荔枝果肉微波真空干燥特性与动力学模型

研究了荔枝果肉微波真空干燥特性,探讨不同微波功率、相对压力及装载量对荔枝果肉干燥速率的影响。结果表明:微波功率和装载量对荔枝果肉干燥速率的影响较大,而相对压力的影响不明显。干燥试验数据用于对12种可利用的干燥模型进行非线性回归拟合求解,并确定模型系数。结果发现Modified Henderson andPabis模型具有较高的决定系数R2、较低的残差平方和(SSE)及均方根误差(RMSE),该模型能较准确地表达和预测荔枝果肉微波真空干燥过程的水分变化规律。     

微波干燥过程的神经网络模型

研究了微波干燥过程的神经网络模型。建立了基于Levenberg—Marquardt优化算法的3层BP神经网络,网络输入为微波功率和辐射时间,输出为干基湿含量。使用线性回归方程、均方差和相关系数来评定所建网络的性能。结果表明,当隐层激发函数和神经元个数分别为tansig和25时,所得模型可以同时满足训练和测试的精度要求。     

绿茶微波真空干燥特性及动力学模型

为了解茶叶在微波真空干燥过程中水分的变化规律,以绿茶为原料,进行了微波真空干燥试验。通过绘制干燥曲线和失水速率曲线,研究相对压力、比功率对绿茶微波真空干燥特性的影响,并建立干燥动力学模型,量化比功率与干燥时间、含水率之间的关系。结果表明：绿茶微波真空干燥过程按失水速率快慢可分为加速和降速2个阶段,无明显恒速干燥阶段;随着相对压力降低,干燥时间缩短,但-80 kPa后继续降低相对压力对含水率变化影响不显著;比功率越大干燥时间越短;绿茶微波真空干燥的动力学模型满足Page方程,该模型可较好地描述含水率随干燥时     

一种循环式微波辅助玉米干燥机设计

为了提高玉米干燥机的干燥效率,设计了一种新式的微波循环式玉米干燥机,并对干燥机的样机进行了实验和数值仿真模拟,测试了装置的干燥性能。结合流体力学理论,以多孔介质和湍流模型为基础,建立了干燥机流场的稳态仿真模型。为了验证数值仿真模拟的可靠性,采用了试验和数值仿真模拟进行对比的方式,试验采用本次研究设计的微波辅助玉米循环式干燥机,在恒温室内进行,使用湿度测量仪对出口处玉米湿度进行了检测,得到了出口湿度随时间变化曲线。将结果和数值仿真模拟结果进行了对比,结果表明:试验结果和仿真模拟结果基本吻合,在10min之内,玉米的相对湿度便可以从22.5%降低到11.3%,湿度的变化幅度较大,由此验证了微波辅助干燥机的良好干燥效果。     

水稻秸秆营养穴盘微波热风耦合干燥动力学模型研究

为探究水稻秸秆营养穴盘的干燥特性及干燥过程中含水率的变化规律,在不同的干燥温度(50、55、60、65、70℃)、热风速度(1.0、1.5、2.0、2.5、3.0 m/s)和微波功率(180、360、540、720、900 W)条件下对水稻秸秆营养穴盘进行了微波热风耦合干燥试验,研究不同干燥因素对干燥速率和有效水分扩散系数的影响,并建立了干燥动力学模型。研究结果表明:水稻秸秆营养穴盘微波热风耦合干燥过程只有降速干燥阶段,没有明显的恒速干燥阶段;微波热风耦合干燥可明显增强物料内部的水分扩散能力,提高有效水分扩散系数,且变化规律与水分比的变化规律一致,有效水分扩散系数变化范围为2.29641×10^-8~6.14736×10^-8 m^2/s。通过对12个干燥动力学数学模型进行拟合,得到Midilli et al模型具有最大R^2平均值、最小的χ^2和均方根误差平均值,且在不同条件下的水分比试验值和预测值具有很好的一致性,说明该模型适合用于预测水稻秸秆营养穴盘微波热风耦合干燥过程中含水率的变化规律。     

微波干燥姜片模型建立与去水机理分析

研究了姜片在单位质量微波功率0.8、1.2、1.6 W/g(干基)条件下的干燥过程,拟合分析了微波流态化干燥姜片的数学模型,认为Wang-Singh模型最适合描述微波干燥姜片的降水过程。通过核磁共振(NMR)技术研究了姜片干燥过程中水分的流动特点,发现干燥过程中自由水很快转变成不易流动的束缚水,整个干燥过程以干燥束缚水为主;在最后阶段束缚水降低到一定程度,结合水含量增加;微波流态化干燥过程中去水不均的现象没有完全消除。研究为控制微波干燥姜片的降水过程和工艺优化提供了理论依据。     

基于NDVI指数的夏玉米中耕施肥模型设计与试验

根据肥料效应函数法,结合最佳环境和经济效应模式,研究了河南郑州地区夏玉米的中期追肥模型.以土壤耕层NO3-N含量及玉米目标产量为施肥依据,设计了夏玉米品种郑单958的种植、基肥、追肥等试验方案;利用Greenseeker植物冠层仪,测定追肥期玉米冠层的NDVI指数值,结合试验中依据线性加平台模型计算的最佳施肥量,进行了...     

玉米秸秆残茬侧向抛出动力学模型建立与试验

针对目前国内外免耕播种机及秸秆回收机均只能实现单一作业工序的现状,为实现2BMFJ系列原茬地免耕覆秸精量播种机增设秸秆同步回收装置,通过综合考虑空气阻力、土壤干涉及其他不可控因素,分析了被2BMFJ系列原茬地免耕覆秸精量播种机清秸装置抛出机组侧向的秸秆的空间运动轨迹,对秸秆被侧向抛出过程进行动力学分析,建立了含有修正系数的秸秆被侧向抛出的动力学模型及秸秆空间运动轨迹的参数化方程,并利用高速摄影技术,通过三因素五水平二次回归正交中心组合试验建立了修正系数回归模型。利用秸秆侧向抛出动力学模型,对秸秆回收装置与清秸装置进行匹配,并进行了田间试验,结果表明:平均秸秆回收率为91.21%,不清洁度为6.08%。     

基于无人机多光谱影像的夏玉米SPAD估算模型研究

快速获取作物叶片叶绿素含量对及时诊断作物健康状况、指导田间管理具有重要意义。本研究以关中地区2020年夏玉米为研究对象,获取试验区无人机多光谱影像,提取植被指数,分析所选植被指数与SPAD的相关性,筛选得到模型的输入变量,利用偏最小二乘法(PLS)、随机森林回归(RF)和分层线性模型(HLM)分别构建拔节期、抽雄期、灌浆期以及全生育期的SPAD估算模型,最终选出最优估算模型,以期为快速获取夏玉米SPAD提供参考。研究发现：除NRI之外,NDVI、OSAVI、GNDVI、RVI、MCARI、MSR、CIre与SPAD均显著相关,其中,OSAVI、NDVI与SPAD呈现出较强且稳定的相关性;各个生育期的最优模型均是RF模型,在拔节期、抽雄期、灌浆期和全生育期,验证集R²分别为0.81、0.81、0.73、0.61,RMSE分别为1.24、2.32、3.13、3.20;对于SPAD估算模型,将降雨量、最高气温这两个气象因子与植被指数耦合的HLM模型可以一定程度提升线性模型的估算精度,但其精度低于RF模型。因此,基于无人机多光谱影像的RF模型可以实现夏玉米SPAD的快速准...     

微波助［Bmim］Br离子液体中 玉米秸秆稀硫酸水解糖化

以玉米秸秆为原料,在[Bmim]Br离子液体中,以稀硫酸为催化剂,用微波辐射加热辅助纤维素的水解;探索硫酸的质量分数、微波辐射功率、微波辐射时间、微波辐射温度及离子液体用量等因素对还原糖收率的影响。结果表明:在硫酸质量分数为10%,离子液体[Bmim]Br的用量为10.0mL,微波辐射功率为600W,辐射温度为85℃,辐射时间为60min的条件下,还原糖收率达到极大值22.46%;与油浴加热方法相比较,采用微波辐射加热能够显著提高还原糖收率;并且在[Bmim]Br离子液体介质中,微波辐射加热促进玉米秸秆稀酸水解所得到的还原糖收率均比在[Bmim]Cl或[Amim]Cl离子液体介质中的要高。     

基于品质评价的玉米微波灭霉工艺参数选择

测定了不同微波条件处理的玉米样品关于种子品质和加工品质的13项品质指标,采用隶属函数法对各项指标数据进行转换,通过因子分析法对玉米品质进行综合评价,在此基础上选择最优的玉米微波灭霉工艺参数.结果表明,隶属函数法同时考虑到玉米品质指标对评价体系的正、负影响,采用该方法转换的数据适于因子分析;经因子分析提取出影响玉米品质评价的4个公因子依次是生理生化因子、黏度特性因子、淀粉含量及组成因子和糊化特性因子,累积方差贡献率为94.45％;玉米品质综合评价结果显示,玉米品质变化是玉米初始含水率、微波处理温度和处理时间共同作用的结果,当玉米初始含水率为13.8％、18.4％和22.6％时,宜采用70℃(14 min)、50℃(22 min)和60℃(18 min)的微波灭霉工艺参数.     

小麦胚芽的微波在线稳定化试验

麦胚具有快速酸败变质的特性,为提高麦胚稳定性,利用研发的麦胚在线微波稳定化处理工艺和装备,选取不同微波功率和处理时间等工艺参数进行试验,研究不同条件对麦胚稳定化效果的影响.结果表明,采用微波功率2.8 kW、时间4 min处理的麦胚,在30 d加速贮藏后,脂肪酶相对酶活17.63%,过氧化值3.81 mmol/kg,酸价14.65 mg/g,VE损失率5.29%.氮溶解指数51.10%,含水率3.72%,脂肪酸组成和相对含量未产生明显变化.研究表明,该微波装备能与面粉生产线相配套,有效钝化麦胚脂肪酶,保持麦胚营养,延长保质期,且具有节能降耗的优点.     

超高压对酱曲多酚氧化酶激活和钝化作用动力学研究

研究了超高压处理(100~500 MPa,1~20 min)和热处理(40、60、90℃,1~20 min)对酱曲多酚氧化酶(Polyphenoloxidase,PPO)活性的影响,并分析了PPO的压变动力学。试验结果表明:较低的超高压加工(HPP)处理(100~300 MPa)对酱曲PPO有激活作用,200 MPa处理10 min能最大限度地激活酱曲PPO,相对活性为135%;较高的HPP处理(350~500 MPa)对酱曲PPO有显著的钝化作用,且钝化效果随着压力的增加和处理时间的延长而逐渐增强,但随着处理时间的延长,钝化作用趋于一个最大值,该最大值在350、400、450、500 MPa时分别为74.0%、55.4%、62.8%、66.5%。通过动力学模型拟合发现:酱曲PPO的激活/钝化特征在不同压力范围表现不同。100~200 MPa的HPP处理对酱曲PPO的钝化符合两段式一级动力学模型(R2≥0.970);250~300 MPa的HPP处理对酱曲PPO的激活作用符合一级分数转换模型(R2≥0.994);而350~500 MPa的HPP钝化处理符合两段式动力学模型与一级动力学模型的混合模型(R2≥0.995)。试验结果为更进一步的探索研究奠定了理论基础。     

蛋清液中大肠杆菌超声协同热处理杀菌动力学研究

利用超声协同热处理蛋清液,研究其对蛋清液中大肠杆菌的杀菌效果,运用Weibull模型对杀菌动力学过程进行分析,确定该种处理方法对蛋清液主要功能性质的影响。研究结果表明,随着功率(100~600 W)的增大、温度(45.0~57.5℃)的升高和处理时间(2~5 min)的增加,超声协同热处理对蛋清液中大肠杆菌的杀菌效果显著增强(P<0.05)。具体表现为:超声功率由100 W增加至600 W(50.0℃,3 min)时,大肠杆菌菌体浓度降低量由0.67 lg CFU/m L增加至1.24 lg CFU/m L;热处理温度由45.0℃增加至57.5℃(600 W,3 min)时,大肠杆菌菌体浓度降低量由1.01 lg CFU/m L增加至1.80 lg CFU/m L。利用Weibull模型对杀菌动力学过程拟合并简化,得到的Weibull模型拟合性较好,能够预测超声协同热处理不同功率-温度-时间的杀菌动力学过程,可为蛋清液在超声协同热处理过程中微生物安全性的控制提供理论依据。当超声功率为300 W(55.0℃,3 min)时,与对照组相比,蛋清液的凝胶硬度提高了101.04%,起泡力提高了50%。超声协同热处理可有效控制蛋清液中的微生物含量,并在一定程度上改善蛋清液的功能性质。     

基于ISAREG模型的小麦间作玉米灌溉制度设计

将ISAREG模型与种植模式相结合研究小麦间作玉米的灌溉制度。对间作条件下灌溉制度模拟所需的各项参数进行了预处理和验证,分析评价了小麦间作玉米的实际灌溉制度,在此基础上根据小麦间作玉米的需水特性进行了多组合方案设计,分别得到了现状供水状况下和不受灌水日期约束时的优选灌溉制度。     

微波消解—石墨炉原子吸收法测定茶叶中的铅

采用微波消解系统处理样品,石墨炉原子吸收光谱法测定茶叶中的铅,可以大大减少消化试剂的用量及样品的处理时间,减少干扰,准确度高。铅的测定结果相对标准偏差为2.6%～5.1%;检出限为0.082 mg/kg。     

有机无机氮配施对玉米产量和硝态氮淋失的影响

为获取玉米高产和减少氮素淋失的合理有机无机配施模式,通过田间试验和脱氮-分解模型(DeNitrification-DeComposition,DNDC)模拟,研究了有机氮替代不同比例无机氮对玉米产量和硝态氮淋失的影响。玉米田间试验在内蒙古河套灌区进行,设置了6个处理,包括不施氮（CK）、单施无机氮（U1）以及用有机氮替代25%、50%、75%和100%无机氮（U3O1、U1O1、U1O3、O1）。利用2018—2020年的U1处理对模型进行了校准,用其他处理进行验证。结果表明,该模型能较好地模拟作物产量（标准均方根误差小于5%）和硝态氮淋失量（标准均方根误差小于15%）。此外,利用该模型模拟评估不同管理措施对玉米产量和硝态氮淋失量发现,在U1处理的基础上,增加无机氮施用量会导致作物产量下降,同时也会显著增加硝态氮淋失量;增加有机氮施用量、灌水量、无机氮分施次数会增加玉米产量和硝态氮淋失量。在等施氮量240kg/hm2条件下,随着有机氮施入比例增加,玉米产量呈先升后降的趋势,硝态氮淋失量呈逐渐降低的态势。综合来看,有机无机氮配施比例为3∶2时,作物产量达到最高值（12578kg/hm2）,硝态氮淋失量（15.7kg/hm2）也在可接受水平,可确定为该地区较优有机无机氮配施模式。     

基于CERES-Maize模型的新疆滴灌玉米灌溉制度优化

【目的】研究新疆膜下滴灌玉米的灌溉制度和需水规律,为新疆玉米节水增产提供科学指导。【方法】基于2020年4个不同灌水水平下的玉米生长发育及产量数据,对DSSAT-CERES-Maize模型进行参数率定和验证,评价模型在新疆地区的适用性;利用1979―2017年气象数据,对典型年型分别设置14种灌溉方案,探究新疆膜下滴灌玉米的最优灌溉制度。【结果】利用玉米的叶面积指数、干物质量、产量的观测值对CERES-Maize模型进行参数率定和验证。叶面积指数、干物质量、产量等的模拟值和实测值都表现出了较好的一致性,模拟效果较好。通过模拟分析可得,不同年型玉米关键需水期对缺水的敏感程度大小为:抽雄期>拔节期>灌浆期。综合考虑产量和水分利用效率,枯水年、平水年、丰水年玉米抽雄期灌溉量分别为180、180、120 mm,灌浆期均灌溉120 mm,其余各生育期灌溉量都为60mm时最优。优化后灌溉制度对应的产量分别在枯水年、平水年、丰水年占对应最高产量的99.53%、97.51%、98.45%。【结论】CERES-Maize模型总体上可以应用于新疆地区滴灌玉米的研究,利用模型优化后的灌溉制度能够...     

干旱区玉米的作物水分响应模型

通过在位于我国干旱区的河套灌区进行的玉米非充分灌溉试验,选择国际上具有代表性的作物水分响应模型分析了玉米产量与各生育阶段水分的关系,选择出了适合于河套灌区玉米的作物水分响应模型,并确定了其敏感指标和水分敏感生育阶段,以为河套灌区节水灌溉管理提供科学依据。     

基于ISAREG模型的小麦间作玉米优化灌溉制度研究

以内蒙古河套灌区农业综合节水示范区小麦间作玉米实测资料为基础,运用Penman-Monteith法确定了参考作物蒸发蒸腾量。考虑间作条件的立体种植特征,确定了小麦间作玉米的综合作物系数。同时利用ISAREG模型对小麦间作玉米灌溉制度进行了评价,得到连续中旱处理关键生育期97mm处理在全生育期深层渗漏量为2.67%,灌水效率为99.42%,产量下降11.50%,较其他7个处理合理。根据作物在不同时期作物需水强度运用ISAREG模型模拟优化灌溉制度,获得适合当地的优选灌溉制度,即全生育期灌水5次,灌水时间分别为5月10日、5月24日、6月17日、7月10日、7月30日,灌水定额分别为75、80、90、90、80mm,为灌区节水优化管理提供了技术支持。