花椒干燥技术发展思考及其研究

吴渝东，谢英杰，王明明，姚春雨，唐璇，牛坡*

1. 重庆三峡学院（重庆 404020）；2. 重庆市农业机械化技术推广总站（重庆 404020）

花椒是芸香科，属于落叶灌木，原产于巴蜀，是传统的调味品之一，其味道深受广大群众的喜爱。除此之外，在中医典籍记载中花椒的药用价值极高，具有健胃、驱寒、解毒、止痛等药理特性，也曾作为香料。花椒种植简单，成园见收速度快，栽种花椒被作为扶贫新路径之一[1]，在全国各地广泛栽植。花椒在夏季成熟，人工新鲜采摘的花椒含水率较高，在存放过程中，对周围环境要求高，受外界条件影响极大，容易滋生大量微生物引起花椒的腐烂，颜色发褐发黑，气味变酸变臭，因此不利于花椒的远距离运输和长时间储存。研究显示，干燥花椒是一种重要的解决问题的手段，当约80%[2]的新鲜花椒被干燥到含水量小于11%时，能够有效防止花椒腐败、褐变、品质降低，可以有效解决花椒的运输、存储、销售等问题。

在花椒干燥加工中经常使用的预处理方法[3]主要是烫漂预处理和化学试剂预处理。普遍运用的单一干燥手段分别是自然干燥、热风干燥、微波干燥、真空干燥、热泵干燥。常见的联合干燥技术有热泵-微波联合干燥[4]、真空-微波干燥[5]、热风-微波干燥[6]。对花椒干燥的预处理、干燥技术的特点进行研究，为未来花椒的干燥发展研究提供参考。

1 花椒干燥前的预处理

预处理[7]的技术是指在花椒干燥前，用物理、化学、生物等科学方法，对将要进行干燥的花椒进行处理，由此来保护其外观、防止变质、达到储存的效果和加快干燥速度等目的。

1.1 化学试剂预处理

化学试剂预处理[8]是使用一种或多种化学试剂，达到溶解物料表层的蜡质，改变物料的表皮结构，由此，达到加快干燥速度的目的。不仅如此，化学试剂还能抑制微生物的生长、抑制蛋白酶促进褐变等作用。张甫生等[9]使用异抗坏血酸钠、抗坏血酸钠、柠檬酸钠等化学护色剂对花椒进行预处理，结果发现单一护色剂柠檬酸钠效果最佳，异抗坏血酸钠效果最差；但当与微波干燥技术相结合后，经过异抗坏血酸钠和抗坏血酸钠液处理的花椒，具有显著的护色增效作用，而柠檬酸钠效果近视为零。因此，合理正确地使用化学试剂[10]进行花椒的预处理，再选择相契合的干燥方式不仅可以加快花椒的干燥，还能够减少花椒营养成分地破坏。

1.2 烫漂预处理

烫漂预处理[11]是指使用温度高的热水、沸水、蒸汽或微波对干燥实验的原料进行加热；对花椒研究的烫漂预处理方法有3种：热水、微波和蒸汽烫漂。合理的烫漂处理可以除去花椒表面的杂质，较高的温度使花椒产生褐变，相关酶失去活性，提高花椒整体感官品质。杨凌等[12]以不影响青花椒品质为前提研究发现合理的微波漂烫对提高青花椒感官品质，降低酶活性等效果明显，当微波功率420 W、持续时间40 s时，漂烫效果最佳。吴素玲等[13]对新鲜花椒进行2 min的蒸汽处理，花椒的精油成分变化很小，几乎没有影响。由此可得，漂烫可以明显提高花椒的品质且合理的漂烫工艺可以提高花椒的品质。

2 花椒干燥技术

选择何种花椒干燥工艺决定花椒干燥水平好坏。良好的花椒干燥工艺，不仅能够解决花椒在储存和运输过程中出现的发霉、变质还有褐变等现象，还能够保证花椒的色泽、风味，延长其储藏时间。目前，花椒运用最广泛的单因子干燥技术分别是自然干燥、热风干燥、微波干燥、真空干燥和热泵干燥。

2.1 自然干燥技术

自然干燥[14]是指在自然环境下，利用阳光的曝晒或自然风等方式使花椒脱水，该方法一般不需要利用设备进行加热和除去干燥介质，因此自然干燥具有不需要设备、节约能源、价格低廉的优点，但只适用于少量的物料的干燥，并且干燥时间长，受天气影响大，干燥效率低，导致干燥过程、干燥程度都难以控制。在自然干燥过程中，花椒容易受到污染，其中包含人为污染、环境污染、微生物污染导致花椒色泽变暗，香味减少甚至出现部分花椒变质。

2.2 热风干燥技术

热风干燥[15]是现代广泛运用的干燥方法之一，是在烘干箱或者烘干室内通过加热空气，让空气作为干燥介质，采用自然循环或者强行对流循环的方式与花椒进行空气循环，以此达成湿热交换的目的。杨森等[16]研究在45，55和65 ℃的竹叶花椒干燥速率变化，结果发现竹叶花椒干燥过程中主要有加速期和降速期2个阶段，并且花椒干燥过程中大部分时间处于降速期，研究还发现随着温度的升高，干燥速率显著提升，但竹叶花椒各类成分均有下降趋势。周秀梅[17]的研究不仅表明恒温间歇热风干燥比分阶段间歇热风干燥得到的花椒品质更好，还在干燥的能耗和速率上无明显差异；还证明恒温间歇热风干燥优于分阶段热风干燥。热风干燥具有热效率高、气流干燥器结构简单、生产力强、操作方便、成本低等优点，因此被广泛应用于食品干燥，与自然干燥技术相比，不受自然天气的影响，并且热风干燥[18]速度快、时间少，花椒干制品色泽更好。

2.3 微波干燥技术

微波干燥技术[19]是干燥花椒的常用手段，其原理是利用电磁波把能量传递到花椒的内部，加热使其达到生产的要求。花椒吸收了微波的辐射，使得其内在的极性分子在微波的作用下呈现出方向排列的趋势，改变花椒原有的分子结构。当电场的方向随着时间快速发生变化时，花椒中的极性分子也会以相同的速度运动，必然会引起分子的转动，速度越快，产生的摩擦热能就会越多，从而由内部开始促使物料温度升高，达到沸点温度，水分蒸发，因此实现了干燥的目的。张黎骅等[20]研究表明微波辐射功率对花椒的温度变化速度特性影响明显，提高微波功率，温度上升的速度加快，等温的时间缩短。李孟楼等[21]研究发现旋转式微波炉烘干鲜花椒的效率高出平板层式微波炉烘干效率，超过20.50%，但是其效率都会随着投料量增加而降低，当投料超过一定量时，烘干效率急剧下降。

微波干燥不仅大大减少干燥的时间，而且节能环保、效率高，比热风干燥成本更低。但是微波干燥的干花椒产品品质不理想，传统的干燥设备单次干燥数量小，故不能广泛使用。

2.4 真空干燥技术

真空干燥[22]通常也被称作解析干燥，是一种利用在真空负压的条件下水的沸点显著降低，此时通过加热达到负压状态下低沸点让水分蒸发的干燥方式。真空干燥技术能够在不破坏产物中多种不耐高温的营养物质前提下，达到干燥的效果，因此被广泛地应用于食品干燥。孟国栋等[23]研究表明，运用真空干燥技术对花椒进行干燥时，干燥的温度、真空度和装载量对干燥的总时间和速度影响最大，最终通过对花椒的真空干燥特性曲线分析出：花椒的干燥温度越高，真空度越大，花椒的平均干燥速度越快，但是花椒的装载量多，干燥速率明显降低；温度越低，真空度越高，花椒的色泽品质越好。

花椒的香味[24]主要来自内部大量的挥发性物质，温度太高，破坏其挥发物质的分子结构，造成营养损失，而真空干燥能够实现低温干燥[25]，能够在很大程度上保留花椒的香气成分，是干燥花椒的理想技术之一。不过市面上真空干燥设备价格高昂、能耗大、生产效率较低，因此在实际生产中鲜有使用，多用于科研阶段。

2.5 热泵干燥技术

热泵干燥的原理是利用热汞排除室内的湿热空气，将其重新加热与原料混合，实现原料干燥的技术。热泵干燥分为中高温热泵干燥、高温热泵干燥，制热出风温度达到65 ℃的热泵被称为中高温热泵，高温热泵是指制热出风温度能够达到80 ℃以上的热泵。杨兵等[26]研究表明：热泵干燥的干制温度对花椒的色泽和麻味物质影响最大，其次是相对湿度，最后是铺放的质量；干燥温度达到59.30 ℃，铺放花椒质量735 g和相对湿度40%时，花椒的干制品品质最优；热泵干燥具有能耗低，低碳环保，工作效率高等优点，但是设备占地面积大，运输维护成本相对较高，仅适合大规模的加工企业和大型合作社等公司。

2.6 联合干燥技术

花椒的干燥不仅需要考虑含水量[27]，还不能破坏花椒的口感，减小色差的变化，因此单一的干燥手段难以满足对花椒产品的需求。在不断研究发展单一的干燥工艺的同时，还要将不同干燥技术相结合，扬长避短，加快干燥技术的发展。田冰等[28]通过对青花椒的热泵-微波联合干燥工艺优化研究发现，在干燥初期，先采用热泵干燥，使花椒的水分降低到一定的程度后再使用微波干燥，结果发现联合干燥不仅可以提升花椒干制品的品质还可以起到节能减排，提升干燥效率；通过试验发现，使用59 ℃热泵干燥，含水率40%时，使用微波干燥（微波功率340 W）得到的花椒干制品品质最佳。张黎骅等[29]研究表明真空微波干燥技术在一定程度上优于花椒微波干燥，真空微波干燥得到的花椒干制品品质更好。王玲等[30]研究表明热风-微波联合干燥技术除了有热风干燥湿度梯度大、干燥速度快的优点，还具备微波干燥强度大的优点，能明显改善花椒干制品的品质，减少花椒干燥时间，降低能耗，有利于花椒干燥工业化。

因此，联合干燥技术较单一的干燥技术更能满足大众需求。不仅体现在干燥速度快，节省能耗，还表现在花椒干制品光泽，口感更好。联合干燥技术结合不同干燥技术的优点，对单一的干燥技术的不足之处进行改良优化，避免单一干燥技术的缺点。未来联合干燥技术是花椒干燥研究的热点、重点之一。究竟选择哪几种技术进行联合干燥既可以节约时间，降低能耗，又可以保证花椒干制品的品质，还需深入研究。

3 结语与展望

随着全国花椒种植面积的日益增加，传统的干燥技术难以满足产量快速增长的需求和人民群众对花椒品质的高要求。花椒干燥的预处理、干燥技术的选择和工艺的优化对花椒干燥的品质产生直接影响。未来对花椒的干燥技术研究应集中在以下几方面。

一是寻找适用于大量花椒预处理的绿色天然、效率高的化学试剂，减少干燥过程中花椒产生的色差和花椒中的营养成分，进一步提高花椒的经济效益。二是探索新型绿色、可循环新能源干燥技术。针对花椒干燥设备能耗高、产生污染大的问题，开展节能、环保的新型干燥技术研究。三是加强对联合干燥技术的研究。充分发挥不同干燥技术的特色及其优势，达到节约能源，提高花椒干燥品质的目的。四是提升花椒干燥设备的自动化、智能化的水平。促进现代化信息技术与干燥设备相结合，提高花椒干燥设备的工作效率。五是建立标准化干燥设备和技术，其一是减少设备成本，其二是规范技术加工过程，有利于提高花椒干制品质量。由于花椒干燥的复杂性，选择何种的干燥技术，既能够提高花椒的干燥品质，又能够降低成本，还可以绿色环保，仍然需要持续深入研究。