恆溫(專業術語)

恆溫(專業術語)

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恆溫,是在一定的環境下保持不變的溫度,需要精密儀器來隨時測定溫度的變化,然後調節溫度,使之始終是一個溫度。

基本介绍

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解釋

恆溫:是一個專業術語,用人工或自動控制方法保持溫度值的恆定不變。所設定的溫度值不受其它因素的影響,也使初期設定的溫度與任何一時刻的溫度相同或者相近似。

訶子總多酚恆溫超聲輔助提取與過程動力學

採用三頻恆溫數控超聲輔助提取技術最佳化了訶子總多酚提取工藝;通過比較試驗和掃描電鏡分析了該技術高效提取的原因;從Fick第一定律出發建立了訶子總多酚擴散動力學方程,並進行了驗證。結果表明,恆溫超聲提取訶子總多酚最佳工藝條件為:乙醇體積分數60%、超聲頻率80kHz、超聲功率180W、提取溫度70℃;該工藝提取效率顯著高於水浴振盪提取工藝( P<0.001);掃描電鏡觀察發現,恆溫超聲提取技術對原料粉末微觀結構破壞更嚴重。結合Fick第一定律及超聲提取動力學推導了恆溫超聲輔助提取訶子總多酚動力學方程;驗證試驗表明,在相應的範圍內,提取時間對數和提取功率對數均與訶子總多酚濃度對數呈正比關係。結果表明:恆溫超聲輔助技術可用於訶子總多酚高效提取。

恆溫超聲輔助提取時間單因素試驗結果

前階段訶子總多酚質量比隨提取時間的延長而升高,當提取時間達到9min時質量比達到最大值,此後隨著提取時間的延長總多酚質量比逐漸減少。可能是隨著加熱時間延長導致提取出的一些熱敏性成分轉化降解所致。故選定提取時間7、9和11min做正交試驗。

恆溫超聲輔助提取頻率單因素試驗結果

隨著超聲頻率增大提取液總多酚質量比逐漸降低。超音波頻率與波長成反比,隨著頻率增加,其波長隨之減小,造成聲波在傳播過程中衰減加快,進而影響到對細胞的破碎效率。同時,頻率升高將導致空化作用的閾值升高,導致空化效果減弱。基於以上原因,造成總多酚質量比隨頻率升高而下降。

恆溫超聲輔助提取功率單因素試驗結果

在超聲功率120~210W範圍內,提取液總多酚質量比隨著超聲功率的增大逐漸增大。當提取功率大於210W 以後,總多酚質量比隨著時間的增加反而逐漸降低。因超音波的空化效應和機械作用有效破壞植物細胞壁,有效成分游離進入提取溶劑,使一定範圍內隨超聲功率升高而促進總多酚溶出。而當功率過高時,造成溫度過高又促使某些總多酚分解。同時,功率越高其聲強也越高,聲強越高產生的空泡越多,空泡越多反射聲波越多,使能量傳遞效率降低,影響總多酚提取率。故試驗選定提取功率180、210和240W做正交試驗。

恆溫超聲輔助提取溫度單因素試驗結果

在40~70℃溫度範圍內,總多酚質量比隨超聲溫度升高而逐漸上升,70℃達最高,當超過70℃後反而下降。其原因可能是,在低溫時,超音波未能將細胞徹底破碎。隨著溫度升高,分子熱運動加速,進一步破碎細胞結構,從而使總多酚充分溶出。但是,隨溫度繼續增加,接近溶劑的沸點,造成溶劑氣化而減少了固-液間的有效接觸面積,提取速率反而下降。此外,高溫容易加速熱不穩定活性物質降解。故選定65、70和75℃做正交試驗。

恆溫超聲輔助提取液料比單因素試驗結果

隨著提取液料比增大,總多酚質量比逐漸增加,當液料比達到20mL/g後,總多酚質量比變化不大。這是因為液料比增大時,浸提劑乙醇可以與訶子粉充分接觸,使總多酚容易溶出。但是當液料比超過一定範圍時,溶液中多酚含量接近飽和,同時也會導致其他雜質溶出較多,與總多酚形成競爭性抑制,從而影響總多酚繼續溶出。因此,綜合考慮生產成本和後續處理,正交試驗選定液料比20mL/g為固定參數。

恆溫超聲輔助提取乙醇體積分數單因素

在30% ~60%的體積分數範圍內,總多酚質量比隨著乙醇體積分數的增大而快速上升,60%時達最大,在70% ~80%範圍內反而下降較快。植物體內的部分多酚以游離的形式存在於液泡中,部分與蛋白質、多糖通過氫鍵或疏水鍵以結合的形式存在於細胞壁中。而乙醇體積分數過高會使蛋白質變性,降低與之結合的總多酚溶出效果。同時導致溶劑揮發增大,一些醇溶性雜質溶出增加,而干擾與之結合的總多酚溶出,造成總多酚質量比下降。故選定50%、60%和70%乙醇做正交試驗。

土壤恆溫層溫度及深度

根據能量守恆定律,證明了土壤恆溫層溫度等於年均氣溫,並且用4座城市的土壤恆溫層溫度與當地年均氣溫進行對比,驗證了此結論。利用土壤自然溫度場模 型,推導出土壤恆溫層深度的計算公式。定量分析了響土壤恆溫層深度的5種因素,得出了土壤恆溫層深度主要受大氣溫度年振幅(Tamax -Tam)、恆溫層溫度振幅(ε)及土壤導溫係數(a)3 種因素影響的結論。

土壤恆溫層深度的影響因素分析

土壤恆溫層深度受係數、大氣溫度年振幅(Tamax -Tam)、恆溫層溫度振幅ε、土壤導溫係數a及年周期時間τ0 的影響。係數Φ受土壤導熱係數λt、地表與大氣間的表面傳熱係數α2、導溫係數a及年周期時間影響。由於年周期 時間是常量,因此土壤恆 溫層深度隨(Tamax -Tam)、εaλtα2等參數而變化。下面分析這5個參數對土壤恆溫層深度的影響程度。

土壤導溫係數a的影響

土壤的導溫係數與土壤密度、比熱容、土壤種類及含水率有關。不同地點、土質的土壤,其導溫係數不同。不同密度、含水率的砂土和粘土的導溫係數,當其他因素不變,土壤導溫係數從2 ×10-7 m2∕s 變化到10 ×10-7m2∕s 時,土壤恆溫層深度從7.7m 變化到17.3m,
導溫係數對土壤恆溫層深度影響很大,導溫係數越大,土壤恆溫層深度越深。這點可以從導溫係數的物理意義上得到解釋,導溫係數是材料傳播溫度能力大小的指標,故導溫係數越大,土壤中溫度變化傳播越迅速,大氣溫度年周期變化對土壤影響的深度越深,所以土壤恆溫層深度越深。

大氣溫度年振幅Tamax -Tam的影響

由於中緯度和內陸區的大氣溫度年振幅較大,故一般中緯度地區恆溫層的深度較深,極地和赤道較淺,內陸區較深,濱海區較淺。大氣溫度年振幅越大,則土壤溫度振幅消失的深度越深,恆溫層深度越深。恆溫層的深度隨大氣溫度年振幅的自然對數值呈線性變化。當溫度振幅(Tamax -Tam )從10℃變化到40℃,恆溫層深度從8.6m變化到11.3m。

恆溫層溫度振幅ε的影響

不同的測溫儀器、測試條件所能達到的精度是不同的。根據精度的要求及測試條件的限制,可以選擇土壤溫度振幅小於不同值視為恆溫層。從恆溫層的深度隨所選擇振幅倒數的自然對數值呈線性變化。當精度從0.3℃變化到0.05℃,恆溫層 深度從8.4變化到11.7m,所選擇恆溫層振幅越小,則恆溫層深度越深。

土壤導熱係數λt的影響

當土壤的導熱係數λt 從0.4W∕(mK)變化到2.0W∕(mK)時,土壤恆溫層深度從10.27m變化到10.20m,可見土壤導熱係數對恆溫層深度幾乎沒有影響。

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