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基于离散元法的茶叶抖筛机结构参数优化与试验

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农业工程学报 2024年第5期40卷 337-343页

作者：李兵朱勇方赛弟方立旭朱焕成邹亚刚安徽农业大学工学院合肥230036 茶树生物学与资源利用国家重点实验室合肥230036

茶叶抖筛机是茶叶精加工的关键装备,传统抖筛装备主要通过经验设计,筛分性能较差,主要表现在筛净率较低、误筛率较高。该研究结合抖筛机的筛分原理,运用solidworks构建虚拟样机,利用EDEM软件建立茶叶颗粒离散元仿真模型,通过单因素仿真... 详细信息

茶叶抖筛机是茶叶精加工的关键装备,传统抖筛装备主要通过经验设计,筛分性能较差,主要表现在筛净率较低、误筛率较高。该研究结合抖筛机的筛分原理,运用solidworks构建虚拟样机,利用EDEM软件建立茶叶颗粒离散元仿真模型,通过单因素仿真试验对茶叶颗粒进行动力学分析,结果表明,连杆长度、曲柄半径和筛面倾角是茶叶抖筛机筛分性能的主要影响因素。以筛净率、误筛率为评价指标,设计三因素三水平二次旋转正交试验,并运用DesignExpert软件对试验数据进行回归分析,当连杆长度为1 977 mm、曲柄半径为25 mm、筛面倾角为2.8°时,茶叶筛净率为94.5%、误筛率为4.61%,筛分性能最优。以最优结构参数进行验证试验,筛净率为93.8%,误筛率为4.73%,生产效率为319 kg/h,较优化前筛净率提高3.42%,误筛率降低7.62%,生产效率提高8.87%。该研究结果可为茶叶筛分装备的优化提供理论依据。

关键词：茶叶正交试验抖筛机筛分 DEM

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加工条件对亚油酸氧化形成呋喃的影响

中国食品学报 2024年第4期24卷 278-284页

作者：张青李刘滨张梁朱梦婷茶树生物学与资源利用国家重点实验室安徽农业大学茶与食品科技学院合肥230036

呋喃是2B级致癌物(可能使人类致癌),主要形成于食品热加工过程,多不饱和脂肪酸(PUFAs)氧化是形成呋喃的重要途径,然而PUFAs形成呋喃的研究尚处于起步阶段。本研究选用亚油酸为代表性脂肪酸,采用顶空进样-气相色谱-质谱联用法(HS-GC-MS)... 详细信息

呋喃是2B级致癌物(可能使人类致癌),主要形成于食品热加工过程,多不饱和脂肪酸(PUFAs)氧化是形成呋喃的重要途径,然而PUFAs形成呋喃的研究尚处于起步阶段。本研究选用亚油酸为代表性脂肪酸,采用顶空进样-气相色谱-质谱联用法(HS-GC-MS)探究加工条件(温度、时间、pH值、含水量、金属离子、多酚)对亚油酸氧化形成呋喃的影响。结果表明,随着加热温度的升高和加热时间的延长,呋喃含量呈现增长趋势。随着水分添加量的增加(0~100μL),促进效果呈先上升后降低最后趋于稳定的规律。添加Cu^(+)、Cu^(2+)和Fe^(3+)等变价金属离子可显著促进亚油酸氧化形成呋喃(P<0.05),而加入K^(+)、Na^(+)和Ca^(2+)等金属离子对呋喃的形成没有显著影响。与中性条件相比,酸性条件对呋喃形成没有显著影响,而碱性条件可显著抑制呋喃的形成(P<0.05),抑制率达56.64%。此外,添加多酚类物质,如表儿茶素没食子酸酯(ECG)、杨梅素、奎宁酸、对香豆酸、绿原酸可显著抑制呋喃的形成(P<0.05),其中杨梅素抑制效果最好,抑制率最高可达55.54%。本研究结果可为脂质热加工过程中呋喃的调控提供一定的理论参考。

关键词：亚油酸呋喃热加工抑制顶空进样-气相色谱-质谱联用法

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名优茶连续式理条机参数优化设计与试验

农业工程学报 2024年第10期40卷 276-287页

作者：李兵方赛弟朱勇方立旭朱焕成安徽农业大学工学院合肥230036 茶树生物学与资源利用国家重点实验室合肥230036

针对传统茶叶理条做形装备主要依靠经验法设计,存在做形质量不佳的问题,该研究运用数值法对连续式茶叶理条机结构与作业参数进行优化,以改善连续式理条机的理条作业性能。通过对连续式理条机进行运动学分析,得到锅槽速度、加速度表达式... 详细信息

针对传统茶叶理条做形装备主要依靠经验法设计,存在做形质量不佳的问题,该研究运用数值法对连续式茶叶理条机结构与作业参数进行优化,以改善连续式理条机的理条作业性能。通过对连续式理条机进行运动学分析,得到锅槽速度、加速度表达式,并探究锅槽运动与茶叶理条状态之间的关系;通过研究茶叶在连续式理条机锅槽内的运动规律和受力情况,建立茶叶-正U形槽动力学模型,分析了茶叶在锅槽运动周期内各阶段的受力特点及对茶叶成形的作用;运用EDEM软件建立茶叶理条仿真模型,对影响茶叶成形的曲柄转速、锅槽振幅、锅槽倾角、凸棱个数和凸棱高度等关键设计参数进行仿真模拟,得到上述因素作用下茶叶颗粒的平均速度、平均受力与做形时间的关系曲线,并以仿真结果为依据设计三因素三水平正交试验,以成条率、碎茶率为评价指标,利用Design-Expert软件进行数据处理与回归分析,并对优化结果进行验证试验。仿真结果表明:曲柄转速、锅槽振幅和凸棱个数等对理条质量影响较大,茶叶纵向占比率随理条时间增加而升高,促使茶叶主茎脉轴线方向受力形成条状外形;以曲柄转速为195 r/min、锅槽振幅为99 mm、凸棱个数为2的最优参数组合进行验证,成条率为87.39%,碎茶率为1.85%,与优化结果基本一致。研究结果可为连续式茶叶理条机优化设计提供理论参考。

关键词：动力学模型茶叶理条机 EDEM 正交试验参数优化

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宽能域γ成像探测器仿真设计及性能评价

中国科学：技术科学 2024年第1期54卷 31-42页

作者：张济鹏马新华张斌肖雄李京伦雷文明赵玮艾宪芸国民核生化灾害防护国家重点实验室北京102205

康普顿成像是直观感知核辐射的探测技术之一,但因受限于探测器体积和成像事例的类型,能量范围通常为0.3~3 MeV,难以在对天然核素γ成像的基础上同时兼顾能量分布在3~7 MeV的瞬发γ成像应用.覆盖0.3~7 MeV范围的宽能域γ成像是扩展核辐... 详细信息

康普顿成像是直观感知核辐射的探测技术之一,但因受限于探测器体积和成像事例的类型,能量范围通常为0.3~3 MeV,难以在对天然核素γ成像的基础上同时兼顾能量分布在3~7 MeV的瞬发γ成像应用.覆盖0.3~7 MeV范围的宽能域γ成像是扩展核辐射探测与成像应用领域的重要发展方向之一,基于两次散射的三层探测器结构是一种极具潜力的实现方案,其中探测器的设计与构建是该方案的基础与关键核心.考虑系统成本和扩展灵活性等因素,本文选用硅光电倍增管(SiPM)阵列和钆镓铝石榴石(GAGG:Ce)阵列作为探测器材料.根据三层探测器的成像事例要求,分析每层探测器内的作用事例类型特征;并基于Geant4蒙特卡罗模拟平台构建包含材料光学参数的仿真模型,通过设置物理过程与两种信息提取方式,对比研究了不同几何参数情形下的探测器位置散点图和探测器内作用事例类型统计结果.根据仿真设计,制备了由像素数为15×15,像素大小为3.2 mm×3.2 mm,厚度分别为3和10 mm的GAGG阵列和1.25 mm厚度光导组成的两种规格SiPM探测器模块,并基于电子学读出系统评估了探测器模块的性能.结果表明, 3 mm厚度的散射探测器与10 mm厚度的吸收探测器均可清晰分辨15×15像素上的作用位置,平均峰谷比分别为9.77和11.85;全部像素的662 keV平均能量分辨率分别可达7.21%和8.35%,具有较好的位置与能量分辨能力.本文所建立的仿真模型,分析结果以及所研制的探测器模块,为三层探测器系统构建提供了重要依据,并为实现宽能域γ成像奠定了科学技术基础.

关键词：宽能域康普顿成像蒙特卡罗仿真 SiPM探测器闪烁体阵列

基于电子舌和代谢组学评价不同等级滇红茶汤非挥发性差异组分

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中国食品学报 2024年第6期24卷 354-368页

作者：谢佳灵陈佳瑜袁海波王立磊杨艳芹江用文中国农业科学院茶叶研究所农业部茶树生物学与资源利用重点实验室杭州310008 安徽农业大学茶树生物学与资源利用国家重点实验室合肥230036

茶汤滋味是评价茶汤品质以及划分茶叶等级的重要因子之一。为了探明不同等级滇红工夫红茶茶汤差异的关键组分,本研究采用感官审评、电子舌和超高效液相色谱-四极杆静电场轨道阱高分辨质谱技术,对不同等级滇红工夫红茶汤品质进行研究。... 详细信息

茶汤滋味是评价茶汤品质以及划分茶叶等级的重要因子之一。为了探明不同等级滇红工夫红茶茶汤差异的关键组分,本研究采用感官审评、电子舌和超高效液相色谱-四极杆静电场轨道阱高分辨质谱技术,对不同等级滇红工夫红茶汤品质进行研究。结果表明:依据感官审评12个滇红茶汤可分为优质组、良好组、劣质组3组。电子舌分类结果与感官审评相一致,且电子舌对应不同滋味属性的传感器对3组茶汤的响应度各有不同。采用超高效液相色谱-四极杆静电场轨道阱高分辨质谱技术对其进行代谢组学研究,共检出116个化合物,包括氨基酸及其衍生物类26个,儿茶素类及其聚合物类15个,酚酸类16个,核苷酸及其衍生物类15个,黄酮(醇)及其糖苷类20个,生物碱类6个,有机酸类11个,糖类2个以及其它类5个。利用正交偏最小二乘回归分析,3组滇红茶汤得到良好区分(R^(2)Y=0.985,Q^(2)=0.902)。此外,基于VIP>1.2和显著性P<0.05,共筛选出7个影响不同等级茶汤的关键差异性组分,即:精氨酸、没食子儿茶素、表儿茶素、尿酸、脱落酸、烟酸、腺苷-5'-二磷酸。研究结果为不同等级的滇红茶汤品质评价和质量控制提供一定的理论支撑。

关键词：电子舌代谢组学滇红茶汤非挥发性组分

组织仿体的光学特性对糖信号检测灵敏度的影响分析

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光谱学与光谱分析 2024年第5期44卷 1262-1268页

作者：葛晴刘瑾韩同帅刘文博刘蓉徐可欣天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室天津300072

由于经人体组织的传输光子携带的血糖信号非常微弱,近红外光谱法测量血糖的灵敏度不高,难以获得较高的准确度。因此通过优化测量波长、测量距离等尝试提高测量灵敏度的研究一直在进行。然而,这些研究多倾向于关注血糖引起的组织吸收系... 详细信息

由于经人体组织的传输光子携带的血糖信号非常微弱,近红外光谱法测量血糖的灵敏度不高,难以获得较高的准确度。因此通过优化测量波长、测量距离等尝试提高测量灵敏度的研究一直在进行。然而,这些研究多倾向于关注血糖引起的组织吸收系数和散射系数的变化,而忽视了不同部位组织本身的光学特性对灵敏度的影响,缺乏比较不同部位之间的灵敏度差异。实际上,组织本身的光学参数会通过影响光程来影响吸收变化、散射变化作用于光强变化的系数的大小,因此,综合考虑上述两方面的因素后确定出的血糖测量灵敏度是更合理的。为了探究这种综合作用,选取2%、5%、10%和20%四种浓度的intralipid溶液作为人体组织仿体,通过蒙特卡洛模拟的方法,探讨了在1000~1660 nm波段,四种溶液中糖的吸收作用、散射作用和两者综合作用下的糖灵敏度,以及各部分灵敏度与其本身光学参数的关系。结果表明,在散射系数最大的20%intralipid溶液中检测到的糖信号也最强。据此,该研究将为部位优选提供依据,以获得较大的糖灵敏度。同时,对1000~1660 nm波段内的糖信号进行分析,发现在1000~1350 nm波段,糖引起的吸收作用基本可以忽略,信号的差异主要来自于散射的变化;而在1350~1660 nm,散射和吸收共同作用,其中散射的贡献大于吸收,散射最优的测量波长在1450 nm附近;而考虑散射和吸收的共同作用时,最优的测量波长在1400 nm附近。最后,为了验证理论分析的有效性,对四种溶液进行了实验,采用了1000~1660 nm波段中的六个典型波长,结果表明四种溶液中糖信号最大的检测波长均为1409 nm,且在20%intralipid中的糖信号灵敏度最大,说明实验结果与理论分析吻合较好。综上,该研究可为人体无创血糖检测合适的测量部位、合适的波长选择提供借鉴。

关键词：近红外光谱法无创血糖测量散射介质蒙特卡洛模拟

敲除OsLRR-RLK18基因提高水稻对褐飞虱的抗性

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植物保护学报 2024年第2期51卷 383-393页

作者：唐璎瑛蒯鹏邱晨吕静娄永根浙江大学农业与生物技术学院昆虫科学研究所水稻生物学国家重点实验室农业农村部作物病虫分子生物学重点实验室杭州310058

为明确富亮氨酸重复类受体蛋白激酶(leucine-rich repeat receptor-like kinase,LRR-RLK)编码基因OsLRR-RLK18在调控水稻对褐飞虱Nilaparvata lugens防御中的作用及机理,以野生型水稻品系、OsLRR-RLK18基因敲除纯合水稻品系为研究对象,测定不同水稻品系的株高和根长、不同水稻品系对褐飞虱生物学参数的影响及褐飞虱为害后不同水稻品系中防御信号分子含量和防御化合物含量。结果显示,敲除OsLRR-RLK18基因后水稻株高和根长降低,褐飞虱为害后期诱导的茉莉酸、茉莉酸-异亮氨酸和脱落酸含量显著增加,但水稻组成型(未受褐飞虱为害)和为害早期的水杨酸和过氧化氢含量降低,引起水稻多种挥发物组分释放量增加,木质素、对香豆酰腐胺及樱桃苷、刺苞菊苷和大波斯菊苷3种类黄酮含量下降,最终导致褐飞虱卵孵化率和产卵量显著降低。表明OsLRR-RLK18基因参与了水稻对褐飞虱为害的防御反应,在调控水稻对褐飞虱的抗性中发挥着一定作用。

关键词：水稻褐飞虱诱导防御反应抗虫性基因

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茶叶培养基对海洋冠突散囊菌代谢路径的调控

微生物学通报 2024年第10期 4181-4194页

作者：任鸿宇张宁韩晓玉凌铁军安徽农业大学茶树生物学与资源利用国家重点实验室

【背景】为更好地适应生境，真菌会产生种类多样的次级代谢物。【目的】探究来自茯砖茶和海洋两种生境下的冠突散囊菌(Eurotium cristatum)在PDA培养基中的次级代谢物差异、茶叶培养基对海洋冠突散囊菌代谢产物的调控规律及其可能的机... 详细信息

【背景】为更好地适应生境，真菌会产生种类多样的次级代谢物。【目的】探究来自茯砖茶和海洋两种生境下的冠突散囊菌(Eurotium cristatum)在PDA培养基中的次级代谢物差异、茶叶培养基对海洋冠突散囊菌代谢产物的调控规律及其可能的机制。【方法】利用液相色谱-质谱联用技术并结合基于特征物信息的质谱分子网络方法，分析了两种冠突散囊菌在PDA培养基中的次级代谢物差异，并利用多种多元统计方法分析了海洋冠突散囊菌在茶叶培养基中的非挥发性代谢物变化规律。此外，我们还研究了直接和非直接碳源对其次级代谢物的影响规律。【结果】两类生境中的冠突散囊菌在聚酮的合成能力方面相似，而在非核糖体肽的合成方面有显著区别。其中，茯砖茶冠突散囊菌能产生异戊烯基环二肽，而海洋冠突散囊菌则能产生寡肽。5 d左右的茶叶培养基驯化，促使海洋冠突散囊菌的次级代谢通路发生了变化。海洋冠突散囊菌在茶叶培养基中的一些次级代谢物与其在非直接碳源培养基中相同。【结论】来自两种生境的冠突散囊菌的次级代谢路径有显著差异，茶叶培养基短时间的驯化促使海洋冠突散囊菌的次级代谢路径发生了一些变化，部分原因可能是源于其碳代谢抑制的解除。

关键词：生境真菌冠突散囊菌次级代谢物碳代谢抑制质谱分子网络

同方期刊数据库

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碳化钼的结构、制备及应用研究进展

材料导报 2024年第5期38卷 120-137页

作者：邓开鑫刘澄虎于志庆黄文斌魏强周亚松中国石油大学(北京)重质油国家重点实验室北京102249

将碳原子引入钼的晶格中形成碳化钼时,形成的间充结构具有独特的物理和化学性质,在加氢反应和制氢反应等领域具有优异的催化性能,可与贵金属铂、钯相媲美。碳化钼化学性质活泼,合成方法和实验条件都密切影响着最终产品的物化性质,任何... 详细信息

将碳原子引入钼的晶格中形成碳化钼时,形成的间充结构具有独特的物理和化学性质,在加氢反应和制氢反应等领域具有优异的催化性能,可与贵金属铂、钯相媲美。碳化钼化学性质活泼,合成方法和实验条件都密切影响着最终产品的物化性质,任何一种反应原料和实验条件发生微小变化,都可能造成碳化钼的晶相结构、晶粒大小、比表面积等产生较大变化,从而改变材料的催化性质。本文对几种典型碳化钼的晶相类型及空间结构分别进行了介绍,分析了影响碳化钼结构的电子性质和几何因素,系统总结了碳化钼的合成策略并指出了不同制备方法的优劣势。以程序升温还原法为例,分析了碳化钼的生长机理,并从碳化终温、升温速率、碳源浓度三方面着重讨论了制备条件对材料的影响。然后总结了碳化钼在加氢反应、制氢反应、传感器及生物医学材料等领域的应用,详细阐述了碳化钼在电催化析氢和CO_(2)加氢转化反应中的催化机理及改进策略,最后基于目前存在的挑战进一步提出碳化钼材料未来的发展方向。

关键词：碳化钼晶体结构程序升温还原法合成策略电解水析氢三维材料