农业物料学1

1、图1 中反映了农业物料哪些的光学信息。

答案：

(1)不同单位物料有不同的反射率值，光谱特性曲线的差异主要是由于物料组成物吸收特性不同造成的。

(2)同一物料在不同波长下反射率不同，存在若干吸收带，吸收带的位置的波长约为950、1150 和1400nm。

(3)高含水量的物料（苹果，马铃薯）反射率较高；低含水量的物料（肉，干土块）反射率较低，可用近红外来测量物料的含水量。

(4)红苹果和绿苹果的反射率不同，650nm 处差距最为明显，可能是因为红苹果和绿苹果中叶绿素含量不同造成的，可以作为苹果成熟程度的判别。

2、鸡蛋的新鲜度可有哪些生物物料物理特性来检测，请说明检测原理。（10 分）

答案：鸡蛋的新鲜度可以通过以下几方面来测量：

(1)光学特性：光照射到一物体后，一部分被外表面反射；一部分进入物体发生散射，或被物体所吸收；其余部分则透过物体。可以根据透射率与鸡蛋内部品质之间的相互关系，判定其新鲜度。还可以在灯光透视下，观察蛋壳结构的致密度、蛋白、蛋黄、气室小等特征，对蛋进行综合品质评价。

(2)声学特性：陈旧蛋由于蛋内分散发，蛋白变稀，蛋黄膜破裂，摇动时发声程度不同。

(3)电学特性：利用鸡蛋的介电常数或静电常数来建立与鸡蛋新鲜度的相互关系

(4) 比重测定法：贮存时，由于蛋中分不断蒸发，比重每日减少0.0017～0.0018。鸡蛋的比重在1.04 以下说明蛋存放较久，比重在1.015 时可推知蛋已经完全腐败。

(5)蛋形指数：新鲜鸡蛋蛋黄呈圆形，较小，转动慢；陈旧蛋蛋黄偏大，或散开，转动快。

3、为什么大多数农产品的导热率随水分的提高而增加? （10 分）

水的导热率比农产品干物质的导热率高，当含水率时，物料中含有较多的水分，物料的整体导热率就大，如果农产品的含水率低则其内部含有较多的气隙，因为气体的导热率低，所以农产品整体的导热率低。大部分的农业物料都含有较多水分，这些物料的导热率应根据它们的含水率和干物质导热率加以估算。经验公式：

K = MK w + (1- M )K d

其中，M 是物料含水率，Kw 、K d分别为水和固体干物质的导热率。

4、花生分为I 类（霉变色变、种皮受损严重）、Ⅱ类(霉变色变、种皮受损较轻)、Ⅲ类(正

常仁)如何进行分选。（12 分）

答案：由实测得到，各类花生仁的激发光谱和荧光光谱均为单峰曲线；三类花生仁的最佳激发波长，即产生荧光最强的激发波长约为300nm 左右；选用普通高压泵灯很容易产生的365nm 波长作为激发波长EM 时，得到荧光的最佳发射波长在450～480nm 之间，即呈现的荧光颜色为蓝色；随着花生仁变色变质或种皮破损程度的发展，表面荧光强度明显增强，Ⅰ类的平均荧光强度是Ⅱ类的7.3倍，Ⅱ类的平均荧光强度是Ⅲ类的4.5倍。所以从花生仁的荧光特性可以进行分选。

5、可否利用空气动力学（或水力学）有关特性来实现球状瓜果的分选?为什么?

（12 分）

答案：农业物料的分选可以根据阻力系数和临界速度不同完成。流体对物料的作用力不同，

运动规律也不同。物料的形状对阻力系数和临界速度影响很，因为球形农产品的临界速度与其形状参数特别是直径相关，而球形物料的临界速度最，可以根据其临界速度的大小来进行分级。不规则形状的瓜果因其阻力稀疏比球体，所以临界速度比球体小。如利用水力来清选分离苹果时，当流速度于苹果的临界速度时，即可将苹果带走，由于苹果大小不同，其临界速度就不同，这样小的苹果先被带走，从而实现分选，且水力清选时还可以减小损伤。

6、请说明谷物的含水率检测的基本原理和实验技术。（12 分）

答案：谷物的含水率检测的基本原理：对谷物进行干燥，干燥前和干燥后各称重一次，水分的损失MR 即为谷物的含水率。

Wo – W1

MR = * 100%

Wo

上式中Wo 为谷物初始重量，W1 为谷物干燥后重量

检测谷物含率的实验技术：

(1)烘箱法：所需时间较长，一般要10 小时以上

(2) 电阻法和电容法：往往因物料分布及堆积松紧不匀等影响其测定的效果

(3)微波法：利用微波交变磁场的作用，使分子剧烈运动，产生量的热，促使分

蒸发，从而测定谷物含率。物料升温快、均匀、热能转换效率高、总加热时间短

(4)中子法：中子式测仪对谷物含率测量

(5)核磁共振法：谷物吸收能量的多少与原子核中的核子数成比例

7、是否可以利用固体农业物料的流变特性判定猪肉、牛肉等的品质好坏?应如何判定（即判定思路和实验方法）? （12 分）

答案：新鲜度的测定：可对其进行轴向压缩和拉伸实验，剪切实验。当猪肉新鲜度差时，肉的硬度和粘度会发生变化，剪切强度会变小。

对注水量的检测：可用回转式流变仪测量测量猪肉的表观粘度。将猪肉做成猪肉糜，掺水量对猪肉糜表观粘度影响很，猪肉糜的表观粘度是猪肉糜流变特性参数之一。它是由于猪肉糜中的蛋白质、脂肪分子与分子以及其他分子之间的内聚力引起的阻滞猪肉糜流动和变形的物理特性。未参的猪肉糜主要由分、蛋白质、脂肪、灰粉组成，其中分约占55％，蛋白质、脂肪约占40 ％，此时猪肉糜中的蛋白质、脂肪分子、分子之间结合紧密，以较强的内聚力阻滞了猪肉糜的流动和变形，因此表观粘度较，随着掺水量的增加,分子使得缠绕的蛋白质散开，脂肪化，阻滞力减小。

8、如何利用力学特性、振动特性及相关特性来检测农产品的品质。（10）

参考答案：农业物料的力学特性涉及到农业物料的流动力学、流变力学、散粒体力学及流体动力学以及接触应力、撞击载荷、摩擦及空气动力特性等，它是指在农产品加工、储存、包装及运输过程受力而体现出的以上各种特性，如冲击、振动、松弛、粘附和变形等。不同的物料有的不同的物料特性，物料特性的差异体现了农产品的品质差异，可以利用这种差异来检测农产品。

例如番茄果实的成熟度和新鲜度与果实的硬度有很大关系。成熟度差，或比较新鲜的果实硬度较大，随着贮藏时间的延长，果实转熟，新鲜度下降，硬度也随之下降，因此可通过测量其硬度来判断果实的成熟度和新鲜度。

水果坚实度或松脆性是水果成熟状态和品质的一个重要指标，水果生长和存储过程，细胞间的结合力变小，反映细胞间结合力变化的物理指标是坚实度。水果坚实度测量，杨氏模量是一个重要的基本参数。利用冲击力检测水果坚实度的力学原理是弹性球体与刚性平面的跌落冲击问题。冲击力与水果的质量、几何尺寸、材料、杨氏模量等有关。研究的核心是当得到冲击力后如何估计或计算出材料的杨氏模量，并通过最小二乘法拟合球体的刚度。

振动频率分析法：

各向同性的线弹性球状水果，固有频率与其材料杨氏模量E 的关系为

其ρ为水果密度，u 为泊松比，m 为质量，Ω为归一化频率，f为其固有频率。经测量得到固有频率f 后，由上式可以估算出水果的杨氏模量，从而确定其坚实度。

9、散粒体的抗剪强度与哪些参数有关?如何测定有关参数? （15）

参考答案：(1)含水率；通过含水率烘干法或电学特性测得。(2)粒径大小；可以通过筛分法或粒度仪测得。

(3)堆放条件；主要是否有振动等外界干扰。(4)物料的密度；浸液法等测得。(5)内摩擦角。三轴压缩实验、直接剪切试验测得。

１0、怎样测量干香菇、干苹果等的真实密度? （10 分）

参考答案：由于干香菇、干苹果疏松多孔，不适于用液浸法测量物料的密度，可以采用气体置换法测量真实密度。常见的气体置换法有压力比较法，定容积压缩法，定容积膨胀法，不定容积法。

以定容积压缩法为例，测出容器中活塞压缩到一定体积后，不装物料和安装物料的压力变化，由波义耳定律求出物料的体积，进而求得密度。

Pa Pa

ΔP1 ΔP2

Vs ————物料体积V o ————活塞定压缩体积ΔP1 ————没有装入物料时压力计读数Pa ————大气绝对压力ΔP2————装入物料时压力计读数