和托持的作用)，供基材在發酵復合箱體中被牽引著通過混合漿液，卷材被牽引導向的同時，在基材表面均勻沉積微生物吐出的微生物纖維素絲，并與基材纖維或基材面層緊密貼合形成一種復合制品。
[0013]基材是布、紙(不會在水中快速溶解的品種)、天然纖維、人造高分子纖維、玻璃纖維、碳纖維、金屬纖維、混織纖維、塑料片材或者金屬片材;優選植物長纖維制成的紙，棉、麻或化纖的絲線以及它們的無紡布或織造布，它們與微生物纖維素的材質接近，具有良好的相容性，沉積后與基材連接更牢固。
[0014]導向輥可以有多層、多路，水平排布、垂直排布或者上下交錯呈W型排布。
[0015]復合后的卷材通過復合箱體上部的一對夾持輥具有夾持和擠壓作用，使得復合制品的水分被擠干，微生物纖維素絲與基材貼合更緊密。
[0016]混合漿液中還可以含有少量的能夠提高微生物纖維素和基材結合力的偶聯劑(如基本無毒性、具有豐富氫鍵產生的基團的硅烷偶聯劑)。
[0017]另外，本實用新型中，發酵復合箱體連接有溫控裝置(控制復合箱體內部混合漿液的溫度，控制并調節漿液溫度為15-45°C)，便于微生物菌種成活或者提高活性。發酵復合箱體壁上可以安裝有菌種循環裝置和原液循環裝置。菌種循環裝置將復合箱體內部與菌種室聯通，提供和補充復合箱體中的微生物菌種；原液循環裝置將發酵復合箱體內部與原液室聯通，提供和補充復合箱體中的纖維素原液(補充纖維素原料)。發酵復合箱體上可以連接有微生物纖維素纖維的過濾分離裝置，收集多余的微生物纖維素纖維;也可連接有廢液分離裝置，排出廢液。
[0018]本實用新型中，發酵復合箱體還可以連接有震動裝置(優選超聲波震動裝置)，提供內部漿液震動動力，保證混合漿液中的成分均勻混合，尤其是微生物菌種發酵后的纖維素一微生物纖維素纖維能夠比較均勻地沉積在基材的表面。
[0019]基材通過漿液的時間、及微生物發酵和沉積的時間為半小時一數百小時，使得發酵充分、產生的微生物纖維素纖維的規格適中，沉積的厚度適中，兼顧復合制品的性能和生產效率。
[0020]本實用新型中，烘干滅活裝置具有對復合卷材進行進一步脫水或烘干或殺滅微生物菌種活性的功能，使得被帶出的少量微生物菌種失去生物活性，復合卷材不易變質劣化。
[0021]本實用新型中，可以通過微生物菌種的選擇(對環境的溫度、濕度、酸堿度、營養成分的要求)和發酵工藝參數的控制，保證微生物吐出直徑為納米級的直徑的微生物纖維素，通過發酵時間和沉積時間的控制，保證微生物纖維的長度為微米級;這樣獲得的復合結構材料的力學強度較大、韌性較好。
[0022]本實用新型中，復合箱體內部空間通過輸入合適濃度的氧氣，以利于微生物存活、生長或發酵能力的控制。
[0023]本實用新型中，另可以有自控裝置控制、分別控制牽引電機、溫控裝置、菌種循環裝置、原液循環裝置、震動裝置、滅活裝置的工作狀態，并可具有溫度異常報警、混合漿液成分比例異常報警、速度異常報警等功能部件。
[0024]有益效果:
[0025]本實用新型中，微生物纖維素在基材上沉積厚度均勻，連接緊密，設備生產工藝穩定、自動化或人工操控均可，適合大規模的生產作業。所制成的復合制品的力學性能優良，尤其是植物纖維紙、布或絲的基材復合后，不易撕裂，具有一定的彈性和良好的耐水性，對多種生物體表或生物制品具有良好的親和性。
【附圖說明】
[0026]附圖1是本實用新型的一種設備結構剖面示意圖；
[0027]圖中，1-基材放卷裝置、2、基材、3-引入輥、4-發酵復合箱體、5-混合漿液、6_震動裝置、7-夾持輥、8-烘干滅活裝置、9-復合制品收卷裝置、I O-菌種循環裝置、11 -溫控裝置、12-導向輥、13-原液循環裝置、20-復合制品。
【具體實施方式】
[0028]如圖1所示的一種微生物纖維素與基材的復合設備，沿基材2行走方向依次具有基材放卷裝置1、引入輥3、發酵復合箱體4、夾持輥7、烘干滅活裝置8、復合卷材收卷裝置9;發酵復合箱體5的內部儲存微生物菌種和纖維素原液的混合漿液，混合漿液中還具有微生物菌種成活或繁殖必須的營業液。
[0029]基材2為植物長纖維制成的紙，或者為棉、麻或化纖的絲線或它們的無紡布或織造布。
[0030]發酵復合箱體5內部設置有多根相互平行并垂直于基材行走方向的導向輥12，供基材2在發酵復合箱體4中被牽引著通過混合漿液;卷材2被牽引導向的同時，能夠在基材2表面均勻沉積微生物吐出的微生物纖維素絲，并與基材纖維或基材面層緊密貼合形成一種復合制品。導向輥12為一層，水平排布、垂直排布或者上下交錯排布。
[0031]夾持輥7具有夾持和擠壓復合制品的水分和使得貼合緊密的作用;發酵復合箱體4連接溫控裝置11和超聲波的震動裝置6。
[0032]復合箱體壁上安裝有菌種循環裝置10和原液循環裝置13，菌種循環裝置10將復合箱體內部與菌種室聯通，原液循環裝置13將復合箱體內部與原液室聯通。
【主權項】
1.一種微生物纖維素與基材的復合設備，其特征在于:沿基材行走方向依次具有基材放卷裝置、引入輥、發酵復合箱體、夾持輥、復合卷材收卷裝置;發酵復合箱體的內部儲存微生物菌種和纖維素原液的混合漿液； 發酵復合箱體內部設置有多根相互平行并垂直于基材行走方向的導向輥； 基材是布、紙、天然纖維、人造高分子纖維、玻璃纖維、碳纖維、金屬纖維、混織纖維、塑料片材或者金屬片材； 導向輥為一層或多層、多路，水平排布、垂直排布或者上下交錯排布； 發酵復合箱體連接有溫控裝置。2.如權利要求1所述的微生物纖維素與基材的復合設備，其特征在于: 基材為植物長纖維制成的紙，或者為棉、麻或化纖的絲線或它們的無紡布或織造布。3.如權利要求1或2所述的微生物纖維素與基材的復合設備，其特征在于:發酵復合箱體連接有超聲波震動裝置。4.如權利要求1或2所述的微生物纖維素與基材的復合設備，其特征在于:在夾持輥與復合卷材收卷裝置之間具有烘干滅活裝置。5.如權利要求3所述的微生物纖維素與基材的復合設備，其特征在于:復合箱體壁上安裝有菌種循環裝置和原液循環裝置。6.如權利要求1、2或5所述的微生物纖維素與基材的復合設備，其特征在于:復合箱體上連接有微生物纖維素纖維的過濾分離裝置，或連接有廢液分離裝置。
【文檔編號】C12M1/12GK205710763SQ201620583941
【公開日】2016年11月23日
【申請日】2016年6月16日
【發明人】顧建洪, 洪楓, 倪紅軍, 汪興興
【申請人】南通宏通生物科技有限公司