朱加繁 喻自榮 彭繼文 楊陸強(qiáng) 高志超 張汝坤

摘要 [目的]探索不同于傳統(tǒng)方法的新的石斛干燥方法。[方法]通過對(duì)鐵皮石斛進(jìn)行熱風(fēng)干燥試驗(yàn)，分析在溫度、風(fēng)速和鋪排密度等因素變化的情況下，鐵皮石斛外觀品質(zhì)和質(zhì)量的變化情況，探討各種因素水平對(duì)石斛干燥效果的影響。[結(jié)果]試驗(yàn)表明，各因素對(duì)鐵皮石斛干燥效果的影響大小排序?yàn)椋焊稍餃囟取L(fēng)速→鋪料密度→加熱時(shí)間→間歇時(shí)間，其中干燥溫度為60 ℃，風(fēng)速為0.5 m/s，鋪排密度為8 kg/m2，間歇時(shí)間和加熱時(shí)間分別為10 min和30 min的條件下，干燥得到的鐵皮石斛外觀品質(zhì)最佳。[結(jié)論] 研究對(duì)鐵皮石斛干燥工藝的改進(jìn)和優(yōu)化具有參考意義，可用于指導(dǎo)生產(chǎn)石斛干品。

關(guān)鍵詞鐵皮石斛；熱風(fēng)干燥；分析

中圖分類號(hào)S567.23+9文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼

A文章編號(hào)0517-6611（2015）34-074-04

鐵皮石斛（Dendrobium candidum）為蘭科石斛屬植物，又名黑節(jié)草，我國(guó)傳統(tǒng)滋陰名貴中藥之一[1]，主產(chǎn)于浙江、廣西、四川、云南、湖南、貴州等地。鐵皮石斛主要有效成分為多糖及石斛堿等，具有滋陰清熱、益胃生津、調(diào)節(jié)免疫力和延遲衰老等功效，對(duì)熱病傷津、口干煩渴、病后虛熱等有顯著療效[4]。

干燥作為鐵皮石斛生產(chǎn)過程中極其重要的工藝環(huán)節(jié)之一，在其儲(chǔ)存、運(yùn)輸和加工過程中占有重要地位，經(jīng)干燥后的石斛成品能長(zhǎng)久保存而不會(huì)發(fā)生霉?fàn)€和變質(zhì)。傳統(tǒng)的鐵皮石斛干燥方法主要有自然晾曬法、直接烘干法和楓石斛加工法，其加工過程主要是將新鮮石斛用文火烘焙、使之軟化，然后搓揉、去掉薄膜狀葉鞘，再經(jīng)手工扭曲定型，搓扭成條形或卷曲成疏松的團(tuán)狀、螺旋狀、彈簧狀等，再經(jīng)自然晾曬或烘干[5]。這些方法費(fèi)時(shí)費(fèi)力，且與目前企業(yè)的規(guī)模化生產(chǎn)不相適應(yīng)，有時(shí)甚至不能完全達(dá)到食品衛(wèi)生和環(huán)保要求，因此有必要對(duì)鐵皮石斛的干燥方式進(jìn)行深入研究。從20 世紀(jì)初開始有了熱風(fēng)干燥理論的研究[6]，熱風(fēng)干燥技術(shù)具有成本低廉、易于操作、可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制等特點(diǎn)，在食品加工過程中的應(yīng)用已十分普遍。筆者對(duì)鐵皮石斛進(jìn)行熱風(fēng)干燥試驗(yàn)，研究不同因素對(duì)其干燥效果的影響，對(duì)鐵皮石斛干燥工藝的改進(jìn)和優(yōu)化具有一定的指導(dǎo)意義。

1材料與方法

1.1材料供試原材料，產(chǎn)自云南省保山市龍陵縣的鐵皮石斛鮮條。主要儀器：電子自動(dòng)分析天平，LT501型；微量水分測(cè)定儀，SF5型；燒杯、量筒，量程400 ml和100 ml；電熱鼓風(fēng)干燥箱，101A2B型。

1.2正交試驗(yàn)的設(shè)計(jì)與試驗(yàn)過程

1.2.1石斛熱風(fēng)干燥正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)。試驗(yàn)選取溫度、風(fēng)速、鋪排密度、間歇時(shí)間和加熱時(shí)間作為石斛熱風(fēng)干燥的影響因子，每個(gè)影響因子取4個(gè)水平。石斛熱風(fēng)干燥試驗(yàn)因子水平表如表1所示。

1.2.3試驗(yàn)步驟。每組試驗(yàn)的干燥物料均為用電子天平稱取的100 g新鮮石斛段，試驗(yàn)開始前，將其按照設(shè)定的鋪排密度均勻地平鋪在事先準(zhǔn)備好的干燥盤中，然后將干燥盤置入恒溫鼓風(fēng)干燥箱內(nèi)，再根據(jù)每個(gè)試驗(yàn)組對(duì)應(yīng)的參數(shù)設(shè)置好干燥箱內(nèi)的溫度、風(fēng)速和加熱時(shí)間等。干燥過程中嚴(yán)格按照試驗(yàn)的要求定時(shí)稱取石斛的質(zhì)量，認(rèn)真記錄試驗(yàn)結(jié)果和干燥過程中石斛品質(zhì)的變化情況。

1.3石斛干燥試驗(yàn)各指標(biāo)的測(cè)定

1.3.1石斛質(zhì)量的測(cè)定。每組干燥試驗(yàn)過程中，每經(jīng)過一段設(shè)定的加熱時(shí)間都要稱量石斛干品的質(zhì)量，并認(rèn)真記錄相關(guān)數(shù)據(jù)。

1.3.2干燥后的石斛外觀品質(zhì)。待每個(gè)試驗(yàn)組的石斛干燥完成后，從色澤、形態(tài)和香氣等方面仔細(xì)觀察石斛的外觀品質(zhì)，并認(rèn)真記錄相關(guān)情況。表2為石斛外觀品質(zhì)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)，圖2為鐵皮石斛干燥效果圖。

1.3.3干燥后石斛含水率。待完成石斛干燥試驗(yàn)后，用微量水分測(cè)定儀檢測(cè)石斛成品的水分含量，圖3為石斛水分測(cè)定圖。

2結(jié)果與分析

2.1鐵皮石斛熱風(fēng)干燥指標(biāo)測(cè)定結(jié)果分析

鐵皮石斛熱風(fēng)干燥正交試驗(yàn)采用L16（45）正交表，一共完成了16次試驗(yàn)，當(dāng)檢測(cè)到石斛含水率達(dá)到安全含水率以下（即失水率為87%）時(shí)停止干燥。表3為鐵皮石斛熱風(fēng)干燥正交試驗(yàn)結(jié)果和分析表，表中i為各因素在同一水平下的試驗(yàn)指標(biāo)的平均數(shù)，R為最大平均數(shù)與小平均數(shù)的差值，用來反映該因素水平變動(dòng)對(duì)試驗(yàn)效果的影響[10]。

從鐵皮石斛熱風(fēng)干燥正交試驗(yàn)結(jié)果分析表中可以看出，各因子對(duì)鐵皮石斛熱風(fēng)干燥效果影響的大小排序依次為：溫度、風(fēng)速、鋪料密度、加熱時(shí)間、間歇時(shí)間。

2.2石斛干燥過程中失水率變化情況分析

根據(jù)各個(gè)試驗(yàn)組石斛干燥后的質(zhì)量變化情況，計(jì)算出各試驗(yàn)組對(duì)應(yīng)參數(shù)下的石斛干燥失水率，繪制得到失水率曲線圖如圖4～7所示。

分析各試驗(yàn)組石斛干燥失水率曲線圖可以得出各試驗(yàn)因子對(duì)石斛干燥時(shí)間的影響。干燥溫度越高，石斛干燥所需的時(shí)間越短，其中干燥溫度每升高10 ℃，石斛干燥所需時(shí)間大約縮短60 min，在同一干燥溫度下，風(fēng)速每增加0.2 m/s，石斛干燥時(shí)間大約縮短30 min，、間歇時(shí)間和加熱時(shí)間對(duì)干燥速率的影響不明顯。

對(duì)比各試驗(yàn)組的干燥時(shí)間，可以看出，16次試驗(yàn)中，完成石斛干燥最快的是15號(hào)試驗(yàn)，耗時(shí)240 min，干燥速率最慢的是試驗(yàn)1，耗時(shí)630 min，而15號(hào)試驗(yàn)所對(duì)應(yīng)的溫度和風(fēng)速都是最大值，試驗(yàn)1對(duì)應(yīng)的溫度和風(fēng)速都是最小值，說明溫度和風(fēng)速是影響石斛干燥速率較大的2個(gè)因素。

各試驗(yàn)組對(duì)應(yīng)的石斛干燥失水率曲線基本都遵循了物料干燥特性曲線規(guī)律，即剛開始干燥的一段時(shí)間物料水分散失比較快，隨著干燥時(shí)間的增加，物料水分變化逐漸進(jìn)入恒速階段和降速階段。這是因?yàn)樵囼?yàn)剛開始時(shí)，石斛所蒸發(fā)的水分主要是其外部的機(jī)械結(jié)合水，這部分水分蒸發(fā)比較容易，接近干燥完成的那段時(shí)間，石斛水分蒸發(fā)比較困難，因?yàn)榇藭r(shí)機(jī)械結(jié)合水逐漸蒸發(fā)結(jié)束，開始蒸發(fā)的是石斛內(nèi)部的物理結(jié)合水，故而隨著干燥時(shí)間的增加，失水率曲線越來越平緩。

2.3鐵皮石斛熱風(fēng)干燥優(yōu)化方案

根據(jù)主要因素?fù)駜?yōu)選取，次要因素適當(dāng)選取的原則[6]，綜合考慮石斛干燥速率和

試驗(yàn)設(shè)備的能耗情況等因素，提出鐵皮石斛石斛熱風(fēng)干燥工藝的優(yōu)化方案如下：溫度60 ℃，風(fēng)速0.5 m/s，鋪料密度8 kg/m2，間歇時(shí)間10 min，加熱時(shí)間30 min。

3結(jié)論與討論

通過采用正交試驗(yàn)的方法完成了16組鐵皮石斛熱風(fēng)干燥試驗(yàn)，認(rèn)真記錄并分析了試驗(yàn)數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)了鐵皮石斛熱風(fēng)干燥過程中其質(zhì)量變化和失水率變化規(guī)律，同時(shí)也發(fā)現(xiàn)了石斛干燥試驗(yàn)的許多不足之處。

通過對(duì)比和分析溫度、風(fēng)速、鋪料密度和加熱時(shí)間等因素水平對(duì)鐵皮石斛熱風(fēng)干燥速率和干燥效果的影響，提出了鐵皮石斛熱風(fēng)干燥工藝的優(yōu)化方案，為鐵皮石斛熱風(fēng)干燥工藝的優(yōu)化和改進(jìn)提供了理論依據(jù)。

試驗(yàn)過程中將鐵皮石斛切割成2 cm左右的小段進(jìn)行干燥，而石斛實(shí)際加工過程中多是將其完整鮮條直接干燥，再搓扭成螺旋狀或彈簧狀的“楓斗”產(chǎn)品，故而該試驗(yàn)所提出的鐵皮石斛熱風(fēng)干燥干燥優(yōu)化方案，不一定能完全適應(yīng)于鐵皮石斛的傳統(tǒng)加工工藝過程，因此，需要進(jìn)一步論證該優(yōu)化方案在石斛實(shí)際生產(chǎn)過程中的應(yīng)用情況。

還需要對(duì)鐵皮石斛熱風(fēng)干燥試驗(yàn)建立相應(yīng)的熱風(fēng)干燥

數(shù)學(xué)模型，從定量的角度來討論溫度、

風(fēng)速和鋪排密度等因

素對(duì)石斛干燥效果的影響，

分析和研究石斛干燥過程中其水分和內(nèi)部品質(zhì)的變化情況。

在對(duì)干燥后的石斛品質(zhì)進(jìn)行評(píng)價(jià)時(shí)，僅從外觀質(zhì)量進(jìn)行觀察，沒有對(duì)其內(nèi)部所含的藥用成分進(jìn)行檢測(cè)，評(píng)定結(jié)果具有一定的主觀性。

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