雪莲果吸附等温线及热力学性质研究

采用静态称量法研究了雪莲果(包括纯雪莲果粉(YP)和按总固形物含量比例为1∶1添加麦芽糊精(MD)的雪莲果粉(YP-MD))在温度15、25、35℃时的吸附等温线;采用7种常用数学模型拟合试验数据,得到用于描述雪莲果吸附特性的最适模型;探讨了雪莲果的热力学性质(如净等量吸附热、微分熵、熵焓互补和扩张压力)及添加MD对雪莲果水分吸附特性和热力学性质的影响。结果表明,雪莲果水分吸附特性为Ⅲ型等温线,GAB模型为描述雪莲果水分吸附特性的最适模型。YP和YP-MD的平衡含水率随着水分活度a w的增加而增加。添加MD降低了雪莲果的单分子含水率M0。温度15~35℃时,YP和YP-MD的M0范围分别为15.04%~9.04%和8.80%~5.91%。雪莲果的净等量吸附热q st和微分熵S d随着含水率的增加而降低,YP和YP-MD的含水率由6.33%增加至75.29%时,其q st分别由67.44 kJ/mol和66.17 kJ/mol降低至62.23 kJ/mol和62.12 kJ/mol,YP的S d总高于YP-MD。雪莲果的扩张压力随着a w的增加而升高,随着温度的升高而降低;而在相同a w和温度下,YP的扩张压力总高于YP-MD。YP和YP-MD的水分吸附过程均为熵驱动。     

澳洲坚果果壳解吸等温线与吸附等温线拟合模型

采用非线性回归方法,分析评价了6种模型与试验得到的澳洲坚果果壳在25℃下的解吸等温线与吸附等温线的拟合程度,以确定最佳拟合模型及其参数。结果表明,根据国际理论和应用化学联合会（IUPAC）的分类,解吸等温线与吸附等温线都属于第Ⅰ种类型。解吸吸附滞后现象属于H3型。GAB 模型是最佳的解吸等温线和吸附等温线拟合方程。GAB模型拟合解吸等温线的参数A、B、C分别为9.693、0.605、8.378,拟合吸附等温线的参数分别为9.695、0.635、3.268。     

固体材料对咸水中钠离子吸附效果研究

水资源短缺一直是影响工、农业阔步发展的主要因素。合理利用微咸水及咸水是解决现阶段工、农业用水短缺的重要举措。通过模拟试验,研究了不同浓度梯度的Na Cl盐水经材料处理后对盐基离子的吸附、脱附效果。研究结果表明,恒温震荡吸附后,盐水中Na+含量有所下降。综合效果最好的材料是活性炭类(YK、GK),吸附率最高达40.28%,对应脱附率为6.52%;其次是树脂类(H、HBYX),吸附率最高为32.96%,脱附率为9.61%。     

燕麦和箭筈豌豆混合种子离散元模型参数标定与试验

为了更好地应用离散元法研究燕麦和箭筈豌豆种子的混播过程,提高种子离散元模型的准确性,结合实际试验和仿真试验对仿真参数进行了标定。通过抽样分别测量了燕麦和箭筈豌豆种子的本征参数,并建立了种子离散元模型。采用碰撞试验、斜面滑动试验和斜面滚动试验,分别对燕麦种子和箭筈豌豆种子与ABS塑料板间的碰撞恢复系数、静摩擦因数及滚动摩擦因数进行了标定,得到燕麦和箭筈豌豆种子与ABS塑料板间的碰撞恢复系数分别为0.441、0.435,静摩擦因数分别为0.506、0.454,滚动摩擦因数分别为0.059、0.047。基于堆积试验,利用最陡爬坡试验和二次回归正交旋转组合试验方法,以混合种子堆积角的EDEM仿真值与实际值的相对误差为指标,确定种间碰撞恢复系数、静摩擦因数、滚动摩擦因数分别为0.320、0.327、0.042。利用螺旋排种装置对标定结果进行了验证,得到仿真试验与实际试验的混合种子质量流率平均相对误差为1.76%,燕麦和箭筈豌豆种子的排种质量比平均相对误差为2.03%,验证了仿真试验的可靠性,标定的结果可用于燕麦和箭筈豌豆种子混播过程的离散元仿真试验。     

小粒不规则种子吸附特性试验研究

针对不规则小粒径种子精选、精播要求,选取大叶木耳菜、小麦和黄瓜三类不同形状的种子为试验对象,对气吸式排种器进行试验研究,分析吸嘴的形状、种子重量、吸嘴直径、孔径比、吸附压力和吸嘴转速对最大压力、极限压力、吸空率、单粒吸附率和复粒吸附率的影响。结果表明：建立的最大压力线性回归方程可以较好地估测不同吸嘴直径和吸嘴转速下所需要的最大压力;建立的极限压力线性回归方程对大叶木耳菜和小麦种子的估测较好,无法对黄瓜种子进行估测;重量对三类种子的单粒吸附率影响都较小,总体上可以忽略;吸附压力对大叶木耳菜和小麦种子的单粒吸附率影响较大、对黄瓜种子影响较小;吸嘴直径对三类种子的单粒吸附率影响都较大;吸嘴转速对小麦种子的单粒吸附率影响较大、对大叶木耳菜和黄瓜种子影响较小。确定三类种子最优单粒吸附率参数为：大叶木耳菜种子在吸附压力为15 kPa,吸嘴直径为2.0 mm,吸嘴转速为16.875 r/min时,最大单粒吸附率为99.17%;小麦种子在吸附压力为15 kPa,吸嘴直径为2.0 mm,吸嘴转速为16.875 r/min时,最大单粒吸附率为98.33%;黄瓜种子在吸附压力为15 kPa,吸嘴直径为1.0 mm,吸嘴转速为20.625 r/min时,最大单粒吸附率为95%。     

苹果汁中展青霉素的去除动力学与热力学研究

利用Langmuir、Freundlich及Temkin吸附等温模型对LSA-800B型树脂吸附苹果汁中展青霉素的等温线数据进行拟合,确定较佳吸附模型,并且对吸附过程的热力学性质进行研究。此外,利用Lagergren拟一级、Mc Kay拟二级吸附速率模型和Weber-Morris颗粒内扩散模型对LSA-800B型树脂吸附苹果汁中展青霉素的静态吸附过程进行分析,确定较佳的吸附速率模型及吸附机理。结果表明:LSA-800B型树脂吸附苹果汁中展青霉素符合Freundlich吸附等温模型;吸附自由能变量ΔG0,证明LSA-800B型树脂对展青霉素的吸附是自发的物理过程;吸附焓变量ΔH0,说明吸附过程是放热过程,温度降低有利于展青霉素的吸附;吸附熵变量ΔS0,说明水分子不易对被吸附的展青霉素进行解析,解析过程需要其他溶剂;Lagergren拟一级吸附速率模型适合描述吸附过程的动力学,WeberMorris颗粒内扩散模型揭示其吸附过程由液膜扩散和颗粒内扩散共同控制。     

生物质气化过程的热力学模型研究

在综合考虑系统散热和碳不完全转化等因素的情况下,基于物质平衡、能量平衡和化学反应平衡建立了生物质气化过程热力学模型,并用Newton-Raphson方法对模型进行了求解.模型计算结果与文献数据基本吻合.最后,利用所建模型分析了空气预热温度、原料含水率、反应温度、空气当量比对气体成分、热值等指标的影响程度.     

不同来源豆类亲脂蛋白提取与理化性质研究

阐述了从不同来源豆类的分离蛋白中提取亲脂蛋白的方法,并对这些不同来源的亲脂蛋白进行了结构验证与性质对比。通过电泳、溶解度、表面疏水性、热效应和二级结构相对含量等指标分别从结构和理化性质两方面分析提取出的蛋白是否为亲脂蛋白及这些蛋白的相似性和差异性。组分分析结果表明,4种提取物(大豆亲脂蛋白、黑豆亲脂蛋白、绿豆亲脂蛋白、豌豆亲脂蛋白)中蛋白质量分数在84%～86%之间、脂质质量分数在13%～13.5%之间。电泳、拉曼光谱及红外光谱的测定结果表明,4种蛋白组分中大豆亲脂蛋白、黑豆亲脂蛋白和绿豆亲脂蛋白结构相似,而豌豆亲脂蛋白略有不同,主要与二级结构稳定性的差异有关。差示扫描量热结果表明,4种蛋白组分仍然是混合物,变性温度范围为60～74℃,而从宏观角度测定的蛋白表面性能也证明了提取出来的4种蛋白均为亲脂蛋白组分。     

不同来源豆类亲脂蛋白提取与理化性质研究

阐述了从不同来源豆类的分离蛋白中提取亲脂蛋白的方法,并对这些不同来源的亲脂蛋白进行了结构验证与性质对比。通过电泳、溶解度、表面疏水性、热效应和二级结构相对含量等指标分别从结构和理化性质两方面分析提取出的蛋白是否为亲脂蛋白及这些蛋白的相似性和差异性。组分分析结果表明,4种提取物（大豆亲脂蛋白、黑豆亲脂蛋白、绿豆亲脂蛋白、豌豆亲脂蛋白）中蛋白质量分数在84%~86%之间、脂质质量分数在13%~13.5%之间。电泳、拉曼光谱及红外光谱的测定结果表明,4种蛋白组分中大豆亲脂蛋白、黑豆亲脂蛋白和绿豆亲脂蛋白结构相似,而豌豆亲脂蛋白略有不同,主要与二级结构稳定性的差异有关。差示扫描量热结果表明,4种蛋白组分仍然是混合物,变性温度范围为60~74℃,而从宏观角度测定的蛋白表面性能也证明了提取出来的4种蛋白均为亲脂蛋白组分。     

生物质气化过程的热力学模型研究

在综合考虑系统散热和碳不完全转化等因素的情况下,基于物质平衡、能量平衡和化学反应平衡建立了生物质气化过程热力学模型,并用Newton-Raphson方法对模型进行了求解。模型计算结果与文献数据基本吻合。最后,利用所建模型分析了空气预热温度、原料含水率、反应温度、空气当量比对气体成分、热值等指标的影响程度。     

不同沸石材料对沼液中 COD 静态吸附去除的研究

集中型沼液由于含有较丰富的有机营养成分, COD 负荷较高。为了寻找高效 COD 吸附基质,以天然斜发沸石（ TRF ）、微波与氯化钠联合改性沸石（ WLF ）、CPB 改性沸石（ CPBF ）、微米级（ WF ）以及亚微米级（ YWF ）两种粉煤灰合成沸石为研究对象,对沼液COD 的热力学吸附解吸进行研究。结果表明,与其他4种沸石材料相比, CPBF 具有更高的 COD 吸附量和吸附速率以及更低的解吸率,因此具有较大的沼液 COD 吸附优势,是优良的吸附材料。     

添加菊粉条件下的豌豆分离蛋白乳化特性研究

为探究添加不同质量分数(1%、3%、5%和7%)菊粉(Inulin,INU)对豌豆分离蛋白(Pea protein isolate,PPI)乳化性及乳液稳定性的影响,以PPI作为乳化剂,采用高压均质法制备了PPI/INU乳液,通过zeta电位测定、粒径测定、激光共聚焦显微镜(CLSM)、酶标法和内源荧光光谱等技术对乳液进行表征。结果表明:添加1%INU后,乳液具有最大zeta电位绝对值(为34.03 m V)和最小平均粒径(d4,3为395.50 nm); CLSM显示,低浓度(质量分数1%和3%)的INU使乳液液滴分布更均匀; INU质量分数为1%时,分别使PPI的乳化活性指数、乳化稳定性指数和乳液界面蛋白吸附率增加了7.8%、22%和11%;荧光光谱显示,随着INU浓度的增加,连续相中PPI-INU复合物的生成量增多,对乳液的稳定性产生了负面影响。由此说明低浓度(质量分数为1%和3%)的INU可改善PPI的乳化性、提高PPI乳液的稳定性,其中添加1%INU效果最显著。     

气吸式排种装置吸种孔的气流场分析——基于ANSYS

为了研究气吸式免耕播种机吸种圆盘不同孔型和不同孔径对吸种性能的影响,利用有限元分析软件ANSYS,对直孔、锥孔和倒角孔3种不同的孔型和不同孔径的气流场进行了有限元分析,获得了不同孔型气流速度的比较和气流随孔径大小而变化的规律,为吸种圆盘的设计提供了依据。     

种子玉米生物力学特性与脱粒性能的关系研究

通过对3种类型(硬粒型、半马齿型、马齿型)种子玉米生物力学特性测定分析和挤搓式种子玉米脱粒试验,研究了种子玉米籽粒剪切与压缩特性、籽粒果柄断裂特性、玉米芯弯曲与压缩特性与种子玉米脱粒性能的关系。试验结果分析表明:种子玉米籽粒破碎率受籽粒最小破碎力影响较大,未脱净率受种子玉米籽粒果柄最小断裂力的影响较大,籽粒含杂率受玉米芯最小破裂力与最小断裂力的影响较为复杂;挤搓式脱粒原理适用于种子玉米脱粒。     

气吸式玉米排种器吸附姿态对投种性能的影响分析

为保证气吸式排种器高速作业状态下投种均匀一致,对玉米籽粒中占据比例较高且长、宽、厚变化较大的大扁形种子进行研究;通过理论分析探明,种子的吸附姿态影响投种稳定性,振动加剧导致投种均匀性不一致;采用DEM-CFD耦合仿真的方法分析了影响投种性能的关键因素——种子吸附姿态,发现不同排种盘角速度下平躺姿态为主要吸附姿态,平躺种子比例越高,合格指数越高,侧躺种子和竖直种子共同影响重播指数和漏播指数;分析了影响投种性能的关键因素——投种时机,研究发现,提早投种状态下种子的主要姿态为竖直和侧躺,正常投种状态下平躺种子占绝大部分,延时投种状态下侧躺种子所占比例较高,合格指数与正常投种比例的变化趋势一致,增大种子平躺姿态的比例可有效提高播种质量。进行了风压和角速度匹配试验,结果表明,排种器在较优作业速度8~12km/h范围内、风压在-4.5~-3kPa区间内,合格指数不低于93.4%,漏播指数不高于4.5%,重播指数不大于3.1%,并通过高速摄像慢速回放得出,种子姿态变化情况与仿真结果一致,从而验证了仿真模拟的准确性。     

玉米种子力学特性的有限元分析

在建立玉米种子几何模型与有限元计算模型的基础上,通过有限元分析方法对玉米种子在压载作用下不同作用部位的应力分布进行了分析,获得了玉米种子在不同施力部位压载作用下的微观力学性质,从而为深入研究玉米种子的力学性质、损伤机理、优化脱粒机械提供理论依据。经模型计算和试验结果相比较,得出种子的宏观破裂位置和破裂方向与模拟结果相吻合,种子的宏观破裂是由内部裂纹引起。