牛蒡熱風干燥工藝研究

義雯，蔣紅芝

（1.中南大學土木工程學院，湖南長沙410075；2.廣西農業職業技術學院，廣西南寧530007）

牛蒡熱風干燥工藝研究

義雯1，蔣紅芝2，*

（1.中南大學土木工程學院，湖南長沙410075；2.廣西農業職業技術學院，廣西南寧530007）

以牛蒡為原料，采用熱風干燥，對干燥溫度、鋪料厚度、干燥風速對牛蒡干燥的影響進行了研究，通過繪出干燥曲線及干燥速率曲線，并測定a、b、L值，進行分析。結果表明，選用熱風干燥牛蒡，干燥溫度為75℃，選料100 g，鋪料一層，中風速干燥5 h，其色澤最佳、時間較短。

牛蒡；熱風干燥；干燥曲線；干燥速率曲線；工藝研究

牛蒡，又名大力子、東洋參、東洋牛鞭菜等。牛蒡屬桔梗目，菊科二年生草本植物。一千多年前日本從中國引進并改良成食物，中國牛蒡的種植主要產地分布于江蘇省和山東省。中國過去少量栽培用于中藥，隨著出口栽培面積擴大，也開始作為蔬菜食用。

牛蒡含菊糖、纖維素、蛋白質、鈣、磷、鐵等人體所需的多種維生素及礦物質，其中胡蘿卜素含量比胡蘿卜高150倍，蛋白質和鈣的含量為根莖類之首。《本草綱目》中詳載：牛蒡性溫、味甘無毒，通十二經脈、除五臟惡氣，久服輕身耐老。有清熱、解毒、健脾、通便、益氣、降壓、防中風之功效。牛蒡茶是以牛蒡根為原料的純天然茶品。牛蒡茶具有排除人體毒素，以營養成分進行滋補和調理的特點。牛蒡茶色澤金黃、香味宜人，是老幼四季皆宜的保健飲品[1]。

由于熱風干燥設備簡單、操作安全、成本相對較低，不易褐變，如櫻桃番茄果脯加工[2]、辣椒干燥[3-5]均可以采用，易褐變的通過前處理抑制褐變也可以采用[6]。本文通過熱風干燥對牛蒡根干燥工藝進行研究，采用熱風干燥，研究干燥溫度、鋪料厚度、干燥風速對牛蒡干燥的影響，通過繪出干燥曲線及干燥速率曲線，并測定a、b、L值，進行分析，找出試驗條件下牛蒡熱風干燥的最佳工藝。為牛蒡干制品（牛蒡茶）的生產提供了理論與實際的依據。讓牛蒡不僅能夠長時間的儲存，還可以更加合理的應用。

1 材料與方法

1.1 原料與試劑

牛蒡：新鮮的牛蒡根，超市購買，經鑒定，洗凈，晾干表面的水分，放置冰箱備用。

檸檬酸（食用級）：市售。

1.2 主要儀器與設備

JJ500型電子天平：常熟市雙杰測試儀器廠；DHG-9203A電熱恒溫鼓風干燥箱：上海一恒科學儀器有限公司；CR-10小型色差計：西安精大檢測設備有限公司；金屬網。

1.3 試驗方法

1.3.1 前處理護色溶液的選擇

牛蒡根切片后，分別采用0.6%抗壞血酸，1.0%亞硫酸氫鈉、1.0%的檸檬酸溶液進行護色30 min，干燥后觀察色澤及用色差儀測定a、L、b值，選擇產品色澤最好的，用1.0%的檸檬酸溶液處理的前處理工藝。

1.3.2 牛蒡干燥工藝流程

工藝流程：牛蒡根→清洗→（除皮）→切分→護色→干燥→冷卻→包裝

切分：將去皮牛蒡根先切段，再切片，最后進行修整好。操作過程中的時間差要盡量縮短，以免發生褐變。

護色：選取新鮮、無裂紋、無病斑、無刮傷且粗細均勻的牛蒡，清洗表面上的泥土等雜物后除皮，投入到1.0%的檸檬酸溶液中進行護色30 min。

1.3.3 牛蒡干燥曲線的繪制

牛蒡清洗、切片。用電子天平準確稱取一定質量的牛蒡，用1.0%的檸檬酸溶液護色前處理后，在設定的溫度下進行干燥試驗，于電熱鼓風恒溫干燥箱進行恒溫干燥，每隔一定時間取出物料稱重并做記錄，直到恒重。

計算公式：

式中：X為干基含水量，g水/g干物料；Gi為干燥至一定時間時濕物料重量，g；Gc為濕物料中絕對干物料的重量，g；以單位質量烘干到恒重時的質量作為絕對干物料的值Gc；u為干燥速率，g水/（g干物料·min）；t為干燥時間，min。

用Excel繪出干燥曲線X-t及干燥速率曲線u-t，并進行分析[7]。

1.3.4 具體操作

擬定干燥溫度、鋪料厚度、風速進行試驗[8-9]。

1.3.4.1 溫度對牛蒡干燥的影響

選用 55、65、75、85℃進行溫度試驗。

用電子天平稱取一定質量（100.0 g）的牛蒡，把牛蒡塊鋪放在金屬網上。記錄：網、干燥前的牛蒡塊、（金屬網+牛蒡塊）的質量。

開啟電熱鼓風干燥箱電源，4臺烘箱設定溫度分別為 55、65、75、85 ℃，選定風速，開始加熱。當達到設定溫度后，把鋪有牛蒡塊的金屬網放入干燥箱干燥。每隔20分鐘拿出來測定剩余質量，60 min后，每隔30分鐘拿出來測定剩余質量。至試樣接近平衡水分時為止（直到剩余質量數據基本不發生變化為止）。計算干基含水量X及干燥速率u。

1.3.4.2 鋪料厚度對牛蒡干燥的影響

選取80.0、100.0、120.0 g進行鋪料厚度試驗。

用電子天平稱取一定質量（分別稱取80.0、100.0、120.0 g）的牛蒡，把牛蒡塊鋪放在金屬網上。開啟電熱鼓風干燥箱電源，烘箱設定溫度75℃，選定風速。開始加熱。當達到設定溫度后，進行干燥，記錄，至試樣接近平衡水分時為止。計算干基含水量X及干燥速率u。

1.3.4.3 風速對牛蒡干燥的影響

選取高、中、低風速作風速試驗。

用天平稱取3份質量為100.0 g的牛蒡，分別把牛蒡塊鋪放在金屬網上。

開啟電熱鼓風干燥箱電源，烘箱設定溫度75℃，將3份稱好的牛蒡分別放入高風速、中風速、低風速的干燥箱中。開始加熱。當達到設定溫度后，進行干燥，記錄，至試樣接近平衡水分時為止。計算干基含水量X及干燥速率u。

2 結果與分析

在牛蒡熱風干燥過程中，干燥的速率和干制品質量的好壞與熱空氣的速率、溫度、濕度等因素有關，選擇不同的熱風干燥條件，采用干燥曲線和干燥速率曲線、干制品色值分析，得出以下結果。

2.1 溫度對牛蒡干燥的影響結果

稱取 100.0 g牛蒡，在 55、65、75、85℃干燥溫度下的干燥曲線和干燥速率曲線[4，9]如圖1、圖2所示。

圖1 干燥曲線X-t（溫度因素）Fig.1 Drying curves X-t（temperature factor）

由圖1可以看出0～150 min時段，75℃的含水量下降變化均比55、65、85℃明顯，由圖2中可看出，牛蒡的干燥屬于降速、恒速、再降速干燥過程，0～50 min時段75℃的降速快于55、65、85℃而且所用時間也較短，因為牛蒡在干燥時間前段減少水分，能干燥出色澤更好的牛蒡茶。所以干燥溫度為75℃時干燥效果最佳。

圖2 干燥速率曲線u-t（溫度因素）Fig.2 Drying rate curves u-t（temperature factor）

2.2 鋪料厚度對牛蒡干燥的影響結果

取不同質量的鋪料，鋪同樣的面積，即在不同的鋪料厚度下干燥，鋪料厚度不同的牛蒡在75℃干燥時的干燥曲線和干燥速率曲線見圖3、圖4。

圖3 干燥曲線X-t（鋪料厚度）Fig.3 Drying curves X-t（ply thickness）

圖4 干燥速率曲線u-t（鋪料厚度）Fig.4 Drying rate curve u-t（ply thickness）

由圖3可見，75℃下3個不同重量的牛蒡在鋪料面積相同時，平均含水量為120g>100 g>80g，但到100min時100 g與80 g相差很少；圖4中100 g在50 min前速率比其他兩個都快。因此75℃下選用100 g的牛蒡進行干燥所用時間較少，含水量也較少。

2.3 風速對牛蒡干燥的影響結果

選用100 g重量的牛蒡平鋪于同一面積的鐵網上，在不同風速下干燥進行比較，結果如圖5、圖6。

圖5 干燥曲線X-t（高、中、低風速）Fig.5 Drying curves X-t（High，medium and low wind speed）

圖6 干燥速率曲線u-t（高、中、低風速）Fig.6 Drying rate curve u-t（High，medium and low wind speed）

由圖5可知，高風速和中風速的含水量都比低，趨勢也較穩定；圖6中可看出，中風速在50 min前速率都比高風速和低風速的高，而且后面也是穩定下降直至干燥結束。因此選用中風速比其他兩個風速干燥效果都好。

2.4 加工過程對牛蒡色澤的影響結果

顏色是牛蒡干制品（牛蒡茶）的一個重要質量特征，顏色可由 a、L、b 值表示[9]，L 代表明亮度，正值表示亮度好，負值表示偏暗；a表示紅綠，正值表示紅色，負值表示綠色。b值表示黃藍色，正值偏黃，負值表示偏藍。測出的L值可以反映牛蒡干制品的褐變程度，L值越大表示牛蒡干制品的褐變越少。測出的a值、b值可以反映牛蒡干制品色澤保持程度，a值和b值為正值且越大表示干制品的色澤越接近橙色，色澤越好。

2.4.1 干燥溫度對色澤的影響

表1為干燥溫度不同時干燥產品的色值測定值。

表1 干燥溫度對的色值的影響結果Table 1 Effect of drying temperature on color value

從表1可以看出55℃和75℃的a、L、b值都比較好，但在75℃，100 g重量下干燥牛蒡色澤最好。

2.4.2 75℃干燥時鋪料厚度對色澤的影響

表2為75℃不同質量干燥產品的色值測定值。

表2 鋪料厚度對色值的影響結果Table 2 The influence of the thickness on the color value

從表2可以看出，a值80 g時最小顏色最暗，100 g與120 g差異不明顯。100 g時b值最大顏色越接近黃，100 g時L值最大表示干制品的褐變越少。

2.4.3 高、低、中風速干燥對色澤的影響

表3為75℃100 g不同風速干燥產品的色值測定值。

表3 風速對的色值的影響結果Table 3 Effect of wind speed on the color value

由表3可知，中速風干燥a值為7.7，高風速的牛蒡色澤和中速的牛蒡色澤是不相上下，但b值大比較好，L值差別不大，從整體來看中速風速干燥的色值比較優越。所以選擇中速風速干燥。

3 結論

試驗表明，選用熱風干燥，干燥溫度為75℃時干燥5 h干燥牛蒡效果最好；采用中風速干燥所用時間較短；牛蒡選100 g單層鋪料在鐵網上干燥其色澤最佳。本試驗對牛蒡熱風干燥的干燥條件參數進行了優選，為牛蒡干制品（牛蒡茶）的生產加工提供了理論與實際的參考。

[1] 于俊生,趙國磊.家庭藥膳食療金典[M].青島:青島出版社,2009:115

[2] 張佰清.櫻桃番茄果脯加工工藝的實驗研究[J].食品與機械,2007,23(2):105-107

[3] 張建軍,王海霞,馬永昌,等.辣椒熱風干燥特性的研究[J].農業工程學報,2008,24(3):298-301

[4] 黃衛萍,潘嫣麗,凌壽勇,等.天等指天椒熱風干燥特性的研究[J].輕工科技,2013(12):1-3

[5] 王海霞.辣椒熱風干燥特性研究[D].重慶:西南大學,2006

[6] 黃衛萍,李長友,李格萍.菊花腦熱風干燥特性實驗研究[J].糧油加工,2008(7):116-119

[7] 袁仲.食品工程原理[M].北京:化學工業處版社,2008:166-175

[8] 楊詠鵑.干制技術與干辣椒品質變化相關性研究[D].貴陽:貴州大學,2009

[9] 蔣紅芝,義崇寬,林小菲,等.櫻桃番茄干燥工藝的研究[J].食品研究與開發,2012,33(4):100-104

Burdock Hot Air Drying Technology Research

YI Wen1，JIANG Hong-zhi2，*
（1.School of Civil Engineering，Central South University，Changsha 410075，Hunan，China；2.Guangxi Agricultural Vocation-Technical College，Nanning 530007，Guangxi，China）

The order burdock as raw material，with hot air drying，the drying temperature，spreading thickness，drying wind speed of burdock dry effects were studied by plotting drying curves and drying rate curves，and measuring a，b，L value analysis.The results showed that the choice of a hot air drying burdock，drying temperature was 75℃，the choice of materials 100 g，spread a layer of material，medium wind speed drying 5 h，its color，was optimal，time was shorter.

burdock；hot air drying；drying curve；drying rate curves；process research

2016-09-24

義雯（1996—），女（瑤），本科在讀，工程管理專業。

*通信作者：蔣紅芝（1966—），女（瑤），教授，研究方向：主要從事化學工藝及食品工程技術研究。

10.3969/j.issn.1005-6521.2017.13.027