加热方式对白鲢鱼糜类素材凝胶形成能力的影响

以白鲢鱼糜,鱼糜 大豆蛋白复合素材为实验对象,研究了水浴、微波以及微波与水浴联合的三种不同加热方式对样品凝胶形成能力的影响,并通过电镜实验对样品微观结构加以观察,从而考察样品凝胶特性与微观结构的相关性。结果表明:(1)在达到相同凝胶强度的条件下,微波加热较传统水浴加热在处理时间上明显缩短,且微波加热由于具有瞬时升温的特点从而未出现水浴加热中存在的中温凝胶劣化现象。(2)在相近温度下,加热方式对单一鱼糜样品为微波水浴联合加热的样品凝胶强度最大,其次是微波单独加热,水浴加热最小,而对鱼糜大豆蛋白复合样品而言,微波单独加热的样品凝胶强度最大,其次是微波水浴联合加热,水浴加热最小。(3)不同凝胶样品微观结构的电镜实验显示微波加热比水浴加热下样品的组织结构更均匀致密,这与样品的凝胶强度的差异性相一致。     

长距离输水渠道电热防冰冻技术现场试验及功率计算

因冬季水面冻结,寒区渠道的停水期最长可达半年,对渠道输水效益的发挥和当地经济发展影响巨大。为延长寒区渠道冬季的输水时长,研究团队前期提出了长距离输水渠道电热防冰冻技术,并开展了室内模型试验。在前期模型试验的基础上,研发了3种铝制传热装置,选取集肤发热电缆,设计了电源控制和加热功率控制电路,在新疆635工程50 km处的退水渠上建立了现场试验段,进行了历时一个冬季的现场试验观测。同时,理论推导了保持加热区渠水不结冰的加热功率计算式。现场试验结果表明,所设计的电加热系统可以保证渠道冬季输水时不形成岸冰,有效延长渠道冬季运行时间;所设计的传热板传热效率较高,环境温度为-20 ℃时,维持加热装置附近5 cm范围内的水体不结冰,所需要的加热功率为120 W/m;环境温度为−15 ℃时其所需的加热功率为84 W/m,与保障输油工程冬季正常运行的加热功率相比,装置能耗较低。推导的不同环境温度下加热功率的计算式,可以准确计算保障渠道冬季运行的加热功率,为加热电路容量设计提供理论基础。     

基于地下水源热泵的寒区沼气工程加热模式的探讨

合理选择节能环保型沼气发酵料液加热增温的模式和设备,是北方高寒地区发展大中型沼气工程必须解决的问题。该文提出了利用地下水源热泵对沼气发酵系统进行加热的模式,通过沼气工程应用实例与现场测试,验证了地下水源热泵加热系统对保持沼气中温发酵系统稳定运行的作用;获得了热泵机组的平均能效比为4.39,加热系统平均能效比为2.71;热泵机组一次能源利用系数为1.27,高于燃煤锅炉直接供热方式近1倍。同时通过对加热系统在2010-09-29—2011-02-25供热期内的实时跟踪监测,获得系统的实际能耗为4.79×108kJ,与燃煤锅炉直接供热方式相比,可节约标准煤10.8t,节约标准煤44%,减少二氧化碳排放量25.9t。结果证明地下水源热泵加热系统应用于沼气工程中是可行的,具有高效节能,运行稳定可靠,环境效益显著等优点,可为热泵技术在寒区沼气工程中的应用提供参考。     

间接加热式列管回转干燥机传热系数模型构建

传热系数是列管回转干燥机设计和热工计算所必须的至关重要的设计参数之一,其精度的高低决定了干燥机尺寸、结构设计以及操作参数的合理性。目前还没有一种能够确切描述其加热管与物料颗粒传热过程的可靠而实用的传热模型。该文在对列管回转干燥机传热机理分析的基础上,提出了列管与颗粒间换热的基本构成为：列管管壁与气体介质间对流、气体介质与颗粒间的导热以及列管管壁与颗粒间的辐射换热;通过对列管回转干燥机内料层膨胀的试验研究,分析了颗粒对列管气膜边界层的影响;在此基础上,建立了预测列管外壁与颗粒间总传热系数的数学模型,并以2 mm直径的陶瓷球为物料,在6个转速条件下测量了管壁与颗粒间的换热系数,对模型进行验证;试验结果表明,模型预测的误差小于13%,可满足工程计算的精度要求。研究结果可为列管回转干燥机传热机理的深入研究提供参考。     

生猪轮廓红外与光学图像的融合算法

该文针对生猪红外热图像和光学图像的融合,提出一种基于非子采样轮廓波的图像融合算法。在图像多尺度、多方向分解的基础上,设计了基于邻域平均能量和邻域方差的低频子带系数加权融合规则,以及基于邻域能量最大的带通系数融合规则。针对亮度-色度-饱和度变换法(intensity-hue-saturation transform,IHS)、小波变换法(discrete wavelet transform,DWT)、轮廓波变换法(contourlet transform,CT)等融合方法以及非子采样轮廓波变换(nonsubsampled contourlet transform,NSCT)域下不同融合规则进行了对比试验,试验结果表明该文算法具有较好的融合效果。定量融合评价指标中,平均梯度指标高于IHS、DWT、CT等方法25%以上,边缘信息保持指标高于其他3种方法23%以上。该文方法的提出对于改善生猪异常视觉监测中的前景轮廓提取具有较大意义;同时,对进一步开展猪体部位区域温度特征提取,建立生猪多源特征融合的计算机视觉异常监测系统,提高生猪异常预警可靠性具有积极意义。     

赣南脐橙园土壤全磷和全钾近红外光谱检测

为建立一种能够同时快速检测土壤全磷和全钾的定量估计模型,该文采用近红外漫反射技术对赣南脐橙果园的土壤进行研究,对56个土样风干、过筛,然后进行光谱采集和化学分析。光谱经过Savitzky-Golay平滑后再用一阶微分变换的方法进行预处理,分别应用偏最小二乘回归（partial least square regress PLS）、主成分回归（principal component regression PCR）和最小二乘支持向量机（least squares support vector machine LS-SVM）3种方法,在4 000～7 500 cm-1波数范围内,建立赣南脐橙果园土壤全磷和全钾快速定量检测模型。结果发现在建立土壤全磷模型时,PLS和PCR的预测模型效果均不理想,但LS-SVM建立的模型较为理想, 其预测相关系数（correlation coefficient of prediction RP）为0.884,预测集均方根误差（the root mean square error of prediction RMSEP）为0.341,预测相对分析误差（residual predictive deviation RPD）为2.59。在建立土壤全钾模型时,PLS、PCR和LS-SVM 建立3种模型效果均理想,其中以LS-SVM模型最理想,其预测相关系数（RP）为0.971,预测集均方根误差（RMSEP）为0.714,预测相对分析误差（RPD）为5.12。研究表明,采用LS-SVM建立的土壤全磷和全钾模型对实现土壤全磷和全钾含量快速检测具有可行性。     

基于多源信息融合技术的马铃薯痂疮病无损检测方法

为了提高马铃薯痂疮病无损检测识别精度,基于机器视觉和近红外光谱的多源信息融合技术,该文提出DS（dempster shafer）证据理论结合支持向量机的马铃薯痂疮病无损检测方法。试验以360个马铃薯为研究对象,在图像特征分割时,确定了差影法结合马尔可夫随机场模型法为最佳分割方法;在光谱特征提取时,确定主成分分析方法为最佳降维方法。采用支持向量机识别方法分别建立机器视觉和近红外光谱的马铃薯痂疮病识别模型,模型对测试集马铃薯识别率分别为89.17%、91.67%。采用DS证据理论与支持向量机相结合的方法对获取的图像特征和光谱特征进行融合,建立了基于机器视觉和近红外光谱技术的多源信息融合马铃薯痂疮病检测模型,该模型对测试集马铃薯识别率为95.83%。试验结果表明,该技术对马铃薯痂疮病进行检测是可行的,融合模型比单一的机器视觉模型或近红外光谱模型识别率高。     

Soil CO2 evolution rates in the field – a comparison of three methods

In this field study, three methods for determining soil CO₂ evolution rates were compared: (1) a static chamber method and (2) a dynamic chamber method, both with gas chromatographic (GC) analysis of air samples, and (3) a dynamic chamber system using a portable infrared gas analyzer (CIRAS). The mean CO₂ evolution rate in the field increased in the order static chamber-GC < dynamic chamber-GC < dynamic chamber-CIRAS by 40%. The CO₂ evolution rates obtained using the three methods were significantly correlated. None of the three methods was significantly affected by soil moisture or soil temperature. This has been repeatedly observed by others, but is still not fully understood. The difference between air and soil temperature had strong negative effects on both GC methods, but not on the CIRAS system.     

基于有限元模型的欧姆加热预煮鸡蛋凝固过程解析

针对传统的鸡蛋预煮方法升温条件不可控,蛋清、蛋黄凝固状态难以控制等问题,该研究通过试验明确了蛋壳导电性能,在此基础上建立并验证了欧姆加热预煮鸡蛋过程的有限元模型,研究了欧姆加热预煮鸡蛋过程中鸡蛋内部的温度分布,分析了欧姆加热对鸡蛋凝固过程的影响,明确了电场强度和摆放方向对鸡蛋内部升温速率与温度分布的影响。结果表明：欧姆加热条件下,蛋壳可近似视为绝缘体;欧姆加热预煮鸡蛋是壳外溶液在欧姆效应下温度升高,通过热传导作用来实现的;建立了欧姆加热预煮鸡蛋的有限元模型并进行验证,温度模拟值与实测值之间的相对均方根误差均小于5%;鸡蛋长轴沿垂直电极板方向摆放,有利于改善鸡蛋内部加热均匀性;可以通过控制欧姆加热条件确定鸡蛋的凝固状态,达到控制鸡蛋蛋清、蛋黄凝固时间及状态的目的。研究结果可为开发基于欧姆加热的鸡蛋预煮装置提供参考。     

Applicability of near infrared spectroscopy as an alternative to acid detergent analysis for cattle and swine manure compost

Abstract

Recently, acid detergent analysis has been reported to provide valid data to evaluate decomposition properties and to determine the available nitrogen (AVN) of organic materials, such as compost. However, this methodology requires complex procedures and creates considerable costs. As an alternative, near infrared spectroscopy (NIRS) was evaluated as a simple method to determine acid detergent fiber (ADF), acid detergent lignin (ADL) and acid-detergent-soluble organic matter (ADSOM), in order to evaluate the decomposition properties of cattle and swine manure compost. To establish an easy and accurate method of estimating AVN in cattle and swine manure compost, the accuracies of direct estimations of AVN by NIRS in incubation experiments and indirect estimations by NIRS based on acid-detergent-soluble nitrogen (ADSN) or total nitrogen (TN) were examined. The reflectance spectra of freeze-dried and milled compost samples were determined using a scanning monochromator. Second derivative spectra and multiple regression analysis were used to develop calibration equations for each constituent. The calibration equations for ADF, ADL and ADSOM were “successful” according to commonly applied criteria. Acid-detergent-soluble nitrogen was found to be more suitable than TN for estimating AVN in cattle and swine manure compost. As the accuracies of the estimations of ADSN and TN by NIRS were comparable, the estimation of AVN based on ADSN as determined by NIRS was more accurate than that based on TN determined by NIRS. The direct prediction of AVN through NIRS was not as accurate as the estimation of AVN based on ADSN determined by NIRS. We conclude that NIRS is a practicable alternative to the time-consuming acid detergent analysis of cattle and swine compost, and that ADSN as determined by NIRS is useful for estimating AVN in the compost.