木棉干燥花制作工藝研究

張建桃，蔡成瑾，黃岳銳，曾志康，張 涵，尹選春

（1.華南農業大學數學與信息學院，廣東 廣州 510642；2.華南農業大學工程學院，廣東 廣州 510642）

干燥花是指利用自然新鮮花材，采用一定的干燥方法，并結合保色護形劑進行綜合處理后所制成的一種干花制品，它經過長時間的放置之后仍然不容易損壞、外形較自然鮮花更具有獨特的藝術風格，具有一定的觀賞價值［1-2］。干燥花以其獨特的高雅低調魅力吸引著眾多追求時尚的人，現代人廣泛將它用來裝扮居室、贈送親友、布置慶典現場等。目前國內外市場對于不同種類的干燥花產品的需求量只增不減，因此干燥花的前景十分廣闊［3-4］。木棉（Gossampnus malabarica），又稱攀枝花、英雄樹、烽火樹。木棉花以其艷麗奔放而備受廣大消費者喜愛。1982年6月，經廣州市民推舉，廣州市政府通過決議，將木棉花定為廣州市市花［5］。

在制作干燥花的過程中，常用的強制干燥方法有熱風干燥法、微波干燥法和真空冷凍干燥法［6］。前人使用熱風干燥法或微波干燥法對花材進行干燥得到了較好的干燥效果［7-10］。在干燥花護形方法的研究上，采用干燥劑包埋能夠對花材護形起到良好的保持作用［11-13］。木棉花的色素提取、藥理作用研究已有報道［14-16］，但對木棉花的觀賞性制作工藝研究鮮有見報，盛愛武等［17］對木棉干燥花保色劑進行了研究，提出使用含無水乙醇和10%檸檬酸的復合保色劑浸泡10 min后再進行干燥，得到的干燥花綜合效果較佳，但其僅探討了保色劑對木棉花保色效果的影響，未對干燥制作工藝進行深入研究。本試驗以新鮮的廣州市本地木棉花作為材料，采用復合保色劑浸泡后在不同干燥設備中進行干燥，以人體的感官印象打分以及花材的含水率為指標，研究木棉干燥花的制作工藝，以期為木棉干燥花工藝品的規模生產提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗花材為2018年3～4月采集于廣州華南農業大學校園內的新鮮木棉花（圖1，彩插一），花材均含杯狀花萼，色澤艷麗，花瓣5片，且都來源于同一棵木棉樹，初始含水率為89.5%。

試劑：無水乙醇，10%檸檬酸溶液，直徑為0.5～1 mm的硅膠粉末。

儀器：燒杯，玻璃棒，量筒，電子天平（型號：YP-B5002，上海市光正醫療儀器有限公司）；經改裝的微波爐，采用工業級磁控管（型號：OM75P31，三星電子公司），可以實現恒定功率連續輸出微波，通過對微波功率的精準調節，能保證花材連續受到恒定微波加熱，其功率使用可調節電源（型號：MT-1500W-F，東莞市米町源電子科技有限公司）進行控制；可程式恒溫箱（型號：TEMI880，上海市江凱機械有限公司）。

1.2 試驗方法

花材含水率測量：采用標準烘箱法，于105℃下加熱至恒定的質量［10］。

花材顏色判別：采用可撕式配色手冊，記錄試驗前的顏色，待木棉花干燥后將樣品的顏色進行比較，然后在可撕式配色手冊中找到與樣品顏色最接近的顏色。其中每個色標注明4種印刷原色的濃度，分別為Y(黃)、M(紅)、C(藍 )、BL(黑 )［18］。

花材整體評價：通過人的感官來評價花的皺縮程度和質感等其他參數，通過五點量表，然后由5個參與試驗人員的綜合評分，其中花瓣皺縮程度表示為無、較輕、輕、一般、嚴重，質感表示為柔軟、較柔軟、適中、偏硬、硬脆，形態保持表示為好、較好、一般、較差、差，評分為好、較好、一般、較差、差［19］。

1.2.1 恒溫箱干燥處理法 采用不同溫度（40、50、60、70、80℃）對木棉花進行恒溫干燥試驗。每次將5朵新鮮的木棉花經過復合保色劑（無水乙醇和10%檸檬酸溶液）浸泡10 min，分別在5個燒杯底部鋪上厚度為10～20 mm的硅膠粉末，將浸泡后的木棉花插入其中，再將護形劑輕輕倒入杯內鋪滿，直至高出花材頂端20 mm左右［1,17］。均勻放置在可程式恒溫箱里進行處理，處理后的木棉花樣品含水率控制在14%～18%［20］。

1.2.2 微波干燥法 分別研究微波單一功率（200、400、600、800、1 000 W）和微波組合功率（1 000+200、1 000+400、1 000+600、800+200、800+400、600+200 W）對木棉花干燥效果的影響。每次將5朵新鮮的木棉花經過復合保色劑（無水乙醇和10%檸檬酸溶液）浸泡10 min，分別在5個燒杯底部鋪上厚度為10～20 mm的硅膠粉末，將浸泡后的木棉花插入其中，再將護形劑輕輕倒入杯內鋪滿，直至高出花材頂端20 mm左右［1,17］。放置在改裝后的微波爐的平盤上進行加熱干燥，經過干燥后的木棉花樣品的含水率控制在14%～18%［20］。

為了得到準確的試驗數據，每個試驗都進行3次重復，取平均值。最終兩種不同處理方法下的木棉花樣品含水率的計算結果相對誤差≤5%［10］。

2 結果與分析

2.1 恒溫箱溫度對木棉花含水率的影響

不同恒溫箱熱風溫度對干燥木棉花含水率的影響如圖2所示。恒溫熱風干燥的主要優勢在于能精確控制干燥溫度，可實時監控物料的表面溫度，避免物料在試驗過程中產生過熱的現象，進而提高干燥花材的品質，其操作設備簡單，適應性強，成本較低且易操作［6］。熱風處理能將溫度誤差控制在1（±0.02）℃范圍內，同時使用送風機強力送風循環，以降低因溫度分布不均勻而造成的偶然性誤差。從圖2可以看出，將含水率為89.5%的新鮮木棉花恒箱熱風干燥后降低至14%～18%的范圍內，在不同熱風溫度下所需時間不同，其中40℃下的干燥時間為20 h，50℃下的干燥時間為12 h，60℃下的干燥時間為7.5 h，70℃下的干燥時間為5 h，80℃下的干燥時間為4 h。隨著恒溫箱內熱風溫度的提高，木棉花干燥需要的時間逐漸減少，70℃與80℃的溫度差值為10℃，所用時間差值前者比后者多1 h，耗時比為1.25∶1；而40℃與80℃的溫度差值為40℃，所用時間差值前者比后者多16 h，耗時比高達5∶1，這是由于溫度越高木棉花體內水分蒸發速度越快，因此為了提高木棉花熱風干燥效率，盡量采用高的溫度進行熱風干燥處理。

圖2 不同恒溫熱風溫度對木棉花含水率的影響

2.2 恒溫箱溫度對木棉花色澤和形態變化的影響

不同恒溫箱溫度對木棉花色澤和形態變化的影響見表1。從表1可以看出，若不采用保色劑保色和干燥劑進行包埋預處理，試驗后木棉花的花瓣都會出現嚴重的皺縮現象且不能保持原有形態。硅膠由一個巨大的相互連接的微觀孔隙網絡組成，它們通過物理吸附和毛細凝聚現象吸引和保持水分，可以充當中間體的角色防止木棉花葉肉細胞直接脫去水分，從而起到保護花材免受直接暴露在干燥環境下可能導致組織損傷和炭化效應這種損害的效果［21］。

溫度對于花材的色澤變化的影響是比較復雜的。隨著溫度的逐漸升高，在一定范圍內花中的微生物酶活性會逐漸增強，從而加快化學反應的進行，而相應的色澤變化也會有所加劇。在利用恒溫熱風處理過程中，溫度和時間共同決定最終成品花的品質，較低溫度下生物酶活性受到一定程度抑制，但是花材水分的蒸發速度也會較慢，干燥時間較長，因而在保色方面也難以達到目的［22-24］。經預處理后用40℃熱風處理時，能取得很好的形態保持效果，但也出現了顏色不均勻和干燥不均勻的情況（圖3，彩插一），花瓣邊緣干燥程度較高，內部未達到干燥要求；在50～80℃范圍內，形態保持效果一般，在靠近花蕊處出現了變黃的現象，其中60、70、80℃的花瓣干燥效果均出現了不同程度的變黃情況，以60℃下的變黃現象尤為嚴重（圖4，彩插一）。可見，使用恒溫箱熱風處理時，雖然溫度能保持在穩定的范圍內，不會出現溫度過高的情況，花萼干燥效果較好，但是在整體外觀占據重要角色的花瓣經熱風處理后并不能取得良好的效果，因此對于木棉花這種含水率大的花材并不適合使用熱風處理。

2.3 微波單一功率對木棉花含水率的影響

圖5 微波功率對木棉花含水率的影響

試驗過程中的微波爐采用電磁波對樣品進行加熱，不需要額外的傳導熱量媒介，可直接對花材加熱，相比于可程式恒溫箱，微波爐加熱干燥的周期短、效率高，速度也快［25］。從圖5可以看出，將含水率為89.5%的木棉花干燥至14%～18%的范圍內，在不同微波功率下需要的時間不同，隨著微波功率的增加，木棉花干燥時間逐漸減少，其中200 W下的干燥時間為35 min，400 W下的干燥時間為13 min，600 W下的干燥時間為7 min，800 W下的干燥時間為6 min，1 000 W下的干燥時間為4.75 min。功率越大，微波爐內木棉花的溫度越高，木棉花葉肉細胞內水分蒸發速度越快。

2.4 單一微波功率對木棉花色澤和形態變化的影響

將保色護形預處理后的木棉花放入改裝后的微波爐，在200、400、600、800、1 000 W功率下進行干燥，其干燥時間基于圖5的試驗結果，對成品進行綜合評價，結果見表2。

在進行微波干燥時，會出現花材所處環境的溫度不一致的情況，木棉花含水率較大的花萼部分會容易出現起泡和焦糊的情況（圖6，彩插一），但是其花瓣在微波干燥下顏色均一，在800 W功率下能得到較好的干燥效果。從表2可以看出，使用復合保色劑并采用微波干燥v的木棉花顏色均變深且呈暗紅色，顏色趨于統一。在200～600 W的相對低功率條件下，木棉花干燥的形態保持效果均較差，同時在靠近花蕊處都出現不同程度的變黃現象；在1 000 W功率下花材的顏色均一，花瓣皺縮程度較輕，但是形態保持一般；800 W功率下各個指標均較好，對比可撕式配色手冊上的示色圖可得到其顏色為Y100M100C30，且顏色均一，形態保持較好，但其花萼出現起泡和焦糊現象。

表2 單一微波功率對木棉花色澤和形態變化的影響

2.5 微波組合功率對木棉花色澤和形態變化的影響

由于單一功率加熱取得整體效果不理想，故探究更合適的微波干燥方法。結合單個功率下木棉花含水率和外形變化，考慮到在大功率下加熱會使花萼起泡和焦糊，小功率下加熱得到的花材形態保持效果較差。選擇采用組合微波功率，先使用大功率將花材內部溫度迅速提高，后轉變為小功率保持花材內部溫度平穩，避免花材內部溫度上升過高，造成含水量高的花萼出現起泡和焦糊現象。因此試驗組合設置為先使用大功率加熱花材，使其含水率下降至20%～40%，再使用小功率繼續加熱花材至含水率達到14%～18%。經過不同微波組合干燥后的木棉花的形態色澤如表3所示。

從表3可以看出，在首次加熱功率相同的條件下，首次加熱時間越長，得到的干燥木棉花品質越好。在形態保持上，首次加熱功率為800 W的效果整體最好，而首次加熱功率為600 W的處理形態保持效果均較差，首次加熱功率為1 000 W的處理形態保持效果均處為較差或一般；在顏色變化上，首次加熱功率為600 W的處理在靠近花蕊處均出現變黃現象，色澤為Y100M100C30+Y80M50。首次加熱功率為1 000 W的處理也有半數出現和首次加熱為600 W的處理相類似的變黃現象。在微波組合功率的干燥下，木棉花花瓣的干燥品質與不同微波單個功率的干燥效果相近，但其花萼品質均要優于微波單一功率下的花材，起泡與焦糊情況明顯減弱，綜合效果最好的組合是800 W加熱5 min后用200 W加熱2 min（圖7，彩插一）和800 W加熱5 min后用400 W加熱1 min（圖8，彩插一），能較好保持自然新鮮花材的原有形態、皺縮程度較輕且顏色均一，色澤為Y100M100C30。

表3 不同微波組合功率對木棉花色澤和形態變化的影響

3 結論與討論

本研究結果表明，采用保色劑與包埋劑對木棉花進行預處理，能較好地提升干燥后的外觀品質，避免木棉花直接暴露在試驗環境中而導致葉肉細胞過度脫水而皺縮。木棉花中的紅色色素是一種水溶性色素，在酸性環境下條件下，色素的耐熱性較好，外觀紅色較為穩定［26］。使用復合保色劑（無水乙醇和10%檸檬酸溶液）浸泡木棉花10 min再進行干燥，能較好保持花色。恒溫箱熱風處理下的木棉花在形態保持上相比于微波干燥具有優勢，但其干燥時間較長，同時花瓣顏色會出現不均一和發黃現象，極大影響了干花的美觀程度。因此對于木棉花這種含水率較大的花材不適用熱風處理。

采用微波干燥的木棉花花瓣顏色均一，基本保持形態。且干燥周期短，干花整體品質較好。采用微波組合干燥方式能避免花材溫度被加熱過高，在花瓣達到干燥標準，即含水率為14%～18%時，花萼的品質得以提高。綜合考慮木棉花干燥外形品質和時間等指標，800 W加熱5 min后用200 W加熱2 min或800W加熱5 min后用400 W加熱1 min的兩種微波組合干燥方案是較為合適的干燥工藝。