铁皮石斛热风干燥试验分析

朱加繁 喻自荣 彭继文 杨陆强 高志超 张汝坤

摘要 [目的]探索不同于传统方法的新的石斛干燥方法。[方法]通过对铁皮石斛进行热风干燥试验，分析在温度、风速和铺排密度等因素变化的情况下，铁皮石斛外观品质和质量的变化情况，探讨各种因素水平对石斛干燥效果的影响。[结果]试验表明，各因素对铁皮石斛干燥效果的影响大小排序为：干燥温度→风速→铺料密度→加热时间→间歇时间，其中干燥温度为60 ℃，风速为0.5 m/s，铺排密度为8 kg/m2，间歇时间和加热时间分别为10 min和30 min的条件下，干燥得到的铁皮石斛外观品质最佳。[结论] 研究对铁皮石斛干燥工艺的改进和优化具有参考意义，可用于指导生产石斛干品。

关键词铁皮石斛；热风干燥；分析

中图分类号S567.23+9文献标识码

A文章编号0517-6611（2015）34-074-04

铁皮石斛（Dendrobium candidum）为兰科石斛属植物，又名黑节草，我国传统滋阴名贵中药之一[1]，主产于浙江、广西、四川、云南、湖南、贵州等地。铁皮石斛主要有效成分为多糖及石斛碱等，具有滋阴清热、益胃生津、调节免疫力和延迟衰老等功效，对热病伤津、口干烦渴、病后虚热等有显著疗效[4]。

干燥作为铁皮石斛生产过程中极其重要的工艺环节之一，在其储存、运輸和加工过程中占有重要地位，经干燥后的石斛成品能长久保存而不会发生霉烂和变质。传统的铁皮石斛干燥方法主要有自然晾晒法、直接烘干法和枫石斛加工法，其加工过程主要是将新鲜石斛用文火烘焙、使之软化，然后搓揉、去掉薄膜状叶鞘，再经手工扭曲定型，搓扭成条形或卷曲成疏松的团状、螺旋状、弹簧状等，再经自然晾晒或烘干[5]。这些方法费时费力，且与目前企业的规模化生产不相适应，有时甚至不能完全达到食品卫生和环保要求，因此有必要对铁皮石斛的干燥方式进行深入研究。从20 世纪初开始有了热风干燥理论的研究[6]，热风干燥技术具有成本低廉、易于操作、可实现自动控制等特点，在食品加工过程中的应用已十分普遍。笔者对铁皮石斛进行热风干燥试验，研究不同因素对其干燥效果的影响，对铁皮石斛干燥工艺的改进和优化具有一定的指导意义。

1材料与方法

1.1材料供试原材料，产自云南省保山市龙陵县的铁皮石斛鲜条。主要仪器：电子自动分析天平，LT501型；微量水分测定仪，SF5型；烧杯、量筒，量程400 ml和100 ml；电热鼓风干燥箱，101A2B型。

1.2正交试验的设计与试验过程

1.2.1石斛热风干燥正交试验设计。试验选取温度、风速、铺排密度、间歇时间和加热时间作为石斛热风干燥的影响因子，每个影响因子取4个水平。石斛热风干燥试验因子水平表如表1所示。

1.2.3试验步骤。每组试验的干燥物料均为用电子天平称取的100 g新鲜石斛段，试验开始前，将其按照设定的铺排密度均匀地平铺在事先准备好的干燥盘中，然后将干燥盘置入恒温鼓风干燥箱内，再根据每个试验组对应的参数设置好干燥箱内的温度、风速和加热时间等。干燥过程中严格按照试验的要求定时称取石斛的质量，认真记录试验结果和干燥过程中石斛品质的变化情况。

1.3石斛干燥试验各指标的测定

1.3.1石斛质量的测定。每组干燥试验过程中，每经过一段设定的加热时间都要称量石斛干品的质量，并认真记录相关数据。

1.3.2干燥后的石斛外观品质。待每个试验组的石斛干燥完成后，从色泽、形态和香气等方面仔细观察石斛的外观品质，并认真记录相关情况。表2为石斛外观品质评定标准，图2为铁皮石斛干燥效果图。

1.3.3干燥后石斛含水率。待完成石斛干燥试验后，用微量水分测定仪检测石斛成品的水分含量，图3为石斛水分测定图。

2结果与分析

2.1铁皮石斛热风干燥指标测定结果分析

铁皮石斛热风干燥正交试验采用L16（45）正交表，一共完成了16次试验，当检测到石斛含水率达到安全含水率以下（即失水率为87%）时停止干燥。表3为铁皮石斛热风干燥正交试验结果和分析表，表中i为各因素在同一水平下的试验指标的平均数，R为最大平均数与小平均数的差值，用来反映该因素水平变动对试验效果的影响[10]。

从铁皮石斛热风干燥正交试验结果分析表中可以看出，各因子对铁皮石斛热风干燥效果影响的大小排序依次为：温度、风速、铺料密度、加热时间、间歇时间。

2.2石斛干燥过程中失水率变化情况分析

根据各个试验组石斛干燥后的质量变化情况，计算出各试验组对应参数下的石斛干燥失水率，绘制得到失水率曲线图如图4～7所示。

分析各试验组石斛干燥失水率曲线图可以得出各试验因子对石斛干燥时间的影响。干燥温度越高，石斛干燥所需的时间越短，其中干燥温度每升高10 ℃，石斛干燥所需时间大约缩短60 min，在同一干燥温度下，风速每增加0.2 m/s，石斛干燥时间大约缩短30 min，、间歇时间和加热时间对干燥速率的影响不明显。

对比各试验组的干燥时间，可以看出，16次试验中，完成石斛干燥最快的是15号试验，耗时240 min，干燥速率最慢的是试验1，耗时630 min，而15号试验所对应的温度和风速都是最大值，试验1对应的温度和风速都是最小值，说明温度和风速是影响石斛干燥速率较大的2个因素。

各试验组对应的石斛干燥失水率曲线基本都遵循了物料干燥特性曲线规律，即刚开始干燥的一段时间物料水分散失比较快，随着干燥时间的增加，物料水分变化逐渐进入恒速阶段和降速阶段。这是因为试验刚开始时，石斛所蒸发的水分主要是其外部的机械结合水，这部分水分蒸发比较容易，接近干燥完成的那段时间，石斛水分蒸发比较困难，因为此时机械结合水逐渐蒸发结束，开始蒸发的是石斛内部的物理结合水，故而随着干燥时间的增加，失水率曲线越来越平缓。

2.3铁皮石斛热风干燥优化方案

根据主要因素择优选取，次要因素适当选取的原则[6]，综合考虑石斛干燥速率和

试验设备的能耗情况等因素，提出铁皮石斛石斛热风干燥工艺的优化方案如下：温度60 ℃，风速0.5 m/s，铺料密度8 kg/m2，间歇时间10 min，加热时间30 min。

3结论与讨论

通过采用正交试验的方法完成了16组铁皮石斛热风干燥试验，认真记录并分析了试验数据，发现了铁皮石斛热风干燥过程中其质量变化和失水率变化规律，同时也发现了石斛干燥试验的许多不足之处。

通过对比和分析温度、风速、铺料密度和加热时间等因素水平对铁皮石斛热风干燥速率和干燥效果的影响，提出了铁皮石斛热风干燥工艺的优化方案，为铁皮石斛热风干燥工艺的优化和改进提供了理论依据。

试验过程中将铁皮石斛切割成2 cm左右的小段进行干燥，而石斛实际加工过程中多是将其完整鲜条直接干燥，再搓扭成螺旋状或弹簧状的“枫斗”产品，故而该试验所提出的铁皮石斛热风干燥干燥优化方案，不一定能完全适应于铁皮石斛的传统加工工艺过程，因此，需要进一步论证该优化方案在石斛实际生产过程中的应用情况。

还需要对铁皮石斛热风干燥试验建立相应的热风干燥

数学模型，从定量的角度来讨论温度、

风速和铺排密度等因

素对石斛干燥效果的影响，

分析和研究石斛干燥过程中其水分和内部品质的变化情况。

在对干燥后的石斛品质进行评价时，仅从外观质量进行观察，没有对其内部所含的药用成分进行检测，评定结果具有一定的主观性。

参考文献

[1]

陆兵.铁皮石斛组织培养研究进展[J].黑龙江农业科学，2009（2）：164-167.

[2] 国家药典委员会.中国药典（一部）[S].北京：中国医药科技出版社，2010：265.

[3] 李玲，邓晓兰，赵兴兵，等.铁皮石斛化学成分及药理作用研究进展[J].肿瘤药学，2011，1（2）：90-94.

[4] 辛明，张娥珍，李楠，等.不同干燥工艺对铁皮石斛多糖及石斛碱的影响[J].南方农业学报，2013，44（8）：1347-1350.

[5] 张雅琴，丁作明，安彦峰，等.铁皮石斛药材不同加工方法的比较[J].中国民族民间医药，2015，39（1）：23-25.

[6] 区焕财，毛文菊.三七热风干燥试验分析[J].湖南农机，2013，40（3）：28-31.

[7] DENG Z J，JIANG H T.Different drying methods on quality of the purple sweet potato flour[J].Science and technology of food industry，2011，32（1）：359-364.

[8] 胡传荣，李云雁.试验设计与数据处理[M].北京：化学工业出版社，2008.

[9] 潘永康，王喜忠.现代干燥技术[M].北京：化学工业出版社，1998.

[10] 陶全贵.我国干燥设备行业现状及发展建议[J].河南化工，2002，1（5）：9-10.

[11] 国家技术监督局.食品中水分的测定方法：GB/T14769-93[S].北京：國家技术监督局，1993.

[12] 张曼玲.不同食品中水分测定方法探讨[J].现代农业科技，2009（21）：292-293.

[13] 梁泉，白燕冰，张雅琼，等.云南石斛产业现状及可持续发展对策[J].中国热带农业，2012（4）：24-27.

[14] 夏宇，刘泊远，甘梦阳，等.石斛种植工艺及其机械化生产技术体系探讨[J].安徽农业科学，2014，42（33）：11664-11666.