有机物厌氧消化自动监测与控制技术研究进展

有机物厌氧消化过程的控制是大中型沼气工程正常运转的难题,为了对有机物厌氧消化进行有效的在线监测与控制,20世纪80年代以来,自动控制和现代智能控制方法被引入有机物厌氧消化过程,从最早的简单控制系统,到适应性控制系统,以及新型的智能化模糊控制系统、专家控制系统、神经网络控制系统等,厌氧消化工艺的稳定性和处理效率都有很大的提高.本文综述了有机物厌氧消化自动监测与控制的研究现状,以期对大中型沼气工程的在线监测与控制提供帮助.     

加工条件及模拟胃肠消化对小麦肽抗氧化稳定性的影响

为研究小麦肽在生产加工及胃肠消化过程中抗氧化性能的稳定性,以小麦肽为对象,研究温度、pH值、食品原辅料、金属离子和模拟胃肠消化对小麦肽清除1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl,DPPH)自由基、超氧阴离子自由基(O_2~-·)、羟自由基(·OH)能力的影响。结果表明,小麦肽的抗氧化活性具有良好的热稳定性,但在碱性条件下抗氧化活性下降明显;NaCl、葡萄糖、柠檬酸有利于提高小麦肽的抗氧化活性,且其浓度越高增效越明显,而蔗糖、山梨酸钾、苯甲酸钠则影响不大;K~+、Ca~(2+)、Mg~(2+)对小麦肽的抗氧化活性没有明显影响,而Zn~(2+)、Cu~(2+)则对其抗氧化活性有一定提高作用;人工胃液单独消化有助于提高小麦肽的抗氧化活性,而人工肠液单独消化则导致其抗氧化活性明显下降,人工胃液、人工肠液分步消化同样致使小麦肽抗氧化活性有所下降,但仍能保持较高的抗氧化活性。小麦肽的抗氧化性能受到生产加工及胃肠消化的影响,因此,合理优化的加工条件有利于维持小麦肽抗氧化性能的稳定性。     

宏量营养素体外消化模型的研究进展

体外消化模型基于人体胃肠生理过程,在体外条件下模拟体内消化吸收情况,用于预测或评价化合物的可消化性、释放特性及结构变化等研究。该模型具有简便易行的特点,因而在食品、药品以及保健品等行业中的应用越来越多。系统地介绍近年来蛋白质、脂类和碳水化合物三大宏量营养素体外消化模型的构建,以及影响其构建的重要因素,并总结该模型的优缺点和适用范围,为该领域的研究奠定基础。     

餐厨垃圾的干式厌氧消化处理技术初探

本文介绍了餐厨垃圾干式厌氧消化基本工艺,详细讨论了温度、TS、搅拌、接种物、碳氮比、有机负荷、pH值、碱度和VFA以及盐分对干式厌氧消化的影响,并提出了餐厨垃圾干式厌氧消化工艺今后的研究方向和开发前景。     

搅拌对厌氧消化产沼气的影响综述

厌氧消化过程中,混合搅拌技术的应用,可以有效地解决因微生物和可降解有机物无法实际接触而造成的传质困难以及物理、化学和生物学性状不均匀等问题,从而改善反应器的性能并提高厌氧消化的沼气产量。目前,对厌氧消化过程中搅拌所起的作用的认识仍不够深入,本文针对这一问题,对搅拌在厌氧消化过程中所起的作用进行综述。     

寒地水稻育秧大棚智能控制系统设计——基于单片机

针对寒地水稻育秧大棚的结构特点,提出并开发了基于单片机的寒地水稻育秧大棚智能控制系统,实现了对传感器采集到数据的处理分析。系统控制装置组成的核心是计算机和单片机。数据传输的通信网络方式采用的是RS485总线方式,通过计算机上实时显示的数据及存储模块中存储的历史数据来监测棚内的各种环境参数的情况。另外,本系统还可监测农业设施现场空气温湿度、土壤温度、土壤水分含量等,并进行统计分析,根据育苗温度设置上下限值,控制电机通风换气等过程的决策和远程调控[1]。     

磷酸铵镁法回收污泥脱水液中磷的研究

城市污水厂厌氧消化污泥脱水液中含有高浓度的氨氮和磷酸盐,采用磷酸铵镁法可实现磷的回收,并减轻由于脱水液回流而导致的污水处理主工艺的氮、磷负荷提高.本文对投加镁离子从消化污泥脱水液中回收磷酸铵镁的主要影响因素进行研究,结果表明: 1)消化污泥脱水液中氨氮充足,只需保证镁磷摩尔比大于1∶ 1,pH值在8.5以上,磷酸盐去除率可达85%以上;2)相对于搅拌速度、搅拌时间、沉淀时间、是否投加晶种等因素,pH值对磷酸盐去除率影响最大,pH值分别为7.5, 8.5, 9.5时,磷酸盐去除率分别为56%, 87%和97%;3)消化污泥脱水液中本身含有的钙离子会导致磷酸铵镁纯度下降.     

包衣料浆搅拌桶中流体流场分析

本文通过使用ANSYS CFX对130L包衣料浆搅拌桶的数值模拟分析,研究了搅拌桨安装位置、搅拌桨转速等因素对混合搅拌效果的影响,从而为搅拌桶的结构设计提供理论依据。     

体外模拟消化环境对鱼油氧化的影响研究

本文采用硫代巴比妥酸反应物法(TBARS),分别测定新鲜鱼油、轻度氧化鱼油及新鲜乳化鱼油在体外模拟消化前后的过氧化值,以探究人体消化环境对鱼油品质的影响。结果表明:消化过程均能促进3种鱼油的氧化,且肠消化液对鱼油氧化的影响更显著,新鲜乳化鱼油的氧化程度最高。建议人们在摄食鱼油时,应同时摄入富含抗氧化营养素的食品,以保证鱼油的功效,降低鱼油氧化对人体的危害。     

厌氧反应罐立体内循环搅拌浮渣破碎装置分析

厌氧反应罐立体内循环搅拌浮渣破碎装置在罐体的内壁上以均布的方式设置，至少有2个导流竖直立管，导流竖直立管的上端口位于厌氧反应罐体内的厌氧反应发酵液面之下，导流竖直立管的下端口与水平设置的导流罩相连通，导流罩的出液口均以同向偏置的方式设置，在导流罩内设置有由动力源驱动的搅拌叶片。     

基于液气射流的负压蒸汽加热系统设计与试验

针对当前100 ℃以下的低温加热工艺在农业、化工、食品加工业中存在加热效率低、温度难以精确维持、自动化程度低、设备成本高等问题，集成射流泵抽空技术、PLC控制技术、控温调压技术，设计开发一种基于液气射流的负压蒸汽加热系统。该系统由智能控制系统、液气射流真空循环系统、降温调压系统和循环水调节系统组成，通过液气射流泵抽空提供蒸汽负压环境，结合减温减压装置和PLC智能控制系统对负压蒸汽进行控制，实现负压蒸汽对物料的精准自动化加热。详细阐述负压蒸汽加热系统的工作原理，确定关键部件射流泵设计结构和相关参数，并对其进行流体数值模拟的相关验证，模拟结果与实际误差在10%以内，表明射流泵设计合理可靠性高。对系统的加热性能进行试验，结果表明：基于液气射流的负压蒸汽加热系统可以精确控制蒸汽温度进行加热，同时加热温度曲线平缓，快速升温阶段真空度上下浮动0.003 MPa，平衡阶段真空度上下浮动0.002 MPa，加热温度浮动也在±1 ℃，更好地适应不同物料的加热温度，在加热效率方面优于水浴加热约2倍。该研究可解决传统水浴加热显热加热不均匀、控制精度差、加热过程缓慢、生产能力较低等问题，为农产品、化工产品深加工的加热方式、系统及装置提供新的思路与参考。     

智能温湿度监控系统的组成及发展

随着计算机技术及现代传感技术的发展,温湿度监控在工农业控制中的地位越来越重要。近些年来,呈现出智能化、计算机化、全自动等特点。为此,介绍了几种目前国内外比较先进的温湿度检测和控制装置,它们普遍利用温湿度传感器、单片机和微机技术实现对温湿度的检测,并通过对数码管LED、加热装置、排风装置等的控制来实现对温湿度的数值显示和自动调节。     

小区测产系统设计

设计了一种快速、便捷的小区测产系统,包括结构设计和软件控制两部分。系统结构部分采用旋转桶与铜箔相结合成测量桶的方式,软件控制部分采用STM32F103RCT6单片机为控制核心。所设计的含水率测量装置采用电容式水分传感器,将两片薄铜箔作为测量电极分别镶嵌到测量桶桶身和中轴预留的槽间隙中,电容式水分传感器与卸料桶相结合,既能实现测产系统含水率的测量,又能将粮箱中样品作物卸出,是一种新型的电容式水分传感器结构。所设计的测产系统能够“一键式”完成对物料样品质量、水分、容重、单位产量数据的采集和存贮,可以多次测量物料水分等信息,并通过USB接口和蓝牙实现信息的导出方便信息的获取和整理,实现了育种的高效、快捷,提高了工作效率。     

基于单片机的沼气发酵装置增温控制系统设计

设计单片机控制系统提高沼气池的温度,使产气量增加。本文以单片机AT89C51为核心,配以检测电路、温控电路、报警电路、显示电路组成温度控制系统。通过对加热装置的控制实现对贮水箱的加热,通过水泵把贮水箱中的水循环起来,使贮水箱中的水通过热置换器,把热能传递给沼气池,使沼气池温度升高,达到产生沼气的温度,使沼气池能连续产生沼气。结果表明若检测温度小于键盘设定温度,单片机控制可控硅使贮水箱温度升高,通过水泵把贮水箱中的水循环起来,使沼气池温度升高。若环境温度高时,贮水箱中的水可作为日常用水使用,加大了储水量。在实际应用过程中,该系统确实能实现沼气池的增温,确保了产生沼气的连续性,提高产气率。     

微波干燥恒温控制系统的设计——基于DS18B20数字温度传感器

利用DS18B20数字温度传感器对微波加热室内进行实时温度监测,以AT89S52单片机及相关电子元件为核心控制微波加热过程,读取实时温度,比较温度区间。通过断开、闭合微波炉工作电源,使其始终保持在预设温度区间内,进而实现微波干燥恒温控制。试验结果显示,使用该系统干燥的作物样品品质明显优于微波场直接干燥的作物品质。试验表明,该系统能够实现其预定功能。     

基于介电特性的联合收获机小麦含水率检测装置研究

谷物水分的快速测量对谷物准确测产、粮食快速收储、精准农业实施具有重要意义。针对联合收获机动态作业条件下小麦水分检测稳定性差、测量精度低等问题,基于小麦介电特性原理,设计一种联合收获机水分在线检测装置,提出一种动态连续取样、静态间歇测量的新方法,实现了联合收获机作业条件下,在线快速稳定检测小麦含水率。在线检测装置由机械动态取样部分、电机控制模块、传感器模块、数据采集模块、卫星定位模块和显示终端组成。其中传感器模块包括水分传感器、温度传感器和料位传感器。开展了静态验证试验和田间动态验证试验。试验结果表明,静态条件下,含水率在线检测误差在3%以内;在田间动态变化条件下,建立了基于介电常数和温度因子的水分检测模型,实测值和检测值相关系数达到0.92,在线检测误差小于5%。采用动态连续采样、静态间歇测量的方法显著提高了含水率在线检测的精度,为实现小麦精准生产提供了一种快速测量手段。     

电热高温相变储能装置设计与应用

伴随全球环境的不断恶化，能源的不断枯竭，如何充分有效地利用能源以及对新能源的开发已经成为业界关注的热点。相变储能技术是利用相变材料在其物理相变化过程中从环境吸热（冷）量或向环境释放热（冷）量，从而达到能量的储存与释放的目的。设计了一款电热高温相变储能装置，将电能转化为热能并通过储存介质储存起来，用于温室内的加温使用。该装置可以平衡电网峰谷差，提高用电效率，减少环境污染，降低用户运行费用，为温室的管理及植物的生长提供必要的条件，对温室产业的发展具有重要的意义。      

基于翻斗法的双辊打点式自记流量测定仪

为了加强无压、低水头、小流量水流的自动监测水平，根据容积法原理自行设计了一种双辊打点式自记流量测定仪，该测定仪构成主要包括翻斗式流量传感器、机械脉冲发生器和计数器3部分，其创新点在于。自行设计了一种双辊打点式自记装置，该装置在以机械钟为动力的前提下，能够较好的记录下流量传感器翻转过程中通过专用脉；中发生器——“凸轮盘 打点式记录笔”产生的机械脉；中信号，从而实现水流过程的自动监测。     

免耕播种机动态仿生破茬装置设计与参数试验优化

针对中国东北地区玉米秸秆粗壮量大、不易腐烂,造成免耕播种机破茬防堵装置秸秆根茬切断率低和作业所需切割扭矩大的技术难题,以蝗虫口器多段阶梯锯齿状结构和双上颚异向等速咬合运动方式为仿生原型,设计一种可在东北地区实现高效破茬防堵作业的动态仿生破茬装置。通过仿生构建、机构设计、理论分析和参数优化等方法设计了行星齿轮变速机构和仿生破茬刀;运用Arduino系统和智能控制方法设计了智能驱动系统,实现了运动方式-结构耦合仿生;通过参数优化试验和回归分析等方法,研究了结构和作业参数对秸秆切断率和切割扭矩的影响规律,并得出最佳参数组合:作业速度为10 km/h,回转半径为250 mm,正转破茬刀仿蝗虫口器刀片数量为9,反转破茬刀仿蝗虫口器刀片数量为18;最终通过对比试验得出动态仿生破茬装置相较于被动缺口圆盘破茬刀可提高秸秆根茬切断率22.6%~27.4%;相较于驱动缺口圆盘破茬刀可提高秸秆根茬切断率8.6%~13.5%,降低扭矩输出19.5%~21.8%;作业后使用共聚焦激光扫描仪进行耐摩擦磨损对比试验,其平均表面粗糙度和最大磨痕深度相较于驱动缺口圆盘破茬刀分别下降14.5%和15.9%。     

热泵干燥机研究现状及展望

热泵系统作为一种节能装置已在加热、冷却和除湿等领域取得了广泛应用。为提高热泵系统的性能，有很多学者对热泵系统进行了改进，并将其与其他机械装置相结合，取得了显著成果和广泛应用。大量试验结果表明，热泵干燥机可有效控制干燥温度、相对湿度、产品含水率、干燥风速和干燥时间等因素，从而确保产品质量。由于其低温干燥特性，十分适用于食品和农业产品的干燥。