紅棗熱風干燥工藝的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢

劉立果等

摘要紅棗因其具有豐富的營養(yǎng)價值而受到越來越多的消費者的青睞，但紅棗不能被及時高品質(zhì)的干燥是制約其產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一個“瓶頸”?，F(xiàn)有的干燥方法、干燥工藝及干燥設(shè)備已滯后于紅棗產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，這不僅會使棗農(nóng)受到嚴重的損失，還會使紅棗的營養(yǎng)價值大打折扣。熱風干燥是目前最可行的干燥方法，烘房經(jīng)驗干燥工藝是最常用的干燥工藝。總結(jié)了近年來學者對紅棗干燥工藝的研究，分析了研究現(xiàn)狀，提出了研究中存在的問題。并且指出在現(xiàn)有烘房經(jīng)驗干燥工藝的基礎(chǔ)上，通過搭建試驗臺進行反復的正交試驗得出滿足不同品種、不同大小、不同含水率的紅棗的多條較優(yōu)干燥工藝曲線是現(xiàn)階段提高干燥品質(zhì)和效率、節(jié)約能源、降低成本的有效方法，也是紅棗干燥的發(fā)展趨勢。

關(guān)鍵詞紅棗；干燥；工藝；現(xiàn)狀；趨勢

中圖分類號S509.9文獻標識碼A文章編號0517-6611（2015）29-292-03

紅棗是我國特有的果樹品種，已有4 000多年的栽培歷史了，世界紅棗產(chǎn)量的90%來自我國。目前全國現(xiàn)有棗樹栽培面積150多萬hm2，總產(chǎn)量達300多萬t。截止到目前，新疆棗樹種植面積達到43.5萬hm2，產(chǎn)量為120萬t。紅棗正常的收獲時間是在8至10月份，在紅棗的主要種植區(qū)域陰雨天氣居多，而且若通風不好紅棗也容易發(fā)生霉變。棗成熟之后，棗果實內(nèi)的水分很高，并且含糖量也較高，很容易感染細菌和真菌；棗果的呼吸強度較高，不斷釋放出因呼吸產(chǎn)生的熱量，因此在常溫下很容易腐爛發(fā)霉，不宜儲藏[2-5]。紅棗干制是目前紅棗最主要的初級加工方式，每年約有90%的鮮棗被干制。紅棗自然干燥需要較大的房舍或場地，不適合大量紅棗集中干制，并且干制過程中容易受到風沙、細菌和昆蟲的污染等，衛(wèi)生條件較差，紅棗干制品存在一定程度的安全隱患，降低了紅棗的干制品質(zhì)。紅棗在自然干燥時要暴露在外面，會受到風沙的污染，降低了紅棗的品質(zhì)。其次，自然干燥一般都需要1個月左右的時間，導致上市時間比人工干燥晚很多，嚴重地影響棗農(nóng)的經(jīng)濟收益。

對于紅棗干燥遇到的嚴重問題，很早以前學者們就對紅棗烘房進行了研究。目前烘房已在全國紅棗主產(chǎn)區(qū)進行了廣泛的推廣，為紅棗干燥做出了巨大貢獻，得到了棗農(nóng)的好評。但是，紅棗烘房也存在很多問題，對紅棗干燥的品質(zhì)產(chǎn)生一些不利影響。其中紅棗烘房干燥工藝粗糙是主要問題之一。目前紅棗烘房干燥的工藝主要是人們長期以來干燥經(jīng)驗的積累，對操作人員的經(jīng)驗技術(shù)水平要求高。

1干燥工藝研究現(xiàn)狀

現(xiàn)有的烘房經(jīng)驗干燥工藝有以下3種：①于6～8 h內(nèi)平穩(wěn)升溫至55～60 ℃，繼續(xù)在8～10 h升溫至68～70 ℃，不超過70 ℃，再延長6 h溫度逐漸下降到不低于50 ℃。烘干時間共需24 h左右。②于5～6 h內(nèi)平穩(wěn)升溫至55～60 ℃，一直維持該溫度10 h，余溫不低于50 ℃，繼續(xù)干燥3～4 h，烘干時間共需20 h左右。③于3～4 h內(nèi)急劇升溫至65～68 ℃，并繼續(xù)維持6～8 h，以后的5～6 h溫度下降到不低于50 ℃。烘干時間共計18 h左右。其中干燥工藝①較常用，工藝③不常用。不論哪種干燥工藝，在干燥過程中烘房內(nèi)的相對濕度都應(yīng)在50%～70%，相對濕度超過70%應(yīng)進行排濕，低于50%應(yīng)停止排濕。

由于不同的熱風干燥參數(shù)對紅棗干燥的外觀品質(zhì)和營養(yǎng)成分影響很大，很多學者對不同熱風干燥參數(shù)下紅棗的外觀品質(zhì)和營養(yǎng)成分進行了大量的研究。這些研究成果對紅棗烘房干燥工藝的優(yōu)化和干燥機干燥工藝的確定具有很大的參考價值。

陳錦屏等對紅棗干燥進行了大量的研究，得出了一些非常有價值的研究成果：①不同熱風干燥工藝對紅棗干燥品質(zhì)的影響，對烘房在3種干燥工藝條件下的紅棗品質(zhì)進行了對比[8-9]。②對分別在自然干燥和熱風干燥條件下紅棗中的維生素C、還原糖和總酸變化進行了研究。③對在不同熱風烘干溫度和時間條件下導致非酶褐變的主要物質(zhì)的變化規(guī)律及與褐變的關(guān)系進行了研究。結(jié)果表明，隨著干制溫度升高，時間延長，棗肉的褐變度和 5HMF含量逐漸增加，總糖、還原糖、抗壞血酸和氨基酸態(tài)氮逐漸減少；在干制溫度70 ℃時，1 7種游離氨基酸除Thr、Ser、Glu 和 Pro 外，其他氨基酸的含量均隨時間的延長呈上升趨勢[11-12]。④對在不同熱風干燥工藝條件下紅棗中的揮發(fā)性物質(zhì)在烘干過程中的變化進行了研究。結(jié)果表明，新鮮成熟的團棗的揮發(fā)性成分主要為13種酯類，以棕櫚烯酸乙酯、肉豆蔻烯酸乙酯、亞油酸乙酯、棕櫚酸乙酯、油酸乙酯、月桂酸乙酯、肉豆蔻酸乙酯等的含量較高，且其含量隨著溫度的升高和時間的延長而逐漸略有減少；5羥甲基2呋喃甲醛和5羥基5，6二氫-麥芽酚在55 ℃以上檢出，2呋喃甲醛在65 ℃以上檢出，隨著烘干溫度逐步升高和時間增長其殘留含量逐漸增高；65 ℃烘干時干棗的品質(zhì)最好，烘干紅棗的最高溫度不宜超過70 ℃[13-15]。

魯周民等在紅棗干燥方面的主要研究成果有：①對不同熱風干燥溫度對紅棗香氣成分的影響進行了研究。結(jié)果表明，陜西糖心棗在50、60、70 ℃的熱風干燥條件下干燥完成的紅棗中揮發(fā)性物質(zhì)種類分別有55、53和51種。這些揮發(fā)性物質(zhì)中均含羧酸類、醛酮類、酯類、醇類、烷烴類及少量其他物質(zhì)，其中，70 ℃時干制紅棗揮發(fā)性物質(zhì)中羧酸類和醇類量分數(shù)較高；60 ℃時揮發(fā)性物質(zhì)中含有較多的醛酮類、酯類和烷烴類物質(zhì)。研究表明，不同溫度對干制紅棗特征香氣成分的形成有較大影響[16-17]。②對紅棗薄層干燥數(shù)學模型進行了研究。結(jié)果表明，紅棗的干燥過程可分為 2 個階段，加速期和降速期，沒有出現(xiàn)恒速期[18]。③對紅棗干燥過程中主要成分的變化動力學進行了研究。干制過程中，紅棗水分比（MR）隨干制進行不斷下降，干制初期 MR 下降較快，隨后下降速度變慢并逐漸趨于平緩。在不同干制條件下（50～70 ℃），紅棗中還原型維生素 C（AA）的含量均呈下降趨勢，并且溫度越高，AA 含量下降越快。在不同干制條件下（50～70 ℃）紅棗氧化型維生素 C（DHAA）的含量均呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢[19]。

李煥榮等在紅棗干燥方面的主要研究成果有：①研究了不同干燥方法對干棗營養(yǎng)成分和香氣成分的影響。結(jié)果表明，干制方式對紅棗的營養(yǎng)成分和香氣成分有較大的影響；果膠、總酸、還原糖、總糖含量在干制后均有所下降；35 ℃干制時果膠降解量較大，還原糖、總糖、總酸含量下降幅度較低；干制方式對干棗的香氣成分影響較大，不僅表現(xiàn)在香氣成分的種類上，也表現(xiàn)在香氣成分的含量上；在加熱干制條件下采用相對較低的干制溫度，能最大限度地減少營養(yǎng)成分和揮發(fā)性成分的損失。②對不同熱風干燥溫度對棗果實質(zhì)構(gòu)性能的影響進行了研究。結(jié)果表明，干制溫度對干棗的各項質(zhì)構(gòu)參數(shù)影響較大，當干制溫度大于40 ℃時各項參數(shù)都隨溫度升高而增大，其中硬度、脆度、黏著性的變化趨勢較為明顯，能反映出干制溫度對干棗品質(zhì)的影響。③對紅棗干制過程中可溶性糖含量變化的規(guī)律進行了研究。干制工藝對各類糖含量的變化影響較大。熱風干制條件下，干制溫度越高，蔗糖等非還原糖降解越快，果糖、葡萄糖及還原糖含量上升亦越快[22-23]。④以新疆優(yōu)質(zhì)哈密大棗為材料，研究了熱風干制溫度對紅棗體積收縮規(guī)律、水分含量、干制速率、組織結(jié)構(gòu)變化等方面的影響，建立了紅棗干制過程中的收縮模型。

此外，閆忠心進行了干制對紅棗香氣物質(zhì)和品質(zhì)影響的研究。雷昌貴對太行山婆棗烘干技術(shù)進行了研究。梁皓等對不同干燥方式對棗果實抗氧化功效的影響進行了研究[27]。楊艷杰等對不同干燥方法下紅棗中維生素C含量進行了測定分析[28-29]。魯潔等研究了熱風干燥對阜平紅棗品質(zhì)的影響并建立了其數(shù)學模型[30]。

2干燥工藝研究存在的問題

雖然目前有一些學者對紅棗干燥工藝進行了大量的研究，但是投入的人力和物力相對較少，研究不夠系統(tǒng)，研究成果的轉(zhuǎn)化率極低。目前紅棗干燥還是主要采用自然干燥和烘房干燥2種方式。很多學者研究發(fā)現(xiàn)，自然干燥不僅會使紅棗的營養(yǎng)成分大量損失還會存在衛(wèi)生問題，但自然干燥仍然是人們最廣泛采用的干燥方式。人們長期以來摸索出的傳統(tǒng)烘房干燥方式以及經(jīng)驗干燥工藝雖然存在不環(huán)保、勞動強度大等問題，但仍然是快速、有效干燥紅棗，減少紅棗損失，增加棗農(nóng)收入的最有效的干燥方式。目前模仿傳統(tǒng)烘房及其干燥工藝的新一代烘房正在被研制和應(yīng)用，可以有效地減少環(huán)保問題，降低勞動強度。

溫度、濕度、風速是影響紅棗干燥的最主要因素。紅棗是一種熱敏性水果，在不同的干燥階段對溫度、濕度的要求也是不同的。在不同的干燥階段對溫度、濕度、風速控制的是否合適、恰當會直接影響紅棗的干燥品質(zhì)和干燥效率。對紅棗干燥工藝的研究實質(zhì)上就是在不同的干燥階段找到與之相對應(yīng)的，滿足紅棗干燥需要的較優(yōu)的溫度、濕度、風速組合以提高紅棗干燥的品質(zhì)和效率，降低能耗。而目前不少學者對紅棗熱風干燥工藝的研究僅局限在某一單因素作用下對紅棗干燥品質(zhì)和效率的影響。這種研究雖然可以粗略地看出某一因素的變化對紅棗干燥品質(zhì)和效率的影響，但不能反映出實際干燥過程中各因素綜合作用時對紅棗干燥品質(zhì)和效率的影響。

紅棗的品種、大小和初始含水率對紅棗干燥都有很大的影響。有些學者在做試驗時對紅棗的品種和初始含水率進行了限定，而對紅棗的大小沒有區(qū)分。紅棗的大小不同所需要的干燥工藝也是不一樣的。

有些學者在做干燥試驗研究時采用小型恒溫鼓風干燥箱，而小型恒溫鼓風干燥箱一般不能設(shè)定濕度，干燥箱內(nèi)的濕度會受到干燥時棗的數(shù)量、干燥箱內(nèi)的溫度以及干燥箱內(nèi)風速的影響。經(jīng)過多次試驗發(fā)現(xiàn)，在溫度較高的條件下，當干燥棗的數(shù)量較少時，干燥箱內(nèi)的相對濕度會很低，很難提高相對濕度。在這種情況下干燥，紅棗很容易被損壞，如圖1所示。圖1所示的是利用小型恒溫鼓風干燥箱對山東沾化大棗進行干燥時出現(xiàn)的問題。在曲線圖中藍色的曲線指的是干燥箱內(nèi)的溫度曲線，紅色的曲線指的是室內(nèi)的溫度曲線，綠色的曲線指的是干燥箱內(nèi)相對濕度曲線，黃色的曲線指的是室內(nèi)的相對濕度。藍色的曲線出現(xiàn)的周期性的跳躍是由于定期取出紅棗稱重造成的。從圖1中可以看出干燥箱內(nèi)的溫度平均在60 ℃，相對濕度在10%以下，最終造成了紅棗出現(xiàn)中間空的現(xiàn)象。經(jīng)過反復的試驗發(fā)現(xiàn)，即使增加紅棗的數(shù)量，由于恒溫鼓風干燥箱不能自動加濕，干燥箱內(nèi)的濕度也很難超過空氣的相對濕度，也不能實現(xiàn)對濕度的控制?？梢姡ㄟ^搭建干燥試驗臺替代恒溫鼓風干燥箱，實現(xiàn)溫度、濕度、風速的連續(xù)可調(diào)是紅棗干燥研究的迫切需要。

3干燥工藝研究的趨勢

從以上存在的問題可以看出，紅棗干燥的機理是很復雜的，人們對于紅棗干燥工藝的研究還處在初級階段。目前在干燥紅棗時人們廣泛采用的仍然是長期以來積累的經(jīng)驗干燥工藝。這種經(jīng)驗干燥工藝相對較粗糙，還有相當大的優(yōu)化和完善空間。在現(xiàn)階段為了盡快地滿足紅棗干燥和節(jié)能環(huán)保的需要，人們要加大科研的投入力度，在現(xiàn)有干燥經(jīng)驗工藝的基礎(chǔ)上進行深入、系統(tǒng)的研究。在現(xiàn)有經(jīng)驗工藝的基礎(chǔ)上搭建溫度、濕度、風速均可調(diào)節(jié)和設(shè)定的試驗臺，并進行反復的正交試驗以確定出滿足不同品種、不同大小、不同含水率的紅棗的多條較優(yōu)的干燥工藝曲線。對不同品種、不同大小、不同含水率的紅棗采用相對應(yīng)的干燥工藝曲線進行干燥可大大提高紅棗的干燥品質(zhì)和干燥效率，實現(xiàn)節(jié)能環(huán)保的目的。

4結(jié)論

紅棗的自然干燥和烘房干燥仍然是人們最廣泛采用的2種干燥方法。人們?nèi)匀徊捎脗鹘y(tǒng)的較粗糙的經(jīng)驗工藝進行干燥，干燥工藝相對落后，幾乎沒有新的進展。

目前對紅棗干燥工藝研究的投入不夠大，研究的不系統(tǒng)、不深入，成果轉(zhuǎn)化率很低。

紅棗干燥機理非常復雜，需要進行長期的研究，目前最現(xiàn)實可行的方法就是利用試驗對現(xiàn)有的烘房經(jīng)驗工藝進行優(yōu)化。

確定出滿足不同品種、不同大小、不同含水率的紅棗的多條較優(yōu)的干燥工藝曲線實現(xiàn)精準干燥以提高干燥品質(zhì)和效率，降低能耗，節(jié)約成本，是紅棗干燥的發(fā)展趨勢。

安徽農(nóng)業(yè)科學2015年

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