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教学方法
项目课程的教学组织过程中各项目的工作任务均以认知相应的实训场地作为起始,培养学生营造规范、整洁的工作环境和科学的工作素养。继而学习相应的测试仪器并完成仪器操作技能的训练,同时理论实践相融解决工作任务的问题、难题,然后拟定实验实施方案,完成测试工作。第一次课的教学首先向同学们介绍建材化学分析项目课程性质、定位标准,从专业人才培养目标入手,让学生了解与本课程相关的工作岗位及工学结合的课程特色。从知识能力、职业素养多方面让学生认识课程的设计和培养目标。了解课程的教学内容、教学重点和难点,知晓课程的过程考核方式。然后让学生们例举出质量优劣的建材与生活的密切关系,教师利用多媒体演示国外罕见的特大建筑事故。如:巴黎的夏尔─戴高乐飞机场倒塌事故,是因为部分水泥质量低劣,拱顶穿孔造成混凝土质量逐渐退化所致。还要向同学展望建材的发展前景,如:奇特功能水泥、透明水泥及其功能的研发等。拉近学生与该课程的距离。另外利用多媒体,带领学生到施工工地实验室,参观建材检测工作岗位化验人员的工作过程(如:路面建材实验室中化验员如何对路基材料石灰石的化学分析等)。通过范例,让学生了解与本课程相关的工作岗位,消除学生的畏难情绪,使学生带着好奇心、充满着信心,开始建材化学分析课程的学习。课后,让学生写出对第一次课的感想,写出自己存在的疑惑。教师通过第一次课后的作业批改,了解学生的心态,做到有的放矢的教与学。基本技能的教与学对学生进行基本实验方法和操作技能的培养,是建材化学分析实践教学中重要的教学目的之一。根据本课程的工作任务与职业能力分析,使学生会操作常规分析仪器、设备,学会化学成分检测方法,必须完成若干个学习型工作任务(见表1中项目一、项目二)。学习型工作任务教学做的教与学过程:第一步,借助多媒体演讲仪器及操作技能、检测原理;第二步,教师边讲边演示给学生,同时设计问题与学生互动;第三步,指导学生教学练做完成学习型工作任务。在完成工作任务的过程中,通过小组团队的合作,增强了学生的积极主动性。例如:检测水泥化学成分Cl-含量的教学做,必须先教会学生掌握沉淀滴定方法和操作技能,再教会学生配制、标定标准溶液以及检测Cl-的方法原理及要点。在此基础上,学生根据要求自行选用或设计检测方案并完成工作任务。3.3建材化学组分检测的教学做在课程的组织与实施过程中,设计若干个综合任务(如表2中项目三)。例如高效减水剂中甲醛含量的测定,即混凝土外加剂原材料的检验的教学做:在教与学过程中,教师应创造各种条件和形式开展学生间的交流、师生间的互动。要求学生认真观察实验现象、做好实验结果的记录与分析,鼓励学生运用口头、书面、讨论各种形式进行交流。在学生之间营造积极活跃的气氛,培养学生提出质疑。引导学生放弃错误观点,接受科学合理的解释。
构建网络平台辅助教学
建立建材化学分析项目课程网站,为学生提供建材化学分析教学的网络学习平台。将该项目课程的教学标准、教学大纲、电子教案、习题库以及建材化学分析相关的网站,以网络的形式提供给学生,用于增大教学信息量,便于学生复习和归纳课堂所讲授的内容,起到助教辅学的作用。利用多种现代教学手段,尤其是使用多媒体教学课件和录像等。课件内容精练、形象直观,可明显提升教与学效果,通过ppt、flash等教学手段,增强学生的感性认识,使抽象理论知识具体化、提高学生的学习兴趣。另外,积极利用电子书籍、期刊、数字图书馆等各大网站等网络资源,让教学内容从单一化向多元化转变,使学生专业知识和职业技能的拓展得以实现。
1地质矿物化学分析的基本原则与工艺
1.1地质矿物化学分析的技术选取原则
对于探究地质矿物化学元素的分析工作而言,在选择岩石层的具体类型上需要进行一定的界定。比如在不同密度的岩石矿物储层的化学元素分析过程中,由于其在资源的储存和分布上都较为丰富,但如果开发与后期评析环节操作不当,则会造成资源的大量流失与浪费。因此在选择地质矿物化学分析技术的过程中需要按照以下原则。
首先,通过地质矿物化学分析技术来探究储层中的非均质性效果与储层涵盖的化学性质,那么针对岩石结构应该具备良好的增产潜力,并能够满足地质矿物分析的可供开采量;其次,地质矿物化学分析工作自身要具备充足的能力积累与能量基础,使用的化学元素分裂技术系数要满足0.8MPa/100m以上标准的地质矿物储层;最后,水驱单元内部的双向或者多项流柱能够准确对应,才能够精准的满足岩石体的非均质性、化学元素的测量要求。
1.2地质矿物化学分析应用的技术工艺
第一,压裂设计模拟工艺。在地质矿物岩石层进行分段性化学分析与改造的过程中,针对地质矿物化学的分析工作,要以优化射孔原则为基准,精确排量与摩擦、阻力之间的递进关系,以此来根据不同排量的标准选择不同的孔眼保持稳定的摩阻性。从而分析岩石层中蕴含化学元素的总量与分量比。压裂设计模拟工艺能够起到支撑井口的作用,并保证了地质矿物化学元素的取量长度适中,从而有效测量出地质矿物化学元素中的化学含性量指标以及密度指标等。
第二,组合陶粒工艺。将直径微小且适当的陶粒放置在地质矿物岩石层中的地层,以此来作为终端支撑载体,发挥良好的稳定性作用,同时也保证了之后的陶粒能够有效进入。再将直径中等且适当的矿物陶粒放置在地质矿物岩石层的中部,并与总体的岩石缝与化学元素定量位置保持水平平衡,该部位的陶粒起到重要的全体控制与支撑作用。利用这样的陶粒组合作为压裂井的有效支撑,起到压裂缝稳定的作用,以此便能够从更为精确的状态下分析储层的非均质性与化学元素量性分析之间的对应关系,即储层非均质性的横切变化值与竖切变化值对地质矿化学元素的影响都有所不同。
第三,高砂比压裂工艺。从该工艺的内部结构来看比较简单明了,通过利用井内的高砂密度比,来促使压裂井内部空间密闭完好,并保持稳定的封闭状态,以此为矿物岩石体的改造工作保持了良好的畅通性。同时使内部高砂密度保持大于10kg/m3的压裂状态,能够使岩石层的总体开发节奏更加稳定,提高岩石矿物低渗透储层的化学元素测量效果。
2地质矿物化学分析的基本流程分析
针对地质勘探工作来说,良好的技术与规范的流程是实地操作与探测活动的基本准则,不仅要以勘探工作不破坏生态环境为根本,同时更要保证实地活动的安全性。为了进一步剖析岩石层中地质矿物涵盖的化学元素,下面站在地质矿物化学分析的角度,针对化学分析的具体操作流程进行展开讨论。
2.1试样的提取与初步加工
在选择不同范围、不同区域的岩石地质矿物层时,对试样的提取环节要尽可能具备全面性与代表性。对每个含有典型特点的矿物层进行抽样提取试样,避免密度过大及过小的岩石区域范围。同时,在对提取试样进行初步加工时,采用符合等级标准的矿芯与岩芯,减少对试样的磨损与外界影响。
2.2开展定性与半定量分析
为了更好的研究岩石层中的地质矿物化学元素,利用定性半定量结合的方式对其进行含量的综合化验与分析。由于定性分析具备良好的速度性,而半定量分析方法又能保障分析结果的稳定性,从而采取二者融合的方式进行试样的分析,使化学分析的结果更为准确、科学。
2.3测定方法的选择
在地质矿物化学分析的测定方法选择中,需要建立在定性与半定量分析结果的基础上,对各项化学元素指标的高低进行综合测评,来保证化学共存元素的全面分析。那么在针对岩石层中化学含量较高的待测元素类型来说,容量法与重量法会更加适合,由于容量法与重量法能够从化学元素自身的根本性质出发,从岩石层总体与化学元素个体的角度进行具体性测定,有利于保证高含量化学元素含量的基本值与测后值之间差异性的最小化。那么针对岩石地质矿物层中含量较低的化学元素而言,可以通过采取比色法来进行测定,能够更加精准确定化学元素的性质与细微含量,同时也保持共存元素之间的形态不被破坏和改变。
2.4拟定分析方案
在拟定分析方案的环节中,是根据不同分析结果与测定结果进行集中性评估,从而模拟具备完整性与科学性的具体方案。在拟定方案的环节中,不仅需要相关工作人员具备良好的专业素质,同时更要对各个化学元素的基本特性都要清晰地掌握,站在精准度第一要把握的原则上进行方案的设计,一旦发现不合理现象时要及时排除,从而保障方案拟定结果的准确性。
2.5分析结果审查
当基本方案已经模拟成功后,需要对整个流程的分析结果进行全面考察与的复审,这对整个地质矿物化学分析工作具备很重要的实用意义。通过找出某个具体化学元素测量指标不符合常理的标准下进行适当调整。
本人长期为事业默默无闻地探索着,为了社会的发展,国家的进步,始终以那种艰苦奋斗,自强不息的精神无私地奉着,并在本岗位上取得了令人瞩目的成就。受到了上级领导和同志们的好评。近几年来,先后发表多篇文章,其中“运用检测手段分析降低原料消耗增加企业利润的途径”获省级一等奖;“浅议烤烟四十级标准烟叶的化学成份与烟叶质量的相关性”获省级二等奖等。最近“浅谈烟叶主要化学成份与卷烟配方的相互关系”一文刊载在《中国发展探索世纪优秀文库》一书中,并获一等奖。由于自己在平时工作中不断努力,通过了高级化验员考核,并取得了合格证书。自学了科技日语并达到一定水平,学习了计算机技术及各仪器的操作技术。结合平时的工作实际写出论文10余篇,其中多篇获奖。
在平时工作中,个人尊重科学、尊重实践、努力探索本行业新路子,自己的劳动也得到了社会的承认。
烟叶的主要化学成份是决定烟叶内在品质的因素之一。现在已发现烟叶和烟气中各种化学成分已达5259种。长期以来国内外的烟草科研工作者,均想从烟草化学上来探索出一种用化学成份表示烟草质量的方法。近几年来,随着化学分析技术的提高和现代化的分析仪器的应用,只能够说明烟草的主要化学成份对其质量的影响,但还不能完全用化学成份的含量来表示烟草在“吃味”、“香气”方面的特性。
从长远来说,对烟草所含更多的化学成份的探讨还是一个任重而道远的长期研究课题。从目前卷烟生产对烟叶的要求来看,我们必须掌握烟叶的主要化学成份和特性以及对烟草质量产生的影响,为设计卷烟配方提供参考。
一、烟叶的主要化学成份及特性
1.碳水化合物
烟叶中的碳水化合物有可溶性的糖和不可溶性的多糖。
(l)可溶性糖有单糖和双糖。烟叶中的葡萄糖和果糖属于单糖,蔗糖和麦芽糖属于双糖。因为葡萄糖分子结构中含有醛基(-CHO)又称醛糖,果糖分子中含有酮基(-C=O)也称为酮糖,醛基和酮基在碱性溶液中都能还原酒石酸铜,所以在烟草化学分析中,用这一性质来检测烟叶中单糖含量,烤烟单糖含量一般在10%—25%之间,单糖含量的高低是衡量烟叶优劣的重要因素。
双糖属非还原性糖,只有在酸性条件下水解成单糖之后,才能与酒石酸铜在碱性溶液中发生还原反应。
(2)不溶性的多糖属于高分子碳水化合物,烟叶中的多糖包括淀粉、纤维素和果胶等,多糖与单糖双糖不同,它即不溶于水,也无还原能力,但在酸性条件下和酶的作用也能水解成单糖,但数量很少,所以在烟叶中起的作用也较少。淀粉在成熟的烟叶中的含量为10%—30%,在于制和发酵过程中转化为单糖、双糖及糊精,所以为提高烟叶内在质量,烟叶发酵是一个重要步骤,发酵技术的高低直接影响淀粉的转化率。
纤维素是构成烟叶细胞组织和骨架的基本物质,烟叶中含纤维素的量一般在11%左右,它随着烟叶等级的下降而增加。
果胶在烟叶中含量为12%左右,果胶影响烟叶的弹性韧性等物理性能,由于果胶的存在,当烟叶含水份多时烟叶的弹性韧性就增大,含水少时就发脆易碎,果胶分子结构中还含有甲醇,影响烟草吃味,因果胶分子易水解,烟叶在发酵过程中在酶的催化下,果胶发生水解便可除掉甲醇,提高烟叶质量。
2.含氮化合物
烟叶含氮化合物较多,主要有蛋白质、烟碱和游离碱。
(1)蛋白质:烟叶中的蛋白质对烟叶质量影响较大,在燃烧时产生一种臭鸡蛋味,其含量在5%—15%之间,蛋白质中氮元素的平均含量为16%,在检测烟叶化学成份时不直接检测蛋白质,而是通过测得的氮元素来换算出蛋白质含量,从烟株部位来看,中部烟叶含量低于上部烟叶.它随着烟叶等级的下降而增加,以顶叶含量最高。
(2)烟碱:烟草之所以能区别于其他植物主要是因为含有烟碱,烤烟含烟碱在0.5%-3%,而晾晒烟含量在5%以上,从烟株部位来看,上部烟叶含量最高。烟碱容易和酸进行化学反应,与草酸、柠檬酸作用,生成草酸盐和柠檬酸盐,与硅钨酸作用生成烟碱硅钨酸的白色沉淀,用此法可检测烟叶中烟碱含量。在50℃左右烟碱与水反应生成水合物,并具有和水蒸气共同挥发而不分解的特性,利用此性质可提取烟碱。
(3)游离碱:烟叶中还有一种游离碱,虽然含量很低,但对卷烟质量影响很大,卷烟在燃烧时,挥发碱受热进入烟气中,对人的感官产生一种辛辣刺激,但烟气中还必须有一定量的挥发碱,用以中和酸度较大的烟气,使烟气丰满,吸食后感到舒适。
3.有机酸
烟叶甲含有机酸在200多种以上,大部分为二元酸和三元酸,其中以柠檬酸、苹果酸、草酸、琥珀酸含量最多,这四种酸占烟叶中的有机酸的70%,虽然含量高但不是挥发酸,所以对卷烟香气元明显影响,但对卷烟的吸食品质影响较大。它可增用烟气酸性,中和游离碱降低烟气的辛辣、呛喉现象,使烟气变得甜润舒适,所以在卷烟生产中,经常加入有机酸来调整卷烟吸味品质,尤其对用那些含糖量低,含氮量较高的烟叶,在生产中加适量有机酸更为重要。
4.矿物质
烟叶中的矿物质种类繁多,一般含量为10%上下,从烟株的部位来分,以下部烟叶含量较高,其中对烟草影响较大的有钾和氯。
烟叶含钾高则燃烧性和阴燃持火力都较强,烟灰也好。氯离子在烟叶中含量高低,直接影响烟草的燃烧性,若含量在1%以下可使烟草柔软减少破碎,若超过1%则燃烧性较差,当氯离子达到1.5%以上时烟草就熄火,以上是一种概括的说法,确切的说要看钾氯比值,二者比值在4以上燃烧性就好;阴燃持火力强,若在2以下则烟草熄火,所以应把钾氯比调制到适当的比例。
二、烟叶的主要化学成份对卷烟质量的影响
卷烟质量分外在质量和内在质量,外在质量是指卷烟各种物理性能指标,如硬度、吸阻、重量等,这些指标受卷烟生产过程各个环节的影响。内在质量是卷烟在燃烧后,所产生的烟气中的各种化学成份含量及比例关系,对人的感官产生的各种感觉的一个总的反映。近一二十年来烟草企业都将烟气分析做为衡量卷烟质量的重要依据,卷烟烟气的质量优劣主要是由烟叶所含的主要化学成份及比例关系的协调性决定的,所以在设计卷烟配方时,烟叶的主要化学成份指标.是选评烟叶优劣,确定各等级烟叶比例及卷烟烟气质量的重要依据。
为了设计出一个优质卷烟产品或保持卷烟内在质量的稳定,就应以烟叶的主要化学成份为依据,结合配方师的经验来设计卷烟配方。
1.总糖量对卷烟质量的影响
烟叶的含糖量一向被认为是体现卷烟良好吃味的重要标志,在一定的幅度范围内,含糖量高则卷烟的品质好,由于糖在燃烧后产生的烟气呈酸性,可以中和烟气中的游离碱(氨),消除烟气产生的辛辣和呛喉的刺激。
烟叶中的蛋白质对卷烟是一种不利因素,燃烧后产生一种使人不愉快的气味,为了调节好烟气,苏联专家施本克教授寻找了用糖和蛋白质的比值来说明卷烟吸味品质和
烟叶品质,
称之为施木克值,比值高表明卷烟含糖量高,含蛋白质低,卷烟档次高品质好。
糖的存在对卷烟质量起到一定的作用,但不能认为糖是决定卷烟质量的决定性因素,更不能认为烟叶含糖越高越好,蛋白质含量越低越好,各自应有一个适宜范围,糖一般在18%—25%为佳,蛋白质一般在5%—10%为好。而且两者应有一个比较适宜的比例关系,所以施木克值也不是越高越好,一般掌握在2~3之间比较适宜。糖是卷烟的有利因素,但在卷烟中不能单独发挥其作用,还必须和烟碱协调起来,才能使烟气丰满、醇和、吃味甜润、舒适。若糖高烟碱低烟气无劲头,吸味平淡,香气不足吸食后不过瘾;若烟碱高糖低,烟气劲头大、不醇和、吸后无舒适感。为此国内外的卷烟配方师们,又在长期的研究和实践中,寻找出糖和烟碱适宜的比例关系,称为糖碱比值,此值一般在10:1—15:1为准。
2.烟碱含量对卷烟质量的影响
烟碱俗称尼古丁,是烟草特有的植物碱,是影响烟叶质量的重要化学成份,具有产生兴奋的刺激作用,同时也是卷烟产品质量稳定的主要标志,所以控制卷烟产品中的烟碱含量是卷烟质量的一项重要指标。
配方师在选择烟叶拟定配方时,必须掌握住各等级烟叶的烟碱含量和配方烟丝中的烟碱含量,一般要求烟碱含量控制在1.2%—2.2%之间比较适宜,但这不是硬性规定,配方师可根据设计产品的需要和当地消费者的口味来确定烟碱的高低。
现在卷烟生产方向为中焦油和低焦油卷烟,但降低焦油的同时烟碱也会降低。配方师必须采取措施保证烟碱在低焦油卷烟中的含量,或者说烟破和焦油之间要有一个适当的比例关系。经研究和实践认为10:1至15:1适宜,也就是说每支烟含焦油10~15毫克含烟碱1毫克,配方师在设计卷烟配方时应特别重视这个比例关系,而且要保持它的稳定性。
烟叶除了烟碱外,还含有一种挥发碱(游离态烟碱)它的含量高低不决定烟的劲头,而决定烟气是否辛辣、呛喉。为了控制挥发碱的含量,引用了一个尼古丁值来表示,此值是烟叶中的总烟碱被总挥发碱除所得的商值,称尼古丁值,此值越大表明挥发碱含量低,烟气就显得舒适平和,此值越小烟气就越加辛辣、呛喉,由此可见尼古丁值与卷烟质量呈正相关系,在一定范围内此值越高,卷烟档次越高质量越好。
三、加强对烟叶化学分析,为卷烟配方提供依据