稻谷水分吸附与解吸等温线拟合模型的选择及其参数优化

评价5种最常用的数学模型对中国不同类型的稻谷(籼稻、粳稻、糯稻)吸附与解吸等温线数据的拟合效果,以确定最佳拟合模型及其参数。测定中国不同类型稻谷的吸附与解吸等温线数据,用非线性回归进行统计分析并评价数学模型的拟合效果。结果表明,美国农业工程学会(ASAE)推荐的修正Chung-Pfost模型及其参数并不能与中国稻谷的吸附与解吸等温线数据很好地拟合。Strohman-Yoerger模型最适于拟合籼稻、粳稻的吸附与解吸等温线及糯稻的吸附等温线。而修正Oswin模型最适合拟合糯稻的解吸等温线。Strohman-Yoerger模型拟合籼稻、粳稻吸附等温线的参数C₁、C₂、C₃、C₄分别为1.44871、0.20898、7.32345、0.18647;拟合解吸等温线的参数C₁、C₂、C₃、C₄分别为2.25071、0.24167、8.32543、0.19035;拟合珍糯吸附等温线的参数为1.55680,0.19179,6.19676,0.17155。修正Oswin模型拟合珍糯的解吸等温线的参数为13.63642,-0.05638,3.60042。本研究为中国的稻谷贮藏与加工提供了基础性数据。     

滤纸法测定非饱和土壤离子吸附等温线的初步研究

滤纸法对非饱和土壤溶液离子浓度的变化有较高的敏感性和较好的重现性 ,能够用于非饱和土壤离子吸附等温线的测定。滤纸法和乙醇浸提法、离心法有很好的一致性。滤纸法测定的非饱和土壤NH 4 、K 离子吸附等温线具有一般吸附等温线的共性 ,可用Freundlich方程描述 ,且达极显著相关水平。在土壤溶液浓度相同的情况下 ,液土比增大 ,离子固相吸附量增大 ,Freundlich方程的k值 ,n值增大 ,说明液土比增大有利于非饱和土壤离子吸附反应进行     

干制荔枝果肉吸附等温线及热力学性质

为了解干制"乌叶"荔枝果肉含水率与水分活度、贮藏温度之间的复杂关系,并为干制"乌叶"荔枝果肉贮藏条件的确定提供技术依据,运用吸附原理,在水分活度为0.112~0.976范围内,研究了干制"乌叶"荔枝果肉在20、30和40℃时的水分吸附等温线;采用8种模型对试验数据进行拟合,通过比较模型决定系数(R2)和均方根误差确定用于描述干制"乌叶"荔枝果肉吸附等温线的最适模型;通过不同温度下干制"乌叶"荔枝果肉的吸附等温线数据获得净等量吸附热、焓变、熵变和自由能等热力学性质。结果表明,干制"乌叶"荔枝果肉的水分吸附呈Ⅲ型等温线,在相同水分活度时,平衡含水率随温度的升高而下降。Peleg模型用于描述吸附等温线是较适合的,决定系数为R2为0.9950~0.9979,均方根误差为1.9431~2.7102。热力学性质显示,净等量吸附热随含水率的增加而降低,在较高含水率时趋近于0。焓变与净等量吸附热有相同的值,其范围为0.95~186.98 k J/mol。熵变随含水率的增加而降低,并没有表现出对温度的依赖性。自由能随含水率和温度的增加而减小。焓-熵补偿理论适用于干制"乌叶"荔枝果肉中的水分吸附过程,此水分吸附过程是焓驱动的。研究结果为干制"乌叶"荔枝果肉的加工和贮藏稳定性提供理论依据。     

玉米淀粉中直链淀粉含量的速测法

用３ＭＣａＣｌ２低温凝胶化结合在碘－二甲砜溶液中于６５－７０℃声处理１５－２０分钟可快速溶解玉米淀粉，该方法使玉米样品中直链淀粉含量的测定可在１小时内完成。而淀偻的常规热溶解法需在碘－二甲亚砜溶液中加热过夜才能完全溶解。用本文介绍的方法所得结果与常规溶解法所得结果一致。     

玉米直链回生淀粉吸附含羟基红曲红色素的动力学

为了提高玉米回生淀粉通过吸附分离含羟基红曲红色素的效率,深入了解玉米直链回生淀粉吸附含羟基红曲红色素的机理,该文通过回生法制备分子量分布范围分别为267~4.6×10~7、589~9.7×10~4、565~6.2×10~4、794~6.0×10~4 g/mol的玉米直链淀粉,进而利用这些淀粉吸附红曲红色素,研究不同淀粉在20、40、80℃温度下对红曲红色素的吸附量和吸附速度,采用Dubinin-Radushkevich等温吸附方程研究玉米直链回生淀粉吸附含羟基红曲红色素的动力学规律。结果表明,回生1~4次玉米直链回生淀粉在80℃、140 h吸附红曲红色素量最多,吸附量分别达到0.56、0.84、1.04、1.10 mg/g,直链回生淀粉分子量分布范围越窄,吸附温度越高,吸附速度越快。经Dubinin-Radushkevich等温吸附方程式计算所有样品平均吸附自由能低于8 J/g,玉米直链回生淀粉吸附红曲红色素方式为物理吸附。电子显微镜图结果表明,吸附红曲红色素的玉米直链淀粉干燥后结构更加蓬松。研究结果为玉米直链回生淀粉分离、纯化含羟基红曲红色素工艺条件的设计和探索提供理论参考。     

蚯蚓粪的NH4+吸附等温线与DTA曲线特征

本文研究了南宁三种饲料人工饲养的蚯蚓的蚯蚓粪(简称蚓粪)对NH₄⁺的吸附等温线,并与武功的蚓粪作比较。蚓粪对NH₄⁺的吸附一般大于土壤对NH₄⁺的吸附,南宁蚓粪又大于武功蚓粪。蚓粪吸附NH₄⁺量的多少与其中有机质含量有关,特别与其中中温放热反应的有机质(即易于分解的有机质)呈正相关。不同饲料组成对蚓粪吸NH₄⁺等温线的参数影响不同。在Langmuir方程中与结合能常数有关的K值的次序为:纯牛粪>牛粪+烂橙果>牛粪+草菇培养基脚料而与最大吸附量有关的M值的次序为:牛粪+烂橙果>纯牛粪>牛粪+草菇培养基脚料而以K与真M的总的效应表示的b值的次序为:纯牛粪>牛粪+烂橙果>牛粪+草菇培养基脚料因此,牛粪不仅是一个良好的蚯蚓饲料,并且可使蚓粪具有良好的保NH₄⁺力,成为一种有效的吸附剂。     

土壤离子吸附：I.离子吸附的类型及研究方法

阐述了土壤离子专性吸附和非专性吸附的特点，介绍了离子吸附的热力学，仪器学和等瘟线研究方法以及常见等温线的模型及其应用。     

施氮对高淀粉玉米和普通玉米子粒可溶性糖和淀粉积累的影响

采用田间试验、植株生理生化分析和电镜观察等方法,研究了不同氮肥用量对高淀粉玉米吉单535和普通玉米军单8号子粒糖分与淀粉形成的影响。结果表明,在施氮量N 0～200 kg/hm2之间,两品种玉米子粒淀粉含量随着施氮量的增加而增加,过量施氮则淀粉含量降低。灌浆期吉单535子粒蔗糖、果糖、葡萄糖含量高于军单8号,适量施氮使子粒灌浆期保持较高的蔗糖、果糖和葡萄糖含量,有利于淀粉合成。高淀粉玉米在成熟期淀粉粒充满了细胞,大小均匀,排列有序;普通玉米的淀粉粒则没有充满细胞,大小不一,排列混乱。适宜施氮下淀粉粒大小较为均匀,淀粉粒之间挤压轻微,而过量施氮下淀粉粒相互挤压成多面体状。     

玉米高压淀粉糊流变特性的研究

高压玉米淀粉糊的流变特性为：随含水量提高剪切模量、动态粘度和耗损角都提高；在小于９０Ｈｚ低频波作用下，高压淀粉糊的剪切模量和动态粘度因保压时间延长而增大；在１００Ｈｚ的剪切波作用下，高压淀粉糊的上述特征值则因保压时间延长而减小。     

玉米淀粉黏结剂的黏结性能

基于水量、糊化温度、糊化剂及交联剂4个因素设计了正交试验L₉(3⁴)方案，制备糊化玉米淀粉黏结剂，以木材黏结压缩剪切强度评价黏结剂的黏结性能。对试验数据进行了极差分析，得出了影响淀粉黏结剂因素的优水平、主次因素及最优组合，最优组合即当普通玉米淀粉为10 g时，水量125 g，糊化温度B₂=75℃，糊化剂NaOH为0.10 g，交联剂Na₂B₄O₇·10H₂O为0.03 g。对最优组合进行了试验验证，得到木材黏结压缩剪切强度为1.425 MPa，其结果符合极差分析结果。并对试验数据进行方差分析，得出各因素对黏结剂黏结性能影响的显著程度。研究表明：水量因素和糊化温度因素对黏结性能影响显著，而糊化剂和交联剂因素对黏结性能影响不显著。该论文为进一步研究玉米淀粉黏结剂的特性和应用提供参考。     

减少玉米粗淀粉挤出物中抗性淀粉的工艺参数优化

为减少玉米粗淀粉经过挤压蒸煮后,在室温下冷却而产生的抗性淀粉Ⅲ,以降低其对挤出物制备糖化液葡萄糖当量值的影响,需要对挤压参数进行优化选择。该文以玉米粗淀粉为原料,采用五因素五水平二次正交旋转组合试验设计,研究挤压参数对挤出物中抗性淀粉Ⅲ质量分数的影响,得出产生抗性淀粉Ⅲ质量分数最小的挤压条件为：套筒温度60.0℃,原料含水率27.0%,模孔直径11.0 mm,螺杆转速200.0 r/min,轴头间隙10.0 mm,抗性淀粉Ⅲ质量分数可降低到1.48%。     

Adsorption isotherms of copper and zinc in clay minerals of calcareous soils and their effects on X-ray diffraction

Reactions of elements with the water mineral interface are important and affect their bioavailability and transportation within soil. Effects of metal sorption on X-ray-diffraction (XRD-photographs) of clay minerals have been not studied. Therefore, sorption experiments were done on clay fractions of two calcareous soils using 12 concentrations of 0–2000 mg L^?1 Zn(NO₃)₂ and Cu(NO₃)₂. Langmuir and Freundlich isotherms’ coefficients were determined. After sorption, XRD-diffraction were prepared and compared with those of initial samples. Langmuir (R² = 0.996–0.999 and SE = 0.001–0.002) and Freundlich equation were the best-model for Zn and Cu-sorption, respectively. Sorption energy was higher for Zn than Cu, whereas the maximum concentration of sorbed-Cu was higher than that of Zn. Distribution coefficient (K_d) of Cu were more (threefold) than that of Zn. The K_d values representing the slope of Freundlich isotherms decreased according to linear regression equations (R² = 0.72–0.91) as the equilibrium concentrations of metals increased. No significant differences were observed among XRD-photographs of applied concentrations (some negligible differences were found in position/sharpness of peaks). Dry-XRD-method resulted in omission of intensity peaks at 2θ which may interfere in recognition of clays that show a maximum intensity >1.4 nm in the mentioned 2θ. Zinc can become more leachable especially in Shekarbani-soil-series, whereas, Cu highly adsorb on clay minerals and can show less tendency to transportation.     

低温挤压添加酶制剂的玉米粗淀粉的糖化过程试验研究

为了缩短生产玉米糖浆的玉米粗淀粉的糖化时间,改进其糖化过程。通过实验室试验,研究了添加酶制剂的玉米粗淀粉的挤压-液化系统诸参数(套筒温度、玉米粗淀粉含水率、螺杆转速、挤压时耐高温α-淀粉酶添加量、液化时耐高温α-淀粉酶添加量),对糖液的主要考察指标(糖液的DE值、出品率和过滤速度)的影响规律。研究表明,在本研究的较优系统参数下,糖化12 h糖液的DE值、过滤速度和淀粉出品率分别为95.5%～96.3%、163.2～177.3 L/(m²·s)和94.2%～94.4%。比传统玉米淀粉糖化时间缩短约18 h。     

低温挤出-多酶协同降解脱胚玉米中淀粉的机理

为了改变目前挤出酶解谷物淀粉仅添加一种酶制剂(α-淀粉酶),只能降解淀粉的α-1,4糖苷键,不能降解支链淀粉的α-1,6糖苷键,限制淀粉转化成葡萄糖的收率进一步提高的现状,该文应用低温(≤80℃)挤出-多酶(α-淀粉酶、糖化酶、普鲁兰酶)协同降解技术,制备挤出过程中物料的石蜡显微制片,观察脱胚玉米经低温挤出-多酶协同降解处理后,细胞壁、细胞中的淀粉颗粒和蛋白质颗粒的分布状况以及淀粉含量、糊化度、可溶性糖含量的变化。结果表明:在挤出过程中,淀粉发生糊化和降解,表观淀粉质量分数减少,从81.50%减少到74.40%,可溶性糖质量分数增加,从1.07%增加到2.26%,挤出过程中加入酶制剂后这种变化更加明显。添加单一α-淀粉酶表观淀粉质量分数从79.72%减少到69.16%,可溶性糖质量分数从6.54%增加到7.90%。添加α-淀粉酶和糖化酶表观淀粉质量分数从81.42%减少到72.45%,可溶性糖质量分数从11.65%增加到14.71%。添加α-淀粉酶和普鲁兰酶表观淀粉质量分数从81.31%减少到70.31%,可溶性糖质量分数从6.74%增加到8.29%。添加α-淀粉酶、糖化酶、普鲁兰酶3种酶时淀粉质量分数从81.06%减少到69.05%,可溶性糖质量分数从11.25%增加到16.35%。因此,3种酶(α-淀粉酶、糖化酶、普鲁兰酶)协同作用对淀粉降解以及可溶性糖含量的增加作用效果最好。显微切片的分析结果表明:添加3种酶制剂(α-淀粉酶+糖化酶+普鲁兰酶)的切片,细胞结构中淀粉颗粒被降解破坏的程度大于添加1种(耐高温α-淀粉酶)、2种(α-淀粉酶+糖化酶,或者α-淀粉酶+普鲁兰酶)酶制剂的细胞结构中淀粉颗粒被降解破坏的程度。低温挤出-多酶协同降解后,脱胚玉米挤出物的总淀粉含量降低、可溶性糖含量增加,糊化度增加。试验表明:添加3种酶制剂协同降解脱胚玉米中淀粉的作用效果优于添加1种酶制剂或2种酶制剂的淀粉降解效果,为进一步提高淀粉转化成葡萄糖的收率提供科学依据。     

玉米淀粉质原料生料酒精发酵的研究

进行了玉米免蒸煮生料酒精发酵试验,对影响其发酵的主要因素进行正交试验研究,结果表明:玉米生料酒精发酵在发酵剂添加量占原料的0.7%、料水比1∶4、起始pH 5.5、35°C条件下发酵4~5 d,原料淀粉利用率和酒精产率分别可达到81.4%和46.22%。     

玉米苗期杂草的计算机识别技术研究

利用计算机视觉技术和人工神经网络技术对识别玉米苗期田间杂草进行了研究。首先利用类间方差最大自动阈值法二值化杂草图像的超绿特征,再进行连续腐蚀与膨胀,然后根据长宽比、圆度、第一不变矩3个形状特征由BP网络识别出玉米幼苗,最后利用种子填充法从阈值分割结果中擦除玉米目标,剩余的就是杂草目标。研究表明,基于BP网络的杂草识别算法对玉米幼苗与杂草的正确识别率分别为87.5%和93.0%,处理一幅640×480像素的杂草图像平均耗时约为58 ms。     

颗粒型抗性淀粉的制备及性质

为了提高抗性淀粉含量,并获得抗性淀粉的制备方法和最适工艺参数,该试验采用湿热处理、酶法处理以及酶法协同湿热处理3种方法改性高直链玉米淀粉（Hylon Ⅶ）,分别得到抗性淀粉质量分数为51.5%、42.5%和55.1%的产品。异相酶法处理协同湿热处理可使抗性淀粉含量有所提高。淀粉经过3种方法处理后仍保持偏光十字和颗粒形貌,为颗粒型抗性淀粉;与原淀粉相比,适当的湿热处理和酶法处理可使淀粉的直链淀粉含量显著提高;X-射线衍射表明酶解处理和湿热处理没有改变淀粉的晶型,仍为“B”型晶型;差示扫描量热图谱表明抗性淀粉样品的糊化起始温度、峰值温度、终止温度和焓值均升高。湿热处理和酶法处理可制备出热稳定性好的颗粒型抗性淀粉。     

疏水微孔糯玉米淀粉的制备工艺

为提高微孔糯玉米淀粉的吸油率,改善其应用品质,采用湿法对微孔糯玉米淀粉进行疏水改性。研究了反应温度、反应时间、pH值、疏水剂用量对疏水微孔糯玉米淀粉吸油率的影响,用红外光谱仪、热重分析仪、差示扫描量热仪分别对疏水微孔糯玉米淀粉的结构与热特性进行了表征与测试。结果表明,微孔糯玉米淀粉经疏水改性后,其吸油率增加43.0%。制备疏水微孔糯玉米淀粉的优化工艺条件为:反应温度50℃,反应时间4h,pH值9.0。微孔糯玉米淀粉经疏水改性后,其差示扫描量热曲线的峰起始温度、峰值温度、峰结束温度及变焓减小,热稳定性降低。研究结果可为微孔糯玉米淀粉工业应用提供参考。     

Characterization of clay and fine silt fractions of forest soils by standardized K/Ca sorption isotherms

For better comparison of selectivity characteristics of clay and fine silt fractions sorption isotherms standardized on the cation exchange capacity (CEC) are useful. Due to the effect of the CEC on the sorption isotherms, it is necessary to characterize the exchanging substance with regard to different ion selectivities with standardized potassium/calcium‐(K/Ca) sorption isotherms. This procedure helps to complete the knowledge about the mineralogical composition, which is obtained by X‐ray powder diffractometry. A Haplic Luvisol from boulder marl shows distinct differences in its K selectivity both between different particle size fractions and different horizons. This is partly due to the presence of smectites and vermiculites which are differently distributed within the particle size fractions. The increase of K selectivity with increasing particle diameter in the calcareous C horizon can be attributed to the marginal expansion of mica/illite by Ca²⁺ ions. The K selectivity of individual particle size fractions in different horizons of a Gleyic Cambisol from glacial sand shows major similarities. If pedogenic chlorite is formed, no changes in selectivity characteristics can be observed.