香菜熱風(fēng)干燥的試驗(yàn)研究

趙　昆，趙士杰，滕竹竹

(內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué) 機(jī)電工程學(xué)院，呼和浩特　010018)

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香菜熱風(fēng)干燥的試驗(yàn)研究

趙昆，趙士杰，滕竹竹

(內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué) 機(jī)電工程學(xué)院，呼和浩特010018)

摘要：首先通過試驗(yàn)分析了漂燙預(yù)處理對(duì)香菜熱風(fēng)干燥特性的影響,然后用單因素試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法探討熱風(fēng)溫度、熱風(fēng)速度和鋪料層厚度對(duì)香菜熱風(fēng)干燥特性的影響,之后又對(duì)香菜干制品進(jìn)行復(fù)水試驗(yàn),得出了香菜干制品在不同干燥條件下的復(fù)水特性。結(jié)果表明:熱風(fēng)溫度越高，熱風(fēng)速度越大，鋪料層厚度越小，干燥速率越大，干燥過程所需時(shí)間越短；但是，過高的熱風(fēng)溫度、熱風(fēng)速度和過小的鋪料層厚度都會(huì)降低香菜干制品的復(fù)水性能。

關(guān)鍵詞：香菜；熱風(fēng)干燥；復(fù)水性

0引言

香菜是芫荽的俗稱，屬傘形科植物，學(xué)名為Coriadrum Sativum L.，英文名為Coriander。香菜在我國(guó)各地均有栽培，以華北最多。香菜是人類歷史上應(yīng)用最早的芳香蔬菜之一，因其碧綠芳香，在美味佳肴中是不可缺少的重要調(diào)味料。[1]香菜富含鐵、蛋白質(zhì)、脂肪、胡蘿卜素B1、尼克酸、維生素C、膳食纖維、硫胺素、維生素B1及維生素E等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)；性溫，味辛，內(nèi)有健胃和刺激的作用，主要用于治療消化不良、感冒風(fēng)寒、發(fā)熱頭痛及痢疾下血等，外用有鎮(zhèn)痛效果[2]。

市場(chǎng)上對(duì)香菜的需求量很大，賓館、飯店中更是不可缺少，但由于香菜含的水分較多，質(zhì)地柔軟,極易腐敗變質(zhì)而不易貯藏；并且四季中，香菜產(chǎn)量并不均衡，淡旺季明顯，且市售價(jià)相差很大。因此，可以在旺季時(shí)將香菜干制保存，這樣可大大緩解供需矛盾。目前，國(guó)內(nèi)外學(xué)者研究香菜干制，大部分用的是真空冷凍干燥和微波干燥技術(shù)，而最傳統(tǒng)的熱風(fēng)干燥技術(shù)因其成本低、投資少、操作簡(jiǎn)單及設(shè)備維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)，仍然被作為果蔬干燥的首選方法。

本文以香菜為原料，首先進(jìn)行香菜漂燙預(yù)處理對(duì)照試驗(yàn)，然后進(jìn)行香菜熱風(fēng)干燥動(dòng)力學(xué)試驗(yàn)，主要研究不同因素(熱風(fēng)溫度、熱風(fēng)速度和鋪料層厚度)對(duì)香菜干燥特性和干燥速率的影響。最后，針對(duì)不同干燥條件下的香菜干制品進(jìn)行復(fù)水試驗(yàn)，考察不同干燥條件下制得香菜干品的復(fù)水特性。

1試驗(yàn)的材料和方法

1.1試驗(yàn)材料

香菜，選擇當(dāng)?shù)厥袌?chǎng)上顏色青綠、香味濃厚、株高整齊的新鮮樣品，一般含水率在89%～92%之間。

1.2儀器設(shè)備

1)DL104型電熱鼓風(fēng)干燥箱：天津市實(shí)驗(yàn)儀器廠生產(chǎn)，可調(diào)溫度0～300℃。

2)BT223S型電子天平：賽多利斯精密儀器有限公司生產(chǎn)，量程0～220g。

3)GZ-1型干燥實(shí)驗(yàn)裝置：華南理工大學(xué)科技實(shí)業(yè)總廠生產(chǎn)，可調(diào)最大風(fēng)速2.1m/s，可調(diào)溫度0～300℃。

4)電熱恒溫水浴鍋：上海科恒實(shí)業(yè)發(fā)展有限公司生產(chǎn)，控溫范圍0～100℃。

5)其它工具有刀具、溫度計(jì)、吸水紙、燒杯、鑷子、直尺和盤子等。

2試驗(yàn)方法

2.1初始含水率測(cè)定[3-4]

用清水將香菜清洗干凈，除去根部及其殘葉等不可食用部分，將水分瀝干后，切成約20～30mm的段狀。將切好的香菜樣品均勻鋪在網(wǎng)狀吊盤內(nèi)，在天平上稱取其質(zhì)量。打開DL104型電熱鼓風(fēng)干燥箱，調(diào)節(jié)其溫度至95℃；當(dāng)干燥箱內(nèi)溫度達(dá)到調(diào)定值時(shí)，將試驗(yàn)樣品放在干燥箱內(nèi)的網(wǎng)狀層板上開始干燥，持續(xù)烘干2h后稱其質(zhì)量，之后每隔0.5h稱量1次；當(dāng)相鄰兩次的稱重變化量小于0.002g時(shí)，停止試驗(yàn)。香菜的初始濕基含水率[5]為

式中W—試樣濕基含水率(%)；

M1—試樣干燥前的質(zhì)量(g)；

M2—試樣干燥后的質(zhì)量(g)。

最后，得出香菜的初始濕基含水率為92%。

2.2漂燙預(yù)處理試驗(yàn)

綠色蔬菜進(jìn)行高溫處理時(shí)，其體內(nèi)葉綠素的流失導(dǎo)致其脫色，不僅影響了外觀，而且降低了其原有的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值[6]。漂燙預(yù)處理能夠部分減弱果蔬中氧化酶的活性，避免果蔬發(fā)生褐變,并且可以提高其干燥速度和復(fù)水能力。

本試驗(yàn)采用的是85℃熱水漂燙2min。將香菜試驗(yàn)樣品放入盛有85℃熱水的燒杯中，用電熱恒溫水浴鍋保持其恒定的溫度，2min后撈出，瀝干其表面水分，進(jìn)行熱風(fēng)干燥動(dòng)力學(xué)試驗(yàn)。

2.3熱風(fēng)干燥試驗(yàn)方法

單因素試驗(yàn)安排表如表1所示。

表1　單因素試驗(yàn)安排表

啟動(dòng)電源，調(diào)節(jié)溫度控制儀的旋鈕和風(fēng)速閥門使熱風(fēng)溫度和熱風(fēng)速度達(dá)到調(diào)定值。將香菜試驗(yàn)樣品平鋪在網(wǎng)狀吊籃內(nèi)，懸掛于上置天平的干燥箱中，迅速稱取其質(zhì)量并開始計(jì)時(shí)，剛開始每隔15min記錄1次，2h后每隔0.5h記錄1次，直到將物料干燥到國(guó)家蔬菜入庫(kù)貯藏標(biāo)準(zhǔn)(香菜干基含水率為9% )[7]。

2.4干制品復(fù)水試驗(yàn)方法[8]

稱取適量的香菜干制品，放入450mL燒杯中，置于電熱恒溫水浴鍋中，水溫控制在80℃左右；復(fù)水5min后撈出香菜樣品，置于網(wǎng)狀吊籃中，瀝干其表面水分后稱重。

3試驗(yàn)評(píng)價(jià)指標(biāo)的計(jì)算

本試驗(yàn)選用的評(píng)價(jià)指標(biāo)為平均干燥速率和復(fù)水率。

1)平均干燥速率[4]為

式中N—試樣平均干燥速率(%/min)；

W1—試樣干燥前的濕基含水率(%)；

W2—試樣干燥后的濕基含水率(%)；

Δt—W1干燥至W2所用的時(shí)間(min)。

2)復(fù)水率[7]為

式中Gf—干制品復(fù)水后瀝干質(zhì)量(g)；

Gg—干制品試樣質(zhì)量(g)。

4試驗(yàn)結(jié)果與分析

4.1漂燙預(yù)處理對(duì)熱風(fēng)干燥特性的影響

圖1和圖2分別繪出了溫度為50℃、風(fēng)速為1.6m/s、鋪料層厚度為10mm的條件下，香菜經(jīng)過漂燙預(yù)處理與不經(jīng)過漂燙預(yù)處理的干燥曲線和干燥速率曲線。

從圖1可以看出：經(jīng)過漂燙預(yù)處理的香菜樣品，其干燥時(shí)間明顯縮短了；在干燥的開始階段，兩種樣品沒有表現(xiàn)出明顯的差異，但在干燥的中后期階段，漂燙過的樣品，其濕基含水率下降速度明顯加快。

從圖2可以看出：兩種樣品的干燥速率都是先升高再降低。漂燙過的樣品，其干燥速率增加的比較快，最大值也比未經(jīng)過漂燙處理樣品的大；在整個(gè)干燥時(shí)期內(nèi)，漂燙過的樣品有著較長(zhǎng)時(shí)間的高速率干燥階段。

圖1　漂燙預(yù)處理對(duì)含水率的影響

圖2　漂燙預(yù)處理對(duì)干燥速率的影響

4.2熱風(fēng)溫度對(duì)熱風(fēng)干燥特性的影響

按照表1做第1組試驗(yàn)，根據(jù)結(jié)果分別繪出了在熱風(fēng)速度為1.6m/s、鋪料層厚度為10mm、不同熱風(fēng)溫度(40℃、50℃、60℃和70℃)下的香菜干燥曲線和干燥速率曲線，如圖3和圖4所示；圖5反映了在不同熱風(fēng)溫度下香菜干制品的復(fù)水特性。

圖3　溫度對(duì)含水率的影響

圖4　溫度對(duì)干燥速率的影響

圖5　溫度對(duì)復(fù)水性的影響

由圖3可以看出：所有干燥曲線都呈逐漸下降趨勢(shì)，即香菜的含水率隨干燥時(shí)間的延長(zhǎng)而降低，且后期下降速度較前期的更快。從不同曲線的比較中可以看出：溫度越高，達(dá)到香菜干品的安全含水率所需的時(shí)間越短；同理，在相同的干燥時(shí)間點(diǎn)，溫度越高，香菜濕基含水率越低?？梢?，溫度是影響香菜熱風(fēng)干燥特性的主要因素之一。

由圖4可以看出：所有干燥速率曲線都是先升高后降低，且在中后期達(dá)到頂點(diǎn)，即速率最大值。整個(gè)干燥過程可分成兩個(gè)階段，即升速干燥階段和降速干燥階段，溫度越低，升速干燥階段越長(zhǎng)；溫度越高，干燥速率能越快地達(dá)到最大值，且高速率干燥階段越長(zhǎng)。此外，溫度越高熱風(fēng)干燥速率所能達(dá)到的最高值越大。

由圖5可以看出：香菜干品復(fù)水后，隨著熱風(fēng)溫度的升高，復(fù)水率是先升高后降低，且在50℃時(shí)達(dá)到最大值，在70℃時(shí)達(dá)到最小值；即在50℃時(shí)干制品復(fù)水性最好，在70℃時(shí)干制品復(fù)水性最差。這是由于低的熱風(fēng)干燥溫度導(dǎo)致干燥時(shí)間較長(zhǎng)，復(fù)水性相對(duì)較差；過高的熱風(fēng)干燥溫度導(dǎo)致干燥速率過大,香菜干制品的細(xì)胞組織受到嚴(yán)重破壞而導(dǎo)致其復(fù)原能力下降,復(fù)水性也最差 。

4.3熱風(fēng)速度對(duì)熱風(fēng)干燥特性的影響

根據(jù)表1做第2組試驗(yàn)，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果分別繪出了在熱風(fēng)溫度為60℃、鋪料層厚度為10mm、不同熱風(fēng)速度(0.6、1.1、1.6、2.1m/s)下的香菜干燥曲線和干燥速率曲線，如圖6和圖7所示；圖8反映了在不同熱風(fēng)速度下香菜干制品的復(fù)水特性。

從圖6中可以看出：所有干燥曲線也都是呈逐漸下降趨勢(shì)，即香菜的含水率隨干燥時(shí)間的延長(zhǎng)而降低，且后期下降速度較前期的更快。從不同曲線的比較中可以看出：熱風(fēng)速度越大，達(dá)到香菜干品的安全含水率所需的時(shí)間越短；同理，在同一干燥時(shí)間點(diǎn)，熱風(fēng)速度越大，香菜濕基含水率越低。可見，熱風(fēng)速度也是影響香菜熱風(fēng)干燥特性的主要因素之一。

從圖7中可以看出：所有干燥速率曲線也都是先升高后降低，且在后期達(dá)到頂點(diǎn)，即干燥速率最大值。整個(gè)干燥過程可分成兩個(gè)階段，即升速干燥階段和降速干燥階段，樣品水分的散失基本上發(fā)生在升速干燥階段，溫度越高，干燥速率能越快地達(dá)到最大值，且高速率干燥階段越長(zhǎng)。同理，在同一干燥時(shí)間點(diǎn)，速度越大，熱風(fēng)干燥速率越大，說明香菜樣品失水越快。

圖6　熱風(fēng)速度對(duì)含水率的影響

圖7　熱風(fēng)速度對(duì)干燥速率的影響

由圖8可以看出：香菜干制品復(fù)水后，隨著熱風(fēng)速度的升高，復(fù)水率是先升高后降低，在1.1m/s時(shí)達(dá)到最大值，在2.1m/s時(shí)達(dá)到最小值；即在熱風(fēng)速度為1.1m/s時(shí)干制的香菜樣品復(fù)水性最好，在熱風(fēng)速度為2.1m/s時(shí)干制的香菜樣品復(fù)水性最差。這是由于過高的熱風(fēng)干燥速度導(dǎo)致干燥速率過大,香菜干制品的細(xì)胞組織受到嚴(yán)重破壞而導(dǎo)致其復(fù)原能力下降,即復(fù)水性變差 。

圖8　熱風(fēng)速度對(duì)復(fù)水性的影響

4.4鋪料層厚度對(duì)熱風(fēng)干燥特性的影響

依照表1做第3組試驗(yàn)，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果分別繪出了在熱風(fēng)溫度為60℃、干燥速率為1.6m/s、不同鋪料層厚度(5、10、15、20mm)下的香菜干燥曲線和干燥速率曲線，如圖9和圖10所示；圖11反映了在不同鋪料層厚度下香菜干制品的復(fù)水特性。

圖9　鋪料層厚度對(duì)含水率的影響

圖10　鋪料層厚度對(duì)干燥速率的影響

從圖9中可以看出：所有干燥曲線也都是呈逐漸下降趨勢(shì)。從不同曲線的比較中可以看出：鋪料層厚度越小，樣品含水率下降得越快，即達(dá)到香菜干品的安全含水率所需的時(shí)間越短；而鋪料層厚度為15mm和20mm的干燥曲線基本重合，說明兩種樣品含水率下降的速率基本一致。

從圖10中可以看出：所有干燥速率曲線也都是先升高后降低，且在中后期達(dá)到頂點(diǎn)，即干燥速率最大值。整個(gè)干燥過程可分成3個(gè)階段，即升速干燥階段、恒速干燥階段和降速干燥階段，鋪料層厚度越大，恒速干燥階段越長(zhǎng)；5mm厚時(shí)上升得最快，下降得也最快，且最高干燥速率也是最大的。

圖11　鋪料層厚度對(duì)復(fù)水性的影響

由圖11可以看出：香菜干制品復(fù)水后，隨著鋪料層厚度的升高，復(fù)水率是先升高后降低，在15mm厚度時(shí)達(dá)到最大值，在5mm厚度時(shí)達(dá)到最小值，即在鋪料層厚度為15mm時(shí)干制的香菜樣品復(fù)水性最好，在鋪料層厚度為5mm時(shí)干制的香菜樣品復(fù)水性最差。

5結(jié)論

試驗(yàn)結(jié)果表明：漂燙預(yù)處理能夠提高物料的干燥速率；熱風(fēng)溫度、熱風(fēng)速度和鋪料層厚度都是影響香菜熱風(fēng)干燥的主要因素。溫度越高，風(fēng)速越大，鋪料層厚度越小，香菜干燥速度越快；但是，隨著溫度的升高、風(fēng)速的增大、鋪料層厚度的增加，香菜干制品的復(fù)水率都是先升高后降低。

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Experimental Study on Hot Air Drying of Coriander

Zhao Kun, Zhao Shijie, Teng Zhuzhu

(College of Mechanical and Electrical Engineering， Inner Mongolia Agricultural University，Hohhot 010018，China)

Abstract：In this paper, the effect of blanching pretreatment on drying characteristics of coriander was investigated through the experiment. The impacts of hot air temperature, hot air velocity and thickness of materials on the hot air drying characteristics of coriander were investigated by single factor experiment design, and the rehydration test further obtained the rehydration characteristics of dried materials under different drying conditions.The results show that higher hot air temperature, faster hot air velocity and smaller thickness of the material will cause greater drying rate and shorten the whole drying time. However, too high hot air temperature, hot air velocity and too small thickness of the material layer can reduce the rehydration capacity of the dried coriander.

Key words：coriander; hot air drying; rehydration capacity

文章編號(hào)：1003-188X(2016)05-0250-05

中圖分類號(hào)：S375

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

作者簡(jiǎn)介：趙昆(1988-),男，河南新鄉(xiāng)人，碩士研究生，(E-mail) 18048321928@163.com。通訊作者：趙士杰(1956-)，男，內(nèi)蒙古固陽(yáng)人，教授，碩士生導(dǎo)師，(E-mail)nmzsj@126.com。

基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(31260409)

收稿日期：2015-06-08