堅果干燥研究現(xiàn)狀

， ， ， *， 劉 揚， 范修， 沈柳楊

(1.塔里木大學(xué)機(jī)械電氣化工程學(xué)院，新疆 阿拉爾 843300；2.新疆維吾爾自治區(qū)教育廳普通高等學(xué)?，F(xiàn)代農(nóng)業(yè)工程重點實驗室，新疆 阿拉爾 843300)

綜述

堅果干燥研究現(xiàn)狀

栗文1，2，張宏1，2，唐玉榮1，2，蘭海鵬1，2*， 劉 揚1， 范修文1，2， 沈柳楊1，2

(1.塔里木大學(xué)機(jī)械電氣化工程學(xué)院，新疆 阿拉爾 843300；2.新疆維吾爾自治區(qū)教育廳普通高等學(xué)?，F(xiàn)代農(nóng)業(yè)工程重點實驗室，新疆 阿拉爾 843300)

堅果收獲后初加工中的干燥是影響堅果加工企業(yè)效益的主要因素。為解決堅果干燥難的問題，提出了一套堅果干燥工藝，從堅果干燥方法及理論的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀和干燥技術(shù)在堅果行業(yè)的應(yīng)用現(xiàn)狀兩個方面進(jìn)行了探討，綜合對比了國內(nèi)外研究學(xué)者的研究方法和成果，為堅果干燥工藝的研究和發(fā)展提供理論參考。

堅果；干燥技術(shù)；方法；研究現(xiàn)狀

Abstract：The drying of nuts in the preliminary processing of nuts after harvesting is a main factor influencing the benefits of nut processing enterprises.In order to solve the difficulty in drying nuts，discussion is conducted in terms of the domestic and foreign research status of nut drying methods and theoretical innovation and the research status of drying technology in the nut industry，with the research methods and results of domestic and foreign researchers comprehensively compared，providing theoretical reference for the research and development of nut drying process.

Keywords：nut；drying technology；method；research status

堅果種類繁多，營養(yǎng)價值豐富，藥用價值高，深受消費者的喜愛[1]。但各種堅果的果殼、果仁及干燥特性各不相同，導(dǎo)致其干燥的方法也不盡相同。近年來，國內(nèi)外學(xué)者在堅果干燥領(lǐng)域做了大量的研究，但大多集中在澳洲堅果方面，而對其他堅果干燥的相關(guān)文獻(xiàn)還鮮有報道。

1 堅果干燥現(xiàn)狀

堅果干燥主要是通過控制外界溫度，使堅果果殼和果仁受到的外界溫度高于自身溫度，形成內(nèi)外溫度差去除水分，以達(dá)到堅果儲藏或食用的適宜水分。大部分的堅果還是通過自然曬干法、人工烘干法、熱風(fēng)干燥法和微波干燥法等傳統(tǒng)的方式實現(xiàn)干燥。

1.1 自然曬干法

自然曬干法適用于北方地區(qū)的氣候特征。該方法是將漂洗干凈后的堅果攤放在簸箕上，首先在陽光照射不到的陰涼地方晾半天左右，待大部分水分蒸發(fā)后再攤曬(堅果不能立即在日光下曝曬，否則會導(dǎo)致果殼爆裂，影響堅果品質(zhì))；然后再放置到陽光下晾曬，晾曬時堅果攤放的厚度以少于兩層為宜，晾曬周期一般為10天左右。在干燥過程中應(yīng)經(jīng)常翻動，以達(dá)到均勻干燥、色澤一致的效果。這種方法雖然經(jīng)濟(jì)實用，但其干燥周期長、脫水效果差、容易返潮、而且易受天氣和自然環(huán)境的影響，堅果品質(zhì)相對較差，自然曬干法如圖1所示。

圖1 自然曬干法

1.2 人工烘干法

人工烘干法[2]是將漂洗后的堅果攤放在干燥室內(nèi)的架子上，然后在室內(nèi)架上火爐，用爐火烘干。烘干操作過程如下：①將烤房溫度控制為25～30 ℃，打開室內(nèi)天窗，以去除部分水蒸氣；②待烘烤到四五成干時，將烤房溫度升至35～40 ℃，同時關(guān)閉室內(nèi)天窗。此過程不能翻動堅果，烤烘時間大約為10 h，直到大量水氣排出之后，堅果外殼表面無水時開始翻動。翻動次數(shù)要隨著堅果水分的降低而逐漸增多，最后階段每隔2 h翻動1次。其中堅果的攤放厚度以兩到三層為宜，過薄易導(dǎo)致燒焦或裂果；過厚則不便于翻動，烘烤不均勻，致使堅果上層潮濕下層焦黑。此種方法需要熟練工操作，耗費人工、消耗資源，操作不當(dāng)將直接影響堅果品質(zhì)。

1.3 熱風(fēng)干燥法

熱風(fēng)干燥法[3]又稱“瞬間干燥”，是在烘干室內(nèi)鼓入熱風(fēng)使空氣流動速度加快而進(jìn)行干燥的現(xiàn)代干燥方法。熱風(fēng)干燥是以熱空氣為干燥介質(zhì)，通過對流循環(huán)的方式與堅果進(jìn)行濕熱交換。濕熱交換分兩方面同時進(jìn)行。一方面，物料表面的水分透過表面氣膜不斷地向氣流主體擴(kuò)散；另一方面，由于物料表面汽化的原因使物料表面與內(nèi)部產(chǎn)生水分梯度差，外小內(nèi)大，物料內(nèi)部的水分逐漸向表面擴(kuò)散，從而實現(xiàn)干燥的目的。鼓入熱風(fēng)的溫度不能過高，應(yīng)控制在40 ℃左右，否則會使堅果果實內(nèi)的脂肪變質(zhì)[4]。

1.4 微波干燥法

微波干燥法[5]是指借助波導(dǎo)裝置將微波發(fā)生器磁控管接收到的電源功率轉(zhuǎn)化成微波功率傳送到微波加熱器以達(dá)到干燥物料的目的，水分的損耗因數(shù)要比其他物質(zhì)的損耗因數(shù)大得多，微波加熱利用介質(zhì)損耗基理使物料中水分因吸收大量的微波場能量而迅速蒸發(fā)。由于物料表面水分的迅速蒸發(fā)冷卻，使物料的表面溫度和水分梯度要遠(yuǎn)低于其內(nèi)部的溫度和水分梯度，雙重作用使得物料內(nèi)外產(chǎn)生壓力梯度，在壓力梯度的作用下水分從內(nèi)部排到表面再被蒸發(fā)。物料的初始含水率越高，壓力梯度越大，干燥速度也越快。微波干燥克服了其他干燥方法因物料表面首先干燥而形成板結(jié)硬殼阻礙水分向外移動的缺點，微波干燥法如圖2所示。

圖2 微波干燥法

絕大部分堅果外殼堅硬，收獲后的干燥環(huán)節(jié)時間較長，費時費力，堅果的機(jī)械干燥方法尚未成熟，干燥費用也比較昂貴，因此堅果干燥成為堅果產(chǎn)業(yè)的一大難點，干燥方法的落后嚴(yán)重制約了堅果產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展。

2 堅果干燥技術(shù)研究現(xiàn)狀

堅果作為集營養(yǎng)、醫(yī)藥、經(jīng)濟(jì)于一體的農(nóng)業(yè)物料，其干燥技術(shù)的研究對堅果產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有十分重要的意義。

國外學(xué)者M(jìn)arisa M.Wall等[6]分析了干燥或焙烤過程中澳洲堅果果仁的糖分和色澤，認(rèn)為澳洲堅果主要的儲存技術(shù)手段是干燥，在此過程中果仁中的水分得到了有效去除，進(jìn)而降低了酶的活性，抑制了化學(xué)反應(yīng)在果仁內(nèi)部的發(fā)生；低溫干燥，果仁的糖含量對其產(chǎn)品質(zhì)量無明顯影響，高溫干燥則會使果仁發(fā)生褐變反應(yīng)；未完全成熟的果仁含糖量比成熟果仁的更高。J.F.Cykler[7]提出用冷凍熱泵干燥系統(tǒng)來干燥堅果，第一步先降低空氣中的含水率，然后再干燥帶殼堅果，研究試驗只用6 h就可將果仁的含水率從20%～30%(db)干燥至1.5%，大大減少了干燥時間，縮短了干燥周期。研究還發(fā)現(xiàn)該技術(shù)并未對果仁風(fēng)味、色澤等品質(zhì)造成太大損害。M.Tsang等[8]研究了微波干燥技術(shù)，試驗表明微波干燥堅果果仁產(chǎn)品的質(zhì)量受微波功率與堅果初始含水率影響。F.A.Silva等[9]用熱風(fēng)-微波相結(jié)合的方法對堅果進(jìn)行了干燥，結(jié)果表明熱風(fēng)-微波干燥技術(shù)可以有效地減少干燥時間，縮短干燥周期。通過對堅果產(chǎn)品品質(zhì)的檢測發(fā)現(xiàn)，應(yīng)用熱風(fēng)-微波干燥技術(shù)獲得的果仁產(chǎn)品在質(zhì)量上與傳統(tǒng)工藝干燥的產(chǎn)品無顯著差異。De la Cruz等[10]提出了含水率與溫度是影響澳洲堅果長期穩(wěn)定儲存的主要因素。

國內(nèi)學(xué)者黃克昌[11]等采用風(fēng)機(jī)強制風(fēng)和熱風(fēng)干燥為一體的筒倉干二步干燥方式，研究了澳洲堅果的干燥規(guī)律。結(jié)果表明，與傳統(tǒng)網(wǎng)篩干燥方法相比，風(fēng)機(jī)強制風(fēng)干與熱風(fēng)組合的筒倉干燥，可有效地減少澳洲堅果的干燥時間，提升堅果的干燥品質(zhì)。朱德泉等[12-13]分別研究了山核桃堅果的熱風(fēng)干燥特性和分段變功率微波干燥特性，并分別提出了相關(guān)的最佳工藝組合，為山核桃堅果的干燥和工業(yè)化生產(chǎn)提供了一定的理論依據(jù)。王云陽[14]對澳洲堅果進(jìn)行了熱風(fēng)輔助射頻干燥的可行性試驗研究，為澳洲堅果射頻干燥技術(shù)做了大量基礎(chǔ)性的研究工作；伍沅[15]研究了控溫微波干燥對花生的影響，成功地解決了花生干燥的品質(zhì)問題。

國外對干燥技術(shù)的研究起步較早，發(fā)展規(guī)模較大，應(yīng)用領(lǐng)域遍及各行各業(yè)。大量的國外學(xué)者致力于干燥技術(shù)的研究和開發(fā)，其中有很多專業(yè)公司已將干燥儀器設(shè)備實現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化。但干燥技術(shù)在堅果業(yè)領(lǐng)域的研究還是極度匱乏，所做的研究也僅限于對澳洲堅果、花生和核桃方面[16]。國內(nèi)對堅果加工工藝的研究始于20世紀(jì)70年代末，基于種種原因，堅果加工工藝、干燥技術(shù)和設(shè)備等方面突破較少。國內(nèi)對堅果領(lǐng)域的研究主要集中在選種、育種和栽培等方面，對堅果干燥技術(shù)的研究也比較匾乏，只是對板栗、核桃等傳統(tǒng)作物稍有研究，關(guān)于其他堅果干燥技術(shù)的文獻(xiàn)較少。

3 堅果干燥存在的問題

我國對堅果加工工藝研究起步晚，發(fā)展緩慢，很多地方還在沿用傳統(tǒng)的干燥技術(shù)，其已不能適應(yīng)我國現(xiàn)有堅果業(yè)選種、育種和栽培等方面的發(fā)展，不能滿足堅果產(chǎn)品進(jìn)一步加工的生產(chǎn)要求。

3.1 研究堅果干燥的人才匱乏

堅果干燥是擺在科研人員面前的一大難題，目前急需大批科研人員對堅果的干燥進(jìn)行深入研究，開發(fā)適合我國國情的干燥工藝和技術(shù)。

3.2 干燥設(shè)備陳舊，缺乏通用性

堅果干燥設(shè)備技術(shù)含量低、規(guī)模小、機(jī)型不夠成熟，大部分堅果主要還是依靠傳統(tǒng)方法進(jìn)行干燥，不僅干燥周期長、成本高，而且影響堅果品質(zhì)。堅果種類繁多，性質(zhì)各異，現(xiàn)有的干燥技術(shù)在堅果領(lǐng)域缺乏通用性和實用性，傳統(tǒng)的干燥技術(shù)得到的堅果品質(zhì)不高、質(zhì)量差，需要根據(jù)各種不同品種的堅果進(jìn)行專項的改進(jìn)和創(chuàng)新設(shè)計。

4 未來展望

堅果是一種經(jīng)濟(jì)作物，具有極高的營養(yǎng)價值和藥用價值，深受廣大消費者的青睞。就巨大的市場而言，我國需要專業(yè)化、規(guī)?；?、工廠化的生產(chǎn)和加工，堅果干燥技術(shù)的發(fā)展還需考慮以下幾個方面。

4.1 增加堅果領(lǐng)域研發(fā)人員的數(shù)量

從政策、經(jīng)濟(jì)、科技等方面入手培養(yǎng)堅果研究人員，把人才培養(yǎng)放到生產(chǎn)發(fā)展的第一位。

4.2 加強干燥技術(shù)的創(chuàng)新力度

一方面學(xué)習(xí)國外先進(jìn)的干燥技術(shù)，在研究我國堅果理化特性的基礎(chǔ)上加以改進(jìn)和創(chuàng)新，實現(xiàn)干燥技術(shù)的本土化；另一方面要積極研發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的堅果干燥工藝。

4.3 加大力度研發(fā)干燥設(shè)備

強化堅果干燥特性理論與試驗的研究力度，使之朝著集約化、智能化、一體化的方向發(fā)展，系統(tǒng)地開發(fā)新型干燥設(shè)備，推動堅果干燥產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展。

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(責(zé)任編輯 王琦)

ResearchStatusofNutDrying

LIWen1，2，ZHANGHong1，2，TANGYu-rong1，2，LANHai-peng1，2*，LIUYang1，F(xiàn)ANXiu-wen1，2，SHENLiu-yang1，2

(1.College of Mechanic and Electrical Engineering，Tarim University，Alar Xinjiang 843300，China； 2.Key Laboratory of Modern Agriculture Engineering of Colleges & Universities under the Department of Education of Xinjiang Uygur Autonomous Region，Alar Xinjiang 843300，China)

2017-06-21

國家自然科學(xué)基金青年科學(xué)基金項目(31201364)；地區(qū)科學(xué)基金項目(31660475)

栗 文(1992-)，男，甘肅武威人，在讀碩士，主要從事農(nóng)業(yè)機(jī)械化的研究，E-mail：1073120824@qq.com。

*通訊作者：蘭海鵬(1982-)，男，黑龍江巴彥人，副教授，主要從事農(nóng)產(chǎn)品加工與貯藏的研究。

TS255.6

A

2095-2953(2017)10-0004-03