一种连续生产细菌纤维素膜的装置的制作方法

本实用新型属于细菌纤维素发酵领域，特别涉及一种连续生产细菌纤维素膜的装置。

背景技术：

静置培养时，细菌纤维素膜的形成是一个非常特殊的过程，纤维素膜总是在培养液的表面形成。这是由于细菌对氧气的需求量很大，在气液接触面上可以得到充分的氧气供应。所以纤维素膜总是在培养液表面形成。细菌在膜内继续繁殖和分泌纤维素，新生成的纤维素依然在膜最上方，老的纤维素膜在液面下，纤维素膜便不断加厚。

当纤维膜厚到一定程度时，把培养液和细菌分开，培养液供应不足，导致产量开始下降。再加上副产物乙酸会降低pH，纤维素膜的厚度就不再增加。

现阶段制约着细菌纤维素实现产业化的技术障碍主要有：1、发酵水平较低，产量低、成本高、价格不抵普通植物纤维素；2、进一步研究和利用细菌纤维素的成模和成型的工艺技术还没有解决。

中国专利CN201210575564.9公开了一种连续生产细菌纤维素的方法，通过将发酵培养细菌纤维素的过程分为预培养阶段、连续培养和后处理三个阶段，将规模化生产细菌纤维素时所存在的零产量时间基本排除，提高了生产效率，能够明显降低长时间生产细菌纤维素的成本。中国专利CN201220021360.6公开了一种快速规模化制备细菌纤维素复合材料的装置，实现了细菌纤维素膜片的动态连续化发酵和在线收获的高效机械化生产作业。但上述方法皆采用转鼓以实现连续发酵，细菌纤维素膜的分离较为复杂。

技术实现要素：

为了克服上述不足，本实用新型提供一种连续生产细菌纤维素膜的设备。该设备可以连续发酵一个月以上，生产出宽度、厚度可控、长度自由选择的细菌纤维素湿膜，在后续的加工处理中，有更大的可操作空间。生产过程可以持续的自动化控制，节省人力成本。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种连续生产细菌纤维素膜的装置，包括：中空腔体，发酵池，一级牵引装置、灭菌池，二级牵引装置；所述发酵池、一级牵引装置、灭菌池、二级牵引装置依次相连；所述发酵池、一级牵引装置、二级牵引装置、灭菌池位于中空腔体内，所述发酵池的一端设置有与外界进行液体交换的管道；所述一级牵引装置用于牵引发酵池内形成的湿膜沿发酵池液面水平运动，所述二级牵引装置用于牵引湿膜沿灭菌池内壁U型运动。

工作时，首先，将培养液接种在发酵池，进行静止发酵，形成细菌纤维素湿膜，当湿膜达到目标厚度后，启动一级牵引装置，将湿膜从发酵池平稳拉出，注意控制牵引速度，保证发酵液液面不产生波动、湿膜不发生断裂。

然后，将牵引出的湿膜在静止一段时间后(将湿膜转接到二级牵引装置)，通过二级牵引装置浸入灭菌池中进行灭菌，达到灭菌要求后，继续由二级牵引装置将其引出，进行后续处理，即得细菌纤维素膜成品。

所述一级牵引装置/二级牵引装置可通过人工牵引，或在湿膜两端插入带有倒刺的小钩等常规方式与所述一级牵引装置/二级牵引装置相连。

研究中我们还发现：随着生产的进行，发酵液液面逐渐下降，此时会有部分细菌纤维素湿膜残留在发酵池的侧壁上，不仅浪费原料，还会因为局部的牵拉影响湿膜厚度的均匀性，为此，本实用新型通过多次试验的反复研究，提出将发酵池的横截面设置为梯形，避免了湿膜在发酵池侧壁残留，保证了湿膜厚度的均匀性。

优选的，所述发酵池的横截面为梯形，所述梯形的腰与下底边的夹角为60°～72°，在梯形发酵池内，随着液面的下降，液面的宽度逐渐增大，若梯形的腰与下底边的夹角过小，单位时间内的液面宽度增幅过大，新增区域的湿膜厚度较薄，湿膜厚度的均匀性下降；若梯形的腰与下底边的夹角过大，又不可避免地造成湿膜在发酵池侧壁的残留。为此，本实用新型通过大量实验摸索后发现：若所述梯形的腰与下底边的夹角为60°～72°可保证湿膜平稳、均匀、连续地输出。

优选的，所述一级牵拉装置或二级牵拉装置为卷膜装置或传送带。

工作中，所述一级牵拉装置的线速度恒定为其中，a为发酵池的长度，t₁为发酵到目标厚度的时间。

优选的，所述卷膜装置中卷膜轴的初始直径为r₂，每一圈的直径为r₂+2b×(n-1)，n为圈数，每一圈的周长为2π[r₂+2b×(n-1)]，卷轴转速为

本实用新型还提供了一种连续生产细菌纤维素膜的装置，包括：中空腔体，发酵池，牵引装置，所述发酵池与牵引装置相连；所述发酵池、牵引装置位于中空腔体内，所述发酵池的一端设置有与外界进行液体交换的管道；所述牵引装置用于牵引发酵池内形成的湿膜沿发酵池液面水平运动。

工作时，首先，将培养液接种在发酵池，进行静止发酵，形成细菌纤维素湿膜，当湿膜达到目标厚度后，启动牵引装置，将湿膜平稳拉出，注意控制牵引速度，保证发酵液液面不产生波动、湿膜不发生断裂。

其次，对湿膜进行灭菌、干燥等后续处理，即得细菌纤维素膜成品。

本实用新型中静止发酵的湿膜具有一定的韧性和强度，能够满足适度牵引的要求。

研究中我们还发现：随着生产的进行，发酵液液面逐渐下降，会有部分细菌纤维素湿膜残留在发酵池的侧壁上，不仅浪费原料，还会因为局部的牵拉影响湿膜厚度的均匀性。为此，本实用新型通过多次试验的反复研究，提出将发酵池设置为梯形，避免了湿膜在发酵池侧壁残留，保证了湿膜厚度的均匀性。

优选的，所述发酵池的横截面为梯形，所述梯形的腰与下底边的夹角为60°～72°，在梯形发酵池内，随着液面的下降，液面的宽度逐渐增大，若梯形的腰与下底边的夹角过小，单位时间内的液面宽度增幅过大，新增区域的湿膜厚度较薄，湿膜厚度的均匀性下降；若梯形的腰与下底边的夹角过大，又不可避免地造成湿膜在发酵池侧壁的残留。为此，本实用新型通过大量实验摸索后发现：若所述梯形的腰与下底边的夹角为60°～72°可保证湿膜平稳、均匀、连续地输出。

所述牵拉装置为卷膜装置。

工作中，所述牵拉装置的线速度恒定为其中，a为发酵池的长度，t₁为发酵到目标厚度的时间。

若所述卷膜装置中卷膜轴的初始直径为r₂，每一圈的直径为r₂+2b×(n-1)，n为圈数，每一圈的周长为2π[r₂+2b×(n-1)]，卷轴转速为

本实用新型的有益效果

(1)本实用新型是一种连续生产细菌纤维素膜的设备。该设备可以连续发酵一个月以上，生产出宽度、厚度可控、长度自由选择的细菌纤维素湿膜，在后续的加工处理中，有更大的可操作空间。生产过程可以持续的自动化控制，节省人力成本。

(2)本实用新型装置结构简单、生产效率高、实用性强，易于推广。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1是本实用新型的装置图，其中，1.发酵池、2.牵拉板、3.灭菌池、4.卷轴、5.进液泵、6.出液泵、7.外罩；

图2是本实用新型发酵池的横截面图。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

实施例1

一种连续生产细菌纤维素膜的装置，包括：中空腔体，发酵池1，牵拉板2、灭菌池3，卷膜轴(卷轴)4，所述发酵池1、牵拉板2、灭菌池3、卷膜轴4依次相连，所述发酵池1、牵拉板2、卷膜轴4、灭菌池3位于中空腔体内，所述发酵池1的一端设置有与外界进行液体交换的管道，所述液体交换的管道为进液管和出液管，所述进液管和出液管上分别设置有进液泵5、出液泵6。所述牵拉板2用于牵引发酵池1内形成的湿膜沿发酵池1液面水平运动，所述卷膜轴4用于牵引湿膜沿灭菌池3内壁U型运动。所述中空腔体由玻璃柜和外罩7组成。

设备细节：

1.实验室使用的设备外罩7使用有机玻璃，在发酵车间是洁净环境的情况下，不需要外罩7。

2.顶盖不是密封的，允许空气交换，但是杂菌无法进入。

3.发酵池的左右侧壁向内倾斜30°角，这样是避免发酵液蒸发后，液面下降导致膜粘在壁上。

4.牵拉板2动力系统保证膜行进的线速度一致。

5.卷轴(卷膜轴)4的动力系统使用PLC控制，与牵拉板2同步。

生产工序：

1.培养液接种后，倒入发酵池1。恒温28-30℃。

2.①静置发酵第二天，手动牵拉湿膜至牵拉板2上，电动机启动。

3.设发酵池1长度为a，需要达到的厚度为b，发酵到预计的厚度的时间为t₁，则湿膜行进的线速度恒定为牵拉板2上的滚轴转速为卷轴4通过PLC控制器调节转速来达到。卷膜轴4的初始直径为r₂，每一圈的直径为r₂+2b×(n-1)，n为圈数，每一圈的周长为2π[r₂+2b×(n-1)]，卷轴4转速为

实施例2

一种连续生产细菌纤维素膜的装置，包括：中空腔体，发酵池1，一级牵引装置2、灭菌池3，二级牵引装置4，所述发酵池1、一级牵引装置2、灭菌池3、二级牵引装置4依次相连，所述发酵池1、一级牵引装置2、二级牵引装置4、灭菌池3位于中空腔体内，所述发酵池1的一端设置有与外界进行液体交换的管道，所述一级牵引装置2用于牵引发酵池1内形成的湿膜沿发酵池1液面水平运动，所述二级牵引装置4用于牵引湿膜沿灭菌池3内壁U型运动。

工作时，首先，将培养液接种在发酵池1，进行静止发酵，形成细菌纤维素湿膜，当湿膜达到目标厚度后，启动一级牵引装置2，将湿膜平稳拉出，注意控制牵引速度，保证发酵液液面不产生波动、湿膜不发生断裂。

然后，将牵引出的湿膜在静止一段时间后(将湿膜转接到二级牵引装置4)，通过二级牵引装置4浸入灭菌池3中进行灭菌，达到灭菌要求后，继续由二级牵引装置4将其引出，进行后续处理，即得细菌纤维素膜成品。

实施例3

一种连续生产细菌纤维素膜的装置，包括：中空腔体，发酵池1，一级牵引装置2、灭菌池3，二级牵引装置4，所述发酵池1、一级牵引装置2、灭菌池3、二级牵引装置4依次相连，所述发酵池1、一级牵引装置2、二级牵引装置4、灭菌池3位于中空腔体内，所述发酵池1的一端设置有与外界进行液体交换的管道，所述一级牵引装置2用于牵引发酵池1内形成的湿膜沿发酵池1液面水平运动，所述二级牵引装置4用于牵引湿膜沿灭菌池3内壁U型运动。

所述发酵池1的横截面为梯形。

研究中我们还发现：随着生产的进行，发酵液1液面逐渐下降，此时会有部分细菌纤维素湿膜残留在发酵池1的侧壁上，不仅浪费原料，还会因为局部的牵拉影响湿膜厚度的均匀性，为此，本实用新型通过多次试验的反复研究，提出将发酵池1的横截面设置为梯形，避免了湿膜在发酵池1侧壁残留，保证了湿膜厚度的均匀性。

实施例4

一种连续生产细菌纤维素膜的装置，包括：中空腔体，发酵池1，一级牵引装置2、灭菌池3，二级牵引装置4，所述发酵池1、一级牵引装置2、灭菌池3、二级牵引装置4依次相连，所述发酵池1、一级牵引装置2、二级牵引装置4、灭菌池3位于中空腔体内，所述发酵池1的一端设置有与外界进行液体交换的管道，所述一级牵引装置2用于牵引发酵池1内形成的湿膜沿发酵池1液面水平运动，所述二级牵引装置4用于牵引湿膜沿灭菌池3内壁U型运动。

所述发酵池1的横截面为梯形，所述梯形的腰与下底边的夹角为60°～72°，在梯形发酵池1内，随着液面的下降，液面的宽度逐渐增大，若梯形的腰与下底边的夹角过小，单位时间内的液面宽度增幅过大，新增区域的湿膜厚度较薄，湿膜厚度的均匀性下降；若梯形的腰与下底边的夹角过大，又不可避免地造成湿膜在发酵池1侧壁的残留。为此，本实用新型通过大量实验摸索后发现：若所述梯形的腰与下底边的夹角为60°～72°可保证湿膜平稳、均匀、连续地输出。

实施例5

一种连续生产细菌纤维素膜的装置，包括：中空腔体，发酵池1，一级牵引装置2、灭菌池3，二级牵引装置4，所述发酵池1、一级牵引装置2、灭菌池3、二级牵引装置4依次相连，所述发酵池1、一级牵引装置2、二级牵引装置4、灭菌池3位于中空腔体内，所述发酵池1的一端设置有与外界进行液体交换的管道，所述一级牵引装置2用于牵引发酵池1内形成的湿膜沿发酵池1液面水平运动，所述二级牵引装置4用于牵引湿膜沿灭菌池3内壁U型运动。

所述一级牵拉装置2或二级牵拉装置4为卷膜装置或传送带。

实施例6

一种连续生产细菌纤维素膜的装置，包括：中空腔体，发酵池1，一级牵引装置2、灭菌池3，二级牵引装置4，所述发酵池1、一级牵引装置2、灭菌池3、二级牵引装置4依次相连，所述发酵池1、一级牵引装置2、二级牵引装置4、灭菌池3位于中空腔体内，所述发酵池1的一端设置有与外界进行液体交换的管道，所述一级牵引装置2用于牵引发酵池1内形成的湿膜沿发酵池1液面水平运动，所述二级牵引装置4用于牵引湿膜沿灭菌池3内壁U型运动。

工作中，所述一级牵拉装置2的线速度恒定为其中，a为发酵池1的长度，t₁为发酵到目标厚度的时间。

实施例7

一种连续生产细菌纤维素膜的装置，包括：中空腔体，发酵池1，一级牵引装置2、灭菌池3，二级牵引装置4，所述发酵池1、一级牵引装置2、灭菌池3、二级牵引装置4依次相连，所述发酵池1、一级牵引装置2、二级牵引装置4、灭菌池3位于中空腔体内，所述发酵池1的一端设置有与外界进行液体交换的管道，所述一级牵引装置2用于牵引发酵池1内形成的湿膜沿发酵池1液面水平运动，所述二级牵引装置4用于牵引湿膜沿灭菌池3内壁U型运动。

所述一级牵拉装置2或二级牵拉装置4为卷膜装置或传送带。

优选的，所述卷膜装置中卷膜轴的初始直径为r₂，每一圈的直径为r₂+2b×(n-1)，n为圈数，每一圈的周长为2π[r₂+2b×(n-1)]，卷轴转速为

实施例8

一种连续生产细菌纤维素膜的装置，包括：中空腔体，发酵池1，牵引装置2，所述发酵池1与牵引装置2相连；所述发酵池1、牵引装置2位于中空腔体内，所述发酵池1的一端设置有与外界进行液体交换的管道；所述牵引装置2用于牵引发酵池1内形成的湿膜沿发酵池液1面水平运动。

工作时，首先，将培养液接种在发酵池1，进行静止发酵，形成细菌纤维素湿膜，当湿膜达到目标厚度后，启动牵引装置2，将湿膜平稳拉出，注意控制牵引速度，保证发酵液液面不产生波动、湿膜不发生断裂。

然后，对湿膜进行灭菌、干燥等后续处理，即得细菌纤维素膜成品。

实施例9

一种连续生产细菌纤维素膜的装置，包括：中空腔体，发酵池1，牵引装置2，所述发酵池1与牵引装置2相连；所述发酵池1、牵引装置2位于中空腔体内，所述发酵池1的一端设置有与外界进行液体交换的管道；所述牵引装置2用于牵引发酵池1内形成的湿膜沿发酵池液1面水平运动。

所述发酵池1的横截面为梯形。

研究中我们还发现：随着生产的进行，发酵液液面逐渐下降，此时会有部分细菌纤维素湿膜残留在发酵池1的侧壁上，不仅浪费原料，还会因为局部的牵拉影响湿膜厚度的均匀性，为此，本实用新型通过多次试验的反复研究，提出将发酵池1的横截面设置为梯形，避免了湿膜在发酵池1侧壁残留，保证了湿膜厚度的均匀性。

实施例10

一种连续生产细菌纤维素膜的装置，包括：中空腔体，发酵池1，牵引装置2，所述发酵池1与牵引装置2相连；所述发酵池1、牵引装置2位于中空腔体内，所述发酵池1的一端设置有与外界进行液体交换的管道；所述牵引装置2用于牵引发酵池1内形成的湿膜沿发酵池液1面水平运动。

所述发酵池1的横截面为梯形，所述梯形的腰与下底边的夹角为60°～72°，在梯形发酵池1内，随着液面的下降，液面的宽度逐渐增大，若梯形的腰与下底边的夹角过小，单位时间内的液面宽度增幅过大，新增区域的湿膜厚度较薄，湿膜厚度的均匀性下降；若梯形的腰与下底边的夹角过大，又不可避免地造成湿膜在发酵池1侧壁的残留。为此，本实用新型通过大量实验摸索后发现：若所述梯形的腰与下底边的夹角为60°～72°可保证湿膜平稳、均匀、连续地输出。

实施例11

一种连续生产细菌纤维素膜的装置，包括：中空腔体，发酵池1，牵引装置2，所述发酵池1与牵引装置2相连；所述发酵池1、牵引装置2位于中空腔体内，所述发酵池1的一端设置有与外界进行液体交换的管道；所述牵引装置2用于牵引发酵池1内形成的湿膜沿发酵池液1面水平运动。

所述牵引装置2为卷膜装置。

实施例12

一种连续生产细菌纤维素膜的装置，包括：中空腔体，发酵池1，牵引装置2，所述发酵池1与牵引装置2相连；所述发酵池1、牵引装置2位于中空腔体内，所述发酵池1的一端设置有与外界进行液体交换的管道；所述牵引装置2用于牵引发酵池1内形成的湿膜沿发酵池液1面水平运动。

工作中，所述牵拉装置2的线速度恒定为其中，a为发酵池的长度，t₁为发酵到目标厚度的时间。

实施例13

一种连续生产细菌纤维素膜的装置，包括：中空腔体，发酵池1，牵引装置2，所述发酵池1与牵引装置2相连；所述发酵池1、牵引装置2位于中空腔体内，所述发酵池1的一端设置有与外界进行液体交换的管道；所述牵引装置2用于牵引发酵池1内形成的湿膜沿发酵池液1面水平运动。

所述牵引装置2为卷膜装置。

所述卷膜装置中卷膜轴的初始直径为r₂，每一圈的直径为r₂+2b×(n-1)，n为圈数，每一圈的周长为2π[r₂+2b×(n-1)]，卷轴转速为

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。