冷冻-复温过程中葡萄细胞结晶变化研究

利用低温显微镜系统对葡萄进行了冷冻-复温实验,研究了葡萄细胞在冷冻-复温过程的结晶变化。通过分析冷冻-复温过程的葡萄细胞显微图像、细胞体积、内压、渗透率的变化,发现:葡萄细胞的结冰温度随冷冻速率的增加而降低;葡萄细胞的体积变化总趋势是随温度的降低而减小,但由于细胞内自由水体积的变化,在-5~0℃细胞体积会有所增大。在14℃/min、50℃/min冷冻速率下细胞体积分别减小了54.5%,26.3%。冷冻速率越大,细胞体积变化越小;冷冻过程中葡萄细胞的渗透系数随温度的降低而降低,随冷冻速率的降低而降低。在葡萄细胞的冷冻-复温过程中,提高复温温度能有效减少细胞的破损。     

冷冻-复温过程中葡萄相变过程研究

为研究葡萄在冷冻-复温过程的相变过程变化,利用差示扫描量热仪DSC系统对葡萄果肉进行冷冻-复温实验。通过改变葡萄试样冷冻-复温过程的速率、次数、时间间隔、速率梯度以及通过最大冰晶生成带的速率等实验条件,分析实验过程中的热流曲线,对比冷冻-复温过程中的相变潜热、相变结束点、相变开始点以及相变峰值等参数变化,得到不同条件下冷冻-复温过程对葡萄试样的影响规律。研究发现:冷冻过程中速率越大对应的结冰点温度越低,时间越短。增加复温速率梯度能有效提高冰晶融化相变过程的潜热、峰点温度和结束点温度。复温速率由2℃/min变化到20℃/min过程中相变潜热增加了1.79倍,相变峰点温度增加了0.94倍,相变结束点温度增加了5.07倍。该研究对果蔬冷冻-复温过程后的品质恢复提供了依据。     

蒸发法处理厌氧发酵沼液试验研究

采用蒸发法浓缩处理沼液,研究了低温蒸发、常压蒸发和减压蒸发过程对沼液浓缩的影响。结果表明:不同温度下(常温、25℃、35℃、45℃、55℃、65℃、75℃、85℃)低温蒸发对浓缩沼液的氨氮质量浓度有较大影响,氨氮在蒸发过程中几乎全部损失(98%),对浓缩液营养物质的回收不利。沼液在不同p H值(2、3、4、5、6、7)的常压蒸发研究表明,当初始p H值小于等于4时,冷凝水的氨氮质量浓度低于41.0 mg/L,水质可以满足GB 18596—2001《畜禽养殖业污染物排放标准》。减压蒸发试验结果表明,相对真空度-0.03~-0.08 MPa对沼液蒸发过程影响不大。沼液不同初始p H值的减压试验结果表明,与常压蒸发相比,减压蒸发可以降低冷凝水中的氨氮质量浓度和化学需氧量(COD),提高冷凝水水质。减压蒸发在沼液初始p H值小于等于5时,冷凝水氨氮质量浓度在61.8 mg/L以下,可满足排放标准。因此,真空蒸发对整个系统的运行最为有利。     

果汁冷冻浓缩加工技术和设备研究进展

浓缩果汁是一种主要的水果加工制品,对荔枝汁、西瓜汁等热敏性果汁而言,采用常规热浓缩技术容易产生品质劣变。而采用冷冻浓缩技术加工的果汁能很好地保存水果的营养风味,加工能耗较低,具有广阔的市场前景。目前德国GEA等国外公司有成熟的冷冻浓缩商用设备,国内冷冻浓缩技术的大型设备在冰晶起晶、养晶、冰晶分离、冰晶清洗等方面还存在差距,导致果汁浓缩倍数不高、冰晶的果汁夹带率高、设备效率低等问题。建议国内重点研究大型设备的高效起晶养晶技术和冰晶分离技术及冰晶清洗技术,开发高品质冷冻浓缩果汁产品。     

牛肉高压冷冻过程中热变化和冰晶形态研究

以牛肉为研究对象,分别进行高压冷冻和传统冷冻试验,分析了冷冻过程中的热变化和形成的冰晶形态。高压冷冻试验在3个不同的压力下进行,分别为100 MPa(-9℃)、150 MPa(-15℃)和200 MPa(-20℃);传统冷冻(空气冷冻和液体浸没冷冻)在0.1 MPa和-20℃条件下进行。试验结果表明:传统冷冻形成的冰晶多数位于组织细胞外,冰晶粗大且不均匀,对组织细胞造成严重的压迫和机械损伤;高压冷冻形成的冰晶体积较小,在样品中分布较均匀,且压力越大,位于胞内的冰晶越多,对样品组织的破坏程度越小。空气冷冻的冻结时间最长(85 min),液体浸没冷冻结冰速率较快(5.5 min),高压冷冻的冻结时间在100、150和200 MPa时分别为2.47、1.22和0.83 min;压力越大,卸压时形成的超冷度越大,冰点越低,冻结所需时间越短。     

多间日光温室温湿度环境模拟与分析

为了观察中国北方地区多间日光温室每个屋子的温湿度分布和夜间散热过程,利用Penmane-Monteith法土壤水分蒸发理论和计算流体动力学(CFD)方法进行环境温湿度模拟分析。试验时,在温室内布置了温湿度传感器、热通量传感器和土壤温度(水分)传感器,并进行了多点测试。测试分析得出:多间日光温室的室内最高温度为37℃,夜间温度为5℃,凌晨最低温度为2℃左右。利用Penmane-Monteith蒸发公式算出温室土壤的蒸发速率得出白天和夜间的蒸发率分别为6.07×10-5kg/m2·s和2.28×10-6kg/m2·s。通过模拟发现:室外平均风速0.5m/s时,室内最大流速能达0.33m/s(出现在屋子Ⅱ)。最终研究得出:该类型温室需要加强保温措施才能满足中国北方地区温室生产要求。     

覆膜开孔条件下层状土壤蒸发的水热运移

为揭示覆膜开孔条件下不同质地层状土蒸发特性,选择0～100%范围内的6种覆膜开孔率、夹塿和夹砂2种层状土及3个夹层位置,进行室内土柱蒸发试验,测定了蒸发量随时间变化规律,以及土壤水分和温度分布规律.结果表明:覆膜开孔率和夹层位置的变化都影响层状土壤的温度分布,3个层位下全覆膜与裸土蒸发表层温差分别为3.6,6.6和21.8℃,层位越深,剖面温差越大.覆膜开孔率越大,剖面土温整体越低,蒸发水量损失越大;夹层位置越深,累积蒸发量随时间变化曲线整体越高.幂函数和对数模型描述塿夹砂及砂夹塿的累积蒸发量与时间关系较好.总体上,覆膜开孔率和夹层位置都影响蒸发过程中的水热运移规律.     

电动汽车锂离子电池热失控防控策略

基于锂电池现有热失控防控技术的不足,文章提出了新的热失控防控策略。通过分析锂电池过充和针刺热失控实验时温度、可燃气体和烟雾浓度三个指标的变化情况,发现只有温度的变化速率能同步判断热失控的发生。以此判断依据构建热失控防控系统,在热失控早期起动冷却防火装置,加大锂电池的散热速率,中止热失控进程。     

双级压缩低温贮藏库的技术性能分析

在改变蒸发温度、中间温度和绝热效率的情况下,分别对冷库中的氨双级蒸汽压缩系统进行能量分析,对系统各部件的火用损失和系统的火用效率进行计算分析,得出随着蒸发温度、中间温度和绝热效率的改变,系统各设备的火用损失的变化结果,表明系统存在最佳蒸发温度和最佳中间温度,使系统的性能达到最佳,压缩机的绝热效率越高,系统性能越优.     

不同保水剂在干旱环境下的基本性能对比研究

保水剂是一类具有抗旱保湿特性的高分子聚合物,被称为土壤中的"微型水库"。以新疆干旱地区土壤特性为切入点,分别考察盐浓度、溶液pH值、温度等对KCE、沃特(WT)、HG-60 3种保水剂吸水性能的影响,同时研究在不同土壤中保水剂的抗蒸发能力。结果表明:保水剂吸水倍率随着盐浓度的增加而下降;同时偏酸或偏碱都会使保水剂的吸水倍率呈下降趋势,但在碱性条件下的变化趋势小于酸性条件下的变化;无论干燥冷冻或者凝胶冷冻,保水剂吸水性能均受到显著影响,WT和KCE干燥状态冷冻后比凝胶状态冷冻后的吸水倍率要高,而HG-60呈现不规律性;在土壤抗蒸发试验中保水剂的保水能力:砂土中KCEWTHG-60、壤土中WTKCEHG-60、黏土中HG-60WTKCE。     

基于三平移并联机构的茶叶筛分试验

为解决传统茶叶筛分机械不能实现多维振动的问题,基于并联机构组成原理,选择了一种满足茶叶清选需要的全解耦三平移并联机构为茶叶筛分机的主体机构.应用D -H矩阵计算出该并联机构运动学正、反解,并且通过正交试验验证了其筛分性能.结果表明,三自由度振动提高了茶叶在筛面上的分散度,最短透筛时间为单自由振动最短透筛时间的1/20,筛分性能较单自由度振动有大幅度提高.     

现代物理农业工程技术在茶叶生产中的应用

现代物理农业工程技术是以物理学原理为技术基础,应用特定的物理技术实现农产品增产、优质、抗病和高效生产的农业生产模式。通过论述现代物理农业工程技术在茶叶生产中的应用,进一步明确其能实现茶叶生产安全、高效、优质和可持续发展。     

茶树花多酚粗提物分离纯化及抗氧化性

在采用超滤膜一树脂吸附乙醇一次洗脱联用技术提取茶树花多酚工艺得到粗提物的基础上,探索了不同体积分数乙醇水溶液梯度洗脱法制备高纯度茶树花多酚的方法,分离纯化得到了各洗脱物,应用HPLC法分析了各洗脱物的儿茶素的组成,并采用清除·OH及DPPH·方法比较了各洗脱物的抗氧化性能。结果表明,收集10％、20％、30％和40％乙醇洗脱液浓缩干燥后可得到得率为84．19％,质量分数为92．25％的茶多酚精制品,比一次用体积分数为70％乙醇水溶液洗脱得到多酚质量分数84．32％的样品纯度高。其中体积分数为20％乙醇的洗脱组分多酚质量分数为97．71％;各洗脱组分中不同儿茶素得到有效富集分离,它们对·OH及DPPH·清除率均呈量效关系,都高于未分离纯化的样品,其中体积分数为20％乙醇的洗脱组分中,EGCG质量分数最高为67．39％,咖啡碱得到有效去除,其对自由基清除率最高,可作为高级抗氧化剂使用。     

安吉茶园时空格局动态变化过程研究

安吉白茶是浙江安吉特色农业的重要支柱之一, 对浙江安吉茶园格局动态变化规律的探究, 有利于区域茶产业的优化调整和可持续发展。本研究基于安吉2012、2016和2020年土地利用相关数据, 运用土地利用动态度指数、土地利用拓展程度综合指数和土地利用转移矩阵等方法, 对浙江安吉2012-2020年茶园格局进行动态变化过程和差异性特征研究分析。结果表明: 2012-2020年安吉县域茶园格局动态变化存在明显的时空差异；（1）从转移数量和空间分布来看, 2012-2016年茶园土地转移数量极少, 茶园面积基本稳定, 空间分布较为零散; 而2016-2020年茶园面积明显增长, 且新增茶园分布相对集中。（2）从转移过程来看, 2016-2020年较之2012-2016年更为强烈, 转移数量显著增加, 且转移过程导致茶园空间分布更为集中。（3）从转移类型来看, 2012-2016年茶园主要转为耕地, 几乎无转入, 转移类型较为单一; 而2016-2020年, 茶园主要转为林地、园地和建设用地, 转入主要是林地、耕地和园地, 转移类型多样。以上结果明晰了浙江安吉2012-2020年茶园格局的时空动态变化特征, 为区域茶园时空动态变化研究和未来可持续发展规划提供了数据基础和科学指导。     

基于颜色和形状特征的茶叶嫩芽识别方

与人工采摘茶叶相比,现有采茶机械虽能提高采摘速度,但采摘时老叶、嫩叶一起采,缺乏选择性,并有部分叶片遭破损,降低了原料品质.为此,需要研究具有选择性、低损伤率的自动采摘方法.本文采用基于颜色和形状特征的图像处理方法,实现茶叶嫩芽的计算机识别和检测.针对清明期陕西名茶"午子仙豪"茶叶,首先在RGB颜色空间中提取茶叶图像的G分量,并采用双阈值方法对图像进行分割;然后根据茶叶嫩芽的形状特征,检测茶叶嫩芽的边缘.实验结果表明:基于颜色和形状特征的识别方法能有效分辨出茶叶嫩芽,识别准确率为94%,为实现茶叶嫩芽的自动采摘提供了一种有效方法.     

自锁式茶梗夹持器设计

为实现梗叶分离过程中茶鲜叶的整列夹持,设计了一种由曲柄滑块机构和RRR杆组构成的自锁式夹持器。理论分析表明,当机构参数选取不当时,可能产生夹爪回缩现象,不利于小直径物体的夹持,通过限制回缩高度可避免这一问题。通过机构分析,建立了夹持器各参数之间的依赖关系,在此基础上给出了夹持器关键参数的确定方法,将问题转变为一个超越方程组并用粒子群算法加以求解。试验结果表明,采用该方法设计的夹持器能较好地实现夹紧自锁的功能,且茶梗的夹持长度在5~15 mm之间较为适宜。     

基于反渗透技术的沼液浓缩研究

文章针对沼气工程中沼液产量大、处理成本高、储存运输困难和营养物质含量偏低等问题,提出采用高耐污反渗透技术对沼液进行浓缩的建议.实验分析了沼液的浓缩效果,考察了浓缩后透过液水质.实验结果表明,反渗透技术对沼液浓缩效果良好,对电导率,COD,NH3-N的浓缩效果达90％以上,透过液水质能够达到调浆等回用标准.通过对浓缩液农用指标的测试发现,浓缩液所含营养物质是原液的4倍,可以实现普通肥料等效施用效果,并在病虫害防治、促进作物生长、提高作物产量方面具有优势,有进一步商业化利用的潜力.     

施磷水平对再生水灌溉小白菜Cd质量分数和土壤Cd活性的影响

为阐明施用磷肥水平对再生水灌溉下小白菜吸收Cd的影响,以清水为对照,研究了3种施磷水平(80、110、140mg/kg)对3种再生水灌溉方式(清水再生水混灌、清水再生水轮灌、全再生水)下小白菜生物量和Cd质量分数以及土壤活性Cd质量分数的影响。结果表明,全再生水灌溉显著增加小白菜生物量,也显著增加小白菜地上部Cd质量分数,在3个磷处理下Cd质量分数分别增加了54.4%、51.5%、31.7%。高量施磷(110、140mg/kg)显著降低了小白菜地上部Cd质量分数,和施磷80mg/kg处理相比分别降低了16.5%、33.8%。随着施磷水平的提高,土壤活性Cd质量分数降低,施磷140mg/kg处理下降低最为显著,和施磷80mg/kg相比,在3种再生水灌溉方式下分别降低13.5%、16.3%、15.1%。磷肥适量施用能减少再生水灌溉下小白菜对重金属Cd的吸收,有利于保障食品安全。     

基于无线传感器网络的茶园分布式灌溉控制系统

为实现茶树需水信息准确检测和茶园精量灌溉自动控制,设计了一套基于无线传感器网络的茶园分布式灌溉控制系统,给出了系统体系结构及软、硬件实现方法;针对无线传感器网络节点在茶园内高度分散的特点,提出两种适用于不同规模茶园的分布式灌溉控制方案,设计了由模糊控制器和最优化控制器组成的分层灌溉控制器,使得系统可在满足一定性能指标前提下,实现茶园精量灌溉控制.试验结果表明系统设计合理可行,特别适用于大型农田、果园、苗圃等区域的精量灌溉.     

不同施N浓度下滴头流量对土壤水分运移的影响研究

针对宁夏中部干旱区枸杞滴灌施肥条件下,土壤水分分布规律不明确、灌溉施肥制度不完善等问题,开展了同一施氮浓度不同滴头流量的点源滴灌入渗实验。采用室内土箱模拟,设置施氮浓度(200、300、400、500mg/L)和滴头流量(0.3、0.5、0.7、0.9L/h)两因素,研究滴头流量对湿润体水平方向和竖直方向土壤水分分布的影响。研究结果表明:滴头流量是影响土壤含水率的主要因素。同一施氮浓度下,竖向含水率较水平方向高,随滴头流量的增大含水率逐渐增大,且含水率与滴头距离呈二次多项式;湿润体上部含水率等值线大体呈“U”字形分布,中部大体呈“屋脊形”,下部大体呈水平带状分布;滴头下方存在高含水区,且随滴头流量的增加,高含水区范围不断扩大。认为滴头流量与土壤含水率呈正相关关系,含水率的大小随着滴头流量的增大而增大,研究结果可为宁夏干旱区枸杞种植滴灌制度提供数据支撑。