科研产出
机收棉田残膜混合物粉碎揉丝装置设计与试验
《农业机械学报 》 2024 EI 北大核心 CSCD
摘要：针对机收残膜混合物资源化利用困难、现有粉碎与揉丝装置处理的残膜混合物不满足白星花金龟幼虫适口性等问题，设计了一种残膜混合物粉碎揉丝装置，利用粉碎揉丝技术对残膜混合物进行加工处理以满足白星花金龟幼虫的适口性。该装置主要由粉碎装置、输送装置和揉丝装置等组成，通过对残膜混合物粉碎、揉丝装置作业过程进行运动学与动力学分析确定了各零部件的结构参数与工作参数。为了验证残膜混合物粉碎揉丝装置的作业性能，以粉碎辊转速、揉丝辊转速与揉丝辊间隙作为试验因素，残膜破碎合格率、棉秆粉碎长度合格率、棉秆揉丝率为试验指标进行三因素三水平二次回归响应面试验，建立了回归模型，分析了各因素对残膜混合物粉碎揉丝装置作业性能的影响，并进行了参数优化与试验验证。试验结果表明：影响残膜破碎合格率和棉秆粉碎长度合格率的因素大小顺序为粉碎辊转速、揉丝辊间隙、揉丝辊转速；影响棉秆揉丝率的因素大小顺序为揉丝辊间隙、揉丝辊转速、粉碎辊转速。优化后最优工作参数组合为：粉碎辊转速13.0 r/min、揉丝辊转速60.0 r/min、揉丝间隙1.6 mm。以此参数组合进行试验，得到残膜破碎合格率、棉秆粉碎长度合格率和棉秆揉丝率平均值分别为90.4%、92.6%、92.2%,与理论优化值相对误差不超过2.0%,研究结果可为残膜混合物粉碎揉丝装置的设计提供参考。
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基于非靶向代谢组学解析猬木霉挥发性物质对香梨采后链格孢的抑制作用
《食品科学 》 2024 EI 北大核心 CSCD
摘要：本研究探讨猬木霉M6-5挥发性物质对香梨采后黑斑病菌链格孢（Alternaria alternata）代谢物质、呼吸和能量代谢的影响。基于非靶向代谢组学技术通过液相色谱-质谱联用仪测定链格孢受M6-5挥发性物质处理后体内代谢物质的变化；测定M6-5挥发性物质熏蒸处理后0、3、5、7 d的链格孢呼吸速率，计算呼吸抑制率；采用液相色谱仪测定不同培养时间处理组和对照组链格孢ATP、ADP、AMP和能荷的影响。结果表明：M6-5挥发性物质处理后链格孢菌丝体上调的差异代谢物有6-戊基-2H-吡喃-2-酮、4-乙基苯甲醛、3,4-二甲基苯甲酸、4-苯基丁酸、2-甲氧基间苯二酚等，下调的差异代谢物有6-氨基烟酰胺、11-酮基乙酰胆甾醇、3-羟基康力龙、茉莉酸、苯甲酰芽子碱等。利用京都基因与基因组百科全书通路分析发现差异显著的通路为次生代谢物的生物合成。在培养时间结束（7 d）时，M6-5挥发性物质对链格孢的呼吸抑制率为（49.64±2.04）%；与对照组相比，M6-5挥发性物质处理显著降低了链格孢ATP、ADP、AMP的含量和能荷水平，说明M6-5挥发性物质处理使链格孢胞内维持在更低的能荷水平，能量代谢失衡，呼吸速率受抑制，进而影响了代谢物质的变化。
关键词： 非靶向代谢组 猬木霉 挥发性物质 链格孢 抑制作用
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基于低场核磁的西梅干燥过程水分迁移规律
《农业工程学报 》 2024 EI 北大核心 CSCD
摘要：为探究西梅在干燥过程中水分迁移情况以及在不同温度（50、65、80℃）和风速（1、2、3 m/s）下的干燥特性，该研究基于毕渥数建立了西梅干燥动力学模型，运用低场核磁共振技术分析了干燥过程中不同干燥质量的西梅个体内部水分的分布状态和迁移规律。结果表明：在西梅热泵干燥过程中，水分扩散先为外部扩散控制，随后为内部扩散控制。基于毕渥数的Bi-G模型可以较为准确的描述西梅干燥过程。西梅的干制时长受干燥温度和风速影响，半干时间为3.61～34.47 h，水分有效扩散系数为0.32×10-8～5.72×10-8 m2/s。其中，温度的影响较为明显，升高温度能够显著缩短干燥时长，加速西梅内部自由水、半结合水、结合水的扩散与相互转换。在干燥过程中，一方面水分由西梅表皮向外界空气蒸发扩散，另一方面升温干燥使得西梅内部水分传递势发生变化，水分遵循传递势差异向西梅内部扩散达到新的平衡。核磁共振成像图显示，西梅鲜果内部水分分布不均，在干燥质量为60%时内部水分达到平衡点。此后，随着干燥的进行，西梅外表皮水分快速流失，对应干燥中后期出现的结壳现象。这种现象导致水分迁移通道受阻，影响西梅干制时长和品质。因此，基于不同干燥质量的核磁共振成像图，针对西梅不同干燥阶段选择不同的干燥温度进行降温干燥。结果表明，阶段降温干燥能够减少干燥后期表皮结壳硬化带来的影响，缩短干燥时长，提高西梅干燥品质。研究结果可为西梅干燥工艺优化和过程设计提供理论依据。
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分段滚筒式气力协助白星花金龟幼虫转化残膜混合物分离装置设计与试验
《农业机械学报 》 2024 EI 北大核心 CSCD
摘要：针对白星花金龟幼虫转化残膜混合物后满足生物活性前提下多种形体差异显著混合物的分离问题,设计了一种分段滚筒式气力协助白星花金龟幼虫转化残膜混合物分离装置.通过物理试验与理论计算确定了白星花金龟幼虫、虫砂、残膜阻力系数分区与理论悬浮速度,利用悬浮速度台架试验验证了其准确性,可为后续气固耦合仿真提供数据基础.通过理论分析与EDEM-Fluent耦合方法模拟残膜、幼虫及虫砂筛分过程,确定了本装置的主要结构参数与工作参数.选择滚筒筛转速、滚筒筛倾角及风扇风速为试验因素,残膜含杂率与虫砂含膜率为试验指标进行了单因素试验以确定各因素水平合理范围,根据单因素试验结果,设计了三因素三水平二次回归响应面试验并建立回归模型.试验结果表明:影响残膜含杂率的因素由大到小依次为风扇风速、滚筒筛倾角、滚筒筛转速;影响虫砂含膜率的因素由大到小依次为滚筒筛转速、滚筒筛倾角、风扇风速.优化后最优工作参数组合为滚筒筛转速21.79r/min、滚筒筛倾角3.58°、风扇风速5.52 m/s.以此参数组合进行物料筛分试验,得到残膜含杂率与虫砂含膜率平均值分别为8.96%、1.52%,与理论优化值相对误差均小于5%.该研究可为含生物活性且形体差异显著的混合物分离装置设计提供参考.
关键词： 残膜混合物 白星花金龟幼虫 分段式滚筒筛 风选 气固耦合 参数优化
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适收期油菜茎秆离散元仿真参数标定与试验
《农业工程学报 》 2024 EI 北大核心 CSCD
摘要：为解决在联合收获时油菜脱粒仿真过程缺乏准确可靠的接触参数和粘结参数的问题，该研究以联合收获适收期油菜茎秆为对象，利用离散元仿真（enhanced discrete element method,EDEM）软件构建油菜茎秆离散元模型，对模型的接触参数和粘结参数进行标定与优化。针对接触模型参数，依次通过Plackett-Burman试验、最陡爬坡试验和BoxBehnken试验，完成油菜中部茎秆仿真接触参数的标定，并得出其数学模型以及模型的一组最优解；针对粘结模型参数，先应用Plackett-Burman试验筛选出影响最大弯曲破坏力的显著因素，再通过二次回归正交组合试验，找出二次回归方程，借助优化求解工具，求出显著因素的最优参数组合。结果表明：在接触模型中，茎秆剪切模量、茎秆-钢板的静摩擦系数和茎秆-茎秆的静摩擦系数对接触模型影响显著（P<0.05），分别为17.251 MPa、0.353、0.383，在优化的参数下堆积角仿真值与实际堆积角相对误差为0.36%；在粘结模型中，单位面积法向接触刚度、单位面积切向接触刚度对粘结模型影响显著，分别为1.89×1010、1.54×1010 N/m3，在优化的参数下弯曲仿真试验表现与实际试验表现一致，最大弯曲破坏力仿真值与实际值相对误差为0.47%，可较好表现适收期油菜茎秆受击打而弯曲折断的力学特性，该研究可为优化油菜联合收获机脱粒装置的结构参数和研究油菜收获过程等研究提供一定的理论基础。
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预处理对赛买提杏片热风干燥特性和水分迁移的影响
《中国食品学报 》 2024 EI 北大核心 CSCD
摘要：为研究不同预处理对赛买提杏片热风干燥特性及水分迁移规律的影响,以切分去核的赛买提杏片为原料,在消除酶促褐变的基础上,经4种预处理(热水漂烫、蒸汽漂烫、微波处理及硫处理),探究3个温度(40,50,60 ℃)下的干燥特性、水分有效扩散系数及活化能,并建立干燥动力学模型,研究模型参数与干燥温度间的关系.结合低场核磁共振(LF-NMR)和成像技术(MRI),通过横向弛豫时间和成像伪彩图的变化阐明干燥过程中杏片内部水分迁移规律.结果表明:与40℃相比,经4种预处理的杏片干燥耗时分别缩短41.67%,36.36%,53.85%,50.00%.Deff随着温度的升高而增大,主要在5.9637× 10-7~1.3530×10-6m2/s范围.基于干燥动力学进行模型拟合,漂烫及微波等热处理的最适模型均为Wang and Singh模型,R2分别为0.9929,0.9955,0.9942,而非热预处理的硫处理最适模型为Page模型(R2=0.9967).LF-NMR试验表明干燥前期主要由表面汽化为主,杏片中自由水最先被脱除,干燥后期由内部扩散控制,部分自由水转化为不易流动水和结合水,水分扩散速率降低.护色预处理结合热风干燥对杏片干燥特性及水分迁移均有一定影响.方差分析显示,4种护色处理方式在各温度干燥时Deff无显著差异(P>0.05),干燥温度对干燥过程中的水分扩散起决定性作用.结合低场核磁共振技术可知,微波和硫处理组杏片至干燥结束,在干燥温度50℃和60℃,干燥时间相较于漂烫处理组可缩短4 h.
关键词： 赛买提杏片 漂烫 硫处理 微波处理 模型验证 低场核磁
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猬木霉M6-5挥发性物质对香梨采后链格孢细胞膜和细胞壁的影响
《食品科学 》 2024 EI 北大核心 CSCD
摘要：本研究探讨了猬木霉M6-5挥发性物质对香梨采后黑斑病菌链格孢（Alternaria alternata）细胞膜和细胞壁的影响。首先将生长5 d的猬木霉培养基与含链格孢菌饼培养基对扣，测定30℃培养3、5、7 d的抑菌效果；通过扫描电镜和透射电镜观察处理组和对照组链格孢菌丝体；收集两组链格孢菌丝体，采用碘化丙啶（propidiumiodide,PI）染色法观察链格孢细胞膜完整性，测定电导率等细胞膜相关指标；使用钙荧光白（calcofluor white,CFW）染色法测定链格孢顶端生长细胞的形态变化，并进行碱性磷酸酶（alkaline phosphatase,AKP）活力和N-乙酰葡糖胺质量浓度分析。结果表明：在培养期间内，猬木霉产生的挥发性物质对链格孢均具有良好的抑菌效果，处理组链格孢菌丝出现皱缩、肿胀和部分断裂的现象，细胞质基质减少情况比对照组更严重，局部伴有质壁分离现象；而对照组菌丝则生长正常，孢子结构完整，切面结构清晰，胞质均匀，细胞壁和细胞膜结构正常。经猬木霉M6-5挥发性物质处理后，处理组链格孢电导率、丙二醛水平、蛋白质和核酸泄漏量均显著高于对照组；PI染色观察到处理组链格孢菌丝体发出红色荧光，说明猬木霉挥发性物质破坏了链格孢细胞膜的完整性，导致细胞内容物外泄，细胞膜的正常功能受到显著破环。CFW染色观察到两组链格孢菌丝体荧光强度无明显差异，处理组和对照组的AKP活力和N-乙酰葡糖胺质量浓度也无显著差异，说明猬木霉挥发性物质对链格孢细胞壁未产生破坏作用，其主要作用靶位也并不是细胞壁。综上，猬木霉M6-5挥发性物质的抑菌靶点是链格孢的细胞膜。
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基于变环量方法的农用轴流风机设计及性能优化
《农业工程学报 》 2024 EI 北大核心 CSCD
摘要：随着农业设施养殖空气过滤装置使用的普及，对高压农用轴流风机的需求也随之提升。为了提高农用轴流风机的气动性能并扩大工作压力范围，利用变环量设计理论，通过风洞试验和数值模拟，对风机叶片进行了重新设计。旨在改变现有叶片轮毂处结构形式，改善农用轴流风机内部流态，达到提升农业轴流风机气动性能和扩大稳定运行范围的目的。该研究以0.91 m农用轴流风机尺寸及目标风量为设计参数，利用变环量方法设计了一款叶片。通过单因素和响应面分析方法，研究了轮毂直径d、安装角α和叶片数n结构参数对风机性能和流场的影响。最佳工艺参数为d=260 mm,α=-0.369°，n=4片。数值模拟结果表明，优化后的轴流风机性能优于设计轴流风机，扩大了高压区稳定运行范围。样机试验测试表明，在高压（120 Pa）下，优化风机相较于原型轴流风机的风量提高了163%（达到18 710.99m3/h），能效比提高了18.9%(达到1.94 m3/（h·W）)。该研究证明了变环量在农用轴流风机设计中的可行性，结构参数的优化可进一步降低风机的内部涡流。优化后的轴流风机减少了内部流场的二次流，提高了叶片的做功能力，改善了风机的气动性能，确保轴流风机在农业应用中能够更高效地实现空气流通与调控。
关键词： 农用机械 农用轴流风机 数值模拟 试验 气动性能 变环量方法
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液相色谱-质谱非靶向代谢组学分析3种不同生产原料波杂发酵饮品的代谢差异
《食品科学 》 2024 EI 北大核心 CSCD
摘要：利用超高效液相色谱-串联飞行时间质谱对3种不同生产原料的波杂发酵饮品进行非靶向代谢组学研究。采用主成分分析、偏最小二乘判别分析等多元统计分析方法，筛选出差异代谢物，并对差异代谢物及其通路富集情况进行研究。结果表明，3种不同生产原料的波杂样品组间代谢物均存在明显差异。非遗波杂（G1）、传统塔尔米波杂（G2）和传统玉米波杂（G3）组间筛选的显著差异代谢物分别是109(G1 vs G2)、124种（G1 vs G3）和114种（G3 vs G2）。这些差异代谢物主要体现在脂质和类脂分子、有机酸及其衍生物、有机杂环类化合物、苯丙烷类和聚酮类化合物等，差异可能是由原料的不同所引起。京都基因与基因组百科全书代谢通路富集分析显示，这些差异代谢物主要参与了多种植物次生代谢产物的生物合成、苯丙烷类化合物的生物合成、黄酮类物质的生物合成及其降解等代谢通路。本研究探索了3种不同生产原料的波杂发酵饮品的差异代谢物及代谢通路，以期更好地为波杂发酵饮品综合开发利用提供科学理论依据。
关键词： 波杂 液相色谱-质谱法 非靶向代谢组学 代谢物 代谢通路
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气候变化对新疆膜下滴灌花生适宜播期的影响
《农业工程学报 》 2023 EI 北大核心 CSCD
摘要：为探索气候变化条件下新疆不同区域膜下滴灌花生适宜播期,该研究利用北疆和南疆试验区实测地温数据与同期平均气温数据确定了花生播种前日平均地温与日平均气温之间的关系,并基于新疆51个气象站点1951—2020年气象资料,分析了气候变化条件下新疆不同产区膜下滴灌花生播期的变化规律.结果表明:播种前农田表层土壤温度与日平均气温呈较强的线性相关性,当春季连续5 d日平均气温维持在14.00和16.10℃时,同期表层土壤温度维持在12和15℃;播前连续5 d表层土壤温度维持在12℃时播种,东疆、南疆和北疆花生产区播期日序数多年平均值分别为106.94、108.53和121.09;播前连续5 d表层土壤温度维持在15℃时播种,东疆、南疆和北疆花生产区播期日序数多年平均值分别为114.39、117.02和128.58;近70年新疆绿洲花生适播期平均日气温呈上升趋势,东疆、南疆和北疆地区花生适播期分别提前了1.44~1.75、1.13~1.43和1.05~1.88 d/10a;根据播前农田耕层土壤地温与播后根区土壤地温的变化规律,新疆膜下滴灌花生适宜播期,东疆花生产区比南疆早2 d左右,南疆比北疆早12 d左右,目前,北疆花生产区适宜的播期为4月底至5月上旬.研究结果可为新疆绿洲不同花生产区适宜播种日期的选择提供技术支持.
关键词： 作物 播种 气温 土壤温度 播期 膜下滴灌 花生 新疆
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