香菜热风干燥的试验研究

赵　昆，赵士杰，滕竹竹

(内蒙古农业大学 机电工程学院，呼和浩特　010018)



香菜热风干燥的试验研究

赵昆，赵士杰，滕竹竹

(内蒙古农业大学 机电工程学院，呼和浩特010018)

摘要：首先通过试验分析了漂烫预处理对香菜热风干燥特性的影响,然后用单因素试验设计方法探讨热风温度、热风速度和铺料层厚度对香菜热风干燥特性的影响,之后又对香菜干制品进行复水试验,得出了香菜干制品在不同干燥条件下的复水特性。结果表明:热风温度越高，热风速度越大，铺料层厚度越小，干燥速率越大，干燥过程所需时间越短；但是，过高的热风温度、热风速度和过小的铺料层厚度都会降低香菜干制品的复水性能。

关键词：香菜；热风干燥；复水性

0引言

香菜是芫荽的俗称，属伞形科植物，学名为Coriadrum Sativum L.，英文名为Coriander。香菜在我国各地均有栽培，以华北最多。香菜是人类历史上应用最早的芳香蔬菜之一，因其碧绿芳香，在美味佳肴中是不可缺少的重要调味料。[1]香菜富含铁、蛋白质、脂肪、胡萝卜素B1、尼克酸、维生素C、膳食纤维、硫胺素、维生素B1及维生素E等营养物质；性温，味辛，内有健胃和刺激的作用，主要用于治疗消化不良、感冒风寒、发热头痛及痢疾下血等，外用有镇痛效果[2]。

市场上对香菜的需求量很大，宾馆、饭店中更是不可缺少，但由于香菜含的水分较多，质地柔软,极易腐败变质而不易贮藏；并且四季中，香菜产量并不均衡，淡旺季明显，且市售价相差很大。因此，可以在旺季时将香菜干制保存，这样可大大缓解供需矛盾。目前，国内外学者研究香菜干制，大部分用的是真空冷冻干燥和微波干燥技术，而最传统的热风干燥技术因其成本低、投资少、操作简单及设备维护方便等优点，仍然被作为果蔬干燥的首选方法。

本文以香菜为原料，首先进行香菜漂烫预处理对照试验，然后进行香菜热风干燥动力学试验，主要研究不同因素(热风温度、热风速度和铺料层厚度)对香菜干燥特性和干燥速率的影响。最后，针对不同干燥条件下的香菜干制品进行复水试验，考察不同干燥条件下制得香菜干品的复水特性。

1试验的材料和方法

1.1试验材料

香菜，选择当地市场上颜色青绿、香味浓厚、株高整齐的新鲜样品，一般含水率在89%～92%之间。

1.2仪器设备

1)DL104型电热鼓风干燥箱：天津市实验仪器厂生产，可调温度0～300℃。

2)BT223S型电子天平：赛多利斯精密仪器有限公司生产，量程0～220g。

3)GZ-1型干燥实验装置：华南理工大学科技实业总厂生产，可调最大风速2.1m/s，可调温度0～300℃。

4)电热恒温水浴锅：上海科恒实业发展有限公司生产，控温范围0～100℃。

5)其它工具有刀具、温度计、吸水纸、烧杯、镊子、直尺和盘子等。

2试验方法

2.1初始含水率测定[3-4]

用清水将香菜清洗干净，除去根部及其残叶等不可食用部分，将水分沥干后，切成约20～30mm的段状。将切好的香菜样品均匀铺在网状吊盘内，在天平上称取其质量。打开DL104型电热鼓风干燥箱，调节其温度至95℃；当干燥箱内温度达到调定值时，将试验样品放在干燥箱内的网状层板上开始干燥，持续烘干2h后称其质量，之后每隔0.5h称量1次；当相邻两次的称重变化量小于0.002g时，停止试验。香菜的初始湿基含水率[5]为

式中W—试样湿基含水率(%)；

M1—试样干燥前的质量(g)；

M2—试样干燥后的质量(g)。

最后，得出香菜的初始湿基含水率为92%。

2.2漂烫预处理试验

绿色蔬菜进行高温处理时，其体内叶绿素的流失导致其脱色，不仅影响了外观，而且降低了其原有的营养价值[6]。漂烫预处理能够部分减弱果蔬中氧化酶的活性，避免果蔬发生褐变,并且可以提高其干燥速度和复水能力。

本试验采用的是85℃热水漂烫2min。将香菜试验样品放入盛有85℃热水的烧杯中，用电热恒温水浴锅保持其恒定的温度，2min后捞出，沥干其表面水分，进行热风干燥动力学试验。

2.3热风干燥试验方法

单因素试验安排表如表1所示。

表1　单因素试验安排表

启动电源，调节温度控制仪的旋钮和风速阀门使热风温度和热风速度达到调定值。将香菜试验样品平铺在网状吊篮内，悬挂于上置天平的干燥箱中，迅速称取其质量并开始计时，刚开始每隔15min记录1次，2h后每隔0.5h记录1次，直到将物料干燥到国家蔬菜入库贮藏标准(香菜干基含水率为9% )[7]。

2.4干制品复水试验方法[8]

称取适量的香菜干制品，放入450mL烧杯中，置于电热恒温水浴锅中，水温控制在80℃左右；复水5min后捞出香菜样品，置于网状吊篮中，沥干其表面水分后称重。

3试验评价指标的计算

本试验选用的评价指标为平均干燥速率和复水率。

1)平均干燥速率[4]为

式中N—试样平均干燥速率(%/min)；

W1—试样干燥前的湿基含水率(%)；

W2—试样干燥后的湿基含水率(%)；

Δt—W1干燥至W2所用的时间(min)。

2)复水率[7]为

式中Gf—干制品复水后沥干质量(g)；

Gg—干制品试样质量(g)。

4试验结果与分析

4.1漂烫预处理对热风干燥特性的影响

图1和图2分别绘出了温度为50℃、风速为1.6m/s、铺料层厚度为10mm的条件下，香菜经过漂烫预处理与不经过漂烫预处理的干燥曲线和干燥速率曲线。

从图1可以看出：经过漂烫预处理的香菜样品，其干燥时间明显缩短了；在干燥的开始阶段，两种样品没有表现出明显的差异，但在干燥的中后期阶段，漂烫过的样品，其湿基含水率下降速度明显加快。

从图2可以看出：两种样品的干燥速率都是先升高再降低。漂烫过的样品，其干燥速率增加的比较快，最大值也比未经过漂烫处理样品的大；在整个干燥时期内，漂烫过的样品有着较长时间的高速率干燥阶段。

图1　漂烫预处理对含水率的影响

图2　漂烫预处理对干燥速率的影响

4.2热风温度对热风干燥特性的影响

按照表1做第1组试验，根据结果分别绘出了在热风速度为1.6m/s、铺料层厚度为10mm、不同热风温度(40℃、50℃、60℃和70℃)下的香菜干燥曲线和干燥速率曲线，如图3和图4所示；图5反映了在不同热风温度下香菜干制品的复水特性。

图3　温度对含水率的影响

图4　温度对干燥速率的影响

图5　温度对复水性的影响

由图3可以看出：所有干燥曲线都呈逐渐下降趋势，即香菜的含水率随干燥时间的延长而降低，且后期下降速度较前期的更快。从不同曲线的比较中可以看出：温度越高，达到香菜干品的安全含水率所需的时间越短；同理，在相同的干燥时间点，温度越高，香菜湿基含水率越低。可见，温度是影响香菜热风干燥特性的主要因素之一。

由图4可以看出：所有干燥速率曲线都是先升高后降低，且在中后期达到顶点，即速率最大值。整个干燥过程可分成两个阶段，即升速干燥阶段和降速干燥阶段，温度越低，升速干燥阶段越长；温度越高，干燥速率能越快地达到最大值，且高速率干燥阶段越长。此外，温度越高热风干燥速率所能达到的最高值越大。

由图5可以看出：香菜干品复水后，随着热风温度的升高，复水率是先升高后降低，且在50℃时达到最大值，在70℃时达到最小值；即在50℃时干制品复水性最好，在70℃时干制品复水性最差。这是由于低的热风干燥温度导致干燥时间较长，复水性相对较差；过高的热风干燥温度导致干燥速率过大,香菜干制品的细胞组织受到严重破坏而导致其复原能力下降,复水性也最差 。

4.3热风速度对热风干燥特性的影响

根据表1做第2组试验，根据试验结果分别绘出了在热风温度为60℃、铺料层厚度为10mm、不同热风速度(0.6、1.1、1.6、2.1m/s)下的香菜干燥曲线和干燥速率曲线，如图6和图7所示；图8反映了在不同热风速度下香菜干制品的复水特性。

从图6中可以看出：所有干燥曲线也都是呈逐渐下降趋势，即香菜的含水率随干燥时间的延长而降低，且后期下降速度较前期的更快。从不同曲线的比较中可以看出：热风速度越大，达到香菜干品的安全含水率所需的时间越短；同理，在同一干燥时间点，热风速度越大，香菜湿基含水率越低。可见，热风速度也是影响香菜热风干燥特性的主要因素之一。

从图7中可以看出：所有干燥速率曲线也都是先升高后降低，且在后期达到顶点，即干燥速率最大值。整个干燥过程可分成两个阶段，即升速干燥阶段和降速干燥阶段，样品水分的散失基本上发生在升速干燥阶段，温度越高，干燥速率能越快地达到最大值，且高速率干燥阶段越长。同理，在同一干燥时间点，速度越大，热风干燥速率越大，说明香菜样品失水越快。

图6　热风速度对含水率的影响

图7　热风速度对干燥速率的影响

由图8可以看出：香菜干制品复水后，随着热风速度的升高，复水率是先升高后降低，在1.1m/s时达到最大值，在2.1m/s时达到最小值；即在热风速度为1.1m/s时干制的香菜样品复水性最好，在热风速度为2.1m/s时干制的香菜样品复水性最差。这是由于过高的热风干燥速度导致干燥速率过大,香菜干制品的细胞组织受到严重破坏而导致其复原能力下降,即复水性变差 。

图8　热风速度对复水性的影响

4.4铺料层厚度对热风干燥特性的影响

依照表1做第3组试验，根据试验结果分别绘出了在热风温度为60℃、干燥速率为1.6m/s、不同铺料层厚度(5、10、15、20mm)下的香菜干燥曲线和干燥速率曲线，如图9和图10所示；图11反映了在不同铺料层厚度下香菜干制品的复水特性。

图9　铺料层厚度对含水率的影响

图10　铺料层厚度对干燥速率的影响

从图9中可以看出：所有干燥曲线也都是呈逐渐下降趋势。从不同曲线的比较中可以看出：铺料层厚度越小，样品含水率下降得越快，即达到香菜干品的安全含水率所需的时间越短；而铺料层厚度为15mm和20mm的干燥曲线基本重合，说明两种样品含水率下降的速率基本一致。

从图10中可以看出：所有干燥速率曲线也都是先升高后降低，且在中后期达到顶点，即干燥速率最大值。整个干燥过程可分成3个阶段，即升速干燥阶段、恒速干燥阶段和降速干燥阶段，铺料层厚度越大，恒速干燥阶段越长；5mm厚时上升得最快，下降得也最快，且最高干燥速率也是最大的。

图11　铺料层厚度对复水性的影响

由图11可以看出：香菜干制品复水后，随着铺料层厚度的升高，复水率是先升高后降低，在15mm厚度时达到最大值，在5mm厚度时达到最小值，即在铺料层厚度为15mm时干制的香菜样品复水性最好，在铺料层厚度为5mm时干制的香菜样品复水性最差。

5结论

试验结果表明：漂烫预处理能够提高物料的干燥速率；热风温度、热风速度和铺料层厚度都是影响香菜热风干燥的主要因素。温度越高，风速越大，铺料层厚度越小，香菜干燥速度越快；但是，随着温度的升高、风速的增大、铺料层厚度的增加，香菜干制品的复水率都是先升高后降低。

参考文献：

[1]刘香荣,鲁海波,朱海泉,等.芫荽的研究进展[J].中国调味品,2012(6):17-19.

[2]郭红转,陆占国,李健.芫荽的研究开发现状[J].食品研究与开发,2005(2):104-106.

[3]中国国家标准,GB/T8858-1988.水果、蔬菜产品中干物质和水分含量测定方法[S].北京:中国标准出版社,1988.

[4]张博.冬瓜热风干燥特性及较佳工艺的试验研究[D]. 呼和浩特：内蒙古农业大学,2013.

[5]张涛.基于BP神经网络与SVM的生姜热风干燥含水率预测模型研究[D].呼和浩特：内蒙古农业大学,2014.

[6]周凌霄，杨荣华，马平.脱水蔬菜护绿方法的研究[J].食品工业科技,2000(3):47-49.

[7]朱德泉,王继先,朱德文,等.香菜微波干燥的试验研究[J].农业工程学报,2007(12):242-246.

[8]马先英,赵世明,林艾光.不同干燥方法对胡萝卜复水性及品质的影响[J].大连水产学院学报,2006,21(2):158.

Experimental Study on Hot Air Drying of Coriander

Zhao Kun, Zhao Shijie, Teng Zhuzhu

(College of Mechanical and Electrical Engineering， Inner Mongolia Agricultural University，Hohhot 010018，China)

Abstract：In this paper, the effect of blanching pretreatment on drying characteristics of coriander was investigated through the experiment. The impacts of hot air temperature, hot air velocity and thickness of materials on the hot air drying characteristics of coriander were investigated by single factor experiment design, and the rehydration test further obtained the rehydration characteristics of dried materials under different drying conditions.The results show that higher hot air temperature, faster hot air velocity and smaller thickness of the material will cause greater drying rate and shorten the whole drying time. However, too high hot air temperature, hot air velocity and too small thickness of the material layer can reduce the rehydration capacity of the dried coriander.

Key words：coriander; hot air drying; rehydration capacity

文章编号：1003-188X(2016)05-0250-05

中图分类号：S375

文献标识码：A

作者简介：赵昆(1988-),男，河南新乡人，硕士研究生，(E-mail) 18048321928@163.com。通讯作者：赵士杰(1956-)，男，内蒙古固阳人，教授，硕士生导师，(E-mail)nmzsj@126.com。

基金项目：国家自然科学基金项目(31260409)

收稿日期：2015-06-08