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猪肉新鲜度特征波长筛选及无损智能检测装置优化

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农业工程学报 2025年

作者：左杰文彭彦昆李荣娇徐汇丽中国农业大学工学院国家农产品加工技术装备研发分中心河南双汇投资发展股份有限公司

食品安全和质量控制在现代社会变得至关重要，猪肉的安全和质量直接关系到人们的健康和生活质量。传统的食品安全检测方式往往存在着效率低下、破坏样本等问题。为实现猪肉新鲜度的快速、无损检测，在前期研究的基础上，该研究基于猪肉... 详细信息

食品安全和质量控制在现代社会变得至关重要，猪肉的安全和质量直接关系到人们的健康和生活质量。传统的食品安全检测方式往往存在着效率低下、破坏样本等问题。为实现猪肉新鲜度的快速、无损检测，在前期研究的基础上，该研究基于猪肉上清液实验平台提取了猪肉新鲜度各指标的特征波长，筛选出了与猪肉新鲜度相关性最高的6个特征波长。分析了猪肉新鲜度指标TVB-N(total volatile basic nitrogen)含量、pH值和颜色（L*、a*、b*）随着储藏时间的变化规律和上清液的光谱特征。通过CARS(competitive adaptive reweighted sampling)和SPA(successive projections algorithm)算法筛选出了猪肉上清液光谱中与猪肉相关的特征波长，基于特征波长的PLSR(partial least squares regression)模型性能得到明显的提升，使用标准正态变换、竞争自适应重采样加权算法与连续投影算法联用（SNVCARS-SPA）建立的模型具有最佳性能，TVB-N含量、pH值、L*、a*和b*的预测集相关系数Rp分别为0.996、0.961、0.731、0.922和0.839，预测集均方根误差RMSEP分别为0.388 mg/100g、0.067、2.377、0.832和0.567，其中540、580、680、730、760、860 nm这6个特征波长与猪肉新鲜度相关性最高。基于上述研究中的特征波长，优化设计了基于多光谱传感器的检测装置，包括光源模块、控制模块、散热单元、供电单元、采集探头和外壳等，基于Arduino系统对装置的软件进行了设计。建立了猪肉新鲜度指标TVB-N含量、pH值、L*、a*、b*的预测模型，在6个特征波长下TVBN含量、pH值、L*、a*和b*最优模型的Rp分别为0.970、0.937、0.805、0.908和0.915,RMSEP分别为0.874 mg/100g、0.097、1.972、1.514和0.729。与优化前的设备相比，优化后的设备体积更小，制造成本更低，TVB-N检测精度进一步提高。该研究通过硬件和算法的优化，提升了猪肉新鲜度检测模型的性能，对于推动新鲜度检测设备的应用、提升肉类供应链中的质量监控能力、保障消费者的食品安全具有重要意义。

关键词：光谱分析机器学习光源特征波长微型设备

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模块化滚筒好氧发酵反应器设计与试验

农机化研究 2025年第3期47卷 95-102页

作者：郝旭程红胜沈玉君丁京涛周海宾侯善策郭占斌陈言鑫黑龙江八一农垦大学工程学院黑龙江大庆163319 农业农村部规划设计研究院农村能源与环保研究所北京100125 农业农村部资源循环利用技术与模式重点实验室北京100125

针对现有滚筒式好氧发酵反应器存在腔体容积固定不可调、运行能耗高、尾气余热回用难等问题,基于模块化设计理念,研发了一种模块化滚筒好氧发酵反应器,主要由滚筒、曝气系统、余热回用装置、驱动系统和密封连接件等模块单元组成。对模... 详细信息

针对现有滚筒式好氧发酵反应器存在腔体容积固定不可调、运行能耗高、尾气余热回用难等问题,基于模块化设计理念,研发了一种模块化滚筒好氧发酵反应器,主要由滚筒、曝气系统、余热回用装置、驱动系统和密封连接件等模块单元组成。对模块化滚筒好氧发酵反应器进行堆肥性能试验,结果表明:高温期持续9 d,发酵持续15 d后种子发芽指数达90%以上,各项指标均满足堆肥腐熟和无害化要求。该设计提高了滚筒好氧发酵反应器加工组装效率,扩大了滚筒好氧发酵反应器适用范围,具有规模可调、分段驱动、分级发酵、精准曝气等优点,可为滚筒好氧发酵反应器堆肥技术发展和应用提供支撑。

关键词：模块化好氧堆肥滚筒好氧发酵反应器模块化设计堆肥性能试验

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短程分子蒸馏技术精制巨尾桉叶精油工艺优化

农业工程学报 2018年第2期34卷 299-307页

作者：胡雪芳田志清裴海生张志民王士奎农业部规划设计研究院农产品加工工程研究所北京100125 农业部农产品产后处理重点实验室北京100121

为了优化巨尾桉叶精油精制工艺,采用短程分子蒸馏,对初级桉叶精油中1,8-桉叶素和α-蒎烯进行精制,研究不同温度和压力条件下2种物质分离特性。以巨尾桉叶为试验材料,依次采用超临界CO2萃取和分子蒸馏对其进行桉叶油树脂提取和纯化得到... 详细信息

为了优化巨尾桉叶精油精制工艺,采用短程分子蒸馏,对初级桉叶精油中1,8-桉叶素和α-蒎烯进行精制,研究不同温度和压力条件下2种物质分离特性。以巨尾桉叶为试验材料,依次采用超临界CO2萃取和分子蒸馏对其进行桉叶油树脂提取和纯化得到初级桉叶精油,采用二因素五水平的响应面优化试验,将馏出物得率、馏出物中1,8-桉叶油素质量分数及α-蒎烯质量分数、馏余物中1,8-桉叶油素质量分数及α-蒎烯质量分数作为试验指标,对分子蒸馏精制桉叶精油工艺进行优化研究。最优纯化工艺条件:以馏出物为目标产物,蒸馏温度38℃,蒸馏压力41 Pa,馏出物中1,8-桉叶油素和α-蒎烯的质量分数分别约为60.80%和31.58%,馏出物的得率为82.06%。分子蒸馏能够对桉叶精油进行有效的纯化精制,桉叶初级精油经过二级分子蒸馏精制后,1,8-桉叶油素和α-蒎烯的质量分数分别提高了77.62%和56.72%。蒸馏温度和蒸馏压力对1,8-桉叶油素质量分数的影响均较α-蒎烯明显,同时,对于1,8-桉叶油素,蒸馏压力的变化对其质量分数的影响较蒸馏温度明显,相反的,对于α-蒎烯,蒸馏温度对其质量分数影响更为显著(P研究结果可为分离提纯2种物质提供技术参考。

关键词：蒸馏压力温度桉叶精油 1,8-桉叶油素 α-蒎烯工艺优化

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适宜干燥方法提高干制枸杞品质

农业工程学报 2015年第21期31卷 271-276页

作者：王海高月王颉姚思远王伟华冉国伟刘瑜郭雪霞张慧媛农业部规划设计研究院农产品加工工程研究所北京100125 河北农业大学食品科技学院保定071000

为缩短鲜枸杞的干制时间,获得高品质的干制枸杞,该文通过比较自然晾晒、燃煤烘干房以及太阳能干燥设备对枸杞的干燥效率的差异以及测定并分析3种干燥方式获得干果的主要功能性成分(总糖、总黄酮、多糖、甜菜碱,类胡萝卜素)含量及外观品... 详细信息

为缩短鲜枸杞的干制时间,获得高品质的干制枸杞,该文通过比较自然晾晒、燃煤烘干房以及太阳能干燥设备对枸杞的干燥效率的差异以及测定并分析3种干燥方式获得干果的主要功能性成分(总糖、总黄酮、多糖、甜菜碱,类胡萝卜素)含量及外观品质和出糖率的差异。试验结果表明,采用太阳能干燥设备干燥枸杞的时间最少约为26 h,功能性成分总质量分数约71.71 g/(100 g),与其他2种干燥方式相比功能性成分损失降低,干枸杞色泽更接近鲜枸杞的色泽,出糖率约为1.53%,低于其他2种干燥方式。太阳能干燥设备对于枸杞干燥具有显著的优势,应用前景广阔。

关键词：干燥品质控制太阳能枸杞功能性成分出糖率

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影响原料乳品质的纤溶酶活性的因素分析

农业工程学报 2014年第13期30卷 286-292页

作者：张书文刘鹭孙洁李红娟崔文明芦晶吕加平中国农业科学院农产品加工研究所北京100193 农业部规划设计研究院北京100125

为了充分了解原料乳中纤溶酶活性,以便从源头上提高原料乳品质,该文针对中国原料乳的生产现状,分析了奶牛品种、胎次、养殖模式及挤奶时间对原料乳中纤溶酶活性的影响,并对纤溶酶的热稳定性进行了研究。结果表明,养殖模式、奶牛品种及... 详细信息

为了充分了解原料乳中纤溶酶活性,以便从源头上提高原料乳品质,该文针对中国原料乳的生产现状,分析了奶牛品种、胎次、养殖模式及挤奶时间对原料乳中纤溶酶活性的影响,并对纤溶酶的热稳定性进行了研究。结果表明,养殖模式、奶牛品种及胎次对原料乳中纤溶酶活性影响显著(P0.05);原料乳中纤溶酶活性随热处理温度的升高而逐渐下降,巴氏杀菌(75℃、15 s)仅可使原料乳中纤溶酶活性下降25%;半胱氨酸对乳中纤溶酶活性具有一定的抑制作用。研究结果对根据纤溶酶活性对原料乳进行品质评价及分级具有一定借鉴作用。

关键词：酶品质控制热处理原料乳纤溶酶影响因素热稳定性

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农产品产地批发市场工程技术集成方法

农业工程学报 2014年第16期30卷 334-340页

作者：孙静冯伟程勤阳沈瑾卢凤君农业部规划设计研究院农产品加工工程研究所北京100125 中国农业大学经济管理学院北京100083

农产品产地批发市场工程技术集成创新活动,能有效解决农产品产地批发市场的功能不全、技术水平低、管理水平差等一系列问题,提高市场现代化水平。为了开展农产品产地批发市场工程技术集成工作,该文以工程建设为目标,研究了农产品产地批... 详细信息

农产品产地批发市场工程技术集成创新活动,能有效解决农产品产地批发市场的功能不全、技术水平低、管理水平差等一系列问题,提高市场现代化水平。为了开展农产品产地批发市场工程技术集成工作,该文以工程建设为目标,研究了农产品产地批发市场工程技术集成的思路与流程,建立了一套包含技术分类、技术评价和集成方案构建3个步骤的农产品产地批发市场工程技术集成流程。提出了以市场本身作为主体,实现批发市场完整功能作为基本依据的工程技术分类方法。以工程建设为导向建立评价指标体系,采用层次分析法的比较矩阵及MATLAB 7.6软件确定各指标的权重,采用定性分析和定量计算相结合的办法确定集成技术评价等级标准,并以海南田头市场贮冰功能模块为例,进行实证研究。通过研究建立了包括5个层次、8类设施装备的技术分类体系,建立了包括3个层次,15个指标的海南田头市场贮冰工程技术集成评价指标体系。最终构建了包括3个等级、12个方案的海南田头市场贮冰功能模块的技术集成方案可行集。海南田头市场贮冰功能模块的高、中、低等级技术集成方案分别有1个、7个和4个。高等级技术集成方案是装配式库房+超声波加湿器/高压雾化装备+氨制冷设备,得分为3.953。研究结果为海南田头市场工程技术集成提供理论依据。

关键词：农产品工程技术集成产地批发市场技术集成方法评价

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枸杞分段式变温热风干燥特性及干燥品质

农业工程学报 2015年第11期31卷 287-293页

作者：吴中华李文丽赵丽娟师建芳刘清天津科技大学机械工程学院天津300222 农业部规划设计研究院农产品加工工程研究所北京100125

为了提高枸杞干燥品质、缩短干燥时间和降低能耗,该文对枸杞分段式变温热风干燥加工工艺进行试验研究。试验表明:恒温恒湿干燥条件下,随热风温度升高,枸杞干燥时间缩短,但枸杞多糖、色泽、复水率等干燥品质变差;采用阶段变温干燥方式可... 详细信息

为了提高枸杞干燥品质、缩短干燥时间和降低能耗,该文对枸杞分段式变温热风干燥加工工艺进行试验研究。试验表明:恒温恒湿干燥条件下,随热风温度升高,枸杞干燥时间缩短,但枸杞多糖、色泽、复水率等干燥品质变差;采用阶段变温干燥方式可较好地缩短干燥时间,同时防止干燥品质变差。通过试验确定最佳的分段变温干燥工艺条件为40℃(6 h)-50℃(6 h)-60℃,干燥湿度40%,料层厚度3层(单层8 mm),在此条件下,枸杞干制品营养色泽俱佳,复水性良好。另外,碱液(3%Na CO3溶液)浸泡预处理可提高枸杞干燥速率、保留其鲜红色泽。

关键词：热风干燥温度湿度品质控制枸杞烘房

不同进风方案下隧道烘干窑热风流场CFD模拟和优化

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农业工程学报 2014年第14期30卷 315-321页

作者：师建芳吴中华刘清娄正赵玉强朱明农业部规划设计研究院农产品加工工程研究所北京100125 天津科技大学机械工程学院天津300222

隧道烘干窑内同一横截面的热风均匀性影响着物料干燥均匀性和产品质量,而烘干窑入口风速分布直接影响着窑内热风流场的均匀分布。为了解决单一风机直进风隧道烘干窑存在的风速不均匀问题,提出了多种进风结构设想,并利用计算流体力学方... 详细信息

隧道烘干窑内同一横截面的热风均匀性影响着物料干燥均匀性和产品质量,而烘干窑入口风速分布直接影响着窑内热风流场的均匀分布。为了解决单一风机直进风隧道烘干窑存在的风速不均匀问题,提出了多种进风结构设想,并利用计算流体力学方法对实际生产的隧道窑进风流场进行数值模拟,研究3种不同的进风方案(4风机、6风机和9风机)对隧道窑内热风流场均匀性的影响。模拟结果表明:6风机方案下隧道窑入口处进风均匀,热风扩散距离短,窑内热风流场整体均匀性较佳,综合性价比最高。研究结果为隧道窑入口进风的设计提供参考。

关键词：计算流体力学数值分析干燥流场热风干燥隧道式烘干窑

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发酵剂菌体自溶对酸乳品质的影响

农业工程学报 2012年第1期28卷 287-292页

作者：孙洁沈瑾王希卓田亚洲吕加平刘鹭中国农业科学院农产品加工研究所北京100094 农业部规划设计研究院北京100125

通过研究发酵剂自溶对菌株产酸、凝乳能力,及对酸乳黏度、持水率、风味物质、后酸化程度等理化指标的影响。结果表明:自溶度较高的乳酸菌菌株在酸乳发酵过程中产酸性能更优,凝乳时间较短;菌株的自溶度对酸乳的黏度、持水率、风味物质成... 详细信息

通过研究发酵剂自溶对菌株产酸、凝乳能力,及对酸乳黏度、持水率、风味物质、后酸化程度等理化指标的影响。结果表明:自溶度较高的乳酸菌菌株在酸乳发酵过程中产酸性能更优,凝乳时间较短;菌株的自溶度对酸乳的黏度、持水率、风味物质成分及含量影响不大,但对酸乳的后酸化程度有着显著影响,高自溶度菌株发酵而成的酸乳在模拟货架期储藏条件下(10～15℃)后酸化程度相对较低。该文为开发新型复合发酵剂提供了理论依据。

关键词：发酵剂发酵乳酸自溶酸乳乳酸菌