鐵皮石斛熱風干燥試驗分析

朱加繁 喻自榮 彭繼文 楊陸強 高志超 張汝坤

摘要 [目的]探索不同于傳統(tǒng)方法的新的石斛干燥方法。[方法]通過對鐵皮石斛進行熱風干燥試驗，分析在溫度、風速和鋪排密度等因素變化的情況下，鐵皮石斛外觀品質(zhì)和質(zhì)量的變化情況，探討各種因素水平對石斛干燥效果的影響。[結(jié)果]試驗表明，各因素對鐵皮石斛干燥效果的影響大小排序為：干燥溫度→風速→鋪料密度→加熱時間→間歇時間，其中干燥溫度為60 ℃，風速為0.5 m/s，鋪排密度為8 kg/m2，間歇時間和加熱時間分別為10 min和30 min的條件下，干燥得到的鐵皮石斛外觀品質(zhì)最佳。[結(jié)論] 研究對鐵皮石斛干燥工藝的改進和優(yōu)化具有參考意義，可用于指導生產(chǎn)石斛干品。

關(guān)鍵詞鐵皮石斛；熱風干燥；分析

中圖分類號S567.23+9文獻標識碼

A文章編號0517-6611（2015）34-074-04

鐵皮石斛（Dendrobium candidum）為蘭科石斛屬植物，又名黑節(jié)草，我國傳統(tǒng)滋陰名貴中藥之一[1]，主產(chǎn)于浙江、廣西、四川、云南、湖南、貴州等地。鐵皮石斛主要有效成分為多糖及石斛堿等，具有滋陰清熱、益胃生津、調(diào)節(jié)免疫力和延遲衰老等功效，對熱病傷津、口干煩渴、病后虛熱等有顯著療效[4]。

干燥作為鐵皮石斛生產(chǎn)過程中極其重要的工藝環(huán)節(jié)之一，在其儲存、運輸和加工過程中占有重要地位，經(jīng)干燥后的石斛成品能長久保存而不會發(fā)生霉爛和變質(zhì)。傳統(tǒng)的鐵皮石斛干燥方法主要有自然晾曬法、直接烘干法和楓石斛加工法，其加工過程主要是將新鮮石斛用文火烘焙、使之軟化，然后搓揉、去掉薄膜狀葉鞘，再經(jīng)手工扭曲定型，搓扭成條形或卷曲成疏松的團狀、螺旋狀、彈簧狀等，再經(jīng)自然晾曬或烘干[5]。這些方法費時費力，且與目前企業(yè)的規(guī)?；a(chǎn)不相適應，有時甚至不能完全達到食品衛(wèi)生和環(huán)保要求，因此有必要對鐵皮石斛的干燥方式進行深入研究。從20 世紀初開始有了熱風干燥理論的研究[6]，熱風干燥技術(shù)具有成本低廉、易于操作、可實現(xiàn)自動控制等特點，在食品加工過程中的應用已十分普遍。筆者對鐵皮石斛進行熱風干燥試驗，研究不同因素對其干燥效果的影響，對鐵皮石斛干燥工藝的改進和優(yōu)化具有一定的指導意義。

1材料與方法

1.1材料供試原材料，產(chǎn)自云南省保山市龍陵縣的鐵皮石斛鮮條。主要儀器：電子自動分析天平，LT501型；微量水分測定儀，SF5型；燒杯、量筒，量程400 ml和100 ml；電熱鼓風干燥箱，101A2B型。

1.2正交試驗的設計與試驗過程

1.2.1石斛熱風干燥正交試驗設計。試驗選取溫度、風速、鋪排密度、間歇時間和加熱時間作為石斛熱風干燥的影響因子，每個影響因子取4個水平。石斛熱風干燥試驗因子水平表如表1所示。

1.2.3試驗步驟。每組試驗的干燥物料均為用電子天平稱取的100 g新鮮石斛段，試驗開始前，將其按照設定的鋪排密度均勻地平鋪在事先準備好的干燥盤中，然后將干燥盤置入恒溫鼓風干燥箱內(nèi)，再根據(jù)每個試驗組對應的參數(shù)設置好干燥箱內(nèi)的溫度、風速和加熱時間等。干燥過程中嚴格按照試驗的要求定時稱取石斛的質(zhì)量，認真記錄試驗結(jié)果和干燥過程中石斛品質(zhì)的變化情況。

1.3石斛干燥試驗各指標的測定

1.3.1石斛質(zhì)量的測定。每組干燥試驗過程中，每經(jīng)過一段設定的加熱時間都要稱量石斛干品的質(zhì)量，并認真記錄相關(guān)數(shù)據(jù)。

1.3.2干燥后的石斛外觀品質(zhì)。待每個試驗組的石斛干燥完成后，從色澤、形態(tài)和香氣等方面仔細觀察石斛的外觀品質(zhì)，并認真記錄相關(guān)情況。表2為石斛外觀品質(zhì)評定標準，圖2為鐵皮石斛干燥效果圖。

1.3.3干燥后石斛含水率。待完成石斛干燥試驗后，用微量水分測定儀檢測石斛成品的水分含量，圖3為石斛水分測定圖。

2結(jié)果與分析

2.1鐵皮石斛熱風干燥指標測定結(jié)果分析

鐵皮石斛熱風干燥正交試驗采用L16（45）正交表，一共完成了16次試驗，當檢測到石斛含水率達到安全含水率以下（即失水率為87%）時停止干燥。表3為鐵皮石斛熱風干燥正交試驗結(jié)果和分析表，表中i為各因素在同一水平下的試驗指標的平均數(shù)，R為最大平均數(shù)與小平均數(shù)的差值，用來反映該因素水平變動對試驗效果的影響[10]。

從鐵皮石斛熱風干燥正交試驗結(jié)果分析表中可以看出，各因子對鐵皮石斛熱風干燥效果影響的大小排序依次為：溫度、風速、鋪料密度、加熱時間、間歇時間。

2.2石斛干燥過程中失水率變化情況分析

根據(jù)各個試驗組石斛干燥后的質(zhì)量變化情況，計算出各試驗組對應參數(shù)下的石斛干燥失水率，繪制得到失水率曲線圖如圖4～7所示。

分析各試驗組石斛干燥失水率曲線圖可以得出各試驗因子對石斛干燥時間的影響。干燥溫度越高，石斛干燥所需的時間越短，其中干燥溫度每升高10 ℃，石斛干燥所需時間大約縮短60 min，在同一干燥溫度下，風速每增加0.2 m/s，石斛干燥時間大約縮短30 min，、間歇時間和加熱時間對干燥速率的影響不明顯。

對比各試驗組的干燥時間，可以看出，16次試驗中，完成石斛干燥最快的是15號試驗，耗時240 min，干燥速率最慢的是試驗1，耗時630 min，而15號試驗所對應的溫度和風速都是最大值，試驗1對應的溫度和風速都是最小值，說明溫度和風速是影響石斛干燥速率較大的2個因素。

各試驗組對應的石斛干燥失水率曲線基本都遵循了物料干燥特性曲線規(guī)律，即剛開始干燥的一段時間物料水分散失比較快，隨著干燥時間的增加，物料水分變化逐漸進入恒速階段和降速階段。這是因為試驗剛開始時，石斛所蒸發(fā)的水分主要是其外部的機械結(jié)合水，這部分水分蒸發(fā)比較容易，接近干燥完成的那段時間，石斛水分蒸發(fā)比較困難，因為此時機械結(jié)合水逐漸蒸發(fā)結(jié)束，開始蒸發(fā)的是石斛內(nèi)部的物理結(jié)合水，故而隨著干燥時間的增加，失水率曲線越來越平緩。

2.3鐵皮石斛熱風干燥優(yōu)化方案

根據(jù)主要因素擇優(yōu)選取，次要因素適當選取的原則[6]，綜合考慮石斛干燥速率和

試驗設備的能耗情況等因素，提出鐵皮石斛石斛熱風干燥工藝的優(yōu)化方案如下：溫度60 ℃，風速0.5 m/s，鋪料密度8 kg/m2，間歇時間10 min，加熱時間30 min。

3結(jié)論與討論

通過采用正交試驗的方法完成了16組鐵皮石斛熱風干燥試驗，認真記錄并分析了試驗數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)了鐵皮石斛熱風干燥過程中其質(zhì)量變化和失水率變化規(guī)律，同時也發(fā)現(xiàn)了石斛干燥試驗的許多不足之處。

通過對比和分析溫度、風速、鋪料密度和加熱時間等因素水平對鐵皮石斛熱風干燥速率和干燥效果的影響，提出了鐵皮石斛熱風干燥工藝的優(yōu)化方案，為鐵皮石斛熱風干燥工藝的優(yōu)化和改進提供了理論依據(jù)。

試驗過程中將鐵皮石斛切割成2 cm左右的小段進行干燥，而石斛實際加工過程中多是將其完整鮮條直接干燥，再搓扭成螺旋狀或彈簧狀的“楓斗”產(chǎn)品，故而該試驗所提出的鐵皮石斛熱風干燥干燥優(yōu)化方案，不一定能完全適應于鐵皮石斛的傳統(tǒng)加工工藝過程，因此，需要進一步論證該優(yōu)化方案在石斛實際生產(chǎn)過程中的應用情況。

還需要對鐵皮石斛熱風干燥試驗建立相應的熱風干燥

數(shù)學模型，從定量的角度來討論溫度、

風速和鋪排密度等因

素對石斛干燥效果的影響，

分析和研究石斛干燥過程中其水分和內(nèi)部品質(zhì)的變化情況。

在對干燥后的石斛品質(zhì)進行評價時，僅從外觀質(zhì)量進行觀察，沒有對其內(nèi)部所含的藥用成分進行檢測，評定結(jié)果具有一定的主觀性。

參考文獻

[1]

陸兵.鐵皮石斛組織培養(yǎng)研究進展[J].黑龍江農(nóng)業(yè)科學，2009（2）：164-167.

[2] 國家藥典委員會.中國藥典（一部）[S].北京：中國醫(yī)藥科技出版社，2010：265.

[3] 李玲，鄧曉蘭，趙興兵，等.鐵皮石斛化學成分及藥理作用研究進展[J].腫瘤藥學，2011，1（2）：90-94.

[4] 辛明，張娥珍，李楠，等.不同干燥工藝對鐵皮石斛多糖及石斛堿的影響[J].南方農(nóng)業(yè)學報，2013，44（8）：1347-1350.

[5] 張雅琴，丁作明，安彥峰，等.鐵皮石斛藥材不同加工方法的比較[J].中國民族民間醫(yī)藥，2015，39（1）：23-25.

[6] 區(qū)煥財，毛文菊.三七熱風干燥試驗分析[J].湖南農(nóng)機，2013，40（3）：28-31.

[7] DENG Z J，JIANG H T.Different drying methods on quality of the purple sweet potato flour[J].Science and technology of food industry，2011，32（1）：359-364.

[8] 胡傳榮，李云雁.試驗設計與數(shù)據(jù)處理[M].北京：化學工業(yè)出版社，2008.

[9] 潘永康，王喜忠.現(xiàn)代干燥技術(shù)[M].北京：化學工業(yè)出版社，1998.

[10] 陶全貴.我國干燥設備行業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展建議[J].河南化工，2002，1（5）：9-10.

[11] 國家技術(shù)監(jiān)督局.食品中水分的測定方法：GB/T14769-93[S].北京：國家技術(shù)監(jiān)督局，1993.

[12] 張曼玲.不同食品中水分測定方法探討[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2009（21）：292-293.

[13] 梁泉，白燕冰，張雅瓊，等.云南石斛產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀及可持續(xù)發(fā)展對策[J].中國熱帶農(nóng)業(yè)，2012（4）：24-27.

[14] 夏宇，劉泊遠，甘夢陽，等.石斛種植工藝及其機械化生產(chǎn)技術(shù)體系探討[J].安徽農(nóng)業(yè)科學，2014，42（33）：11664-11666.