摘要：雜交構(gòu)樹是一種富含粗蛋白的優(yōu)質(zhì)木本飼料資源。為探究雜交構(gòu)樹低溫（60、70、80 ℃）傳熱傳質(zhì)機理及其與品質(zhì)的關(guān)系，對不同鋪料厚度（2、3、4 cm）的雜交構(gòu)樹進(jìn)行熱風(fēng)干燥和真空干燥（真空壓力20、40 kPa）試驗，測定并分析不同干燥條件對雜交構(gòu)樹干燥特性及干燥品質(zhì)的影響。結(jié)果表明，在相同干燥條件下，雜交構(gòu)樹熱風(fēng)干燥的干燥速率優(yōu)于真空干燥，熱風(fēng)干燥能夠縮短干燥時間的33.3%～46.7%；Page模型為雜交構(gòu)樹低溫?zé)犸L(fēng)干燥和真空干燥的最佳預(yù)測模型；雜交構(gòu)樹明度（L*）受溫度和干燥壓力影響顯著（Plt;0.05）；通過營養(yǎng)指標(biāo)分析，提出適合雜交構(gòu)樹熱風(fēng)干燥的條件為2 cm、60 ℃，適合真空干燥的條件為2 cm、70 ℃、20 kPa。研究結(jié)果為雜交構(gòu)樹的干燥加工提供理論指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：雜交構(gòu)樹；低溫干燥；干燥特性；色澤；品質(zhì)

doi：10.13304/j.nykjdb.2023.0755

中圖分類號：S375 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：10080864（2024）11015714

雜交構(gòu)樹（hybrid Broussonetia papyrifera）又名楮樹，為?？茦?gòu)樹屬植物，是由現(xiàn)代生物技術(shù)和傳統(tǒng)雜交技術(shù)培育的新樹種，具有較強適應(yīng)性、速生豐產(chǎn)性和抗病性等特點[12]。雜交構(gòu)樹莖葉粗蛋白含量高，還具有抗氧化、抗菌、增強免疫力、抗病毒等功效，作為飼料能夠提高畜禽的生產(chǎn)性能、胴體性能，改善肉的品質(zhì)，是一種優(yōu)質(zhì)的非糧蛋白飼料資源[3-6]。新鮮的雜交構(gòu)樹含水率高達(dá)70%，易腐爛、發(fā)霉，不易存儲和運輸。通過干燥處理可以有效降低含水率，抑制微生物的生長繁衍，延長儲存時間[7]。

目前，常見的干燥方式有自然晾曬、熱風(fēng)干燥（hot air drying，HAD）以及真空干燥（vacuumdrying，VD）等[8]。其中，自然晾曬是將農(nóng)作物置于通風(fēng)處或陰涼處干燥，自然環(huán)保，但易受自然環(huán)境的影響且干燥效率低[9]。熱風(fēng)干燥是以熱空氣為干燥介質(zhì)，以強制對流的方式與物料進(jìn)行熱質(zhì)交換，干燥效率高且設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉、易于操作，但干燥品質(zhì)較差[1011]。真空干燥是在低于標(biāo)準(zhǔn)大氣壓的情況下干燥物料，干燥效果好，但其存在成本高、能耗大、效率低等問題[1213]。溫度、壓力、時間等干燥條件會對干燥速率及品質(zhì)產(chǎn)生影響[1415]。因此，選擇合適的工藝條件對雜交構(gòu)樹進(jìn)行干燥具有重要意義。

近年來，一些學(xué)者通過研究干燥條件對干燥過程傳熱傳質(zhì)的影響，探索提高干燥動力學(xué)性能及干燥品質(zhì)的可行性[16-18]。唐亮[19]通過自然晾曬的方法調(diào)制雜交構(gòu)樹葉發(fā)現(xiàn)，雜交構(gòu)樹葉在含水率為17%～40%時會發(fā)生酶的氧化反應(yīng)，將有機物分解，導(dǎo)致蛋白質(zhì)含量減少，因此快速降低雜交構(gòu)樹水分含量和縮短干燥時間能夠減少營養(yǎng)品質(zhì)的損失。Zheng 等[20]研究了干燥溫度100～200 ℃對苜蓿粗蛋白的影響，結(jié)果表明，160 ℃以上的高溫使粗蛋白含量明顯降低。高溫同樣會導(dǎo)致物料發(fā)生褐變甚至焦化，降低干燥品質(zhì)[2122]。胡亞強等[23]研究不同溫度對苜蓿色澤和品質(zhì)的影響發(fā)現(xiàn)，80 ℃以下的低溫干燥使苜蓿色澤更翠綠且干燥品質(zhì)更佳。尚平等[24]研究不同溫度熱風(fēng)干燥對桑葉干燥品質(zhì)的影響發(fā)現(xiàn)，較低的干燥溫度更有利于色澤的保持，且60、70 ℃更有利于品質(zhì)的保留。孟祥紹等[25]研究不同干燥工藝對蕁麻葉營養(yǎng)成分的影響發(fā)現(xiàn)，真空干燥的干燥效率高，干燥品質(zhì)更佳。

雜交構(gòu)樹作為新的優(yōu)質(zhì)木本飼料，目前針對其干燥相關(guān)的報道較少。因此，本文通過研究低溫（60、70、80 ℃）下的熱風(fēng)干燥（鋪料厚度2、3、4 cm）和真空干燥（真空壓力20、40 kPa）對雜交構(gòu)樹干燥動力學(xué)性能及品質(zhì)的影響，探究干燥工藝參數(shù)對雜交構(gòu)樹烘干過程傳熱傳質(zhì)的影響，以期提出適合雜交構(gòu)樹品質(zhì)保持的干燥工藝，為雜交構(gòu)樹干燥加工提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

1.1.1 材料 新鮮雜交構(gòu)樹鮮料來源于山東泰安，采收為機器收割，雜交構(gòu)樹莖和葉混合。參照GB 5009.3—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中水分的測定》[26]測定雜交構(gòu)樹初始濕基含水率為83.9%。干燥前將樣品置于（4±1）℃的冰箱中儲存。

1.1.2 試驗設(shè)備 雜交構(gòu)樹熱風(fēng)干燥的主要設(shè)備是高低溫交變濕熱試驗箱（型號GDWJS-80，北京東工聯(lián)華科學(xué)儀器設(shè)備有限公司）。圖1為熱風(fēng)干燥設(shè)備，主要由干燥箱、蒸發(fā)器、冷凝器、壓縮機、膨脹閥和加熱器組成，實現(xiàn)對送風(fēng)溫度、相對濕度的控制。內(nèi)箱尺寸為40 cm×50 cm×40 cm，溫度控制精度為±0.5 ℃，相對濕度控制精度為±0.5%。

雜交構(gòu)樹真空干燥的主要設(shè)備是真空干燥系統(tǒng)。真空干燥系統(tǒng)由中國輕工業(yè)食品藥品質(zhì)量加工、儲運設(shè)備與節(jié)能技術(shù)重點試驗室開發(fā)[27]。如圖2所示，該系統(tǒng)主要由真空、加熱和控制系統(tǒng)組成。在加熱系統(tǒng)中，熱源罐中的水由電加熱器加熱，然后通過真空干燥器中的導(dǎo)熱板加熱干燥產(chǎn)品，然后返回?zé)嵩垂?。PID控制器（E5CN型，歐姆龍自動化有限公司），精度±0.1 ℃，用于控制導(dǎo)熱板的表面溫度。在真空系統(tǒng)中，真空泵（2BV42060，博通設(shè)備有限公司）用于調(diào)節(jié)真空干燥器的壓力，水在低溫下從產(chǎn)品中蒸發(fā)，然后通過熱交換器冷凝，冷凝水流入冷卻水箱。

其他設(shè)備：電子秤（精度±0.01 g，PBK989，Mettler Toledo）。

1.2 試驗方法

1.2.1 試驗設(shè)計 干燥工藝包括熱風(fēng)干燥（HAD）和真空干燥（VD），分別進(jìn)行干燥溫度、鋪料厚度、真空壓力預(yù)試驗，通過干燥速率確定試驗范圍。

熱風(fēng)干燥：開啟電加熱器，對干燥箱進(jìn)行預(yù)熱。將雜交構(gòu)樹均勻鋪在托盤上，然后將托盤放入干燥箱內(nèi)進(jìn)行干燥。在干燥過程中，每60 min取出托盤在電子秤上稱重，然后迅速放回。探究熱風(fēng)干燥溫度（60、70、80 ℃）與鋪料厚度（2、3、4 cm）對雜交構(gòu)樹干燥品質(zhì)的影響。試驗設(shè)計具體見表1。

真空干燥：將雜交構(gòu)樹均勻鋪在托盤上，保持同熱風(fēng)干燥的密度相同。開啟熱水罐的電加熱進(jìn)行加熱，直至達(dá)到目標(biāo)溫度。將托盤置于真空腔的導(dǎo)熱板上進(jìn)行干燥。在干燥過程中，每60 min取出托盤在電子秤上稱重，然后迅速放回。探究真空干燥溫度（60、70、80 ℃）和真空壓力（40、20 kPa）對雜交構(gòu)樹干燥品質(zhì)的影響。試驗設(shè)計具體見表1。