牛蒡热风干燥工艺研究

义雯，蒋红芝

（1.中南大学土木工程学院，湖南长沙410075；2.广西农业职业技术学院，广西南宁530007）

牛蒡热风干燥工艺研究

义雯1，蒋红芝2，*

（1.中南大学土木工程学院，湖南长沙410075；2.广西农业职业技术学院，广西南宁530007）

以牛蒡为原料，采用热风干燥，对干燥温度、铺料厚度、干燥风速对牛蒡干燥的影响进行了研究，通过绘出干燥曲线及干燥速率曲线，并测定a、b、L值，进行分析。结果表明，选用热风干燥牛蒡，干燥温度为75℃，选料100 g，铺料一层，中风速干燥5 h，其色泽最佳、时间较短。

牛蒡；热风干燥；干燥曲线；干燥速率曲线；工艺研究

牛蒡，又名大力子、东洋参、东洋牛鞭菜等。牛蒡属桔梗目，菊科二年生草本植物。一千多年前日本从中国引进并改良成食物，中国牛蒡的种植主要产地分布于江苏省和山东省。中国过去少量栽培用于中药，随着出口栽培面积扩大，也开始作为蔬菜食用。

牛蒡含菊糖、纤维素、蛋白质、钙、磷、铁等人体所需的多种维生素及矿物质，其中胡萝卜素含量比胡萝卜高150倍，蛋白质和钙的含量为根茎类之首。《本草纲目》中详载：牛蒡性温、味甘无毒，通十二经脉、除五脏恶气，久服轻身耐老。有清热、解毒、健脾、通便、益气、降压、防中风之功效。牛蒡茶是以牛蒡根为原料的纯天然茶品。牛蒡茶具有排除人体毒素，以营养成分进行滋补和调理的特点。牛蒡茶色泽金黄、香味宜人，是老幼四季皆宜的保健饮品[1]。

由于热风干燥设备简单、操作安全、成本相对较低，不易褐变，如樱桃番茄果脯加工[2]、辣椒干燥[3-5]均可以采用，易褐变的通过前处理抑制褐变也可以采用[6]。本文通过热风干燥对牛蒡根干燥工艺进行研究，采用热风干燥，研究干燥温度、铺料厚度、干燥风速对牛蒡干燥的影响，通过绘出干燥曲线及干燥速率曲线，并测定a、b、L值，进行分析，找出试验条件下牛蒡热风干燥的最佳工艺。为牛蒡干制品（牛蒡茶）的生产提供了理论与实际的依据。让牛蒡不仅能够长时间的储存，还可以更加合理的应用。

1 材料与方法

1.1 原料与试剂

牛蒡：新鲜的牛蒡根，超市购买，经鉴定，洗净，晾干表面的水分，放置冰箱备用。

柠檬酸（食用级）：市售。

1.2 主要仪器与设备

JJ500型电子天平：常熟市双杰测试仪器厂；DHG-9203A电热恒温鼓风干燥箱：上海一恒科学仪器有限公司；CR-10小型色差计：西安精大检测设备有限公司；金属网。

1.3 试验方法

1.3.1 前处理护色溶液的选择

牛蒡根切片后，分别采用0.6%抗坏血酸，1.0%亚硫酸氢钠、1.0%的柠檬酸溶液进行护色30 min，干燥后观察色泽及用色差仪测定a、L、b值，选择产品色泽最好的，用1.0%的柠檬酸溶液处理的前处理工艺。

1.3.2 牛蒡干燥工艺流程

工艺流程：牛蒡根→清洗→（除皮）→切分→护色→干燥→冷却→包装

切分：将去皮牛蒡根先切段，再切片，最后进行修整好。操作过程中的时间差要尽量缩短，以免发生褐变。

护色：选取新鲜、无裂纹、无病斑、无刮伤且粗细均匀的牛蒡，清洗表面上的泥土等杂物后除皮，投入到1.0%的柠檬酸溶液中进行护色30 min。

1.3.3 牛蒡干燥曲线的绘制

牛蒡清洗、切片。用电子天平准确称取一定质量的牛蒡，用1.0%的柠檬酸溶液护色前处理后，在设定的温度下进行干燥试验，于电热鼓风恒温干燥箱进行恒温干燥，每隔一定时间取出物料称重并做记录，直到恒重。

计算公式：

式中：X为干基含水量，g水/g干物料；Gi为干燥至一定时间时湿物料重量，g；Gc为湿物料中绝对干物料的重量，g；以单位质量烘干到恒重时的质量作为绝对干物料的值Gc；u为干燥速率，g水/（g干物料·min）；t为干燥时间，min。

用Excel绘出干燥曲线X-t及干燥速率曲线u-t，并进行分析[7]。

1.3.4 具体操作

拟定干燥温度、铺料厚度、风速进行试验[8-9]。

1.3.4.1 温度对牛蒡干燥的影响

选用 55、65、75、85℃进行温度试验。

用电子天平称取一定质量（100.0 g）的牛蒡，把牛蒡块铺放在金属网上。记录：网、干燥前的牛蒡块、（金属网+牛蒡块）的质量。

开启电热鼓风干燥箱电源，4台烘箱设定温度分别为 55、65、75、85 ℃，选定风速，开始加热。当达到设定温度后，把铺有牛蒡块的金属网放入干燥箱干燥。每隔20分钟拿出来测定剩余质量，60 min后，每隔30分钟拿出来测定剩余质量。至试样接近平衡水分时为止（直到剩余质量数据基本不发生变化为止）。计算干基含水量X及干燥速率u。

1.3.4.2 铺料厚度对牛蒡干燥的影响

选取80.0、100.0、120.0 g进行铺料厚度试验。

用电子天平称取一定质量（分别称取80.0、100.0、120.0 g）的牛蒡，把牛蒡块铺放在金属网上。开启电热鼓风干燥箱电源，烘箱设定温度75℃，选定风速。开始加热。当达到设定温度后，进行干燥，记录，至试样接近平衡水分时为止。计算干基含水量X及干燥速率u。

1.3.4.3 风速对牛蒡干燥的影响

选取高、中、低风速作风速试验。

用天平称取3份质量为100.0 g的牛蒡，分别把牛蒡块铺放在金属网上。

开启电热鼓风干燥箱电源，烘箱设定温度75℃，将3份称好的牛蒡分别放入高风速、中风速、低风速的干燥箱中。开始加热。当达到设定温度后，进行干燥，记录，至试样接近平衡水分时为止。计算干基含水量X及干燥速率u。

2 结果与分析

在牛蒡热风干燥过程中，干燥的速率和干制品质量的好坏与热空气的速率、温度、湿度等因素有关，选择不同的热风干燥条件，采用干燥曲线和干燥速率曲线、干制品色值分析，得出以下结果。

2.1 温度对牛蒡干燥的影响结果

称取 100.0 g牛蒡，在 55、65、75、85℃干燥温度下的干燥曲线和干燥速率曲线[4，9]如图1、图2所示。

图1 干燥曲线X-t（温度因素）Fig.1 Drying curves X-t（temperature factor）

由图1可以看出0～150 min时段，75℃的含水量下降变化均比55、65、85℃明显，由图2中可看出，牛蒡的干燥属于降速、恒速、再降速干燥过程，0～50 min时段75℃的降速快于55、65、85℃而且所用时间也较短，因为牛蒡在干燥时间前段减少水分，能干燥出色泽更好的牛蒡茶。所以干燥温度为75℃时干燥效果最佳。

图2 干燥速率曲线u-t（温度因素）Fig.2 Drying rate curves u-t（temperature factor）

2.2 铺料厚度对牛蒡干燥的影响结果

取不同质量的铺料，铺同样的面积，即在不同的铺料厚度下干燥，铺料厚度不同的牛蒡在75℃干燥时的干燥曲线和干燥速率曲线见图3、图4。

图3 干燥曲线X-t（铺料厚度）Fig.3 Drying curves X-t（ply thickness）

图4 干燥速率曲线u-t（铺料厚度）Fig.4 Drying rate curve u-t（ply thickness）

由图3可见，75℃下3个不同重量的牛蒡在铺料面积相同时，平均含水量为120g>100 g>80g，但到100min时100 g与80 g相差很少；图4中100 g在50 min前速率比其他两个都快。因此75℃下选用100 g的牛蒡进行干燥所用时间较少，含水量也较少。

2.3 风速对牛蒡干燥的影响结果

选用100 g重量的牛蒡平铺于同一面积的铁网上，在不同风速下干燥进行比较，结果如图5、图6。

图5 干燥曲线X-t（高、中、低风速）Fig.5 Drying curves X-t（High，medium and low wind speed）

图6 干燥速率曲线u-t（高、中、低风速）Fig.6 Drying rate curve u-t（High，medium and low wind speed）

由图5可知，高风速和中风速的含水量都比低，趋势也较稳定；图6中可看出，中风速在50 min前速率都比高风速和低风速的高，而且后面也是稳定下降直至干燥结束。因此选用中风速比其他两个风速干燥效果都好。

2.4 加工过程对牛蒡色泽的影响结果

颜色是牛蒡干制品（牛蒡茶）的一个重要质量特征，颜色可由 a、L、b 值表示[9]，L 代表明亮度，正值表示亮度好，负值表示偏暗；a表示红绿，正值表示红色，负值表示绿色。b值表示黄蓝色，正值偏黄，负值表示偏蓝。测出的L值可以反映牛蒡干制品的褐变程度，L值越大表示牛蒡干制品的褐变越少。测出的a值、b值可以反映牛蒡干制品色泽保持程度，a值和b值为正值且越大表示干制品的色泽越接近橙色，色泽越好。

2.4.1 干燥温度对色泽的影响

表1为干燥温度不同时干燥产品的色值测定值。

表1 干燥温度对的色值的影响结果Table 1 Effect of drying temperature on color value

从表1可以看出55℃和75℃的a、L、b值都比较好，但在75℃，100 g重量下干燥牛蒡色泽最好。

2.4.2 75℃干燥时铺料厚度对色泽的影响

表2为75℃不同质量干燥产品的色值测定值。

表2 铺料厚度对色值的影响结果Table 2 The influence of the thickness on the color value

从表2可以看出，a值80 g时最小颜色最暗，100 g与120 g差异不明显。100 g时b值最大颜色越接近黄，100 g时L值最大表示干制品的褐变越少。

2.4.3 高、低、中风速干燥对色泽的影响

表3为75℃100 g不同风速干燥产品的色值测定值。

表3 风速对的色值的影响结果Table 3 Effect of wind speed on the color value

由表3可知，中速风干燥a值为7.7，高风速的牛蒡色泽和中速的牛蒡色泽是不相上下，但b值大比较好，L值差别不大，从整体来看中速风速干燥的色值比较优越。所以选择中速风速干燥。

3 结论

试验表明，选用热风干燥，干燥温度为75℃时干燥5 h干燥牛蒡效果最好；采用中风速干燥所用时间较短；牛蒡选100 g单层铺料在铁网上干燥其色泽最佳。本试验对牛蒡热风干燥的干燥条件参数进行了优选，为牛蒡干制品（牛蒡茶）的生产加工提供了理论与实际的参考。

[1] 于俊生,赵国磊.家庭药膳食疗金典[M].青岛:青岛出版社,2009:115

[2] 张佰清.樱桃番茄果脯加工工艺的实验研究[J].食品与机械,2007,23(2):105-107

[3] 张建军,王海霞,马永昌,等.辣椒热风干燥特性的研究[J].农业工程学报,2008,24(3):298-301

[4] 黄卫萍,潘嫣丽,凌寿勇,等.天等指天椒热风干燥特性的研究[J].轻工科技,2013(12):1-3

[5] 王海霞.辣椒热风干燥特性研究[D].重庆:西南大学,2006

[6] 黄卫萍,李长友,李格萍.菊花脑热风干燥特性实验研究[J].粮油加工,2008(7):116-119

[7] 袁仲.食品工程原理[M].北京:化学工业处版社,2008:166-175

[8] 杨咏鹃.干制技术与干辣椒品质变化相关性研究[D].贵阳:贵州大学,2009

[9] 蒋红芝,义崇宽,林小菲,等.樱桃番茄干燥工艺的研究[J].食品研究与开发,2012,33(4):100-104

Burdock Hot Air Drying Technology Research

YI Wen1，JIANG Hong-zhi2，*
（1.School of Civil Engineering，Central South University，Changsha 410075，Hunan，China；2.Guangxi Agricultural Vocation-Technical College，Nanning 530007，Guangxi，China）

The order burdock as raw material，with hot air drying，the drying temperature，spreading thickness，drying wind speed of burdock dry effects were studied by plotting drying curves and drying rate curves，and measuring a，b，L value analysis.The results showed that the choice of a hot air drying burdock，drying temperature was 75℃，the choice of materials 100 g，spread a layer of material，medium wind speed drying 5 h，its color，was optimal，time was shorter.

burdock；hot air drying；drying curve；drying rate curves；process research

2016-09-24

义雯（1996—），女（瑶），本科在读，工程管理专业。

*通信作者：蒋红芝（1966—），女（瑶），教授，研究方向：主要从事化学工艺及食品工程技术研究。

10.3969/j.issn.1005-6521.2017.13.027