粮食种子干燥储藏及热质传递研究(李栋指导)

1 中国农业大学中国农业大学 本科生本科生 URPURP 立项申请书立项申请书 项目名称项目名称 粮食种子干燥储藏及热质传递研究粮食种子干燥储藏及热质传递研究 申申 请请 人人 李李 栋栋 工作单位工作单位 工学院工学院 联系电话联系电话 1368305158513683051585 电子信箱电子信箱 dongli dongli 填表日期填表日期 20122012 年年 3 3 月月 1515 日日 中国农业大学教务处制中国农业大学教务处制 2 项目名称粮食种子干燥储藏及热质传递研究 项目起止时间2012 年 4 月 2013 年 3 月 项目申请人情况 姓名李栋性别男出生日期1973 年 8 月 最后学历 与学位 博士 专业技术 职务 教授 博导从事专业农业工程 一 项目概况 粮食种子干燥是种子生产加工过程中一个必不可少的重要环节 相对于粮食干燥 由 于种子干燥后必须依然具有旺盛的生命力 种子发芽率不能低于干燥前 种子活力必须得 到保证 因此对粮食种子干燥有更高的要求 本课题以水稻 小麦 玉米等粮食种子为例 研究我国粮食种子在不同含水率下的热力学特性 探究粮食种子干燥储藏过程对种子发芽 率和活力等的影响 探明种子的最佳干燥储藏工艺 研究粮食种子的基本理化特性 建立 干燥储藏过程中种子的热质传递模型 研究种子活力和种子干燥储藏等加工关键技术 将 有助于全面提高我国种子的质量 为开发高品质种子 提高我国粮食种子的国际竞争力提 供理论基础和实践指导 二 实施计划及方案 明确各个环节对培养学生创新能力的具体思路及考核办法 1 粮食种子结构成分研究 1 研究三种粮食种子 水稻 小麦 玉米 不同的结构 种皮 胚 胚根 胚芽 胚轴 子叶 胚乳 内胚乳 外胚乳 2 研究三种粮食种子 水稻 小麦 玉米 不同的化学成分 淀粉 蛋白质 脂 肪 糖类 纤维素 水分等 2 粮食种子裂变机制研究 1 研究外界环境的温度 湿度 氧气含量等对粮食种子的劣变影响 2 研究内部种子呼吸作用 蛋白质变性 酶失活等因素对粮食种子的劣变影响 3 粮食种子干燥过程动力学研究 1 研究粮食种子在不同的干燥方式和干燥条件下 干燥时间与含水率的关系 以 及分析其与种子大小 形状 孔隙率等的影响 2 对粮食干燥曲线进行数学模拟 4 粮食种子农学特性研究 1 研究粮食种子成熟度 初始含水率 干燥温度等对种子发芽率的影响 2 研究不同活力种子萌发时的热学特性 从热学层面考察影响种子活力的因素 5 粮食种子热力学特性研究 1 研究粮食种子的热转变特征温度 考察在不同的含水率 相对湿度 加热速率 等的因素影响下 种子的玻璃化转变温度 熔融温度 研究分析各个因素对特征温度的影 响 确定它们之间的相互关系 2 研究粮食种子的力学特性 考察种子的蠕变 应力松弛特征曲线 分析种子破 裂的影响因素等 6 粮食种子储藏仓流场和温度场研究 1 研制一个小型的种子储藏仓 2 研究种子在储藏过程中 外界环境的温度湿度 仓内温度湿度 种堆温度湿度 三者的变化规律 发现和预防种子结露 发热 建立仓内水蒸汽流场和温度场 7 粮食种子热质传递机理研究 1 根据传递过程原理 结合具体孔道条件 初步推断出迁移机理和必须考虑的因 素 2 研究粮食种子热质传递相关的基础理化参数 包括比热 比重 孔隙度 导热 系数 水分扩散系数 水的汽化潜热等 3 8 粮食种子的热质传递模型建立及优化 1 建立种子内部的水分含量和温度以及颗粒空隙内气体的温度 湿度 速度的预 测模型 在颗粒尺度上建立小尺度 毫米级 热质传递模型 在储藏仓尺度上建立大尺度 米级 传递模型 2 分析各种模型参数 粮食种子颗粒几何参数与热物理参数 仓型参数 气候参 数等 及仓储条件 如外部温度 湿度 风速以及内部温度梯度 在模型中的作用 实时 监测不同条件下的各种参数 对数学模型进行验证和优化 三 项目实施的基础和条件 李栋是教育部 新世纪优秀人才 现在主要研究方向是农产品干燥和农业物料特性 李栋是美国 International Journal of Food Engineering 被 SCI 和 EI 核心同时收录 International Agriculture Engineering Journal 和 MASAUM Journal of Open Problems in Science and Engineering 等国际学报的编委会委员 Bioresource Technology Food Hydrocolloids Carbohydrate Polymers Food Chemistry Journal of Pharmaceutical Sciences Separation and Purification Technology Fuel Processing Technology Food Additives and Contaminants Journal of Food Engineering Food and Bioprocess Technology Cellulose Colloids and Surfaces A Physicochemical and Engineering Aspects Chemical Engineering and Processing Process Intensification Molecules Journal of Food Science Express Polymer Letters Food Biophysics Chemical Engineering Research and Design Journal of Food Process Engineering International Journal of Food Properties Journal of Food Biochemistry Applied Engineering in Agriculture International Journal of Food Engineering 等 20 余个被 SCI 收录的国际学术期刊审稿人 中国农业机械 学会能源动力分会副理事长 中国食品科学技术学会食品机械分会理事 中国农业工程学 会农产品加工及贮藏工程分会理事 中国农业机械学会农副产品加工分会理事 中国农业 工程学会青年科技工作委员会委员 中国农业机械学会青年工作委员会委员 李栋 2002 年被联合国粮农组织 UNFAO 聘为专家 2003 年和 2006 年被中国农业 大学评为 优秀教师 2004 年取得的成果 5HCCX 1 6 型冲击穿流循环式干燥设备 获 全 国农牧渔业丰收三等奖 2007 年被中国农业大学评为 十篇优秀硕士学位论文指导教师奖 2009 年取得的成果 农业院校工科实践教学体系与创新能力培养模式的改革与实践 获 北京市教育教学成果一等奖 2009 年取得的成果 粮食保质干燥与储运减损增效技术开 发 获 国家科学技术进步二等奖 2010 年获 中国农业机械学会青年科技奖 2011 年被 中国农业大学评为 十篇优秀博士学位论文指导教师奖 李栋近年来主持完成了省部级以上科研课题 20 余项 在国内外重要期刊上发表学术 论文近 200 篇 其中被 SCI 收录 67 篇 近 5 年第一或通讯作者 54 篇 累计影响因子超过 130 被 EI 核心收录 65 篇 近 5 年第一或通讯作者 54 篇 以第一完成人申请了 17 项国家发明专利 授权 4 项并都成功转让给企业 作为副主编和参编编写了 6 部著作教材 培养博士和硕士研究生共 38 名 2008 年 食品颗粒制作 加工 表征及处理 国际学术会 议主席 2009 年 Journal of Food Engineering 特刊 Food Powder Technology 主编 李栋从事干燥理论与技术的研究多年 具有较高的理论水平及丰富的研究经验 取得 的成果 5HPN 3M 农用平床式逆流干燥机 通过了农业部组织的鉴定 结论为 国内领先 主持的教育部项目 水稻干燥过程爆腰抑制机理的研究 通过了教育部组织的验收 结论为 优秀 李栋与国际上许多知名大学有很好的合作关系 曾于 2001 年被邀请到美国明尼苏达 大学 美国爱荷华州立大学 美国阿肯色大学等多所大学访问 2008 年被邀请到美国俄 4 亥俄州立大学 美国德州农工大学 美国康涅狄格大学 美国华盛顿州立大学等多所大学 访问 近几年也邀请了美国伊利诺伊大学厄本那 香槟分校 美国加州大学戴维斯分校 美国德州农工大学 美国明尼苏达大学 美国华盛顿州立大学 澳大利亚昆士兰大学 澳 大利亚蒙纳士大学等世界一流大学的国际著名教授到本人的实验室进行合作研究 李栋负责管理的专用科研实验室占地 300 余平方米 经过多年的建设和积累 实验室 已经具备了科学研究所需要的大部分仪器设备 包括 动态机械分析仪 动态流变仪 纳 米级激光粒度仪 差示扫描量热仪 X 射线衍射仪 全自动索氏脂肪提取仪 纳米级超高 压均质机 多点环境参数测控系统 真空冷冻干燥机 喷雾干燥机 高速搅拌机 双螺杆 挤压膨化机 旋转搅拌电加热高压釜 紫外可见分光光度计 光学显微成像系统 高速冷 冻离心机 油脂粉碎机 卡氏微量水分测定仪 流化床干燥机 真空干燥机 离子 氧化 还原 酸碱度 毫伏 温度综合测量仪 热特性分析仪 十万分之一克精密电子天平 高剪切 乳化机 均浆器 中空纤维超滤装置 蒸馏萃取装置 过热蒸汽发生器 单人单面净化工 作台 旋转蒸发仪 真空球磨机 高速台式离心机 数显黏度计 箱式电阻炉 智控电热 恒温油浴锅 恒温恒湿光照培养箱 电热恒温水浴锅 恒温振荡器 数显不锈钢电热恒温 培养箱 循环水式多用真空泵 胶体磨 pH 计 电导率仪 电动振筛机 数显控温加热 套 数显磁力加热搅拌器 全自动数显立式高压