《科研创新》总结报告

一、实用新型名称

一种锂电池保护电路

二、技术背景

随着电动车及便携式电子产品的迅猛发展，促进了电池技术的更新换代。其中，锂电池由于其具有高能量密度、长寿命、低自放电率、无污染等优点，迅速成为市场上的主流电池产品。尽管锂电池具有上述诸多优点，但必须防止过充电、过放电和短路等问题，过充电、过放电和短路状态，都能因电解液分解而导致电池特性恶化，能使电池起火甚至是爆炸，危及人们的生命安全和财产安全，因此锂电池必须安装防止电池遭受过电压和短路的保护电路。但是，目前市场上的锂电池存在保护电路功能单一、使用不灵活的缺陷。

三、摘要

本实用新型设计一种保护电路，特别涉及一种锂电池保护电路。该锂电池保护电路，包括锂电池组，其特征是：所述锂电池组串联有单体电池电压保护电路，锂电池组和单体电池电压保护电路之间串联有测定电路，测定电路由中央处理器和继电器并联而成。本实用新型的有益效果是：电子保护电路与控制器有机结合，同时降低了成本，能可靠地进行过充电、过放电和短路的保护，提高了电池组的使用寿命。

四、技术方案

1、附图说明

图1

图中，1为锂电池组，2单体电池电压保护电路，3测定电路，4中央处理器，5继电器，6放电电流检测电路，7过充电控制电路，8过放电控制电路，9保护芯片。

2、实施方式

锂电池组1串联有单体电池电压保护电路2，锂电池组1和单体电池电压保护电路2之间串联有测定电路3，测定电路3由中央处理器4和继电器5并联而成。单体电池电压保护电路2上并联有放电电流检测电路6.中央处理器4上分别并联有过充电控制电路7和过放电控制电路8。继电器5串联有保护芯片9。

如果锂电池组1中有单体电池达到设定的放电保护电压，保护芯片9会把信号传到继电器5，继电器5的常闭触点断开，即可切断信号，实现切断放电回路的功能。如果锂电池组1中有单体电池达到设定的充电保护电压，锂电池组1的电压经单体电池电压保护电路2转换为对地的电压后送入中央处理器4，经过比较结果和故障逻辑判断后，如果任意一个单体电池的电压高于过充电门限值，输出信号使过充电控制电路7断开，停止充电。过电流时，放电电流检测电路6切断电路。

3、方案重点细节

（1）电压检测

? 现有检测方法

①飞电容法：该方法由一个开关阵列、飞电容、电压跟随电路组成。检测时，首先通过开关阵列让电容与电池连接，是电容充电，然后断开开关，并使电容与电压跟随电路连接，对电压跟随电路输出的电压进行采样，即可得到电池电压。这种方法对电池影响较小，精度也较高。当电池数量较小时，可以采用普通的模拟开关；然而当电池数量较多时，可以采用继电器作为开关，但是受继电器的开关速度和寿命影响，造成检测速度慢，动作有噪声。

②电阻分压法：也称为共模分压法，基本思想是使用精密电阻网络对每一个电池的正极电压进行分压，通过A/D采样之后，把结果逐一相减，即得到每一个电池的电压。受电阻精度的影响，这种方法精度较低，而且容易产生累计误差。

? 设计方法

图二

检测电压时，首先通过模拟开关选择相应的电池，经过差分放大器，消除共模电压，再经绝对值处理及滤波，通过A/D采样，即可得到单体电池的电压值。

（2）过电流保护

图三

用于防止电池放电电流超过所设定的最大值。MOSFET导通时有一内阻Rmos，因此可以通过检测MOSFET内阻上的电压来确定放电电流的大小。过放电电流的临界值Imax可由下式计算：

式中，Umax是保护芯片检测电压的预设值。当电池放电时，由d点检测电压的大小，

若高于预设值，则说明放电电流过大，保护芯片就从a点送出一个低电平关闭NMOSFET信号，切断电源。

（3）过充电保护

用于防止因充电使电池电压高于电池额定电压的上限。当充电时，电流从U+流入，电池电压逐渐上升。当电压上升，由e点监测到最高额定电压时，保护芯片就从b点送出一个低电平NMOSFET信号，切断电源。

（4）过放电保护

当锂电池进行工作放电时，如果锂电池的电压低于一个阀值电压时，称之为过放电。当放电时，电流从U+流出，电池电压逐渐下降。当e点检测到最低额定电压时，保护芯片就从a点送出一个低电平关闭NMOSFET信号，切断电源。

（5）短路保护

用于防止电池正负极短路。电池的正负极（U+和U-)小于规定电压时，保护芯片就从b点送出一个低电平关闭NMOSFET信号，切断电源。

（6）保护芯片

该保护芯片由一系列逻辑电路组成，主要是集中处理各功能部分的信号，经过一系列逻辑判断后，完成正常工作状态与不正常或故障状态的识别，再通过相应的输出端子，实现相应保护功能。同时，它还具有瞬时的不正常状态下，保护不动作的优点。

图四

本设计电路外引脚功能如下：

UDD：阳极供电端，此引脚和锂离子正极以及在充电时和充电器正极相连，为控制电路提供工作电流。

Uss：接地端，此引脚和锂离子负极相连。

U：充电时连接负极输入端。

Ct：电路延迟电容。

Cout：过充电时输出控制端。

Dout：过放电时输出控制端。

五、总结

本方案主要涉及的是少数量的锂电池组的一般管理保护功能，对于由大量单体锂电池组成的锂电池组以及锂电池内部一些更为复杂的功能，仍有待于研究。

中国矿业大学2014-2015学年第一学期

电气工程专业《科研创新》总结报告

班 级

姓 名

学 号

成 绩

第二篇：科研创新开题报告08

     本科生科研创新设计（论文）

学  院       食品工程学院         

专  业       食品质量与安全                      

导  师       陈林林                     

学  生       梁珊珊                     

学  号       200810630442                    

 

  20##年10  月17  日

科研创新设计（论文）任务书

一科研创新题目

彩色豆腐制作工艺及其HACCP研究报告

二科研创新目的及意义

豆腐作为中国特有的食品, 营养丰富, 富含蛋白质及维生素、矿物质等, 在我国已有两千多年的加工历史, 深受广大群众喜爱, 杨销不衰。但传统豆腐只以大豆为原料, 口味与色泽单一。近几年来日本与美国先后推出了彩色菜汁豆腐, 在豆腐的口味和色泽、营养成份上都有了新的进步。与传统的豆腐比较, 菜汁豆腐更丰富了其豆腐的维生素、膳食纤维、矿物质及色、香、味等。这种产品具有营养丰富、色泽诱人、设计新颖的显著特点。除大豆外, 在日本、法国、美国等国家还广泛采用花生、小麦及其它豆类作为制豆腐的原料, 这不仅改善了豆腐的风味, 而且调节了豆腐的韧性, 便于摄运和携带。关于蔬菜汁豆腐的研究国内曾有过报道^【1】, 但用数十种蔬菜进行试验, 结果只有白萝卜续和芥菜缨的榨汁可制成良好的豆腐, 其它品种均未成功。

本研究对彩色豆腐的最佳配方进行了研究，以期为此类产品的生产提供可靠的工艺参数，解决实际生产中存在的问题，促进彩色豆腐的开发。

三科研创新研究思路、方法及进度安排

3.1  研究思路：

    因菜汁豆腐的创新设计而想到模拟此种设计而做出彩色豆腐。彩色豆腐是在豆腐加工过程中加入不同颜色的菜汁制成的。豆腐的颜色随添加蔬菜的种类不同而不同, 分别为红、黄、绿等各种颜色。

3,2  方法

采用传统豆腐的加工工艺即“卤水点豆腐”法，加入新鲜菜汁而制成。

3.3  进度安排

3.3.1搜集资料             2011.10.01－2011.10.13

3.3.2写开题报告           2011.10.14－2011.10.15

3.3.3准备实验材料         2011.10.16－2011.10.17

3.3.4实验环节             2011.10.17

  3.3.5数据处理              2011.10.18－2011.10.19

摘   要

以大豆、番茄、胡萝卜和芹菜为主要原料，制作出具有营养价值的彩色豆腐。并对制作过程中的关键控制点蔬菜汁的用量和pH值、煮豆浆的温度、凝固剂进行研究。结果表明：经三种带颜色的豆腐的感官分析比较，胡萝卜的效果稍差一些，芹菜和番茄的较好。

关键词：彩色豆腐；关键控制点；最佳品种

Abstract

Soybeans , tomatoes  carrots and celery as major raw materials,develop colour tofu that is full of  nutritional value . And search for critical control points of the production in the course : vegetable usage time and worth pH 、temperature of boiled soybean milk , solidation usage .The results indicate :the senses analysis of three kinds of color tofu ,carrots results are some bad,  celery and tomatoes seem better.

Key Words: Color tofu；Key control points；Best sorts

目  录

摘   要·· I

Abstract II

1.绪  论·· 1

1.1彩色豆腐概述·· 1

1.2盐卤简介·· 1

1.3彩色豆腐研究现状与发展趋势·· 2

2实验部分·· 2

2.1实验材料·· 2

2.2实验设备·· 3

2.3实验方法·· 3

2.3.8煮浆：·· 4

2.3.9点脑：·· 4

2.3.11成型：·· 5

2.3.12冷却：·· 5

2.3.13彩色豆腐制作：·· 5

2.3.14感官评定·· 5

3结果与讨论·· 6

3.1关键控制点·· 6

3.1.1蔬菜汁的用量和pH值·· 6

3.2感官分析·· 6

3.2.5填问答票·· 7

3.2.6统计问答票·· 7

3.2.7结果判断·· 7

3.3成品照片·· 8

4结论·· 8

参考文献·· 9

1.绪  论

1.1彩色豆腐概述

1.1.1彩色豆腐简介

彩色豆腐是一种新型豆腐，在制作中加入天然蔬菜汁作辅料，形成天然色彩，并保存了蔬菜中的纤维质，有利于人体消化吸收，是色、味、营养俱佳的新型健康美食^[2]。

彩色豆腐与传统豆腐一样，都是以大豆为原料，所不同的是，彩色豆腐在制作中加入了天然蔬菜汁作辅料，形成天然色彩。彩色豆腐含有丰富的营养成分， 保存了蔬中的纤维质，有利于人体吸收、消化。制作彩色豆腐的基本工艺与传统豆腐相同，关键工序是菜汁的加入。彩色豆腐的色泽主要取决于蔬菜汁的色泽。如制绿色豆腐可选用芹菜、萝卜缨和辣椒叶、红薯叶等；制作黄色豆腐，可用胡萝卜等； 制作红色豆腐，可用番茄榨汁。

1.1.2彩色豆腐营养价值[^3]

芹菜含有丰富的蛋白质、碳水化合物、脂肪、钙、磷、胡萝卜素、维生素等。芹菜性味甘、凉、无毒, 有调经、消炎、降压、镇静、清热止咳、健胃、利尿等作用, 能除烦热、下痰血、治结核。芹菜含有挥发性芳香成份, 与醇类或内酯、有机酸作用时产生特有的香味。因而, 以无苦味的芹菜茎汁制作的豆腐清香味特好, 营养保健价值高, 尤其有降血压、降血脂作用。

胡萝卜的肉质根色泽亮丽, 富含蔗搪、葡萄糖、淀粉、食用纤维素、胡萝卜素和多量的钾、钙、磷、铁等, 对增进人体健康有重要作用, 被称为“ 小人参” 。用胡萝卜汁可生产出典型的有利于钙、磷吸收的菜汁豆腐。

1.2盐卤简介

盐卤又名卤块,是生产海盐的副产品,呈红褐色,长方形块,经过加工,提高了纯度制成卤水,为黑色汁液,味苦。盐卤的主要成分氯化镁(MgCl2 ·9H2O) ,含量为46%左右;硫酸镁(MgSO4) 占3%;氯化钠(NaCl) 占2%;水份为50%左右。盐卤点浆的特点是凝固的速度快,口味好,但出品率低。卤水的浓度要根据豆浆的稠稀进行调节。生产北豆腐,豆浆稍稠些,卤水浓度适当低些(一般采用16°Be) ,生产豆腐片和豆腐干类,使用的豆浆较稀而要求豆浆点得老一些,所以卤水浓度宜高一些(一般采用26～30°Be) ,盐卤用量约8%～12%。

1.3彩色豆腐研究现状与发展趋势

近几年来日本与美国先后推出了彩色菜汁豆腐, 在豆腐的口味和色泽、营养成份上都有了新的进步。与传统的豆腐比较, 菜汁豆腐更丰富了其豆腐的维生素、膳食纤维、矿物质及色、香、味等。这种产品具有营养丰富、色泽诱人、设计新颖的显著特点。除大豆外, 在日本、法国、美国等国家还广泛采用花生、小麦及其它豆类作为制豆腐的原料, 这不仅改善了豆腐的风味, 而且调节了豆腐的韧性, 便于摄运和携带

2实验部分

2.1实验材料

2.1.1大豆来源

大豆为市售食品，购买1kg

2.1.2蔬菜来源

番茄 （红色，市售）、

芹菜 （市售）、

胡萝卜（市售）、

2.1.3试剂来源

柠檬酸（实验室食品级）、

小苏打（市售）

溶液的配制：

（1）卤水：准确称取62.5gMgCl2 于250mL容量瓶中，加蒸馏水定容，混匀待用。

（2）准确称取柠檬酸0.1000g于100mL容量瓶中，加蒸馏水定容，混匀待用。

（3）准确称取小苏打0.1000g于100mL容量瓶中，加蒸馏水定容，混匀待用。

2.2实验设备

表1 实验设备

2.3实验方法

2.3.1筛选：

清除杂质，去除已变质、不饱满和有虫眼的大豆。最好选用粒大饱满整齐、皮薄无皱有光泽的新豆800g。

2.3.2大豆浸泡：

10小时—12小时。加水量以没过料面10厘米—15厘米为宜。浸泡好的大豆增重约1倍左右。水温控制在15～20℃左右, 浸泡约小时若温度不合适, 应在时间上适当调节。使大豆表面光滑, 无皱皮, 豆皮不轻易脱落豆粒, 手感有劲, 扭成两瓣, 以豆瓣内表面基本呈平面, 略有场坑, 手指掐之易断, 断面已浸透, 无硬心。

2.3.3菜汁原料的选择：

色、香、味俱佳, 且均为大路菜, 资源丰富。

2.3.4菜汁的护色：

对三种提汁的蔬菜均进行烫漂, 这是加工过程中极为重要的一个环节, 可以起到灭酶及杀菌、驱除蔬莱组织中气体和软化组织等作用, 达到护色、提高菜汁稳定性及得率的目的并根据蔬菜品种、组织变化大小, 采用不同的烫漂温度和时间。

芹菜所含的叶绿素对热、酸、光非常敏感, 当叶绿素卟啉核中的镁离子被氢离子置换为脱镁叶绿素时, 原来的绿色就变褐或发生黄变现象。因而在烫漂中, 加碳酸钠调整热烫水的值至7一8, 并加适量的无水硫酸铜要确保产品中铜不过量, 用铜离子取代氢离子置换镁离子, 使叶绿素恢复它原有的绿色。

因芹菜叶子有苦味, 仅用芹菜茎取汁, 其色较浅, 也可添加适量的绿色食用色素作调整。

对胡萝卜原料的烫漂, 是加柠檬酸调酸, 同时加抗坏血酸和耐热的异抗坏血酸钠抗氧化护色, 并选用色较深的桔黄胡萝卜。但是因为此实验时间条件限制，并未做此步

2.3.5菜汁的制作工艺：

2.3.5.1芹菜汁的制作工艺：鲜芹菜去根→叶用水泡清洗→破碎→过滤→取汁去渣

2.3.5.2胡萝卜汁的制作工艺：鲜胡萝卜清洗→切片→打浆→过滤→取汁去渣

2.3.5.3番茄汁的制作工艺：鲜番茄清洗→切片→打浆→过滤→取汁去渣

三者用柠檬酸水或纯碱溶液调节pH值在6-6.5。
2.3.6磨浆：

磨豆时的加水量, 一般为千克干重大豆的5倍, 磨出的豆糊洁白, 细度适当且均匀。按豆与水之比为1/3的比例，打成豆浆。

2.3.7过滤：

使用离心机过滤，要先粗后细，分段进行。尼龙滤网先用80目—100目的，后两次用80目的。通过三遍洗渣过滤，使渣内蛋白质含量不超过2.5%。过滤后边合并滤液，但注意加水量。一般过滤时一公斤大豆加一公斤水，1千克大豆加水总量(包括前几道工序)为7千克—8千克。用大豆干重3倍的50～55℃水洗渣。

2.3.8煮浆：

煮浆方式，一种是使用敞开锅，另一种是使用密封煮罐。使用敞开锅煮浆，煮浆速度要快，时间要短，不超过15分钟。锅开三次后，立即放出浆液备用。过滤的豆浆, 边搅拌边升温至95～100℃ , 维持约5分钟使用密封煮罐煮浆，可自动控制煮浆各阶段的温度，煮浆效果好。

煮浆温度为90～100℃ 时间为3 ～6min, 煮浆温度不能过高, 时间不应过长, 否则会使蛋白质“ 过度变性”, 而使豆浆中的凝胶原转化为变性溶胶, 失去胶凝性能而做不成豆腐。

2.3.9点脑：

待豆浆冷却到80℃左右时，加氯化镁，快慢要适宜, 并注意翻动豆浆豆浆表面呈微粒絮状并逐渐扩大, 逐步形成豆腐脑状。在即将成脑时, 要减速减量, 当全部形成凝胶状后, 方可停止。

2.3.10蹲脑：

豆浆点脑后, 要于80℃静止维持分25钟, 使其凝固完全。

2.3.11成型：

趁热（65 一70℃ ）将豆腐脑注人模型（上脑）, 并内衬包布, 再加压、成型并排水。

2.3.12冷却：

刚脱模的豆腐, 要立即降温并散发表面水份, 使其保鲜, 防止微生物滋生导致豆腐变质。夏季可采取进一步的防腐保鲜措施。菜汁豆腐中含有丰富的蛋白质、维生素和糖类等, 且含水份多, 特别是夏季, 温度适宜（30一40℃） , 极易滋生细菌, 很快使其腐败变质, 失去食用价值。为此, 在注意原料、工艺操作、设备与环境卫生的前提下, 加人适量的双乙酸钠[4]（卫生部允许使用的新品种食品添加剂, 具有高效防霉、防腐、保鲜效果好和增加营养功能等）, 效果最好, 可大大延长了豆腐的保存时间。

2.3.13彩色豆腐制作：

所用步骤均如上，只是需要调配：每50ml豆浆中加10ml的浓缩菜汁（芹菜汁 ，番茄汁，胡萝卜汁）。将豆浆放锅内煮沸。煮浆后, 迅速将菜汁倒入混合, 搅拌均匀, 否则豆腐颜色不均匀, 有粗糙感。菜汁应经灭菌处理。菜汁量小， 不易使豆腐着色； 菜汁过多，则会产生青草味，使风味变坏。所以一般适用量为每50毫升的豆乳加8-10 毫升的浓缩菜汁。在煮沸的豆乳中添加菜汁后煮沸时间不宜太长， 以免破坏菜汁中的营养成分。菜汁加入后一定要充分搅拌，混合均匀，以免影响成品色泽。

注意事项：为了提高菜汁的利用效率，可以考虑菜汁的浓缩。蔬菜汁要在豆浆基本煮好后再加入，加入后再煮沸2～3分钟即可，时间过长会使维生素变性，太短则起不到消毒灭菌的作用。煮好的豆浆与菜汁混合液进入点浆工序时，其温度一般在90～95℃，豆浆浓度约为8度。根据环境温度加入适量的冷水， 使豆浆温度降至70～80℃，浓度相应地降至7．5度左右时开始点浆。由于蔬菜汁的加入， 改变了豆浆原有的pH值， 所以凝固剂的加入，应根据蔬菜汁的pH值不同而适当调整，如pH值低的番茄汁，凝固剂用量应适当减少。

2.3.14感官评定

   本实验采用顺序法进行感官评定试验。由50位同学对三种彩色豆腐色泽、滋味、气味、组织状态作评分，并求出其综合得分，进行记录。

3结果与讨论

3.1关键控制点

是一种食品安全保证体系, 由食品的危害分析和关键控制点两部分组成。比GMP前进了一步, 它包括了从原材料到消费者制作食品的整个过程的危害控制。指保证产品的质量，应严格操作，确保食品质量安全

3.1.1蔬菜汁的用量和pH值

三者用柠檬酸水或纯碱溶液调节pH值在6-6.5。菜汁的pH值小于6时， 彩色豆腐凝固不完全，产品质地过于软嫩松散。pH值大于6.5时， 产品质地粗硬易断，表面粗糙。所以菜汁的pH值最好调整到6．0～6．5 之间， 这样产品的质地细嫩，有光泽，弹性大，且出品率高。
3.1.2煮豆浆的温度

同样是对豆浆加热，加热到70度、80度、90度、100度等不同的温度时所产生的大豆蛋白胶体也是有较大区别的。比如：豆浆只加热到70、80度时，尽管营养体菌类等容易被杀死，但影响人体健康和产品口味的胰蛋白酶抑制素、皂苷以及脂肪氧化酶等还没有得到抑制，豆浆的口感还不饱满，还带有一种生腥味道。这时，由于蛋白质的变性刚刚开始，蛋白质的高次结构还没有打开，胶体性较差，加入凝固剂也会无法凝固，即使凝固由于保水性差也会造成豆腐散、无弹性，我们一般称这时候的豆浆为“生浆”。当豆浆被加热至90度时，除了一些土壤中带来的芽孢菌还残存以外，其他影响卫生品质的各种营养体微生物及有害因子基本上被消除，基本达到了煮浆的目的。
3.1.3凝固剂

由于主要采用单一凝固剂，因此所生产的豆腐均有一定程度的不足。石膏豆腐有一定苦涩味，缺乏大豆香味；卤水豆腐持水性差，保质期短；内酯豆腐口感清淡无味，且带有酸味，豆腐偏软，不适宜煎炒。豆腐凝固剂一般可分为酸类、盐类和酶类等，有研究显示，在豆腐生产时，将不同类别的凝固剂复合使用，或在豆乳中加入黏性多糖，可以有效改善豆腐的品质[5]

3.2感官分析

3.2.1方法：顺序法

3.2.2样品：三种彩色豆腐。

3.2.3目的：根据最受欢迎程度进行排序，找出制作效果最好的彩色豆腐

3.2.4评价人数：n=50

3.2.5填问答票

表二问答票

3.2.6统计问答票

   西红柿豆腐    794    Ti=86   

胡萝卜豆腐    752    Ti=129  

芹菜豆腐      298    Ti=95

3.2.7结果判断

因t=3、n=50，查表得Ti=83～115，西红柿豆腐794顺序合计Ti=86、芹菜豆腐298顺序合计 Ti=95在该范围之内，受欢迎程度差异不显著。胡萝卜豆腐752顺序合计Ti=129在该范围之外，受欢迎程度差异显著。

Ti大受欢迎程度越差，所以芹菜豆腐和西红柿豆腐最受欢迎，胡萝卜豆腐受欢迎程度较差。

3.3成品照片

 

4结论

采用以上方法生产彩色菜汁豆腐的理化、微生物[6]指标符合相关部门颁发的行业标准要求。且菜汁豆腐是营养组合食品, 因而比传统豆腐更富含营养, 并具有保健作用, 更有诱人的色泽和蔬菜的清香, 可以增加人们对豆腐的喜爱, 使豆腐这一古老的食品再现勃勃生机, 具有广阔的发展前景。

芹菜豆腐和西红柿豆腐最受欢迎，胡萝卜豆腐受欢迎程度较差。

   HACCP 是WHO推荐人员要掌握, 而且食品企业也应掌握, 它将给企业带来可观的效益, 应予推广。此试验中彩色豆腐的关键控制点是蔬菜汁的用量和pH值、煮豆浆的温度、凝固剂。

参考文献

1孙伟, 张瑞英, 朱余尧等。菜汁点豆腐的研究.食品科学，1992,9:28～31

2王亮，张慜，王蓉．3 种天然彩色豆腐的加工工艺[J]．无锡轻工大学学报，2002，21(3)：    264-267

3黄士雄, 陆均培. 食品卫生与营养必读.北京:科学普及出版社, 1991.72

4孙书静.双乙酸钠的生产及应用[J].山东食品科技, 2001,（4）28-29

5燕平梅. 豆腐凝固过程的研究概况[ J] . 粮油加工，2005 （3）：75-77

6项琦. 粮油食品微生物学检验.北京: 轻工业出版社, 1992.27210

J表示杂志；M表示书籍