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        紅棗熱風(fēng)干燥特性的單因素試驗(yàn)分析

        2018-06-06 05:28:37木合塔爾米吉提吾爾泥沙吐尼牙孜瑪依努爾托乎提
        農(nóng)機(jī)化研究 2018年6期
        關(guān)鍵詞:熱風(fēng)紅棗含水率

        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(yè)技術(shù)學(xué)院 機(jī)電工程系,新疆 阿克蘇 843000)

        0 引言

        據(jù)史料記載,紅棗的營(yíng)養(yǎng)保健價(jià)值在遠(yuǎn)古時(shí)期就被人們發(fā)現(xiàn)并利用。《詩(shī)經(jīng)》已有“八月剝棗”的記載了?!抖Y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(zhì)、脂肪、糖及豐富的維生素,還含有多種礦物質(zhì)等,營(yíng)養(yǎng)成分十分豐富,民間有“天天吃紅棗,一生不顯老”之說(shuō)。紅棗不僅是人們喜愛(ài)的水果,而且還是一味滋補(bǔ)、養(yǎng)血、安神的良藥[1-3]。紅棗鮮果因含水量高、不易儲(chǔ)存和運(yùn)輸,造成了極大的浪費(fèi),故紅棗的深加工很有必要,采用熱風(fēng)干燥方法加工是目前使用最廣泛的方法之一。采用熱風(fēng)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(jìn)行比較,發(fā)現(xiàn)干燥時(shí)干燥溫度對(duì)紅棗品質(zhì)的影響最大。香氣也是紅棗品質(zhì)區(qū)分的標(biāo)準(zhǔn)之一,不同的干燥溫度對(duì)香氣的影響也存在著差異[5-8]。根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)確定干燥溫度,不同的升溫方法也會(huì)影響紅棗的品質(zhì)[9-17],熱風(fēng)干燥工藝已經(jīng)成熟[18-20]。

        本試驗(yàn)采用熱風(fēng)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(duì)影響因素進(jìn)行試驗(yàn)分析,根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果找出各個(gè)影響因素對(duì)干燥速率的影響,并通過(guò)分析研究各個(gè)影響因素對(duì)紅棗的品質(zhì)和香氣的影響,比較出各個(gè)因素對(duì)紅棗干燥的影響大小,為紅棗干制品的生產(chǎn)加工提供參考。

        1 試驗(yàn)分析設(shè)計(jì)

        1.1 分析原理

        在熱風(fēng)干燥過(guò)程中,主要影響因素有溫度、風(fēng)速及紅棗排密。本文采用試驗(yàn)數(shù)據(jù)溫度為30、40、50℃,風(fēng)速為0.4、0.8、1.2m/s,紅棗排密為10、12、14kg/m2,分別進(jìn)行單因素試驗(yàn),分析單因素的干燥特性。試驗(yàn)設(shè)計(jì)如表1所示,通過(guò)3組試驗(yàn)進(jìn)行。

        表1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

        1.2 試驗(yàn)設(shè)備

        本試驗(yàn)使用的設(shè)備主要有紅棗薄層連續(xù)干燥試驗(yàn)臺(tái)、電熱鼓風(fēng)干燥箱(WL861-2型)、電子天平、毛發(fā)溫濕度表KTH-1和TES-1341熱線(xiàn)式風(fēng)速計(jì)等。

        試驗(yàn)時(shí),溫度、濕度和風(fēng)速通過(guò)紅棗薄層連續(xù)干燥試驗(yàn)臺(tái)、電熱鼓風(fēng)干燥箱(WL861-2型)控制調(diào)節(jié),毛發(fā)溫濕度表KTH-1測(cè)量濕度,TES-1341熱線(xiàn)式風(fēng)速計(jì)測(cè)量風(fēng)速,采用電子天平測(cè)量紅棗的質(zhì)量后進(jìn)行干燥可以控制紅棗干燥排密。

        2 試驗(yàn)方法

        2.1 試驗(yàn)原料

        試驗(yàn)采用新疆樓蘭紅棗,未經(jīng)加工的鮮果產(chǎn)地為新疆巴音郭楞蒙古自治州若羌縣境內(nèi)。紅棗鮮果含水率為78%±3%,挑選無(wú)破損、蟲(chóng)蛀、霉?fàn)€,個(gè)頭飽滿(mǎn)的紅棗進(jìn)行試驗(yàn)。試驗(yàn)紅棗不采用清水清洗,采用75%的酒精擦拭,在試驗(yàn)前用保鮮袋存放,并放在冰箱保鮮層中。

        2.2 試驗(yàn)參數(shù)

        紅棗干燥特性分析以含水率來(lái)表示,紅棗干燥特性曲線(xiàn)以時(shí)間為橫坐標(biāo),含水率為縱坐標(biāo)。不同干燥時(shí)間紅棗的干基含水率P為

        (1)

        式中D—干燥速率;

        MT—在干燥時(shí)間T時(shí)的質(zhì)量(g);

        M0—紅棗的初始質(zhì)量(g)。

        (2)

        式中D—干燥速率;

        T2、T1—時(shí)間;

        P2、P1—時(shí)間在T2、T1時(shí)的含水率(%)。

        2.3 試驗(yàn)評(píng)價(jià)指標(biāo)

        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(biāo)之一。香氣的控制也是紅棗干制品的重要分級(jí)指標(biāo),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(gòu)買(mǎi)紅棗的直接影響因素,在紅棗干燥過(guò)程中應(yīng)考慮到。根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 5835-2009 《干制紅棗》的要求,應(yīng)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(shí)飽滿(mǎn),大小均勻,無(wú)硬皮,無(wú)霉?fàn)€,干燥均勻,口感無(wú)焦味,棗肉甜潤(rùn),肉質(zhì)緊密、肥厚。

        3 試驗(yàn)與結(jié)果

        3.1 溫度單因素試驗(yàn)

        根據(jù)參考文獻(xiàn)及試驗(yàn)確定風(fēng)速為0.4m/s,排密12kg/m2,溫度為30、40、50℃。在上述基礎(chǔ)上開(kāi)始溫度單因素分析試驗(yàn),3個(gè)不同溫度下的干燥曲線(xiàn)如圖1所示。由圖1可以看出:隨著干燥時(shí)間的增加,試驗(yàn)品紅棗的含水率逐漸降低。

        圖1 不同溫度干燥曲線(xiàn)

        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(shè)置高的試驗(yàn)組,紅棗干燥速率高。速率在紅棗干燥后期沒(méi)有明顯的增加,是因?yàn)樵诟稍锖笃诩t棗中自由水減少,剩余的結(jié)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(jīng)觀(guān)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(shí)氧化分解,與氨基酸發(fā)生化學(xué)反應(yīng),使紅棗顏色加深,紅棗的糖分焦糖化,也會(huì)導(dǎo)致紅棗的顏色加深。3種不同的溫度干燥下,觀(guān)察色澤發(fā)現(xiàn):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?yàn)榧t棗的含糖和維生素C很重要,為不影響紅棗的品質(zhì),干燥時(shí)選擇干燥溫度不宜太高。

        3.2 風(fēng)速單因素試驗(yàn)

        根據(jù)前期試驗(yàn)及參考文獻(xiàn)確定溫度為40℃,排密12kg/m2,風(fēng)速試驗(yàn)數(shù)據(jù)為0.4、0.8、1.2m/s。在上述基礎(chǔ)上開(kāi)始風(fēng)速的單因素分析試驗(yàn),3種不同風(fēng)速下的干燥曲線(xiàn)如圖2所示。由圖2可知:隨著干燥時(shí)間的增加,紅棗的含水率逐漸降低,風(fēng)速低條件下干燥時(shí)間需要更多,但3種不同風(fēng)速下的紅棗含水率差別不大。

        圖2 不同風(fēng)速干燥曲線(xiàn)

        不同風(fēng)速干燥速率如表3所示。由表3可知:3組試驗(yàn)數(shù)據(jù)相差不大,紅棗含水率對(duì)比國(guó)家表GB/T 5835-2009 《干制紅棗》的要求都可以達(dá)標(biāo)。試驗(yàn)后觀(guān)察紅棗感官性狀,紅棗的色澤呈深紅色,紅棗外觀(guān)飽滿(mǎn),大小均勻,口嘗棗肉清甜,無(wú)異味。3組試驗(yàn)的棗香味存在差異,風(fēng)速高時(shí)干燥的紅棗的棗香味比較淡,風(fēng)速低時(shí)干燥的紅棗香味比較濃。為保持紅棗的較高品質(zhì),干燥時(shí)風(fēng)速不宜過(guò)大,否則會(huì)帶走紅棗的香氣,造成紅棗品質(zhì)的下降。

        表3 不同風(fēng)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(xù)表3

        3.3 排密單因素試驗(yàn)

        根據(jù)前期試驗(yàn)及參考文獻(xiàn),確定溫度為40℃,風(fēng)速為0.4m/s,排密試驗(yàn)數(shù)據(jù)為10、12、14kg/m2。在上述基礎(chǔ)上開(kāi)始排密的單因素分析試驗(yàn),對(duì)3種不同排密下的干燥曲線(xiàn)進(jìn)行排密因素的分析,如圖3所示。

        圖3 不同排密干燥曲線(xiàn)

        由圖3可知:隨著干燥時(shí)間的增加,紅棗的含水率逐漸降低,不同排密對(duì)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(guò)大會(huì)影響紅棗中水分的蒸發(fā),紅棗占據(jù)空間,減少空隙,無(wú)法使熱風(fēng)對(duì)流帶走水汽,對(duì)干燥產(chǎn)生不良影響;過(guò)稀會(huì)造成紅棗干燥成本的增加。因此,應(yīng)用合適的干燥密度不會(huì)造成成本的浪費(fèi),且能達(dá)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(yàn)數(shù)據(jù)紅棗含水率的要求達(dá)標(biāo)。根據(jù)試驗(yàn)前期數(shù)據(jù),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(fā)快,紅棗干燥見(jiàn)效快;另外,紅棗干燥時(shí),接觸到其它物質(zhì)時(shí),會(huì)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(zhì)。

        紅棗的干燥程序分為兩個(gè)階段:一是紅棗內(nèi)的自由水向表面轉(zhuǎn)移的過(guò)程;二是紅棗中轉(zhuǎn)移到表面的水分受熱蒸發(fā)轉(zhuǎn)移到空氣中成為水蒸氣的過(guò)程。溫度的影響主要在第1階段,溫度的升高有利于紅棗內(nèi)部水分的轉(zhuǎn)移,風(fēng)速有利于轉(zhuǎn)移紅棗表面的水分。根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析可知:溫度對(duì)紅棗干燥的影響最大,風(fēng)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(jié)論

        1)溫度、風(fēng)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(duì)紅棗干燥需要的時(shí)間、速率影響較大,而風(fēng)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(guān)。

        2)本試驗(yàn)對(duì)于紅棗深加工工藝中的干燥工藝、干燥采用的設(shè)備及干燥程序的控制提供了參考數(shù)據(jù),有利于更好地控制加工過(guò)程,確定最佳的干燥工藝參數(shù),減少紅棗鮮果的浪費(fèi),獲得更高品質(zhì)的紅棗干制品,提高紅棗的經(jīng)濟(jì)價(jià)值,實(shí)現(xiàn)紅棗加工的優(yōu)化。

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