微藻培養(yǎng)的溫度控制方法及裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種微藻培養(yǎng)的溫度控制方法及裝置，涉及微藻培養(yǎng)【技術領域】，操作簡單、能有效降低微藻培養(yǎng)過程中的溫度，適于多種類型的微藻培養(yǎng)的產(chǎn)業(yè)化應用，且不會造成微藻細胞層表面干涸、細胞死亡等現(xiàn)象，不會導致微藻產(chǎn)量的下降。本發(fā)明公開的微藻培養(yǎng)的溫度控制方法包括步驟：1)測量環(huán)境溫度；2)當所述環(huán)境溫度高于微藻適宜生長溫度時，向微藻培養(yǎng)的環(huán)境空氣中噴射水霧粒子，直至所述環(huán)境溫度降至所述微藻適宜生長溫度。本發(fā)明公開的微藻培養(yǎng)的溫度控制方法及裝置適用于微藻培養(yǎng)過程中。
【專利說明】微藻培養(yǎng)的溫度控制方法及裝置

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及微藻培養(yǎng)【技術領域】，尤其涉及一種微藻培養(yǎng)的溫度控制方法及裝置。

【背景技術】
[0002]戶外微藻養(yǎng)殖很容易受環(huán)境影響，溫度難以控制；若控制不當，會使細胞不能快速成長，尤其當溫度超過微藻承受溫度(比如40°C以上)時，甚至會導致細胞死亡。因此，如何有效地控制微藻培養(yǎng)的溫度是微藻培養(yǎng)技術產(chǎn)業(yè)化過程中非常重要的技術。
[0003]現(xiàn)有技術中，可以通過以下方式實現(xiàn)微藻培養(yǎng)的溫度控制:1、在培養(yǎng)基內(nèi)插入冷卻管以通過控制培養(yǎng)基溫度來控制微藻培養(yǎng)溫度。這種方法在開放式反應器中比較常見，但對于封閉式反應器，因在非常狹窄的光程內(nèi)插入冷卻管比較困難，則不太適用；而對于固定化培養(yǎng)方式，在固體培養(yǎng)表面分布冷卻管，降溫效果不明顯。2、空調(diào)控溫；這種方式耗能較大，不利于大規(guī)模培養(yǎng)，在產(chǎn)業(yè)化應用上比較困難。3、通過人造空氣對流(即吹風)；這種方式對于封閉式反應器效果基本不明顯；對于固定化培養(yǎng)方式，吹風會帶走固體培養(yǎng)表面的水分，濕度降低，使得固定化細胞層表面干涸、細胞死亡，導致產(chǎn)量大幅度下降。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的主要目的在于，提供一種微藻培養(yǎng)的溫度控制方法及裝置，操作簡單、能有效降低微藻培養(yǎng)過程中的溫度，適于多種類型的微藻培養(yǎng)的產(chǎn)業(yè)化應用，且不會造成微藻細胞層表面干涸、細胞死亡等現(xiàn)象，不會導致微藻產(chǎn)量的下降。
[0005]為達到上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案:
[0006]一方面，本發(fā)明提供了一種微藻培養(yǎng)的溫度控制方法，其中，包括步驟:
[0007]I)測量環(huán)境溫度；
[0008]2)當所述環(huán)境溫度高于微藻適宜生長溫度時，向微藻培養(yǎng)的環(huán)境空氣中噴射水霧粒子，直至所述環(huán)境溫度降至所述微藻適宜生長溫度。
[0009]具體地,步驟2)具體包括:
[0010]當所述環(huán)境溫度與微藻適宜生長溫度之間的溫差大于預定溫差閾值時，以每單位時間第一噴射量向微藻培養(yǎng)的環(huán)境空氣中連續(xù)噴射水霧粒子；
[0011]當所述環(huán)境溫度與微藻適宜生長溫度之間的溫差小于等于所述預定溫差閾值時，以每單位時間第二噴射量向微藻培養(yǎng)的環(huán)境空氣中連續(xù)或間歇地噴射水霧粒子，且所述第二噴射量小于等于第一噴射量，直至所述環(huán)境溫度降至所述微藻適宜生長溫度。
[0012]可選地，所述預定溫差閾值為2~TC內(nèi)的任何溫差。
[0013]進一步地,步驟2)還包括:
[0014]測量環(huán)境濕度；
[0015]當所述環(huán)境濕度大于等于預定濕度閾值時，采用通風手段強制所述微藻培養(yǎng)的環(huán)境空氣對流。
[0016]可選地，所述預定濕度閾值為大于等于85%的任何濕度值。
[0017]優(yōu)選地，所述水霧粒子的粒徑小于等于100 μ m。
[0018]可選地，步驟2)中，所述向微藻培養(yǎng)的環(huán)境空氣中噴射水霧粒子具體包括:
[0019]高壓水經(jīng)噴嘴向微藻培養(yǎng)的環(huán)境空氣中噴射，形成水霧粒子，其中，所述噴嘴由硬質(zhì)材料制成。
[0020]具體地，所述噴嘴上具有至少兩個噴孔，且每個噴孔通道之間相互平行或呈一定角度。
[0021]優(yōu)選地，所述高壓水的水壓為6~20MPa。
[0022]另一方面，本發(fā)明實施例還提供了一種微藻培養(yǎng)的溫度控制裝置，適用于上述任一技術方案所述的微藻培養(yǎng)的溫度控制方法中；所述微藻培養(yǎng)的溫度控制裝置包括:
[0023]溫度測量裝置，用于測量環(huán)境溫度；
[0024]至少一條加壓水管；
[0025]設在所述加壓水管上的若干個噴嘴，用于當所述環(huán)境溫度高于微藻適宜生長溫度時，向微藻培養(yǎng)的環(huán)境空氣中噴射水霧粒子，直至所述環(huán)境溫度降至所述微藻適宜生長溫度。
[0026]可選地，所述加壓水管上還設有閥門；
[0027]所述微藻培養(yǎng)的溫度控制裝置還包括:
[0028]與所述溫度測量裝置及所述閥門電連接的控制器，用于當所述環(huán)境溫度高于微藻適宜生長溫度時，控制所述閥門打開，以向微藻培養(yǎng)的環(huán)境空氣中噴射水霧粒子；當所述環(huán)境溫度降至所述微藻適宜生長溫度時，控制所述閥門關閉；
[0029]或者，所述控制器用于當所述環(huán)境溫度與微藻適宜生長溫度之間的溫差大于預定溫差閾值時，控制所述閥門開啟面積以每單位時間第一噴射量向微藻培養(yǎng)的環(huán)境空氣中連續(xù)噴射水霧粒子；當所述環(huán)境溫度與微藻適宜生長溫度之間的溫差小于等于所述預定溫差閾值時，控制所述閥門開啟面積以每單位時間第二噴射量向微藻培養(yǎng)的環(huán)境空氣中連續(xù)或間歇地噴射水霧粒子，且所述第二噴射量小于等于第一噴射量；當所述環(huán)境溫度降至所述微藻適宜生長溫度時，控制所述閥門關閉。
[0030]可選地，所述的微藻培養(yǎng)的溫度控制裝置還包括:
[0031]濕度測量裝置，用于測量環(huán)境濕度；
[0032] 通風裝置，用于強制所述微藻培養(yǎng)的環(huán)境空氣對流；
[0033]所述控制器還與所述濕度測量裝置及所述通風裝置電連接，用于當所述環(huán)境濕度大于等于預定濕度閾值時，控制所述通風裝置啟動以強制所述微藻培養(yǎng)的環(huán)境空氣對流。
[0034]優(yōu)選地，所述噴嘴的噴孔直徑為小于等于100 μ m。
[0035]本發(fā)明實施例提供的微藻培養(yǎng)的溫度控制方法及裝置，在微藻養(yǎng)殖過程中，當測量到環(huán)境溫度高于微藻適宜生長溫度時，向微藻培養(yǎng)的環(huán)境空氣中噴射水霧粒子，這些水霧粒子瞬間蒸發(fā)，其氣化熱帶走微藻培養(yǎng)周圍的大量熱量，從而有效地實現(xiàn)對微藻培養(yǎng)的溫度控制；對于微藻的固定化培養(yǎng)方式，噴射的水霧粒子氣化帶走熱量，可以替代固定化培養(yǎng)表面水分的蒸發(fā)，從而讓細胞保持在適宜的含水條件下，避免固定化培養(yǎng)微藻細胞層表面干涸、細胞死亡等現(xiàn)象，同時，噴射的水霧粒子還能夠使微藻細胞層表面濕度上升，促進了微藻細胞的成長，這樣，本發(fā)明實施例提供的方法及裝置，通過對微藻培養(yǎng)的溫度控制，還能提高微藻的產(chǎn)量；對于開放式或封閉式反應器，噴射的水霧粒子蒸發(fā)時帶走的大量熱量也能夠有效地降低環(huán)境溫度，進而實現(xiàn)對微藻培養(yǎng)的溫度控制；本發(fā)明實施例提供的微藻培養(yǎng)的溫度控制方法及裝置操作簡單、能有效降低微藻培養(yǎng)過程中的溫度，且能夠產(chǎn)業(yè)化應用。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0036]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0037]圖1為本發(fā)明實施例提供的一種微藻培養(yǎng)的溫度控制方法的流程圖；
[0038]圖2為本發(fā)明實施例提供的微藻培養(yǎng)的溫度控制方法及裝置中使用的幾種噴嘴的具體結構，其中，圖2(a)~⑷為各種噴嘴的側面剖視圖，圖2(e)為圖2(a)或(b)所示的噴嘴的俯視圖，圖2(f)為圖2(d)所不的噴嘴的俯視圖；
[0039]圖3為本發(fā)明實施例提供的一種應用于固定化培養(yǎng)的微藻培養(yǎng)的溫度控制裝置的結構不意圖；
[0040]圖4為本發(fā)明實施例提供的另一種應用于固定化培養(yǎng)的微藻培養(yǎng)的溫度控制裝置的結構示意圖；
[0041]圖5為本發(fā)明實施例提供的另一種應用于固定化培養(yǎng)的微藻培養(yǎng)的溫度控制裝置的結構示意圖。

【具體實施方式】
[0042]下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明的一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0043]微藻培養(yǎng)過程中，尤其對于戶外微藻培養(yǎng)，環(huán)境溫度(即培養(yǎng)微藻所在的環(huán)境空氣的溫度)通常高于微藻適宜生長溫度，因此，本發(fā)明實施例中所述的溫度控制方法，主要是指對微藻培養(yǎng)的環(huán)境溫度的降溫方法，即降低環(huán)境溫度從而使其適宜微藻生長的方法。
[0044]如圖1所示，本發(fā)明實施例提供了一種微藻培養(yǎng)的溫度控制方法，包括步驟:
[0045]S1、測量環(huán)境溫度；
[0046]S2、當環(huán)境溫度高于微藻適宜生長溫度時，向微藻培養(yǎng)的環(huán)境空氣中噴射水霧粒子，直至環(huán)境溫度降至微藻適宜生長溫度。
[0047]本發(fā)明實施例提供的微藻培養(yǎng)的溫度控制方法，在微藻養(yǎng)殖過程中，當測量到環(huán)境溫度高于微藻適宜生長溫度時，向微藻培養(yǎng)的環(huán)境空氣中噴射水霧粒子，這些水霧粒子瞬間蒸發(fā)，其氣化熱帶走微藻培養(yǎng)周圍的大量熱量，從而有效地實現(xiàn)對微藻培養(yǎng)的溫度控制；對于微藻的固定化培養(yǎng)方式，噴射的水霧粒子氣化帶走熱量，可以替代固定化培養(yǎng)表面水分的蒸發(fā)，從而讓細胞保持在適宜的含水條件下，避免固定化培養(yǎng)微藻細胞層表面干涸、細胞死亡等現(xiàn)象，同時，噴射的水霧粒子還能夠使微藻細胞層表面濕度上升，促進了微藻細胞的成長，這樣，本發(fā)明實施例提供的方法，通過對微藻培養(yǎng)的溫度控制，還能提高微藻的產(chǎn)量；對于開放式或封閉式反應器，噴射的水霧粒子蒸發(fā)時帶走的大量熱量也能夠有效地降低環(huán)境溫度，進而實現(xiàn)對微藻培養(yǎng)的溫度控制；本發(fā)明實施例提供的微藻培養(yǎng)的溫度控制方法操作簡單、能有效降低微藻培養(yǎng)過程中的溫度，且能夠產(chǎn)業(yè)化應用。
[0048]需要說明的是，本發(fā)明所說的瞬間蒸發(fā)是指，由可見的白色微小的水滴構成的水霧粒子(其粒子直徑在微米級至納米級)經(jīng)吸熱后變成無色透明氣體(其水分子直徑大約為0.1nm)的質(zhì)變過程，吸熱后該質(zhì)變過程在非常短的時間內(nèi)完成。水霧粒子瞬間蒸發(fā)時會吸收大量的熱量(這些熱量又稱為水的氣化熱)，從而有效地降低了周圍的溫度。
[0049]通過水霧粒子的瞬間蒸發(fā)，在微藻培養(yǎng)時，既可以將環(huán)境空氣溫度快速降低，同時水霧瞬間變成無色透明的氣體，不會使大量水霧吸收折射本該照射在培養(yǎng)細胞表面的光能，因而不會損失本應該為細胞的光合成所利用的光能，避免導致光合成微藻的光照射不足。
[0050]本發(fā)明實施例中，微藻適宜生長溫度是指適宜微藻生長的最佳溫度，在該溫度下微藻生長速度較快，對于各種微藻該溫度大致相同，比如大約為25°C，該微藻適宜生長溫度對于本領域技術人員來說為公知常識，因此本發(fā)明對此不作詳細描述。
[0051]具體地,上述步驟S2具體可以包括:
[0052]S21、當環(huán)境溫度與微藻適宜生長溫度之間的溫差大于預定溫差閾值時，以每單位時間第一噴射量向微藻培養(yǎng)的環(huán)境空氣中連續(xù)噴射水霧粒子；
[0053]S22、當環(huán)境溫度與微藻適宜生長溫度之間的溫差小于等于預定溫差閾值時，以每單位時間第二噴射量向微藻培養(yǎng)的環(huán)境空氣中連續(xù)或間歇地噴射水霧粒子，且第二噴射量小于等于第一噴射量，直至環(huán)境溫度降至微藻適宜生長溫度。
[0054] 可選地，預定溫差閾值可以為2~7°C內(nèi)的任何溫差，比如2°C、3°C、4°C、5°C、6°C、7 °C，優(yōu)選地，該預定溫差閾值為5°C。
[0055]也就是說，可以先設置一個預定溫差閾值，當環(huán)境溫度與微藻適宜生長溫度之間的溫差較大，即大于該預定溫差閾值時，可以以較大的噴射量連續(xù)噴射水霧粒子，從而使環(huán)境溫度迅速降低，以盡量減少較高溫度對微藻的傷害；當環(huán)境溫度與微藻適宜生長溫度之間的溫差較小，即小于等于該預定溫差閾值時，可以以較小的噴射量連續(xù)或間歇地噴射水霧粒子，從而使環(huán)境溫度逐漸降至微藻適宜生長溫度，以避免在較大噴射量下環(huán)境溫度下降至小于微藻適宜生長溫度，從而避免低溫對微藻造成的傷害。
[0056]需要注意的是，本發(fā)明中第一噴射量、第二噴射量主要在于限定這二者的相對大小，對于其具體數(shù)值不作限定，本領域技術人員可以根據(jù)養(yǎng)殖規(guī)模、環(huán)境溫度與微藻適宜生長溫度之間的溫差等實際情況具體調(diào)節(jié)，比如，第一噴射量可以為每分鐘讓環(huán)境溫度與微藻適宜生長溫度之間的溫差下降rc所需的噴射量，第二噴射量可以為每分鐘讓環(huán)境溫度與微藻適宜生長溫度之間的溫差下降0.5°C所需的噴射量。
[0057]一般情況下，對于微藻養(yǎng)殖，通過噴射水霧粒子控制溫度，可以在一定時間內(nèi)達到有效地溫度控制效果，比如，該一定時間可以為一天，也可以是數(shù)個小時，也可以是一個小時，也可以是半個小時，或者數(shù)分鐘，并且，控制時間越短，溫度控制得越精確；對于戶外養(yǎng)殖的固定化培養(yǎng)，實際可以通過半個小時控制為佳。
[0058]對于微藻培養(yǎng)，溫度的控制效果(即降溫效果)也與噴射期間的環(huán)境空氣的濕度有關，環(huán)境濕度越低，越容易讓水霧粒子瞬間蒸發(fā)，降溫效果越明顯，比如當環(huán)境濕度低于40%至10%,甚至低至10(%至0(%，降溫效果最明顯；當環(huán)境濕度在40~80%時,顯露出一定的降溫效果；而當環(huán)境空氣處于濕度飽和狀態(tài)(即濕度100% )時，水霧粒子瞬間蒸發(fā)相對困難，因而降溫效果不明顯。
[0059]但是，隨著水霧粒子的噴射進程，環(huán)境濕度逐漸升高，降溫效果逐漸變得不明顯；此時，可以同時采取通風手段，從而進一步提高降溫效果，比如，上述步驟S2還可以包括:
[0060]測量環(huán)境濕度；
[0061]當環(huán)境濕度大于等于預定濕度閾值時，采用通風手段強制微藻培養(yǎng)的環(huán)境空氣對流。
[0062]可選地，該預定濕度閾值可以為大于等于85%的任何濕度值，比如90%、92%、95%、97%、100%。
[0063]通風手段可以為風機、風扇或自然通風等手段，總之，只要能使空氣對流即可，本發(fā)明對此不作限定。
[0064]這樣，當環(huán)境濕度大于等于預定濕度閾值時，采用通風手段強制微藻培養(yǎng)的環(huán)境空氣對流，既能促進水霧粒子的蒸發(fā)、流動等，還能使微藻培養(yǎng)環(huán)境中的溫度更均勻，從而提高了降溫效果，即提高了溫度的控制能力；同時，對于微藻的固定化養(yǎng)殖，由于環(huán)境濕度大于預定濕度閾值，即環(huán)境濕度較高，通風過程中還能夠保證微藻生長所需的適宜濕度，不會造成微藻表面水分蒸發(fā)太快而引起細胞干涸、死亡等現(xiàn)象。
[0065]本發(fā)明實施例提供的微藻培養(yǎng)的溫度控制方法，對于微藻的固定化培養(yǎng)，通過調(diào)整水霧粒子的噴射量，可以控制固定化表層中與空氣接觸的表面空氣濕度，防止固定化微藻養(yǎng)殖表層的干涸，保證微藻細胞能夠持續(xù)地在具有適宜成長的水環(huán)境中迅速成長；在距離固定化培養(yǎng)層表面I厘米處的濕度，可以控制在濕度為40%至100%以上的范圍，而控制濕度為60%至100%的范圍更能有效地防止表面干涸，濕度控制在80%至100%的范圍最有利于微藻細胞成長。
[0066]對于封閉式反應器中微藻的培養(yǎng)，比如玻璃制反應器或塑料制反應器，通過在反應器表面噴射水霧粒子，也能夠帶走反應器周圍的大量熱量，從而有效地降低環(huán)境溫度，尤其對于側壁較薄的反應器降溫效果更加明顯。
[0067]在炎熱的夏季，環(huán)境溫度可以達到40°C左右，濕度會在40~70%左右；而微藻的適宜成長溫度大約為25°C，因此其與環(huán)境溫度的溫差為15°C;通過本發(fā)明提供的方法，向環(huán)境空氣中噴射水霧粒子并調(diào)整噴射量，即可在短時間內(nèi)有效地實現(xiàn)溫度控制。
[0068]本發(fā)明實施例中，所述的水霧粒子的粒徑小于等于100 μ m，比如小于等于100 μ m、50 μ m、30 μ m、20 μ m、10 μ m、I μ m、500nm、200nm、lOOnm、50nm、20nm、10nm、Inm0 其中，水霧粒子粒徑通?？梢詾?0 μ m至100 μ m,而10 μ m以下更適合，I μ m至Inm其瞬間蒸發(fā)效果更好。
[0069]這樣，該粒徑的水霧粒子噴射后能夠瞬間蒸發(fā)，即瞬間吸收大量的熱量，立刻氣化為無色透明的氣體，從而有效地降低環(huán)境溫度；并且噴射后的水霧粒子不會吸收或折射本該照射到微藻表面的光照，因而不會影響微藻細胞光合所利用的光能。
[0070]另外，對于固定化培養(yǎng)而言，水霧粒子不會不斷地沖刷固定化培養(yǎng)層表面細胞，因而不會導致附著在載體上的微藻細胞流失，從而不會影響微藻細胞在載體上的成長。經(jīng)研究，20至30 μ m的水霧粒子對固定化細胞表層的沖刷影響已經(jīng)非常小，不會附著在表層，同時空氣濕度也得到有效的控制，因此，對于固定化培養(yǎng)，水霧粒子粒徑優(yōu)選小于等于30 μ m。
[0071]本發(fā)明實施例中，對水霧粒子粒徑的控制主要通過具有微細孔徑的噴嘴來實現(xiàn)的，其中，制造微米級的水霧粒子需要相同微米級別的噴孔孔徑來實現(xiàn)，制造納米級的水霧粒子需要噴嘴上納米級的噴孔孔徑來實現(xiàn)。因此，優(yōu)選地，本發(fā)明實施例中所使用的噴嘴的噴孔孔徑小于等于100 μ m,比如小于等于100 μ m、50 μ m、30 μ m、20 μ m、10 μ m、l μ m、500nm、200nm、lOOnm、50nm、20nm、10nm、Inm0
[0072]水通過微細噴孔時產(chǎn)生摩擦力，所以在水經(jīng)過噴嘴之前需要加壓，且加壓的水壓力也是隨噴孔的孔徑變化而變化的，其中，噴孔孔徑越小其摩擦力越大，需要的水壓力也越大。
[0073]因此，優(yōu)選地，水霧粒子是由高壓水經(jīng)硬質(zhì)材料的、具有至少一個噴孔的噴嘴噴射而出的。即步驟S2中，所述的向微藻培養(yǎng)的環(huán)境空氣中噴射水霧粒子具體可以包括:
[0074]高壓水經(jīng)噴嘴向微藻培養(yǎng)的環(huán)境空氣中噴射，形成水霧粒子，其中，噴嘴由硬質(zhì)材料制成。
[0075]其中，高壓水的水壓可以為6~20MPa，比如為6MPa、8MPa、lOMPa、12MPa、14MPa、16MPa、18MPa、20MPa。經(jīng)研究，產(chǎn)生10~100 μ m的水霧粒子需要的水壓為3~6MPa ;產(chǎn)生10 μ m以下的水霧粒子則需要將水壓控制在6~20MPa范圍內(nèi)。
[0076]這樣，在相應壓力下的水能夠通過噴孔順利地、高速地噴射出微米或納米級的水霧粒子，并瞬間蒸發(fā)，從而吸收大量熱量。
[0077]噴嘴的材質(zhì)必須是由硬質(zhì)材料制成的，例如可以為塑料、玻璃、陶瓷等非金屬材料，也可以為純金屬材料、或不銹鋼類金屬合金材料等，總之，只要能夠承受上述所述的水壓、以及具有一定的耐磨性即可，本發(fā)明對此不作限定。并且，根據(jù)所使用的水中含鹽量的變化，可以使用鈦合金、玻璃、陶瓷等材料制成，從而使噴嘴具較強的耐腐蝕性，保證不會因腐蝕等原因造成噴孔孔徑發(fā)生變化，不會導致噴射的水霧粒子粒徑發(fā)生變化。
[0078]噴嘴上噴孔的數(shù)量可以根據(jù)養(yǎng)殖規(guī)模、環(huán)境溫度與微藻適宜生長溫度之間的溫差等實際情況具體調(diào)節(jié)，例如，當需要的噴射量較大時，可以在每個噴嘴上設置數(shù)量較多的噴孔；當需要的噴射量較小時，可以適當?shù)販p少每個噴嘴上噴孔的數(shù)量，總之，只要噴孔的數(shù)量可以根據(jù)所需的噴射量進行設置。
[0079]如圖2所示，噴嘴10上可以具有至少一個噴孔11 ;當噴嘴10上具有至少兩個噴孔11時，每個噴孔通道13之間可以是相互平行的，例如圖2(a)所示，或者，每個噴孔通道13之間也可以是呈一定角度的，例如圖2(b)~(d)所示，噴孔通道13之間呈α、β角度。
[0080]優(yōu)選地，為了保證不同噴孔11噴射出的水霧粒子不會相互碰撞從而導致水霧粒子粒徑變大，可以使噴孔通道13與噴嘴的中心軸y呈一定的角度，其角度(例如圖2(b)~(d)的α、β角度)可以控制在O~90°范圍內(nèi)；并且，優(yōu)選地，可以使β > α，即噴孔通道13與噴嘴中心軸y之間的夾角角度可以根據(jù)噴嘴上設置的噴孔數(shù)量進行有層次的調(diào)整，距離中心軸y近的其夾角角度可以小一些，距離中心軸y遠一些的其夾角角度可以大一些，從而進一步保證水霧粒子不會相互碰撞。
[0081]如圖2 (a)~(f)所示，噴嘴的噴射面15可以是平面(圖2 (a)~(b))、錐形面(圖2 (c))、半球型面(圖2 (d))，也可以在截面為三角形、或圓形的長管壁面上開孔作為噴射裝置，即噴嘴，總之，只要保證噴嘴能夠呈放射形噴射出水霧粒子即可，本發(fā)明對此不作限定。
[0082]相應地，本發(fā)明實施例還提供了一種微藻培養(yǎng)的溫度控制裝置，能夠適用于本發(fā)明實施例提供的任一種微藻培養(yǎng)的溫度控制方法中；所述微藻培養(yǎng)的溫度控制裝置可以包括:
[0083]溫度測量裝置，用于測量環(huán)境溫度；
[0084]至少一條加壓水管；
[0085]設在加壓水管上的若干個噴嘴，用于當環(huán)境溫度高于微藻適宜生長溫度時，向微藻培養(yǎng)的環(huán)境空氣中噴射水霧粒子，直至環(huán)境溫度降至微藻適宜生長溫度。
[0086]本發(fā)明實施例提供的微藻培養(yǎng)的溫度控制裝置，在微藻養(yǎng)殖過程中，當測量到環(huán)境溫度高于微藻適宜生長溫度時，向微藻培養(yǎng)的環(huán)境空氣中噴射水霧粒子，這些水霧粒子瞬間蒸發(fā)，其氣化熱帶走微藻培養(yǎng)周圍的大量熱量，從而有效地實現(xiàn)對微藻培養(yǎng)的溫度控制；對于微藻的固定化培養(yǎng)方式，噴射的水霧粒子氣化帶走熱量，可以替代固定化培養(yǎng)表面水分的蒸發(fā)，從而讓細胞保持在適宜的含水條件下，避免固定化培養(yǎng)微藻細胞層表面干涸、細胞死亡等現(xiàn)象，同時，噴射的水霧粒子還能夠使微藻細胞層表面濕度上升，促進了微藻細胞的成長，這樣，本發(fā)明實施例提供的方法，通過對微藻培養(yǎng)的溫度控制，還能提高微藻的產(chǎn)量；對于開放式或封閉式反應器，噴射的水霧粒子蒸發(fā)時帶走的大量熱量也能夠有效地降低環(huán)境溫度，進而實現(xiàn)對微藻培養(yǎng)的溫度控制；本發(fā)明實施例提供的微藻培養(yǎng)的溫度控制裝置操作簡單、能有效降低微藻培養(yǎng)過程中的溫度，且能夠產(chǎn)業(yè)化應用。
[0087]其中，噴嘴的噴孔直徑為小于等于100 μ m,比如小于等于100 μ m、50 μ m、30 μ m、20 μ m、10 μ m、I μ m、500nm>200nm> lOOnm、50nm>20nm> 10nm、Inm0
[0088]噴嘴由硬質(zhì)材料制成，例如可以為塑料、玻璃、陶瓷等非金屬材料，也可以為純金屬材料、或不銹鋼類金屬合金材料等，總之，只要能夠承受水壓、以及具有一定的耐磨性即可，本發(fā)明對此不作限定。
[0089]另外，噴嘴還具有上述方法中描述的噴嘴的其他各個特性，由于本發(fā)明實施例提供的微藻培養(yǎng)的溫度控制裝置主要適用于上述方法，因此該噴嘴與上述噴嘴應該具有相同的特性，本發(fā)明在此不再重復贅述。
[0090]加壓水管上噴嘴的個數(shù)、噴嘴與噴嘴之間的距離均可以根據(jù)養(yǎng)殖規(guī)模、環(huán)境溫度與微藻適宜生長溫度之間的溫差等實際情況具體調(diào)節(jié)，總之，只要能夠得到所需的噴射量、達到有效地降低環(huán)境溫度即可，本發(fā)明實施例對此不作限定。
[0091]優(yōu)選地，加壓水管上還設有閥門；且微藻培養(yǎng)的溫度控制裝置還可以包括:
[0092]與溫度測量裝置及閥門電連接的控制器，用于當環(huán)境溫度高于微藻適宜生長溫度時，控制所述閥門打開，以向微藻培養(yǎng)的環(huán)境空氣中噴射水霧粒子；當環(huán)境溫度降至微藻適宜生長溫度時，控制閥門關閉；
[0093]或者，控制器用于當環(huán)境溫度與微藻適宜生長溫度之間的溫差大于預定溫差閾值時，控制閥門開啟面積以每單位時間第一噴射量向微藻培養(yǎng)的環(huán)境空氣中連續(xù)噴射水霧粒子；當環(huán)境溫度與微藻適宜生長溫度之間的溫差小于等于預定溫差閾值時，控制閥門開啟面積以每單位時間第二噴射量向微藻培養(yǎng)的環(huán)境空氣中連續(xù)或間歇地噴射水霧粒子，且第二噴射量小于等于第一噴射量；當環(huán)境溫度降至微藻適宜生長溫度時，控制閥門關閉。
[0094]也就是說，加壓水管上設有一個閥門，控制器通過控制該閥門的開啟面積來控制噴射量。
[0095]或者，加壓水管與每個噴嘴之間均設有閥門，且每個閥門均與控制器電連接；這樣，控制器可以通過控制各個閥門來控制噴射量，比如控制器可以同時控制各個閥門以相同的開啟面積噴射，從而向環(huán)境空氣中噴射所需的噴射量；或者控制器可以控制開啟的閥門的個數(shù)來控制噴射量?？傊?，只要能夠達到控制器通過控制閥門以控制噴射量的效果即可，本發(fā)明實施例對此不作限定。
[0096]這樣，通過控制器可以自動檢測環(huán)境溫度，并且自動控制閥門開啟或關閉，從而使整個微藻培養(yǎng)的溫度控制裝置實現(xiàn)自動化，節(jié)省了手動操作的大量勞動力。
[0097]優(yōu)選地，本發(fā)明實施例的微藻培養(yǎng)的溫度控制裝置還可以包括:
[0098]濕度測量裝置，用于測量環(huán)境濕度；
[0099]通風裝置，用于強制微藻培養(yǎng)的環(huán)境空氣對流；
[0100]其中，控制器還與濕度測量裝置及通風裝置電連接，用于當環(huán)境濕度大于等于預定濕度閾值時，控制通風裝置啟動以強制微藻培養(yǎng)的環(huán)境空氣對流。
[0101]為了進一步說明本發(fā)明實施例提供的微藻培養(yǎng)的溫度控制方法及裝置，下面通過具體實施例進行詳細描述。
[0102]如圖3所示，為本發(fā)明實施例提供的一種應用于固定化培養(yǎng)的微藻培養(yǎng)的溫度控制裝置20，包括若干條加壓水管21，且每條加壓水管上均設有若干個噴孔孔徑為30 μ m的噴嘴10，每條加壓水管21上均設有一個閥門(未示出)，其中噴嘴10的結構可以為圖2所示的任何一種。
[0103]整個溫度控制裝置20設在固定化培養(yǎng)裝置30的上方，且噴嘴10面向固定化反應器31 ;每條加壓水管21可以均平行于固定化反應器31且位于固定化反應器31的側面或位于固定化反應器31的面與面之間，這樣能夠使噴射出的水霧粒子進入固定化反應器31的養(yǎng)殖面附近，其瞬間蒸發(fā)時迅速帶走養(yǎng)殖面周圍的大量熱量，從而快速降低環(huán)境溫度。另外，各個加壓水管21可以通過額外的加壓水管23相互連接，從而使各個加壓水管21同時運作。
[0104]微藻養(yǎng)殖過程中，當測量到環(huán)境溫度高于微藻適宜生長溫度時，開啟閥門以較大的噴射量連續(xù)向微藻培養(yǎng)的環(huán)境空氣中噴射水霧粒子，從而使環(huán)境溫度與微藻適宜生長溫度之間的溫差在20分鐘內(nèi)達到5°C ;然后調(diào)整閥門的開啟面積減小，以較小的噴射量連續(xù)噴射，從而使環(huán)境溫度在10分鐘內(nèi)降至微藻適宜生長溫度，然后關閉閥門停止噴射。
[0105]該溫度控制方法操作簡單，能夠在較短的時間內(nèi)有效地降低環(huán)境溫度，從而提高微藻生長速率。
[0106]對于固定化培養(yǎng)，整個溫度控制裝置還可以如圖4所示設在固定化培養(yǎng)裝置30下方的地面上或接近地面上，且噴嘴10面向固定化反應器31 ;或者如圖5所示設在固定化培養(yǎng)裝置30側面，且噴嘴10面向固定化反應器31。
[0107]另外，還可以通過上述所述的通風手段吹動水霧粒子、或者通過其他安裝方式等手段使水霧粒子進入養(yǎng)殖面附近實現(xiàn)瞬間蒸發(fā)，從而進一步提高降溫效果、保證養(yǎng)殖面濕度。
[0108] 另外，本發(fā)明實施例提供的微藻培養(yǎng)的溫度控制裝置還能應用于開放式或封閉式反應器，該溫度控制裝置的具體設置與圖3所示的微藻培養(yǎng)的溫度控制裝置設置類似。
[0109]區(qū)別在于，整個溫度控制裝置設在開放式反應器(比如跑道池)或者塑料制封閉式反應器的側面，當環(huán)境溫度高于微藻適宜生長溫度時，直接向反應器外壁周圍或外壁上噴射水霧粒子來降低環(huán)境溫度。因此，對于溫度控制裝置的具體配置及其控制步驟，本發(fā)明在此不再重復贅述。
[0110]以上所述，僅為本發(fā)明的【具體實施方式】，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本【技術領域】的技術人員在本發(fā)明揭露的技術范圍內(nèi)，可輕易想到變化或替換，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護范圍應以所述權利要求的保護范圍為準。
【權利要求】
1.一種微藻培養(yǎng)的溫度控制方法，其特征在于，包括步驟: 1)測量環(huán)境溫度； 2)當所述環(huán)境溫度高于微藻適宜生長溫度時，向微藻培養(yǎng)的環(huán)境空氣中噴射水霧粒子，直至所述環(huán)境溫度降至所述微藻適宜生長溫度。
2.根據(jù)權利要求1所述的微藻培養(yǎng)的溫度控制方法，其特征在于，步驟2)具體包括: 當所述環(huán)境溫度與微藻適宜生長溫度之間的溫差大于預定溫差閾值時，以每單位時間第一噴射量向微藻培養(yǎng)的環(huán)境空氣中連續(xù)噴射水霧粒子； 當所述環(huán)境溫度與微藻適宜生長溫度之間的溫差小于等于所述預定溫差閾值時，以每單位時間第二噴射量向微藻培養(yǎng)的環(huán)境空氣中連續(xù)或間歇地噴射水霧粒子，且所述第二噴射量小于等于第一噴射量，直至所述環(huán)境溫度降至所述微藻適宜生長溫度。
3.根據(jù)權利要求2所述的微藻培養(yǎng)的溫度控制方法，其特征在于，所述預定溫差閾值為2~7°C內(nèi)的任何溫差。
4.根據(jù)權利要求1~3任一項所述的微藻培養(yǎng)的溫度控制方法，其特征在于，步驟2)還包括: 測量環(huán)境濕度； 當所述環(huán)境濕度大于等于預定濕度閾值時，采用通風手段強制所述微藻培養(yǎng)的環(huán)境空氣對流。
5.根據(jù)權利要求4所述的微藻培養(yǎng)的溫度控制方法，其特征在于，所述預定濕度閾值為大于等于85%的任何濕度值。
6.根據(jù)權利要求1~3任一項所述的微藻培養(yǎng)的溫度控制方法，其特征在于，所述水霧粒子的粒徑小于等于100 μ m。
7.根據(jù)權利要求1~3任一項所述的微藻培養(yǎng)的溫度控制方法，其特征在于，步驟2)中，所述向微藻培養(yǎng)的環(huán)境空氣中噴射水霧粒子具體包括: 高壓水經(jīng)噴嘴向微藻培養(yǎng)的環(huán)境空氣中噴射，形成水霧粒子，其中，所述噴嘴由硬質(zhì)材料制成。
8.根據(jù)權利要求7所述的微藻培養(yǎng)的溫度控制方法，其特征在于，所述噴嘴上具有至少兩個噴孔，且每個噴孔通道之間相互平行或呈一定角度。
9.根據(jù)權利要求7所述的微藻培養(yǎng)的溫度控制方法，其特征在于，所述高壓水的水壓為 6 ~20MPa。
10.一種微藻培養(yǎng)的溫度控制裝置，其特征在于，適用于權利要求1~9任一項所述的微藻培養(yǎng)的溫度控制方法中；所述微藻培養(yǎng)的溫度控制裝置包括: 溫度測量裝置，用于測量環(huán)境溫度； 至少一條加壓水管； 設在所述加壓水管上的若干個噴嘴，用于當所述環(huán)境溫度高于微藻適宜生長溫度時，向微藻培養(yǎng)的環(huán)境空氣中噴射水霧粒子，直至所述環(huán)境溫度降至所述微藻適宜生長溫度。
11.根據(jù)權利要求10所述的微藻培養(yǎng)的溫度控制裝置，其特征在于，所述加壓水管上還設有閥門； 所述微藻培養(yǎng)的溫度控制裝置還包括: 與所述溫度測量裝置及所述閥門電連接的控制器，用于當所述環(huán)境溫度高于微藻適宜生長溫度時，控制所述閥門打開，以向微藻培養(yǎng)的環(huán)境空氣中噴射水霧粒子；當所述環(huán)境溫度降至所述微藻適宜生長溫度時，控制所述閥門關閉； 或者，所述控制器用于當所述環(huán)境溫度與微藻適宜生長溫度之間的溫差大于預定溫差閾值時，控制所述閥門開啟面積以每單位時間第一噴射量向微藻培養(yǎng)的環(huán)境空氣中連續(xù)噴射水霧粒子；當所述環(huán)境溫度與微藻適宜生長溫度之間的溫差小于等于所述預定溫差閾值時，控制所述閥門開啟面積以每單位時間第二噴射量向微藻培養(yǎng)的環(huán)境空氣中連續(xù)或間歇地噴射水霧粒子，且所述第二噴射量小于等于第一噴射量；當所述環(huán)境溫度降至所述微藻適宜生長溫度時，控制所述閥門關閉。
12.根據(jù)權利要求11所述的微藻培養(yǎng)的溫度控制裝置，其特征在于，還包括: 濕度測量裝置，用于測量環(huán)境濕度； 通風裝置，用于強制所述微藻培養(yǎng)的環(huán)境空氣對流； 所述控制器還與所述濕度測量裝置及所述通風裝置電連接，用于當所述環(huán)境濕度大于等于預定濕度閾值時，控制所述通風裝置啟動以強制所述微藻培養(yǎng)的環(huán)境空氣對流。
13.根據(jù)權利要求10~12任一項所述的微藻培養(yǎng)的溫度控制裝置，其特征在于，所述噴嘴的噴孔直徑為小于等于100 μ m。
【文檔編號】C12N1/12GK104178426SQ201410389798
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2014年8月8日 優(yōu)先權日:2014年8月8日
【發(fā)明者】張凱 申請人:新奧科技發(fā)展有限公司