香菇双螺杆挤压膨化机的设计与试验

针对现有双螺杆挤压膨化设备生产香菇膨化产品时存在物料堵塞、预熟度低、作业参数缺失等问题而导致生产的产品膨化率低、吸水性差、硬度高等缺陷,该研究设计了一种香菇双螺杆挤压膨化设备,并对设备中的关键部件喂料搅拌防堵装置、预熟调质装置与双螺杆结构参数进行了设计与确定。同时,为探究设备中的作业参数对产品膨化性能的影响,研究了设备的螺杆转速、膨化温度、物料含水率对产品的膨化率、硬度、脆度、吸水性的影响。结果表明:影响膨化率的显著性顺序依次为螺杆转速、物料含水率、膨化温度;影响硬度的显著性顺序依次为螺杆转速、膨化温度、物料含水率;影响脆度的显著性顺序依次为膨化温度、物料含水率、螺杆转速;影响吸水性的显著性顺序依次为膨化温度、物料含水率、螺杆转速。其次,结合各因素交互作用的影响规律与目标优化结果,得出设备的最佳作业参数为:螺杆转速167.23r/min,膨化温度151.68℃,物料含水率16.83%,此时,产品的膨化率、硬度、脆度、吸水性分别为4.04%、18.61N、-8.46mm/cm^2、313.86%。将优化后的参数值在设备中进行了生产性应用,得到生产值与优化值的误差均小于4%,最大生产率为165 kg/h。与扬州大学机械工程学院实验室内的现有设备相比,在提高物料送料的连续性与调质熟化度的基础上,膨化率提高了25.00%,硬度降低了48.21%、脆度提升了40.55%、吸水性提高了62.35%。因此,该机的设计可为香菇膨化产品的开发提供了一种较为成熟的技术装备。     

挤压加工参数对重组米生产过程及产品膨胀度的影响

为了考察重组米生产过程中挤压加工变量对几种系统参数与产品膨胀度的影响,试验以杂交籼米（9?718品种）为原料,利用响应面模型,以螺杆转速、进料速度、进料含水率以及末端机筒温度为输入变量,以挤压系统参数（物料温度、模头压强、扭矩、比机械能和产品含水率）和重组米膨胀度为响应变量,探索在重组米生产过程中加工变量与系统参数及产品膨胀度的关系。结果表明,压强、比机械能和产品膨胀度都受到4个挤压变量的显著影响,但是物料温度受进料速度影响不显著,马达扭矩受末端机筒温度影响不显著,产品含水率仅受进料含水率的显著影响。比机械能与螺杆转速正相关,与进料速度、进料含水率和末端机筒温度负相关。所得二次回归模型均拟合良好,建立的挤压数学模型可应用于重组米生产,为重组米工业化生产的过程预测和产品性质预测提供参考。     

单螺杆挤压机对农产品加工因素的优化

在农产品和食品挤压机加工过程中,由于各种因素的变化,对产品的膨化质量有很大影响。通过挤压机螺杆与螺套之间的间隙、螺杆转速和物料含水率的变化,对产品的膨化指数,挤压机的生产率和功耗进行测定,分析在不同工况下挤压的工作情况以及产品特性。试验结果表明,影响试验指标的主要因素是螺杆与螺套之间的间隙,试验因素主次排列为间隙,含水率和转速,其较优组合为螺杆螺套之间的间隙0.75mm,螺杆转速300r/min,物料含水率18％。     

浸油用玉米胚挤压膨化预处理技术的试验研究

该文通过4因素5水平二次正交旋转组合试验，研究了用于浸油的玉米胚挤压膨化预处理过程中的挤压系统参数(套筒温度、模孔孔径、物料含水率、螺杆转速)对考察指标(残油率、剪切强度、密度)的影响规律。得到最佳挤压工艺参数：模孔直径9 mm，物料出口温度93℃，喂入物料含水率13.3%，螺杆转速238 r/min，在此条件下得出残油率最优值为0.40%。和传统工艺相比，浸提时间缩短一半，膨化物的密度与轧坯和预轧样相比分别增加29.3%和13.8%。只要参数选择合适，可使原设备的浸出能力提高60%～120%。     

水产沉性颗粒饲料挤压蒸煮工艺对其理化特性的影响

为了规模化生产出低污染、高转化率的环保型水产沉性颗粒饲料,选用双螺杆挤压机对水产全价配合原料进行挤压熟化研究。以沉性水产硬颗粒饲料理化特性(膨化度、近似密度、糊化度、耐久性和水中稳定性)为重要指标,采用表面响应分析法研究了物料含水率（22%～38%）、套筒温度（70～170℃）和螺杆转速（73～107?r/min）对其挤压工艺和饲料理化特性的影响规律,SEM分析其微观结构。结果表明：物料含水率、套筒温度和螺杆转速均显著影响饲料的理化特性。中高物料含水率和套筒温度及低螺杆转速时,才能获得理想的沉性高熟化水产颗粒饲料,其理化特性具有低膨化度（1.14）,高近似密度（757.6?g/L）、糊化度（879.5?g/kg）、耐久性（96.6%）和水中稳定性（88.7%）。SEM分析显示优化条件（物料含水率31%,套筒温度126℃,螺杆转速78?r/min）下生产的颗粒饲料结构光滑质密。该研究可为发展高效、低耗、低碳高品质沉性水产饲料研究和生产提供参考。     

挤压加工参数变量对重组米生产过程中系统参数与产品膨胀度的影响

试验以杂交籼米为原料,利用响应面模型,研究双螺杆挤压生产重组米过程中螺杆转速(60-180rpm)、进料速度(20-60g/min)、物料水分含量(22-42%)以及末端机筒温度(80-100℃)对挤压系统参数和重组米膨胀度的影响。结果表明,压强、比机械能和产品膨胀度都受到四个挤压变量的显著影响,但是物料温度受进料速度影响不显著,马达扭矩受末端机筒温度影响不显著,产品水分含量仅受进料水分含量的显著影响。比机械能与螺杆转速正相关,与进料速度、物料水分含量和末端机筒温度负相关。所得二次回归模型均拟合情况良好,,达到设计要求。可以认为本文建立的挤压数学模型可以应用于重组米生产领域,为重组米工业化生产的过程预测和产品性质预测提供一定帮助参考。     

温度对南方红壤和水稻土水分特征曲线影响差异性分析

为了研究温度变化对土壤水分特征曲线的影响,采用高速离心机法测定南方红壤和水稻土在4,12,20,28,36℃温度条件下土体脱湿过程的水分特征曲线,并运用VG模型进行参数提取,探讨了温度对土壤当量孔径分布、非饱和导水率及水分扩散度等参数的影响。结果表明:相同水势条件下红壤和水稻土的含水率随温度增加而显著减少(P0.05),表现出4℃12℃20℃28℃36℃的关系,且同一温度下的红壤持水性能显著高于水稻土(P0.05);不同温度处理下红壤和水稻土的非饱和导水率以及水分扩散度均表现出20℃最高、36℃最小的显著差异性(P0.05),这表明土壤在20℃时的导水能力和入渗能力相对最佳,且同一温度下红壤的非饱和导水率和水分扩散度均低于水稻土;红壤和水稻土的饱和含水率θ_s、进气值相关参数α、形状系数n均随温度增加而缓慢减小,拟合参数随温度变化而差异显著(P0.05),这说明土壤水分特征曲线参数对温度有一定的敏感性。研究结果可为进一步探讨温度对南方土壤持水性能和水分运移机制研究提供合理的参考依据。     

挤压膨化工艺参数对玉米淀粉出酒率的影响

合理的原料预处理工艺可以提高玉米淀粉出酒率,该文用单螺杆挤压膨化机对脱胚玉米进行挤压膨化,以模孔直径、套筒温度、物料含水率、螺杆转速和酵母添加量作为因素,以挤压膨化脱胚玉米淀粉出酒率为考察指标,采用5因素5水平(1/2实施)进行二次正交旋转组合试验设计,探讨了挤压膨化工艺参数和酵母添加量对挤压膨化脱胚玉米淀粉出酒率的影响规律,得到了优化的工艺参数:模孔直径为12mm,套筒温度140℃,物料含水率19%,螺杆转速200r?min-1,在酵母添加量为0.4%时,玉米淀粉出酒率可以达到55.81%。     

菜籽挤压膨化系统参数对出油率影响的试验研究

该文研究了用于浸油的一种菜籽挤压膨化预处理工艺(油菜籽清理—带壳粉碎—膨化—浸油)的可行性，油菜籽挤压膨化系统参数(模孔孔径、套筒温度、物料含水率、螺杆转速)对各考察指标(粕的残油率、膨化物含油率及榨笼出油率)的影响规律，挤压膨化系统优化参数的范围为模孔孔径8～12 mm、套筒温度105～125℃、物料含水率6.6%、螺杆转速35～55 r/min。研究表明：只要参数选择合适，带壳油菜籽清理、粉碎、挤压膨化、浸出的菜籽浸油预处理工艺是可行的，且残油率较低。该菜籽挤压膨化浸油预处理工艺可供生产参考。     

双螺杆二次挤压法制备方便米饭的工艺研究

该文采用可旋转中心组合设计,综合考查机筒温度、物料湿度和螺杆转速三个变量对挤压方便米饭复水率的影响,推导出描述复水率的二次回归模型,并对变量进行响应面分析,得出最佳工艺条件为:机筒温度为120℃、物料湿度为33%,螺杆转速为200 r/min.在该条件下制得的方便米饭复水3 min后,复水率达285%,硬度和弹性值都达到原料籼米米饭的水平.     

Empirical Modeling of Mean Residence Time in a Co‐Rotating Twin‐Screw Extruder with Rice Flour

Mean residence time of rice flour in a twin‐screw extruder was determined using a blue tracer. Variables studied included moisture content, screw speed, barrel temperature, and screw configuration. Mean residence time increased with the increase of the barrel temperature and with the addition of reverse and kneading elements. Mean residence time was significantly related to screw speed, moisture content, die pressure, and screw configuration (P < 0.05). An empirical model was developed to predict mean residence time with the ability to reflect the changes of the barrel temperature and screw configuration. The effects of different extrusion operating conditions including screw speed, moisture content, barrel temperature, and screw geometry on the mean residence time were considered in the model. The validity of the developed model was extensively evaluated and verified using different screw geometries and other processing variables. The mean residence times predicted by the developed model are in good agreement with the experimental data.     

入渗水头对土壤水平一维入渗影响初探

蓄水坑灌法是一种适用于我国北方山丘区果林灌溉的新方法。蓄水坑灌条件下的土壤水分入渗是在变水头条件下进行的。本文着眼于研究蓄水坑的侧向水平入渗,通过室内试验,对水平土柱在不同水头作用下的土壤入渗状况进行研究,结果表明入渗水头对入渗系数有较为显著的影响,对入渗指数有一定的影响,入渗系数和入渗指数均随入渗水头的变化呈现出相对平稳与显著性变化的交替变化趋势。这一研究成果对进一步研究蓄水坑灌条件下的变水头入渗及土壤水分运动特性具有重要价值。     

玉米田间微集水种植的水温效应及其对植株生长发育的影响

以常规覆膜为对照,探讨了玉米采取4种集水种植模式的水温效应及其对玉米生长发育的影响。结果表明,4种集水种植模式都具有不同程度的集水增墒效应和降低地表温度的作用。集水效应以宽垄式＞硬覆盖＞膜内式＞膜侧式,依次是对照的2.36、2.07、1.88和1.69倍。降温效应以硬覆盖＞宽垄式＞膜侧式＞膜内式,依次较对照低1.6 ℃、1.4 ℃、0.8 ℃和0.5 ℃。水温效应的协调作用不仅可控制植株营养生长,促进生殖生长,而且还延长了生育期,使生殖生长与雨季更加吻合,因而穗大、粒饱,增产效果显著。硬覆盖、宽垄式、膜内     

玉米果穗在自然通风过程中水分迁移的动力学分析

为了探索玉米果穗水分迁移规律,针对低温自然通风降水过程中玉米果穗的绝对水势、扩散系数及活化能的变化规律及影响因素进行了分析。结果表明:在低温条件下,玉米果穗通过仓储自然通风干燥至安全水分需要3到4个月的时间;随着环境温度的上升,空气与玉米的绝对水势均逐渐增大,玉米的绝对水势大于空气绝对水势,玉米水分下降,当两者间的绝对水势差值逐渐缩小时,仓内粮食的水分子没有足够能量从表面扩散到周围的空气中,玉米水分逐渐趋于平衡;各仓水势梯度明显,水分从西向东迁移,仓内迎风面水势值小,水分下降快,粮堆厚度对绝对水势有影响;玉米果穗的水分扩散系数范围为2.563×10-12~5.34×10-12 m2/s,粮食与空气的绝对水势差及粮堆厚度对水分扩散系数均有影响;Arrhenius方程可以描述玉米果穗水分扩散系数与温度的关系,玉米果穗水分扩散的平均活化能为35.76 k J/mol。研究结果将为粮食储藏与干燥过程的动力学研究提供理论依据。     

不同水分条件下保水剂对土壤持水与供水能力的影响

为探明水分条件对保水剂作用效果的影响,采用盆栽实验,测定冬小麦生长结束后不同水分条件下保水剂不同用量（T1：0、T2：27 mg/kg、T3：54 mg/kg、T4：81 mg/kg）处理的土壤持水、供水及导水性能等。结果表明：保水剂的施用均提高了土壤持水、供水、导水能力及土壤有效水含量。轻度胁迫条件下,以T3处理的持水能力、有效水含量及导水能力最强,而供水能力以T4处理为佳;充分供水条件下,随保水剂用量的增加,土壤持水能力、供水能力、有效水含量及导水能力均提高,但T3和T4处理间差异不显著。与轻度胁迫相比,充分供水条件下各处理的持水能力、供水能力及导水能力均较高,而有效水含量以轻度胁迫条件下的T3处理较高,较对照增加18.6%。从经济的角度考虑,2水分条件下以T3处理（54 mg/kg）效果为佳。     

Soil moisture controls on temperature sensitivity of soil organic carbon decomposition for a mesic grassland

We examined relationships between soil moisture and the temperature sensitivity of decomposition of labile soil organic carbon at a central North American grassland. For soils collected from shallow, xeric uplands, temperature sensitivity was greatest at intermediate soil moisture. For soils collected from the deeper, mesic lowlands, temperature sensitivity increased with increasing soil moisture. For example, lowland soils incubated at 75% WHC exhibited an apparent activation energy (E_a) that was 15 kJ mol⁻¹ greater than soils incubated at 30% WHC, the equivalent of a Q₁₀ of 2.8 vs. 2.3. Although further research is still needed to understand why moisture-temperature sensitivity relationships would differ between topographic positions, the magnitude of the soil moisture effect is large enough to alter soil C budgets and should be considered explicitly when predicting ecosystem responses to global change scenarios.     

Effect of temperature and moisture on the mineralization and humification of leaf litter in a model incubation experiment

The mineralization and humification of leaf litter collected in a mixed forest of the Prioksko-Terrasny Reserve depending on temperature (2, 12, and 22°C) and moisture (15, 30, 70, 100, and 150% of water holding capacity ( WHC)) has been studied in long-term incubation experiments. Mineralization is the most sensitive to temperature changes at the early stage of decomposition; the Q ₁₀ value at the beginning of the experiment (1.5–2.7) is higher than at the later decomposition stages (0.3–1.3). Carbon losses usually exceed nitrogen losses during decomposition. Intensive nitrogen losses are observed only at the high temperature and moisture of litter (22°C and 100% WHC). Humification determined from the accumulation of humic substances in the end of incubation decreases from 34 to 9% with increasing moisture and temperature. The degree of humification C_HA/C_FA is maximum (1.14) at 12°C and 15% WHC; therefore, these temperature and moisture conditions are considered optimal for humification. Humification calculated from the limit value of litter mineralization is almost independent of temperature, but it significantly decreases from 70 to 3% with increasing moisture. A possible reason for the difference between the humification values measured by two methods is the conservation of a significant part of hemicelluloses, cellulose, and lignin during the transformation of litter and the formation of a complex of humic substances with plant residues, where HSs fulfill a protectoral role and decrease the decomposition rate of plant biopolymers.     

不同水分条件下添加白云石对酸性水稻土有机碳矿化的影响

施用石灰改良酸性土壤是常用的农艺措施之一。施用石灰影响土壤理化性质,进而影响土壤有机碳(Soil Organic Carbon,SOC)矿化。而SOC矿化与土壤肥力保持和有机碳库的大小存在紧密联系。因此,明晰施用石灰对酸性土壤有机碳矿化的影响具有重要的理论和现实意义。该研究以2种母质的酸性水稻土为对象,在50%、90%和130%土壤最大田间持水量(Water Holding Capacity,WHC)条件下添加和不添加白云石,再进行为期45 d的室内培养试验,探讨白云石和水分对SOC矿化的影响。研究结果表明,添加白云石显著影响2种土壤有机碳矿化速率,但白云石添加和水分的交互作用不显著。土壤含水量较低时(50%WHC),2种土壤有机碳矿化均受到抑制。在较高土壤含水量情况下(90%～130%WHC),白云石添加和水分的共同作用对SOC矿化的影响因土壤质地不同而异,淹水条件下(130%WHC)棕红壤有机碳矿化量高于湿润条件(90%WHC),而红壤中的情况正好相反。白云石添加和水分均显著影响SOC累计矿化量,但二者交互作用仅在棕红壤中显著。添加白云石后,2种土壤pH值随着水分含量的增加而提高;土壤含水量较低时(50%WHC),土壤pH值即可达到或接近目标值(pH值6.5)。这些结果表明,在评估施用白云石对SOC矿化的影响时,需要考虑土壤含水量和土壤本身的性质,以便为农业生产实践中合理施用白云石提供指导和建议。     

水葫芦颗粒燃料成型工艺优化

为了提高水葫芦颗粒燃料的成型品质,该文对水葫芦颗粒燃料的致密成型工艺进行了试验研究,分析了加工压力、温度、原料含水率和粉碎粒度与水葫芦颗粒燃料的颗粒密度和径向抗压力的关系。单因素和多因素正交试验研究结果表明:影响水葫芦颗粒燃料的颗粒密度的主次工艺参数排序为:压力粒度温度含水率;工艺参数温度、压力和粒度的对水葫芦颗粒燃料的径向抗压力的影响差别不大,而原料含水率的影响最小。水葫芦颗粒燃料的最佳工艺参数条件为:压力6 k N、温度100℃、含水率12%、粒度0.58 mm,在此最佳工艺参数条件下,水葫芦颗粒燃料的颗粒密度和径向抗压力可分别达到1 362.21 kg/m3和1.44 k N。研究结果为工业化生产高质量的水葫芦颗粒燃料提供理论依据。     

膨化带胚玉米作啤酒辅料的试验研究

通过试验,研究了带胚玉米挤压膨化系统的诸参数（物料含水率,螺杆转速,套筒温度,模孔孔径）对各考查指标（糊化度、浸出率、脂肪、总还原糖、总酸）的影响规律,及其系统最优参数。结果表明,只要膨化系统诸参数选择合适,不加酶制剂,带胚玉米膨化物对应的麦汁醪液的糖化和过滤也可以顺利进行。