红枣热风干燥工艺的试验研究

刘立果，张学军，孙 杰，靳 伟，鄢金山，辛倩倩

(1.新疆农业大学 机械交通学院，乌鲁木齐 830052；2.新疆农业工程装备创新设计实验室重点实验室，乌鲁木齐 830052)



红枣热风干燥工艺的试验研究

刘立果1，张学军2，孙 杰2，靳 伟2，鄢金山2，辛倩倩1

(1.新疆农业大学 机械交通学院，乌鲁木齐 830052；2.新疆农业工程装备创新设计实验室重点实验室，乌鲁木齐 830052)

目前，红枣热风干燥工艺主要依靠人们长期以来的经验积累，缺少系统的研究，干燥的品质有待提高。根据影响红枣干燥的温度、湿度和风速3个主要因素设计了三因素三水平的正交试验。试验表明：温度对红枣的干燥速率和品质影响最大；热风温度越高，干燥速度就越快，红枣果皮红的程度越小，果皮的明度越小，红枣皱缩越严重，红枣糖分析出量越多；热风湿度对红枣糖分的析出量有显著的影响；热风风速对红枣果皮的明度有显著的影响。红枣干燥较优的工艺参数：温度为55℃，湿度为60%，风速为0.25m/s。

红枣；热风干燥；工艺；正交试验；外观品质

0 引言

鲜枣正常的收获时间是在8-10月份。鲜枣不耐储藏，极易发生霉变和腐烂，必须立即进行晾晒[1,2]。而在我国主要的红枣种植区，除新疆以外，在这个季节大都阴雨连绵。热风干燥是目前人们最常用的红枣干燥方法，但热风干燥工艺主要是依靠人们长期以来的经验积累，工艺相对落后。

陈锦屏等人研究了不同热风干燥工艺对红枣干燥品质的影响[3]。对烘房在3种干燥工艺条件下的红枣品质进行了对比[4]。鲁周民等人研究了不同热风干燥温度对红枣香气成分的影响[5-6]。李焕荣等人研究了不同干燥方法对干枣营养成分和香气成分的影响及红枣的收缩特性[7-8]。戈晓康等人对红枣干燥进行了单因素试验[9]。

大多数学者的研究主要集中在某单一因素对红枣干燥的速率和品质上。经过市场调研发现，红枣的外观品质参差不齐，大多不尽如人意。在很大程度上，红枣外观品质的好坏可以反映出红枣的内部结构和内部品质。因此，根据影响红枣干燥的温度、湿度和风速3个主要因素设计了一个三因素三水平的正交试验。通过试验得到了不同因素的不同水平对红枣外观品质影响程度的大小。

1 试验材料与方法

1.1 试验材料

试验用红枣为新疆新鲜和田骏枣(湿基含水率为80.72±2%)，用清水清洗干净后晾干，并用密封袋包装，冷藏于2～4℃的冰箱中。

1.2 试验仪器

薄层干燥试验台，由吉林大学生物与农业工程学院农业测试技术与智能控制实验室研制，可调温度范围0～150℃，可调风速范围0～3m/s。可调加湿装置，由新疆农业大学机械交通学院和食品科学学院共同研制，可调湿度范围40%～100%。先行者电子天平，型号 CP3102，最大称重 3 100g，精度 0.01g,由奥豪斯仪器上海有限公司制造。CM-700d型分光测色计：日本KONICA MINOLTA美能达公司制造，光谱检测范围为400～700nm。

1.3 正交试验表的选择

根据影响红枣外观品质的主要因素，将热风的温度、湿度和风速作为正交试验的3个因素。其中，每个因素均设有3个水平。温度的水平分别为55、60、65℃。湿度的水平分别为55%、60%、65%。风速的水平为0.25、0.35、0.45m/s。正交试验的试验指标分别为干燥的持续时间、红枣果皮红的程度、果皮的明度、皱缩程度和糖分析出量,如表1所示。根据需要选择L9(34)正交试验表。

1.4 试验方法

挑选大小均匀，个头饱满，无损伤的鲜枣并分成几乎相同质量的9份储藏于冰箱中。每次试验前从冰箱内取出红枣放置在室内，使红枣整体的温度与室温接近。红枣干燥需要一个逐渐升温的过程，否则红枣的果皮就会破裂，严重影响红枣的品质。红枣干燥的升温时间一般为5～7h。本次试验中每组试验均是用6h的时间将热风的温度逐渐升高到55℃。待升温结束后，根据正交表将热风的温度、湿度和风速设定到某一定值，开始进行正交试验。表2中列出了每组红枣升温前和升温后的样品质量。虽然升温后各组红枣的样品质量略有差异，但对于该正交试验可以忽略不计。升温结束后对红枣样品每隔1h测量一次质量，直到红枣的含水率降到25%为止。

表1 正交试验的因素和水平Table 1 and levels of the orthogonal test

表2 升温前和升温后样品的质量Table 2 The weight of the sample before and after heating up

1.5 评价指标

1)干燥持续时间：通过查看使红枣样品的含水率下降到25%时，不同干燥条件下所用的时间。

2)果皮红的程度：通过CM-700d型分光测色计对干燥完成的每组样品中的每个枣都进行测量，每个枣上测10个点，看参数a的变化情况。将每组样品中的所有的参数a进行平均，最后比较各组样品参数a的平均值的大小。当参数a>0时，a值越大说明红枣果皮越红，色泽越好。

3)果皮的明度：通过CM-700d型分光测色计对干燥完成的每组样品中的每个枣都进行测量，每个枣上测10个点，看参数L的变化情况。将每组样品中的所有的参数L进行平均。最后比较各组样品参数L的平均值的大小。当参数L>0时，L值越大说明红枣果皮的明度越大，亮度越好。

4)皱缩程度评分：采用专家模糊评判方法得到综合评分的数值，由9人组成专家小组对干燥后红枣的皱缩程度进行评分；然后取平均值作为评判皱缩程度的标准。红枣皱缩程度的评分标准如表3所示。

表3 皱缩程度的评分标准Table 3 Scoring criteria of shrinkage degree

5)红枣糖分析出量评分：采用专家模糊评判方法得到综合评分的数值，由9人组成专家小组对干燥后红枣的糖分析出量进行评分，然后取平均值作为评判糖分析出量的标准。红枣糖分析出量的评分标准如表4所示。

表4 红枣糖分析出量的评分标准Table 4 Scoring criteria of the amount of precipitation of red jujube’s sugar

2 试验结果与分析

根据正交试验表完成9组试验后，对每组试验的红枣样品按照上面所述的评价标准对干燥持续时间、果皮红的程度、果皮的明度、皱缩程度和糖分析出量进行测量、评估和分析，得到了各试验指标的数值，如表5所示。

2.1 不同因素对干燥持续时间的影响

利用SPSS对表中的数据进行极差分析和方差分析得到了不同因素对干燥持续时间的影响,如表6和表7所示。从方差分析表中可以明显看出：温度对应的F=36.7,P=0.026<0.05。湿度对应的F=0.04,P=0.962>0.05；风速对应的F=5.32,P=0.158>0.05；由此可以看出：温度对干燥持续时间有显著的影响，而湿度和风速对干燥持续时间均没有显著的影响。从极差分析表上可以：看出湿度所对应的极差值比空白列对应的极差值还要小，说明湿度对干燥持续时间影响极小，可忽略。由极差分析表可以看出：对干燥持续时间有影响作用的因素的主次顺序为ACB。因为红枣干燥持续的时间越短越好，所以因素水平的较优组合为A3B3C2或A3B2C2。由图1可以看出：在相同温度不同湿度和风速下，样品质量随干燥时间的变化曲线非常接近；而在不同温度条件下，样品质量随干燥时间的变化曲线差别较大，同样说明温度对红枣干燥速率的影响较大，湿度和风速的影响则很小。

表5 正交试验结果Table 5 The results of orthogonal test

表6 不同因素对干燥持续时间影响的方差分析Table 6 Analysis of the influence of different factors on the drying duration

表7 不同因素对干燥持续时间影响的极差分析Table 7 Range analysis of the influence of different factors on the drying duration

(a)

(b)

(c)图1 样品重量随干燥时间的变化图Fig.1 Graph of the weight of samples change with the drying time

2.2 不同因素对果皮红的程度的影响

由表8可以明显看出：温度对应的F=27.66,P=0.035<0.05；湿度对应的F=0.417,P=0.706>0.05；风速对应的F=0.818,P=0.55>0.05。由此可以看出：温度对红枣果皮红的程度有显著的影响，而湿度和风速对红枣果皮红的程度均没有显著的影响。由表9可以看出：湿度和风速所对应的极差值都比空白列对应的极差值还要小，这说明湿度和风速对红枣果皮红的程度的影响均极小，可忽略；对红枣果皮红的程度有影响作用的因素的主次顺序为ACB，因素水平的较优组合为A1B2C2。

表8 不同因素对果皮红的程度影响的方差分析Table 8 Analysis of the influence of different factors on the red degree of peel

2.3 不同因素对果皮明度的影响

由表10可以看出:温度对应的F=157.206,P=0.006<0.05；湿度对应的F=10.015,P=0.091>0.05；风速对应的F=23.871,P=0.04<0.05。由此可以看出：温度和风速对红枣果皮的明度均有显著的影响，而湿度对果皮的明度没有显著的影响。由表11可以看出：对红枣果皮的明度有影响作用的因素的主次顺序为ACB，因素水平的较优组合为A1B1C1。

表9 不同因素对果皮红的程度影响的极差分析Table 9 Range analysis of the influence of different factors on the red degree of peel

表10 不同因素对果皮明度影响的方差分析Table 10 Analysis of the influence of different factors on the lightness of peel

表11 不同因素对果皮明度影响的极差分析Table 11 Range analysis of the influence of different factors on the lightness of peel

2.4 不同因素对皱缩程度的影响

由表12可以看出：温度对应的F=78.25,P=0.013<0.05；湿度对应的F=3.25,P=0.235>0.05；风速对应的F=0.25,P=0.8>0.05。由此可以看出：温度对红枣皱缩程度有显著的影响，而湿度和风速对红枣皱缩程度均没有显著的影响。由表13可以看出：风速所对应的极差值比空白列对应的极差值还要小，说明风速对红枣皱缩程度的影响极小，可忽略；对红枣皱缩程度有影响作用的因素的主次顺序为ABC，因素水平的较优组合为A1B2C2。

表12 不同因素对红枣皱缩程度影响的方差分析Table 12 Analysis of the influence of different factors on the degree of shrinkage of red jujube

表13 不同因素对红枣皱缩程度影响的极差分析Table 13 Range analysis of the influence of different factors on the degree of shrinkage of red jujube

2.5 不同因素对红枣糖分析出量的影响

由表14可看出:温度对应的F=364.00,P=0.003<0.05;湿度对应的F=28.00,P=0.034<0.05;风速对应的F=1.00,P=0.5>0.05。由此可以看出：温度和湿度对红枣糖分析出量均有显著的影响，而风速对红枣糖分析出量没有显著的影响。由表15可以看出：对红枣糖分析出量有影响作用的因素的主次顺序为ABC，因素水平的较优组合为A1B2C2或A1B2C1。

3 结论

经过试验发现：红枣的外观品质与干燥时热风的温度、湿度和风速息息相关。温度对外观品质的影响最大。对红枣进行单因素试验不足以反映出各因素综合作用时对红枣干燥速率和品质的影响。在传统经验工艺的基础上通过设计正交试验对干燥工艺进行优化是提高干燥速率和品质的有效方法。

表14 不同因素对红枣糖分析出量影响的方差分析Table 14 Analysis of the influence of different factors on the amount of precipitation of red jujube’s sugar

表15 不同因素对红枣糖分析出量影响的极差分析Table 15 Range analysis of the influence of different factors on the amount of precipitation of red jujube’s sugar

[1] 武婷,曹均锋,武之新.我国红枣产业在遭遇阴雨重灾后持续发展的建议[J].农业科技管理,2008(3):31-33.

[2] 刘玲华,郝小红.我国红枣深加工的现状及对策[J].科技情报开发与经济,2012(9):110-112.

[3] 王恒超,陈锦屏,符恒,等.骏枣干制过程中几种营养物质的变化规律[J].食品科学,2012(15):48-51.

[4] 陈锦屏,穆启运,田呈瑞.不同升温方式对烘干枣品质影响的研究[J].农业工程学报,1999(3):237-240.

[5] 鲁周民,闫忠心,刘坤,等.不同温度对干制红枣香气成分的影响[J].深圳大学学报：理工版,2010(4):490-496.

[6] 闫忠心,鲁周民,刘坤,等.干制条件对红枣香气品质的影响[J].农业工程学报,2011(1):389-392.

[7] 李焕荣,徐晓伟,许淼.干制方式对红枣部分营养成分和香气成分的影响[J].食品科学,2008(10):330-333.

[8] 韦玉龙,于宁,陈恺,等.热风干制对红枣收缩特性的影响[J].食品工业科技,2014(22):114-118，123.

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Experimental Study of the Hot Air Drying Process of Red Jujube

Liu Liguo1，Zhang Xuejun2，Sun Jie2，Jin Wei2，Yan Jinshan2，Xin Qianqian1

The hot air drying process of red jujube mainly depend on long-term experience, lack of systematic study, drying quality needs to be improved. According to the temperature, humidity and wind speed, three main factors that influence on the red jujube drying to design a 3 factors 3 levels orthogonal test. Experiment showed that temperature had the greatest influence on the drying rate and quality of jujube. The higher the drying temperature, the faster of drying speed, the smaller of the red degree of red jujube’s peel, the smaller lightness of the peel, the more serious of the shrinkage of red jujube , the more amount of precipitation of red jujube’s sugar. The humidity of hot air have a obvious influence on the amount of precipitation of red jujube’s sugar. The wind speed of hot air have a obvious influence on the lightness of the peel of red jujube. Red jujube has a better drying process parameters for: temperature is 55℃, humidity is 60%, wind speed is 0.25m/s.

red jujube; hot air drying; process; orthogonal test; appearance quality

2016-03-03

新疆自治区“十二五”科技重大专项(201130102-4)

刘立果(1988-),男，山东济宁人，硕士研究生，(E-mail) liuliguo0415@126.com。

张学军(1966-)，男，乌鲁木齐人，教授，博士，硕士生导师，(E-mail)zhxjau@sina.com。

S375

A

1003-188X(2017)03-0258-06