红枣热风干燥特性的单因素试验分析

木合塔尔·米吉提，吾尔泥沙·吐尼牙孜，玛依努尔·托乎提

(阿克苏职业技术学院 机电工程系，新疆 阿克苏 843000)

0 引言

据史料记载，红枣的营养保健价值在远古时期就被人们发现并利用。《诗经》已有“八月剥枣”的记载了。《礼记》上有“枣栗饴蜜以甘之”，并用于菜肴制作。红枣又名大枣，性温味甘，含有蛋白质、脂肪、糖及丰富的维生素，还含有多种矿物质等，营养成分十分丰富，民间有“天天吃红枣，一生不显老”之说。红枣不仅是人们喜爱的水果，而且还是一味滋补、养血、安神的良药[1-3]。红枣鲜果因含水量高、不易储存和运输，造成了极大的浪费，故红枣的深加工很有必要，采用热风干燥方法加工是目前使用最广泛的方法之一。采用热风干燥红枣的研究有许多，李焕荣等[4]使用两种不同的干燥方式进行比较，发现干燥时干燥温度对红枣品质的影响最大。香气也是红枣品质区分的标准之一，不同的干燥温度对香气的影响也存在着差异[5-8]。根据生产经验确定干燥温度，不同的升温方法也会影响红枣的品质[9-17]，热风干燥工艺已经成熟[18-20]。

本试验采用热风干燥的方式加工红枣干制品，分析红枣干燥的影响因素，并对影响因素进行试验分析，根据试验结果找出各个影响因素对干燥速率的影响，并通过分析研究各个影响因素对红枣的品质和香气的影响，比较出各个因素对红枣干燥的影响大小，为红枣干制品的生产加工提供参考。

1 试验分析设计

1.1 分析原理

在热风干燥过程中，主要影响因素有温度、风速及红枣排密。本文采用试验数据温度为30、40、50℃，风速为0.4、0.8、1.2m/s，红枣排密为10、12、14kg/m2，分别进行单因素试验，分析单因素的干燥特性。试验设计如表1所示，通过3组试验进行。

表1 试验设计

1.2 试验设备

本试验使用的设备主要有红枣薄层连续干燥试验台、电热鼓风干燥箱(WL861-2型)、电子天平、毛发温湿度表KTH-1和TES-1341热线式风速计等。

试验时，温度、湿度和风速通过红枣薄层连续干燥试验台、电热鼓风干燥箱(WL861-2型)控制调节，毛发温湿度表KTH-1测量湿度，TES-1341热线式风速计测量风速，采用电子天平测量红枣的质量后进行干燥可以控制红枣干燥排密。

2 试验方法

2.1 试验原料

试验采用新疆楼兰红枣，未经加工的鲜果产地为新疆巴音郭楞蒙古自治州若羌县境内。红枣鲜果含水率为78%±3%，挑选无破损、虫蛀、霉烂，个头饱满的红枣进行试验。试验红枣不采用清水清洗，采用75%的酒精擦拭，在试验前用保鲜袋存放，并放在冰箱保鲜层中。

2.2 试验参数

红枣干燥特性分析以含水率来表示，红枣干燥特性曲线以时间为横坐标，含水率为纵坐标。不同干燥时间红枣的干基含水率P为

(1)

式中D—干燥速率；

MT—在干燥时间T时的质量(g)；

M0—红枣的初始质量(g)。

(2)

式中D—干燥速率；

T2、T1—时间；

P2、P1—时间在T2、T1时的含水率(%)。

2.3 试验评价指标

红枣的干燥特性的单因素分析中，红枣的含水率为控制指标之一。香气的控制也是红枣干制品的重要分级指标，干燥效果好的红枣香气不被大量破坏，成品有着清新的枣香味。

红枣的色泽是人们购买红枣的直接影响因素，在红枣干燥过程中应考虑到。根据国家标准GB/T 5835-2009 《干制红枣》的要求，应保证红枣干制品的枣皮呈玫红色、有光泽；红枣的外形完整，果实饱满，大小均匀，无硬皮，无霉烂，干燥均匀，口感无焦味，枣肉甜润，肉质紧密、肥厚。

3 试验与结果

3.1 温度单因素试验

根据参考文献及试验确定风速为0.4m/s，排密12kg/m2，温度为30、40、50℃。在上述基础上开始温度单因素分析试验，3个不同温度下的干燥曲线如图1所示。由图1可以看出：随着干燥时间的增加，试验品红枣的含水率逐渐降低。

图1 不同温度干燥曲线

不同温度干燥速率如表2所示。由表2可以看出：红枣干燥温度越高，速率越高；在红枣干燥初期，干燥温度设置高的试验组，红枣干燥速率高。速率在红枣干燥后期没有明显的增加，是因为在干燥后期红枣中自由水减少，剩余的结合水难以析出，故干燥速率不再增加。

表2 不同温度干燥速率

Table 2 Different temperature drying rate %/h

30℃干燥速率40℃干燥速率50℃干燥速率122124235324445565666667778888888

经观察，干燥后的红枣呈玫红色至深红色，有枣香味。在干燥温度高的条件下，红枣的颜色更深，红枣中的维生素C在加热时氧化分解，与氨基酸发生化学反应，使红枣颜色加深，红枣的糖分焦糖化，也会导致红枣的颜色加深。3种不同的温度干燥下，观察色泽发现：50℃干燥温度的红枣颜色最深，30℃、40℃的红枣颜色较浅，色泽光亮度比较好。因为红枣的含糖和维生素C很重要，为不影响红枣的品质，干燥时选择干燥温度不宜太高。

3.2 风速单因素试验

根据前期试验及参考文献确定温度为40℃，排密12kg/m2，风速试验数据为0.4、0.8、1.2m/s。在上述基础上开始风速的单因素分析试验，3种不同风速下的干燥曲线如图2所示。由图2可知：随着干燥时间的增加，红枣的含水率逐渐降低，风速低条件下干燥时间需要更多，但3种不同风速下的红枣含水率差别不大。

图2 不同风速干燥曲线

不同风速干燥速率如表3所示。由表3可知：3组试验数据相差不大，红枣含水率对比国家表GB/T 5835-2009 《干制红枣》的要求都可以达标。试验后观察红枣感官性状，红枣的色泽呈深红色，红枣外观饱满，大小均匀，口尝枣肉清甜，无异味。3组试验的枣香味存在差异，风速高时干燥的红枣的枣香味比较淡，风速低时干燥的红枣香味比较浓。为保持红枣的较高品质，干燥时风速不宜过大，否则会带走红枣的香气，造成红枣品质的下降。

表3 不同风速干燥速率

Table 3 Different wind speed drying rate %/h

0.4m/s干燥速率0.8m/s干燥速率1.2m/s干燥速率213323444455

续表3

3.3 排密单因素试验

根据前期试验及参考文献，确定温度为40℃，风速为0.4m/s，排密试验数据为10、12、14kg/m2。在上述基础上开始排密的单因素分析试验，对3种不同排密下的干燥曲线进行排密因素的分析，如图3所示。

图3 不同排密干燥曲线

由图3可知：随着干燥时间的增加，红枣的含水率逐渐降低，不同排密对红枣干燥有着比较大的影响，排密少的红枣干燥效果更佳。红枣排密过大会影响红枣中水分的蒸发，红枣占据空间，减少空隙，无法使热风对流带走水汽，对干燥产生不良影响；过稀会造成红枣干燥成本的增加。因此，应用合适的干燥密度不会造成成本的浪费，且能达到最佳的干燥效果。

不同排密干燥速度率如表4所示。由表4可知：3组试验数据红枣含水率的要求达标。根据试验前期数据，红枣干燥密度小，前期干燥速率大，干燥空间的空隙大，红枣中水分蒸发快，红枣干燥见效快；另外，红枣干燥时，接触到其它物质时，会影响红枣接触面的色泽。因此，选择合适的干燥排密可以提高干红枣的品质。

红枣的干燥程序分为两个阶段：一是红枣内的自由水向表面转移的过程；二是红枣中转移到表面的水分受热蒸发转移到空气中成为水蒸气的过程。温度的影响主要在第1阶段，温度的升高有利于红枣内部水分的转移，风速有利于转移红枣表面的水分。根据试验数据分析可知：温度对红枣干燥的影响最大，风速次之，最后是排密。

表4 不同排密干燥速率

Table 4 Different sorting drying rate %/h

10干燥速率12干燥速率14干燥速率3213324435445556557668669779889109

4 结论

1)温度、风速和排密都能影响红枣干燥速率，但影响程度有所差异。其中，温度对红枣干燥需要的时间、速率影响较大，而风速的影响比较偏重在香气方面，排密可以比较好的保存红枣的外观。

2)本试验对于红枣深加工工艺中的干燥工艺、干燥采用的设备及干燥程序的控制提供了参考数据，有利于更好地控制加工过程，确定最佳的干燥工艺参数，减少红枣鲜果的浪费，获得更高品质的红枣干制品，提高红枣的经济价值，实现红枣加工的优化。

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