宜蘭縣第 49 屆中小學科學展覽會作品說明書 科別 : 生活與應用科學科組別 : 國小組作品名稱 : 我的廚餘不臭了! A. 衛生乾燥處理桶透視圖 小風扇 佈滿小洞的蓋子 太陽能蓄電池 桶壁上佈滿許多小洞 濾網提把濾網角柱 B. 衛生乾燥處理桶實物圖 關鍵詞 : 無異味 風乾 廚餘 ( 最多 3 個 ) 編號 :
作品名稱 : 我的廚餘不臭了! 摘要每個家庭幾乎每天都會產生食材料理前的廢棄物及果皮, 若直接拿來做堆肥, 常會招來許多果蠅, 以致影響環境衛生 但若依照一般的程序製造有機堆肥也需花個 3 個月左右 有鑑於此, 本研究設計發明了一個衛生乾燥處理桶, 其設計除了可加速利用廢棄的食材當堆肥之外, 也可減少食材的體積和果蠅的數量, 很幸運的, 本作品在宜蘭縣 2008 青少年發明展 中榮獲特優 此桶設計成黑色, 以利熱的吸收 ; 同時利用太陽能使風扇運轉, 藉由加速空氣的流動散去食材的氣味, 之外, 還在桶身上半部及桶蓋上戳了許多的小洞 ( 小洞直徑約為 0.2 公分 ), 就可以快速乾燥物質 有效的減少果蠅數量, 並使廚餘不會產生臭味 壹 研究動機我家有個小露臺, 媽媽都會利用這塊露台種些花和菜, 因為媽媽重視天然有機, 所以絕不加化學肥料與殺蟲劑, 因此, 媽媽會把家中的廚餘倒在泥土上, 並在泥土裡養蚯蚓, 以增加泥土的肥沃 但是, 每次將廚餘倒在泥土上時, 便會招來許多的果蠅及產生惡臭, 令人覺得衛生不佳 雖然知道可以在廚餘上覆蓋泥土做堆肥, 但實際上有困難, 因家中沒有那麼多的泥土可以掩埋每天產生的廚餘量, 而且也會產生臭味 同時發現果蠅比較喜愛潮濕腐爛的果皮, 較少到乾燥的果皮上, 基於以上的原因, 所以才想利用太陽能 ( 自然與生活科技六下的第三單元 永續家園 中的 自然資源開發與利用 ) 及用黑色桶子 ( 自然與生活科技六下的第二單元 熱和我們的生活 ) 的概念來設計 衛生乾燥處理桶 來解決此困擾, 另外意外發現, 它也可以幫媽媽製做菜乾呢! 貳 研究目的一 探索在使用風扇狀況時, 黑色桶子的內部溫度是否會受影響, 進而影響食材廢棄物的乾燥率 ( 乾燥率 = ) 觀察 ( 一 ): 在使用風扇狀況時, 黑色桶子的內部溫度是否會受影響 觀察 ( 二 ): 太陽能風扇對食材廢棄物乾燥效果之探討 二 探索衛生乾燥處理桶與自然曝曬風乾對食材廢棄物的乾燥效果 三 探索乾燥後的食材廢棄物對果蠅的影響 活動 ( 一 ): 比較未經乾燥及不同乾燥程度的同一食材廢棄物, 對果蠅的吸引程度 活動 ( 二 ): 將不同乾燥程度的同一食材廢棄物噴水後 ( 比擬澆水狀況 ), 其對果蠅吸引程度的比較 1
參 研究設備及器材 一 製作桶子設備及材料 : 1. 水桶 2. 酒精燈 3. 18 號鐵絲 4. 布尺 100 公分一條 5. 白色小積木 (1 立方公分 ) 二 製作桶蓋設備及材料 : 1. 半球體直徑 23 公分塑膠模型 如右圖 2. 水桶蓋 3. 美工刀 6. 18 號鐵絲 4. 強力膠 5. 酒精燈 三 製作風扇設備及材料 : 1. USB 接頭小風扇 2. 圓形軟墊貼 3. 太陽能蓄電板 四 製作網子及網架的設備及材料 : 1. 撈魚網 2. 刺繡木框 3. 白色小積木 (1 立方公分 ) 4. 尼龍繩 5. 熱融槍 熱融膠 五 測量設備 : 1. 溫度計 2. 電子秤 如右圖 六 其他材料 : 1. 木屑一包 2. 黑色噴漆 3. 魔鬼氈 肆 研究過程或方法一 製作衛生乾燥桶的方法方法 :1. 利用 100 公分的布尺及簽字筆, 在桶子上半部畫滿 1cm² 的方格子 2. 用酒精燈燒紅 18 號鐵絲, 在 1cm² 的方格子的四個角及中心點上戳洞, 每個洞直徑約 0.2 公分 如下圖 ( 一 ) 所示 圖 ( 一 ) 圖 ( 二 ) 3. 蓋子戳洞的方法同桶子 如圖 ( 二 ) 4. 在桶蓋中心點挖個洞, 裝上風扇, 並用圓型軟墊貼固定 如圖 ( 三 ) 5. 用尼龍繩把撈魚網固定在刺繡木框上 如圖 ( 四 ) 2
圖 ( 三 ) 圖 ( 四 ) 6. 將桶身及蓋子噴上黑色噴漆 7. 用熱融膠將 4 個白色小積木黏著在桶內 如圖 ( 五 ) 8. 在桶內放置一些木屑, 用以除濕除臭 圖 ( 五 ) 圖 ( 六 ) 9. 最後在桶身及太陽能板背面貼上魔鬼氈, 並將太陽能板固定在桶身上 即完成 衛生乾燥處理桶, 如圖 ( 六 ) 所示 二 探索在使用風扇狀況時, 黑色桶子的內部溫度是否會受影響, 進而影響食材廢棄物的乾燥率 1. 取二個衛生乾燥處理桶, 其中一個有裝風扇, 另一個不裝風扇, 其餘條件皆相同 2. 放在同一露臺上, 一個使用太陽能風扇運轉 4 小時, 另一個讓陽光自然曝曬 4 小時 如圖 ( 七 ) 所示 3. 將溫度計放入桶內, 從 8:30 12:30 每節下課時間紀錄溫度, 再將其溫度平均 4. 分別採用哈密瓜 蘋果 蘿蔔絲和高麗菜等四種食材廢棄物, 於不同時段重複進行測試 3 次 5. 分別於 8:30 12:30 時, 取出食材秤重並紀錄 三 探索衛生乾燥處理桶與自然曝曬風乾對食材廢棄物的乾燥效果 1. 取一個衛生乾燥處理桶和未經處理過的桶子, 放在同一露臺上, 衛生乾燥處理桶使用太陽能讓風扇運轉, 未經處理過的桶子則讓陽光自然曝曬 如圖 ( 八 ) 圖 ( 七 ) 圖 ( 八 ) 3
2. 分別採用哈密瓜 蘋果 蘿蔔絲和高麗菜等四種食材廢棄物, 於不同時段重複進行測試 3 次 3. 分別於 8:30 12:30 時, 取出食材秤重並紀錄 四 探索乾燥後的食材 ( 廚餘 ) 對果蠅的影響 活動 ( 一 ): 比較未經乾燥及不同乾燥程度的同一食材廢棄物, 對果蠅的吸引程度 1. 將食材處理成 5 個不同乾燥程度, 乾燥率分別為 (1)86% (2)80% (3)70% (4)60% (5) 50% 及 (6) 未經乾燥處理的 將測試品同時放在一張白紙不同區塊上, 如下圖 ( 九 ) 所示, 並置放於果蠅常出沒區 2. 分別於置放 2 4 6 8 小時後進行拍攝紀錄一次 活動 ( 二 ): 將上述不同乾燥程度的同一食材噴水後 ( 比擬澆水狀況 ), 探討對果蠅吸引程度的比較 1. 延續活動 ( 一 ) 的實驗步驟, 在紀錄完成後, 在同一張白紙不同區塊的底下墊一塊廚房紙巾, 然後在各區塊上噴上 20ml 的水, 並置放於果蠅常出沒區 2. 經過 2 4 6 8 小時後分別進行拍攝紀錄一次 圖 ( 九 ): 分為 6 個區塊 : 依號碼增加, 乾燥率隨之遞減 ( 也就是 1 號乾燥率最高 ),6 號是未經過乾燥的處理 4
伍 研究結果一 探索在使用風扇狀況時, 黑色桶子的內部溫度是否會受影響, 進而影響食材廢棄物的乾燥率 觀察 ( 一 ): 在使用風扇狀況時, 黑色桶子的內部溫度是否會受影響 1 如表( 一 ) 圖( 十 ) 所示, 1 號 2 號的桶內溫度並無顯 著差異 號的桶內溫度並無顯 表 ( 一 ): 有無使用風扇處理食材廢棄物時, 桶內均溫及食材乾燥率紀錄表 日期 天氣 狀況 表示溫度較高者 氣溫 ( ) 3/5 晴天 27--31 3/16 晴天 25--32 3/18 晴天 16--18 3/6 3/10 3/13 3/9 3/11 3/17 3/19 3/20 3/26 雨天 陰天 晴天 陰 雨 陰天 晴天 晴天 陰天 陰天 有 16--17 17--26 31--36 16--18 21--25 30--35 16--18 16--18 19--27 物質名稱 及重量 (g) 哈密瓜皮 哈密瓜皮 80g 哈密瓜皮 蘋果皮 80g 蘋果皮 蘋果皮 蘿蔔絲 蘿蔔絲 蘿蔔絲 高麗菜 高麗菜 高麗菜 8:30 12:30 時桶內的平 均溫度 1 號無風扇的 黑色桶子 2 號有風扇的 黑色桶子 4hrs 後的物質乾燥率 1 號無風扇的 黑色桶子 2 號有風扇的 黑色桶子 36.9 36.1 40% 80% 34.7 37 46% 90% 33.1 37.6 30% 79% 16.6 16.4 10% 18.8% 28.1 27 21% 59% 37 40.6 32% 78% 17.5 17 5% 30% 25.5 23.8 16% 50% 34 36.2 39% 95% 38.8 39.3 36% 81% 27.4 27.3 11% 41% 5 26 26.9 21% 56%
圖 ( 十 ): 使用風扇對黑色桶子內部溫度的影響圖 觀察 ( 二 ): 太陽能風扇對食材廢棄物乾燥效果之比較 1 如表( 一 ) 圖 ( 十一 ) 所示, 有風扇的桶子不論桶內溫度不論桶內溫度為何, 其物質乾燥率都優於沒有風扇的桶子, 甚至有時乾燥率更高於 2 倍多 圖表 ( 十一 ): 使用風扇對食材廢棄物乾燥效果之比較圖 6
二 比較衛生乾燥處理桶與自然曝曬風乾對食材廢棄物的乾燥效果 ( 一 ) 如表( 二 ) 圖( 十二 ) 所示, 衛生乾燥處理桶的物質乾燥率優於自然曝曬 表 ( 二 ): 以自然曝曬與衛生乾燥處理桶對各種食材乾燥率支紀錄表 日期 天氣 狀況 3/5 晴天 3/16 晴天 3/18 晴天 3/6 雨天 3/10 陰天 3/13 晴天 3/9 陰有雨 3/11 陰天 3/17 晴天 3/19 晴天 3/20 陰天 3/26 陰天 物質名稱及重量 (g) 哈密瓜皮 哈密瓜皮 80g 哈密瓜皮 蘋果皮 80g 蘋果皮 蘋果皮 蘿蔔絲 蘿蔔絲 蘿蔔絲 高麗菜 高麗菜 高麗菜 4hrs 後的物質乾燥率 自然曝曬無 衛生乾燥處 蓋桶子 理桶 58% 80% 74% 90% 58% 79% 12.5% 18.8% 41% 59% 54% 78% 10% 30% 21% 50% 62% 95% 61% 81% 23% 41% 40% 56% 7
圖 ( 十二 ): 衛生乾燥處理桶與自然曝曬風乾對食材廢棄物的乾燥效果之比較 三 探索乾燥後的食材 ( 廚餘 ) 對果蠅的影響 活動 ( 一 ): 不同乾燥程度, 對果蠅吸引之比較 1 如圖( 十三 )~ 圖 ( 十六 ) 表( 三 ) 所示, 食材的乾燥率越高, 越不容易吸引果蠅容易吸引果蠅 乾燥率 86% 乾燥率 80% 乾燥率 70% 乾燥率 60% 乾燥率 50% 未經乾燥處理圖 ( 十三 ): 將不同乾燥率食材, 置放果蠅出沒區 2 小時 ( 代表此處有果蠅 ; 代表此處有螞蟻 ) 8
乾燥率 86% 乾燥率 80% 乾燥率 70% 乾燥率 60% 乾燥率 50% 未經乾燥處理 圖 ( 十四 ): 將不同乾燥率食材, 置放果蠅出沒區 4 小時 ( 代表此處有果蠅 ; 代表 此處有螞蟻 ) 乾燥率 86% 乾燥率 80% 乾燥率 70% 乾燥率 40% 乾燥率 60% 乾燥率 50% 未經乾燥處理 圖 ( 十五 ): 將不同乾燥率食材, 置放果蠅出沒區 6 小時 ( 代表此處有果蠅 ; 代表 此處有螞蟻 ) 9
乾燥率 86% 乾燥率 80% 乾燥率 70% 乾燥率 60% 乾燥率 50% 未經乾燥處理 圖 ( 十六 ): 將不同乾燥率食材, 置放果蠅出沒區 8 小時 ( 代表此處有果蠅 ; 代表 此處有螞蟻 ) 表 ( 三 ): 不同乾燥率同一食材, 不同時間吸引果蠅數目紀錄表 蘋果的乾燥程度吸引的果蠅數量 ( 隻 ) 1 乾燥率 86% 2 乾燥率 80% 3 乾燥率 70% 4 乾燥率 60% 5 乾燥率 50% 6 未經乾 燥處理 經過 2 小時後 0 2 1 0 2 11 經過 4 小時後 0 1 0 0 3 12 經過 6 小時後 0 0 2 0 5 21 經過 8 小時後 0 0 6 2 4 48 平均吸引的果 蠅數量 ( 隻 ) 0 0.75 2.25 0.5 3.5 23 10
活動 ( 二 ): 將不同乾燥程度的同一食材噴水後 ( 比擬澆水狀況 ), 比較其對果蠅的吸引程度 1 如圖( 十七 )~ 圖 ( 二十 ) 表( 四 ) 圖( 二十一 ) 所示, 即使澆水後, 食材的原乾燥率越高, 噴水後越不容易吸引果蠅 乾燥率 86% 乾燥率 80% 乾燥率 70% 乾燥率 60% 乾燥率 50% 未經乾燥處理 圖 ( 十七 ): 將不同乾燥率食材噴水後, 置放果蠅出沒區 2 小時 ( 代表此處有果蠅 ; 代 表此處有螞蟻 ) 11
乾燥率 86% 乾燥率 80% 乾燥率 70% 乾燥率 60% 乾燥率 50% 未經乾燥處理 圖 ( 十八 ): 將不同乾燥率食材噴水後, 置放果蠅出沒區 4 小時 ( 代表此處有果蠅 ; 代 表此處有螞蟻 ) 乾燥率 86% 乾燥率 80% 乾燥率 70% 乾燥率 60% 乾燥率 50% 未經乾燥處理 圖 ( 十九 ): 將不同乾燥率食材噴水後, 置放果蠅出沒區 6 小時 ( 代表此處有果蠅 ; 代 表此處有螞蟻 ) 12
圖 ( 二十 ): 將不同乾燥率食材噴水後, 置放果蠅出沒區 8 小時 ( 代表此處有果蠅 ; 代 表此處有螞蟻 ) 表 (5): 不同乾燥率之同一食材噴水後, 不同時間吸引果蠅數目紀錄表 蘋果的乾燥程度吸引的果蠅數量 ( 隻 ) 1 乾燥率 86% 2 乾燥率 80% 3 乾燥率 70% 4 乾燥率 60% 5 乾燥率 50% 6 未經乾 燥處理 經過 2 小時後 0 1 2 0 1 9 經過 4 小時後 0 0 3 0 13 42 經過 6 小時後 1 2 13 4 19 29 經過 8 小時後 2 1 10 6 15 33 平均吸引的果 蠅數量 ( 隻 ) 0.75 1 7 2.5 12 28.25 13
圖表 ( 二十一 ): 食材廢棄物噴水前 後對果蠅引吸的比較圖 陸 討論一 為了增加實驗的可信度, 實驗一 實驗二同一食材廢棄物的測試, 都進行 3 次 (3 重複 ) 以上, 顯示其結果皆具一致性 二 在試驗其間未曾於桶內發現果蠅, 顯示本衛生乾燥處理桶佈滿細孔的設計, 確實可有效防止果蠅的孳生 三 經由溫度紀錄發現, 實驗一的結果可知加裝風扇無法顯著降低桶內溫度, 與一般認知不同, 筆者推斷, 可能食材經乾燥後水分喪失, 桶內濕度下降所致 四 在實驗三, 蘋果廢棄物噴水後,(3) 號 ( 乾燥率 70%) 吸引果蠅的數量較 (4) 號 ( 乾燥率 60%) 多 筆者推斷可能是因為 (3) 號鄰近 (6) 號 ( 未經乾燥處理 ), 經噴水過後, 部分水份擴散到 (3) 號所致 五 雨天時, 由於濕度太高, 所以不管使用何種方式乾燥, 效果都不是很理想, 尤其是放在未裝風扇的黑色桶子, 經過 4 小時後, 還產生發酵酸味 六 在風乾過程中, 發現蘋果經過 1 天的乾燥, 只能達到 85% 的乾燥率, 即使再拿去烤箱經 180 烤 10 分鐘 ( 蘋果已有些微的烤焦 ), 也只能達 86% 的乾燥率 因每種食材廢棄物所含的水分不同, 因此最大乾燥率也不盡相同 七 經過乾燥處理過的廢棄食材, 即使經過噴水 ( 模擬澆水 ), 也可顯著降低果蠅的數量, 顯示經本裝置處理過的乾燥廢棄食材可直接拿去做肥料, 會明顯降低果蠅數目 八 在桶身下半部不戳小洞, 可避免螞蟻爬進桶內 14
九 食材廢棄物的體積越小 ( 如蘿蔔絲 ), 乾燥效果越佳 十 將桶子及蓋子戳洞時, 起先試用了線香和鐵釘, 不是洞太大就是容易燙到手, 最後使用了鐵絲之後, 就很容易達成 0.2 公分的小洞 柒 結論本作品衛生乾燥處理桶兼具環保及衛生概念, 非常值得廣為推廣, 使成為家家戶戶之必備物品 一 再生能源 - 太陽能電池為綠色能源設計之環保物品 二 垃圾減量 - 可有效減少廢棄食材重量和體積 三 有效除臭 - 乾燥後之廢棄食材, 不會發酵發臭, 而且有淡淡果香味 四 不會孳生蚊蠅 - 細孔及風扇設計可杜絕蚊蠅, 乾燥後廢棄食材也完全不會有果蠅 五 輕易製造無臭有機肥 - 乾燥後食材質皆置放於花盆, 不會吸引蚊蠅, 即使澆水復水後, 也不會有蚊蠅孳生及腐臭味, 相較以往必須覆蓋泥土防止惡臭, 真是簡便 衛生 捌 參考資料及其他一 期刊文章 黄天雄 ( 民 97) 科學研習月刊 自製堆肥,47 47-8,46-50 二 苗栗縣政府環境保護局廚餘回收資訊網 廚於百科三 維基百科 黑腹果蠅 15