[發(fā)明專利]一種細菌纖維素干膜及其制備方法、應用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610116509.1
• 申請日: 2016-03-02
• 公開（公告）號: CN105754125B
• 公開（公告）日: 2017-07-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 戚明;賈士儒;鐘成;劉景君;孔蕊
• 申請（專利權(quán)）人: 山東納美德生物科技有限公司
• 主分類號: C08J7/00
• 分類號: C08J7/00;A61L15/28;A61L27/20;A61L27/60;A61L27/50;C08L1/02
• 代理公司: 濟南圣達知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司37221
• 代理人: 曹麗

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于纖維素干膜制備領(lǐng)域，特別涉及一種細菌纖維素干膜及其制備方法、應用。

背景技術(shù)

細菌纖維素(Bacterial Cellulose，BC),是由微生物發(fā)酵產(chǎn)生的天然纖維素，具有高純度、高楊氏模量、高結(jié)晶度、強持水能力、生物相容性好等獨特特點，因而在醫(yī)療、食品、紡織、化妝品、音響、造紙、環(huán)保、化工、航天航空、國防等領(lǐng)域有著廣泛的應用。特別是在世界人口增長與耕地有限的矛盾日益突出，資源日益短缺的情況下，細菌纖維素作為一種用途十分廣泛的新型生物材料，具有劃時代意義和廣泛的發(fā)展前景。

生物發(fā)酵產(chǎn)生的初始纖維素膜為濕膜，由于濕膜不便于運輸、易染菌、力學性能和熱學性能差等不足，只能作為低層次的產(chǎn)品在食品、化妝品應用，而性能要求高的音響振動膜、電池隔膜、超濾膜、航空航天材料等均需要做成纖維素干膜，細菌纖維素干膜與普通的濕膜相比產(chǎn)品的技術(shù)含量高，應用廣泛，附加值更高。

現(xiàn)有的纖維素干膜制備技術(shù)還處在實驗室摸索階段，有以下三種干燥方法：熱干燥、冷凍干燥、真空干燥，從而把纖維素濕膜干燥成干膜；熱干燥方法由于濕膜含水量高，突然急劇受熱失水，膜里外受熱不均，因而纖維絮聚嚴重，均一性差，與熱源接觸的纖維素出現(xiàn)局部發(fā)糊，出現(xiàn)白圈；膜邊緣卷曲，表面褶皺。真空干燥的方法設(shè)備投入成本高，脫水速率慢，細小纖維流失嚴重，一般要加入助留助濾劑，生產(chǎn)成本高，纖維素膜的純度降低，纖維素獨特的天然網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)孔徑也會發(fā)生改變；冷凍干燥技術(shù)同樣設(shè)備投入成本高，得到的干膜過于蓬松、膜表面平整度差、產(chǎn)品的透光度低，因而應用面極大受限，綜合上述現(xiàn)有濕膜的干燥方法，存在著設(shè)備投入高、工藝復雜、生產(chǎn)成本高、膜的均一通透性差等諸多不足，纖維素干膜的制備技術(shù)是現(xiàn)在纖維素規(guī)模化、產(chǎn)業(yè)化推廣的技術(shù)瓶頸，迫切需要一種簡單、高效、質(zhì)優(yōu)的干膜生產(chǎn)技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種細菌纖維素干膜及其制備方法、應用。采用梯度負壓加熱方法，梯度負壓濕膜水分流失速度緩慢穩(wěn)定，濕膜各部位受到的負壓均勻穩(wěn)定，避免了真空干燥的水分驟失對膜結(jié)構(gòu)的影響，梯度加熱溫度逐漸上升，膜內(nèi)外受熱均勻，避免了急速加熱膜內(nèi)外受熱不均，局部發(fā)糊、表面褶皺等問題，同時負壓加熱同步進行，水分的擴散流失促進了熱循環(huán)，大大提高了負壓和加熱效率，持續(xù)穩(wěn)定的負壓加熱保證了干膜的快速成型及成型后干膜的表面平整度和一定的天然孔徑網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。

研究的初始階段，發(fā)明人將真空干燥與熱干燥直接結(jié)合，但由于濕膜兩面受到來自抽吸和熱源的不同作用，導致濕膜兩面內(nèi)外的均勻性不一致，更重要的是，真空抽吸導致水在膜的上下兩面的含水量有較大差異，加劇了熱干燥引起的膜表面均一性差的問題，甚至部分干膜出現(xiàn)了邊緣卷曲現(xiàn)象。為了進一步克服上述問題，在系統(tǒng)分析和上千次的實驗的基礎(chǔ)上發(fā)現(xiàn)：在逐級變化的梯度負壓條件下同時對濕膜進行逐級升溫干燥；制得的干膜均一性和平整度好；干膜透明性好，貼附性強，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定便于儲存，又輕又薄便于包裝和運輸，可以廣泛應用到各種高附加值產(chǎn)品中。

為實現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種細菌纖維素干膜的制備方法，包括

對細菌纖維素濕膜進行預處理；

梯度負壓加熱定型，即得細菌纖維素干膜；

所述梯度負壓加熱定型過程中，負壓和溫度按照預設(shè)的時間梯度逐級調(diào)整。

本發(fā)明所述的“梯度負壓加熱定型”是指：在密閉空間內(nèi)，按預定的時間梯度同時調(diào)整負壓和溫度的值，在保證干膜透明度和均一性的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)脫水效率最大化。

梯度負壓條件的作用是保證濕膜內(nèi)的水分逐漸擴散流失，使?jié)衲け砻娴乃趾炕揪S持在相對穩(wěn)定的范圍內(nèi)，即不會因為表面溫度過高導致濕膜及其內(nèi)部加熱不均勻，出現(xiàn)表面凹凸或卷曲的現(xiàn)象，也不會因為抽吸力過大，導致水分驟失，引起細小纖維的大量散失。

物質(zhì)的透明需要光波的衍射，纖維素干膜中的孔隙和纖維素的結(jié)晶度是衍射的重要條件，但目前冷凍干燥或真空干燥制備的干膜較為蓬松，纖維間的孔隙間距較大，光射入干膜后，無法形成有效地干涉和衍射，透光性差；加熱干燥的干膜，由于高溫下的驟然失水導致孔隙急劇收縮，同樣無法形成有效的光通路，導致干膜的透光性下降，另外，加熱干燥還極易形成白邊，成膜效果不佳。因此，本發(fā)明的梯度負壓加熱定型技術(shù)相較于普通的冷凍干燥、真空干燥或熱干燥的優(yōu)勢還在于：工藝對結(jié)晶度的改變較小，主要控制干膜中的孔隙大小，保證了干膜具有較優(yōu)的透明度。實驗中發(fā)現(xiàn)：溫度驟然升高還會導致水分大量喪失，產(chǎn)品的透光性下降，而溫度過低，水分的脫除速率減慢，生產(chǎn)效率低。

因此，本發(fā)明優(yōu)選的梯度負壓加熱條件為：