紅棗熱風干燥特性的單因素試驗分析

木合塔爾·米吉提，吾爾泥沙·吐尼牙孜，瑪依努爾·托乎提

(阿克蘇職業技術學院 機電工程系，新疆 阿克蘇 843000)

0 引言

據史料記載，紅棗的營養保健價值在遠古時期就被人們發現并利用。《詩經》已有“八月剝棗”的記載了。《禮記》上有“棗栗飴蜜以甘之”，并用于菜肴制作。紅棗又名大棗，性溫味甘，含有蛋白質、脂肪、糖及豐富的維生素，還含有多種礦物質等，營養成分十分豐富，民間有“天天吃紅棗，一生不顯老”之說。紅棗不僅是人們喜愛的水果，而且還是一味滋補、養血、安神的良藥[1-3]。紅棗鮮果因含水量高、不易儲存和運輸，造成了極大的浪費，故紅棗的深加工很有必要，采用熱風干燥方法加工是目前使用最廣泛的方法之一。采用熱風干燥紅棗的研究有許多，李煥榮等[4]使用兩種不同的干燥方式進行比較，發現干燥時干燥溫度對紅棗品質的影響最大。香氣也是紅棗品質區分的標準之一，不同的干燥溫度對香氣的影響也存在著差異[5-8]。根據生產經驗確定干燥溫度，不同的升溫方法也會影響紅棗的品質[9-17]，熱風干燥工藝已經成熟[18-20]。

本試驗采用熱風干燥的方式加工紅棗干制品，分析紅棗干燥的影響因素，并對影響因素進行試驗分析，根據試驗結果找出各個影響因素對干燥速率的影響，并通過分析研究各個影響因素對紅棗的品質和香氣的影響，比較出各個因素對紅棗干燥的影響大小，為紅棗干制品的生產加工提供參考。

1 試驗分析設計

1.1 分析原理

在熱風干燥過程中，主要影響因素有溫度、風速及紅棗排密。本文采用試驗數據溫度為30、40、50℃，風速為0.4、0.8、1.2m/s，紅棗排密為10、12、14kg/m2，分別進行單因素試驗，分析單因素的干燥特性。試驗設計如表1所示，通過3組試驗進行。

表1 試驗設計

1.2 試驗設備

本試驗使用的設備主要有紅棗薄層連續干燥試驗臺、電熱鼓風干燥箱(WL861-2型)、電子天平、毛發溫濕度表KTH-1和TES-1341熱線式風速計等。

試驗時，溫度、濕度和風速通過紅棗薄層連續干燥試驗臺、電熱鼓風干燥箱(WL861-2型)控制調節，毛發溫濕度表KTH-1測量濕度，TES-1341熱線式風速計測量風速，采用電子天平測量紅棗的質量后進行干燥可以控制紅棗干燥排密。

2 試驗方法

2.1 試驗原料

試驗采用新疆樓蘭紅棗，未經加工的鮮果產地為新疆巴音郭楞蒙古自治州若羌縣境內。紅棗鮮果含水率為78%±3%，挑選無破損、蟲蛀、霉爛，個頭飽滿的紅棗進行試驗。試驗紅棗不采用清水清洗，采用75%的酒精擦拭，在試驗前用保鮮袋存放，并放在冰箱保鮮層中。

2.2 試驗參數

紅棗干燥特性分析以含水率來表示，紅棗干燥特性曲線以時間為橫坐標，含水率為縱坐標。不同干燥時間紅棗的干基含水率P為

(1)

式中D—干燥速率；

MT—在干燥時間T時的質量(g)；

M0—紅棗的初始質量(g)。

(2)

式中D—干燥速率；

T2、T1—時間；

P2、P1—時間在T2、T1時的含水率(%)。

2.3 試驗評價指標

紅棗的干燥特性的單因素分析中，紅棗的含水率為控制指標之一。香氣的控制也是紅棗干制品的重要分級指標，干燥效果好的紅棗香氣不被大量破壞，成品有著清新的棗香味。

紅棗的色澤是人們購買紅棗的直接影響因素，在紅棗干燥過程中應考慮到。根據國家標準GB/T 5835-2009 《干制紅棗》的要求，應保證紅棗干制品的棗皮呈玫紅色、有光澤；紅棗的外形完整，果實飽滿，大小均勻，無硬皮，無霉爛，干燥均勻，口感無焦味，棗肉甜潤，肉質緊密、肥厚。

3 試驗與結果

3.1 溫度單因素試驗

根據參考文獻及試驗確定風速為0.4m/s，排密12kg/m2，溫度為30、40、50℃。在上述基礎上開始溫度單因素分析試驗，3個不同溫度下的干燥曲線如圖1所示。由圖1可以看出：隨著干燥時間的增加，試驗品紅棗的含水率逐漸降低。

圖1 不同溫度干燥曲線

不同溫度干燥速率如表2所示。由表2可以看出：紅棗干燥溫度越高，速率越高；在紅棗干燥初期，干燥溫度設置高的試驗組，紅棗干燥速率高。速率在紅棗干燥后期沒有明顯的增加，是因為在干燥后期紅棗中自由水減少，剩余的結合水難以析出，故干燥速率不再增加。

表2 不同溫度干燥速率

Table 2 Different temperature drying rate %/h

30℃干燥速率40℃干燥速率50℃干燥速率122124235324445565666667778888888

經觀察，干燥后的紅棗呈玫紅色至深紅色，有棗香味。在干燥溫度高的條件下，紅棗的顏色更深，紅棗中的維生素C在加熱時氧化分解，與氨基酸發生化學反應，使紅棗顏色加深，紅棗的糖分焦糖化，也會導致紅棗的顏色加深。3種不同的溫度干燥下，觀察色澤發現：50℃干燥溫度的紅棗顏色最深，30℃、40℃的紅棗顏色較淺，色澤光亮度比較好。因為紅棗的含糖和維生素C很重要，為不影響紅棗的品質，干燥時選擇干燥溫度不宜太高。

3.2 風速單因素試驗

根據前期試驗及參考文獻確定溫度為40℃，排密12kg/m2，風速試驗數據為0.4、0.8、1.2m/s。在上述基礎上開始風速的單因素分析試驗，3種不同風速下的干燥曲線如圖2所示。由圖2可知：隨著干燥時間的增加，紅棗的含水率逐漸降低，風速低條件下干燥時間需要更多，但3種不同風速下的紅棗含水率差別不大。

圖2 不同風速干燥曲線

不同風速干燥速率如表3所示。由表3可知：3組試驗數據相差不大，紅棗含水率對比國家表GB/T 5835-2009 《干制紅棗》的要求都可以達標。試驗后觀察紅棗感官性狀，紅棗的色澤呈深紅色，紅棗外觀飽滿，大小均勻，口嘗棗肉清甜，無異味。3組試驗的棗香味存在差異，風速高時干燥的紅棗的棗香味比較淡，風速低時干燥的紅棗香味比較濃。為保持紅棗的較高品質，干燥時風速不宜過大，否則會帶走紅棗的香氣，造成紅棗品質的下降。

表3 不同風速干燥速率

Table 3 Different wind speed drying rate %/h

0.4m/s干燥速率0.8m/s干燥速率1.2m/s干燥速率213323444455

續表3

3.3 排密單因素試驗

根據前期試驗及參考文獻，確定溫度為40℃，風速為0.4m/s，排密試驗數據為10、12、14kg/m2。在上述基礎上開始排密的單因素分析試驗，對3種不同排密下的干燥曲線進行排密因素的分析，如圖3所示。

圖3 不同排密干燥曲線

由圖3可知：隨著干燥時間的增加，紅棗的含水率逐漸降低，不同排密對紅棗干燥有著比較大的影響，排密少的紅棗干燥效果更佳。紅棗排密過大會影響紅棗中水分的蒸發，紅棗占據空間，減少空隙，無法使熱風對流帶走水汽，對干燥產生不良影響；過稀會造成紅棗干燥成本的增加。因此，應用合適的干燥密度不會造成成本的浪費，且能達到最佳的干燥效果。

不同排密干燥速度率如表4所示。由表4可知：3組試驗數據紅棗含水率的要求達標。根據試驗前期數據，紅棗干燥密度小，前期干燥速率大，干燥空間的空隙大，紅棗中水分蒸發快，紅棗干燥見效快；另外，紅棗干燥時，接觸到其它物質時，會影響紅棗接觸面的色澤。因此，選擇合適的干燥排密可以提高干紅棗的品質。

紅棗的干燥程序分為兩個階段：一是紅棗內的自由水向表面轉移的過程；二是紅棗中轉移到表面的水分受熱蒸發轉移到空氣中成為水蒸氣的過程。溫度的影響主要在第1階段，溫度的升高有利于紅棗內部水分的轉移，風速有利于轉移紅棗表面的水分。根據試驗數據分析可知：溫度對紅棗干燥的影響最大，風速次之，最后是排密。

表4 不同排密干燥速率

Table 4 Different sorting drying rate %/h

10干燥速率12干燥速率14干燥速率3213324435445556557668669779889109

4 結論

1)溫度、風速和排密都能影響紅棗干燥速率，但影響程度有所差異。其中，溫度對紅棗干燥需要的時間、速率影響較大，而風速的影響比較偏重在香氣方面，排密可以比較好的保存紅棗的外觀。

2)本試驗對于紅棗深加工工藝中的干燥工藝、干燥采用的設備及干燥程序的控制提供了參考數據，有利于更好地控制加工過程，確定最佳的干燥工藝參數，減少紅棗鮮果的浪費，獲得更高品質的紅棗干制品，提高紅棗的經濟價值，實現紅棗加工的優化。

參考文獻：

[1] 劉潤平.紅棗的營養價值及其保健作用[J].中國食物與營養,2009(12):50-52.

[2] 楊永祥,陳錦屏,吳曼.紅棗營養保健價值及其加工利用的研究進展[J].農產品加工,2009(1):52-53,56.

[3] 王軍,張寶善,陳錦屏.紅棗營養成分及其功能的研究[J]. 食品研究與開發,2003(2):68-72.

[4] 李煥榮，徐曉偉，許淼干制方式對紅棗部分營養成分和香氣成分的影響[J].食品科學，2008，29(10)：330-333.

[5] Maia Jose Guilherme S，Andrade Eloisa Helenada Silva Milton Helio L．Aroma volatiles of pequi fruit(Caryocarbrasiliense Camb．)bq[J]．Journal of Food Composition and Analysis，2008，2l(7)：574-576．

[6] Kim J S，Chung H Y．GC-MS Analysis of the volatilecomponents in dried boxthom(Lycium chinensis)fruit[J]．Jouranl of the Korean Society for Applied Biological Chmistry，2009，52(5)：516-524．

[7] Moshonas M G，Shaw P E．Quantitation of volatileconstituents in mandarin juices and its use for comparison with orange juices by multivariate analysis[J]．Journal of Agriculture and Food Chemistry，1997，45(10)：3968-3972．

[8] Reid L M，O’Doanell C P，Downey G．Potential of SPME．oC and chemometrics to detect adultteration of soft fruit purees[J]．Journal of Agriculture and Food Chemistry，2004，52(3)：421-427．

[9] 陳錦屏，穆啟運，田成瑞.不同升溫方式對烘干棗品質影響的研究[J].農業工程學報，1999，15(3)：237-240.

[10] 穆啟運，陳錦屏．紅棗揮發性物質在烘干過程中的變化研究[J]．農業工程學報，2001，17(4)：99-101.

[11] 閆寶生.烘房干制紅棗技術的應用[J].農產品加工，2005(4)：58-59.

[12] 張江寧,楊春,丁衛英.不同干燥方式對紅棗品質的影響[J].北方園藝,2016(14):139-143.

[13] 狄建兵,王愈.不同干燥方法對紅棗品質的影響[J].農產品加工,2013(9):44.

[14] 魯潔,孫劍鋒,王頡,等.熱風干燥對阜平紅棗品質的影響及其數學模型的構建[J].食品工業科技,2013(1):97-102.

[15] 劉小丹,張淑娟,賀虎蘭,等.紅棗微波-熱風聯合干燥特性及對其品質的影響[J].農業工程學報,2012(24):280-286，363.

[16] 狄建兵,王愈,張培宜,等.不同干燥方法對紅棗品質的影響[J].農產品加工：學刊,2012(1):70-72.

[17] 于靜靜,畢金峰,丁媛媛.不同干燥方式對紅棗品質特性的影響[J]. 現代食品科技,2011(6):610-614,672.

[18] Fang S Z, Wang Z F, Hu X S, et al. Shrinkage and qualitycharacteristics of whole fruit of Chinese jujube (Zizyphusjujube Miller) in microwave drying[J]. Food Science and Technology, 2010, 45(12): 2463-2469.

[19] Gowen A, Abu N, Frias J,Oliveira J, et al.Optimisation of dehydration and rehydration properties of cooked chickpeas (Cicerarietinum L.) undergoing microwave-hot air combination drying[J]. Food Science and Technology, 2006, 17(4):177-183.

[20] 吳海華，韓清華，楊炳南，等.枸杞熱風微波真空組合干燥試驗[J].農業機械學報，2010，41(9)：178-181.