科研产出
秸秆成型燃料炉具设计与试验
《农业机械学报 》 2023 EI 北大核心 CSCD
摘要：以作物秸秆为原料制成的生物质颗粒燃料具有便于储存运输，燃烧热效率高等优点，可以用来替代煤炭作为农村家庭生活炊事与冬季取暖的主要能源。但生物质颗粒燃烧会排放较多的氮氧化物，目前生物质脱氮一般应用于大型工业炉内，农村家用的生物质锅炉基本没有氮氧化物处理装置。根据生物质燃料的燃烧特性，本文首先阐述了所设计秸秆成型燃料专用炉具的结构和关键燃烧技术，对玉米秸秆成型燃料进行燃烧试验研究。采用KM9106型烟气分析仪测量燃烧时烟气中NO、NO2和烟气氧含量。结果表明通过改变二次风的风量比例、进气位置、充气角度，在炉具内形成不同的风压射流，以强化热质传递，确保燃尽效果，有效控制氮氧化物的生成与排放。试验结果表明，当一、二次风量比例为3∶1、扰流形成的风压射流配送二次风时，秸秆成型燃料烧温度最高，燃烧充分，满足高效清洁燃烧要求。
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改进随机蛙跳算法在大豆品种快速鉴别中的应用
《光谱学与光谱分析 》 2023 EI SCI 北大核心 CSCD
摘要：大豆品种快速准确的鉴别，对于鉴定种子品质、净化种业市场以及保障粮食安全具有重要意义。为解决传统农作物品种鉴别方法中存在精度差和效率低等问题，采用拉曼光谱结合特征波长提取方法建立偏最小二乘（PLS）鉴别模型，对黑龙江省4个高蛋白大豆品种（黑农88、黑农98、绥农71以及绥农76）进行快速鉴别。随机蛙跳（RF）算法是一种通过迭代计算变量被选概率，以确定变量重要性的新型特征波长选择算法，可以有效剔除全光谱数据中的冗余信息。该方法存在初始变量集随机性、所需迭代次数大、阈值选取不确定的问题，因此提出一种基于最小绝对收敛与选择算子（LASSO）回归的改进随机蛙跳（MRF）算法。采用LASSO算法提取与属性变量最相关的特征波长点作为RF初始变量集F0，消除初始变量的随机性，在此基础上开始迭代计算，可以减少无用迭代次数，提高模型的预测精确度。RF算法通过设定阈值的方法选择变量，因此提取的特征波长往往具有不确定性。改进如下：首先去除被选概率为0的变量，对于排序后变量以10个波长点为间隔，每次增加1个间隔建立特征波长与大豆品种属性的偏最小二乘回归模型，当交叉验证均方根误差（RMSECV）取最小值时的建模波长为优选特征波长。以MRF优选特征波长作为输入变量建立PLS鉴别模型，并与全光谱以及常用的RF、LASSO和ElasticNet特征波长选择算法建模结果进行对比分析。结果表明，MRF算法提取300个特征波长点，仅占全谱波长的9.37%，有效筛选了关键特征变量，简化了模型复杂度。预测结果中均方根误差（RMSEP）和决定系数（Rp~2）分别为0.246 9和0.951 2，识别准确率达到100%，为所有模型中最优。拉曼光谱结合MRF算法可以实现大豆品种的快速鉴别，同时也为其他农作物品种的快速鉴别提供了一种新思路。
关键词： 拉曼光谱 大豆 特征波长选择 随机蛙跳 最小绝对收敛与选择算子
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低山丘陵坡耕地秸秆覆盖轮耕土壤WSOC的荧光特征
《光谱学与光谱分析 》 2022 EI SCI 北大核心 CSCD
摘要：为了提高坡耕地的秸秆还田效率,增加土壤有机质,探索一种适于坡耕地的基于种养结合的保护性耕作方式.采用田间小区试验,研究了秸秆覆盖轮耕技术(包括当季秸秆覆盖+休闲、上季秸秆覆盖+旋耕)与常规耕作(秸秆移除后旋耕)对土壤水溶性有机碳(WSOC)荧光特征及团聚体有机碳的影响.结果表明:砂质暗棕壤坡耕地秸秆覆盖旋耕(SRT)、秸秆覆盖休闲(SFT)与秸秆不还田的常规耕作(CRT)处理土壤WSOC均解析出C1,C2,C3和C4等4组荧光组分,主要为紫外光区与可见光区类富里酸(Peak A和Peak C)、类胡敏酸(F)和短波类色氨酸(类蛋白B、D峰)等成分.秸秆覆盖旋耕处理提高了类富里酸(Peak A和Peak C)和类蛋白组分C4含量,C1和C2组分较覆盖休闲和常规耕作分别提高112.73%,109.35% 和107.77%,66.07%,C4组分较SFT与CRT处理提高28.26% 和42.31%,差异显著,而常规耕作处理来自于自生源腐殖质组分的胡敏酸C3含量增加,较覆盖旋耕和覆盖休闲处理分别增加16.76% 和49.74%;0~20 cm耕层土壤团聚体有机物主要分布在<0.053 m m的矿物质结合态(M O M)中,平均占比为63.90%,其次为0.25~0.053 mm细颗粒态有机物(oPOM),占比为23.8%,粗颗粒态有机物(>0.25 mm)中含量最低,仅为11.2%;与秸秆不还田比较,坡耕地秸秆覆盖还田增加了植物来源的新鲜有机质的形成,表现为>0.053 mm的闭蓄态有机碳(oPOC)含量的增加,以覆盖旋耕处理oPOC增加较大,而秸秆不还田的CRT处理增加了MOM占比;覆盖旋耕处理FI和HIX值增大,土壤腐殖质积累趋势增强,为低山丘陵区坡耕地实施秸秆覆盖还田的保护性耕作技术提供了科学依据.
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热处理及转谷氨酰胺酶对糖基化燕麦蛋白凝胶性质的影响
《食品科学 》 2022 EI 北大核心 CSCD
摘要：对燕麦蛋白及其乳糖糖基化燕麦蛋白进行热诱导和转谷氨酰胺酶诱导凝胶改性,探究2种不同诱导方式对燕麦蛋白及其糖基化产物凝胶性质及结构的影响.结果表明:与燕麦蛋白热诱导凝胶相比,其他3种燕麦蛋白凝胶的弹性、硬度和持水性均显著提高(P<0.05);酶诱导凝胶的质构性质(弹性、硬度、胶黏性)与持水性优于热诱导凝胶;糖基化改性蛋白凝胶的质构性质与持水性显著高于未糖基化改性蛋白凝胶(P<0.05).酶诱导蛋白凝胶的表面疏水性分别高于两种热诱导蛋白凝胶;而糖基化改性蛋白凝胶的表面疏水性分别低于未糖基化改性蛋白凝胶.十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳、傅里叶变换红外光谱、荧光光谱分析、微观结构分析进一步证明了转谷氨酰胺酶能引起燕麦蛋白发生分子间或分子内交联而形成大分子质量的交联产物,转谷氨酰胺酶诱导的燕麦蛋白凝胶具有更为致密的微观三维网络结构.研究表明,与热处理相比,转谷氨酰胺酶更能诱导燕麦蛋白及糖基化产物形成良好的凝胶,为燕麦粉的多元开发提供了一定理论基础.
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长期不同施肥处理对黑土根际土壤有机碳结构组分的影响
《光谱学与光谱分析 》 2022 EI SCI 北大核心 CSCD
摘要：土壤有机碳是农业生态系统的关键驱动和调节者,特别是根际微域有机碳动态对土壤碳素循环和矿质营养元素释放起着重要作用.研究长期不同化肥和有机肥施用下大豆根际土壤有机碳、活性有机碳以及有机碳结构的变化规律,深入了解根际有机碳固持和稳定机制,为完善农田生态系统碳固持和农田可持续发展提供科学依据和理论支撑.该研究依托黑土长期定位试验,采用化学分析、固态13 C-核磁共振(13 C-NM R)等方法研究大豆根际土壤有机碳含量、活性有机碳含量和有机碳结构组分变化规律.结果表明,与非根际土壤相比,大豆根际土壤有机碳含量显著增加,长期施肥处理能够显著增加根际土壤有机碳和低活性有机碳含量,以常量有机肥加氮磷钾(MNPK)处理提升效果最好.核磁共振实验结果表明,与不施肥处理相比,M N PK处理明显增加根际土壤烷基碳、烷氧基碳比例以及烷基碳/烷氧基碳比值,降低芳香基碳和芳香碳/总碳比值,在非根际土壤中尤其显著;常量氮磷钾(N P K)处理增加芳香基碳比例和芳香碳/总碳比值,在根际土壤中烷基碳比例和烷基碳/烷氧基碳比值增加,烷氧基碳比例降低,非根际土壤测试结果相反.综上所述,M N PK处理能够显著提升根际有机碳含量,增加有机碳中烷基碳、烷氧基碳比例以及烷基碳/烷氧基碳比值,促进团聚体形成和增加土粒结构稳定性,而N PK处理增加芳香基碳比例和芳香碳/总碳比值,降低根际烷氧基碳比例,团聚体稳定性降低,同时证明固态13 C-核磁共振技术结合半定量分析能够准确地分析不同有机碳结构组分变化,深刻认识根际土壤有机碳的稳定机制.
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基于荧光光谱分析秸秆深埋还田黑土剖面DOC组分结构变化特征
《光谱学与光谱分析 》 2022 EI SCI 北大核心 CSCD
摘要：以黑土为研究对象,分析不同深度玉米秸秆还田(0~2,3~10,11~20,21~30和31~40 cm)后可溶性有机碳(DOC)的荧光特性差异,探讨秸秆深还田后腐殖化程度的变化特征.结果表明:秸秆还田可提高土壤DOC的含量.三维荧光光谱特征表明,土壤DOC的荧光组分均为2种,CK~T4处理分别为类腐殖质物质组分(Ex/Em=250~275/455 nm)和类色氨酸物质组分(Ex/Em=225~237/340~350 nm),而T5处理分别为类腐殖质物质组分(Ex/Em=250~275/455 nm)和类酪氨酸物质组分(Ex/Em=225/304 nm),还田31~40 cm深度有较小的自生成分,且腐殖化系数最高.土壤DOC组分C1的荧光强度有随着秸秆还田深度的加深而增大的趋势,C2组分则呈波动性的状态,荧光强度先增强再减弱.土壤DOC受自生源和外生源共同作用(FI>1.4,0.6 关键词：
秸秆还田
土壤深度
土壤DOC
三维荧光光谱
PARAFAC分析
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液熏高水分挤压组织化植物蛋白加工工艺优化
《中国食品学报 》 2022 EI 北大核心 CSCD
摘要：以高水分挤压组织化植物蛋白为原料，感官综合评分为指标，运用单因素结合响应面法对其液熏工艺进行优化，确定了最佳工艺参数：液熏温度45℃，液熏时间150 min，烟熏液体积份数5.7%，在此条件下感官综合评分87.4分，制备的液熏高水分挤压组织化植物蛋白呈有光泽的烟熏色，组织紧密，富有弹性，且烟熏味浓郁。品质分析表明，液熏后的高水分挤压组织化植物蛋白主要营养成分无明显变化；理化性质发生一定程度的变化，色差的L*值下降，a*值和b*值均增加，呈有光泽的烟熏色，有效酸度略有下降，质构的硬度、胶黏性和咀嚼性有所降低，而弹性略有增加。挥发性风味物质中增加酚类化合物等6类物质，其中，酚类化合物相对含量为17.668%，而其它类化合物在种类和相对含量上有一定的变化，改善了产品的品质。液熏前、后的安全指标无明显变化，菌落总数均较低，大肠菌群和苯并芘均未检出。结论：制备的液熏高水分挤压组织化植物蛋白具有较高的品质。
关键词： 高水分 挤压组织化蛋白 植物 液熏 加工工艺 品质分析
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基于模糊PID的犊牛代乳粉奶液温度控制系统设计与试验
《农业机械学报 》 2022 EI 北大核心 CSCD
摘要：为实现犊牛饲喂过程中冲调代乳粉奶液温度的有效控制、提高热交换器温度控制的准确率,设计一款基于模糊PID控制算法的动态温度控制系统,主要应用PID参数在线模糊自整定和PID温度控制模糊算法等实现动态调节被控对象(代乳粉奶液)温度,从而保证犊牛饮用代乳粉冲调奶液温度控制在(37±1)℃的可控范围内.设定热交换器温度为42℃,模拟外部入水温度分别为10、15、20、25℃时,犊牛饮奶位奶液温度与预先参数设定温度的波动幅度最大值仅为0.3℃.对犊牛饲喂装置的热交换器恒温控制系统进行样机性能试验,设定热交换器内的热水恒温控制在42℃,每5 min记录其温度,整个试验过程中热交换器内部温度基本控制在(42±0.2)℃范围内,温度平均相对误差以及变异系数小,系统温度控制稳定,能够满足犊牛对代乳粉冲调奶液温度的切实需求,实现了犊牛饲喂装置热交换器的快速响应和实时温度控制.
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糙米速食米粥工艺优化及其结构表征
《农业工程学报 》 2022 EI 北大核心 CSCD
摘要：为解决糙米口感差，食用不便等问题，以粳稻糙米和早籼米为原料，采用双螺杆挤压和高温干燥制备糙米速食米粥。在单因素试验基础上，通过Plackett-Burman设计对影响速食米粥的感官评分和复水时间的7个因素进行筛选，确定4个显著因素（淀粉直/支比、复合改良剂用量、物料含水率和干燥温度）。再采用响应面Box-Behnken设计进一步优化4个显著因素，得到优化制备工艺条件为淀粉直/支比0.26，复合改良剂用量0.65%，物料含水率35.4%，干燥温度165℃。此工艺条件下，糙米速食米粥感官评分为94分，复水时间为5.3 min。并通过差示扫描量热分析法和扫描电镜对糙米速食米粥的结构表征进行分析，结果表明复合改良剂和淀粉直/支比调配可以提高糊化温度和降低焓变值，使淀粉变得更稳定，更易被糊化；添加复合改良剂和高温干燥能促进粥体孔洞形成，提高其吸水能力，缩短米粥的复水时间。
关键词： 挤压 优化 速食米粥 淀粉直/支比 复合改良剂 感官评分 复水时间 结构表征
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留胚米脂质稳定化及其贮藏关键技术研究进展
《食品科学 》 2022 EI 北大核心 CSCD
摘要：留胚米具有营养全面和蒸煮方便等优点，但其在保质期内表现出的脂肪酸值升高、陈化气味明显等质量问题严重限制了留胚米制品的流通和推广。留胚米品质劣变的主要原因在于稻米碾磨后其表层脂质迅速发生难以控制的水解与氧化，且现有抛光、钝酶及包装等加工技术均不能使留胚米制品达到正常流通要求。为解决留胚米类产品的生产难题，本文在对稻米中脂质稳定性进行系统阐述的基础上，分别对不同加工和胁迫条件对稻米脂质稳定性的影响进行分析，最后对稻米中脂质氧化与其自身抗氧化系统的协同作用进行了综合评价，旨在为进一步开展留胚米品质劣变机理相关研究提供理论参考，为探索切实可行的留胚米安全贮藏技术提供新思路。
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