紅棗熱風(fēng)干燥單因素試驗(yàn)分析

徐浩楠 靳偉 裴春然 楊天奇 劉鑫 赫榮彬 沙亞·沙里木江

摘要：為提高紅棗干燥品質(zhì)、縮短干燥時(shí)間，以鮮果紅棗為原料，選取熱風(fēng)干燥工藝中的溫度與裝載量2個(gè)因素，采用單因素試驗(yàn)方法，研究不同干燥條件對(duì)干基含水率和干燥速率的影響。結(jié)果表明：溫度對(duì)紅棗熱風(fēng)干燥效果影響比較顯著，而裝載量影響較小。本試驗(yàn)為紅棗熱風(fēng)干燥深加工工藝的優(yōu)化提供了參考依據(jù)和理論基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：紅棗;熱風(fēng)干燥;溫度;裝載量;單因素試驗(yàn)

中圖分類號(hào)：TS255? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? 文章編號(hào)：1674-1161（2018）05-0025-03

紅棗是我國(guó)獨(dú)具特色的果品之一，不僅口味較好，還具有一定的藥用價(jià)值和營(yíng)養(yǎng)保健功能。新疆地區(qū)由于具備特殊的地理位置和良好的光熱資源，產(chǎn)出的紅棗含糖量高、果肉飽滿、口味甘甜，占據(jù)了我國(guó)紅棗高端市場(chǎng)。但紅棗含水量高、不易貯藏，因此采摘后需要及時(shí)進(jìn)行加工。

目前國(guó)內(nèi)紅棗干制多采用傳統(tǒng)的自然晾曬、烘房干燥等方式。由于紅棗的收獲時(shí)間為8—10月份，此季節(jié)紅棗種植區(qū)域陰雨潮濕天氣較多，不利于紅棗的自然晾曬，從采收到自然晾曬結(jié)束需25～30 d，干燥時(shí)間較長(zhǎng)。而烘房干燥受限于生產(chǎn)環(huán)境，烘房大小直接影響批處理量，烘烤時(shí)間難以控制，干燥時(shí)間較長(zhǎng)，能源消耗較高。為此，本課題采用熱風(fēng)干燥的方式加工紅棗，分析紅棗干燥的主要影響因素，通過單因素試驗(yàn)，研究各因素對(duì)干基含水率和干燥速率的影響與關(guān)系，為下一步紅棗熱風(fēng)干燥工藝的優(yōu)化提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)所用紅棗為阿克蘇灰棗。挑選品質(zhì)良好且大小均勻、個(gè)頭飽滿的半干紅棗，用清水清洗干凈并晾干。試驗(yàn)前將紅棗用密封袋包裝并扎緊袋口，于0～4 ℃的冰箱中冷藏保存。

1.2 儀器設(shè)備

DHG-9215型鼓風(fēng)干燥箱（上海合恒儀器設(shè)備有限公司）：功率2 050 W，電壓220 V，溫度調(diào)節(jié)范圍0～300 ℃;cp3102型先行者電子天平（奧豪斯儀器上海有限公司）：最大量程3 100 g，精度0.01 g。

1.3 試驗(yàn)方法

挑選出一定質(zhì)量的紅棗，均勻地放置在托盤內(nèi)（單層），慢慢放到恒溫干燥箱里的物料架上，再檢查一遍。接通電源，開啟開關(guān)，設(shè)定干燥溫度和時(shí)間，待低于紅棗的安全貯藏水分25.0%（濕基）時(shí)停止試驗(yàn)。每隔1 h稱重1次，用電子天平稱出紅棗的實(shí)時(shí)質(zhì)量，記錄數(shù)據(jù)，計(jì)算出物料實(shí)時(shí)含水率和實(shí)時(shí)干燥速率。

1.4 指標(biāo)測(cè)定方法

1.4.1 紅棗初始含水率 采用直接干燥法測(cè)定。將50 g樣品紅棗放入105 ℃烘箱中加熱干燥至質(zhì)量恒定。試驗(yàn)3次，取平均值，按照公式計(jì)算紅棗的初始含水率：

式中：X初為紅棗初始含水率，%;M初為紅棗初始質(zhì)量，g;M絕干為紅棗絕干質(zhì)量，g。

計(jì)算得到：試驗(yàn)所用紅棗初始含水率為43.8%（濕基）。

1.4.2 干基含水率 按照公式計(jì)算紅棗的干基含水率：

式中：Md為物料干基含水率，%;Mt為物料t時(shí)刻的總質(zhì)量，g;Mg為物料絕干物質(zhì)的質(zhì)量，g;M初為物料初始質(zhì)量，g;W初為物料初始含水率，%。

1.4.3 干燥速率 按照公式計(jì)算干燥速率：

式中：Vt為干燥速率，%;Tt為t時(shí)刻，h;Tt-1為t-1時(shí)刻，h;Mt為物料在t時(shí)刻的干基含水率，%;Mt-1為物料在t-1時(shí)刻的干基含水率，%。

2 結(jié)果與分析

2.1 溫度單因素試驗(yàn)結(jié)果

在裝載量100 g、不同干燥溫度（60，65，70 ℃）下，紅棗熱風(fēng)干燥過程中干基含水率隨時(shí)間變化的曲線如圖1所示，干燥速率隨干基含水率變化的曲線如圖2所示。

由圖1和圖2可以看出：不同干燥溫度條件下，紅棗干基含水率隨時(shí)間的增加先迅速下降后趨于平緩下降。在干燥初期，由于含水率較高，紅棗內(nèi)外水分差大，內(nèi)部水分的轉(zhuǎn)移速度快，所以脫水速度較快，此時(shí)無(wú)明顯的預(yù)熱階段，干燥曲線相對(duì)較陡;隨后很快進(jìn)入干燥降速期，在干燥末期，紅棗中大量的自由水經(jīng)汽化排出，內(nèi)部的結(jié)合水和化合水很難通過干燥作用排出，曲線逐漸平緩。

在裝載量相同的條件下，隨著干燥溫度的升高，紅棗干基含水率下降變快，達(dá)到安全貯藏水分的時(shí)間相應(yīng)縮短，說明不同干燥溫度對(duì)紅棗干燥程度的影響很大。因此，可以通過提高熱風(fēng)溫度來加速干燥過程，縮短干燥時(shí)間。

2.2 裝載量單因素試驗(yàn)結(jié)果

在溫度65 ℃、不同裝載量（100，150，200 g）下，紅棗熱風(fēng)干燥過程中干基含水率隨時(shí)間變化的曲線如圖3所示，干燥速率隨干基含水率變化的曲線如圖4所示。

由圖3和圖4可以看出：不同裝載量條件下，紅棗干基含水率隨時(shí)間增加先迅速下降后趨于平緩下降。在干燥初期，紅棗含水率較高，脫水速度較快，干燥曲線相對(duì)較陡;隨后很快進(jìn)入干燥降速期，曲線逐漸平緩。

當(dāng)干燥溫度相同時(shí)，裝載量越大，達(dá)到安全貯藏的時(shí)間越長(zhǎng)，反之就越短，說明裝載量對(duì)物料干燥速率有一定影響。裝載量100 g時(shí)的紅棗干燥速率明顯高于150 g和200 g，這是由于試驗(yàn)中恒溫干燥箱提供的熱量相同，隨著烘盤單位面積裝載量的增大，單位時(shí)間內(nèi)供給單位紅棗的熱量降低。因此，在實(shí)際機(jī)械化干燥紅棗中，需要合理布置紅棗的量，以節(jié)約能耗，縮短干燥時(shí)間。

3 結(jié)論

通過試驗(yàn)得出：在紅棗熱風(fēng)干燥過程中，溫度對(duì)干燥效果的影響比較顯著，裝載量的影響較小。該結(jié)果可為進(jìn)一步優(yōu)化紅棗熱風(fēng)干燥深加工工藝提供參考依據(jù)和理論基礎(chǔ)，以獲得更高品質(zhì)的紅棗干制品，提高紅棗的利用價(jià)值。

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Analysis on Single Factor Experiment in Hot Air Drying of Red Jujube

XU Haonan， JIN Wei*， PEI Chunran， YANG Tianqi， LIU Xin， HE Rongbin， SHAYA·Shalimujiang

（College of Mechanical and Electrical Engineering， Xinjiang Agricultural University， Urümqi 830052， China）

Abstract： In order to improve the drying quality and shorten the drying time of red jujube， the effects of different drying conditions on moisture content and drying rate of dry base were studied by using fresh fruit and red jujube as raw material and selecting two factors including temperature and loading in hot air drying process. The results showed that the effect of temperature on hot air drying of red jujube was significant， and loading amount had little effect on hot air drying of red jujube. This experiment provides reference basis and theoretical basis for optimization of hot air drying deep processing technology of jujube.

Key words： red jujube; hot air drying; temperature; loading capacity; single factor experiment