花生果常温通风干燥实验研究

渠琛玲 王雪珂 汪紫薇 王殿轩 李 衡 郭桂霞

(河南工业大学粮油食品学院1，郑州 450001)

(郑州万谷机械有限公司2，郑州 450001)

花生作为我国重要的油料作物，种植面积大，产量高，营养丰富[1]。而刚收获的花生，含水量高，极易发热霉变，收获后应及时干燥处理。

发达国家主要采用机械化收获干燥，例如，美国花生收获后首先在田间晾晒至一定含水率后，捡拾收获机集中挑选花生果，放入专用烘干车在就近干燥站集中干燥处理至安全水分后，进行仓储或加工[2-4]。干燥时利用传感器实时监测花生水分及温湿度变化[5，6]，电子鼻监测花生质量[7，8]，在干燥的同时保证花生质量。

基于我国目前花生生产现状，农户种植花生区域较为分散，花生品种及种植方式与国外都有很大的不同，所以不能照搬国外花生干燥方式。我国目前仍以自然晾晒为主，此方式较多依赖天气，费时耗力，占地面积大。近年来，花生生产机械化有了很大的发展，尤其是种植和收获环节，这一趋势导致收获季节短时积累大量湿花生果，晒场不足问题凸显。故花生干燥方式也开始向机械化方向发展，相关研究人员也做了一定的工作[9-13]。但目前市场上的花生干燥设备缺乏，市场占有率较高的箱式烘干机是针对粮食烘干所设计，对花生进行干燥处理存在着参数、工艺、产量等不合理的情况。

本研究针对花生干燥的这些现实情况，进行了常温通风干燥研究，根据干燥量的不同，分别采用小型通风囤与中型通风囤分别对湿花生果进行干燥。并通过与自然晾晒和热风干燥的对比，为实际生产中花生干燥提供一种新的方法。

1 材料与方法

1.1 实验材料

湿花生果品种为：天府3号(普通小果型)，产地为河南省新乡市卫辉；开农8834-9(普通大果型)和开农71(高油酸大果型)，产地为河南省开封。由于收获后花生果含水量高，极易霉变，因此本实验花生果为分批购买，3个品种花生果初始含水量分别为17.7%～47.3%、40.6%～44.3%和38.0%～40.1%。

1.2 实验设备

热风干燥设备及常温通风干燥设备为定制。

5-36-4A离心风机、LUGB-2420流量计、XMT 121/122数显调节仪。

1.3 试验方法

1.3.1 自然晾晒

初始水分22.1%的天府3号湿花生果，薄铺于水泥地面上，晾晒厚度约2 cm。晾晒期间外部环境条件：温度5～24 ℃，相对湿度55%～60%，晴天。上午9点时花生摊开晾晒，晚上17时收起，并用麻袋盖于花生堆上，每天翻动3次。

1.3.2 热风干燥

将初始水分为17.7%～22.9%的天府3号湿花生果放置于小型通风囤(如图1，直径500 mm，高1 000 mm)中，花生堆高450 mm，约装30 kg湿花生果。由于热风温度在高于52 ℃时会对花生品质产生较大影响[9]，因此本实验设置热风最高温度为50 ℃。具体风温设置为35、40、45、50 ℃，各温度下分别设置热风风量424、565、707 m3/h，单位通风量为14.13、18.83、23.57 m3/(h·kg)。

图1 小型通风囤示意图

1.3.3 常温干燥1.3.3.1 小型通风囤干燥实验

将初始水分为28.7%～29.1%的天府3号、38.0%～40.1%的开农8834-9和40.6%～44.3%的开农71湿花生果置于小型通风囤(示意图同图1，直径285 mm，高660 mm，电热箱关闭)中分别进行干燥，花生堆高660 mm，约装16 kg湿花生果。在室温下(温度10～25 ℃，相对湿度60%～90%，实验过程中出现阴雨天气)垂直通风，室温通风风量设置为66.5、132.9、199.4 m3/h，单位通风量为4.16、8.31、12.46 m3/(h·kg)。

1.3.3.2 中型通风囤干燥实验

初始水分为30.0%的湿花生果放于双层圆筒的中型通风囤(如图2，外径1 800 mm，内径800 mm，堆高1 800 mm)中，约装1 200 kg湿花生果。在室温下(温度6～23 ℃，相对湿度26%～49%，多云转晴天气)径向通风，风机风量9 252 m3/h，单位通风量为7.71 m3/(h·kg)。

图2 中型通风囤示意图

1.4 花生水分测定

花生果含水量大于13%时参照GB/T 20264—2006；花生果含水量小于13%时水分参照GB 5009.3—2016。

1.5 数据处理

使用Origin9.0软件进行数据处理。

2 结果与分析

2.1 自然晾晒

如图3所示，花生在自然晾晒条件下，初始水分由22.05%降至安全水分10%以下用时49 h (约2 d)。晾晒期间每天翻动3次，由于夜晚与早晨空气温度低、湿度相对较高，花生吸湿，使水分略有升高。

图3 自然晾晒过程花生果含水量变化

2.2 热风干燥

2.2.1 风温对湿花生果干燥的影响

如图4所示，在风量一定条件下，热风温度越高，降水速率越快，花生降至安全水分10%以下所需时间越短，35 ℃干燥条件下，需16～18 h；40 ℃干燥条件下，需12～15 h；45 ℃和50 ℃干燥条件下，均需8～10 h。由此可知，提高干燥温度能加速干燥，但当温度高于45 ℃时，温度的提高对干燥速率的影响已不具有优势。

图4 不同风量和风温下花生果水分的变化

2.2.2 风量对湿花生果干燥的影响

如图5所示，在热风温度一定条件下，风量越高，降水速率越快。但相同干燥温度条件下，565 m3/h风量较424 m3/h风量的干燥时间缩短2 h，而当风量提高到707 m3/h时，并不能较565 m3/h风量的干燥时间再缩短。

因此，从图4和图5可知，热风干燥时，风温对干燥速率的影响明显大于风量的影响。

图5 不同风温和风量条件下花生果水分的变化

2.3 常温通风干燥

如图6所示，在常温通风条件下，3个品种湿花生果的含水量呈现均匀下降趋势，实验范围内的风量改变和不同的品种对于花生果的干燥影响并不大。实验过程发现，湿花生果的干燥时间主要取决于外界环境的温度和湿度，以及花生果初始含水量的大小。中型通风囤为双层圆筒冲孔结构(图7)，采用的是径向通风干燥的方式，出风面积较大，其内的湿花生果干燥规律以及干燥所需时间与小型通风囤类似，均能实现湿花生果的有效干燥，且在干燥通风过程中花生果均无发热霉变现象，保证了花生果的质量。

图6 小型通风囤常温通风干燥不同品种花生果的水分变化

图7 中型通风囤常温通风干燥花生果(天府3号)水分的变化

3 结论

常温通风干燥虽然较热风干燥所需时间长，但在阴雨天气条件下也能有效降低湿花生果水分。这种适用于小农户的花生通风方式，可直接将收获后的湿花生干燥至所需要的含水量，要求操作简单、方便，对花生的含水量、品种适应性强，并尽可能实现一机多用(兼用于干燥后储藏)。并且当一旦发生大面积的持续阴雨灾害时，能够在一定的时间内，以较低的成本费用，实现湿花生不发芽、不霉变。