坚果类产品采后干燥技术研究进展

高军龙　李童　田玮

[摘要]坚果类产品采后干燥处理技术是保证坚果品质的重要因素，随着我国坚果市场的兴起，传统的坚果采后干燥处理技术已经无法满足该产业的需求。文章对坚果产业常用的几种传统和新型干燥技术进行了综述，并分析了影响其干燥效果的主要因素。同时对我国坚果干燥技术的发展趋势进行思考与展望，旨在为坚果干燥技术的研究和应用提供参考。

[关键词]坚果;干燥技术;进展

中图分类号：S664.9 文献标识码：A DOI：10.16465/j.gste.cn431252ts.201909

坚果属于干果类果实中闭果的一个分类，具有坚硬果皮，内含一粒或多粒种子。常见种类包括核桃、山核桃、板栗、香榧、杏核、开心果、夏威夷果和腰果等。坚果是植物的精华部分，一般含有丰富的营养物质，坚果脂肪含量可达40%以上，其中多为不饱和脂肪酸，如亚油酸、亚麻酸，蛋白质含量多在12%～36%，同时坚果还富含矿物质、维生素、膳食纤维，此外还含有磷脂、多酚和黄酮等功能性成分，对人体生长发育、益智健脑、预防疾病有极好的功效[1]。

采摘后的新鲜坚果若不进行及时处理就会发生褐变、腐烂、霉变等现象，不仅会影响产品品质，还会对生产经营者造成巨大的经济损失。然而受成本及生产效率等因素的影响，目前大部分坚果生产企业所采用的仍然是较为传统的自然晾晒干燥方式[2]。为此，探寻一个合适的干燥方式是目前坚果行业的重点研究课题之一。

1 坚果类产品采后干燥技术研究

文章将坚果类食品干燥方法以技术的新颖性和出现时间为分类依据，分为传统干燥方法和新型干燥方法两种。传统干燥方法主要有自然干燥方法、热风干燥方法、火炉烘干法;新型干燥方法主要有远红外干燥方法、射频干燥方法、真空冷冻干燥方法、气体射流冲击干燥方法和微波干燥方法。

1.1 传统干燥方法

1.1.1 自然干燥法

自然干燥即在自然条件下对坚果进行干燥的方法，通常表现为借助太阳的热能或自然界的风力，使坚果中的水分气化而达到去除水分的效果。由于自然干燥操作简单，因此无需设备投入，不受场地限制，成本低廉，很多地区仍采用这一方法进行干燥。然而，自然干燥的缺点也十分明显，受天气影响大，自然干燥的坚果品质不均，产品卫生质量较差，故不适用于大规模商业化生产[3]。例如王冰等[4]认为采摘后的经过漂洗的鲜核桃含水率高，如果直接在阳光下曝晒，会使核桃出现大量裂缝，对核桃后续加工产生影响。国外有研究认为，核桃干燥时的气温不宜超过43.3℃，温度过高会使核仁内含的脂肪腐败，并破坏核仁种皮的天然化合物。高温导致的核桃仁脂肪酸变质，有时不会立即显示，而是在贮藏后几周，甚至数月后才发生[5]。

1.1.2 热风干燥法

热风干燥法是通过干热气流与物料混合，逐渐带走物料内水分，最终使物料内水分含量降低到一定含量[6]。栗文等[7]研究认为热风干燥为热气流与坚果进行湿热交换，而湿热交换分为两个部分进行。当物料表面水分向热气流散去，物料内部水分不断向表面扩散，从而实现干燥目的。朱德泉[8]等针对山核桃坚果热风干燥质量难以控制、干后品质差等问题，利用单因素和正交试验，分析了热风温度、装载量及风速与干燥速率、干燥能耗、干后物料蛋白质保存率、不饱和脂肪酸保存率、感官品质指标综合分值的关系，确定了山核桃坚果热风干燥的最佳工艺参数组合，即热风温度为72℃，装载量为0.08kg，风速为65m/min。王庆惠等[9]为解决核桃采后加工中的热风干燥问题，设计专用于核桃深层干燥的热风干燥设备，通过探究在不同温度、风速和装料深度条件下核桃的干燥特性得出核桃干燥过程中温度、风速和装料深度对核桃的干燥特性均有影响，得到最优干燥工艺为温度45℃，风速1.5m/s，装料深度1.5m。该研究利用相邻核桃间形成的缝隙，实现了核桃深层干燥的目的。热风干燥法因其过程可控，易操作，已被企业广泛应用。然而，热风干燥法干燥时间较长，导致干燥效率低。

1.1.3 火炉烘干法

火炉烘干法是指将漂洗的坚果沥水后摊放在室内烘烤架上，然后用火炉烘干的方法。而此法对温度要求较高，需要先将温度升至30℃左右，开窗除水汽，然后再升温至40℃左右，关闭天窗，烘烤约10h，定时翻动。支虎明等[10]为有效提高核桃坚果烘烤的质量等级，采用烘烤与自然晾晒对比的方法，开展了核桃坚果仿自然温度烘烤技术研究。其探究出初始阶段温度≤25℃时，黄褐色水痕斑严重度轻于自然晾晒;烘烤过程中，温度≤30℃，核桃仁颜色与自然晾晒的仁色无明显区别。胡伯凯等[11]探究了不同干燥温度对核桃品质的影响，综合考虑干燥核桃的品质、贮藏期及生产成本，确定最佳条件为60℃处理核桃15h。虽然火炉烘干法简单易操作，但是对操作员的工作经验有一定的考验。操作员必须对人工烘烤法工艺相当熟悉才能控制好时间和温度，否则将会导致坚果烘烤不均匀（黄褐色水痕斑多少、果仁颜色深浅）等问题。

1.2 新型干燥技术

1.2.1 远红外干燥法

红外线是一种介于可见光和微波之间的电磁波，其波长在0.76～1000μm。远红外线波长在 5.6～1000μm。因为波长较长，所以远红外線容易被加热物体所吸收。被加热物体吸收远红外线后可产生共振现象，引起水分和原子的振动和转动，从而使被加热物体的温度迅速升高[12]。远红外加热是物料内部和表面同时进行的加热过程，传热传质方向一致[13]。狄建兵等[14]通过比较微波干燥、远红外微波联合干燥、远红外干燥和微波干燥条件下的红枣水分、总糖、维生素C的变化，发现远红外微波联合干燥对总糖含量影响较小。荣瑞芬等[15]采用远红外干燥技术干燥核桃，干燥过程中先升温再降温，全程共干燥24h，较传统干燥的核桃干燥时间短、脂肪氧化慢、含水量低。邱丽[16]采用变温热风干燥和远红外干燥方法来干燥鲜核桃，通过探究两种干燥方法对核桃的感官品质和不饱和脂肪酸的影响发现，与恒温式热风干燥相比，两者均能保持核桃品质以及维持货架期核桃不饱和脂肪酸稳定性。远红外干燥法设备简单，操作容易，干燥时间短，有利于连续化、自动化生产。其缺点是干燥具有方向性，红外线与物料之间不能有遮蔽物。

1.2.2 射频干燥法

射頻穿透物体内部时，通过激发物体内部电离子迁移完成电能向热能的转换，最终产生加热物体的效果[14]。射频技术在干燥过程中，水分由内向外散发，表面温度低于中心温度，有利于提高干燥速率。将射频技术这一特性应用于农产品和食品的干燥中，可提高干燥后物料含水率均匀性，从而提高产品质量[17]。射频干燥法与传统的干燥方法相比能够直接穿透物体内部，因而带来的加热效果整体性强且均匀。另外，射频干燥技术能够使受热物体含水率具备均匀性，射频技术在干燥过程中也附带杀菌效果。但是，射频技术加热物体时容易出现热偏移现象。若物体自身磁场分布或初始温度不均匀，则会影响加热的均匀性，这种热偏移现象可以通过计算机操作避免[18]。为缩短澳洲坚果的干燥时间，提高产品的营养保存率，王云阳[19]通过研究热风干燥和热风辅助射频干燥对澳洲坚果水分扩散系数、干燥过程中品质变化的影响发现，与热风干燥相比，热风辅助射频干燥速度高、干燥时间短。

1.2.3 气体射流冲击干燥方法

气体射流冲击技术是一种新型干燥技术，是将具有一定压力的加热气体，经一定形状的喷嘴喷出，并直接冲击到待干燥物料表面的一种加热新方法。气体射流冲击技术由于气流速度高、流程短、喷嘴距物料的距离较近，气体在冲击待干燥物料时在物料表面产生非常薄的气体边界层，因此具有较高的传热系数[20]。气体射流冲击干燥方法具有干燥时间短，干燥能耗较低，干燥后产品品质完整性较好等特点。赵珂等[21]通过研究不同条件对核桃气体射流冲击干燥的影响，发现风温和风速对核桃气体射流冲击干燥均有影响。其中，风温的影响较大，风温越高，水分比下降越快，干燥速率越高，能减少总的干燥时长。风速对于表面水分汽化阶段的速率具有一定影响，能够在这一阶段使干燥速率加快。

1.2.4 微波干燥方法

微波加热运用介电损耗原理，采取整体加热的方式，通过分子极化和离子导电两个效应对物料直接进行加热，实现了加热迅速、热效率高、加工品质好等特点[22]。微波干燥技术因具有节能、高效、清洁、迅速去水分等优点，所以能够高效快速地提高作物干燥和坚果烘炒效率，从而减少时间成本。大多数坚果的可食用部分都是种子，而种子内部含水量往往大于保护它的外壳，而微波加热能在不影响口感、营养的前提下去除坚果内水分[23]。微波干燥法是一种高效无污染的加热方式，具有加热均匀、迅速、无需化学能源转换等优点，广泛应用于原料的加热干燥，并根据产品特性延伸出微波热风联合干燥、微波真空冷冻联合干燥等组合干燥技术。朱德泉等[24]通过优化前期微波功率密度、转换点含水率和后期微波功率密度3个因素，确定了山核桃坚果分段变功率微波干燥的最佳工艺参数组合，即前期干燥微波功率密度为6.5 kW/kg，转换点含水率为23.4%（干基），后期干燥微波功率密度为3.3 kW/kg。这一干燥技术数据为提高山核桃干果品质、缩短干燥时间和降低干燥能耗提供了理论条件。

2 影响干燥效果的主要因素

坚果属于农产品，一般成熟在7—10月不等。由于7—10月主要为夏热高湿环境，刚收获的坚果含水率高，需要及时进行脱蒲、干燥等处理，才能保证坚果质量。因此，坚果的采后干燥处理尤为重要。为有效选择坚果的干燥方式，将影响坚果干燥效果的因素归纳为内因和外因。其中内因主要包括坚果种类、大小、质地以及初始含水率等。一般情况下，不同的坚果种类，在形状、大小以及质地上存在着较大差异，即使相同的坚果种类，也可能因年份、雨水、气候、产地等原因大小、质地等不同，从而影响干燥效果。外因包括干燥能量（太阳强度、热风温度、电磁强度、微波频率等）、干燥时间、装载量、风速等，其中干燥能量是影响干燥效率的主要因素。在传统干燥方法中，温度越高，干燥时间越短。但是要注意：新鲜含水率高的坚果不应直接曝晒，防止坚果出现裂缝;虽然干燥时间随干燥温度的增加而减少，但是干燥温度也不可过高，防止因温度过高出现坚果颜色不均现象。一般来说，干燥时间受干燥温度影响，干燥温度把握好，对应的干燥时间也会得以控制。装载量也是影响干燥效果的主要因素，在传统干燥方法中，坚果铺开厚度最好不要超过2层，厚度过高会影响坚果受热不均匀，从而引起坚果表面颜色不均匀和坚果易变质等问题。在新型的干燥方法中，装载量对远红外干燥方法、射频干燥法和微波干燥法的干燥效果的影响较大，装载量过大，红外线和射线很难穿透物料，从而无法保证物料干燥的均匀性。干燥风速与风温对干燥效果均有影响，尤其在气体射流冲击干燥法中，风温与风速越大，物料表面水分下降越快，干燥速率越高，干燥时间越短。

3 思考与展望

近年来，坚果产量增加，收货时间又相对集中，导致采摘后的新鲜坚果不能及时干燥，从而给农户带来巨大损失。传统的干燥技术因干燥时间长、干燥效率低等原因不适合坚果的规模化干燥。随着科学技术的发展，很多新型的干燥技术被提出并且在农产品加工和食品生产领域的应用逐渐深入。随着人们食品安全意识与对产品品质需求的提高，新型干燥技术在农产品和食品加工业的应用会有更广泛的发展。目前，新型干燥技术在应用于坚果产品的干燥的过程中仍有需要改善提升的地方，实现工业化生产还面临不少问题，需要广大科研人员的不懈努力与奋斗。

参考文献

[1] 庒馥萃.坚果作物及营养价值[J].生物学通报，2000，35（9）： 14-16.

[2] 王冰，裴新民，李忠鑫，等.我国核桃初加工现状及发展前景的分析研究[J].中国农机化，2010（5）：43-49.

[3] 许珊，张海生，赵焕霞，等.核桃干制技术的研究进展[J].农产品加工（学刊），2013（8）：52-55.

[4] 王冰，田翔，李忠新，等.核桃干燥技术现状与分析[J].中国农机化学报，2017，38（5）：118-123.

[5] 高中山，王贵.核桃采收与贮藏研究概述[J].天津农业科学，1993（2）： 44-46.

[6] 王文倩，王晗琦，陳文，等.不同干燥方法对核桃品质及不饱和脂肪酸稳定性的影响[J].食品科学技术学报，2015，33（1）：59-64.

[7] 栗文，张宏，唐玉荣，等.坚果干燥研究现状[J].林业机械与木工设备，2017，45（10）：4-10.

[8] 朱德泉，曹成茂，丁正耀，等.山核桃坚果热风干燥特性及其工艺参数优化[J].食品工程学报，2011，7（27）：364-369.

[9] 王庆惠，闫圣坤，李忠新，等.核桃深层热风干燥特性研究[J].食品与机械，2015，6（31）：60-63.

[10] 支虎明，康桂萍.核桃坚果仿自然温度烘烤技术研究[J].陕西农业科学，2014（1）：46-47.

[11] 胡伯凯，徐俐，陈吉，等.干燥温度对核桃品质的影响[J].食品农业科技，2013，34（4）：285-292.

[12] 洪庆，刘影，曲跃军，等.木材的太阳能干燥与远红外线干燥[J].林业机械与木工设备，2015，43（5）：35-37.

[13] 赵丽娟，王丹丹，李建国，等.枸杞真空远红外干燥特性及品质[J].天津科技大学学报，2017，32（5）：17-22.

[14] 狄建兵，王愈，张培宜，等.不同干燥方法对红枣品质的影响[J].农产品加工（学刊），2012（1）：70-72.

[15] 荣瑞芬，王文倩，王晗琦.优质快速核桃干制新工艺[J].林业实用技术，2014（10）：68-69.

[16] 邱丽.不同干燥方法对核桃品质及不饱和脂肪酸稳定性的影响[J].2018，8（38）：65.

[17] 刘嫣红，杨宝玲，毛志怀，等.射频技术在农产品和食品加工中的应用[J].农业机械学报，2010，41（8）：115-120.

[18] 陶永.射频技术在农产品和食品加工中的应用[J].中国高新区，2017（2）：71.

[19] 王云阳.澳洲坚果射频干燥技术研究[D].咸阳：西北农林科技大学，2012.

[20] 魏秀青，吴薇，高振江，等.气体射流冲击传热系数试验研究[J].干燥技术与设备，2004（1）：19-22.

[21] 赵珂，肖旭霖.核桃气体射流冲击干燥特性及干燥模型[J].中国农业科学，2015，48（13）：2612-2621.

[22] 范大明，陈卫，李春香，等.食品微波加热过程中的传热模型[J].食品与生物技术学报，2012，31（4）：373-378.

[23] 牛国玲，姜永成，杨康，等.滚动式微波烘炒机关键技术设计[J].机械工程师，2015（10）：155-156.

[24] 朱德泉，马锦，蒋锐，等.山核桃坚果分段变功率微波干燥工艺参数优化[J].农业工程学报，2016，32（15）：268-274.

Advances of Drying Technology with Postharvest Nuts

Gao junlong，Li Tong，Tian Wei

（Hangzhou Yaoshengji Food Co.，Ltd.，Hangzhou，Zhejiang 310052）

Abstract：The drying technology of post-harvest nuts is an important factor to ensure the quality of nuts. With the rise of China's nut market， the traditional drying technology of post-harvest nuts had unable to meet the needs of the industry. In this paper， several traditional and new drying technologies commonly used in nut industry were reviewed， and the main factors affecting the drying effect were analyzed. At the same time， the development trend of nut drying technology in China was considered and prospected in order to provide reference for the research and application of nut drying technology.

Key Words：nuts，drying technology，prospects