阅读说明：本技术 向细长元件提供微生物培养物的方法 () 是由 J·厄利尔玛兹 E·瑟内尔 S·阿吉卡拉 N·古内兹 F·恰拉尔 S·卡赞克 O·科巴诺 于 2019-06-12 设计创作，主要内容包括：本发明涉及至少将微生物培养物沉积于细长元件的方法,其包括以下步骤：提供至少第一给料装置,其包括至少第一出口；向所述至少第一给料装置供应至少一个细长元件；向所述第一出口给料至少第一培养物,其包含至少一种微生物；分配来自所述至少第一出口的所述第一培养物；使所述细长元件的至少部分与微生物的所述第一培养物接触,以向所述细长元件的至少部分提供一定量的微生物的所述第一培养物。()

向细长元件提供微生物培养物的方法

技术领域

本发明涉及纺织领域，尤其是纱线这样的细长元件的精加工。具体地，本发明涉及向细长元件、优选纱线提供微生物培养物的方法。

背景技术

可用和已知许多技术和方法来提供具有微生物培养物的纺织制品。

已知将纺织制品浸入到微生物培养物中的方法，即，浸入到包含微生物培养物的浸渍浴中。根据这些方法，如织物这样的纺织制品可被浸入到包含微生物培养物的浸渍浴中，使得纺织制品被微生物培养物浸渍。

例如，在US 4,378,431A中，公开了对如聚酯纤维这样的疏水性合成基材赋予亲水性的方法。具体地，将接种了醋酸杆菌(Acetobacter)的液体培养基放置到浅盘中。然后，连续供给聚酯织造织物的卷，以将织物浸没到培养基中一段时间，该时间足以使纤维素微纤维粘附。然后织物被卷取到另一个卷上，并使其干燥，同时将下一个连续部分浸没在培养基中。

然而，随着织物这样的纺织制品被供至浸渍浴并浸入到浸渍浴中，浸渍浴的培养物中微生物的浓度发生改变。因此，微生物培养物是以非均匀的方式向纺织制品提供的。换而言之，纺织制品的不同部分被不同量的培养物浸渍，因此可能危及制品的进一步精加工处理。另外，当纺织制品被浸入到浴中时，蛋白质、蜡和其他杂质被释放到浸渍浴中，因此改变了浴和微生物培养物的pH，并且改变了培养物中微生物的浓度。此外，浸渍浴需要连续监测/给料/回收系统以保持培养介质的稳定性，即，在纺织制品的浸入和浸渍期间保持浴的条件基本不变。另外，目前的浸渍浴通常容易被污染。

也可用基于喷洒或铺展的其他方法向纺织制品提供微生物培养物。

US2017/314193A1公开一种制造织物的方法，其中提供织造织物，其在所述织造织物的至少一侧的至少部分上具有至少一种细菌生物聚合物层，以提供复合织物。US2017/314193A1进一步公开一旦获得复合织物，则织物纱线的至少部分与生物聚合物层一起被染色。从复合织物至少部分地去除细菌生物聚合物层，以获得经处理的织物。根据US2017/314193A1，细菌生物聚合物层可以在编织前通过使纱线与产生细菌生物聚合物的微生物培养物接触，并在编织前培养所述产生细菌生物聚合物的微生物，使其直接在棉纱线上生长，从而提供复合纱线。尤其是，US2017/314193A1公开了通过在编织前将纱线浸入到产生细菌生物聚合物的微生物培养物中，或通过在至少一些纱线上喷洒产生细菌生物聚合物的微生物培养物，可以向纱线提供产生细菌生物聚合物的微生物培养物。

JP H04 141081 A公开了连续培养设备和一种培养细菌细胞并从载体回收这样的细菌细胞的连续方法。在JP H04 141081 A的连续培养设备中，培养基从培养基供应单元被供至多孔载体。细胞从细胞供应单元被供至多孔隔离物。在循环的同时，多孔载体和多孔隔离物在培养物部分中进行接触。在该培养单元中，包含在多孔载体中的培养基通过多孔分离材料被供至细胞，并且细胞在气相中生长。细菌细胞在多孔隔离物而非多孔载体上生长，并且可仅通过使多孔载体与多孔隔离物分离来回收细菌细胞。根据JP H04 141081 A，多孔载体可以由环形带状非织造织物、织造织物等形成，而多孔分离材料可以是网状物、多孔膜等形式。

然而，喷洒和铺展方法严重干扰培养物的生物学含量，尤其是微生物。例如，喷雾液滴的形成需要高压和高粘度水平，并且当使用这些铺展方法时，喷射印刷这样的微加速度被施加在微生物上。因此，目前可用的喷洒方法和铺展方法在许多情况下不适于向纺织制品提供微生物培养物。

发明内容

本发明的一个目的在于解决上述问题，并提供一种以基本上均匀的方式向细长元件这样的纺织品提供包含微生物的培养物的方法。

本发明的另一个目的在于提供一种方法以用于向细长元件这样的纺织品提供包含微生物的培养物，其中培养物和/或培养介质的特征在过程中基本上不变化。

本发明的又一个目的在于提供一种方法以用于向细长元件这样的纺织品提供包含微生物的培养物，所述方法允许将培养物准确且基本上可重复地分布到基材上。

本发明的再一个目的在于提供一种方法以用于向细长元件这样的纺织品提供包含微生物的培养物，其中有效地防止了培养物的污染。

这些目的和其他目的通过权利要求1的方法、权利要求25的细长元件、权利要求28的织物、权利要求30的服装、权利要求31的设备和权利要求38的整套设备(plant)来实现。

从属权利要求涉及本发明的优选实施方式。

本发明涉及将至少一种微生物的培养物沉积于细长元件、优选纱线的方法，其包括以下步骤：

a)提供至少第一给料装置，其至少包括第一出口；

b)向所述至少第一给料装置供应至少一个细长元件，优选纱线；

c)向所述第一出口给料至少第一培养物，其包含至少一种微生物；

d)分配来自所述至少第一出口的所述第一培养物；

e)使所述细长元件的至少部分与微生物的所述第一培养物接触，以向所述细长元件的至少部分提供一定量的微生物的所述第一培养物。

令人惊讶地发现，通过本发明的方法，能够以基本上均匀的方式向细长元件(例如，向纱线)提供包含微生物的培养物。换而言之，可向具有基本上相同长度的纱线部分提供基本上相同的量的培养物。

而且，有利地，通过本发明的方法，包含微生物的培养物的特征和性质在过程中基本上没有变化。尤其是，根据本发明的一个方面，从第一出口分配预定量的培养物，以接触细长元件(例如，纱线)。因此，本发明的一个优点是包含至少一种微生物的培养物被沉积到细长元件的表面上，从而基本上避免了培养物浪费的产生。

根据一些实施方式，包含微生物的培养物被限制到具有至少一个第一出口的给料装置中，使得预定量的培养物从第一出口来分配，而剩余量的培养物基本上不从给料装置释放。

以这种方式，有利地，可有效地防止可能的培养物的污染。

根据本说明书，本发明参照第一出口所讨论的特征能够以在细节上做出必要的修正的方式被应用于其他出口，例如第二出口。

如本文所用，术语“细长元件”是指具有类似于线的形状的元件(即线状元件)。细长元件的一个实例是纱线。通常，在细长元件中，三个尺寸中的两个尺寸远低于第三尺寸并且通常可忽略不计。例如，细长元件可具有条带形状，其宽度和厚度相对于长度可忽略不计。优选地，细长元件的三个尺寸中的两个尺寸之间是相当的，并且它们相对于第三尺寸可忽略不计(理想地，是线)。例如，细长元件可以是线材(wire)、纤维、线、纱线、纤丝及其组合。在细长元件中，例如，三个尺寸中的一个尺寸(即长度)可以比其他两个尺寸至少大十倍，优选至少二十倍，更优选至少五十倍。

根据一些实施方式，包含微生物的培养物是液体形式的，并且可以从出口以不连续的方式(即仅分配在细长元件一些部分中)，或者以连续的方式分配到整个细长元件上(例如整条纱线上)。换而言之，根据一些实施方式，培养物可从第一出口被不连续或连续地分配。

培养物可以通过泵给料到出口和细长元件。设置泵送速度以向细长元件提供一定量的培养物。

根据一个方面，当细长元件(例如，纱线)与出口处的微生物培养物接触时，向细长元件提供一定量的培养物。当向细长元件提供一定量的培养物时，从出口处分配一定量的培养物，以向细长元件(例如，纱线)供给固定量的培养物，该固定量的培养物向细长元件提供足够量的培养物，从而避免了过多的培养物被浪费。换而言之，培养物的分配可以基本上是连续的，这样给料装置的出口处的培养物的量至少在使细长元件与培养物接触的步骤中保持基本上恒定。

例如，可以从出口出分配包含微生物的培养物，以在出口下方的细长元件(例如，纱线)上形成“半滴”。以这种方式，有利地，培养物以选定的流速从给料装置的出口被分配，以便培养物包裹细长元件、优选纱线，但防止从细长元件掉落，并防止在出口处变干。

在一些实施方式中，从所述第一出口基本上连续地分配微生物培养物。换而言之，根据一些实施方式，微生物培养物(例如以液体的形式)可以根据从至少第一给料装置基本上连续释放来分配。

优选地，微生物培养物从所述第一出口基本上连续分配，并对从给料装置的出口分配培养物的速度(即，通过给料装置的出口分配的培养物的流速)和细长元件向出口供给的速度进行调整，使得在使细长元件与微生物培养物接触的步骤中，从出口出来的培养物基本上全部提供给细长元件(例如，纱线)。

根据本发明方法的一些实施方式，将微生物培养物提供给单个细长元件，例如，单根纱线。

换而言之，给料装置的每个出口将例如微生物培养物分配给单个细长元件，例如，单根纱线。

在一些实施方式中，在细长元件卷取装置(例如纱线卷取装置，例如，卷取筒管)处收集具备微生物的第一培养物的细长元件。

在一些实施方式中，根据基本垂直于细长元件的供给方向的方向，将包含微生物的培养物从至少给料装置分配到细长元件。

例如，纱线可以基本上从纱线源水平地供给到纱线卷取装置，并且培养物可以在基本垂直的方向上从给料装置的出口分配到纱线。

根据一些实施方式，细长元件(例如，纱线)以一定距离供料到所述出口，从而在所述细长元件接触步骤期间，离开出口的培养物既接触所述出口又接触所述细长元件。优选地，细长元件以一定距离供应，从而使离开出口的培养物既接触所述出口又接触所述细长元件(例如，纱线)，并且从而在使细长元件与微生物培养物接触的步骤期间，从出口离开的培养物基本上全部被提供给细长元件。

换而言之，将包含微生物的培养物分配给细长元件(例如，纱线)的出口与细长元件分开一定的距离，对该距离进行选择以便使离开出口的培养物既接触出口又接触细长元件(例如，纱线)。例如，根据一些实施方式，纱线可以定位得足够靠近进料器(即，给料装置)的出口，使得培养物以基本上连续的方式从进料器的出口(例如，喷嘴)延伸到纱线(即，细长元件)。以这些方式，有利地，基本上避免了分配的培养物落下或变干。如上所述，在使细长元件与培养物接触的步骤期间，可以分配培养物以在出口下的细长元件上形成“半滴”。

如本文所用，术语“半滴”是指给料装置出口处的一部分液体(例如，在液体介质中的包含微生物的培养物，或仅培养基)，细长元件(例如，纱线)与该部分液体接触，并且细长元件通过该部分液体来接收一定量的培养物液体。换而言之，术语“半滴”是指至少在使细长元件与来自给料装置的培养物接触的步骤期间，由给料装置出口处的培养物占据的空间区域。在使细长元件(例如，纱线)与培养物液体接触的步骤期间，从给料装置的出口离开的微生物培养物或培养基在视觉上可以类似于“半滴”的形状。

从图中可以看出，优选地，培养物围绕细长元件(例如，围绕纱线)延伸，从而在与给料装置的出口相对的细长元件一侧上形成弯曲部分。这样的培养物液体的量被称为“半滴”。

根据一些实施方式，有利地，微生物培养物从第一给料装置的至少第一出口分配到细长元件(例如，纱线)，该细长元件在出口处从细长元件源供应；细长元件与培养物接触，然后移动离开出口，优选被收集在细长元件卷取装置处。

有利地，经过出口的细长元件被离开出口的培养物浸渍。换而言之，细长元件(例如，纱线)相对于给料装置移动，使得从给料装置的出口分配的基本上全部、优选全部培养物被提供给细长元件并被细长元件保留。

在一些实施方式中，分配包含微生物的培养物的出口与细长元件之间的距离为0.1mm至5mm，优选0.5mm至2mm。

根据一些实施方式，从出口分配的基本上全部量的培养物被提供给细长元件。

根据一些实施方式，该方法还包括步骤f)：孵育在所述步骤e)中获得的细长元件。

根据一些实施方式，在空气中和/或培养箱中孵育所述步骤e)得到的细长元件(即，具备一定量的至少是微生物培养物的细长元件，例如纱线)。

有利地，根据一些实施方式，培养箱是一种允许微生物在受控条件下生长的装置，例如，其可以是封闭的装置(例如封闭的箱子)，其基本上防止了微生物培养物变干并且还基本上防止了细长元件上的培养物受到污染。

合适的培养箱本身是本领域已知的。

根据一些实施方式，培养箱可以整合一个或多个元件，这些元件被配置为延长细长元件在培养箱中的停留时间。

例如，配置为延长细长元件在培养箱中的停留时间的元件可以是配置成改变培养箱中的细长元件的方向的元件和/或配置成将使培养箱内的细长元件部分地缠绕的元件。

优选地，配置为延长细长元件在培养箱中的停留时间的元件是可旋转元件。

例如，例如，配置为延长细长元件在培养箱中的停留时间的元件可以是一个或多个滑轮和/或一个或多个筒管。

根据一些实施方式，配置为延长细长元件在培养箱中的停留时间的元件可以是配置为改变细长元件的方向的元件，即配置为使通过培养箱的细长元件(例如，纱线)偏离的元件。例如，当培养箱整合了一个或多个配置为改变纱线的方向的元件时，培养箱内纱线的路径可包括曲线和/或蛇形线和/或路径水平的切换，使得纱线根据“多水平”或“三维”路径移动。

根据一些实施方式，所述方法还包括以合适的形式收集来自步骤e)或f)的具备微生物培养物的细长元件的步骤，例如收集在细长元件卷取装置处。换而言之，根据一些实施方式，所述方法可以进一步包括在孵育步骤之前和/或之后以合适的形式收集具备微生物培养物的细长元件的步骤。

例如，在一些实施方式中，具备微生物培养物的纱线可被收集在纱线卷取装置，例如通过围绕卷取筒管缠绕来收集。

根据一些实施方式，具备微生物培养物的细长元件的收集可在培养箱内进行。

有利地，根据一些实施方式，所述方法包括选择性地改变所述第一培养物的所述分配速度与细长元件的供应速度的关系、和/或与细长元件的吸收能力的关系、和/或所述至少一个细长元件的尺寸的步骤。

根据一些实施方式，所述方法包括选择性地改变细长元件(例如，纱线)的供应速度与所述第一培养物的所述分配速度的关系、和/或与细长元件的吸收能力的关系、和/或所述至少一个细长元件的尺寸的步骤。

根据一些实施方式，所述至少一个细长元件(例如，纱线)的供应速度为0.1米/分钟至10米/分钟，优选0.5米/分钟至5米/分钟，更优选0.8米/分钟至2米/分钟。

根据一些实施方式，所述培养物的分配速度(即，由给料装置分配的培养物的流速)为0.01毫升/分钟至0.5毫升/分钟，优选0.05毫升/分钟至0.2毫升/分钟。

根据一些实施方式，提供至少第二出口，优选地在所述第一出口的下游。

根据一些实施方式，第二出口可以是第二给料装置的出口或第一给料装置的第二出口。

根据一些实施方式，所述至少第二出口分配微生物的第二培养物(例如，以液体形式)或培养基。

根据一些实施方式，第二培养物可以与包含微生物的第一培养物相同。以该方式，有利地，所述至少第一培养物通过多个出口被分配给至少一个细长元件，如纱线。

根据一些实施方式，适于被添加到包含微生物的第一培养物中的培养基可通过至少第二出口被提供至细长元件。

根据一些实施方式，将包含至少一种微生物的至少第一培养物和/或至少一种培养基分配给所述培养箱中的细长元件。

根据一些实施方式，本发明的方法的步骤e)中获得的细长元件(即，具备一定量的至少是微生物培养物的细长元件)可在培养箱中被收集。

根据一些实施方式，所述微生物培养物包括选自细菌、酵母、真菌、藻类和它们的混合物的至少一种微生物。

根据一些实施方式，微生物培养物包括能够将微生物产品和/或微生物沉淀物提供到细长元件上(例如，纱线上)的至少一种微生物。

如本文所用，术语“培养物”、“微生物培养物”、“微生物的培养物”和“包含至少一种微生物的培养物”是指培养基中的至少一种微生物，其中所述培养基适合于微生物的生长和繁殖。培养物可以是包含两种或更多种不同微生物的共培养物。

如本文所用，术语“共培养物”是指培养基中的至少两种不同的微生物，其中培养基适于其中包含的所有微生物的生长和繁殖。所述不同的微生物可以基本上同时培养，任选地在支持材料(例如，细长元件如纱线)上培养。例如，共培养物可包括产生生物聚合物的微生物和产生染料的微生物。在该情况下，有利地，当这样的共培养物根据本发明的方法被提供至细长元件(例如，纱线)时，包含染色生物聚合物的细长元件可根据“同步”方法来获得，其中生物聚合物和染料的产生发生在培养的单一步骤(例如，单次孵育)期间。适于根据本发明的方法来共培养的微生物例如公开在以本申请人的名义在国际申请号PCT/EP2019/058800、题为“制备经染色的生物聚合物的方法及其产品”(A PROCESS FOR PREPARING ADYED BIOPOLYMER AND PRODUCTS THEREOF)中。

如本文所用，术语“液体形式的培养物”是指包含至少一种微生物的培养物，其中培养基是液体形式，即，是液体培养基。

在本文中，术语“微生物产品”是指可由微生物产生的任何分子和/或代谢物。示例性的微生物产品是生物聚合物、酶和染料。

如本文中所使用的，术语“生物聚合物”和“微生物聚合物”是指可由微生物产生的所有聚合物。

如本文中所使用的，术语“微生物”是指小的单细胞或多细胞活生物体，其太小而不能用肉眼看到，但是在显微镜下是可见的，其包括细菌、酵母、真菌、病毒和藻类。术语“微生物”包括未经遗传修饰的(即野生型)微生物和经遗传修饰的微生物。例如，微生物可以是经遗传修饰的，以产生微生物产品和/或微生物沉淀物，这些微生物产品和/或微生物沉淀物在微生物未经遗传修饰时(即，当其是野生型微生物时)不是由相同的微生物产生。

在本文的上下文中，术语“微生物沉淀物”是指可由微生物进行和/或诱导的任何沉淀物质，例如其从培养基沉淀到基材。示例性的“微生物沉淀物”是碳酸钙，也被称为“方解石”。

有利地，根据一些实施方式，孵育步骤可以在培养箱中进行，所述培养箱适于提供适合培养提供到细长元件上的微生物的环境条件，以通过微生物获得微生物产品和/或微生物沉淀物的产生。

有利地，本发明的方法允许生产至少部分地具备微生物产品(例如，微生物聚合物和/或酶和/或染料)和/或微生物沉淀物(例如，方解石)的细长元件(例如，纱线)。

例如，通过微生物来产生微生物产品和/或微生物沉淀物可以通过提供合适的环境来使细长元件保持湿润并防止孵育期间培养物干燥来得到促进。

根据一些实施方式，包含营养素和任选的润湿剂和/或分散剂的培养基补充物可被给至进入到培养箱中的细长元件，并且/或者是在孵育之前被给至细长元件。

根据一些实施方式，微生物产品是生物聚合物和/或酶和/或染料。

根据一些实施方式，微生物产品是选自以下的生物聚合物：基于糖的生物聚合物(优选微生物纤维素)和基于氨基酸的生物聚合物(优选微生物胶原)，或它们的混合物。

根据一些实施方式，生物聚合物(即，微生物生物聚合物)选自下组：微生物纤维素、微生物胶原、微生物纤维素/几丁质共聚物、微生物丝及它们的混合物。这些生物聚合物在本领域中本身是已知的。

根据一些实施方式，所述酶是脲酶。

在一个优选的实施方式中，所述微生物沉淀物是方解石沉淀物。

不受特定科学解释的束缚，已观察到方解石(碳酸钙)沉淀由脲酶酶催化。特别地，观察到一旦将包含微生物的培养物提供到细长元件(例如，纱线)上，并且该微生物能够产生作为如上定义的微生物产品的脲酶，则脲酶被释放到细长元件上，从而获得从培养基沉淀到细长元件上的方解石的沉淀。

因此，脲酶可以定义为提供“沉淀”(在本情况中是方解石)的“沉淀剂”，即诱导物质沉淀的试剂。

有利地，通过例如向纱线提供方解石沉淀，可以获得纱线的拉伸强度和纱线的白化的增加。

因此，有利地，包含例如纱线——所述纱线具备通过微生物沉淀获得的方解石——的纺织制品将是牢固的，易于编织并且耐精加工过程。另外，相对于没有方解石的同一制品，该纺织制品会更白且更容易染色。此外，在染色之前，通常涉及许多过程以使纱线或织物白化；因此，根据本发明的实施方式，通过提供具有碳酸钙沉淀的细长元件，例如纱线，可以有利地替换或大大减少使用苛刻的白化工艺和化学品。

如上所述，根据一些实施方式，微生物产品可以是染料。

根据一些实施方式，染料，即由提供给细长元件的微生物产生的染料，选自靛蓝染料(indigo dye)、靛类染料(indigoid dye)、颜料染料及其混合物。

优选地，所述染料是靛蓝染料，并且其由能够产生靛蓝的微生物产生。

如本文所用，术语“靛类”是指作为靛蓝衍生物的染料分子。

如本文所用，术语“颜料染料”是指非靛蓝衍生物的染料分子。

根据一些实施方式，靛类染料选自任意靛类染料，例如6,6’-二溴靛蓝、5-溴靛蓝、5,5’-二溴靛蓝、5,7,5’,7’-四溴靛蓝、4,5,7,4’,5’-五溴靛蓝、4,5,6,4’,5’,6’-六溴靛蓝、7,7’-二甲基靛蓝、4,5,4’,5’-四氯靛蓝和它们的混合物。

上述靛类染料旨在于作为适用于本发明的靛类染料的非限制性示例。

根据一些实施方式，颜料染料选自：黑素、蒽醌、菌黄素(Xanthomonadin)、蓝色色素(Indigoidine)、虾青素、角黄素(canthaxantin)、环灵菌红素(cycloprodigiosin)、格拉达讷(granadaene)、庚基灵菌红素(heptyl-prodigiosin)、灵菌红素、绿脓菌素、罗博卢酮(rubrolone)、伪枝藻素(scytonemin)、葡萄球菌黄素(staphyloxanthin)、色胺酮(tryptanthrin)、十一烷基灵菌红素(undecylprodigiosin)、紫色杆菌素、玉米黄素、红曲黄素、番茄红素、红曲红胺(monascorubramin)、萘醌(naphtoquinone)、核黄素、红斑素、β-胡萝卜素、红酵母红素(torularhodin)和它们的混合物。

上述颜料染料旨在于作为适用于本发明的颜料染料的非限制性示例。

如上所述，染料优选靛蓝染料。

根据一些实施方式，包含至少一种微生物的培养物包含浓度为1x10⁸CFU/ml至1x10⁹CFU/ml、优选4x10⁸CFU/ml至6x10⁸CFU/ml的微生物。

根据一些实施方式，能够产生生物聚合物和/或酶和/或染料的微生物可选自细菌、藻类、及其混合物。

例如，产生生物聚合物的细菌可选自葡糖酸醋杆菌属(Gluconacetobacter)、气杆菌属(Aerobacter)、醋酸杆菌属(Acetobacter)、无色杆菌属(Achromobacter)、土壤杆菌属(Agrobacterium)、固氮菌属(Azotobacter)、沙门氏菌属(Salmonella)、产碱杆菌属(Alcaligenes)、假单胞菌属(Pseudomonas)、根瘤菌属(Rhizobium)、八叠球菌属(Sarcina)和链球菌属(Streptoccoccus)、芽孢杆菌属(Bacillus)、经遗传修饰的大肠杆菌(Escherichia coli)及其混合物，产生生物聚合物的藻类可选自褐藻门(Phaeophyta)、红藻门(Rhodophyta)和金藻门(Chrysophyta)及其混合物。

根据一些实施方式，产生酶的微生物、优选产生脲酶的微生物选自芽孢杆菌属(Bacillus)、芽孢八叠球菌属(Sporosarcina)、恶臭假单胞菌(Pseudomonas putida)、粘球菌属(Myxococcus)、节杆菌属(Arthrobacter)、聚球藻属(Synechococcus)、脱硫弧菌属(Desulfovibrio)、变形杆菌属(Proteus)、原绿球藻属(Prochlorococcus)、盐单胞菌属(Halomonas)和木霉属(Trichoderma)。

根据一些实施方式，产生酶的细菌选自芽孢杆菌属(Bacillus)。

根据一些实施方式，产生脲酶的细菌选自芽孢杆菌属(Bacillus)、芽孢八叠球菌属(Sporosarcina)、恶臭假单胞菌(Pseudomonas putida)、粘球菌属(Myxococcus)、节杆菌属(Arthrobacter)、聚球藻(Synechococcus)、脱硫弧菌属(Desulfovibrio)、变形杆菌属(Proteus)、原绿球藻属(Prochlorococcus)、盐单胞菌属(Halomonas)，并且产生脲酶的真菌选自木霉属(Trichoderma)。

有利地，产生脲酶的细菌适合将碳酸钙的沉淀提供到纱线上。

根据一些实施方式，产生染料的微生物选自产生染料的细菌、产生染料的真菌及它们的混合物。优选地，产生染料的细菌选自：青紫色素杆菌(Chromobacteriumviolaceum)、黏质沙雷氏菌(Serratia marcescens)、黄色杆菌种(Chriseobacteium sp.)、金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)、链霉菌种(Streptomyces sp.)、弧菌种(Vibrio sp.)、棒状杆菌属(Corynebacterium genus)、经遗传修饰的大肠杆菌(Escherichia coli)以及它们的混合物。优选地，产生染料的真菌选自青霉菌属(Penicillium)、踝节菌属(Talaromyces)、镰刀菌属(Fusarium)、革节孢属(Scytallidium)、栓菌属(Trametes)、黄单胞菌属(Xanthomonas)、链霉菌属(Streptomyces)、曲霉菌属(Aspergillus)和它们的混合物。

上述产生染料的细菌和产生染料的真菌旨在于作为适用于本发明的产生染料的细菌和产生染料的真菌的非限制性示例。

例如，产生靛蓝的经遗传修饰的大肠杆菌(即，重组大肠杆菌)获知于专利号US4,520,103、专利号US5,834,297，以及GH.Han等人(2008年)的科学文献“Optimization ofbio-indigo production by recombinant E.coli harboring fmo gene(优化由携带fmo基因的重组大肠杆菌生物产生靛蓝)”(《Enzyme and Microbial Technology(酶和微生物技术)》42：617–623)和Hart,S.,K.R.Koch和D.R.Woods(1992年)的“Identification ofindigo-related pigments produced by Escherichia coli containing a clonedRhodococcus gene(鉴定含有克隆红球菌属基因的大肠杆菌所产生的与靛蓝有关的颜料)”(《J.Gen.Microbiol.(普通微生物学杂志)》138：211–216)。

有利地，在另一实施方式中，所述细长元件优选纱线，更优选亲水性纱线，并且进一步更优选棉纱线。

根据本发明的一些实施方式，亲水性纱线是天然纱线，即，由天然纤维制成的纱线。优选地，天然纱线包括选自棉花、羊毛、亚麻(flax)、洋麻、苎麻、***、亚麻(linen)及其混合物的天然纤维。

根据本发明的实施方式，亲水性纱线可以是合成纱线。例如，合成纱线包括选自聚酯、人造丝、尼龙、莱卡以及它们的混合物的合成纤维。

有利地，亲水性细长元件例如亲水性纱线以特别容易和有效的方式用包含微生物的培养物和/或液体培养介质浸渍。

根据一些实施方式，润湿剂可被给料至细长元件，优选与所述微生物培养物一起给料，优选以最终培养物重量的0.05％至1％的量来给料，更优选以最终培养物重量的0.1％至0.5％的量来给料。

根据一些实施方式，在分配至细长元件(例如，纱线)前，可将一种或多种润湿剂包含在包含微生物的培养物中。

适合包含在包含微生物的培养物中的合适的润湿剂是本领域已知的。

合适的润湿剂是TR CT、DLW、Wash Jet B conz、NF、M-25、M-30。

根据一些实施方式，在分配至纱线前，可将一种或多种分散剂包含在包含微生物的培养物中。

适合包含在包含微生物的培养物中的分散剂是本领域已知的。

有利地，根据一些实施方式，通过本发明的方法，可获得至少部分地具备生物聚合物、优选基于糖的生物聚合物、更优选微生物纤维素的细长元件(例如，纱线)。

有利地，根据一些实施方式，通过本发明的方法，可获得至少部分地具备微生物沉淀物、优选方解石的细长元件(例如，纱线)。

有利地，根据一些实施方式，通过本发明的方法，可获得至少部分地具备经染色的生物聚合物、例如经靛蓝染色的微生物纤维素的细长元件(例如，纱线)。

本发明还涉及可通过根据本发明的方法获得的细长元件，例如纱线。

根据一些实施方式，可通过根据本发明的方法获得的至少部分细长元件具备微生物产品，优选生物聚合物，更优选微生物纤维素，和/或微生物沉淀，优选方解石。

根据一些实施方式，具备生物聚合物、优选微生物纤维素的细长元件可至少部分地被染色。

根据一些实施方式，具备生物聚合物、优选微生物纤维素的细长元件的至少部分可根据本领域已知的方法被染色，优选经靛蓝染色。

根据一些实施方式，可通过本发明方法获得的细长元件(例如，纱线)是干燥的，任选地经过染色的，并且其具备微生物产品(例如，微生物生物聚合物，如微生物纤维素)和/或微生物沉淀物。

在另一方面，本发明的一个目的在于一种织物，其包含可通过本发明的方法获得的细长元件(例如，纱线)。优选地，所述细长元件是干燥的，任选地经过染色的，并且其具备微生物生物聚合物和/或微生物沉淀物。

在一些实施方式中，所述织物是织造织物，优选牛仔布织物。

本发明的另一个目的在于一种包含织物的服装，所述织物包含本发明的细长元件。

本发明的另一个目的在于一种用于实施本发明方法的设备，该设备包括：至少第一给料装置，其具有至少一个第一出口，该至少第一给料装置用于从所述出口分配包含至少一种微生物的至少一种第一培养物；和至少一个第一细长元件源，其用于向所述装置提供至少一个细长元件，其中所述设备被配置为使得当从所述第一出口分配所述培养物时，包含至少一种微生物的所述至少第一培养物接触至少部分的所述细长元件。

在一个实施方式中，所述设备还包括至少一个培养箱。

根据一些实施方式，该设备包括具有至少一个第二出口的至少第二给料装置，其用于分配微生物培养物或培养基。有利地，通过所述第二给料装置和所述第二出口，可以向细长元件提供包含微生物的第二培养物和/或包含营养素的培养基。

根据一些实施方式，该设备具有至少一个细长元件卷取装置，用于在细长元件具备了微生物培养物后收集细长元件。

例如，细长元件卷取装置可以是纱线卷取装置，例如纱线卷取筒管。

根据一些实施方式，培养箱可包括第一给料装置、和/或第二给料装置、和/或至少一个细长元件卷取装置。

根据一些实施方式，第一培养箱可被置于第一给料装置和第二给料装置之间，并且第二培养箱可相对于第二给料装置被放置在下游。

根据一个方面，细长元件卷取装置被配置为在细长元件具备了包含微生物的至少第一培养物之后收集细长元件。

根据一些实施方式，细长元件卷取装置被配置为在细长元件具备了微生物产品和/或微生物沉淀物和/或染料后收集细长元件。

在一个实施方式中，有利地，所述装置还包括逻辑控制单元，其被配置为调控来自给料装置的至少所述第一培养物的分配速度(即，通过给料装置分配的培养物的流速)和/或来自细长元件源的细长元件(例如，纱线)的供应速度。

优选地，所述设备包括至少一个传感器，用于监测与出口处的培养物相关的至少一个参数。例如，传感器可以提供指示离开给料装置的出口的培养物的量的信号。

根据一些实施方式，在所述设备中，传感器选自激光传感器、图像处理传感器和电容传感器。

根据一些实施方式，逻辑控制单元可有利地被配置为针对来自至少一个传感器的信号，来控制(例如，调节)来自给料装置的至少所述第一培养物的分配速度和/或来自细长元件源的细长元件的供应速度。

根据一些实施方式，在所述设备中，所述给料装置包括泵，优选注射泵。

根据一些实施方式，培养箱可整合至少第一给料装置。以该方式，至少包含微生物的第一培养物可在培养箱内被提供给细长元件。

例如，培养箱可整合第一给料装置和第二给料装置以在培养箱中分别向细长元件提供包含微生物的培养物和包含营养素的培养基。换而言之，包含微生物的培养物和包含营养素的培养基可以通过与培养箱连结的两个不同出口被提供给细长元件。

在本发明的另一方面，提供了一种整套设备，其包括根据本发明所述的多个设备。

本发明的其他方面和优点将参考附图来更详细地讨论，附图示意性地示出了本发明的示例性的实施方式，并且通过说明性和非限制性示例的方式提供。

附图说明

-图1示意性地示出了本发明的实施方式，其中根据本发明所述的设备向细长元件分配包含微生物的培养物；

-图2示意性地示出本发明的实施方式，其中根据本发明所述的设备包括培养箱；

-图3示意性地示出本发明的实施方式，其中根据本发明所述的设备包括两个给料装置和两个培养箱；

-图4示意性地示出根据本发明所述的整套设备的实施方式，其包括四个根据本发明所述的设备，它们彼此平行放置；

-图5和6示意性地显示了本发明的

具体实施方式

，其中培养箱整合了细长元件卷取装置；

-图7示意性地显示了本发明的具体实施方式，其整合了第一给料装置；

-图8和9示意性地显示了本发明的具体实施方式，其中培养箱整合了细长元件卷取筒管和用于向细长元件分配包含微生物的培养物、和/或包含营养素的培养基的给料装置；

-图10显示了本发明的实施方式，其中培养箱整合了第一给料装置和第二给料装置；

-图11示意性地显示了本发明的实施方式，其中培养箱整合了多个被配置为延长细长元件在培养箱中的停留时间的元件。

具体实施方式

现在参考图1至11描述本发明，其中本发明将参考示例性的实施方式进行描述，其中包含产生微生物纤维素的微生物培养物被提供给细长元件，特别是纱线。在这些图中，将纱线作为细长元件进行参考；然而，如上所述，可以使用不同的细长元件。如上所述，细长元件可以是例如纤维、纤丝、纱线、线、线材和它们的组合。

尽管在下面提供了具体的实例，其中涉及使用细菌生产微生物纤维素，但应当注意的是，本发明的范围包括能够在纱线上产生微生物产品和/或微生物沉淀物的任何微生物培养物。微生物培养物例如可包括选自细菌、酵母、真菌、藻类和它们的混合物的至少一种微生物。由微生物产生的微生物产品可以是生物聚合物，例如基于糖的生物聚合物(如微生物纤维素)或基于氨基酸的生物聚合物(如微生物胶原)或其混合物。

根据一些实施方式，微生物的产物可以是沉淀物(即，获自沉淀的产品)如方解石沉淀物。如上所述，不受特定科学解释的束缚，已经观察到方解石或碳酸钙的沉淀由脲酶酶催化，该脲酶可以有利地由细菌如芽孢杆菌(Bacillus)类的细菌产生。

根据本发明的一个方面，可以使用产生生物聚合物、或作为沉淀剂引起任何其他物质沉淀的任何种类的微生物，这可以为纱线提供有利的性质。

根据一些实施方式，微生物的产物可以是染料。

根据一些实施方式，染料，即由提供给细长元件的微生物产生的染料，选自靛蓝染料(indigo dye)、靛类染料(indigoid dye)、颜料染料及其混合物。

如上所述，图1示意性地示出了本发明的实施方式，其中根据本发明所述的设备向细长元件(即，向纱线)分配包含微生物的培养物。

在图1中，附图标记1指示细长元件源1(即纱线源1，如纱线供给筒管)，细长元件2(即，纱线2)可以细长元件卷取装置3(即，纱线卷取装置3，例如纱线卷取筒管)的方向，基本上连续地从所述细长元件源1供应，细长元件卷取装置3在过程结束时收集具备了包含至少一种微生物的培养物5的细长元件(即，纱线)。细长元件2可以是亲水性纱线，如棉纱线。

包含微生物的培养物5通过第一给料装置4，经由第一出口7被提供到纱线2上。

第一给料装置4(即，微生物培养物进料器)可包括例如含有微生物培养物5的第一给料管6、和泵15，以提供和调控通过第一出口7的来自给料管6的培养物5的分配。根据图1的实施方式，第一出口7位于给料管6的一个末端并且例如可以是喷嘴。

第一给料装置4位于距细长元件源1的预定距离处，并且设有泵15(优选注射泵)、给料管6和第一出口7，培养物5基本上在相对于纱线2的供应方向的垂直方向上离开第一出口7。

根据图1所示的实施方式，从第一出口7分配包含微生物5的培养物5，使得培养物基本上同时接触纱线2和出口7。优选地，给料装置4被配置为使培养物5以包裹纱线(即，细长元件)的量从第一出口7分配，以形成半滴8，它基本上同时接触纱线2和出口7，优选同时接触。有利地，给料装置4被配置为使培养物5根据预先选择的量和/或速度从第一出口7以基本上连续的方式被分配，以基本上避免培养物(即培养物5的半滴8)从纱线2滴落或避免在出口7上变干。

根据一些实施方式，第一出口7和纱线2可分开一定距离，该距离被选择为使得当从给料装置4分配培养物5时，培养物5既与出口7接触又与纱线5接触。根据一些实施方式，该距离可以是0.1mm至5mm，优选0.5mm至2mm。有利地，通过调节第一出口7与纱线2之间的距离和/或纱线2的供应速度和/或分配培养物5的速度(即，通过给料装置4分配的培养物5的流速)，有利地，基本上全部量的被分配的培养物5被提供给纱线2，优选基本上连续地提供。

根据一些实施方式，微生物培养物5可包含浓度为1x10⁸CFU/ml至1x10⁹CFU/ml、优选4x10⁸CFU/ml至6x10⁸CFU/ml的微生物。在该情况下，有利地，微生物的浓度允许在短时间内在细长元件上产生生物聚合物和/或酶和/或沉淀物和/或染料。

相对于培养物进料器4来定位细长元件源1(即，纱线源1)和细长元件卷取装置3(即，纱线卷取装置3)，以通过使培养物5的流经过来使细长元件2(即，纱线2)接触离开出口7的培养物，从而使纱线2浸渍有微生物培养物5。以该方式，有利地，纱线2获得预定量的培养物5。此外，可调节培养物5的分配速度和/或纱线5的供应速度，使得纱线2在其整个长度上均匀地浸渍有微生物培养物5。换而言之，可调节培养物5的分配速度和/或纱线2的供应速度，使得在纱线2的整个长度上，提供给纱线2的预定量的培养物5基本相同。优选地，从出口7分配的培养物的量可根据提供给通过出口7的纱线2的培养物5的量来调节，使得从出口7出来的基本上所有(优选所有)培养物被提供给细长元件2(即，纱线2)，优选以基本上连续的方式来提供。

将培养物从出口7基本上连续分配到纱线2——其可以基本上连续供应到出口7——可有利地允许将离开出口7的基本上所有培养物提供给纱线2，从而有效防止培养物从纱线2滴落，并因此有效地防止培养物浪费的产生。

根据一些实施方式，第一培养物5的分配速度根据细长元件2供应的速度、和/或根据细长元件2的吸收能力、和/或细长元件2的尺寸而变化。例如，由细长元件源1供应细长元件2(即，纱线2)的速度可以是0.1m/min至10米/分钟，优选0.5米/分钟至5米/分钟，并且更优选0.8米/分钟至2米/分钟。

例如，从出口7分配微生物培养物5的速度可以是0.01毫升/分钟至0.5毫升/分钟，优选0.05毫升/分钟至0.2毫升/分钟。

根据一些实施方式，细长元件2的供应速度根据第一培养物5的分配速度(即，从给料装置4的出口7分配的培养物5的流速)、和/或细长元件2(例如，纱线2)的吸收能力、和/或细长元件2(例如，纱线2)的尺寸而变化。

在收到一定量的包含微生物的培养物5后，细长元件向卷取装置3移动。给料装置4和卷取装置3分开预选的距离，以使具备了微生物培养物5的细长元件2(例如，纱线2)暴露于空气预定的时间，其范围例如可以是1分钟至60分钟。以该方式，细长元件(即，纱线)在空气中被孵育，使细长元件上的微生物生长而产生所需量的微生物产品和/或微生物沉淀物。例如，纱线2可以用培养物5浸渍，培养物5包含产生生物聚合物的细菌，并在空气中孵育，以便为纱线提供预定量的生物聚合物。例如，生物聚合物可以是由细菌[如木醋杆菌(Acetobacter xylinum)]产生的微生物纤维素。

通常，根据本发明的方法，可以提供给细长元件(例如，纱线)的生物纤维素的量为0.05至0.15g/m[即，相对于每米细长元件(例如，纱线)的微生物纤维素的克数]，优选0,07至0.13g/m。

根据本发明的实施方式，微生物纤维素的量为0.05至0.08g/m。

根据本发明的实施方式，微生物纤维素的量为0.08至0.15g/m。

例如，在下表(表1)中列出了对于向棉纱线提供相同量的微生物培养物，针对不同重量的微生物纤维素产量的空气孵育期的实例。

根据一些实施方式，微生物培养物5可包含不同微生物，即，可以是微生物的共培养物。例如，微生物培养物可同时包含产生生物聚合物的微生物和产生染料的微生物。在该情况下，细长元件2(例如，纱线2)可用同时包含产生生物聚合物的微生物和产生染料的微生物的培养物5浸渍，然后在空气和/或培养箱中孵育，以提供具有经过染色的生物聚合物的细长元件2。

为简单起见，在本发明的附图中，附图标记5表示已经提供给细长元件(例如提供给纱线)的微生物培养物。换而言之，本发明附图中的附图标记5指已经至少具备了第一微生物培养物的细长元件(例如，纱线)。

另外，为了清楚起见，在图5-11中，培养箱示意性地表示为透明箱，以便示出在不同的代表性实施方式中放置在培养箱内的元件。

可以根据已知的方法测量微生物培养物的半滴8的大小(即，出口7处的培养物占据的体积)，以及可以根据纱线直径、纱线的吸收能力和纱线毛羽/起毛和/或亲水性/疏水性的特性来调节培养物形成半滴8的流速，以在出口7处提供预定量的微生物培养物5，并将其提供给细长元件2，例如，当细长元件是纱线时。以该方式，有利地，可以以基本上连续的方式将从出口7分配的培养物5基本上全部沉积到细长元件2上，从而基本上避免培养物从出口7和/或细长元件2落下，并且被浪费掉。

培养物半滴8的大小的调节可以在该过程期间连续地进行，例如根据负反馈进行，或者在每次生产运行之前基于先前收集的数据预先进行。

例如，有利地，所述设备还可包括逻辑控制单元，其被配置成调节培养物的流速。例如，一个或多个传感器可以提供指示从给料装置4的出口7离开的培养物的量的信号，例如出口7处的半滴8的大小。

根据一些实施方式，逻辑控制单元可有利地被配置为针对来自至少一个传感器的信号，根据负反馈来控制(例如，调节)来自给料装置4的至少所述第一培养物的分配速度和/或来自细长元件源1的细长元件2(例如，纱线2)的供应速度。

在第一实施方式中，连续负反馈回路调节系统的示例包括在半滴下方通过并在激光源和光传感器之间形成光路的激光，其使得如果液滴大小超过特定阈值并且阻止激光到达光传感器，则可以使泵减慢供给培养物或者可以改变细长元件(例如，纱线)的供应速度。

根据一些实施方式，另外或作为激光器的替代，可以通过使用基于开源库(例如OpenCV库)的合适算法的图像处理来提供调整，以便提供调节出口处半滴的大小的反馈回路。

另外或替代地，根据一些实施方式，电容传感器用于测量半滴8和参考水平之间的距离，从而提供反馈回路。

另外或替代地，根据一些实施方式，调节包含待分配的微生物的培养物5的量的可能性是在用培养物浸渍后动态测量细长元件湿度(例如，纱线的湿度)，并相应地调节泵送速度。

根据一些实施方式，另外或替代地，例如，在每次生产运行之前对系统进行校准，以确定要使用的细长元件(例如，纱线)的吸收速率，并相应地设定泵送速度和/或细长元件的速度，从而可以执行当前运行所需的培养基的量。在该情况下，有利地，可以大大减少对反馈控制的需要。

根据一些实施方式，可向细长元件提供润湿剂。有利地，可以调节润湿剂的浓度，以达到所需的注射速度，这取决于细长元件的亲水性/疏水性，其可以根据已知的方法预先确定。根据一些实施方式，润湿剂可以在注射到细长元件(例如，纱线)上之前直接加入到包含至少一种微生物的培养物5中。另外或替代地，如下所述，润湿剂可被给料至一个或多个培养箱中。根据一些实施方式，可在培养物中提供润湿剂，其量是最终培养物重量的0.05％至1％、更优选是最终培养物重量的0.1％至0.5％。

图2示出了根据本发明所述的设备的实施方式，其中沿细长元件路径提供培养箱9，其相对于给料装置4在下游。培养箱9以本身已知的方式提供用于在细长元件2(例如纱线2)上培养和生长微生物的合适环境。特别地，培养箱提供了合适的环境，用于在孵育期间保持细长元件潮湿并防止培养物变干。此外，可将一种或多种培养基补充物，例如包含营养素和/或润湿剂的培养基补充物给料至培养箱中以进一步促进微生物的生长。此外，有利地，当使用培养箱时，可以根据例如待生长的微生物来预先选择和设定孵育的温度。

例如，如果微生物是产生微生物纤维素的微生物，则在孵育过程中(在空气和/或培养箱中)产生微生物纤维素并提供到细长元件上。

例如，如果微生物是产生脲酶的微生物，则在孵育过程中(在空气和/或培养箱中)产生脲酶并提供到细长元件上。在该情况下，有利地，在合适的培养基的存在下，可以实现碳酸钙从培养基沉淀到细长元件上。

为简单起见，本发明的附图示意性地示出了根据直线路径(例如，在培养箱内)移动的纱线(即，示例性的细长元件)。然而，根据一些实施方式，纱线可以在培养箱内和/或外采取不同的路径。例如，纱线的路径可以包括曲线和/或蛇形线和/或路径水平的切换，使得纱线线根据“多水平”或“三维”路径移动。

有利地，通过改变培养箱内细长元件的路径，细长元件在培养箱中的停留时间可以变化，例如，得到延长。

例如，在细长元件的预定速度下，培养箱内细长元件的路径越长，细长元件在培养箱内的停留时间越长。

如上所述，根据一些实施方式，培养箱可以整合一个或多个配置为延长细长元件在培养箱中的停留时间的元件，例如，配置为改变培养箱中的细长元件的方向的元件和/或配置为使细长元件(例如纱线)在培养箱内部分地缠绕的元件。

图3示出了根据本发明所述的设备的另一实施方式，其中两个培养箱(即，第一培养箱10和第二培养箱11)和两个微生物培养物给料装置(即，第一给料装置12和第二给料装置13)沿着细长元件的路径一个接一个地串联定位。根据图3所示的实施方式，第一给料装置12将包含微生物的第一培养物5分配给细长元件2(例如，纱线2)。具备培养物5的细长元件然后在第一培养箱10中被孵育预定的时间。孵育期间，培养微生物并使其生长。例如，如果微生物是产生微生物纤维素的微生物，则在孵育期间，在细长元件2上产生微生物纤维素。在离开第一培养箱10后，已经具备了第一量的培养物5的细长元件2与从第二给料装置13分配的液体的第二“半滴”14接触。第二给料装置13可以再次分配第一培养物5，或合适的培养基(即，没有微生物的液体培养基)，或与第一给料装置12分配的第一培养物不同的微生物的第二培养物。接着，细长元件(例如，纱线)进入第二培养箱11，在那里经历第二孵育期。以该方式，可以增加沉积在细长元件上的微生物或培养基的量，以满足特定需要。例如，如果包含产生微生物纤维素的微生物的培养物由第一给料装置12和第二给料装置13分配，则纱线上产生两次微生物纤维素，即，在第一培养箱10中的第一孵育期间和第二培养箱11中的第二孵育期间产生。类似地，如果包含产生微生物纤维素的微生物的培养物从第一给料装置12被分配，而培养基从第二给料装置13被分配，则在两个孵育步骤期间，微生物纤维素在纱线上产生两次。

例如，如果包含产生微生物纤维素的微生物的培养物从第一给料装置12被分配并且包含产生染料的微生物(例如，产生靛蓝的微生物)的培养物从第二给料装置13被分配，则首先(即，在第一培养箱10中的第一培养期间，在细长元件上产生微生物纤维素，并且在第二培养箱11中的第二培养期间产生染料。以该方式，根据两步工艺，可在细长元件上获得经染色的生物聚合物(例如，经靛蓝染色的微生物纤维素)。

根据本发明的该实施方式，所述方法可以定义为“连续”法，其中，生物聚合物的产生和染料(即染料分子)的产生基本依次发生。根据一些实施方式，在提供产生染料的微生物之前，不从生物聚合物去除产生生物聚合物的微生物。在该情况下，有利地，生物聚合物层的厚度增加，因为在提供产生染料的微生物的培养物时，产生生物聚合物的微生物仍存在于细长元件上。

另外或替代地，根据一些实施方式，包含营养素的培养基可被注射到细长元件上或直接注射到细长元件供给筒管上。根据一些实施方式，其他给料装置和/或出口(例如，喷嘴)可以沿着细长元件的路径额外放置以提供营养素，以进一步促进微生物的生长，例如，促进在细长元件上产生生物聚合物，例如，为细长元件(例如，纱线)提供厚的生物聚合物层(例如，微生物纤维素层)。

图4示意性地示出了本发明的整套设备的一个实施方式。特别地，图4示出了根据本发明所述的四个设备的示意性布置。为简单起见，图4示出了参照图2讨论的实施方式的四个设备，其中四个设备被平行布置。当使用本发明的多个设备时，有利地，多个细长元件(例如，纱线)可被基本上同时具备一种或多种微生物培养物。不同的给料装置可分配相同或不同的培养物。细长元件2可以是相同或不同的细长元件。细长元件2可具有相同或不同的特征，并且可在不同的培养箱9中以相同或不同的条件孵育。当使用本发明的多个设备时，有利地，多个细长元件2(例如，纱线2)可基本上同时具有不同的特征。例如，可向第一纱线2提供预定量的微生物纤维素。可向第二纱线2提供相对于第一纱线为更高或更低量的微生物纤维素。可向第三纱线2提供预定量的方解石沉淀物，并且向第四纱线2提供相对于第三纱线2为更高或更低量的方解石沉淀物。参考示意图2讨论的设备的所有其他方面在作了必要的修改后适用于图4中示意性表示的整套设备的四个设备中的每一个。

根据图4的实施方式，根据本发明所述的每个设备向单个细长元件2(例如，单根纱线2)提供微生物培养物。换而言之，根据本发明所述的每个设备中的给料装置的出口向单个细长元件2(例如，单根纱线2)分配例如微生物培养物。

图5和6示意性地示出了根据本发明的设备的特定实施方式所述的培养箱，其中细长元件卷取装置3(例如，纱线卷取装置3)被整合在培养箱9中。

具体地，图5是培养箱9的侧视图，而图6是培养箱9的正视图。图6中的培养箱是相对于图5，从箭头A₁的视点来观察的。

此外，箭头A₁示意性地表示向培养箱9供应具有包含至少一种微生物的培养物5的细长元件(例如纱线)的方向。

根据图5和图6所示的实施方式，培养箱9具有细长元件卷取装置3(例如，纱线卷取装置3)，例如筒管，用于在细长元件具备了包含微生物的培养物5后收集细长元件。培养箱9提供适当的环境条件(例如温度和湿度)，用于培养物5中的微生物在细长元件上生长，以及根据一些实施方式，用于微生物产品和/或微生物沉淀物和/或染料[如生物聚合物(例如微生物纤维素)、方解石、或靛蓝]的产生。

图7示意性地显示了根据本发明的具体实施方式所述的培养箱9，其整合了第一给料装置4。

根据图7，箭头A₂示意性表示细长元件2(例如，纱线2)例如从细长元件源供应到整合在培养箱9中的第一给料装置4的方向。

根据图7所示的实施方式，从第一出口7分配包含微生物的培养物5，使得培养物基本上同时接触细长元件2(即，纱线2)和出口7。如前所述，给料装置4被配置为分配来自第一出口7的包含至少一种微生物的第一培养物5。培养物液体5与细长元件2接触，以将培养物5提供给细长元件2。在细长元件2具备了预定量的微生物培养物5后，其移动到培养箱9外。根据图7，箭头A₃示意性地代表细长元件从培养箱9离开的方向。

根据一些实施方式，在细长元件离开培养箱9后，其可进一步被提供包含微生物的第二培养物和/或培养基。

根据一些实施方式，在细长元件离开培养箱9后，其可用细长元件卷取装置、如纱线卷取筒管来收集。

图8和9显示本发明的设备的一个实施方式，其中示出了可以使用的一个或多个培养箱的具体形式。

具体地，图8是培养箱9的侧视图，而图9是培养箱9的正视图。图9中的培养箱是相对于图8，从箭头A₄的视点来观察的。

另外，箭头A₄示意性地表示细长元件2(例如，纱线2)进入培养箱9的方向，其中细长元件2与包含至少一种微生物的培养物5接触，培养物5穿过第一出口7、通过第一给料装置4被供至细长元件2。

在图8和9示意性表示的本发明设备的实施方式中，培养箱9具有细长元件卷取装置3[例如，可选择筒管作为收集细长元件(例如纱线)的具体装置]和第一给料装置4。在该情况下，第一给料装置4和细长元件卷取装置3整合在培养箱9中。

根据图8和9的实施方式，例如通过纱线源来供应纱线2，并进入培养箱9。在培养箱9内部，来自第一给料装置4的第一出口7的包含微生物的培养物5被分配至纱线2。在纱线2具备了预定量的微生物培养物5后，其通过纱线卷取装置3在培养箱9内部被收集。

如上所述，在图8和9示出的示例性的实施方式中，示出了向细长元件2(即，向纱线2)提供包含微生物的第一培养物5的第一给料装置4。

根据一些实施方式，除了所示的第一给料装置4之外，可以至少将第二给料装置整合到培养箱9中，所述第二给料装置用于对第二微生物培养物和/或包含营养素的培养基进行给料。

根据有利的实施方式，本发明允许生产细长元件(例如，纱线)，其可以至少部分地具有微生物产品(例如，生物聚合物，如微生物纤维素)和/或微生物沉淀物如方解石。这样的细长元件(例如，纱线)可有利地用于织物和服装的生产。另外，有利地，具有生物聚合物(例如微生物纤维素)的纱线可被染色(例如，被靛蓝染色)。对具有例如微生物纤维素的细长元件(例如，纱线)进行染色可根据本领域自身已知的技术进行。

图10显示了本发明的一个实施方式，其中培养箱9整合了第一给料装置12和第二给料装置13。

在图10的实施方式中，第一给料装置12和第二给料装置13沿着细长元件路径一个接一个地串联定位，并都被整合到培养箱9中，使得在培养箱9内部，包含微生物的至少第一培养物5被分配至细长元件2。

图10中，箭头A₅示意性地代表细长元件2(例如，纱线2)例如从细长元件源供应到培养箱9的方向。培养箱包括第一给料装置12和第二给料装置13。包含微生物的培养物5从第一出口12通过其第一出口16被分配到纱线2。第一给料装置12向纱线2分配包含至少一种微生物的第一培养物5。

随后，具有第一量的培养物5的纱线2与从第二供料装置13通过第二出口17被分配的第二培养物液体14接触。例如，第二给料装置13可再次供给第一培养物5，或包含已经提供给纱线2的微生物的营养素的合适的培养基(即，不具有微生物的液体培养基)，或不同于第一给料装置12分配的第一培养物的微生物的第二培养物。随后，根据箭头A₆示意性代表的方向，纱线从培养箱9离开。

图11示意性地显示了培养箱9，其整合了多个被配置为延长细长元件在培养箱9中的停留时间的元件18。

根据图11的实施方式，具备了微生物培养物5的细长元件(例如，纱线)进入培养箱9。

图11示意性地示出了培养箱9的侧视图。

在培养箱9内部，存在配置为延长细长元件在培养箱9中的停留时间的多个元件18。

具体地，元件18是被配置用于改变细长元件的方向的元件，即配置为使培养箱9中的细长元件(即，纱线)偏离。

例如，配置为延长细长元件在培养箱9中的停留时间的元件18可以是滑轮和/或筒管，并可优选地为可旋转元件。

图11示出了实施方式，其中配置为延长细长元件在培养箱9中的停留时间的元件18根据基本上定义为蛇形的路径使细长元件偏离。

培养箱9包括十二个配置为延长细长元件在培养箱中的停留时间的元件18，其被分为两个系列——包括六个元件18的第一(例如，上)系列、以及包括六个元件18的第二(例如，下)系列。

根据图11所示的实施方式，具备了微生物培养物5的纱线进入培养箱9，并接触第一(例如，上)系列中的第一元件18。纱线偏离到第二(例如，下)系列中的第二元件18。纱线接触第二元件18并且偏离以接触第一系列元件中的第三元件18，并且随后接触第二系列中的另一元件18并且再次接触第一系列中的另一元件18，依此类推，直到拉触最后的元件18。换而言之，根据图11所示的实施方式，纱线(即，细长元件)依次接触多个元件18，优选所有元件18，并且是从第一(例如，上)系列的一个元件18交替到第二(例如，下)系列的元件18。

在接触最后的元件18之后，纱线从培养箱9离开。

根据一些实施方式，元件18可以被配置为在培养箱内部分地缠绕细长元件。例如，细长元件可以在接触第二元件18之前缠绕第一元件18一次或多次。在该情况下，细长元件在培养箱中的停留时间被进一步延长。

根据一些实施方式，从培养箱离开的细长元件至少部分地具有一定量的微生物生物聚合物(例如，微生物纤维素)和/或一定量的微生物沉淀(例如，方解石沉淀)。有利地，从培养箱离开的细长元件(例如，纱线)具有一定量的微生物聚合物，并且可以通过普通的染色工艺染色。

实施例

在以下实施例中，使用纱线样品作为细长元件以实施本发明的方法。

实施例1

使用本发明的方法和设备进行第一个实验，其中微生物(细菌)培养物被注射到纱线样品上，并且测量最终的干燥纱线重量以确定沉积在纱线上的微生物(细菌)纤维素的量。

该实验包括以下步骤：在合适的筒管上提供约25g纱线。200rpm和28℃下，孵育1200ml葡糖酸醋杆菌(Gluconacetobacter)的细菌培养物(BC)2天。通过使用稀松布过滤细菌纤维素培养物以除去(在孵育期产生的)纤维素纤维。将1200ml的培养物以5000rpm离心15分钟并浓缩，以形成具有5.4×10⁸CFU/ml的高浓度的培养物。在培养物中加入0.5wt％润湿剂。通过使用注射泵将浓缩的培养物注射到纱线样品上(泵送速度：0.1毫升/分钟，纱线源筒管的退绕速度通过所用电压(1.3V)固定)。具有培养物葡糖酸醋杆菌(Gluconacetobacter)的纱线在5米长的工作台上在空气中孵育约10分钟。然后，将覆有细菌培养物的纱线用0.1M NaOH溶液在80℃洗涤20分钟并在蒸馏水中中和。测量在室温下干燥后的纱线重量，并确定相对于纱线的初始重量，在纱线上沉积的细菌纤维素的量等于8.12％。

通常，根据本发明的实施方式，增加的微生物纤维素的量可以为0.05至0.08g/m。

有利地，具有微生物纤维素的干燥纱线可被染色，例如，被靛蓝染色，并用于织物和/或服装的生产。

实施例2

在进行的第二实验中，制备细菌培养物并将其施加于如前述的实施例1中公开的纱线。将细菌培养物注射到纱线上后，将纱线缠绕在纱线卷取筒管上，将其置于培养箱内。在培养箱中孵育具有注射的细菌培养物的纱线。营养素由给料装置供至培养箱内的纱线。相对于纱线的初始重量，确定沉积到纱线上的细菌纤维素的量等于13％。

根据一些实施方式，所提供的微生物纤维素的量可为0.08至0.15g/m。

如上所述，具有微生物纤维素的干燥纱线可被染色，例如，被靛蓝染色，并用于织物和/或服装的生产。

实施例3

根据本发明的方法的第三实施例涉及通过在含有3g/L营养素肉汤(Difco)、10g/LNH₄Cl和2.12g/L NaHCO₃的尿素-CaCl₂培养基(相当于用6N HCl调节至pH6.0的25.2mM)中的芽孢杆菌种(Bacillus sp.)的细胞培养物，来利用微生物诱导的碳酸钙(CaCO₃)沉淀(MICP)。

将上述实施例1和2中公开的供应和培养的方法和条件加以必要的变更应用于实施例3。

通过提供具有微生物沉淀物的纱线，特别是具有方解石沉淀物的纱线，有利地，可以增加纱线的拉伸强度。微生物方解石沉淀的另一个有利效果是方解石提供了纱线的白化。以该方式，可获得易于染色的纱线。

而且，相对于使用可能污染环境的物质的传统工艺，本发明有利地提供了处理纱线的环境友好的方式。

获得的干燥纱线可用于织物和/或服装的生产。

如上所述，本发明提供了一种新方法用于以基本连续、均匀、可再现、无污染的方式向细长元件(例如纱线，如棉纱线)提供微生物培养物，所述微生物培养物优选产生生物聚合物、如微生物纤维素，和/或微生物沉淀物、如方解石沉淀物，和/或染料、如靛蓝，可以将所述微生物提供给至少部分的细长元件，以提供具有有利特性的细长元件，如上所述。本发明的方法允许生产适合用于纺织领域的纱线，特别是适合用于织物和服装的制造中的纱线。本发明不限于前面描述中公开的实施方式，其仅是说明性的而非限制性的，但是，如本领域技术人员所设想的，可以在由所附权利要求限定的保护范围内进行修改和变化。