CN104178426A - 微藻培养的温度控制方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种微藻培养的温度控制方法及装置，涉及微藻培养技术领域，操作简单、能有效降低微藻培养过程中的温度，适于多种类型的微藻培养的产业化应用，且不会造成微藻细胞层表面干涸、细胞死亡等现象，不会导致微藻产量的下降。本发明公开的微藻培养的温度控制方法包括步骤：1)测量环境温度；2)当所述环境温度高于微藻适宜生长温度时，向微藻培养的环境空气中喷射水雾粒子，直至所述环境温度降至所述微藻适宜生长温度。本发明公开的微藻培养的温度控制方法及装置适用于微藻培养过程中。

Description

微藻培养的温度控制方法及装置

技术领域

本发明涉及微藻培养技术领域，尤其涉及一种微藻培养的温度控制方法及装置。

背景技术

户外微藻养殖很容易受环境影响，温度难以控制；若控制不当，会使细胞不能快速成长，尤其当温度超过微藻承受温度(比如40℃以上)时，甚至会导致细胞死亡。因此，如何有效地控制微藻培养的温度是微藻培养技术产业化过程中非常重要的技术。

现有技术中，可以通过以下方式实现微藻培养的温度控制：1、在培养基内插入冷却管以通过控制培养基温度来控制微藻培养温度。这种方法在开放式反应器中比较常见，但对于封闭式反应器，因在非常狭窄的光程内插入冷却管比较困难，则不太适用；而对于固定化培养方式，在固体培养表面分布冷却管，降温效果不明显。2、空调控温；这种方式耗能较大，不利于大规模培养，在产业化应用上比较困难。3、通过人造空气对流(即吹风)；这种方式对于封闭式反应器效果基本不明显；对于固定化培养方式，吹风会带走固体培养表面的水分，湿度降低，使得固定化细胞层表面干涸、细胞死亡，导致产量大幅度下降。

发明内容

本发明的主要目的在于，提供一种微藻培养的温度控制方法及装置，操作简单、能有效降低微藻培养过程中的温度，适于多种类型的微藻培养的产业化应用，且不会造成微藻细胞层表面干涸、细胞死亡等现象，不会导致微藻产量的下降。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一方面，本发明提供了一种微藻培养的温度控制方法，其中，包括步骤：

1)测量环境温度；

2)当所述环境温度高于微藻适宜生长温度时，向微藻培养的环境空气中喷射水雾粒子，直至所述环境温度降至所述微藻适宜生长温度。

具体地，步骤2)具体包括：

当所述环境温度与微藻适宜生长温度之间的温差大于预定温差阈值时，以每单位时间第一喷射量向微藻培养的环境空气中连续喷射水雾粒子；

当所述环境温度与微藻适宜生长温度之间的温差小于等于所述预定温差阈值时，以每单位时间第二喷射量向微藻培养的环境空气中连续或间歇地喷射水雾粒子，且所述第二喷射量小于等于第一喷射量，直至所述环境温度降至所述微藻适宜生长温度。

可选地，所述预定温差阈值为2～7℃内的任何温差。

进一步地，步骤2)还包括：

测量环境湿度；

当所述环境湿度大于等于预定湿度阈值时，采用通风手段强制所述微藻培养的环境空气对流。

可选地，所述预定湿度阈值为大于等于85％的任何湿度值。

优选地，所述水雾粒子的粒径小于等于100μm。

可选地，步骤2)中，所述向微藻培养的环境空气中喷射水雾粒子具体包括：

高压水经喷嘴向微藻培养的环境空气中喷射，形成水雾粒子，其中，所述喷嘴由硬质材料制成。

具体地，所述喷嘴上具有至少两个喷孔，且每个喷孔通道之间相互平行或呈一定角度。

优选地，所述高压水的水压为6～20MPa。

另一方面，本发明实施例还提供了一种微藻培养的温度控制装置，适用于上述任一技术方案所述的微藻培养的温度控制方法中；所述微藻培养的温度控制装置包括：

温度测量装置，用于测量环境温度；

至少一条加压水管；

设在所述加压水管上的若干个喷嘴，用于当所述环境温度高于微藻适宜生长温度时，向微藻培养的环境空气中喷射水雾粒子，直至所述环境温度降至所述微藻适宜生长温度。

可选地，所述加压水管上还设有阀门；

所述微藻培养的温度控制装置还包括：

与所述温度测量装置及所述阀门电连接的控制器，用于当所述环境温度高于微藻适宜生长温度时，控制所述阀门打开，以向微藻培养的环境空气中喷射水雾粒子；当所述环境温度降至所述微藻适宜生长温度时，控制所述阀门关闭；

或者，所述控制器用于当所述环境温度与微藻适宜生长温度之间的温差大于预定温差阈值时，控制所述阀门开启面积以每单位时间第一喷射量向微藻培养的环境空气中连续喷射水雾粒子；当所述环境温度与微藻适宜生长温度之间的温差小于等于所述预定温差阈值时，控制所述阀门开启面积以每单位时间第二喷射量向微藻培养的环境空气中连续或间歇地喷射水雾粒子，且所述第二喷射量小于等于第一喷射量；当所述环境温度降至所述微藻适宜生长温度时，控制所述阀门关闭。

可选地，所述的微藻培养的温度控制装置还包括：

湿度测量装置，用于测量环境湿度；

通风装置，用于强制所述微藻培养的环境空气对流；

所述控制器还与所述湿度测量装置及所述通风装置电连接，用于当所述环境湿度大于等于预定湿度阈值时，控制所述通风装置启动以强制所述微藻培养的环境空气对流。

优选地，所述喷嘴的喷孔直径为小于等于100μm。

本发明实施例提供的微藻培养的温度控制方法及装置，在微藻养殖过程中，当测量到环境温度高于微藻适宜生长温度时，向微藻培养的环境空气中喷射水雾粒子，这些水雾粒子瞬间蒸发，其气化热带走微藻培养周围的大量热量，从而有效地实现对微藻培养的温度控制；对于微藻的固定化培养方式，喷射的水雾粒子气化带走热量，可以替代固定化培养表面水分的蒸发，从而让细胞保持在适宜的含水条件下，避免固定化培养微藻细胞层表面干涸、细胞死亡等现象，同时，喷射的水雾粒子还能够使微藻细胞层表面湿度上升，促进了微藻细胞的成长，这样，本发明实施例提供的方法及装置，通过对微藻培养的温度控制，还能提高微藻的产量；对于开放式或封闭式反应器，喷射的水雾粒子蒸发时带走的大量热量也能够有效地降低环境温度，进而实现对微藻培养的温度控制；本发明实施例提供的微藻培养的温度控制方法及装置操作简单、能有效降低微藻培养过程中的温度，且能够产业化应用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种微藻培养的温度控制方法的流程图；

图2为本发明实施例提供的微藻培养的温度控制方法及装置中使用的几种喷嘴的具体结构，其中，图2(a)～(d)为各种喷嘴的侧面剖视图，图2(e)为图2(a)或(b)所示的喷嘴的俯视图，图2(f)为图2(d)所示的喷嘴的俯视图；

图3为本发明实施例提供的一种应用于固定化培养的微藻培养的温度控制装置的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的另一种应用于固定化培养的微藻培养的温度控制装置的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的另一种应用于固定化培养的微藻培养的温度控制装置的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

微藻培养过程中，尤其对于户外微藻培养，环境温度(即培养微藻所在的环境空气的温度)通常高于微藻适宜生长温度，因此，本发明实施例中所述的温度控制方法，主要是指对微藻培养的环境温度的降温方法，即降低环境温度从而使其适宜微藻生长的方法。

如图1所示，本发明实施例提供了一种微藻培养的温度控制方法，包括步骤：

S1、测量环境温度；

S2、当环境温度高于微藻适宜生长温度时，向微藻培养的环境空气中喷射水雾粒子，直至环境温度降至微藻适宜生长温度。

本发明实施例提供的微藻培养的温度控制方法，在微藻养殖过程中，当测量到环境温度高于微藻适宜生长温度时，向微藻培养的环境空气中喷射水雾粒子，这些水雾粒子瞬间蒸发，其气化热带走微藻培养周围的大量热量，从而有效地实现对微藻培养的温度控制；对于微藻的固定化培养方式，喷射的水雾粒子气化带走热量，可以替代固定化培养表面水分的蒸发，从而让细胞保持在适宜的含水条件下，避免固定化培养微藻细胞层表面干涸、细胞死亡等现象，同时，喷射的水雾粒子还能够使微藻细胞层表面湿度上升，促进了微藻细胞的成长，这样，本发明实施例提供的方法，通过对微藻培养的温度控制，还能提高微藻的产量；对于开放式或封闭式反应器，喷射的水雾粒子蒸发时带走的大量热量也能够有效地降低环境温度，进而实现对微藻培养的温度控制；本发明实施例提供的微藻培养的温度控制方法操作简单、能有效降低微藻培养过程中的温度，且能够产业化应用。

需要说明的是，本发明所说的瞬间蒸发是指，由可见的白色微小的水滴构成的水雾粒子(其粒子直径在微米级至纳米级)经吸热后变成无色透明气体(其水分子直径大约为0.1nm)的质变过程，吸热后该质变过程在非常短的时间内完成。水雾粒子瞬间蒸发时会吸收大量的热量(这些热量又称为水的气化热)，从而有效地降低了周围的温度。

通过水雾粒子的瞬间蒸发，在微藻培养时，既可以将环境空气温度快速降低，同时水雾瞬间变成无色透明的气体，不会使大量水雾吸收折射本该照射在培养细胞表面的光能，因而不会损失本应该为细胞的光合成所利用的光能，避免导致光合成微藻的光照射不足。

本发明实施例中，微藻适宜生长温度是指适宜微藻生长的最佳温度，在该温度下微藻生长速度较快，对于各种微藻该温度大致相同，比如大约为25℃，该微藻适宜生长温度对于本领域技术人员来说为公知常识，因此本发明对此不作详细描述。

具体地，上述步骤S2具体可以包括：

S21、当环境温度与微藻适宜生长温度之间的温差大于预定温差阈值时，以每单位时间第一喷射量向微藻培养的环境空气中连续喷射水雾粒子；

S22、当环境温度与微藻适宜生长温度之间的温差小于等于预定温差阈值时，以每单位时间第二喷射量向微藻培养的环境空气中连续或间歇地喷射水雾粒子，且第二喷射量小于等于第一喷射量，直至环境温度降至微藻适宜生长温度。

可选地，预定温差阈值可以为2～7℃内的任何温差，比如2℃、3℃、4℃、5℃、6℃、7℃，优选地，该预定温差阈值为5℃。

也就是说，可以先设置一个预定温差阈值，当环境温度与微藻适宜生长温度之间的温差较大，即大于该预定温差阈值时，可以以较大的喷射量连续喷射水雾粒子，从而使环境温度迅速降低，以尽量减少较高温度对微藻的伤害；当环境温度与微藻适宜生长温度之间的温差较小，即小于等于该预定温差阈值时，可以以较小的喷射量连续或间歇地喷射水雾粒子，从而使环境温度逐渐降至微藻适宜生长温度，以避免在较大喷射量下环境温度下降至小于微藻适宜生长温度，从而避免低温对微藻造成的伤害。

需要注意的是，本发明中第一喷射量、第二喷射量主要在于限定这二者的相对大小，对于其具体数值不作限定，本领域技术人员可以根据养殖规模、环境温度与微藻适宜生长温度之间的温差等实际情况具体调节，比如，第一喷射量可以为每分钟让环境温度与微藻适宜生长温度之间的温差下降1℃所需的喷射量，第二喷射量可以为每分钟让环境温度与微藻适宜生长温度之间的温差下降0.5℃所需的喷射量。

一般情况下，对于微藻养殖，通过喷射水雾粒子控制温度，可以在一定时间内达到有效地温度控制效果，比如，该一定时间可以为一天，也可以是数个小时，也可以是一个小时，也可以是半个小时，或者数分钟，并且，控制时间越短，温度控制得越精确；对于户外养殖的固定化培养，实际可以通过半个小时控制为佳。

对于微藻培养，温度的控制效果(即降温效果)也与喷射期间的环境空气的湿度有关，环境湿度越低，越容易让水雾粒子瞬间蒸发，降温效果越明显，比如当环境湿度低于40％至10％，甚至低至10％至0％，降温效果最明显；当环境湿度在40～80％时，显露出一定的降温效果；而当环境空气处于湿度饱和状态(即湿度100％)时，水雾粒子瞬间蒸发相对困难，因而降温效果不明显。

但是，随着水雾粒子的喷射进程，环境湿度逐渐升高，降温效果逐渐变得不明显；此时，可以同时采取通风手段，从而进一步提高降温效果，比如，上述步骤S2还可以包括：

测量环境湿度；

当环境湿度大于等于预定湿度阈值时，采用通风手段强制微藻培养的环境空气对流。

可选地，该预定湿度阈值可以为大于等于85％的任何湿度值，比如85％、87％、90％、92％、95％、97％、100％。

通风手段可以为风机、风扇或自然通风等手段，总之，只要能使空气对流即可，本发明对此不作限定。

这样，当环境湿度大于等于预定湿度阈值时，采用通风手段强制微藻培养的环境空气对流，既能促进水雾粒子的蒸发、流动等，还能使微藻培养环境中的温度更均匀，从而提高了降温效果，即提高了温度的控制能力；同时，对于微藻的固定化养殖，由于环境湿度大于预定湿度阈值，即环境湿度较高，通风过程中还能够保证微藻生长所需的适宜湿度，不会造成微藻表面水分蒸发太快而引起细胞干涸、死亡等现象。

本发明实施例提供的微藻培养的温度控制方法，对于微藻的固定化培养，通过调整水雾粒子的喷射量，可以控制固定化表层中与空气接触的表面空气湿度，防止固定化微藻养殖表层的干涸，保证微藻细胞能够持续地在具有适宜成长的水环境中迅速成长；在距离固定化培养层表面1厘米处的湿度，可以控制在湿度为40％至100％以上的范围，而控制湿度为60％至100％的范围更能有效地防止表面干涸，湿度控制在80％至100％的范围最有利于微藻细胞成长。

对于封闭式反应器中微藻的培养，比如玻璃制反应器或塑料制反应器，通过在反应器表面喷射水雾粒子，也能够带走反应器周围的大量热量，从而有效地降低环境温度，尤其对于侧壁较薄的反应器降温效果更加明显。

在炎热的夏季，环境温度可以达到40℃左右，湿度会在40～70％左右；而微藻的适宜成长温度大约为25℃，因此其与环境温度的温差为15℃；通过本发明提供的方法，向环境空气中喷射水雾粒子并调整喷射量，即可在短时间内有效地实现温度控制。

本发明实施例中，所述的水雾粒子的粒径小于等于100μm，比如小于等于100μm、50μm、30μm、20μm、10μm、1μm、500nm、200nm、100nm、50nm、20nm、10nm、1nm。其中，水雾粒子粒径通常可以为10μm至100μm，而10μm以下更适合，1μm至1nm其瞬间蒸发效果更好。

这样，该粒径的水雾粒子喷射后能够瞬间蒸发，即瞬间吸收大量的热量，立刻气化为无色透明的气体，从而有效地降低环境温度；并且喷射后的水雾粒子不会吸收或折射本该照射到微藻表面的光照，因而不会影响微藻细胞光合所利用的光能。

另外，对于固定化培养而言，水雾粒子不会不断地冲刷固定化培养层表面细胞，因而不会导致附着在载体上的微藻细胞流失，从而不会影响微藻细胞在载体上的成长。经研究，20至30μm的水雾粒子对固定化细胞表层的冲刷影响已经非常小，不会附着在表层，同时空气湿度也得到有效的控制，因此，对于固定化培养，水雾粒子粒径优选小于等于30μm。

本发明实施例中，对水雾粒子粒径的控制主要通过具有微细孔径的喷嘴来实现的，其中，制造微米级的水雾粒子需要相同微米级别的喷孔孔径来实现，制造纳米级的水雾粒子需要喷嘴上纳米级的喷孔孔径来实现。因此，优选地，本发明实施例中所使用的喷嘴的喷孔孔径小于等于100μm，比如小于等于100μm、50μm、30μm、20μm、10μm、1μm、500nm、200nm、100nm、50nm、20nm、10nm、1nm。

水通过微细喷孔时产生摩擦力，所以在水经过喷嘴之前需要加压，且加压的水压力也是随喷孔的孔径变化而变化的，其中，喷孔孔径越小其摩擦力越大，需要的水压力也越大。

因此，优选地，水雾粒子是由高压水经硬质材料的、具有至少一个喷孔的喷嘴喷射而出的。即步骤S2中，所述的向微藻培养的环境空气中喷射水雾粒子具体可以包括：

高压水经喷嘴向微藻培养的环境空气中喷射，形成水雾粒子，其中，喷嘴由硬质材料制成。

其中，高压水的水压可以为6～20MPa，比如为6MPa、8MPa、10MPa、12MPa、14MPa、16MPa、18MPa、20MPa。经研究，产生10～100μm的水雾粒子需要的水压为3～6MPa；产生10μm以下的水雾粒子则需要将水压控制在6～20MPa范围内。

这样，在相应压力下的水能够通过喷孔顺利地、高速地喷射出微米或纳米级的水雾粒子，并瞬间蒸发，从而吸收大量热量。

喷嘴的材质必须是由硬质材料制成的，例如可以为塑料、玻璃、陶瓷等非金属材料，也可以为纯金属材料、或不锈钢类金属合金材料等，总之，只要能够承受上述所述的水压、以及具有一定的耐磨性即可，本发明对此不作限定。并且，根据所使用的水中含盐量的变化，可以使用钛合金、玻璃、陶瓷等材料制成，从而使喷嘴具较强的耐腐蚀性，保证不会因腐蚀等原因造成喷孔孔径发生变化，不会导致喷射的水雾粒子粒径发生变化。

喷嘴上喷孔的数量可以根据养殖规模、环境温度与微藻适宜生长温度之间的温差等实际情况具体调节，例如，当需要的喷射量较大时，可以在每个喷嘴上设置数量较多的喷孔；当需要的喷射量较小时，可以适当地减少每个喷嘴上喷孔的数量，总之，只要喷孔的数量可以根据所需的喷射量进行设置。

如图2所示，喷嘴10上可以具有至少一个喷孔11；当喷嘴10上具有至少两个喷孔11时，每个喷孔通道13之间可以是相互平行的，例如图2(a)所示，或者，每个喷孔通道13之间也可以是呈一定角度的，例如图2(b)～(d)所示，喷孔通道13之间呈α、β角度。

优选地，为了保证不同喷孔11喷射出的水雾粒子不会相互碰撞从而导致水雾粒子粒径变大，可以使喷孔通道13与喷嘴的中心轴y呈一定的角度，其角度(例如图2(b)～(d)的α、β角度)可以控制在0～90°范围内；并且，优选地，可以使β＞α，即喷孔通道13与喷嘴中心轴y之间的夹角角度可以根据喷嘴上设置的喷孔数量进行有层次的调整，距离中心轴y近的其夹角角度可以小一些，距离中心轴y远一些的其夹角角度可以大一些，从而进一步保证水雾粒子不会相互碰撞。

如图2(a)～(f)所示，喷嘴的喷射面15可以是平面(图2(a)～(b))、锥形面(图2(c))、半球型面(图2(d))，也可以在截面为三角形、或圆形的长管壁面上开孔作为喷射装置，即喷嘴，总之，只要保证喷嘴能够呈放射形喷射出水雾粒子即可，本发明对此不作限定。

相应地，本发明实施例还提供了一种微藻培养的温度控制装置，能够适用于本发明实施例提供的任一种微藻培养的温度控制方法中；所述微藻培养的温度控制装置可以包括：

温度测量装置，用于测量环境温度；

至少一条加压水管；

设在加压水管上的若干个喷嘴，用于当环境温度高于微藻适宜生长温度时，向微藻培养的环境空气中喷射水雾粒子，直至环境温度降至微藻适宜生长温度。

本发明实施例提供的微藻培养的温度控制装置，在微藻养殖过程中，当测量到环境温度高于微藻适宜生长温度时，向微藻培养的环境空气中喷射水雾粒子，这些水雾粒子瞬间蒸发，其气化热带走微藻培养周围的大量热量，从而有效地实现对微藻培养的温度控制；对于微藻的固定化培养方式，喷射的水雾粒子气化带走热量，可以替代固定化培养表面水分的蒸发，从而让细胞保持在适宜的含水条件下，避免固定化培养微藻细胞层表面干涸、细胞死亡等现象，同时，喷射的水雾粒子还能够使微藻细胞层表面湿度上升，促进了微藻细胞的成长，这样，本发明实施例提供的方法，通过对微藻培养的温度控制，还能提高微藻的产量；对于开放式或封闭式反应器，喷射的水雾粒子蒸发时带走的大量热量也能够有效地降低环境温度，进而实现对微藻培养的温度控制；本发明实施例提供的微藻培养的温度控制装置操作简单、能有效降低微藻培养过程中的温度，且能够产业化应用。

其中，喷嘴的喷孔直径为小于等于100μm，比如小于等于100μm、50μm、30μm、20μm、10μm、1μm、500nm、200nm、100nm、50nm、20nm、10nm、1nm。

喷嘴由硬质材料制成，例如可以为塑料、玻璃、陶瓷等非金属材料，也可以为纯金属材料、或不锈钢类金属合金材料等，总之，只要能够承受水压、以及具有一定的耐磨性即可，本发明对此不作限定。

另外，喷嘴还具有上述方法中描述的喷嘴的其他各个特性，由于本发明实施例提供的微藻培养的温度控制装置主要适用于上述方法，因此该喷嘴与上述喷嘴应该具有相同的特性，本发明在此不再重复赘述。

加压水管上喷嘴的个数、喷嘴与喷嘴之间的距离均可以根据养殖规模、环境温度与微藻适宜生长温度之间的温差等实际情况具体调节，总之，只要能够得到所需的喷射量、达到有效地降低环境温度即可，本发明实施例对此不作限定。

优选地，加压水管上还设有阀门；且微藻培养的温度控制装置还可以包括：

与温度测量装置及阀门电连接的控制器，用于当环境温度高于微藻适宜生长温度时，控制所述阀门打开，以向微藻培养的环境空气中喷射水雾粒子；当环境温度降至微藻适宜生长温度时，控制阀门关闭；

或者，控制器用于当环境温度与微藻适宜生长温度之间的温差大于预定温差阈值时，控制阀门开启面积以每单位时间第一喷射量向微藻培养的环境空气中连续喷射水雾粒子；当环境温度与微藻适宜生长温度之间的温差小于等于预定温差阈值时，控制阀门开启面积以每单位时间第二喷射量向微藻培养的环境空气中连续或间歇地喷射水雾粒子，且第二喷射量小于等于第一喷射量；当环境温度降至微藻适宜生长温度时，控制阀门关闭。

也就是说，加压水管上设有一个阀门，控制器通过控制该阀门的开启面积来控制喷射量。

或者，加压水管与每个喷嘴之间均设有阀门，且每个阀门均与控制器电连接；这样，控制器可以通过控制各个阀门来控制喷射量，比如控制器可以同时控制各个阀门以相同的开启面积喷射，从而向环境空气中喷射所需的喷射量；或者控制器可以控制开启的阀门的个数来控制喷射量。总之，只要能够达到控制器通过控制阀门以控制喷射量的效果即可，本发明实施例对此不作限定。

这样，通过控制器可以自动检测环境温度，并且自动控制阀门开启或关闭，从而使整个微藻培养的温度控制装置实现自动化，节省了手动操作的大量劳动力。

优选地，本发明实施例的微藻培养的温度控制装置还可以包括：

湿度测量装置，用于测量环境湿度；

通风装置，用于强制微藻培养的环境空气对流；

其中，控制器还与湿度测量装置及通风装置电连接，用于当环境湿度大于等于预定湿度阈值时，控制通风装置启动以强制微藻培养的环境空气对流。

为了进一步说明本发明实施例提供的微藻培养的温度控制方法及装置，下面通过具体实施例进行详细描述。

如图3所示，为本发明实施例提供的一种应用于固定化培养的微藻培养的温度控制装置20，包括若干条加压水管21，且每条加压水管上均设有若干个喷孔孔径为30μm的喷嘴10，每条加压水管21上均设有一个阀门(未示出)，其中喷嘴10的结构可以为图2所示的任何一种。

整个温度控制装置20设在固定化培养装置30的上方，且喷嘴10面向固定化反应器31；每条加压水管21可以均平行于固定化反应器31且位于固定化反应器31的侧面或位于固定化反应器31的面与面之间，这样能够使喷射出的水雾粒子进入固定化反应器31的养殖面附近，其瞬间蒸发时迅速带走养殖面周围的大量热量，从而快速降低环境温度。另外，各个加压水管21可以通过额外的加压水管23相互连接，从而使各个加压水管21同时运作。

微藻养殖过程中，当测量到环境温度高于微藻适宜生长温度时，开启阀门以较大的喷射量连续向微藻培养的环境空气中喷射水雾粒子，从而使环境温度与微藻适宜生长温度之间的温差在20分钟内达到5℃；然后调整阀门的开启面积减小，以较小的喷射量连续喷射，从而使环境温度在10分钟内降至微藻适宜生长温度，然后关闭阀门停止喷射。

该温度控制方法操作简单，能够在较短的时间内有效地降低环境温度，从而提高微藻生长速率。

对于固定化培养，整个温度控制装置还可以如图4所示设在固定化培养装置30下方的地面上或接近地面上，且喷嘴10面向固定化反应器31；或者如图5所示设在固定化培养装置30侧面，且喷嘴10面向固定化反应器31。

另外，还可以通过上述所述的通风手段吹动水雾粒子、或者通过其他安装方式等手段使水雾粒子进入养殖面附近实现瞬间蒸发，从而进一步提高降温效果、保证养殖面湿度。

另外，本发明实施例提供的微藻培养的温度控制装置还能应用于开放式或封闭式反应器，该温度控制装置的具体设置与图3所示的微藻培养的温度控制装置设置类似。

区别在于，整个温度控制装置设在开放式反应器(比如跑道池)或者塑料制封闭式反应器的侧面，当环境温度高于微藻适宜生长温度时，直接向反应器外壁周围或外壁上喷射水雾粒子来降低环境温度。因此，对于温度控制装置的具体配置及其控制步骤，本发明在此不再重复赘述。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (13)

1.一种微藻培养的温度控制方法，其特征在于，包括步骤：

1)测量环境温度；

2)当所述环境温度高于微藻适宜生长温度时，向微藻培养的环境空气中喷射水雾粒子，直至所述环境温度降至所述微藻适宜生长温度。

2.根据权利要求1所述的微藻培养的温度控制方法，其特征在于，步骤2)具体包括：

当所述环境温度与微藻适宜生长温度之间的温差大于预定温差阈值时，以每单位时间第一喷射量向微藻培养的环境空气中连续喷射水雾粒子；

当所述环境温度与微藻适宜生长温度之间的温差小于等于所述预定温差阈值时，以每单位时间第二喷射量向微藻培养的环境空气中连续或间歇地喷射水雾粒子，且所述第二喷射量小于等于第一喷射量，直至所述环境温度降至所述微藻适宜生长温度。

3.根据权利要求2所述的微藻培养的温度控制方法，其特征在于，所述预定温差阈值为2～7℃内的任何温差。

4.根据权利要求1～3任一项所述的微藻培养的温度控制方法，其特征在于，步骤2)还包括：

测量环境湿度；

当所述环境湿度大于等于预定湿度阈值时，采用通风手段强制所述微藻培养的环境空气对流。

5.根据权利要求4所述的微藻培养的温度控制方法，其特征在于，所述预定湿度阈值为大于等于85％的任何湿度值。

6.根据权利要求1～3任一项所述的微藻培养的温度控制方法，其特征在于，所述水雾粒子的粒径小于等于100μm。

7.根据权利要求1～3任一项所述的微藻培养的温度控制方法，其特征在于，步骤2)中，所述向微藻培养的环境空气中喷射水雾粒子具体包括：

高压水经喷嘴向微藻培养的环境空气中喷射，形成水雾粒子，其中，所述喷嘴由硬质材料制成。

8.根据权利要求7所述的微藻培养的温度控制方法，其特征在于，所述喷嘴上具有至少两个喷孔，且每个喷孔通道之间相互平行或呈一定角度。

9.根据权利要求7所述的微藻培养的温度控制方法，其特征在于，所述高压水的水压为6～20MPa。

10.一种微藻培养的温度控制装置，其特征在于，适用于权利要求1～9任一项所述的微藻培养的温度控制方法中；所述微藻培养的温度控制装置包括：

温度测量装置，用于测量环境温度；

至少一条加压水管；

设在所述加压水管上的若干个喷嘴，用于当所述环境温度高于微藻适宜生长温度时，向微藻培养的环境空气中喷射水雾粒子，直至所述环境温度降至所述微藻适宜生长温度。

11.根据权利要求10所述的微藻培养的温度控制装置，其特征在于，所述加压水管上还设有阀门；

所述微藻培养的温度控制装置还包括：

与所述温度测量装置及所述阀门电连接的控制器，用于当所述环境温度高于微藻适宜生长温度时，控制所述阀门打开，以向微藻培养的环境空气中喷射水雾粒子；当所述环境温度降至所述微藻适宜生长温度时，控制所述阀门关闭；

或者，所述控制器用于当所述环境温度与微藻适宜生长温度之间的温差大于预定温差阈值时，控制所述阀门开启面积以每单位时间第一喷射量向微藻培养的环境空气中连续喷射水雾粒子；当所述环境温度与微藻适宜生长温度之间的温差小于等于所述预定温差阈值时，控制所述阀门开启面积以每单位时间第二喷射量向微藻培养的环境空气中连续或间歇地喷射水雾粒子，且所述第二喷射量小于等于第一喷射量；当所述环境温度降至所述微藻适宜生长温度时，控制所述阀门关闭。

12.根据权利要求11所述的微藻培养的温度控制装置，其特征在于，还包括：

湿度测量装置，用于测量环境湿度；

通风装置，用于强制所述微藻培养的环境空气对流；

所述控制器还与所述湿度测量装置及所述通风装置电连接，用于当所述环境湿度大于等于预定湿度阈值时，控制所述通风装置启动以强制所述微藻培养的环境空气对流。

13.根据权利要求10～12任一项所述的微藻培养的温度控制装置，其特征在于，所述喷嘴的喷孔直径为小于等于100μm。