微酸性电解水对虾仁的杀菌效果及其动力学

为探明微酸性电解水(slightly acidic electrolyzed water,SAEW)对南美白对虾(Litopenaeus vannamei)虾仁表面杀菌效果及其动力学规律,选取料液比1:4、1:10、1:20,将虾仁分别浸洗杀菌2、5、10 min,对杀菌过程中虾仁表面及SAEW残存液中总菌落数,与有效氯质量浓度(available chlorine concentration,ACC)的变化进行测定,建立ACC衰减与微生物减灭的动力学模型,并通过颜色、硬度、pH值,及水分横向弛豫行为分析,探讨SAEW杀菌处理对虾仁品质的影响。结果表明SAEW对虾仁表面大肠杆菌有较强杀菌效果,并随处理时间的延长、作用量的增大,SAEW的杀菌效力不断增强,处理5 min时,随着料液比的增加,虾仁表面菌落数从最初的6.6 l(CFU/mL),依次降到5.0、4.7、4.4 lg(CFU/mL),料液比为1:20时,静置浸洗10 min后,虾仁表面菌落数由最初的6.6 lg(CFU/mL)降至3.9 lg(CFU/mL);同时SAEW浸洗液中残存菌落数也随处理时间的延长、作用量的增大,而不断减少,在处理2、5和10 min时,SAEW中的残存菌落数分别为4.18、3.47、2.78 lg(CFU/mL),处理时间为5 min时,随料液比的增加,SAEW中的残存菌落数分别为3.47、2.78、2.65 lg(CFU/mL);同时SAEW中ACC的消耗随处理时间的延长、而不断变大,杀菌处理5、10 min时,ACC质量浓度从初始的20.53 mg/L分别降至7.79、10.97 mg/L。动力学分析表明:SAEW在杀灭虾仁表面大肠杆菌的过程中,ACC的衰减可以用一级动力学模型描述,拟合后决定系数R2均大于0.9,而微生物的减灭遵循更为复杂的动力学模型;此外经过SAEW杀菌处理的虾仁,其颜色、pH值、硬度、以及水分的横向弛豫行为,与未处理样品相比,基本没有显著性变化。相关结果能为SAEW在水产品加工过程中的应用提供技术指导,同时也有助于SAEW杀菌技术理论的完善。

微酸性电解水储藏和杀菌过程中有效氯衰减的动力学模型

为探明微酸性电解水(slightly acidic electrolyzed water,SAEW)在储藏及杀菌过程中理化指标的变化规律,将SAEW置于25、30、35、40、50℃环境温度下,测定其主要理化特性参数pH值、氧化还原电位(ORP),以及有效氯质量浓度(ACC)随储藏时间(0～12d)的变化,同时也测定了SAEW对大肠杆菌(ATCC25922)杀菌过程中ACC的变化规律。SAEW的pH值随储藏时间的延长而增大,ORP和ACC则减小,且储藏温度越高,各理化特性参数的变化幅度越大;在SAEW对大肠杆菌的杀菌过程中,ACC值不断降低。同时对储藏过程及杀菌过程中的有效氯衰减建立动力学模型,拟合后决定系数均达0.90以上。结果表明储藏温度和储藏时间对SAEW的理化特性参数有明显影响,且储藏过程与杀菌过程中的有效氯衰减符合一级动力学模型。相关研究结果为SAEW在农业、食品、医疗及环保等领域的应用提供了参考。

不同成熟度草莓鲜榨果汁的电子鼻和电子舌检测

采用电子鼻和电子舌,通过主成分分析(principal component analysis,PCA)、线性判别分析(linear discriminantanalysis,LDA)对不同成熟度草莓鲜榨果汁的风味品质进行检测区分,并通过偏最小二乘回归分析(partial leastsquares,PLS)建立电子鼻和电子舌传感器响应信号与草莓鲜榨汁理化指标之间的关系,定量预测草莓的品质指标.结果表明:PCA和LDA法均对不同成熟度草莓鲜榨汁的区分效果较好,且电子舌的区分效果好于电子鼻,电子鼻和电子舌传感器响应信号融合后的区分效果与电子舌相当;通过PLS法,电子舌传感器响应信号能够较好地预测不同成熟度草莓鲜榨汁的可溶性固形物含量、Vc含量和pH值,但对总酸含量的预测能力稍差,其校正决定系数R2为0.876,预测决定系数R2为0.793;电子鼻和电子舌传感器响应信号融合后能够很好地预测不同成熟度草莓鲜榨汁的可溶性固形物、Vc和总酸含量及pH值,其预测能力好于单一的电子鼻或电子舌,其中对于电子舌不能很好预测的总酸含量其校正决定系数和预测决定系数分别上升为0.965和0.908.表明采用上述方法能对样品进行较好地区分且能对样品的品质指标进行较好地预测,其中电子鼻和电子舌信号融合对样品的区分能力和预测能力增强,验证了电子鼻和电子舌结合是对样品气味和味道的综合信息进行评价.

微电流电解去除养殖海水中氨氮效果

为了探究微电流电解技术去除养殖水体中氨氮的效果,试验以盐度为30‰(质量分数)人造海水为对象,设置了循环水温度、流速和电流密度3个参数以及对应参数的3个水平,探究其对氨氮去除率的影响。试验结果表明,在试验设置的温度(18、25、32℃)和流速(100、300、500 m L/min)条件下,循环水温度和流速的变化对氨氮去除率影响并不明显。试验设置的电流密度(20、40、60 A/m2)条件下,对氨氮去除率有明显作用,且电流密度越大,单位时间内氨氮去除速率越快。正交试验确定了最优去除条件为电流密度、水温和流速分别为40 A/m2、32℃、500 m L/min。通过能耗分析可知,在设定的参数范围内,不同温度条件下最低能耗条件为电流密度40 A/m2、流速300 m L/min,最低的能耗为21.26 Wh/kg。研究结果可以为微电流电解在海水循环水养殖中氨氮降解提供参考。

应用激光诱导击穿光谱对土壤中多元素同时定量分析

土壤元素的丰缺是对土壤养分检测、农业按需种植和科学施肥的依据,是精准农业农情信息感知技术检测的关键点,更为农业生态、高效和优质生产提供理论指导。该研究运用激光诱导击穿光谱(LIBS)技术结合定标曲线法和偏最小二乘回归(PLSR)方法对土壤中的Al,Fe,Mg,Ca,Na和K多种元素同时进行定量分析。利用LIBS检测仪获取了五种标准土壤样品(国家编号:GBW07446,GBW07447,GBW07454,GBW07455和GBW07456)的LIBS数据之后,将每种土壤的多条谱线平均处理来消除试验误差。通过分析所获取的土壤LIBS谱线信息,选取了Al,Fe,Mg,Ca,Na和K元素的特征分析谱线和分析光谱区间,并利用谱线的峰值信息和分析光谱区间内的单个或多个谱峰的积分信息(峰面积)与对应元素浓度拟合并建立定标曲线。结果表明,基于谱峰的峰面积建立的定标曲线的线性关系优于利用峰值信息建立的定标曲线(Fe除外)。同时,针对所选的分析光谱区间和元素的浓度信息,运用PLSR建立定量分析模型,其结果明显要优于定标曲线的分析精度,这也表明LIBS技术结合化学计量学分析在未来光谱化学分析领域有很大应用前景。研究的结果不仅为现代农业的土壤养分空间分布检测和农田精准施肥技术的应用起指导作用,还为田间使用的便携式LIBS土壤检测仪的开发奠定了理论基础。

膜前预处理技术在畜禽养殖污水处理中的应用进展

畜禽养殖是关系我国国计民生的重要产业,然而畜禽养殖污水排放量大、污染负荷重,直接威胁环境生态安全。养殖污水的循环利用可以极大的减少污染。膜浓缩技术可将养殖污水营养物浓缩生产高值液态肥,膜分离产生的透过液可用于冲洗养殖舍。采用以去除污水悬浮、胶体等为核心的膜前预处理技术可延缓膜污染,延长膜寿命,降低运行成本,是膜浓缩在养殖污水应用的关键环节。本文介绍了膜污染的类型及成因,综述了多级过滤、化学絮凝、电絮凝、调节污水p H等膜前预处理技术在养殖污水膜浓缩处理中的应用进展,并对膜前预处理技术应用前景进行了展望。

鲜虾卸压超冷速冻过程中的热变化和冰晶形态

冷冻过程中样品的热变化和冰晶形态是反映冷冻方法对产品品质影响的重要特征,为了开发高品质的冷冻虾产品,研究了鲜虾在卸压超冷冷冻过程中的热变化和冰晶结构形态,分析了冷冻过程中温度变化和冰晶的截面积、当量直径、圆度和拉伸度,以及其粒径分布,并与传统冷冻法进行了比较。空气冷冻、液体浸没冷冻、卸压超冷速冻(100,150和200 MPa)形成的冰晶截面积依次分别为:5 002.47,901.79,2 851.93,1 364.42和597.36μm2;圆度分别为0.73,0.86,0.87,0.90和0.85;拉伸度分别为2.11,1.65,1.54,1.55和1.58。试验结果表明:空气冷冻结冰所需时间最长(154 min),形成较大且不规则的冰晶,对虾肉组织造成不可逆破坏;液体浸没冷冻速率相对较快(5.9 min),形成的冰晶比空气冷冻的小;200 MPa的卸压超冷速冻形成的冰晶颗粒最小最均匀,冰晶形成时间最短(2.1 min),能最大限度地保持虾的品质。研究结果为卸压超冷速冻在虾的产业化生产应用中提供参考。

化学絮凝法处理温室龟鳖养殖废水工艺参数优化

选择聚合氯化铝(PAC)、聚合硫酸铁(PFS)、聚合氯化铁(PFC)为絮凝剂,对比研究3种絮凝剂去除温室龟鳖养殖(greenhouse turtle aquaculture)废水悬浮物效果。结果表明,絮凝剂PAC的絮凝效果最佳。选择PAC为絮凝剂,阳离子聚丙烯酰胺(PAM)为助凝剂,通过响应面法以浊度去除率为响应值,PAC和PAM的投加量和搅拌时间为影响因素,对工艺关键参数进行优化,最终确定最佳工艺参数。根据响应面分析结果,确定龟鳖养殖废水的最佳絮凝条件为PAC质量浓度85.3 mg/L、PAM质量浓度19.8 mg/L、搅拌时间2 min。在此条件下浊度去除率为97.1%,为温室龟鳖养殖废水的优化絮凝处理提供了参考依据。

密闭遮光型甲鱼温室热环境模拟与试验

为了预测和评价密闭遮光型甲鱼温室的湿热环境,构建了甲鱼温室湿热环境的一维传热理论模型。采用欧拉数值计算方法求解甲鱼温室的传热方程组,编制了基于Matlab的计算机程序,根据屋顶材料的热传导系数、屋顶的红外辐射特性、温室的结构参数、温室热量输入与气象参数等条件,模拟甲鱼温室传热过程,该模型可以获得甲鱼温室任意时刻的屋顶内外表面温度、室内温湿度、养殖水体温度以及热流量等数据信息,可为甲鱼温室的湿热环境综合分析提供依据。通过建立相应试验方案对模型结果进行验证,实测结果表明,屋顶外表面、内表面模拟温度与实测温度平均误差为1.96和0.9℃,养殖水体与室内空气模拟温度与实测温度平均误差为0.32与1.3℃,室内相对湿度模拟与实测平均误差为3%。模型的理论计算值与试验测定值较为一致,表明甲鱼温室的一维传热理论模型具有较高的准确性。

斜切针接式穴盘蔬菜嫁接机关键机构的设计与试验

为提高茄科植物嫁接育苗效率,根据"针接式嫁接法"的嫁接作业要求,设计可直接在穴盘内对幼苗进行嫁接操作的针接式自动嫁接机.设计穴盘定位机构,完成在嫁接作业位置对穴盘的控制;针对砧木的柔嫩性,设计砧木扶直装置和带有导向槽的砧木夹持装置协同完成对砧木形态的控制,实现对穴盘内单行6株苗同时夹持定位;针对接穗处理,设计旋转切削机构对接穗进行切削,提高切削速度,增加切削平滑度;同时,对样机的作业性能进行试验.结果表明,砧木夹持成功率为97.4%,接穗切削成功率为94.4%.嫁接机工作性能稳定可靠,可以适应茄科作物工厂化育苗需求.

无线电子鼻的研制和远程监测应用

设计并实现了基于无线传感网络的无线电子鼻系统,该系统包括用于采集数据的监测节点、用于ZigBee网络组织与数据汇聚的协调器节点和用于数据存储和处理的远程管理系统.在系统完成后,对其通信性能进行测试,然后将之运用于水果李子存放过程的检测.在恒定温度湿度下,每天测2次,连续检测5d.运用PCA(principal component analysis,主成分分析)能够大概得出李子变化趋势,而运用BP(back propagation,神经网络)可较准确地判定各样品所属阶段.最后选取2种SVM(support vector machine,支持向量机)方案分别对样品训练集和测试集的识别率进行计算.结果表明,选用主成分分析后的特征向量进行SVM分析有较好的识别率,说明本实验设计的无线电子鼻系统能够运用于水果新鲜度的远程监测.