新鮮山核桃堅果原料產地即時熱風干燥工藝及優化

高軍龍　趙文革　陳岳祥

[摘 要]為有效掌握新鮮山核桃堅果原料熱風干燥工藝，本文選取新鮮山核桃堅果原料作為研究對象，對熱風干燥溫度、干燥物料層數、風速等因素進行單因素試驗，以干燥后貯存期的感官評分、酸價、過氧化值變化作為評價指標。同時根據單因素試驗結果設計各因素及相應水平，采用正交試驗來優化干燥工藝參數。從試驗結果看，山核桃堅果熱風干燥的最優干燥參數為：干燥熱風溫度40℃，干燥物料層數3層，熱風風速0.2m/s。此工藝條件下干燥的山核桃堅果原料感官得分較高，酸價、過氧化值較低，可有效提高山核桃堅果原料的干燥品質。

[關鍵詞]山核桃；熱風干燥；工藝優化

[中圖分類號]S664.1 [文獻標識碼]A

山核桃是一種胡桃科山核桃屬植物的果實，其營養豐富，含有大量的優質蛋白質和脂肪，其中脂肪以對人體有利的不飽和脂肪酸為主，除此之外，還含有多種對人體有益的礦物質和維生素，是一種高營養價值的木本油料植物。主要分布在浙、皖兩省交界以石炭巖發育的土壤為主天目山系，總面積大約近140萬畝，其中浙江省占105萬畝左右、安徽寧國占35萬畝左右，其他像湖南、貴州也種植，但目前仍處于野生狀態。當前山核桃原料的干燥主要還是采用以自然太陽曬干為主。如果采收期間連續陰雨，造成山核桃無法及時干燥，再加上農戶質量意識差，基本上曬一個半太陽就放在家里陰干（俗稱陰干籽）。陰干原料加工的山核桃不但缺少自然香味，而且在貯存期間容造成品質下降，使消費者誤認為企業在銷售陳貨。新鮮原料的脫水干燥處理是山核桃加工貯存過程中最重要的環節之一，是保證山核桃原料品質的重要過程。隨著食品加工業的發展，部分學者開始對山核桃的干燥技術進行了初步探究，一些企業為了保證產品質量，克服自然干燥帶來的干燥效率低下，產品易污染等問題，也開始探索并應用現代化的人工干燥加工技術來代替自然日曬。但是目前的研究主要還是集中在核桃方面，而對于對山核桃原料干燥后在貯藏期的品質指標變化的影響研究較少。本文采用新鮮去蒲后的山核桃原料為研究對象，分析熱風溫度、干燥物料層數、風速等因素對干燥品質的影響，為山核桃原料干燥工藝的優化及應用提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 原料和主要試劑

臨安裕康食品廠新鮮去蒲皮后的山核桃，洗凈瀝干備用，實驗前存放于4℃冰箱內。石油醚（沸程：30～60℃）、乙醚、硫代硫酸鈉、異丙醇、氫氧化鉀、無水乙醇、三氯甲烷、碘化鉀、冰乙酸、酚酞指示液、堿性藍6B指示劑、淀粉指示劑（ 全為分析純，采自西隴科學股份有限公司）等。

1.2 試驗儀器、設備

數顯恒溫水浴鍋（HH-2，金壇市科興儀器廠）；超聲波清洗機（JK-50B，合肥金尼克機械制造有限公司）；精密電子分析天平（AL204-IC ，梅特勒-托利多儀器有限公司）；恒溫恒濕培養箱（LRHS-250B，上海博泰實驗設備有限公司）；旋轉蒸發器（ER-52AA，上海亞榮生化儀器廠）；熱風干燥試驗箱（101-1，常州市昊江電熱器材制造有限公司）。

1.3 試驗方法

1.3.1 熱風溫度對干燥后山核桃堅果貯藏期品質影響

分別稱取3000克左右、大小相近的新鮮山核桃均勻攤在直徑為40cm的網狀托盤上（孔徑0.5mm），干燥層數為3層，調整試驗烘箱的風速為0.25m/s，平鋪于25℃、35℃、45℃、55℃的熱風干燥箱中干燥到安全水分值8g/100g，烘干后存放在溫度為20℃，濕度為50%RH的恒溫培養箱，每月取樣進行感官指標、酸價、過氧化值的測定。

1.3.2 干燥物料層數對干燥后山核桃堅果貯藏期品質影響

分別稱取2000克、3000克、4000克、5000克新鮮山核桃堅果均勻攤在直徑為40cm的網狀托盤上（孔徑0.5mm），厚度分別為2層、3層、4層、5層，調整試驗烘箱的風速為0.35m/s，風溫為45℃的熱風干燥箱中干燥到安全水分值8g/100g，此后程序參照1.3.2。

1.3.3 熱風風速對干燥后山核桃堅果貯藏期品質影響

稱取1000克新鮮核桃均勻攤在直徑為40cm 的網狀托盤上（孔徑0.5mm），調整試驗烘箱的風溫為45℃，風速分別為0.15m/s、0.25m/s、0.35m/s條件下干燥到安全水分值8g/100g，此后程序參照1.3.2。

1.3.4 干燥工藝優化

根據單因素試驗結果，以貯藏180d后的感官評分和酸價、過氧化值為指標。取熱風溫度、干燥物料層數和熱風風速作為研究因素，設計3因素3水平的L934 正交試驗來優化熱風干燥工藝，見表1。

1.3.5 感官評定

由10人組成品評小組，從貯藏期山核桃外殼、種皮、種仁的顏色以及去澀處理后的產品口感香氣按照總分10分進行評價，然后取10人的平均值作為評價得分。

1.3.6 過氧化值、酸價的測定

分別按照GB 5009.227標準中第一法和GB5009.229 標準中第二法測定 。

2 結果與分析

2.1 干燥條件對干燥后山核桃貯藏期的影響

2.1.1 不同熱風干燥溫度對山核桃貯藏期品質影響

由圖1可知，熱風干燥溫度對山核桃原料干燥后和貯藏過程中的品質有著極其重要的影響，不同熱風干燥溫度下處理的山核桃在貯藏期感官指標評分均下降，其中55℃條件下干燥的山核桃感官指標得分最低，而且在貯藏過程中下降速度也越來越快，主要表現為山核桃內種皮和肉仁顏色加深，與此對應的是該條件下干燥的山核桃過氧化值、酸價也最高，在貯藏期間與其他三組條件下干燥的原料差距也越來越大。分析原因，主要是干燥溫度和干燥初始階段水分含量高，山核桃仁自身氧化程度加劇，干燥后自身的抗氧化能力也有所下降。25℃和35℃條件下干燥的山核桃由于熱風溫度相對較低，水分不能及時蒸發，且干燥時間長，導致干燥后和貯藏過程中過氧化值和酸價也升高較快，感官評分也低于45℃條件下干燥的山核桃原料。因此可選用45℃的熱風干燥溫度進一步進行優化。

2.1.2 不同干燥物料層數對山核桃貯藏期品質影響

山核桃原料在干燥過程中干燥物料層數對山核桃干燥后和貯藏過程中也有一定的影響，主要表現為當物料層數過多時，由于干燥物料總體水分含量較高，在一定的干燥溫度和風速條件下水分不能及時有效地散失，長時間的溫濕環境對山核桃的干燥品質不利。圖2中在山核桃物料層數為5層的條件下干燥的山核桃不管是感官評分還是過氧化值、酸價都明顯差與其他干燥物料層數下物料的品質。而當物料層數為2層、3層、4層時，干燥后和貯藏過程中山核桃在感官、過氧化值及酸價等指標上差別不是很大。但是考慮到干燥效率、產量以及干燥過程中的能耗，2層的話不利用能源的節約利用，至于最合理的干燥物料層數還有待于正交試驗進行驗證。

2.1.3 不同熱風風速對山核桃貯藏期品質影響

由圖3可以看出，干燥風速對山核桃原料干燥后及貯藏過程中的主要影響表現在感官指標方面，對酸價和過氧化值等理化指標的影響相對較小。風速過大，熱空氣流速增大，干燥面積擴大，溫度梯度效應大于水分梯度，干燥時山核桃表面脫水速度過快，導致山核桃肉仁表皮發皺變硬，同時過大的風速也加快了空氣的流通，使山核桃在干燥過程中形成的香味物質散失。而風速過小時，空氣流動相對較慢，不能及時有效地將干燥環境中的水蒸氣帶走，導致干燥時間加長，山核桃品質下降。因此，可以通過選擇適當的干燥物料層數來降低山核桃原料在干燥過程中外觀變化及香氣的損失，在該實驗中我們選擇的是2.5m/s的風速條件進行優化處理。

2.2 干燥工藝正交試驗優化結果

在上述單因素試驗的基礎上進一步設計L934 正交試驗，對各因素對山核桃原料品質的影響程度進行探究，正交試驗結果如表2。在感官評分方面，5號實驗組所得的分數最高，為9.3分；3號試驗組所得的分數最低，為7.6分；由極差分析結果可知，熱風溫度、物料干燥層數、熱風風速對貯藏期的山核桃感官評分有著不同重要的影響，其中干燥熱風溫度影響最大，干燥物料層數次之，風速影響最?。煌瑫r試驗所獲得的感官評分最佳工藝組合為A2B2C1。在過氧化值方面，5號實驗組的測定結果最低為0.038g/100g，同樣3號組的結果最高達到0.048g/100g，從影響重要程度上來看，依次是干燥熱風溫度、風速、干燥物料層數，最佳的工藝組合則為A2B1C1。在酸價方面，也是5號實驗組酸價最低為0.51mg/g，而酸價最高的則是7組，在重要性方面，依然是熱風干燥溫度最重要，其次是干燥物料層數和風速的重要性一樣，酸價指標所指示的最佳工藝組合也是A2B2C1。因此結合單因素試驗結果，同時考慮到干燥效率以及實際生產中產能問題，可確定山核桃原料的最佳干燥工藝為A2B2C1，即干燥熱風溫度40℃，干燥物料層數3層，熱風風速0.2m/s。

2.3 干燥工藝驗證結果

以傳統日曬干燥方法干燥的山核桃原料與本文所確定的最佳干燥工藝條件下干燥的山核桃原料在貯藏過程中感官評分、酸價、過氧化值的變化進行對照分析來驗證本實驗所確定的工藝效果，試驗結果見圖4。

圖4 傳統日曬與即時熱風干燥工藝對品質的影響

從圖4可知，本實驗所確定的山核桃原料即時熱風干燥工藝在干燥后及貯藏過程中感官評分、過氧化值、酸價均略優于傳統日曬干燥條件下的山核桃原料，尤其是感官指標和過氧化值隨著時間的延長，品質差距不斷拉大。分析原因，主要是傳統日曬干燥方式主要依靠的是太陽能的熱輻射，干燥方式粗略，干燥時間長且干燥過程中受紫外線、活禽糞便、灰塵、環境濕度等因素的影響，造成原料在品質方面質量有所下降。

3 結論

本實驗通過單因素試驗結合L934 正交試驗，研究了熱風干燥溫度、干燥物料層數和干燥風速對山核桃原料干燥后與貯藏過程中干燥品質的影響程度，最終得出了山核桃原料的最佳干燥工藝為：A2B2C1，即干燥熱風溫度40℃，干燥物料層數3層，熱風風速0.2m/s，此工藝條件下干燥的山核桃原料感官得分較高、酸價、過氧化值指標變化較小，有利于山核桃原料的品質保持。同時通過與傳統日曬工藝條件下干燥的山核桃原料進行品質對比，進一步驗證了此工藝的有效性及實用性。

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