創(chuàng)新申報表萵苣護色與組合干燥試驗研究.doc

附件1：陜西科技大學大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃項目申報表推 薦 學 院機電工程學院項 目 名 稱萵苣護色與組合干燥試驗研究項 目 類 型創(chuàng)新訓練項目所屬一級學科名稱動力工程及工程熱物理所屬二級學科名稱過程裝備與控制工程項 目 負 責 人申 報 日 期2013年5月1日陜西科技大學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號所在院系/專業(yè)聯系電話E-mail主持人10級201005050219機電工程學院過程裝備與控制工程成 員10級201005050408機電工程學院過程裝備與控制工程11級201105050317機電工程學院過程裝備與控制工程指導教師姓名袁越錦研究方向化工機械設備與干燥技術及節(jié)能年齡39行政職務/專業(yè)技術職務副教授主要成果主編UG NX 6.0建?；A與實例（化學工業(yè)出版社）和參編現代干燥技術專著（教材）共2部；近年來在國內外學術期刊上公開發(fā)表學術論文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基金項目基于多尺度理論的顆粒堆積多孔介質干燥熱質傳遞機理分析與模型構建（51276105）；（經費78萬元），陜西省自然科學基金項目、省教育廳自然科學基金項目、浙江溫州市科技計劃項目，陜西科技大學科研啟動基金和自然科學基金項目等，（到位研究經費累計約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. 非固結多孔介質干燥的雙尺度孔道網絡模型與模擬. 工程熱物理學報. 2010,31(2): 302-306. （EI收錄）3 袁越錦. 一種太陽能果蔬熱風真空組合干燥設備及干燥方法，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)達國家已得到了較快發(fā)展，我國鮮切蔬菜的研究和生產處于剛剛起步階段1。果蔬是人體維生素、礦物質和膳食纖維的主要來源，近年來我國的水果、蔬菜產量總量已居世界第一位，但由于儲存加工能力薄弱，產品流通不暢損失嚴重。果蔬脆片是以新鮮水果、蔬菜為原料經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等優(yōu)點，又由于保質期長、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現代人快節(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)，產品密封或真空包裝即可長期保存達23年；與新鮮原料相比，質量減輕120倍；產品一般310min內即可復鮮，復水比為1:3.510.5，復鮮度大于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，達到防腐、保鮮的效果3。作為蔬菜深加工產品的一種，脫水蔬菜具有新鮮蔬菜的色、香、味、質、便于貯運、儲藏時間長等優(yōu)點，近10多年來國內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，二是調味品，如用做調味料的辣椒粉、蔥粉等，三是蔬菜替代品。但蔬菜原料品種多，加工工藝技術差異比較大的問題制約了脫水蔬菜的大規(guī)模生產。目前，國內外在脫水蔬菜的加工中應用的技術主要有六種：常壓熱風干燥、冷凍干燥、微波干燥、遠紅外干燥技術、滲透干燥技術和熱泵技術4。通常所采用的6種脫水方式中常壓熱風干燥、熱泵干燥雖然被大多數企業(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、生產效率低、衛(wèi)生條件差以及貯藏期品質明顯下降、風味較差、復水程度差、復水速度較慢等缺陷。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、遠紅外干燥三種相結合的生產方式，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、復水性好、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，其產品價格昂貴，普通消費者無法承受等缺點。組合干燥是根據物料的特性經兩種或者兩種以上的干燥方式優(yōu)勢互補，達到節(jié)能保質的目的的一種復合干燥技術，如：熱風-微波聯合干燥、熱風-冷凍聯合干燥、熱風-微波真空聯合干燥等等。多數組合干燥技術具有速度快、時間短的特點，而且干燥產品性能比較高。聯合干燥方式優(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。脫水蔬菜生產中存在的主要問題是加工工藝落后、生產設備簡陋、產品質量較低，在國際市場上處于中、下等商品，嚴重地影響到經濟效益。因此改善脫水蔬菜的加工工藝，完善加工設備，拓寬傳統脫水蔬菜的發(fā)展，提高性價比，是我國發(fā)展脫水蔬菜生產極為迫切的任務。二、項目研究內容和擬解決的關鍵問題1、研究內容：根據萵苣的特點，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。根據熱風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的影響情況，然后再進行二次回歸旋轉組合試驗，并將試驗結果進行逐步回歸處理和響應曲面分析，得到最佳的試驗結果。2、擬解決的關鍵問題：（1）、影響護色處理的主要因素；（2）、熱風-真空組合干燥的影響因素：三、項目研究與實施的基礎條件（1）、項目研究的基礎條件：本項目指導老師袁越錦主編UG NX 6.0建?；A與實例（化學工業(yè)出版社）和參編現代干燥技術專著（教材）共2部；近年來在國內外學術期刊上公開發(fā)表學術論文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基金項目基于多尺度理論的顆粒堆積多孔介質干燥熱質傳遞機理分析與模型構建（51276105）；（經費78萬元），陜西省自然科學基金項目、省教育廳自然科學基金項目、浙江溫州市科技計劃項目，陜西科技大學科研啟動基金和自然科學基金項目等，（到位研究經費累計約120余萬元）。課題組成員均為陜西科技大學機電工程學院在讀本科生，在指導老師的帶領下進行了大量的關于干燥的前期研究工作，所采用的技術路線、研究方法和實驗方案涉及面較廣，具有一定的基礎研究和應用基礎研究能力。（2）、項目實施的基礎條件：實驗材料：新鮮萵筍（每次試驗前購買自西安當地市場）。試劑：蔗糖，葡萄糖，氯化鈉，亞硫酸氫鈉，檸檬酸，無水氯化鈣，水。主要設備：電子天平，熱風干燥箱，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組合實驗，具體方法：1、實驗流程：萵苣預處理（清洗、去皮）切片測量初始數據配制不同的護色劑浸漬護色測量中間含水率熱風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，研究該因素對產品的影響。本次試驗主要研究切片厚度、熱風干燥溫度、熱風干燥后含水率及真空干燥壓力對干制萵苣片質量的影響。（1）、熱風干燥單因素試驗：將護色好的萵苣片放入熱風干燥箱中干燥，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）風溫度：50、60、70；（2）切片厚度大小：3mm、5mm、8 mm；（3）熱風后含水率：50、40、30（2）、真空干燥單因素試驗：將熱風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水比、含水率為試驗指標，以真空度和熱風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%，熱風干燥溫度70。（1）真空干燥壓力：40KPa、60KPa、80KPa； （2）熱風后含水率：50、40、30；3、二次回歸正交旋轉組合實驗本試驗設計采用四元二次回歸正交旋轉組合設計121）確定值、mc值 、mo值二次回歸旋轉組合實驗中，選取溫度、真空干燥壓力、切片厚度、中間含水率四個因素，根據實驗目的和要求，本實驗采用四因子設計編碼表，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?？梢蕴峁┑臈l件：本研究工作中所使用到的實驗儀器設備（如：電子天平，熱風干燥箱，燒杯，直尺，玻璃棒）可在陜西科技大學解決，實驗原料均可購買到。六、預期成果（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，并得到相應的數據和曲線圖； （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-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，并得到相應的數據和曲線圖；（4）、確定熱風-真空組合干燥在什么條件下效果最好；（5）、根據項目成果公開發(fā)表科技論文1-2篇。七、經費預算經費預算表 （金額單位：萬元）科目經費預算備注（計算依據與說明）1實驗設備 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