谷物颗粒物料等效介电特性的数值模拟

农业物料的电磁效应基础研究在农产品微波辅助应用及器件设计中具有较好的应用价值。针对堆积型谷物颗粒物料提出了集离散元法、有限元法和平均能量法为一体的等效介电特性模拟仿真模型和数值计算方法,采用数值计算和实验测量方法验证了模型的有效性和准确性。结果表明:真实稻谷和模拟稻谷的堆积角误差为0.45%。在谷物颗粒的介电常数(2.0～10.0)、介电损耗因子(0.1～0.9)、微波频率(2.0～11.7 GHz)、湿基含水率(2.0%～19.7%)和体积分数(18.2%～88.0%)计算条件下,采用模拟模型得到的谷物物料等效介电特性的数值结果与实验测量值的最大误差小于5.0%。上述结果可为谷物类农产品的微波加工和非破坏性检测提供依据,为其他不同种类农业散粒体的介电特性模拟研究提供参考。     

微波频段下颗粒状农产品的介电特性测量与分析

介电特性在农产品微波热加工应用研究中具有重要价值。提出一种基于无校准同轴传输反射法和修正通用有效介质公式(modified general effective medium,MGEM)的农产品介电特性测量方案,以颗粒状农产品为对象,实验测量获得微波频率段内17种菜籽颗粒、杂粮颗粒和草籽颗粒的介电特性数据,对相关关键问题进行了分析和讨论。研究结果表明,该测量方案可用于测量和分析高频波段下颗粒状农产品的介电特性;室温下颗粒状农产品的介电特性与微波频率、含水(油)率之间具有相互依存关系,且满足相应的关系方程;在民用微波频率2.45 GHz和含水率M∈(2%,25%)条件下,不同种类颗粒状农产品的介电常数介于3.5～9.0之间,损耗因子介于0.1～2.0之间。相关研究为颗粒状农产品的介电特性测量提供参考,实验数据为农产品的微波干燥和无损检测装置设计提供依据,技术方法适用于小颗粒物质的介电特性测量和分析。     

基于射频加热数值模型的介电系数混合方程研究

针对农产品和食品粉状物料如何选择两相介质介电系数混合方程的问题,从介电系数应用的角度,采用射频加热数值模型分析方法,对介电系数混合方程——CRIME方程、LLLE方程、BE方程和LE方程进行研究。以脱脂奶粉为研究对象,将奶粉压缩为块状,排出颗粒间隙中空气后测得介电系数;在此基础上,分别应用4个介电系数混合方程计算得到未压缩(自然状态)的脱脂奶粉介电系数,将其应用到射频波电磁-热场耦合分析数值模型进行射频加热仿真,同时采用6kW,27.12 MHz的射频加热系统对脱脂奶粉进行射频加热试验,从仿真和试验的加热速率、表面温度大小及加热模式的对比中,得到适合计算脱脂奶粉介电系数的混合方程。研究结果表明:介电系数采用LE方程的仿真结果与试验结果最吻合。该研究方法可应用于其他农产品和食品粉状物料介电系数的研究。该数值分析模型可进一步用于射频系统加热机理及加热均匀性的研究。     

土壤介电特性与其影响因素的相关性研究

以北京市海淀区八家试验苗圃的黏壤土为研究对象,使用矢量网络分析仪NA7300A和平行板技术,探索40~150 MHz频率范围内,土壤体积含水率(6%~36%)、土壤尿素含量(0~1%)、土壤容重(1.2~2.6 g·cm-3)、温度(10~50℃)和含盐量(0~0.42%)对土壤介电特性的影响,并构建表征土壤介电特性的电抗估算模型。结果表明:土壤体积含水率在6%~30%范围内,不同测试频率下,电抗与含水率均具有良好的线性关系,电抗随含水率的增加而增大,当测试频率为100 MHz时,二者的线性度尤其好,决定系数(R2)大于0.97;尿素不会引起电抗值有规律的改变;随着土壤容重、含盐量增大以及温度升高,电抗增大。以电抗为因变量,含水率、容重、温度、含盐量、测试频率为自变量建立的多元线性回归模型的判定系数(R2)为0.92,概率P值小于显著性水平0.05,说明该模型可作为土壤介电特性估算模型,用于北京地区粘壤土的介电特性研究。     

稻谷颗粒模型离散元接触参数标定与试验

EDEM与FLUENT耦合模拟稻谷清选时,稻谷颗粒参数设置的准确性直接影响仿真结果的可信度。结合稻谷颗粒堆积角的实测试验与仿真试验,标定了稻谷颗粒模型间静摩擦系数、滚动摩擦系数2个主要接触参数。设计了堆积角形成装置,该装置采用坍塌法和注入法同时形成2种堆积角,可以减小非同时形成所引起的测量误差;创建了稻谷颗粒的离散元模型,结合堆积角的实测试验与仿真试验,建立了2个主要接触参数与2种堆积角之间的二元回归方程;以稻谷颗粒2种堆积角的实测结果作为目标值,对回归方程进行数值求解,得到颗粒模型间的静摩擦系数、滚动摩擦系数分别为0.433 6、0.161 5;设计了抛洒试验对标定后的参数进行验证,抛洒长度、宽度和近抛洒端堆积角等特征参数的实测结果与仿真结果的相对误差小于5.7%,这表明颗粒的模拟运动轨迹与实际运动轨迹基本一致,所创建的稻谷颗粒离散元模型及标定得到的接触参数可以为EDEM-FLUENT耦合仿真稻谷清选过程提供参考。     

微波萃取蓝莓中花青素体系内温度与压力变化规律

为提高微波在萃取体系内利用率,解析萃取体系温度和压力变化规律,文章以蓝莓为原料,采用二次正交旋转中心组合设计试验,研究微波强度、萃取时间、乙醇浓度和料液比对蓝莓萃取体系内介电特性影响,分析介电特性变化原因,建立蓝莓萃取体系介电特性指标与微波萃取条件间回归模型和蓝莓萃取体系微波能吸收模型。依据萃取体系内介电特性变化规律,解析萃取体系内微波能吸收和温度、压力变化规律。结果表明,各工艺参数对介电常数和介电损耗因子变化影响显著;介电常数和介电损耗因子与微波能吸收及萃取体系内温度、压力正相关。为优化微波萃取工艺条件提供理论依据。     

基于食用植物油介电特性的试验研究

分析了农产品介电特性的测试原理和食用植物油介电特性机制,以食用植物油为试验对象,研究了流体类农产品介电特性测试方法,自制了平行平板三电极结构的谐振替代测试装置,并利用该装置在一定的频率和温度范围内,探讨了食用植物油介电特性与频率和温度的关系。结果表明,频率和温度与食用植物油介电特性参数有相关性。     

国家统计局：上半年全国农产品生产价格同比下降6.2％

据对全国3.1万个农业生产经营单位的生产价格调查结果显示，上半年全国农产品生产价格（指农产品生产者直接出售其产品时的价格）同比下降6.2%，种植业、林业、畜牧业和渔业产品价格分别下降1.9％、12.5％、12.7％和2.3％。在种植业产品中，粮食生产价格同比下降0.2％。其中，谷物上涨1.4％，小麦上涨8.7％，稻谷上涨4.8％，     

多孔介质数值仿真模型研究

多孔介质材料广泛应用于石油与化工等工程领域,该材料以其特殊的结构属性使得数值模型的建立较为困难,建立有效的多孔介质数值仿真模型能提高数值计算的精度。利用Workbench的Fluent流体仿真软件建立了直排颗粒堆积模型、叉排颗粒堆积模型和毛细管模型以模拟多孔介质材料,并基于k-ε湍流模型分别模拟了上述3种模型下的单相流流动特性,监测了3种模型的进出口压力,从而得出进出口的压差。3种模型的进出口压差对比发现,叉排颗粒堆积模型具有较大的流动阻力,毛细管模型的流动阻力最小。     

川优6203示范表现及高产栽培技术

水稻是我国最主要的粮食作物,约50%的农户从事稻作生产,其播种面积约占我国粮食总面积的27%,稻谷产量占全国谷物总产的40%以上。当今社会经济发展总体水平和农业生产力水平日益提高,农业发展正由数量型向质量型转变,绿色浪潮正在全球蓬勃兴起,优质安全农产品将成为农产品贸易的主流。近年来,随着人民生活水平的提高和生活质量要求的多样化,我国稻     

颗粒饲料介电特性研究及含水率模型建立

为了探究颗粒饲料的介电特性,实现颗粒饲料含水率快速检测,以畜禽、水产颗粒饲料为研究对象,采用同心轴圆筒式电容器,研究了信号频率(1～200 k Hz)、温度(10～30℃)和含水率(8.8%～19.1%)对颗粒饲料相对介电常数的影响,建立了相应的含水率预测模型。结果表明,颗粒饲料的相对介电常数随着含水率和温度的增加而增加,随着测量信号频率的增加而减小;以决定系数R2和标准差SE为评价指标,通过比较,在10 k Hz下猪、禽颗粒饲料含水率模型最佳,其决定系数R2分别为0.996 6、0.998 4;在200 k Hz下,水产颗粒饲料含水率模型最佳,其决定系数R2为0.999 2。经过实验验证,预测颗粒饲料含水率的绝对误差范围在±1.1%,说明基于介电特性预测颗粒饲料含水率是可行的,为基于介电特性颗粒饲料水分检测仪的开发提供了指导意义。     

Dormancy release and germination of Echinochloa crus-galli grains in relation to galactomannan-hydrolysing enzyme activity

Echinochloa crus-galli, one of the world's most serious weeds, influences seriously the yield and quality of cereal crop plant.It is well known that E.crus-galli grain is dormant, but its dormant type, as well as its dormancy release and germination in relation to galactomannan-hydrolysing enzyme activity were poorly understood.The cooperation of endo-β-mannanase(EC 3.2.1.78), β-mannosidase(EC 3.2.1.25) and α-galactosidase(EC 3.2.1.22) can hydrolyze the cell walls rich in mannan-based polymers.In the present paper, the mature grains are used as experimental materials, we investigated the water uptake of grains, the effect of removing partial endosperm, after-ripening, stratification and phytohormone on grain germination, and the change in endo-β-mannanase, β-mannosidase and α-galactosidase activities of grains during after-ripening and germination.The results showed that the freshly-collected grains were water-permeable and had only phase I and II of water uptake, while the grains after-ripened for 150 d had an obvious phase III of water uptake.In alternating photoperiod, the germination of grains freshly-collected was zero at 10–35°C, and that of half grains was 11% at 20°C only.The grain germination was notably promoted by after-ripening and stratification, but not by gibberellic acid and 6-benzyladenine at 0.0001–1 mmol L–1.β-Mannosidase activity increased during 0 to 300 d of after-ripening and then decreased.The activity of endo-β-mannanase and α-galactosidase of grains decreased with after-ripening.During grain germination, endo-β-mannanase and β-mannosidase activities obviously increased, while α-galactosidase activity decreased.Our data showed that E.crus-galli grain was a deep physiological dormant, the dormancy release by after-ripening was related to an increasing β-mannosidase activity, and its germination was closely associated with an increasing endo-β-mannanase and β-mannosidase activity; which have provided new knowledge to decrease the harm of E.crus-galli on production of cereal crop plant.     

蛹虫草复合谷物杂粮膨化产品品质特性

【目的】优化5种谷物杂粮粉的混合比例并添加蛹虫草制成蛹虫草复配谷物杂粮粉,采用双螺杆挤压工艺制成蛹虫草复合谷物杂粮膨化产品,并研究蛹虫草对膨化产品品质特性的影响,为开发营养全面和功能互补型的食用菌复合谷物杂粮产品提供技术支撑。【方法】采用线性规划功能优化5种谷物杂粮的营养配方,对比分析谷物杂粮和蛹虫草复合谷物杂粮膨化产品的蛋白质、脂肪、矿物质、膳食纤维、硬度、色差和氨基酸含量等品质特性的变化,利用电子鼻从宏观角度检测谷物杂粮膨化产品和蛹虫草复合谷物杂粮膨化产品的气味差异,并在宏观评价的基础上,结合GC-MS对两种产品的挥发性成分进行具体分析鉴定。【结果】蛹虫草粉和谷物杂粮粉按照1﹕10的质量比混合,其中谷物杂粮粉的配比为:大米粉60%、黄豆粉5%、薏米粉10%、红豆粉10%、糯米粉15%,添加蛹虫草的谷物杂粮膨化产品的热量、碳水化合物含量显著降低(P0.05),蛋白质、灰分、钾、钙、钠等矿物质含量显著上升。与谷物杂粮膨化产品相比,蛹虫草复合谷物杂粮膨化产品的硬度显著上升,脆度显著下降,粘度、弹性和咀嚼性没有显著性差异,而L*值显著降低,a*值、b*值、△E值和必需氨基酸总量(TEAA)显著升高;蛹虫草复合谷物杂粮膨化产品的总必需氨基酸和总氨基酸的比值(TEAA/TAA)、总必需氨基酸和非必需氨基酸的比值(TEAA/NEAA)、氨基酸比值系数分(SRC)、必需氨基酸指数分别达到40%、60%、0.54、1.08,符合FAO/WHO标准模式,表明添加蛹虫草不仅对膨化产品的感官特性具有显著影响,而且能改善谷物杂粮膨化产品的营养价值。电子鼻对谷物杂粮膨化产品和蛹虫草复合谷物杂粮膨化产品的气味有较好的响应,可以显著区分两种产品的气味特征;GC-MS结果表明添加蛹虫草前后的谷物杂粮膨化产品的挥发性物质分别为27种和31种,其中酯类、咔唑类、醚类、炔烃类、吡咯类和帕罗昔丁这六类物质是蛹虫草复合谷物杂粮膨化产品中特有的挥发性成分,主要是异氰酸丙酯,1,2:7,8-二苯并咔唑,二乙二醇乙醚,5-甲基-1-己炔和N-甲基吡咯;对蛹虫草挥发性气味贡献最大的是2-戊基呋喃、3-辛烯-2-酮、十二烷和十三烷。【结论】挤压蛹虫草复配谷物杂粮粉而获得的膨化产品较传统粮食加工制品在质构、营养和风味等品质特性方面有了显著地改善,以谷物杂粮为载体的新型复合产品可弥补传统膨化食品在口感、保健功能、氨基酸含量和组成方面的缺陷。     

玉米秸秆饲料除尘筛出物离散元数值模拟参数标定

为提高玉米秸秆饲料除尘过程中离散元数值模拟参数的准确度,采用物理试验与数值模拟相结合的方法对玉米秸秆饲料的筛出物进行离散元数值模拟参数标定。将物理试验测定筛出物中秸秆与尘土的接触参数作为数值模拟参数选择依据,利用Plackett-Burman试验、最陡爬坡试验和Box-Behnken试验确定对数值模拟休止角影响最显著的因素。以物理试验得到的休止角(41.668°)与标准筛除尘率(13.24%)为目标值,对显著性参数进行寻优;应用最优参数组合进行休止角与标准筛除尘率数值模拟,验证标定参数组合数值模拟精确性。结果表明:对数值模拟休止角影响显著的因素为,尘土接触模型JKR表面能、尘土-尘土恢复系数和尘土-尘土滚动摩擦因数;最优参数组合为,尘土接触模型JKR表面能9.052 J/m²、尘土-尘土恢复系数0.52、尘土-尘土滚动摩擦因数0.182。数值模拟休止角与物理试验休止角相对误差为1.26%,标准筛数值模拟除尘率与物理试验除尘率相对误差为7.93%。     

基于单片机技术的微波加热温控系统设计

随着我国农业科技的发展,微波加热温控技术越来越引起人们的关注,成为未来优质高效设施农业的发展趋势。通过市场调研,采用单片机控制技术,进行了自动化微波加热温控系统的设计开发;仿真性能测试取得较好的效果;为将单片机技术引入到微波加热温控系统的后续研究提供了借鉴。     

微波消解-ICP-MS测定剑麻叶中微量元素钼

采用微波消解方法处理剑麻叶片样品,以铟(115In)为内标元素进行校正,优化ICP-MS仪器工作参数等技术,测定剑麻叶片中微量元素钼的含量。结果表明:钼的检出限为0.025μg/L,回收率为96%～104%,相对标准偏差(RSD)为0.87%,同时测定国家标准物质菠菜(GBW10015)中的钼,分析结果在标准值范围内,显示微波消解-ICP-MS方法具有检出限低、快速、简便、准确等特点。     

底泥中多环芳烃的测定

介绍运用微波萃取提取底泥中多环芳烃的技术,在优化的试验条件下,采用气象色谱—质谱法测定底泥中的16种多环芳烃,运用加标回收率验证试验方法的可行性。结果表明:采用微波消解和硅胶净化柱对样品进行前处理,方法简便,安全,样品量大,耗时短,节省溶剂,污染小,样品加标回收率为67.353%～101.666%,效果较为理想。