2019年34卷第5期
2019, 34(5): 1-9.
doi: 10.3969/j.issn.2096-1553.2019.05.001
摘要:
将不同质量分数（2%，4%，6%，8%）的马铃薯蛋白制成微凝胶（PPM2，PPM4，PPM6，PPM8），考察微凝胶的粒径、Zeta-电位、荧光特性、乳化活性、乳化稳定性和微观结构，研究马铃薯蛋白微凝胶对皮克林乳液乳化特性的影响.结果表明：随着马铃薯蛋白质量分数的增加，微凝胶颗粒的粒径显著升高（116.31~181.99 nm）；PPM2，PPM4，PPM6的Zeta-电位均在30 mV左右，高于对照组；PPM2，PPM4，PPM6的荧光强度高于对照组，而PPM8的荧光强度低于对照组；与对照组相比，微凝胶可显著提高皮克林乳液的乳化活性和乳化稳定性；对照组和所有马铃薯蛋白微凝胶的微观结构表面光滑，对照组的马铃薯蛋白微观结构呈圆球状，而蛋白微凝胶微观结构呈片状聚集，且随着马铃薯蛋白质量分数的增大，聚集单元也越大.
将不同质量分数（2%，4%，6%，8%）的马铃薯蛋白制成微凝胶（PPM2，PPM4，PPM6，PPM8），考察微凝胶的粒径、Zeta-电位、荧光特性、乳化活性、乳化稳定性和微观结构，研究马铃薯蛋白微凝胶对皮克林乳液乳化特性的影响.结果表明：随着马铃薯蛋白质量分数的增加，微凝胶颗粒的粒径显著升高（116.31~181.99 nm）；PPM2，PPM4，PPM6的Zeta-电位均在30 mV左右，高于对照组；PPM2，PPM4，PPM6的荧光强度高于对照组，而PPM8的荧光强度低于对照组；与对照组相比，微凝胶可显著提高皮克林乳液的乳化活性和乳化稳定性；对照组和所有马铃薯蛋白微凝胶的微观结构表面光滑，对照组的马铃薯蛋白微观结构呈圆球状，而蛋白微凝胶微观结构呈片状聚集，且随着马铃薯蛋白质量分数的增大，聚集单元也越大.
2019, 34(5): 10-19.
doi: 10.3969/j.issn.2096-1553.2019.05.002
摘要:
以小麦淀粉为研究对象，分别对其进行不同时长（0 min，10 min，20 min，30 min）的超声波处理，研究超声处理时长对小麦淀粉聚集态结构、溶解度、膨胀度、糊化特性和流变特性的影响.结果表明：超声处理破坏了小麦淀粉的颗粒结构、结晶结构、短程有序化结构，导致小麦淀粉聚集态结构的无序化程度加深，且随着超声处理时间的延长，无序化程度加深趋势愈加明显；由于超声处理对淀粉聚集态结构的破坏，所以小麦淀粉随着超声处理时间的延长，其溶解度、膨胀度、峰值黏度、最终黏度和回生值有所提高，但崩解值有所降低，淀粉糊的凝胶强度减弱.
以小麦淀粉为研究对象，分别对其进行不同时长（0 min，10 min，20 min，30 min）的超声波处理，研究超声处理时长对小麦淀粉聚集态结构、溶解度、膨胀度、糊化特性和流变特性的影响.结果表明：超声处理破坏了小麦淀粉的颗粒结构、结晶结构、短程有序化结构，导致小麦淀粉聚集态结构的无序化程度加深，且随着超声处理时间的延长，无序化程度加深趋势愈加明显；由于超声处理对淀粉聚集态结构的破坏，所以小麦淀粉随着超声处理时间的延长，其溶解度、膨胀度、峰值黏度、最终黏度和回生值有所提高，但崩解值有所降低，淀粉糊的凝胶强度减弱.
2019, 34(5): 20-26.
doi: 10.3969/j.issn.2096-1553.2019.05.003
摘要:
将竹笋膳食纤维（BSDF）添加到面团中，研究了BSDF对反复冻融面团加工特性和水分分布的影响.结果表明：在反复冻融过程中，不添加BSDF的对照组面团的硬度呈现先增加后减小的趋势，黏度和咀嚼性增大，弹性变小，而添加了BSDF的面团，其硬度、黏度、弹性等各项指标均未受到显著影响；反复冻融次数超过1次时，添加BSDF的面团的弹性模量和黏性模量增大，损耗角正切tanα减小；在反复冻融过程中，对照组面团的深层结合水含量下降，弱结合水和自由水含量上升，而添加了BSDF的面团的深层结合水含量上升，弱结合水含量下降，自由水含量变化不显著.
将竹笋膳食纤维（BSDF）添加到面团中，研究了BSDF对反复冻融面团加工特性和水分分布的影响.结果表明：在反复冻融过程中，不添加BSDF的对照组面团的硬度呈现先增加后减小的趋势，黏度和咀嚼性增大，弹性变小，而添加了BSDF的面团，其硬度、黏度、弹性等各项指标均未受到显著影响；反复冻融次数超过1次时，添加BSDF的面团的弹性模量和黏性模量增大，损耗角正切tanα减小；在反复冻融过程中，对照组面团的深层结合水含量下降，弱结合水和自由水含量上升，而添加了BSDF的面团的深层结合水含量上升，弱结合水含量下降，自由水含量变化不显著.
2019, 34(5): 27-31.
doi: 10.3969/j.issn.2096-1553.2019.05.004
摘要:
将从水果表面中筛选出的38株酵母菌株用于烟末发酵，通过感官嗅辨筛选出能够在烟末中产生明显花香韵和甜香韵的一株酵母菌株YG-4，对其进行形态学鉴定和分子生物学鉴定，并利用GC-MS针对该菌株发酵得到的发酵液进行香气成分分析.结果表明：YG-4菌株初步鉴定为汉逊酵母菌；YG-4发酵液中的酯类、羰基类、酸类、烃类含量有所降低，但是醇类物质含量明显增加，杂环中的1-苯基-3-氨基吡唑也略有增加；特别是，苯甲酸苯乙酯、2-戊烯酸、1-苯基-3-氨基吡唑、苯乙醇香味成分含量的增加，有助于增进发酵液香味的改善，产生不同于对照组的特征香味.
将从水果表面中筛选出的38株酵母菌株用于烟末发酵，通过感官嗅辨筛选出能够在烟末中产生明显花香韵和甜香韵的一株酵母菌株YG-4，对其进行形态学鉴定和分子生物学鉴定，并利用GC-MS针对该菌株发酵得到的发酵液进行香气成分分析.结果表明：YG-4菌株初步鉴定为汉逊酵母菌；YG-4发酵液中的酯类、羰基类、酸类、烃类含量有所降低，但是醇类物质含量明显增加，杂环中的1-苯基-3-氨基吡唑也略有增加；特别是，苯甲酸苯乙酯、2-戊烯酸、1-苯基-3-氨基吡唑、苯乙醇香味成分含量的增加，有助于增进发酵液香味的改善，产生不同于对照组的特征香味.
2019, 34(5): 32-39.
doi: 10.3969/j.issn.2096-1553.2019.05.005
摘要:
针对原子吸收法测定卷烟烟灰中金属元素时，采用直接微波消解法处理样品所得消解液澄清度差、测定结果RSD偏高的问题，提出了先进行灰化再微波消解的干湿结合前处理方法，并对微波消解酸体系和马弗炉灰化条件进行了优化研究.结果表明：酸体系主要影响测量结果的准确度，当HNO3，HF，H2O2的体积比为7：0.5：1.5时，微波消解效果最好；灰化效果主要影响测量结果的RSD，当样品质量取0.10 g，灰化温度和时间分别取600℃和60 min时，RSD与预测值吻合较好；采用干湿结合法测量K，Ca，Mg，Fe，Mn，Zn，Cu 7种元素的含量，RSD较直接微波消解法均大幅下降，加标回收实验结果显示各元素测定结果的RSD为1.33%~2.41%，平均回收率为97.77%~102.05%，说明该方法可重复性和准确度均较好，可为非均质化样品前处理方式的选择所借鉴.
针对原子吸收法测定卷烟烟灰中金属元素时，采用直接微波消解法处理样品所得消解液澄清度差、测定结果RSD偏高的问题，提出了先进行灰化再微波消解的干湿结合前处理方法，并对微波消解酸体系和马弗炉灰化条件进行了优化研究.结果表明：酸体系主要影响测量结果的准确度，当HNO3，HF，H2O2的体积比为7：0.5：1.5时，微波消解效果最好；灰化效果主要影响测量结果的RSD，当样品质量取0.10 g，灰化温度和时间分别取600℃和60 min时，RSD与预测值吻合较好；采用干湿结合法测量K，Ca，Mg，Fe，Mn，Zn，Cu 7种元素的含量，RSD较直接微波消解法均大幅下降，加标回收实验结果显示各元素测定结果的RSD为1.33%~2.41%，平均回收率为97.77%~102.05%，说明该方法可重复性和准确度均较好，可为非均质化样品前处理方式的选择所借鉴.
2019, 34(5): 40-46.
doi: 10.3969/j.issn.2096-1553.2019.05.006
摘要:
为进一步改善卷烟感官品质，提取天然陈皮香精，调配滴制成不同质量分数的卷烟爆珠添加于滤棒中，并卷接为陈皮爆珠卷烟样品.对滤棒和卷烟样品进行理化指标检测和感官质量评价，结果表明：1）在现有爆珠生产工艺条件下，所调配的陈皮香精可以制得质量稳定、均匀的卷烟爆珠.2）与对照滤棒和对照卷烟样品相比，陈皮爆珠滤棒的压降及卷烟烟支重量、吸阻和总通风率均有所增加；爆珠卷烟样品主流烟气中焦油和CO释放量整体减小，烟碱变化不明显；爆珠捏破后，焦油和CO的释放量有不同程度的增加，烟碱释放量增加不显著.3）添加陈皮香爆珠可以较好地减弱卷烟的刺激性，改善和丰富卷烟香气，显著提升卷烟的感官质量与抽吸的趣味性.
为进一步改善卷烟感官品质，提取天然陈皮香精，调配滴制成不同质量分数的卷烟爆珠添加于滤棒中，并卷接为陈皮爆珠卷烟样品.对滤棒和卷烟样品进行理化指标检测和感官质量评价，结果表明：1）在现有爆珠生产工艺条件下，所调配的陈皮香精可以制得质量稳定、均匀的卷烟爆珠.2）与对照滤棒和对照卷烟样品相比，陈皮爆珠滤棒的压降及卷烟烟支重量、吸阻和总通风率均有所增加；爆珠卷烟样品主流烟气中焦油和CO释放量整体减小，烟碱变化不明显；爆珠捏破后，焦油和CO的释放量有不同程度的增加，烟碱释放量增加不显著.3）添加陈皮香爆珠可以较好地减弱卷烟的刺激性，改善和丰富卷烟香气，显著提升卷烟的感官质量与抽吸的趣味性.
2019, 34(5): 47-54.
doi: 10.3969/j.issn.2096-1553.2019.05.007
摘要:
以铜为基体材料，采用简单的化学刻蚀法，用HCl，HNO3，HF组成的混酸溶液（化学刻蚀液A）和FeCl3，HCl组成的混合溶液（化学刻蚀液B）两种不同的刻蚀液制备具有超疏水性能的铜表面，研究其润湿行为，并选择化学刻蚀液B，考察刻蚀时间、FeCl3添加量、烘干温度、HCl添加量4个主要因素对所得铜表面润湿行为的影响.结果表明：1）使用两种刻蚀液所得铜表面的接触角分别为158.6°和153.6°，该表面具有超疏水性能；2）刻蚀时间、FeCl3添加量、烘干温度、HCl添加量与接触角均先呈正相关后呈负相关关系，所得最大接触角分别为153.6°，152.6°，153.5°，152.0°，相应上述条件分别为100 min，2 g/L，120℃，3 mL/L.
以铜为基体材料，采用简单的化学刻蚀法，用HCl，HNO3，HF组成的混酸溶液（化学刻蚀液A）和FeCl3，HCl组成的混合溶液（化学刻蚀液B）两种不同的刻蚀液制备具有超疏水性能的铜表面，研究其润湿行为，并选择化学刻蚀液B，考察刻蚀时间、FeCl3添加量、烘干温度、HCl添加量4个主要因素对所得铜表面润湿行为的影响.结果表明：1）使用两种刻蚀液所得铜表面的接触角分别为158.6°和153.6°，该表面具有超疏水性能；2）刻蚀时间、FeCl3添加量、烘干温度、HCl添加量与接触角均先呈正相关后呈负相关关系，所得最大接触角分别为153.6°，152.6°，153.5°，152.0°，相应上述条件分别为100 min，2 g/L，120℃，3 mL/L.
2019, 34(5): 55-60.
doi: 10.3969/j.issn.2096-1553.2019.05.008
摘要:
以苯乙烯为单体、二乙烯基苯为交联剂、过氧化苯甲酰胺为引发剂、span80为表面活性剂，采用表面活性剂反胶团法制备单分散多孔聚（苯乙烯-二乙烯基苯）微球，并对影响该微球粒径及其分布的主要因素（表面活性剂用量、搅拌速度和电解质种类）进行研究.结果表明：微球的Tg为170℃；随着span80用量的增加，微球的粒径先减小后增大；随着搅拌速度的增大，微球的粒径减小；随着加入的电解质对乳液作用强度的增大，微球粒径减小.
以苯乙烯为单体、二乙烯基苯为交联剂、过氧化苯甲酰胺为引发剂、span80为表面活性剂，采用表面活性剂反胶团法制备单分散多孔聚（苯乙烯-二乙烯基苯）微球，并对影响该微球粒径及其分布的主要因素（表面活性剂用量、搅拌速度和电解质种类）进行研究.结果表明：微球的Tg为170℃；随着span80用量的增加，微球的粒径先减小后增大；随着搅拌速度的增大，微球的粒径减小；随着加入的电解质对乳液作用强度的增大，微球粒径减小.
2019, 34(5): 61-67.
doi: 10.3969/j.issn.2096-1553.2019.05.009
摘要:
以褐煤为原料，采用间歇式高温高压反应釜，考察不同反应温度、反应压力和水煤质量比对褐煤超临界水气化制H2产率的影响，再对加入不同质量分数的Fe粉、Ni粉对制H2的催化效果进行研究.结果表明，反应温度的提高可以在很大程度上提高H2的产率，适宜的反应温度为405℃；反应压力对制H2的影响效果不明显，但较高的反应压力会略提高CH4的产率，适宜的反应压力为23 MPa；较高的水煤质量比有利于产生H2，但成本也会随之提高，适宜的水煤质量比为10：1；金属催化剂Fe粉和Ni粉的加入可明显提高H2的产率，当质量分数较低时，Ni粉的催化效果优于Fe粉，当质量分数较高时，Fe粉的催化效果更好.
以褐煤为原料，采用间歇式高温高压反应釜，考察不同反应温度、反应压力和水煤质量比对褐煤超临界水气化制H2产率的影响，再对加入不同质量分数的Fe粉、Ni粉对制H2的催化效果进行研究.结果表明，反应温度的提高可以在很大程度上提高H2的产率，适宜的反应温度为405℃；反应压力对制H2的影响效果不明显，但较高的反应压力会略提高CH4的产率，适宜的反应压力为23 MPa；较高的水煤质量比有利于产生H2，但成本也会随之提高，适宜的水煤质量比为10：1；金属催化剂Fe粉和Ni粉的加入可明显提高H2的产率，当质量分数较低时，Ni粉的催化效果优于Fe粉，当质量分数较高时，Fe粉的催化效果更好.
2019, 34(5): 68-77.
doi: 10.3969/j.issn.2096-1553.2019.05.010
摘要:
从聚合物膜、无机膜和有机无机杂化膜着手，综述了近20年利用渗透汽化技术进行苯酚-水体系和苯胺-水体系分离的膜材料研究之进展.指出，聚合物膜材料的通量和分离因子较低，且普遍存在trade-off效应，而聚醚共聚酰胺（PEBA）的通量和分离因子都保持在较高的水平，可采用共混、杂化等改性方法提高其分离性能；无机膜材料存在机械性能较差、不易加工且成本高等缺点，相关研究内容较少；有机无机杂化膜可以结合聚合物膜和无机膜的优点，有效地解决聚合物膜的trade-off效应，但由于无机粒子与高分子相容性不好，使得该类膜容易产生缺陷导致分离因子降低.未来杂化膜将成为研究热点，可以通过寻找与高分子相互作用更强的粒子，使掺杂粒子与高分子的相容性更好、分散更均匀，进而提高杂化膜分离性能；作为杂化膜掺杂粒子中较好的多孔材料的选择，除发展新型的金属-有机框架MOFs材料外，对MOFs进行改性，设计更有效的运输通道也是一种研究趋势.
从聚合物膜、无机膜和有机无机杂化膜着手，综述了近20年利用渗透汽化技术进行苯酚-水体系和苯胺-水体系分离的膜材料研究之进展.指出，聚合物膜材料的通量和分离因子较低，且普遍存在trade-off效应，而聚醚共聚酰胺（PEBA）的通量和分离因子都保持在较高的水平，可采用共混、杂化等改性方法提高其分离性能；无机膜材料存在机械性能较差、不易加工且成本高等缺点，相关研究内容较少；有机无机杂化膜可以结合聚合物膜和无机膜的优点，有效地解决聚合物膜的trade-off效应，但由于无机粒子与高分子相容性不好，使得该类膜容易产生缺陷导致分离因子降低.未来杂化膜将成为研究热点，可以通过寻找与高分子相互作用更强的粒子，使掺杂粒子与高分子的相容性更好、分散更均匀，进而提高杂化膜分离性能；作为杂化膜掺杂粒子中较好的多孔材料的选择，除发展新型的金属-有机框架MOFs材料外，对MOFs进行改性，设计更有效的运输通道也是一种研究趋势.
2019, 34(5): 78-87.
doi: 10.3969/j.issn.2096-1553.2019.05.011
摘要:
设计了一种其构造集滑行、爬行、滚动多种运动模式的仿生多模式移动机构：基于仿生原理，以四足步行、扑翼飞行、圆形滚动生物的运动方式为仿生对象，抽象出与仿生对象等效的运动结构单元，并通过螺旋理论进行构型设计分析，结合空间几何对称原理和变自由度思想将两个等效单元体对称布置组成多模式移动机构.仿真结果表明，该机构能够实现预期的运动模式，设计合理，具有良好的稳定性和机动性.
设计了一种其构造集滑行、爬行、滚动多种运动模式的仿生多模式移动机构：基于仿生原理，以四足步行、扑翼飞行、圆形滚动生物的运动方式为仿生对象，抽象出与仿生对象等效的运动结构单元，并通过螺旋理论进行构型设计分析，结合空间几何对称原理和变自由度思想将两个等效单元体对称布置组成多模式移动机构.仿真结果表明，该机构能够实现预期的运动模式，设计合理，具有良好的稳定性和机动性.
2019, 34(5): 88-95.
doi: 10.3969/j.issn.2096-1553.2019.05.012
摘要:
针对轮式移动机器人横向稳定性能较差的问题，搭建Simulink电机模型与车轮转向模型，利用自带的PID闭环控制系统实现实际车速和车轮转角的自由调节，根据Carsim和Simulink的接口参数设置实现轮式移动机器人传动系统模型与电机模型和转向模型的信号传递，进而实现轮式移动机器人Simulink/Carsim联合仿真.双移线试验结果表明，联合仿真下的轮式移动机器人横向稳定性高于传统移动机器人.
针对轮式移动机器人横向稳定性能较差的问题，搭建Simulink电机模型与车轮转向模型，利用自带的PID闭环控制系统实现实际车速和车轮转角的自由调节，根据Carsim和Simulink的接口参数设置实现轮式移动机器人传动系统模型与电机模型和转向模型的信号传递，进而实现轮式移动机器人Simulink/Carsim联合仿真.双移线试验结果表明，联合仿真下的轮式移动机器人横向稳定性高于传统移动机器人.
2019, 34(5): 96-102.
doi: 10.3969/j.issn.2096-1553.2019.05.013
摘要:
为了解决挖掘机工作过程中存在的换向冲击、流量滞环大、阀芯卡滞问题，基于负载敏感比例多路阀的工作原理，在比例减压阀和主阀之间通过增加阻尼孔以匹配主阀和先导阀的速度，并推导出比例减压阀控制主阀的数学模型，建立负载敏感比例多路阀的AMESim模型，验证其动态特性.仿真结果显示：随着黏性摩擦力的增大，系统的稳定性会增加，同时系统响应时间也会增加，因此黏性摩擦力不能设置过大，以5000 N·（m/s）为宜；在比例减压阀与主阀之间添加阻尼孔，能够提高多路阀的稳定性、减小系统压力冲击、提高元件使用寿命；主阀位移的振荡幅值会随着弹簧刚度的增加而增加，使系统的稳定性变差，因此弹簧刚度的设计不可过大，以30 000 N/m为宜；主阀阀芯质量对系统响应几乎没有影响，设计时考虑其强度和耐腐蚀性即可.
为了解决挖掘机工作过程中存在的换向冲击、流量滞环大、阀芯卡滞问题，基于负载敏感比例多路阀的工作原理，在比例减压阀和主阀之间通过增加阻尼孔以匹配主阀和先导阀的速度，并推导出比例减压阀控制主阀的数学模型，建立负载敏感比例多路阀的AMESim模型，验证其动态特性.仿真结果显示：随着黏性摩擦力的增大，系统的稳定性会增加，同时系统响应时间也会增加，因此黏性摩擦力不能设置过大，以5000 N·（m/s）为宜；在比例减压阀与主阀之间添加阻尼孔，能够提高多路阀的稳定性、减小系统压力冲击、提高元件使用寿命；主阀位移的振荡幅值会随着弹簧刚度的增加而增加，使系统的稳定性变差，因此弹簧刚度的设计不可过大，以30 000 N/m为宜；主阀阀芯质量对系统响应几乎没有影响，设计时考虑其强度和耐腐蚀性即可.
2019, 34(5): 103-108.
doi: 10.3969/j.issn.2096-1553.2019.05.014
摘要:
应用Fluent软件，对多效蒸发器中的一效蒸发器进行仿真模拟，依据设计出的蒸发器的基本结构和工程实际情况，合理简化其物理模型，建立蒸发器全流道双流模型，通过流固耦合分析，掌握蒸发器流场的流速情况和压力特性.仿真结果表明，换热器内部流动压力损失大，流动均匀性不合理，液体阻力表现明显；内部液体流动均匀性和一致性相对较差，外部气流的均匀性和一致性较好.实验验证与仿真模拟结果的误差在允许范围内，说明仿真模拟结果是可靠的.要改善蒸发器内部压力损失过大与流动不均匀问题，需对其内部结构进行合理优化.
应用Fluent软件，对多效蒸发器中的一效蒸发器进行仿真模拟，依据设计出的蒸发器的基本结构和工程实际情况，合理简化其物理模型，建立蒸发器全流道双流模型，通过流固耦合分析，掌握蒸发器流场的流速情况和压力特性.仿真结果表明，换热器内部流动压力损失大，流动均匀性不合理，液体阻力表现明显；内部液体流动均匀性和一致性相对较差，外部气流的均匀性和一致性较好.实验验证与仿真模拟结果的误差在允许范围内，说明仿真模拟结果是可靠的.要改善蒸发器内部压力损失过大与流动不均匀问题，需对其内部结构进行合理优化.
