創(chuàng)新申報表萵苣護色與組合干燥試驗研究.doc

附件1：陜西科技大學(xué)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目申報表推 薦 學(xué) 院機電工程學(xué)院項 目 名 稱萵苣護色與組合干燥試驗研究項 目 類 型創(chuàng)新訓(xùn)練項目所屬一級學(xué)科名稱動力工程及工程熱物理所屬二級學(xué)科名稱過程裝備與控制工程項 目 負(fù) 責(zé) 人申 報 日 期2013年5月1日陜西科技大學(xué)二一三年四月項目名稱萵苣護色與組合干燥試驗研究項目類型 （ ）創(chuàng)新訓(xùn)練項目 （ ）創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目項目實施時間起始時間： 2013年 5 月 完成時間：2014年5 月申請人或申請團隊姓名年級學(xué)號所在院系/專業(yè)聯(lián)系電話E-mail主持人10級201005050219機電工程學(xué)院過程裝備與控制工程成 員10級201005050408機電工程學(xué)院過程裝備與控制工程11級201105050317機電工程學(xué)院過程裝備與控制工程指導(dǎo)教師姓名袁越錦研究方向化工機械設(shè)備與干燥技術(shù)及節(jié)能年齡39行政職務(wù)/專業(yè)技術(shù)職務(wù)副教授主要成果主編UG NX 6.0建?；A(chǔ)與實例（化學(xué)工業(yè)出版社）和參編現(xiàn)代干燥技術(shù)專著（教材）共2部；近年來在國內(nèi)外學(xué)術(shù)期刊上公開發(fā)表學(xué)術(shù)論文30余篇，其中16篇被SCI、EI收錄；獲得國家發(fā)明專利8項，實用新型專利10項。目前主持的科研項目主要有國家自然科學(xué)基金項目基于多尺度理論的顆粒堆積多孔介質(zhì)干燥熱質(zhì)傳遞機理分析與模型構(gòu)建（51276105）；（經(jīng)費78萬元），陜西省自然科學(xué)基金項目、省教育廳自然科學(xué)基金項目、浙江溫州市科技計劃項目，陜西科技大學(xué)科研啟動基金和自然科學(xué)基金項目等，（到位研究經(jīng)費累計約120余萬元）。代表性論文（發(fā)明專利）如下：1 Yuejin Yuan, Yingying Xu and Xiangdong Liu. CFD modeling of subcooling process for beer fermentation liquid. Asia-Pacific Journal of Chemical Engineering, 2009, 4(1):99-106.（SCI/EI收錄）2 袁越錦, 徐英英, 楊彬彬, 等. 非固結(jié)多孔介質(zhì)干燥的雙尺度孔道網(wǎng)絡(luò)模型與模擬. 工程熱物理學(xué)報. 2010,31(2): 302-306. （EI收錄）3 袁越錦. 一種太陽能果蔬熱風(fēng)真空組合干燥設(shè)備及干燥方法，CN201110399465.5（發(fā)明）一、項目實施的目的、意義隨著生活水平的提高和生活節(jié)奏的加快，人們對新鮮營養(yǎng)和便利的鮮切蔬菜需求量日益增長。目前，蔬菜的鮮切加工在歐美、日本等發(fā)達(dá)國家已得到了較快發(fā)展，我國鮮切蔬菜的研究和生產(chǎn)處于剛剛起步階段1。果蔬是人體維生素、礦物質(zhì)和膳食纖維的主要來源，近年來我國的水果、蔬菜產(chǎn)量總量已居世界第一位，但由于儲存加工能力薄弱，產(chǎn)品流通不暢損失嚴(yán)重。果蔬脆片是以新鮮水果、蔬菜為原料經(jīng)過加熱脫水獲得的休閑食品。該制品不僅對果蔬的營養(yǎng)成分破壞少，還很好地保持了水果、蔬菜原有的色、香、味及形態(tài)，并具有純天然、低脂肪、低熱量、高纖維、富含維生素和礦物質(zhì)等優(yōu)點，又由于保質(zhì)期長、攜帶方便，所以它已成為人們所追崇的時尚食品2。脫水蔬菜作為一種新興的食品種類，由于其營養(yǎng)豐富、食用方便，且能較好地緩解淡旺季蔬菜供需的矛盾，而越來越受到人們的青睞。在日本、美國、香港等國家和地區(qū)，此類食品已成為一種適應(yīng)現(xiàn)代人快節(jié)奏、高頻率生活方式的方便食品4。蔬菜脫水后其水分含量降至4%13%，水分活度降至0.7左右，使微生物和酶處于不活動狀態(tài)，產(chǎn)品密封或真空包裝即可長期保存達(dá)23年；與新鮮原料相比，質(zhì)量減輕120倍；產(chǎn)品一般310min內(nèi)即可復(fù)鮮，復(fù)水比為1:3.510.5，復(fù)鮮度大于90%。此外，蔬菜脫水造成了不適合微生物生長的環(huán)境條件，防止了微生物，特別是致病菌的生長繁殖，達(dá)到防腐、保鮮的效果3。作為蔬菜深加工產(chǎn)品的一種，脫水蔬菜具有新鮮蔬菜的色、香、味、質(zhì)、便于貯運、儲藏時間長等優(yōu)點，近10多年來國內(nèi)外市場上脫水蔬菜的需求量逐年增加，而我國的脫水蔬菜加工業(yè)近幾年也得到了迅猛的發(fā)展4。目前，我國脫水蔬菜已形成了三大類：一是快餐食品中的配菜，二是調(diào)味品，如用做調(diào)味料的辣椒粉、蔥粉等，三是蔬菜替代品。但蔬菜原料品種多，加工工藝技術(shù)差異比較大的問題制約了脫水蔬菜的大規(guī)模生產(chǎn)。目前，國內(nèi)外在脫水蔬菜的加工中應(yīng)用的技術(shù)主要有六種：常壓熱風(fēng)干燥、冷凍干燥、微波干燥、遠(yuǎn)紅外干燥技術(shù)、滲透干燥技術(shù)和熱泵技術(shù)4。通常所采用的6種脫水方式中常壓熱風(fēng)干燥、熱泵干燥雖然被大多數(shù)企業(yè)所采用，但這兩種方法在脫水的過程中普遍存在脫水時間較長、耗能大、生產(chǎn)效率低、衛(wèi)生條件差以及貯藏期品質(zhì)明顯下降、風(fēng)味較差、復(fù)水程度差、復(fù)水速度較慢等缺陷。而高檔次、高附加值的食品一般采用真空冷凍干燥、微波干燥、遠(yuǎn)紅外干燥三種相結(jié)合的生產(chǎn)方式，它們具有保存原材料的色、香，味和營養(yǎng)成分，食品不易變質(zhì)、復(fù)水性好、重量輕、可在常溫下貯藏等優(yōu)點而受到人們的青睞。但存在加工時間長、成本高，其產(chǎn)品價格昂貴，普通消費者無法承受等缺點。組合干燥是根據(jù)物料的特性經(jīng)兩種或者兩種以上的干燥方式優(yōu)勢互補，達(dá)到節(jié)能保質(zhì)的目的的一種復(fù)合干燥技術(shù)，如：熱風(fēng)-微波聯(lián)合干燥、熱風(fēng)-冷凍聯(lián)合干燥、熱風(fēng)-微波真空聯(lián)合干燥等等。多數(shù)組合干燥技術(shù)具有速度快、時間短的特點，而且干燥產(chǎn)品性能比較高。聯(lián)合干燥方式優(yōu)勢互補，避免了單一干燥方式的缺點。組合干燥是未來干燥技術(shù)的發(fā)展趨勢5。雖然近幾年我國脫水蔬菜出口量保持增長勢頭，但是從整體水平上看，我國脫水蔬菜的整體實力還比較薄弱。脫水蔬菜生產(chǎn)中存在的主要問題是加工工藝落后、生產(chǎn)設(shè)備簡陋、產(chǎn)品質(zhì)量較低，在國際市場上處于中、下等商品，嚴(yán)重地影響到經(jīng)濟效益。因此改善脫水蔬菜的加工工藝，完善加工設(shè)備，拓寬傳統(tǒng)脫水蔬菜的發(fā)展，提高性價比，是我國發(fā)展脫水蔬菜生產(chǎn)極為迫切的任務(wù)。二、項目研究內(nèi)容和擬解決的關(guān)鍵問題1、研究內(nèi)容：根據(jù)萵苣的特點，確定最佳的護色方案，并通過試驗確定最佳的護色劑。了解組合干燥的特點及其發(fā)展前途。根據(jù)熱風(fēng)干燥和真空度的特點，選擇試驗因素，從而確定試驗方案。先將經(jīng)過護色處理的萵苣片，進行單因素試驗，確定所選擇的因素對試驗指標(biāo)的影響情況，然后再進行二次回歸旋轉(zhuǎn)組合試驗，并將試驗結(jié)果進行逐步回歸處理和響應(yīng)曲面分析，得到最佳的試驗結(jié)果。2、擬解決的關(guān)鍵問題：（1）、影響護色處理的主要因素；（2）、熱風(fēng)-真空組合干燥的影響因素：三、項目研究與實施的基礎(chǔ)條件（1）、項目研究的基礎(chǔ)條件：本項目指導(dǎo)老師袁越錦主編UG NX 6.0建?；A(chǔ)與實例（化學(xué)工業(yè)出版社）和參編現(xiàn)代干燥技術(shù)專著（教材）共2部；近年來在國內(nèi)外學(xué)術(shù)期刊上公開發(fā)表學(xué)術(shù)論文30余篇，其中16篇被SCI、EI收錄；獲得國家發(fā)明專利8項，實用新型專利10項。目前主持的科研項目主要有國家自然科學(xué)基金項目基于多尺度理論的顆粒堆積多孔介質(zhì)干燥熱質(zhì)傳遞機理分析與模型構(gòu)建（51276105）；（經(jīng)費78萬元），陜西省自然科學(xué)基金項目、省教育廳自然科學(xué)基金項目、浙江溫州市科技計劃項目，陜西科技大學(xué)科研啟動基金和自然科學(xué)基金項目等，（到位研究經(jīng)費累計約120余萬元）。課題組成員均為陜西科技大學(xué)機電工程學(xué)院在讀本科生，在指導(dǎo)老師的帶領(lǐng)下進行了大量的關(guān)于干燥的前期研究工作，所采用的技術(shù)路線、研究方法和實驗方案涉及面較廣，具有一定的基礎(chǔ)研究和應(yīng)用基礎(chǔ)研究能力。（2）、項目實施的基礎(chǔ)條件：實驗材料：新鮮萵筍（每次試驗前購買自西安當(dāng)?shù)厥袌觯Ｔ噭赫崽?，葡萄糖，氯化鈉，亞硫酸氫鈉，檸檬酸，無水氯化鈣，水。主要設(shè)備：電子天平，熱風(fēng)干燥箱，真空泵，真空干燥箱，燒杯，直尺，玻璃棒，恒溫鍋。四、項目實施方案:本實驗采用單因素試驗和二次回歸正交旋轉(zhuǎn)組合實驗，具體方法：1、實驗流程：萵苣預(yù)處理（清洗、去皮）切片測量初始數(shù)據(jù)配制不同的護色劑浸漬護色測量中間含水率熱風(fēng)干燥測量中間含水率真空干燥測量最終含水率。2、單因素試驗:單因素試驗研究單因素試驗研究是指固定其他因素，通過變動某一因素，研究該因素對產(chǎn)品的影響。本次試驗主要研究切片厚度、熱風(fēng)干燥溫度、熱風(fēng)干燥后含水率及真空干燥壓力對干制萵苣片質(zhì)量的影響。（1）、熱風(fēng)干燥單因素試驗：將護色好的萵苣片放入熱風(fēng)干燥箱中干燥，繪制萵苣片的干燥曲線。未注明的因素和工藝條件取值如下：切片厚度5mm、干燥溫度70。（1）風(fēng)溫度：50、60、70；（2）切片厚度大?。?mm、5mm、8 mm；（3）熱風(fēng)后含水率：50、40、30（2）、真空干燥單因素試驗：將熱風(fēng)干燥到一定程度的萵苣片放入真空干燥箱中干燥，從而描繪萵苣片真空干燥曲線。以在真空條件下萵苣切片干燥的復(fù)水比、含水率為試驗指標(biāo)，以真空度和熱風(fēng)后含水率為試驗因素，進行單因素試驗，研究各因素對試驗指標(biāo)的影響；由于果蔬真空干燥時溫度過高容易引起果蔬變色，故溫度選擇50。未注明的因素和工藝條件取值如下：真空溫度50，切片厚度5mm，真空干燥壓力60KPa，中間含水率40%，熱風(fēng)干燥溫度70。（1）真空干燥壓力：40KPa、60KPa、80KPa； （2）熱風(fēng)后含水率：50、40、30；3、二次回歸正交旋轉(zhuǎn)組合實驗本試驗設(shè)計采用四元二次回歸正交旋轉(zhuǎn)組合設(shè)計121）確定值、mc值 、mo值二次回歸旋轉(zhuǎn)組合實驗中，選取溫度、真空干燥壓力、切片厚度、中間含水率四個因素，根據(jù)實驗?zāi)康暮鸵?，本實驗采用四因子設(shè)計編碼表，由此確定：mc=2m=24=16 m=24=8 mo=3 =1.546 n= mc+ m+ mo=272）計算各因素的零水平：確定各個因素變動范圍：溫度：5070；真空干燥壓力：20KPa40KPa；切片厚度：3mm8mm；中間含水率：30%50%；則：ZO1=(50+70)/2=60ZO2=(20+40)/2=30ZO3=(3+8)/2=5.5ZO4=(30%+50%)/2=40%3）計算各因素的變化間距O1=(70-60)/ 1.546=6O2=(40-30)/ 1.546=603=(8-5.5)/ 1.546=1.6O4=(50-40)/ 1.546=6五、學(xué)?？梢蕴峁┑臈l件：本研究工作中所使用到的實驗儀器設(shè)備（如：電子天平，熱風(fēng)干燥箱，燒杯，直尺，玻璃棒）可在陜西科技大學(xué)解決，實驗原料均可購買到。六、預(yù)期成果（1）、確定影響護色處理的主要因素以及各個因素間相互組合的效果，并得到相應(yīng)的數(shù)據(jù)和曲線圖； （2）、確定最佳的護色方案，并通過試驗確定最佳的護色劑；（3）、確定熱風(fēng)-真空組合干燥的影響因素以及各個因素間相互組合的效果，并得到相應(yīng)的數(shù)據(jù)和曲線圖；（4）、確定熱風(fēng)-真空組合干燥在什么條件下效果最好；（5）、根據(jù)項目成果公開發(fā)表科技論文1-2篇。七、經(jīng)費預(yù)算經(jīng)費預(yù)算表 （金額單位：萬元）科目經(jīng)費預(yù)算備注（計算依據(jù)與說明）1實驗設(shè)備 0.4500（1）真空干燥箱0.3000（2）真空泵0.15002、實驗試劑0.0800蔗糖，葡萄糖，氯化鈉，亞硫酸氫鈉，檸檬酸，無水氯化鈣等3實驗材料費0.0200萵苣4、資料印刷費