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生活與應用科學科(二)科

冰雪淇緣

為什麼未食用完畢的冰淇淋再回冰,質地會變硬呢?先分析市售冰淇淋的主要原料,並探討主要原料中,何種成份是影響冰晶形成的主要原因? 我們利用自製儀器分析市面上的冰淇淋回溫再結凍後的質地,制定出分析冰淇淋硬度與濃稠度的標準。結果發現,抑制冰晶產生的主要成份是糖、乳脂及空氣,且凝結核越多,越容易生成冰晶。結果發現動植物性混合的鮮奶油或是單醣、雙醣混合製作出的冰淇淋,抑制冰晶效果最好。將空氣拌入冰淇淋溶液則以2分鐘最好,這樣可以使冰淇淋體積最膨鬆,產生的冰淇淋冰晶最少。 最後將研究出來的最佳成份比例,自製鮮奶冰淇淋,並與市售冰淇淋做官能品評比較,證明此研究的冰淇淋配方,的確在復冰後擁有最佳口感。

膜範生機

以校園生活中看到的現象,借鏡日本薄膜農業經驗,在試錯過程中,找到便宜、易取得、製作時間短的薄膜,從中發展備製海藻酸鈣膜及細菌纖維膜(菌膜)的標準流程。測耐水性及耐候性可達1個月仍可再使用,海藻酸鈣膜及菌膜耐重性可達2400~2480 及490~870公克重量,菌膜可在一個月期間埋在土壤中分解完畢;海藻酸鈣膜膜厚愈薄,愈容易被分解,預測時間拉長到3個月以上可以完全分解。 利用這兩種膜來種植黃豆及小白菜,成功讓植物根系牢牢抓住菌膜,以發酵7天的菌膜及添加350及400毫升海藻酸鈉的薄膜生長速度最好。利用實驗的成功經驗,在學校食農農場露天種植豌豆、黃豆成功在15天內長高13~17公分及5~7 公分;其成果也讓學校老師帶著學弟妹到我們的實驗農場教學參觀。

非「糞」之享~麵包蟲糞的應用探討

麵包蟲常被當作餌料或新興環保生物,研究指出幾乎什麼都吃,但經過一再實驗印證並非如此,飼養後所產生的蟲糞是另一個問題,除了可以當作肥料;我們想找出更多其他的可行性﹔是否也可當作再生材料,經由實驗探究可行性: 1. 蟲糞會受到不同食材影響而有不同的料源性質。 2. 蟲糞適合當作1.5cm以下,稚魚或小型魚、觀賞蝦的飼料。 3. 蟲糞可當作肥料化、飼料化與材料化的應用。 4. 蟲糞製成花盆或魚菜共生餵食,使植物生長良好與添加人工肥料生長差異不大。 5. 蟲糞優點: (1)蟲糞漂浮性高與溶失率低。 (2)沉底後水質污染速度低於飼料且可分解。 (3)稚魚攝食率高,減低剰食率達20%。 6. 黑水虻吃農畜廢棄物,麵包蟲解決葉菜、果皮廚餘,共同達成零廢棄物的友善再生循環。

冰淇淋宅即變—低脂優格冰淇淋製作之探討與分析

市售冰淇淋高脂高熱量,對健康有負擔。本研究以希臘式優格取代鮮奶油,參考義式冰淇淋做法,探討不同糖量、鮮奶優格量、粉狀固形物及吉利丁粉等對冰淇淋的影響。 先自製精密硬度測量儀進行科學測量,並制訂檢驗冰淇淋質地項目:固形物比例、製冰後溫、軟硬度、打發率、抗融性。實驗發現:增加蔗糖量提升滑順度;提高優格量使質地細緻、口感偏硬;全脂奶粉可增強風味和口感;吉利丁粉提升抗融性。冰淇淋質地取決於各成分比例之平衡。 研究建議:乳製品的脂肪4.6%、非脂質固形物12.2%、糖16.1%、吉利丁粉0.4%。製冰冷凍後,媲美義式冰淇淋口感綿密、品質穩定。本研究提出希臘式優格冰淇淋配方,低脂且富含益生菌,大家可依實驗數據,自行調整喜好口感。

阿嬤的心願-多功能燒香拜拜神器

本研究自製模型屋、自製空氣清淨機、自製燒香拜拜神器,線香在拜拜神器內燃燒隔絕外部對流以降低汙染物對室內影響,利用空氣品質檢測器,檢測 TVOC、HCHO、CO、CO2、PM2.5、PM10,共6項濃度變化。實驗結果如下:49 %民眾有燒香,燒香是重要祭拜儀式。燒香與汽機車汙染物濃度不同,且差異很大。拜拜神器清淨速率:TVOC、HCHO、CO、CO2、PM2.5、PM10線香燃燒完後,大約清淨2分鐘達到室內空氣品質標準,線香支數:可以清除燃燒3支香的污染物,建議燒1支香主要是HEPA過濾網更換成本較高。過濾網耐用度:每燃燒50支香後,平均濃度CO增加43.57PPM、CO2增加94.83PPM、HCHO增加0.045PPM、TVOC增加0.53PPM、PM2.5增加9.06μ g/m ³、 PM10 增加 13.11 μ g/m ³。成本:燃燒 200 支香計算每支香燒香成本 4 元。

「毛」起來吸油!

這次科展主題是「毛」起來吸油,本研究主要探討人類頭髮的吸油特性,在不同情況下影響頭髮吸油量之因素的研究情形。為了要確保研究過程的準確性,我們在同一研究中使用同一批頭髮,並且自製「頭髮清洗儀」、「頭髮烘乾箱」、「吸油包投放器」。 研究發現,頭髮的特性之一就是親脂性,所以碳氫化合物會黏在上頭,頭髮表皮的毛鱗片因酸鹼、溫度等因素而合攏或張開,而毛鱗片之開合程度影響頭髮吸油量,經過研究發現,用暖風吹乾的頭髮吸油量可以達到原本重量的5.6倍,毛鱗片在高溫和鹼性環境下會讓鱗片張開製造更多的吸附空間,利用此處理方法製作吸油包,使之實際運用於家中廚房廢油清理或水面上汙油吸取。

「旗」待未來;「塑」造新能源

校園鄰近海邊四周環海,長期與海共存共榮,現今海洋污染仍日益嚴重,過去行之有年的淨灘活動,展現對於愛護海洋環境行動與心意。除了落實ESG全球永續發展裡「E-環境永續」的目標,讓淨灘除海廢的活動,不再只是將海底塑膠污染轉成陸地上的空氣汙染外,而是能真正落實循環經濟的精神”讓污染源變成能源“別讓淨灘活動的用心變成二次污染的轉移。 將廢棄物轉製成SRF(Solid Recovered Fuel),運用在地資源為資材“轉廢為能”淨灘後塑料進行分類,與在地濱海植物透過破碎磁選,製成固體再生燃料取代燃煤、減少化石原料及燃料開採。並加以均質化形成單一性的燃料,同時也能解決農廢和海廢的問題,以循經濟的概念,取代過去線性經濟的慣性思維,可說一舉數得。

這「炭」有「種」–自製無煙速燃炭粉餅結合火種功能的可行性

本研究探討製作無煙高溫速燃炭粉餅的條件及方法,解決使用木炭遇到燃燒不易、初期冒煙、化學助燃劑影響食安等問題。 為了把木炭燃燒過程數據化、找到製炭最佳條件,我們自製【製炭爐】、【製炭完成顯示器】、【微量煙霧測量器】、【炭粉餅擠壓成型機】;設計【木炭測量流程】、【蒸氣加熱法】、【堅固度拉力測試法】。 實驗發現:700℃以上製炭、孔洞多,燃燒時較無煙、溫度高、灰份少。木炭磨成粉有速燃效果,粗粉末溫度高、細粉末維持高溫時間長。不同木材炭化磨成粉後被「均質化」,燃燒情形差異不大。添加樹薯粉可讓炭粉餅耐重2kg,但發煙值只增加3.7%。 炭粉餅能吸附3.45g酒精自燃取代火種,能維持140℃以上50分鐘,達到方便、無煙、速燃、高溫的目標!

尿尿小童的煩惱~站立使用馬桶的尿液噴濺探究

本研究來自新聞報導:男生站立使用馬桶排尿會造成七千多滴尿滴噴濺,引發我們對此現象影響因素的好奇。研究設計以模擬真實排尿行為的噴水裝置,由紙張盛接噴濺液滴,測量噴濺液滴的重量。研究過程以不噴水的對照實驗模式,去除紙張自然吸收或蒸發水分的實驗誤差,接著針對尿液位置、水位高度、尿液流速、排尿高度、馬桶壁傾角、水面添加物等因素進行實驗,探討最少尿滴噴濺的站立排尿方式。研究結果發現選擇中央(水中)的尿液位置較佳,尿液流速無明顯影響,成人排尿高度較高會使噴濺量變大;而在水面添加一層泡泡或清潔慕斯,或將馬桶設計為垂直壁面,配合較低的水位高度,能讓尿滴噴濺大幅減少,可供衛浴業者設計馬桶參考。

盡出『洋』相-洋菜薄膜之探討

透過實作找出洋菜薄膜最佳的配方與脫水方式並進行拉力、耐彎折、耐衝擊、耐酸、透氣、溶解、燃燒、土壤分解與餵魚實驗,最後利用其可食用且易分解的特性設計產品。由實驗得知,水和洋菜粉在適當的比例下,分別添加甘油、可食用甘油或蔬菜甘油混合加熱的洋菜凝膠,都能利用冷凍脫水,均勻且快速的乾燥成薄膜。拉力、耐酸、耐衝擊和耐溶解實驗,無添加甘油的洋菜薄膜效果最佳;耐折實驗,添加蔬菜甘油 4g的洋菜薄膜效果最好;此外,各式洋菜薄膜都能在14天內被土壤分解。我們根據以上實驗結果,將洋菜薄膜製成提網、藥包、洗衣精包裝袋等產品應用在生活中,希望能取代一次性的塑膠製品,減輕地球的負擔。