豆腐渣资源在近临界水中的分解动力学实验研究

根据豆腐渣中的主要组分蛋白质、脂肪、纤维素、糖分等在近临界水中分解速度的不同，提出了一条豆腐渣资源化新工艺。该工艺包括豆腐渣在近临界水中分解、过滤和分离等工序。对近临界水中豆腐渣的分解动力学进行了研究。在该实验条件下，豆腐渣分解的表观活化能为10.2 kJ/mol。通过对分解产物的分析，初步确认了新工艺的可行性。     

水酶法提取大豆油脂的中试研究

为了提高水酶法油脂提取率,该文进行水酶法提取大豆油脂的中试和循环酶解试验,验证小试和扩大试验的酶解和破乳参数对中试油脂提取率的影响,并研究循环酶解过程中循环次数及酶添加量对油脂提取率影响和中试工艺中大豆油脂的品质。以大豆为原料,由水酶法提取大豆油的中试得出:脱皮大豆比未脱皮大豆有助于提高油脂提取率和破乳率(P0.05,油脂提取率:脱皮61.85%,未脱皮56.91%;破乳率:脱皮92.01%,未脱皮90.42%)。通过主成分分析可知:大豆油脂的质量分数、离心后游离油和乳状液的质量分数、蛋白质的质量分数和乳状液中水分都是影响油脂提取率的关键因素。采用中试工艺1(1次提取,2次离心,1次破乳)进行循环酶解,随着循环试验次数增加,油脂提取率逐渐增大,在第4次时达到最大值66.46%±0.28%。通过检测大豆油脂的特征值可知:水酶法提取的大豆油脂的酸值、过氧化值、磷含量显著低于溶剂浸提法(P0.05),说明水酶法提取的大豆油品质高于溶剂浸提法,并且除水分和挥发物质量分数外,其他指标均符合国家三级大豆油标准。研究结果为产业化推广提供了理论参考。     

不同土壤前期含水量对土壤分离临界水动力学特性及其抗剪强度的影响

通过实测不同土壤前期含水量(5%~23%)和坡度(1°~10°)条件下黄壤坡面土壤分离临界水动力参数,并结合不同土壤含水量(3%~23%)对土壤抗剪强度的影响,综合分析及探讨不同土壤前期含水量、坡度和土壤抗剪强度与临界水动力特性的关系。结果表明:临界流量与不同土壤前期含水量和坡度呈幂函数减小关系,并提出一种能够体现土壤前期含水量和坡度共同作用对临界水动力参数影响的预测方程。在坡度小于5°时,土壤前期含水量对临界水动力学参数影响较小,可直接采用简化的幂函数关系进行计算。土壤黏聚力随土壤含水量的增加先出现峰值后逐渐减小至稳定;与土壤黏聚力的变化趋势不同,土壤分离临界水动力参数则逐渐减小。     

黄土高塬沟壑区沟坡道路侵蚀临界水动力学试验研究

道路侵蚀是黄土高塬重要的侵蚀方式,通过野外放水冲刷试验研究了黄土高塬沟壑区沟坡道路侵蚀水力学及产沙特性。结果表明,平均输沙率随坡度和流量的增加而增大,输沙率与坡度之间呈对数关系。水流剪切力在3°～12°的坡度变化中呈增大趋势,在9°～12°其增大趋势变缓。进一步的分析结果表明,道路侵蚀的发生具有一定临界条件。土壤剥蚀率与径流剪切力、水流功率和单宽能耗之间均呈线性关系,其中临界剪切力为2.443N/(m2.min),临界水流功率为0.369N/(m.s),临界单宽能耗为1.993J/(min.cm);对比分析知,土壤剥蚀率与水流功率相关系数最高。     

大米蛋白的酶水解动力学研究

以米渣为材料,研究碱性蛋白酶、1398中性蛋白酶和木瓜蛋白酶在不同起始pH值、加酶量和温度下水解大米蛋白的进程,建立大米蛋白酶水解动力学方程,为大米蛋白酶水解特性的研究提供依据.在一级化学反应动力学方程基础上,建立了考虑温度、起始pH值和加酶量影响的大米蛋白酶水解动力学模型,该模型可较好的描述不同蛋白酶对大米蛋白的水解进程.木瓜蛋白酶适于在较低的起始pH值下水解,加酶量、起始pH值对其水解进程的影响较大,温度变化对其水解进程的影响较小.1398中性蛋白酶适于在中性条件下水解,加酶量和水解温度对其水解进程的影响程度处于木瓜蛋白酶和碱性蛋白酶之间,起始pH值变化对其水解进程的影响不大.碱性蛋白酶适于在较高pH值下水解,加酶量对其水解进程影响不大,温度的变化对水解进程影响较大.     

亚临界丙烷萃取米糠油及其微量活性组分动力学模型

为了揭示亚临界流体萃取米糠油及其微量活性组分的动力学规律,该文以亚临界丙烷为萃取介质,研究了米糠油、γ-谷维素及α-生育酚等活性组分在不同萃取温度和时间的萃取率,并基于 Baümler 模型对目标物的萃取率进行模型拟合,建立相应的动力学模型并验证。结果表明,亚临界萃取过程中目标物的相对萃取率随时间增长递增,且在初始阶段（洗涤过程）的增长速率快于第二阶段（扩散过程）的增长速率;同时,升高萃取温度可同时提高目标产物的扩散系数和相对萃取率;基于Baümler模型可较好拟合亚临界丙烷萃取米糠油、γ-谷维素和α-生育酚的动力学过程（R2>0.95）,所得动力学模型具有较好的预测准确性。由Arrhenius方程可计算出米糠油、α-生育酚和γ-谷维素的亚临界萃取反应活化能,其中米糠油的活化能最低（5.23 kJ/mol）,α-生育酚次之（7.05 kJ/mol）,γ-谷维素最高（9.11 kJ/mol）,表明γ-谷维素最难萃取且对温度依赖程度最高;根据拟合所得动力学模型,对米糠油提取率进行预测,结果表明,该模型对米糠油萃取率的预测准确率达95.8%,而对γ-谷维素和α-生育酚萃取率的预测准确度稍低,分别达94.7%和94.4%,对三者均具有很好的预测准确性。总之,基于 Baümler 模型可以较好地建立米糠油及其有益伴随物的亚临界萃取动力学模型,从而较为准确的预测米糠油及其微量活性组分的萃取率,对米糠油的亚临界萃取工艺具有一定的理论指导意义。     

坡面流水动力学特性研究

采用变坡水槽研究了坡面流水动力学参数 (流态、流速、水深及阻力系数 )随流量和坡度的变化规律。结果表明 ,坡面流流态与水深密切相关 ,当水流深度小于 0 .316 cm时 ,坡面流呈过渡流 ,水深大于 0 .316 cm时呈紊流流态 ;当坡度为 5～ 2 5°、单宽流量为 0 .6 2 5～ 12 .5× 10 - 3m3/(s· m)时 ,坡面流平均流速和平均水深主要受流量控制 ,坡度的影响并不显著 ,可用简单的线性函数来模拟平均流速、水深与流量和坡度间的关系 (r2分别为 0 .89,0 .78) ;当流量小于 0 .0 0 2 m3/s时 ,坡度对阻力系数的影响较为显著 ,当流量大于 0 .0 0 2 m3/s时 ,阻力系数基本受流量控制 ,随着流量增大 ,阻力系数呈幂函数形式下降。这说明坡面流的水动力学特性与明渠水流存在较大差异 ,在坡面水蚀机理分析、土壤侵蚀物理模型的构造过程中应予以充分考虑。     

稻壳资源化新工艺的研究

根据纤维素、半纤维素、木质素在高温高压水中分解速度相差很大的特点,提出了一条稻壳资源化的新工艺,以便减少废弃物、最大限度地得到糖类化合物。新工艺主要包括连续水蒸汽蒸煮爆碎处理、连续近临界水处理和燃烧三步。研究了连续近临界水处理过程中温度和停留时间对液相分解产物的收率和残渣组成的影响,并得到了较优的操作条件。通过对新工艺中固形物组成变化的研究得知：水蒸汽蒸煮爆碎处理过程主要分解半纤维素,而连续近临界水处理同时水解纤维素和含硅化合物。新工艺可将约80%的碳源转化为水溶性物质,其中多聚糖和单糖的收率可达40%（wt）以上。新工艺为稻壳的全面综合利用提供了一条新途径。     

基于水动力学的紫色土区植物篱控制面源污染的临界带间距确定

为了分析确定紫色土区植物篱控制面源污染合适的带间距,该研究基于坡面水流动力学,利用四川省遂宁市水土保持试验站多年观测资料,分析了紫色土区新银合欢植物篱带间距对10°、15°农耕地面源污染的控制机理。结果表明：紫色土区在天然降雨条件下,为保证植物篱带间距能有效地控制篱带间的土壤流失,坡面发生细沟侵蚀时的径流流速应不大于颗粒粒径<0.02 mm土粒的起动流速。通过对坡面细沟发育过程推导表明,紫色土区坡度为10°、15°的坡面布设植物篱时带间距最大分别应为13.73、9.00 m。当坡面开始产生细沟侵蚀时的径流流速与颗粒粒径<0.02 mm土粒的起动流速刚好处于临界状态时,10°、15°坡面产生细沟侵蚀的最小径流流速分别为0.183、0.190 m/s。坡面表土养分流失主要是通过土壤颗粒流失的,植物篱控制坡面土壤颗粒的流失对控制农业面源污染具有重要意义。     

坡面流侵蚀水动力学特性研究综述

从坡面流的水动力学特性、坡面流水动力侵蚀特性、坡面流侵蚀输沙特性三个方面评述了国内外关于坡面流侵蚀研究的成就与进展、存在的问题和有待突破的研究重点,指出应通过理论分析与试验相结合的方法,加强对坡面流水动力学问题的研究,尤其是对坡面流的流态、坡面流紊动机制以及坡面流流速分布、水流挟沙能力、阻力的理论表达等开展重点研究,以便为坡面径流侵蚀模拟理论与技术的发展提供支撑。     

大豆蛋白限制性酶解模式与产品胶凝性的相关性

为了改善大豆蛋白的胶凝性,对大豆浓缩蛋白、大豆分离蛋白进行限制性酶解处理,并考察相应产品的蛋白酶酶解模式与胶凝性变化的相关性。该研究以蛋白质的水解度为指标,通过中性蛋白酶、胰蛋白酶的酶解作用,水解大豆浓缩蛋白、大豆分离蛋白至蛋白质水解度(DH)为1%、2%,考察酶性质、蛋白质的DH对产品胶凝性影响,并利用SDS-凝胶电泳进行确认。结果表明:大豆浓缩蛋白经中性蛋白酶、胰蛋白酶的酶解后,产品胶凝性均显著下降;大豆分离蛋白经中性蛋白酶的酶解后,产品胶凝性在DH为1%时增加,但在DH为2%时下降;大豆分离蛋白经胰蛋白酶酶解后,胶凝性显著改善。SDS-凝胶电泳确认,蛋白质的酶水解模式和水解度不同是导致产品胶凝性产生不同变化的原因。     

反胶束萃取大豆蛋白反萃取过程的动力学研究

该文通过系统地研究影响总传质系数的各个主要因素（水相pH值、离子强度，初始有机相中蛋白质浓度、振荡速度和反萃取温度）,探讨了以丁二酸二异辛酯磺酸钠(AOT)/异辛烷反胶束体系反萃取大豆蛋白的动力学。结果表明，大豆蛋白反萃取过程中总传质系数，随着反萃取水相的pH值和温度的升高而增大；随着离子强度的增大而先增大后减小；随着振荡速度和初始有机相中蛋白质浓度的增大而几乎不变。说明在反萃取过程中，大豆蛋白在有机相和水相两相内的扩散阻力可以忽略，界面阻力是传质过程中的主要阻力。由此推断出大豆蛋白的反萃取过程属于界面控制类型，“满胶束”在界面上的聚结过程是反萃取的速率控制步骤。通过研究，深入了解了大豆蛋白反萃取过程的机理，可有效地控制和强化萃取过程，提高萃取率，为今后的研究提供可靠的基础数据和理论依据。     

大豆油和地沟油制备生物柴油生命周期评价

该研究应用生命周期评价方法,以大豆油和地沟油分别制备1 t生物柴油为研究对象,计算生物柴油全生命周期过程中的能源消耗和周期排放,结果表明：以大豆油为原料制备生物柴油全生命周期总能耗约为地沟油的2.65倍,且以地沟油为原料制备生物柴油过程中CO2、SO2、NOx、CO和粉尘各项排放与大豆油为原料时相比分别降低了82.92%、45.68%、94.91%、53.40%和90.61%。通过对制备生物柴油生命周期排放的废气和废物对环境造成的影响进行量化分析,结果表明以大豆油为原料时生命周期环境影响潜值约为地沟油的11.70倍,其数值分别为8.42和0.72,大豆油制备生物柴油过程中对环境的影响主要是全球性的变暖,地沟油制备生物柴油过程中对环境的影响主要是地区性的酸化。     

改进的挤压膨化浸出工艺对大豆油脂及粕蛋白品质的改善

该文采用了一种新型的挤压膨化预处理工艺,原料经清理、粉碎后直接进行挤压膨化和浸提,同传统处理工艺相比,在油脂浸出速率和能耗方面,以及油脂稳定性和粕蛋白质溶解性方面均优于传统预处理工艺。研究结果表明,60℃加速氧化30 d后,传统工艺毛油的过氧化值(POV)为72.76 meq/kg,新工艺毛油的POV值在9.80～32.51 meq/kg之间;pH值为7.0时,粕蛋白氮溶指数(NSI)高出传统工艺9.39%～35.92%。     

基于动力学模型的高油大豆储藏期间品质指标变化规律

为了解高油大豆在储藏过程中品质指标的变化规律,为高油大豆的科学储藏及储藏期间的品质变化预测提供理论依据。选取河南与内蒙古产地的高油大豆为研究对象,调节至不同含水率13.00%和15.00%后分别在25℃和35℃下密闭储藏180 d,每隔30 d取样一次,对其品质指标进行测定分析,并进一步对其电导率、丙二醛（Malonaldehyde, MDA）两项指标的变化趋势进行动力学分析。结果表明,随储藏时间的延长,两种高油大豆中过氧化氢酶（Catalase, CAT）、过氧化物酶（Peroxidase, POD）及多酚氧化酶（Polyphenol oxidase, PPO）活性均呈下降趋势,电导率和MDA含量均呈上升趋势,且含水率和储藏温度越高,变化幅度越大。不同指标的相关性分析结果表明,储藏时间与两种高油大豆的各理化指标的变化均有显著或极显著相关性,储藏时间与河南大豆的MDA和PPO相关系数分别为0.82和-0.90,与内蒙大豆的MDA和PPO相关系数分别为0.81和-0.92。初始含水率与两种大豆的CAT活性呈极显著负相关,相关性系数分别为-0.63和-0.74;储藏温度与两种大豆电导率的变化存在较强相关性,相关性系数分别为0.60和0.59。不同储藏温度下两种高油大豆的电导率和MDA含量的变化均符合零级动力学模型,两项指标在储藏过程中的变化均属于需能反应,零级动力学反应系数随大豆初始含水率和储藏温度的升高而增大,同时具有较高粗脂肪含量的河南大豆的电导率和MDA的零级动力学活化能均高于内蒙古大豆,并且在相同含水率条件下,MDA的活化能均小于电导率的活化能,表明高油大豆储藏过程中,温度、水分和粗脂肪含量越高,电导率和MDA含量变化越快,且MDA含量较电导率更易发生变化。因此在高油大豆储藏过程中,要根据大豆的脂肪含量,严格控制储藏时的温度和水分,尤其高含水率的大豆要严格控制温度条件,以延缓其品质劣变,同时在高油大豆在储藏过程MDA含量较其他指标更易发生变化,可作为其储藏品质变化的早期预测参考指标。     

豆油基聚酯增塑剂的合成及与聚氯乙烯共混性能分析

为了进一步利用可再生资源植物油代替石油合成化学品,该研究使用豆油和甘油在230℃下合成了豆油单甘脂,将其作为合成聚酯的二元醇组分,与马来酸酐反应,并以异辛醇为封端剂控制分子量,经过酯化和缩合反应合成了豆油基聚酯增塑剂。采用红外光谱、核磁共振和凝胶渗透色谱对该豆油基聚酯产品的结构和分子量进行了表征;将其与聚氯乙烯热塑共混成型,使用转矩流变仪、扫描电镜、热重分析仪、动态热机械分析仪和万能拉力试验机对共混物的扭矩、相容性、热性能和力学性能进行了表征。研究发现:通过单甘脂与马来酸酐酯化缩合反应合成了分子量范围为3 000~3 500的聚酯产品,该聚酯产品与邻苯类增塑剂复配使用增塑聚氯乙烯,增塑聚氯乙烯在热塑过程中的扭矩从13.4 N·m降低到10.1 N·m;扫描电镜分析表明聚酯增塑剂较好地改善了聚氯乙烯和填料的相容性;增塑聚氯乙烯的热降解温度由254.7℃提高到255.6℃,玻璃化转变温度由55℃降低到42℃;拉伸强度由16.9 MPa降低到9.6 MPa,断裂伸长率由179.6%增加到269.3%,因此该产品可以作为聚氯乙烯的优良增塑剂使用。     

采用碳水足迹评价中国与哈萨克斯坦大豆机械化生产模式

农业生产已进入机械化生产时代,定量评价作物机械化生产的环境影响、水资源消耗、生产效率等已成为迫切需要解决的问题。该研究以中国黑龙江垦区和哈萨克斯坦阿拉木图州的大豆机械化生产模式为例,从碳足迹、水足迹和产量3个方面对大豆的机械化进行分析与评价生产模式。研究结果表明:中国黑龙江垦区下属嫩江农场大豆机械化生产的碳足迹、水足迹和大豆产量分别为0.51 kg/kg、1.82 m3/hm2和2 875 kg/hm2,哈萨克斯坦阿拉木图州阿曼格迪农场分别为0.52 kg/kg、2.76 m3/hm2和2 000 kg/hm2。相较于嫩江农场,阿曼格迪农场大豆机械化生产的碳足迹高2.08%,水足迹高51.83%,大豆产量低30.43%。因此,阿曼格迪农场未来大豆机械化生产需以节水增产为重要发展目标。结合实际生产情况,更新与配套大豆机械化生产的各类农机具、推广节水灌溉技术、建立大豆机械化生产作业规范,有助于提升哈萨克斯坦大豆机械化生产水平。该研究可为多角度评价不同区域作物机械化生产模式提供案例参考。     

波浪冠层群体微生态环境对高油大豆产量和品质的影响

探讨波浪冠层群体对高油大豆产量和品质的影响,为其推广应用提供理论依据。2005-2006年,以高油大豆品种鲁豆9号为试验材料,采用田间试验和室内分析相结合的方法,研究波浪冠层对鲁豆9号群体结构、微生态环境、光合特性、产量、产量构成因素、蛋白质、脂肪及脂肪酸组分的影响,以及它们之间相互作用的关系。结果表明,波浪冠层群体与CK相比,株高平均降低1.41 cm、分枝减少0.08个,分别降低和减少1.38%和5.30%;群体光照度、CO₂浓度和湿度分别增加67.68 μmol/(m²·s)和8.31 μL/L和0.33 mbar,分别增加5.06%、2.45%和4.47%;低温生育期时温度提高0.06℃,高温生育期时温度平均降低0.17℃;植株中部透光率提高1.57%,光合速率提高4.04%;密度平均增加3.0万株/hm²,单产平均增加253.65 kg/hm²,增产11.76%,差异达极显著水平。在籽粒脂肪总量提高1.52%基础上,亚油酸含量提高1.60%,亚麻酸和硬脂酸含量分别降低0.14%和7.20%。波浪冠层群体密度与脂肪和棕榈酸含量呈极显著和显著负相关(r=-1.00^**和-0.90^*);脂肪与亚油酸呈正相关(r=0.79),而与硬脂酸呈负相关(r=-0.55);油酸与亚油酸和亚麻酸均呈负相关(r=-0.74和-0.50),亚油酸和亚麻酸呈显著正相关(r=－0.95^*)。因此,波浪冠层群体调节了大豆生长发育的微生态环境,更利于高油大豆产量形成和品质改良,不仅能增产,而且提高高油大豆脂肪含量、优化脂肪酸组分、提高了营养价值,在生产上有较广阔的应用前景。