一種微生物培養(yǎng)膜及微生物培養(yǎng)回收系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種微生物培養(yǎng)膜及微生物培養(yǎng)回收系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 微生物是分布最為廣泛的生命形式，幾乎分布到地球上的所有區(qū)域，已在食品、醫(yī) 藥、工業(yè)、農(nóng)業(yè)等多個領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。微生物可利用各種有機化合物、礦物質(zhì)、光照 等作為能源，清潔高效的生產(chǎn)出脂類、蛋白質(zhì)、維生素、多糖和抗生素等目標(biāo)產(chǎn)物。由于生長 周期短、產(chǎn)率高、低污染等優(yōu)點，以基因工程、酶工程、發(fā)酵工程為代表的現(xiàn)在生物技術(shù)，處 處充斥著微生物的存在。隨著化石能源的日益枯竭和環(huán)境污染等問題，微生物的應(yīng)用范圍 也在不斷擴大。特別是通過微藻大規(guī)模培養(yǎng)獲得富含油脂的微藻生物質(zhì)，經(jīng)過提取和轉(zhuǎn)化 形成生物燃料，被認(rèn)為是解決生物能源生產(chǎn)與固碳減排的最重要途徑之一。對微草生物燃 料產(chǎn)業(yè)，仍然存在微藻的培養(yǎng)方法不夠完善、采收過程繁瑣等制約微藻生物燃料產(chǎn)業(yè)化發(fā) 展的技術(shù)瓶頸。
[0003] 目前的微生物培養(yǎng)方式有跑道池式、管道式等開放式或封閉式微生物培養(yǎng)方式； 無論是跑道池式等開放式微生物培養(yǎng)方式，還是管道式等封閉式微生物培養(yǎng)方式，在提高 單位面積產(chǎn)率和降低成本方面沒有突破性的進展；近幾年新發(fā)展起來一種半干式固態(tài)培養(yǎng) 方式：以具有一定保水性的材料，例如纖維材料，作為培養(yǎng)基載體，培養(yǎng)基載體以一定方式 懸掛，培養(yǎng)液從上至下補充，儲存在培養(yǎng)基載體（纖維）內(nèi)部，培養(yǎng)基載體（纖維）內(nèi)部儲 存的培養(yǎng)液從內(nèi)部向外表面滲透，為微生物提供生長條件；這種方法在一定程度上降低了 能耗、提高了產(chǎn)率、提升了空間利用率。但是由于重力影響，這種培養(yǎng)方式仍然存在著供液 不均的技術(shù)瓶頸。
[0004] 微藻采收是微藻規(guī)?；囵B(yǎng)和工業(yè)化應(yīng)用的重要環(huán)節(jié)，優(yōu)化藻類的分離工藝是降 低成本的技術(shù)關(guān)鍵。然而，由于微藻及其培養(yǎng)液的特殊性，傳統(tǒng)的固液分離技術(shù)都無法直接 用于微藻采收。微藻細(xì)胞個體?。?-40iim)，濃度低（0.5-2g/L)，且細(xì)胞穩(wěn)定懸浮于培養(yǎng)液 中，給采收帶來很大的挑戰(zhàn)；因此，國內(nèi)外針對微藻的采收一般都先對藻液進行預(yù)處理，絮 凝和沉淀技術(shù)可以將微藻濃度濃縮到1%，而后再進行過濾或者離心等工藝實現(xiàn)微藻的采 集，其回收量為80%，。對于大規(guī)模生產(chǎn)，目前的絮凝、沉淀、過濾和離心工藝效率低、能耗 高，總花費甚至高于生物燃料產(chǎn)品本身價值。優(yōu)化藻類的分離工藝是降低生產(chǎn)成本、實現(xiàn)微 藻培養(yǎng)產(chǎn)業(yè)化的技術(shù)關(guān)鍵。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的諸多不足，而提供一種微生物培養(yǎng)膜，微生 物培養(yǎng)膜具有三維多孔結(jié)構(gòu)，供微生物進行附著生長，并且具有常溫（培養(yǎng)溫度下）不溶、 升溫溶解的特性，培養(yǎng)完成后僅需要簡單的升溫溶解、過濾便可實現(xiàn)微生物的高效收集，溶 解后的培養(yǎng)膜，離心過濾后，濾液可作為紡絲原液進行回收，并通過靜電紡絲工藝二次加工 成微生物培養(yǎng)膜，實現(xiàn)微生物培養(yǎng)膜的重復(fù)利用；
[0006]另一方面提供一種微生物培養(yǎng)系統(tǒng)，由均勻供液裝置和微生物培養(yǎng)膜復(fù)合而成， 微生物培養(yǎng)膜可更換，便于微生物的采集，均勻供液裝置的多孔結(jié)構(gòu)，可通過虹吸作用，實 現(xiàn)保液和供液，為微生物培養(yǎng)膜提供充足的培養(yǎng)液。
[0007] 為實現(xiàn)上述方案，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：
[0008] 首先，本發(fā)明提供的微生物培養(yǎng)膜，其為一種0_45°C不溶解，升溫至45-150°C溶 解的多孔結(jié)構(gòu)的水溶性高分子膜。
[0009] 所述水溶性高分子膜的材質(zhì)為羧甲基淀粉、醋酸淀粉、聚丙烯酸、聚馬來酸酐、改 性甲基纖維素類CMC、聚氧化乙烯、聚乙烯醇、聚乙二醇、改性聚乙烯醇、羧甲基纖維素、聚丙 烯酰胺或者聚乙烯吡咯烷酮。
[0010] 所述水溶性高分子膜為通過靜電紡絲工藝制得的具有三維多孔結(jié)構(gòu)的水溶性高 分子膜，其厚度為1-50ym。
[0011] 本發(fā)明還提供一種具有微生物培養(yǎng)膜的微生物培養(yǎng)回收系統(tǒng)，其由微生物培養(yǎng)膜 和供液裝置組成；所述微生物培養(yǎng)膜為一種0_45°c不溶解，升溫至45-150°C溶解的多孔結(jié) 構(gòu)的水溶性高分子膜；所述供液裝置由多孔材料基板、固定裝于所述多孔材料基板上端的 供液管和固定裝于所述多孔材料基板下端的集液管組成；
[0012] 所述多孔材料基板為多孔材料制作的具有虹吸作用以實現(xiàn)均勻供液與保液的板 材；所述固定安裝于多孔材料基板上端的供液管與所述多孔材料基板中的多孔相連通；所 述固定安裝于多孔材料基板下端的集液管與所述多孔材料基板中的多孔相連通；所述微生 物培養(yǎng)膜粘附于所述多孔材料基板表面之上。
[0013] 所述多孔材料基板為30-99%開孔率的聚氨酯泡沫板。
[0014] 所述水溶性高分子膜的材質(zhì)為羧甲基淀粉、醋酸淀粉、聚丙烯酸、聚馬來酸酐、改 性甲基纖維素類CMC、聚氧化乙烯、聚乙烯醇、聚乙二醇、改性聚乙烯醇、羧甲基纖維素、聚丙 烯酰胺或者聚乙烯吡咯烷酮。
[0015] 所述水溶性高分子膜為通過靜電紡絲工藝制得的具有三維多孔結(jié)構(gòu)的水溶性高 分子膜，其厚度為1-50ym。
[0016]本發(fā)明具有如下效果：
[0017] 本發(fā)明的微生物培養(yǎng)膜具有三維多孔結(jié)構(gòu)，具有較高的比表面積，有助于微生物 的粘附生長，提高產(chǎn)品產(chǎn)率；微生物培養(yǎng)膜具有常溫（培養(yǎng)溫度下）不溶、升溫溶解的特性； 本發(fā)明的具有微生物培養(yǎng)膜的微生物培養(yǎng)回收系統(tǒng)，其微生物培養(yǎng)膜培養(yǎng)完成后僅需要簡 單的升溫溶解、過濾便可實現(xiàn)微生物的高效收集；溶解后的微生物培養(yǎng)膜，離心過濾后，濾 液可作為紡絲原液，進行回收，可直接用于述微生物培養(yǎng)膜的成型加工，實現(xiàn)微生物培養(yǎng)膜 的多次重復(fù)利用；而且微生物培養(yǎng)膜的可更換易于工業(yè)化連續(xù)生產(chǎn)；微生物培養(yǎng)膜材質(zhì)為 水溶性高分子，加工溶劑為水，加工過程清潔、無污染；產(chǎn)率高；多孔材料供液裝置可通過 虹吸作用實現(xiàn)持續(xù)且均勻的供液與保液，降低了能耗；
【附圖說明】
[0018]圖1為本發(fā)明的微生物培養(yǎng)膜及微生物培養(yǎng)回收系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019] 其中：微生物培養(yǎng)膜1 多孔材料基板2 供液管3 集液管4
【具體實施方式】：
[0020] 下面結(jié)合附圖及具體實施例進一步對本發(fā)明進行闡述，應(yīng)理解，引用實施例僅用 于說明本發(fā)明，而不用于限制本發(fā)明的范圍。
[0021] 實施例1 :
[0022] 1)供液裝置的制備：
[0023] 將水、胺類催化劑NiaxA-230、有機錫催化劑NiaxD-19和有機硅泡沫穩(wěn)定劑 NiaxL-580依次加入到盛裝有聚醚多元醇的容器中，高速混合攪拌45秒；再加入異氰酸酯 TDI80,繼續(xù)攪拌不少于15秒，然后迅速的倒入模具中，待其自由發(fā)泡后，再將放在烘箱中 120°C熟化24個小時，最后取出，制成100mmX200mmX10mm多孔材料基板2 ;
[0024] 所述聚醚多元醇、水、胺類催化劑NiaxA-230、有機錫催化劑NiaxD-19、有機硅泡 沫穩(wěn)定劑NiaxL-580和異氰酸酯TDI80的重量份配比為100:3. 8:0. 24:0. 22:0. 8:60. 30 ;
[0025] 2)微生物培養(yǎng)膜1的制備：
[0026] 將