低温等离子活化水对猕猴桃溃疡病菌抗菌活性及机制

为了探究低温等离子体活化水(cold plasma activated water, PAW)对丁香假单胞杆菌猕猴桃致病变种(Pseudomonas syringae pv. actinidiae, PSA)的抗菌活性和潜在机制。该研究通过介质阻挡放电(dielectric barrier discharge,DBD)低温等离子体发生装置制备不同激活时间的PAW,考察放电时间与杀菌效果之间的关系。此外,通过评估PSA形态特征,细胞粒径、DNA、细胞膜损伤情况和胞内活性氧积累(reactive oxygen species,ROS)情况探究PAW对PSA的杀菌机制。结果表明：PAW对PSA的杀灭效果与PAW激活时间呈依赖性,与对照相比PAW处理120 s后,PSA显著(P<0.05)减少了4.38 lg CFU/mL。扫描电子显微镜(field emission scanning electron microscope, FESEM)结果清楚地表明,由于PAW处理,PSA细胞发生了明显的质壁分离。荧光染色结果显示,PSA细胞DNA、膜渗透屏障被破坏程度、内容物泄漏量和ROS积累量与PAW激活时间表现为正相关关系。因此,推测PAW由于自身酸性、较高的氧化还原电位(oxidation-reduction potential, ORP),以及水性活性物质导致细胞的氧化损伤,而且这可能是杀灭PSA的主要原因。研究结果可为PAW控制猕猴桃细菌性溃疡病提供参考。     

水冷式低温等离子体反应器的性能试验

为有效控制放电区温度,对自行设计的水冷式低温等离子体反应器进行试验,研究了该NTP(non-thermal plasma)反应器的性能,分析了放电区表面温度为60、90、120和150℃时,工作电压、工作频率和空气流量等因素对放电功率、O3和NO2体积分数的影响,并探讨了等离子化学反应机理。结果表明,反应器的放电功率随工作电压、工作频率和放电区表面温度的升高而增大;空气流量对放电功率的影响较小;当放电区表面温度不同时,O3和NO2体积分数随工作电压和工作频率的变化规律呈现不同趋势;当放电区表面温度不变时,O3和NO2体积分数随空气流量先增大后降低;降低放电区表面温度可以有效提高O3和NO2体积分数。研究结果为进一步研究间接低温等离子体技术降低柴油机排放和再生微粒捕集器提供依据。     

能量密度对低温等离子体辅助催化转化柴油机颗粒物和NOx的影响

为了研究低温等离子体辅助催化后处理技术对柴油机有害排放物的作用效果,基于介质阻挡放电理论设计了低温等离子体（NTP）发生器,研究了NTP发生器工作电压随能量密度的变化关系。以涂覆γ-Al2O3的蜂窝状陶瓷为载体,采用柠檬酸凝胶法制备了LaMnO3催化剂,建立了NTP辅助LaMnO3催化试验系统。在台架试验基础上,研究了能量密度变化对NTP辅助LaMnO3催化技术转化（颗粒物）PM和NOx的影响规律。试验结果表明：在相同频率作用下,NTP发生器的能量密度随着工作电压的升高而增加;与原机相比,NTP辅助LaMnO3催化技术作用后NO浓度显著降低,NO2浓度显著增加,NOx浓度降低;随着能量密度的增加,碳烟转化效果越明显,碳烟的不透光烟度最高降低约83%。结果表明NTP辅助LaMnO3催化技术可有效转化PM和NOx,在柴油机排气后处理领域有着广泛的研究前景。     

双介质低温等离子体反应器工作参数优化及空气放电光谱分析

为研究工作参数对双介质低温等离子体反应器性能的影响,建立了双介质阻挡放电型低温等离子体反应器试验系统,观察空气放电产生的NO、NO2体积分数随放电频率、放电电压峰-峰值及空气流量等因素的变化。结果表明:不同放电频率时,双介质低温等离子体反应器气体放电反应机理不同;放电频率为7 k Hz时,NO、NO2均随放电电压峰-峰值线性增长;放电频率为8 k Hz时,随着放电电压峰-峰值的增大,NO先不变后增长,NO2线性增长;放电频率为9 k Hz时,随着放电电压峰-峰值的增大,NO始终维持在较低水平,NO2先不变后增长;NO、NO2体积分数随空气流量的增大而减小,不同空气流量时,NOx总体变化规律不会改变;双介质低温等离子体反应器放电频率为9 k Hz,放电电压峰-峰值为9~23 k V时,可产生较多的活性物质,同时避免大量副产物的生成。该研究可为利用NTP技术降低柴油机排放污染物提供参考。     

氧气/空气源低温等离子体发生器的性能对比分析

为对比不同气源的介质阻挡放电型低温等离子体发生器的性能参数,分别以氧气和空气为气源,对发生器进行了静态对比试验,研究了放电电极面积、放电电压峰峰值、气体体积流量对放电功率、单周期电荷传输量、O_3浓度、O_3产量和O_3产率的影响。结果表明,当放电电极面积增大时,放电功率和单周期电荷传输量均线性增大,但空气源对应的放电功率和单周期电荷传输量及其增长速率较低;此时,氧气和空气源的O_3浓度整体呈上升趋势而O_3产率则呈下降趋势。当放电电压峰峰值增大时,氧气和空气源的放电功率和单周期电荷传输量均显著增大,且后期增大速率加快;O_3浓度均先升后降而O_3产率则逐渐减小,高浓度和高产率不可兼得。不同放电频率下,氧气源的最大臭氧浓度大于55 mg/L,空气源的最大臭氧质量浓度在4~8 mg/L之间。当气体体积流量增大时,氧气源的放电功率和单周期电荷传输量均先上升后趋于平缓,而空气源的放电功率和单周期电荷传输量则逐渐增大;氧气源的O_3浓度下降,O_3产量上升直至平缓,而空气源的O_3浓度则先增后减,O_3产量逐渐上升但上升速率放缓;氧气源和空气源的O_3产率均随气体体积流量的增大而缓慢上升。以氧气为气源时,气体体积流量不宜超过10 L/min;以空气为气源时,气体体积流量可选取为9 L/min左右。研究结果可为低温等离子体喷射系统优化及柴油机颗粒物捕集器的再生研究提供参考。     

国外冷等离子体技术在果蔬杀菌保鲜中的应用

综合分析了国外冷等离子体技术的杀菌机理与技术优势、应用现状、存在的问题和未来发展重点,认为作为一种新兴的非热杀菌技术,冷等离子体技术在果蔬保鲜方面有广阔的应用前景。     

气调包装协同低温等离子体杀菌对狮子头保鲜效果的影响

为探究气调包装协同低温等离子体处理对狮子头品质及货架期的影响,本研究设置对照组(普通彩袋包装)、气调包装组(40%CO₂+60%N₂)以及气调包装协同不同处理时间的低温等离子体组(MAP-3 min、MAP-6 min、MAP-9 min),通过菌落总数、挥发性盐基氮(TVB-N)、硫代巴比妥酸反应物(TBARS)、感官评定及挥发性有机化合物等指标综合评价狮子头的贮藏品质。结果表明,气调包装协同低温等离子体处理使狮子头的初始微生物数量降低0.70~1.56 log CFU·g^-1,能有效减缓狮子头贮藏过程中TVB-N值的增加及脂质氧化。经低温等离子体处理后的新鲜狮子头中庚醇、1-己醇、1-丙醇、2-癸酮及壬酸等挥发性有机化合物增加。2-己酮、2-丁酮、苯乙烯、2-甲基吡嗪及八甲基三硅氧烷等挥发性有机化合物可能是狮子头腐败气味的主要成分。与对照组及其他处理组相比,MAP-6 min和MAP-9 min处理均可将狮子头货架期延长7 d,MAP-6 min和MAP-9 min 2组狮子头在贮藏7 d后微生物及TVB-N、TBARS等品质指标无显著差异。综合各项指标及能源成本,40%CO₂+60%N₂气调包装协同低温等离子体处理6 min可以在显著抑制微生物生长的同时保持狮子头的品质,将产品货架期延长至14 d。本研究结果为中式调理类肉丸制品新型保鲜技术的发展提供了理论参考。     

排气余热辅助低温等离子体再生柴油机颗粒捕集器试验

为探究低温等离子体(non-thermal plasma,NTP)对无外加热源的柴油机颗粒捕集器(diesel particulate filter,DPF)的再生过程与再生效果,搭建了排气余热辅助NTP再生DPF的试验系统。借助发动机停机后的排气余热,利用DBD(dielectric barrier discharge)型NTP发生器,对处于降温过程的DPF进行再生试验研究。结果表明:随着DPF温度的下降,NTP中O3的分解反应减弱,PM(particulate matter)氧化反应加剧,DPF内部出现温度不降反升的现象,氧化区域自DPF前端逐渐向后端延伸,DPF径向中点处氧化反应最为剧烈,DPF轴向剖面上残余积碳呈现?形。再生后DPF内部残余积碳中可溶性有机成分SOF(soluble organic fraction)明显减少,且NTP处理能够降低PM中SOF及DS(dry soot)的表观活化能。整个再生过程中,DPF内部大量积碳被氧化去除。排气余热辅助的NTP再生技术,实现了对无外加热源的DPF的有效再生,使得DPF排气背压下降达69%。该文证实了排气余热辅助NTP再生DPF的可行性,为NTP再生DPF技术的应用提供了试验依据。     

固体水在京北荒滩造林绿化中的应用试验

为提高困难立地的造林成活率,减轻风沙危害,在位于北京市北部的延庆县龙庆峡荒滩布置固体水造林的应用试验.试验过程中调查苗木的成活率和相关生长指标,并应用统计软件S-PLUS分析、研究固体水的应用效果.结果表明在造林后的前3个月内,固体水能够显著提高造林成活率,苗木成活率均超过90%;固体水施用量的增加对苗木的成活率和相关生长指标的影响呈相应增加趋势;固体水缓释供水、持续供水和无渗漏等特点,使固体水造林技术更适合在干旱缺水、灌溉困难的地区推广应用.     

4UFD-1400型马铃薯联合收获机的研制

针对目前国内条铺式马铃薯挖掘机存在的人工拣拾薯块费工费时、效率低等突出问题,研制了一种44～58.8kW拖拉机半悬挂式中型马铃薯联合收获机。该机主要由仿形碎土装置、挖掘装置、土薯分离输送装置、薯秧分离装置、薯块输送、分级、装袋装置、传动系统、液压操纵装置以及机架、地轮等部分组成,幅宽1400mm,纯工作时间生产率0.3～0.5hm2/h,可一次完成马铃薯挖掘、土薯分离、茎秆、杂草及地膜分离、薯块输送、分级、装袋等作业,收获过程耗用人工少,显著提高了生产效率。田间收获试验表明:该机对旱地尤其是全覆膜旱地马铃薯的收获质量好,土薯分离、茎秆及地膜分离良好,损失率、伤薯率、含杂率分别小于1.38%、4.2%和3.42%。适用于土质松软、无板结的旱地(覆膜)种植马铃薯的联合收获。     

杀菌方式对即食胡萝卜片挥发性风味物质的影响

为研究不同杀菌方式对即食胡萝卜片挥发性风味物质的影响,运用固相微萃取和气相色谱-质谱联用技术,分别对新鲜胡萝卜片和经巴氏杀菌、超高压杀菌、热辅助超高压杀菌处理的即食胡萝卜片及其贮藏期间(4℃,60 d)的挥发性组分进行对比分析。试验结果表明:新鲜胡萝卜片的主要芳香成分为萜烯类物质。与未杀菌组相比,经不同杀菌处理后,即食胡萝卜片的萜烯类物质含量均有所降低,其中巴氏杀菌组降低的最多。在贮藏前期(20~30 d),超高压处理即食胡萝卜片的萜烯类物质的含量最高,超高压杀菌在短期内较好地保持了胡萝卜特有的香气,即食胡萝卜片品质较好;其次是热辅助压力杀菌组,热辅助压力杀菌组即食胡萝卜片的β-蒎烯、β-石竹烯的含量较其他处理组较高,较好地保持了胡萝卜的松树树脂香气以及辛香气味;而巴氏杀菌组即食胡萝卜片的萜烯类物质含量最低,即食胡萝卜片的品质相对较差。研究结果可为新型杀菌技术在即食产品领域的应用提供参考。     

驱动式碎土除草多功能马铃薯中耕机设计与试验

针对传统锄铲式中耕机在土壤黏重板结情况下碎土率和除草率低、培土效果不佳等问题,该文设计了集深松碎土、铲除杂草、侧深施肥、培土起垄等多功能于一体的驱动式马铃薯中耕机,并对机具关键部件进行设计与分析,确定了深松铲、碎土刀、培土器的结构以及工作参数,在设计分析的基础上进行田间试验,并与锄铲式中耕机进行对照试验。田间试验表明：本文所研制的驱动式中耕机碎土率为95.1%、除草率为96.3%、伤苗率为1.2%、土壤蓬松度达到21.5%、油耗为13.2 kg/hm2,满足相关标准作业指标要求。对照试验表明：相较于传统锄铲式中耕机,驱动式马铃薯中耕机碎土率提高3.3个百分点、除草率提高3.1个百分点、伤苗率降低1.6个百分点、土壤蓬松度提高2.7个百分点、油耗降低28%,明显优于其作业效果,满足国家标准碎土率≥85%、伤苗率≤5%、除草率≥90%的要求。     

马铃薯播种机播深调控装置设计与试验

针对现有马铃薯播种机大多采用整体仿形,无单体仿形机构而引起的仿形效果不佳、播深合格率较低、出苗整齐度较差等关键问题,研究设计了一种马铃薯播种机播深调控装置。阐述了该播深调控装置的主要结构和工作原理,通过对播深调控装置的动力学分析,建立了播深稳定性的数学模型,结合马铃薯播种机播深一致性的农艺具体要求,确定了该装置的理论结构参数,并得出了影响开沟深度稳定性的关键因素。采用旋转正交的试验方法,以初始牵引角、弹簧刚度和机具作业速度为试验因素,开沟深度合格指数和开沟深度变异系数为试验指标。试验结果表明:在作业速度为1 m/s、初始牵引角为0、弹簧刚度为10 N/mm时,开沟深度合格指数为96.6%,开沟深度变异系数为8.9%,满足马铃薯播种作业的要求。该研究为提高马铃薯播种机播种深度一致性和马铃薯苗齐苗壮的播种关键问题提供了设计参考。     

单行甘薯秧蔓回收机设计与试验

针对目前国内甘薯秧蔓粉碎还田不能回收饲用或人工收割秧蔓劳动强度大的难题,该文设计了一种单行甘薯秧蔓回收作业机,可一次完成秧蔓喂入、切割粉碎、输送及集箱回收作业。应用Box-Behnken试验设计方法,以刀辊转速、机具前进速度、刀片离地间隙为试验因素,以秧蔓回收率、留茬长度、伤薯率为试验指标,对甘薯秧蔓回收机的工作参数进行试验研究,建立了试验指标与试验因素之间的回归模型,分析了各因素对试验指标的影响,并对试验因素进行了综合优化。最优工作参数组合为：刀辊转速2 000 r/min、机具前进速度2.5 km/h、离地间隙15 mm,秧蔓回收率为93.16%、留茬长度为33.8 mm、伤薯率为0.26%。研究结果可为甘薯秧蔓机械化回收饲用提供参考,对甘薯产业的轻简化生产、节本增效具有重要意义。     

规模化鸡场饮水系统添加微酸性电解水杀菌效果试验

重视饮水系统卫生质量安全是预防鸡群发病的一个重要环节.规模化鸡场饮水管道全封闭、内部清洁困难,而为提高饲料转化率和抗应激能力,普遍通过饮水系统添加多维等产品,加速了饮水系统污染、细菌超标等.目前鸡场饮水系统常用的反向冲洗水线、清洁剂洗涤清洁方式,存在杀菌不彻底、影响蛋鸡肠道微生物和废水过度排放等严重问题.该文研究了添加多维溶液对水线内水质影响变化规律,并对比研究了添加多维溶液后,冲洗水线、添加微酸性电解水2种方式对鸡场饮水系统的杀菌规律.结果表明:饮水系统中添加多维溶液2、4、6、12、24、36、48、72 h后,水线内细菌浓度总数的对数值分别增加9.96％、5.33％、6.04％、7.47％、4.98％、5.69％、4.27％、4.98％;冲洗水线能冲洗掉饮水管壁附着沉积层,一定程度上减少饮水中细菌总数,但饮水中细菌浓度总数仍高于中国饮水卫生质量标准;添加余氯0.3 mg/L的微酸性电解水24 h后,饮水管线中细菌浓度降低34.7％,48 h后水线中细菌浓度的对数值维持为(1.83±0.05 lg(CFU/mL)),添加余氯0.3 mg/L微酸性电解水使水线内细菌浓度总数显著降低(P＜0.01),达到中国饮水卫生标准,且规模化鸡场饮水系统添加微酸性电解水作为杀菌消毒剂可减少废水产生排放.该研究结果为鸡场饮水系统选择长期添加使用的消毒剂提供了参考依据.     

鲜食玉米剥皮机的设计与试验

为了解决中国在鲜食玉米加工中的剥皮难题,在借鉴国外先进鲜食玉米剥皮技术的基础上研制出一种鲜食玉米剥皮机。该机采用一对转辊相向转动,转辊与玉米穗苞叶接触产生摩擦将玉米苞叶先搓起一角,之后一对转辊夹住苞叶旋转将其剥掉。该设备可适应玉米籽粒含水率介于58%～73%间的原料,对脆嫩易剥的鲜食玉米籽粒品种的破损率≤5%、剥净率≥90%、剥皮质量好。解决了中国鲜食玉米剥皮技术存在的剥净率偏低、破损率等主要性能指标不能满足使用要求的难题。经过对该设备试制、试验结果表明,完全适合高水分鲜食玉米穗剥皮。     

用玉米醇溶蛋白涂膜保鲜牛肉的研究

采取不同灭菌方式对鲜牛肉进行表面灭菌,在不同组成的涂膜保鲜剂中浸渍一定时间,在0～4℃下贮存。结果表明：用有机酸混合液(2%醋酸+0.25%柠檬酸+0.1%抗坏血酸)对鲜牛肉进行表面灭菌后,在10%玉米醇溶蛋白+0.03%植酸+0.2%柠檬酸的80%乙醇溶液中浸渍1 min,0～4℃下贮存,保鲜期达35 d,各项指标仍符合国家鲜肉二级鲜度标准。