Liquefaction of Banana Pseudo-stem and Preparation of Polyurethane Adhesive from Liquefied Products

Banana pseudo-stem was liquefied in the mixture of polyhydric alcohols of polyethylene glycol(PEG400) and glycerol. Hydroxyl value of liquefied products ranged from 294.8 to 370.2 mg KOH/g and Mwas about 430. Liquefied products(LBPP) could be used as raw materials for polyurethane by reacting with 4, 4’-diphenylmethane diisocyanate(4, 4’-MDI) and PEG400 to synthesize liquefied product-based polyurethane(LBPP-PU) adhesive. To analyze in depth the creation of urethane linkage among LBPP, PEG400 and 4, 4’-MDI, factors which had effects on the residue content were all investigated. They were characterized by FT-IR and TG. The shear strength of LBPP-PU adhesive was improved when decreasing the percentage of the substitution of PEG400 by LBPP. The adhesive strength was obtained from T-peel of aspen/polyurethane adhesive joints, and the maximum lap shear strength(4.40 MPa) was obtained when 16.70% of LBPP was added to the LBPP & PEG400 system.

基于机器视觉的香蕉果柄识别及采摘试验研究

香蕉采摘是一个耗时费力的作业过程。为了实现香蕉的自动化采摘,首先,设计了一款香蕉智能采摘装置,主要包括叉剪升降机构、3-RPS并联机构和XY直线移动机构等,通过控制这3个机构的运动变化,满足其搭载的末端执行机构适应香蕉果柄的空间随机性要求;然后,搭建双目相机视觉识别系统,采用YOLOv5算法识别香蕉果柄,选择检测框的中心位置为采摘点;接着,根据采摘点位置反求3-RPS并联机构的位姿,驱动切割机构对香蕉果柄定位,完成香蕉串的自动采摘;最后,研制了香蕉智能采摘装置样机,开展采摘试验。试验结果表明,香蕉智能采摘装置的绝对位置误差小于8.66 mm,相对位置误差小于0.85%;γ角度误差小于1.10°,β角度误差小于1.25°,满足香蕉采摘的定位要求。

抗枯萎病中秆香蕉新品种桂蕉8号的选育

桂蕉8号香蕉(AAA Cavendish)是从引进香蕉品系GCTCV-217-1不定芽通过^(60)Co-γ辐射诱变,再经病原菌高压筛选选育而成。桂蕉8号新植蕉株高为252.7 cm,叶柄长度约32.4 cm,假茎中围、基围分别为45.3 cm、66.4 cm。假茎底色为深绿色。叶姿直立,雄花蕾形状为卵圆形。果穗呈长圆柱形,把间距稍短,果把紧凑。常规种植条件下,新植蕉平均株产可达21.5 kg,宿根蕉平均株产可达23.9 kg,生果皮颜色为绿色,熟果皮颜色为金黄色,果肉颜色为黄白色。果实可溶性固形物含量(w,后同)为20.10%,可溶性总糖含量为19.42%,总酸含量为0.26 g·100 g^(-1),淀粉含量为1.05 g·100 g^(-1),维生素C含量为11.0 mg·100 g^(-1),蔗糖含量为4.80 g·100 g^(-1),钾含量为332.00 mg·100 g^(-1)。盆栽及大田抗枯萎病试验评价,桂蕉8号均表现为高抗。

基于TG-FTIR的香蕉茎杆热解特性研究

香蕉茎杆是一种低成本产量高的生物质废弃物,其热解产物具有高值化利用的潜力。利用热重分析仪和傅里叶红外光谱仪,并结合多升温速率法和分峰拟合法研究了香蕉茎杆的热解过程。通过失重曲线发现,热解的主要温度范围为160~370℃。高温逸出气的红外光谱图表明,当温度到达约310℃时,逸出气体种类最丰富,浓度最高。多升温速率法计算得出香蕉茎杆的热解活化能为169~321 kJ/mol。分峰拟合法计算得出半纤维素分解、纤维素分解、木质素分解和残余物深度炭化的拟合峰活化能约为174 kJ/mol、176 kJ/mol、280 kJ/mol和365 kJ/mol。

香蕉梗纤维的提取及其纤维毡抗菌性能研究

香蕉梗纤维的提取及利用报道较少。本文通过NaOH/Na_(2)CO_(3)、NaOH/尿素、过碳酸钠/尿素三种脱胶方法,以不同的比例提取香蕉梗纤维并研究纤维性能特点及其纤维毡抗菌特性。结果表明:提取的香蕉梗纤维线密度范围为71.59 dtex-150.41 dtex、纤维平均长度为2.59±0.12 cm。扫描电镜和3D超景深显微镜结果显示,得到的纤维表面为沟壑状结构,随着脱胶体系浓度增加,纤维线密度呈减小趋势。FTIR和XRD结果显示,脱胶后香蕉纤维中半纤维素和木质素含量减少,纤维素含量增加。进一步通过湿法成网、加固等工艺,得到香蕉梗纤维非织造毡。抗菌测试结果表明:香蕉梗纤维非织造毡对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抑菌率分别为20.00%、57.52%。本实验为香蕉梗纤维提取及其在复合材料、装饰纺织品等领域应用奠定基础。同时,也可为其他生物质纤维提取和再生利用提供借鉴意义。

高压CO_(2)水热处理对香蕉假茎理化性质和燃烧特性影响

香蕉假茎废弃量大,但由于其含水量高、富含碱金属及碱土金属、能量密度低等问题,限制了燃料化利用,而高压CO_(2)水热处理为非蒸发湿法转化处理工艺,可高效的脱水、脱碱,并提高热值。利用电子扫描显微镜(SEM)、气体吸附分析仪(BET)、X射线衍射仪(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、热重分析仪(TGA)等表征手段,考察了高压CO_(2)水热处理对香蕉假茎理化性质及燃烧特性的影响。研究表明,随水热温度升高,固体产率降低,其高位热值增加,且最大可增至25.76 MJ/kg。随水热温度升高,样品层间三维结构被破坏形成片状结构,随刻蚀程度的进一步加剧,进而形成新的三维网状结构。因此,样品比表面积呈现先增加,后减小,随后升高。而表观形貌复杂程度加剧,孔隙结构发达,使得样品的燃烧性能改善。与此同时,水热温度在120~200℃时,由于易燃的半纤维素与非晶纤维素解聚成小分子,直至完全消失,样品着火温度增加,综合燃烧特性指数增加。当水热温度在200~280℃时,纤维素Ⅰ开始分解并转化为热稳定性更高的纤维素II,进而样品着火温度降低,综合燃烧特性指数降低。此外,随着水热温度升高,木质素的含量增加,燃尽温度升高。利用Flynn-Wall-Ozawa(FWO)法燃烧动力学分析,除280℃水热样品,其余样品的平均活化能均高于原样。综合比较能量回收率及燃烧性能,经过240℃的高压CO_(2)水热处理后获得的水热焦其综合理化性能最优。

香蕉秸秆颗粒燃料固体成型机的设计与试验

针对中国热带农业区香蕉秸秆粗大、含水率高、秸秆固体成型设备少等问题,该文研究设计了香蕉秸秆固体成型机,确定了螺杆挤压装置、搅拌装置、挤出成型装置和排水装置等部件的主要结构参数。样机性能试验结果表明:该机生产率为358kg/h,颗粒燃料的成型率为95.4%,机械耐久性为96.7%,颗粒质量密度为1.35g/cm3,颗粒含水率为2.76%,符合生物质颗粒燃料成型要求。整机工作平稳,成型可靠,经济效益与生态效益明显,在中国热带农业区具有广阔的推广应用前景。

糖蜜和米糠对香蕉茎叶青贮饲料品质的影响

【目的】考察单独或联合添加糖蜜和米糠对香蕉茎叶青贮饲料品质的影响,为寻找出便于推广应用的青贮发酵方法提供参考依据。【方法】在对香蕉茎叶进行青贮发酵时,分别设添加4%乳酸菌(LAB组)、4%乳酸菌+4%糖蜜(糖蜜组)、4%乳酸菌+4%米糠(米糠组)、4%乳酸菌+4%糖蜜+4%米糠(混合组)4个处理组及不添加任何辅料的对照组,青贮30 d后对各青贮饲料品质指标进行测定分析。【结果】与对照组相比,4个处理组青贮饲料的发酵品质明显提高,其感官评分均高于51分,达到良好或优等青贮饲料的标准。其中,添加米糠(米糠组、混合组)可降低青贮饲料的水分含量,提高粗蛋白含量;添加糖蜜(糖蜜组、混合组)可明显改善青贮饲料的感官品质,提高蛋白质含量,降低pH、氨态氮和单宁含量;联合添加糖蜜与米糠(混合组)不仅显著提高了青贮饲料的干物质和粗蛋白含量,还有效降低了氨态氮、粗纤维和单宁含量,呈协同作用。【结论】复合添加乳酸菌、糖蜜和米糠能改善香蕉茎叶青贮饲料品质,显著提高青贮饲料的消化利用率和营养价值。

香蕉茎叶纤维转化制燃料酒精的技术研究

以香蕉茎叶为材料,采用20 g/L的稀酸水解糖化和微生物发酵工程开展香蕉纤维转化制燃料酒精的工艺技术研究;同时探讨香蕉植株不同部位的含水量、茎叶纤维素含量和半纤维素含量对酒精得率的影响,这对于综合利用香蕉茎叶资源具有重要意义。

基于PLC的香蕉秸秆自动打包机的设计和控制研究

针对香蕉秸秆处理困难、综合利用率低的现状,设计一款香蕉秸秆自动打包机。样机根据香蕉秸秆粗大、纤维长且有韧性等特性,使用初步切块的香蕉秸秆为原料进行打包。采用机械捆扎、出料装置和液压系统相结合的设计,在PLC控制系统的有序控制下,实现香蕉秸秆的自动打包。

五种菌对香蕉茎秆纤维素降解能力比较及菌群构建

香蕉茎杆的粗纤维含量较高,一直以来却未得到较好的利用。由于纤维素在环境中难以自然降解,随着香蕉种植面积的增大,其对环境的影响也日益增大。通过微生物对香蕉茎秆进行降解,可以实现香蕉杆的资源化和无害化利用。该研究通过CMC酶活、FPA酶活及粗纤维降解率三个指标综合评定了五种高效纤维素降解菌纯培养及组合培养时对香蕉茎秆的降解能力。结果表明:单独培养时,效果较好的菌种为无花果曲霉和康宁木霉,其CMC酶活、FPA酶活、粗纤维降解率分别为699.8 U/mL、30.48 U/mL、22.39%和332.02 U/mL、59.20 U/mL、20.89%。此外,通过菌群构建,得到一个效果较好的组合(康宁木霉和无花果曲霉组合)。该组合的三种指标测定值分别为:947.41 U/mL、115.27 U/mL和29.08%。

香蕉茎的化学成分及其微观形态分析

分析了香蕉茎的主要化学成分;与其他非木材纤维原料相比,香蕉茎的纤维素和综纤维素含量较高,木素含量低。此外,对其微观结构进行了光学显微镜(LM)和扫描电子显微镜(SEM)观察,结果显示,香蕉茎的纤维细长,并具有独特的纤维盘旋结构和薄膜结构。

香蕉茎秆机械化处理利用的现状与分析

目前,我国香蕉茎秆资源丰富而利用不充分,由此带来一些污染问题。针对这些现状,阐述了我国香蕉茎秆废弃物概况、物料特性以及机械化处理利用现状;详细介绍了香蕉茎秆粉还田机、机械法提取纤维的配套设备以及颗粒燃料固体成型机3大类国内加工香蕉茎秆的机械及优缺点。同时,根据我国香蕉茎秆机械化处理利用过程中存在的机械缺陷和研究不足等问题,提出了相应的解决办法。

应用体外产气法研究3种农业废弃物对黑山羊的饲用价值

为了测定甘蔗尾叶、香蕉茎秆、菠萝叶3种热带农业废弃物对海南黑山羊的饲用价值,采用体外产气法测定3种热带农业废弃物的体外干物质消化率和产气量,并测定其营养成分和单宁含量。结果表明:甘蔗尾叶、香蕉茎秆、菠萝叶的体外干物质消化率(IVDMD)依次为49.68%、61.86%和79.56%,饲料相对值(RFV)依次为62.65%、77.23%和139.81%。总产气量(GP)、IVDMD与粗蛋白质(CP)、酸性洗涤纤维(ADF)、中性洗涤纤维(NDF)均呈负相关,RFV与CP和总能量(GE)呈不显著正相关,而与ADF和NDF呈显著负相关(p<0.05)。综上所述,甘蔗尾叶、香蕉茎秆、菠萝叶对于海南黑山羊均具有一定的饲用价值,可作为黑山羊的粗饲料;在3种废弃物中,菠萝叶的饲用价值最高。

不同添加剂对香蕉茎叶青贮饲料品质的影响

采用乳酸菌制剂、蔗糖、尿素作为香蕉茎叶青贮饲料添加剂,分别设置了空白对照、0.1%乳酸菌、0.1%乳酸菌+5%蔗糖、0.1%乳酸菌+5%蔗糖+0.2%尿素4个处理组进行青贮香蕉茎叶,对香蕉茎叶青贮过程的pH值变化进行监测,并对青贮饲料的品质进行感官评价和化学成分检测。结果表明:各组与对照组相比青贮品质均有提高;0.1%乳酸菌+5%蔗糖处理组的干物质含量最高,pH值最低;各组粗蛋白含量均高于对照组,其中0.1%乳酸菌+5%蔗糖与0.1%乳酸菌+5%蔗糖+0.2%尿素处理组差异不显著;0.1%乳酸菌+5%蔗糖+0.2%尿素处理组的NDF、ADF含量最低。综合各因素,添加0.1%乳酸菌+5%蔗糖的青贮效果最好。

香蕉茎叶生物炭对香蕉枯萎病防控效果及土壤性状的影响

对香蕉(Musa parardisiaca)茎叶废弃物进行500℃厌氧处理制备生物炭,采用大田试验,研究了不同生物炭添加量(生物炭与土壤的质量百分比:CK,0%;C1,1%;C2,2%;C3,3%)对香蕉枯萎病的防控效果及对土壤性状的影响,为香蕉茎叶废弃物的资源化利用提供理论参考。结果表明,与对照相比,生物炭处理(C1,C2,C3)使土壤容重显著降低15.4%—34.34%;土壤田间持水量、毛管孔隙度和总毛管孔隙分别增加8.07%—35.40%、14.36%—34.21%和11.96%—31.96%;土壤阳离子交换量、有机质、全氮、全磷、全钾、速效氮、速效磷和速效钾含量分别增加了98.17%—273.45%、50.82%—140.77%、8.33%—34.26%、36.07%—90.16%、16.74%—63.0%、36.04%—84.73%、22.57%—288.09%和33.77%—124.70%;土壤pH值增加了1.38—1.99个单位。土壤脲酶、蔗糖酶、过氧化氢酶和酸性磷酸酶的活性分别提高了23.94%—78.87%、7.84%—29.51%、32.95%—95.45%和36.78%—112.64%;土壤可培养细菌、固氮菌和放线菌的数量分别提高了2.45%—13.07%、14.10%—78.31%和6.64%—19.14%;可培养真菌和尖孢镰刀菌的数量分别降低了5.38%—23.19%和4.73%—28.13%,均以3%处理效果明显。Biolog-Eco分析的每孔平均吸光度值(AWCD)、丰富度、Shannon-Wiener多样性指数均有所提高。香蕉黄叶率、枯萎病发病率和病情指数随香蕉茎叶生物炭施用量的增加而降低。总之,香蕉茎叶生物炭通过对蕉园酸化土壤理化性质的改良作用,提高了土壤酶活性,优化了土壤微生物群落结构,施用量在3%时,对蕉园土壤培肥效应和防控香蕉枯萎病的作用效果较好。研究结果可为农业废弃物的资源化利用和酸化土壤的改良提供理论参考。

绿汁发酵液和纤维素酶对香蕉茎+小麦麸混合青贮品质的影响

本试验旨在研究绿汁发酵液和纤维素酶对香蕉茎+小麦麸混合青贮发酵品质的影响。调制1个香蕉茎单贮(BSS)组和8个香蕉茎小麦麸混合青贮组,分别为1个对照(CON)组,添加2mL/kg绿汁发酵液(FGJ)组,添加0.05、0.15和0.25g/kg纤维素酶(CEL1、CEL2和CEL3)3个水平组,添加FGJ+CEL1(MIX1)、FGJ+CEL2(MIX2)和FGJ+CEL3(MIX3)3个混合组,每组均设3个重复。常温发酵60d,测定青贮的发酵品质和化学成分。结果表明,与BSS组相比,CON组的气体损失率(GLR)和pH显著降低(P<0.05)。与CON组相比,各添加剂组的干物质(DM)、干物质回收率(DMR)和可溶性碳水化合物(WSC)含量有不同程度的增高,中性洗涤纤维(NDF)、酸性洗涤纤维(ADF)及氨态氮(AN)含量有不同程度的降低;与FGJ组相比,CEL和MIX组的DMR极显著升高(P<0.01)。在CEL组中,随CEL水平的增加,青贮效果愈好;与MIX1组相比,MIX3组的NDF含量显著减少(P<0.05),DMR显著升高(P<0.05);与CEL组相比,对应的MIX组有不同程度的改善。综上所述,在香蕉茎青贮中添加小麦麸有利于改善青贮品质,添加纤维素的效果优于添加绿汁发酵液的效果,二者混合效果更好,且混合后的青贮效果随着纤维素酶的增加而更好。

香蕉果梗切割力学特性试验

香蕉果梗的切割力学特性试验研究是设计香蕉收获机械执行装置的基础,为分析香蕉果梗在剪切过程中力的变化规律,本文通过选取不同切割角度、加载速度及不同果梗直径参数作为影响因素,采用正交试验法分析各个因素对果梗的剪切力、剪切功率和剪切应力等指标的影响。试验结果表明:对于破碎力的影响主要因素依次为果梗直径、加载速度、切割角度;对于功率的影响主要因素依次为果梗直径、切割角度、加载速度;对于应力的影响主要因素依次为果梗直径、加载速度、切割角度;切割角度为60°时对香蕉果梗纤维的破坏能力最强,且细香蕉果梗较粗香蕉果梗更容易被切割。

组合圆盘式香蕉茎秆切碎机的研究

针对我国热带农业区香蕉秸秆粗大、含水率高、机械化处理设备少等问题,设计了组合圆盘式香蕉茎秆切碎机,确定了传动方案、传送装置、切碎装置等部件的主要结构参数。该机成功研制,能够大大降低劳动强度、提高生产效率和香蕉茎秆机械化处理水平,为热带农业区农民增加收益,同时防止环境污染,保护生态环境。