创新申报表莴苣护色与组合干燥试验研究.doc

附件1：陕西科技大学大学生创新创业训练计划项目申报表推 荐 学 院机电工程学院项 目 名 称莴苣护色与组合干燥试验研究项 目 类 型创新训练项目所属一级学科名称动力工程及工程热物理所属二级学科名称过程装备与控制工程项 目 负 责 人申 报 日 期2013年5月1日陕西科技大学二一三年四月项目名称莴苣护色与组合干燥试验研究项目类型 （ ）创新训练项目 （ ）创新创业项目项目实施时间起始时间： 2013年 5 月 完成时间：2014年5 月申请人或申请团队姓名年级学号所在院系/专业联系电话E-mail主持人10级201005050219机电工程学院过程装备与控制工程成 员10级201005050408机电工程学院过程装备与控制工程11级201105050317机电工程学院过程装备与控制工程指导教师姓名袁越锦研究方向化工机械设备与干燥技术及节能年龄39行政职务/专业技术职务副教授主要成果主编UG NX 6.0建模基础与实例（化学工业出版社）和参编现代干燥技术专著（教材）共2部；近年来在国内外学术期刊上公开发表学术论文30余篇，其中16篇被SCI、EI收录；获得国家发明专利8项，实用新型专利10项。目前主持的科研项目主要有国家自然科学基金项目基于多尺度理论的颗粒堆积多孔介质干燥热质传递机理分析与模型构建（51276105）；（经费78万元），陕西省自然科学基金项目、省教育厅自然科学基金项目、浙江温州市科技计划项目，陕西科技大学科研启动基金和自然科学基金项目等，（到位研究经费累计约120余万元）。代表性论文（发明专利）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收录）2 袁越锦, 徐英英, 杨彬彬, 等. 非固结多孔介质干燥的双尺度孔道网络模型与模拟. 工程热物理学报. 2010,31(2): 302-306. （EI收录）3 袁越锦. 一种太阳能果蔬热风真空组合干燥设备及干燥方法，CN201110399465.5（发明）一、项目实施的目的、意义随着生活水平的提高和生活节奏的加快，人们对新鲜营养和便利的鲜切蔬菜需求量日益增长。目前，蔬菜的鲜切加工在欧美、日本等发达国家已得到了较快发展，我国鲜切蔬菜的研究和生产处于刚刚起步阶段1。果蔬是人体维生素、矿物质和膳食纤维的主要来源，近年来我国的水果、蔬菜产量总量已居世界第一位，但由于储存加工能力薄弱，产品流通不畅损失严重。果蔬脆片是以新鲜水果、蔬菜为原料经过加热脱水获得的休闲食品。该制品不仅对果蔬的营养成分破坏少，还很好地保持了水果、蔬菜原有的色、香、味及形态，并具有纯天然、低脂肪、低热量、高纤维、富含维生素和矿物质等优点，又由于保质期长、携带方便，所以它已成为人们所追崇的时尚食品2。脱水蔬菜作为一种新兴的食品种类，由于其营养丰富、食用方便，且能较好地缓解淡旺季蔬菜供需的矛盾，而越来越受到人们的青睐。在日本、美国、香港等国家和地区，此类食品已成为一种适应现代人快节奏、高频率生活方式的方便食品4。蔬菜脱水后其水分含量降至4%13%，水分活度降至0.7左右，使微生物和酶处于不活动状态，产品密封或真空包装即可长期保存达23年；与新鲜原料相比，质量减轻120倍；产品一般310min内即可复鲜，复水比为1:3.510.5，复鲜度大于90%。此外，蔬菜脱水造成了不适合微生物生长的环境条件，防止了微生物，特别是致病菌的生长繁殖，达到防腐、保鲜的效果3。作为蔬菜深加工产品的一种，脱水蔬菜具有新鲜蔬菜的色、香、味、质、便于贮运、储藏时间长等优点，近10多年来国内外市场上脱水蔬菜的需求量逐年增加，而我国的脱水蔬菜加工业近几年也得到了迅猛的发展4。目前，我国脱水蔬菜已形成了三大类：一是快餐食品中的配菜，二是调味品，如用做调味料的辣椒粉、葱粉等，三是蔬菜替代品。但蔬菜原料品种多，加工工艺技术差异比较大的问题制约了脱水蔬菜的大规模生产。目前，国内外在脱水蔬菜的加工中应用的技术主要有六种：常压热风干燥、冷冻干燥、微波干燥、远红外干燥技术、渗透干燥技术和热泵技术4。通常所采用的6种脱水方式中常压热风干燥、热泵干燥虽然被大多数企业所采用，但这两种方法在脱水的过程中普遍存在脱水时间较长、耗能大、生产效率低、卫生条件差以及贮藏期品质明显下降、风味较差、复水程度差、复水速度较慢等缺陷。而高档次、高附加值的食品一般采用真空冷冻干燥、微波干燥、远红外干燥三种相结合的生产方式，它们具有保存原材料的色、香，味和营养成分，食品不易变质、复水性好、重量轻、可在常温下贮藏等优点而受到人们的青睐。但存在加工时间长、成本高，其产品价格昂贵，普通消费者无法承受等缺点。组合干燥是根据物料的特性经两种或者两种以上的干燥方式优势互补，达到节能保质的目的的一种复合干燥技术，如：热风-微波联合干燥、热风-冷冻联合干燥、热风-微波真空联合干燥等等。多数组合干燥技术具有速度快、时间短的特点，而且干燥产品性能比较高。联合干燥方式优势互补，避免了单一干燥方式的缺点。组合干燥是未来干燥技术的发展趋势5。虽然近几年我国脱水蔬菜出口量保持增长势头，但是从整体水平上看，我国脱水蔬菜的整体实力还比较薄弱。脱水蔬菜生产中存在的主要问题是加工工艺落后、生产设备简陋、产品质量较低，在国际市场上处于中、下等商品，严重地影响到经济效益。因此改善脱水蔬菜的加工工艺，完善加工设备，拓宽传统脱水蔬菜的发展，提高性价比，是我国发展脱水蔬菜生产极为迫切的任务。二、项目研究内容和拟解决的关键问题1、研究内容：根据莴苣的特点，确定最佳的护色方案，并通过试验确定最佳的护色剂。了解组合干燥的特点及其发展前途。根据热风干燥和真空度的特点，选择试验因素，从而确定试验方案。先将经过护色处理的莴苣片，进行单因素试验，确定所选择的因素对试验指标的影响情况，然后再进行二次回归旋转组合试验，并将试验结果进行逐步回归处理和响应曲面分析，得到最佳的试验结果。2、拟解决的关键问题：（1）、影响护色处理的主要因素；（2）、热风-真空组合干燥的影响因素：三、项目研究与实施的基础条件（1）、项目研究的基础条件：本项目指导老师袁越锦主编UG NX 6.0建模基础与实例（化学工业出版社）和参编现代干燥技术专著（教材）共2部；近年来在国内外学术期刊上公开发表学术论文30余篇，其中16篇被SCI、EI收录；获得国家发明专利8项，实用新型专利10项。目前主持的科研项目主要有国家自然科学基金项目基于多尺度理论的颗粒堆积多孔介质干燥热质传递机理分析与模型构建（51276105）；（经费78万元），陕西省自然科学基金项目、省教育厅自然科学基金项目、浙江温州市科技计划项目，陕西科技大学科研启动基金和自然科学基金项目等，（到位研究经费累计约120余万元）。课题组成员均为陕西科技大学机电工程学院在读本科生，在指导老师的带领下进行了大量的关于干燥的前期研究工作，所采用的技术路线、研究方法和实验方案涉及面较广，具有一定的基础研究和应用基础研究能力。（2）、项目实施的基础条件：实验材料：新鲜莴笋（每次试验前购买自西安当地市场）。试剂：蔗糖，葡萄糖，氯化钠，亚硫酸氢钠，柠檬酸，无水氯化钙，水。主要设备：电子天平，热风干燥箱，真空泵，真空干燥箱，烧杯，直尺，玻璃棒，恒温锅。四、项目实施方案:本实验采用单因素试验和二次回归正交旋转组合实验，具体方法：1、实验流程：莴苣预处理（清洗、去皮）切片测量初始数据配制不同的护色剂浸渍护色测量中间含水率热风干燥测量中间含水率真空干燥测量最终含水率。2、单因素试验:单因素试验研究单因素试验研究是指固定其他因素，通过变动某一因素，研究该因素对产品的影响。本次试验主要研究切片厚度、热风干燥温度、热风干燥后含水率及真空干燥压力对干制莴苣片质量的影响。（1）、热风干燥单因素试验：将护色好的莴苣片放入热风干燥箱中干燥，绘制莴苣片的干燥曲线。未注明的因素和工艺条件取值如下：切片厚度5mm、干燥温度70。（1）风温度：50、60、70；（2）切片厚度大小：3mm、5mm、8 mm；（3）热风后含水率：50、40、30（2）、真空干燥单因素试验：将热风干燥到一定程度的莴苣片放入真空干燥箱中干燥，从而描绘莴苣片真空干燥曲线。以在真空条件下莴苣切片干燥的复水比、含水率为试验指标，以真空度和热风后含水率为试验因素，进行单因素试验，研究各因素对试验指标的影响；由于果蔬真空干燥时温度过高容易引起果蔬变色，故温度选择50。未注明的因素和工艺条件取值如下：真空温度50，切片厚度5mm，真空干燥压力60KPa，中间含水率40%，热风干燥温度70。（1）真空干燥压力：40KPa、60KPa、80KPa； （2）热风后含水率：50、40、30；3、二次回归正交旋转组合实验本试验设计采用四元二次回归正交旋转组合设计121）确定值、mc值 、mo值二次回归旋转组合实验中，选取温度、真空干燥压力、切片厚度、中间含水率四个因素，根据实验目的和要求，本实验采用四因子设计编码表，由此确定：mc=2m=24=16 m=24=8 mo=3 =1.546 n= mc+ m+ mo=272）计算各因素的零水平：确定各个因素变动范围：温度：5070；真空干燥压力：20KPa40KPa；切片厚度：3mm8mm；中间含水率：30%50%；则：ZO1=(50+70)/2=60ZO2=(20+40)/2=30ZO3=(3+8)/2=5.5ZO4=(30%+50%)/2=40%3）计算各因素的变化间距O1=(70-60)/ 1.546=6O2=(40-30)/ 1.546=603=(8-5.5)/ 1.546=1.6O4=(50-40)/ 1.546=6五、学校可以提供的条件：本研究工作中所使用到的实验仪器设备（如：电子天平，热风干燥箱，烧杯，直尺，玻璃棒）可在陕西科技大学解决，实验原料均可购买到。六、预期成果（1）、确定影响护色处理的主要因素以及各个因素间相互组合的效果，并得到相应的数据和曲线图； （2）、确定最佳的护色方案，并通过试验确定最佳的护色剂；（3）、确定热风-真空组合干燥的影响因素以及各个因素间相互组合的效果，并得到相应的数据和曲线图；（4）、确定热风-真空组合干燥在什么条件下效果最好；（5）、根据项目成果公开发表科技论文1-2篇。七、经费预算经费预算表 （金额单位：万元）科目经费预算备注（计算依据与说明）1实验设备 0.4500（1）真空干燥箱0.3000（2）真空泵0.15002、实验试剂0.0800蔗糖，葡萄糖，氯化钠，亚硫酸氢钠，柠檬酸，无水氯化钙等3实验材料费0.0200莴苣4、资料印刷费