储藏水分对大豆籽粒结构损伤的研究开题报告
2022-07-14 21:27:44
1. 研究目的与意义
大豆是我国重要的粮油兼用经济作物，含有34％～45％的蛋白质、19％～22％的脂肪、25％～28％的糖分和多种维生素，且不含胆固醇，它既是一种营养平衡的食物，也是优质蛋白质和油脂的重要来源。近年来，随着社会的发展及人民生活水平的提高，人们对食品的认识也越来越深，从而对食品的质量提出更高的要求，包括对大豆等食品的食用质量，加工质量，营养质量及外观质量等，然而大豆的产地品质差异较大、水分含量不均且偏高、储藏稳定性较差，在储藏期间容易出现吸湿生霉、浸油赤变、发芽率丧失等不良现象。另外，在粮食的运输途中，经过多次装卸及输送，每次受到相应的冲击载荷作用，会引起它们颗粒破碎。有应力裂纹的大豆容易受到微生物和昆虫的侵蚀，从而影响它们的利用率和种子的出芽率。同时在粮食运输、仓储及加工设备的设计过程中，准确掌握粮食的物理力学特征是非常必要的。如在计算粮仓载荷时．必须知道粮食的内摩擦、粮粒与仓壁间的摩擦及密度。作为散粒体材料，粮食的整体物理力学特征直接与粮粒的特征及粮粒间的相互作用有关。大豆在收获、运输、干燥及储藏的过程中受到载荷压缩，其受到的压力超过自身承受范围时，大豆籽粒就会变形甚至发生破裂，影响大豆的利用率和种子的发芽率，进而影响它的品质和加工产品的质量，同时也会改变大豆的生理状态和活动环境，从而影响大豆的安全储藏。所以研究大豆的力学特性可以为粮仓和运输设备结构设计、为大豆通风干燥系统设计提供理论依据，也可为大豆加工机械的设计提供理论依据。故本课题针对储藏水分对大豆籽粒结构损伤程度进行实验测定与研究，进而就可以为粮食工程提供全面的、准确的力学参数，减少粮食的损耗。
2. 研究内容和预期目标
1.测定不同水分的大豆籽粒的压缩特性；
2.给出水分对大豆籽粒压缩特性的影响；
3.分析储藏水分对大豆籽粒结构损伤程度。
3. 国内外研究现状
早在20世纪40年代欧、美、日等发达国家就对粮食的力学特性进行了研究，并取得了一定的成果。而最早对粮食的压缩性进行研究的是在20世纪60年代，Shelef和Mohsenin (1967)等人用拉伸强度试验机研究了麦粒单轴压缩的力学特性，整个籽粒分别用平行板、光滑的球形压头、柱形压头加载，切去两端的样本用平行板加载，得到其力-变形关系。Liu M等人(1969)研究了大豆及大豆种皮在不同含水量、不同温度时的粘弹性，建立了广义Maxwell模型，对大豆子叶的力学特性和大豆籽粒的破坏力进行研究，运用应力松弛、压缩、弯曲实验测得了大豆子叶的极限压缩、松弛模量和拉伸强度。Zorerb和Hall(1960)研究了马齿状玉米、豆类植物含水率不同，在较小速度下缓慢加载时的压力特性，实验结果表明谷物挤压强度与含水率等有关。Prasad和Gupta等人(1967)研究了在准静态压缩载荷作用下稻谷的性质，含水率在12～24%范围内时，随着水分的增加，稻谷的最大压力范围为160.7～40.6N，并呈现逐渐减小的趋势。M.H. Saiedirad和A.Tabatabaeefar等(1998)研究了静态压力载荷下，含水率、种子大小、加载速度以及种子压缩方位对小茴香籽破碎时的最大破坏力和最大破坏能的影响。
国内对粮食籽粒的压缩特性研究起步较晚，始于20世纪80年代。张洪霞等(2009)采用平板加载压头对稻谷籽粒进行应力松弛试验，得到了稻米籽粒应力松弛特性的力学指标，并研究了含水率对稻米籽粒应力松弛特性的影响，稻谷压缩特性与压缩的含水率等有关，通过多项式回归分析建立了稻米籽粒应力松弛各力学指标随含水率变化关系的数学模型。而马小愚教授(1988)研究了大豆籽粒在承受挤压和冲击时含水量及品种对其力学性质的影响，并于1999年对东北地区大面积生产的几个品种大豆与小麦籽粒进行了力学流变学性质的试验研究，给出了性能数据及有关影响因素。M.Liu和Haghighi (1989) 等人研究了大豆及大豆种皮在不同含水量下的粘弹性，建立了广义Maxwell模型。袁月明等人(1996) 进行了玉米籽粒力学性质的试验研究，结果表明不同品种的玉米籽粒沿不同方向的抗破裂能力有显著差异，其抗破裂能力主要取决于角质胚乳和种皮的力学特性；当含水率降低时，籽粒的破裂力有所增加，但变形减小。Shelef和Mohsenin等人用拉伸强度试验机研究了麦粒单轴压缩的力学特性,得到其力与变形的关系，较早地揭示了粮食籽粒变形与压缩作用力的关系。Brass等通过实验发现：玉米籽粒不同结构的力学特性不尽相同，各部分承受冲击的能力也不同。玉米破裂的过程是先发生在内部结构尖冠、胚、粉质淀粉、角质淀粉，最后才是种皮。刘传云等（2007）利用材料性能测试机按美国农业与生物工程师协会ASAE S368.4 DEC2000（R2006）标准对大豆样品进行了压力实验，得到大豆的表观接触弹性模量。并且通过对大豆试样的力与变形量曲线分析，发现大豆样品压缩时没有明显的屈服点。在破裂点前，力与变形基本呈线性关系。
总之，到目前为止，国内外对大豆籽粒力学特性参数的研究还不够完善。本文将通过质构仪测定不同含水率的大豆籽粒的破坏力、破坏能、破坏应变，研究储藏水分对大豆籽粒结构损伤的影响 。
4. 计划与进度安排
2022.11.01-2022.11.20 选题、查阅相关文献、资料；
2022.11.21-2022.11. 30确立试验方案；
2022.12.01-2022.12.31 撰写毕业论文开题报告；
5. 参考文献
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