新鮮山核桃堅果原料產(chǎn)地即時熱風(fēng)干燥工藝及優(yōu)化

高軍龍　趙文革　陳岳祥

[摘 要]為有效掌握新鮮山核桃堅果原料熱風(fēng)干燥工藝，本文選取新鮮山核桃堅果原料作為研究對象，對熱風(fēng)干燥溫度、干燥物料層數(shù)、風(fēng)速等因素進行單因素試驗，以干燥后貯存期的感官評分、酸價、過氧化值變化作為評價指標(biāo)。同時根據(jù)單因素試驗結(jié)果設(shè)計各因素及相應(yīng)水平，采用正交試驗來優(yōu)化干燥工藝參數(shù)。從試驗結(jié)果看，山核桃堅果熱風(fēng)干燥的最優(yōu)干燥參數(shù)為：干燥熱風(fēng)溫度40℃，干燥物料層數(shù)3層，熱風(fēng)風(fēng)速0.2m/s。此工藝條件下干燥的山核桃堅果原料感官得分較高，酸價、過氧化值較低，可有效提高山核桃堅果原料的干燥品質(zhì)。

[關(guān)鍵詞]山核桃；熱風(fēng)干燥；工藝優(yōu)化

[中圖分類號]S664.1 [文獻標(biāo)識碼]A

山核桃是一種胡桃科山核桃屬植物的果實，其營養(yǎng)豐富，含有大量的優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)和脂肪，其中脂肪以對人體有利的不飽和脂肪酸為主，除此之外，還含有多種對人體有益的礦物質(zhì)和維生素，是一種高營養(yǎng)價值的木本油料植物。主要分布在浙、皖兩省交界以石炭巖發(fā)育的土壤為主天目山系，總面積大約近140萬畝，其中浙江省占105萬畝左右、安徽寧國占35萬畝左右，其他像湖南、貴州也種植，但目前仍處于野生狀態(tài)。當(dāng)前山核桃原料的干燥主要還是采用以自然太陽曬干為主。如果采收期間連續(xù)陰雨，造成山核桃無法及時干燥，再加上農(nóng)戶質(zhì)量意識差，基本上曬一個半太陽就放在家里陰干（俗稱陰干籽）。陰干原料加工的山核桃不但缺少自然香味，而且在貯存期間容造成品質(zhì)下降，使消費者誤認為企業(yè)在銷售陳貨。新鮮原料的脫水干燥處理是山核桃加工貯存過程中最重要的環(huán)節(jié)之一，是保證山核桃原料品質(zhì)的重要過程。隨著食品加工業(yè)的發(fā)展，部分學(xué)者開始對山核桃的干燥技術(shù)進行了初步探究，一些企業(yè)為了保證產(chǎn)品質(zhì)量，克服自然干燥帶來的干燥效率低下，產(chǎn)品易污染等問題，也開始探索并應(yīng)用現(xiàn)代化的人工干燥加工技術(shù)來代替自然日曬。但是目前的研究主要還是集中在核桃方面，而對于對山核桃原料干燥后在貯藏期的品質(zhì)指標(biāo)變化的影響研究較少。本文采用新鮮去蒲后的山核桃原料為研究對象，分析熱風(fēng)溫度、干燥物料層數(shù)、風(fēng)速等因素對干燥品質(zhì)的影響，為山核桃原料干燥工藝的優(yōu)化及應(yīng)用提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 原料和主要試劑

臨安?？凳称窂S新鮮去蒲皮后的山核桃，洗凈瀝干備用，實驗前存放于4℃冰箱內(nèi)。石油醚（沸程：30～60℃）、乙醚、硫代硫酸鈉、異丙醇、氫氧化鉀、無水乙醇、三氯甲烷、碘化鉀、冰乙酸、酚酞指示液、堿性藍6B指示劑、淀粉指示劑（ 全為分析純，采自西隴科學(xué)股份有限公司）等。

1.2 試驗儀器、設(shè)備

數(shù)顯恒溫水浴鍋（HH-2，金壇市科興儀器廠）；超聲波清洗機（JK-50B，合肥金尼克機械制造有限公司）；精密電子分析天平（AL204-IC ，梅特勒-托利多儀器有限公司）；恒溫恒濕培養(yǎng)箱（LRHS-250B，上海博泰實驗設(shè)備有限公司）；旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器（ER-52AA，上海亞榮生化儀器廠）；熱風(fēng)干燥試驗箱（101-1，常州市昊江電熱器材制造有限公司）。

1.3 試驗方法

1.3.1 熱風(fēng)溫度對干燥后山核桃堅果貯藏期品質(zhì)影響

分別稱取3000克左右、大小相近的新鮮山核桃均勻攤在直徑為40cm的網(wǎng)狀托盤上（孔徑0.5mm），干燥層數(shù)為3層，調(diào)整試驗烘箱的風(fēng)速為0.25m/s，平鋪于25℃、35℃、45℃、55℃的熱風(fēng)干燥箱中干燥到安全水分值8g/100g，烘干后存放在溫度為20℃，濕度為50%RH的恒溫培養(yǎng)箱，每月取樣進行感官指標(biāo)、酸價、過氧化值的測定。

1.3.2 干燥物料層數(shù)對干燥后山核桃堅果貯藏期品質(zhì)影響

分別稱取2000克、3000克、4000克、5000克新鮮山核桃堅果均勻攤在直徑為40cm的網(wǎng)狀托盤上（孔徑0.5mm），厚度分別為2層、3層、4層、5層，調(diào)整試驗烘箱的風(fēng)速為0.35m/s，風(fēng)溫為45℃的熱風(fēng)干燥箱中干燥到安全水分值8g/100g，此后程序參照1.3.2。

1.3.3 熱風(fēng)風(fēng)速對干燥后山核桃堅果貯藏期品質(zhì)影響

稱取1000克新鮮核桃均勻攤在直徑為40cm 的網(wǎng)狀托盤上（孔徑0.5mm），調(diào)整試驗烘箱的風(fēng)溫為45℃，風(fēng)速分別為0.15m/s、0.25m/s、0.35m/s條件下干燥到安全水分值8g/100g，此后程序參照1.3.2。

1.3.4 干燥工藝優(yōu)化

根據(jù)單因素試驗結(jié)果，以貯藏180d后的感官評分和酸價、過氧化值為指標(biāo)。取熱風(fēng)溫度、干燥物料層數(shù)和熱風(fēng)風(fēng)速作為研究因素，設(shè)計3因素3水平的L934 正交試驗來優(yōu)化熱風(fēng)干燥工藝，見表1。

1.3.5 感官評定

由10人組成品評小組，從貯藏期山核桃外殼、種皮、種仁的顏色以及去澀處理后的產(chǎn)品口感香氣按照總分10分進行評價，然后取10人的平均值作為評價得分。

1.3.6 過氧化值、酸價的測定

分別按照GB 5009.227標(biāo)準中第一法和GB5009.229 標(biāo)準中第二法測定 。

2 結(jié)果與分析

2.1 干燥條件對干燥后山核桃貯藏期的影響

2.1.1 不同熱風(fēng)干燥溫度對山核桃貯藏期品質(zhì)影響

由圖1可知，熱風(fēng)干燥溫度對山核桃原料干燥后和貯藏過程中的品質(zhì)有著極其重要的影響，不同熱風(fēng)干燥溫度下處理的山核桃在貯藏期感官指標(biāo)評分均下降，其中55℃條件下干燥的山核桃感官指標(biāo)得分最低，而且在貯藏過程中下降速度也越來越快，主要表現(xiàn)為山核桃內(nèi)種皮和肉仁顏色加深，與此對應(yīng)的是該條件下干燥的山核桃過氧化值、酸價也最高，在貯藏期間與其他三組條件下干燥的原料差距也越來越大。分析原因，主要是干燥溫度和干燥初始階段水分含量高，山核桃仁自身氧化程度加劇，干燥后自身的抗氧化能力也有所下降。25℃和35℃條件下干燥的山核桃由于熱風(fēng)溫度相對較低，水分不能及時蒸發(fā)，且干燥時間長，導(dǎo)致干燥后和貯藏過程中過氧化值和酸價也升高較快，感官評分也低于45℃條件下干燥的山核桃原料。因此可選用45℃的熱風(fēng)干燥溫度進一步進行優(yōu)化。

2.1.2 不同干燥物料層數(shù)對山核桃貯藏期品質(zhì)影響

山核桃原料在干燥過程中干燥物料層數(shù)對山核桃干燥后和貯藏過程中也有一定的影響，主要表現(xiàn)為當(dāng)物料層數(shù)過多時，由于干燥物料總體水分含量較高，在一定的干燥溫度和風(fēng)速條件下水分不能及時有效地散失，長時間的溫濕環(huán)境對山核桃的干燥品質(zhì)不利。圖2中在山核桃物料層數(shù)為5層的條件下干燥的山核桃不管是感官評分還是過氧化值、酸價都明顯差與其他干燥物料層數(shù)下物料的品質(zhì)。而當(dāng)物料層數(shù)為2層、3層、4層時，干燥后和貯藏過程中山核桃在感官、過氧化值及酸價等指標(biāo)上差別不是很大。但是考慮到干燥效率、產(chǎn)量以及干燥過程中的能耗，2層的話不利用能源的節(jié)約利用，至于最合理的干燥物料層數(shù)還有待于正交試驗進行驗證。

2.1.3 不同熱風(fēng)風(fēng)速對山核桃貯藏期品質(zhì)影響

由圖3可以看出，干燥風(fēng)速對山核桃原料干燥后及貯藏過程中的主要影響表現(xiàn)在感官指標(biāo)方面，對酸價和過氧化值等理化指標(biāo)的影響相對較小。風(fēng)速過大，熱空氣流速增大，干燥面積擴大，溫度梯度效應(yīng)大于水分梯度，干燥時山核桃表面脫水速度過快，導(dǎo)致山核桃肉仁表皮發(fā)皺變硬，同時過大的風(fēng)速也加快了空氣的流通，使山核桃在干燥過程中形成的香味物質(zhì)散失。而風(fēng)速過小時，空氣流動相對較慢，不能及時有效地將干燥環(huán)境中的水蒸氣帶走，導(dǎo)致干燥時間加長，山核桃品質(zhì)下降。因此，可以通過選擇適當(dāng)?shù)母稍镂锪蠈訑?shù)來降低山核桃原料在干燥過程中外觀變化及香氣的損失，在該實驗中我們選擇的是2.5m/s的風(fēng)速條件進行優(yōu)化處理。

2.2 干燥工藝正交試驗優(yōu)化結(jié)果

在上述單因素試驗的基礎(chǔ)上進一步設(shè)計L934 正交試驗，對各因素對山核桃原料品質(zhì)的影響程度進行探究，正交試驗結(jié)果如表2。在感官評分方面，5號實驗組所得的分數(shù)最高，為9.3分；3號試驗組所得的分數(shù)最低，為7.6分；由極差分析結(jié)果可知，熱風(fēng)溫度、物料干燥層數(shù)、熱風(fēng)風(fēng)速對貯藏期的山核桃感官評分有著不同重要的影響，其中干燥熱風(fēng)溫度影響最大，干燥物料層數(shù)次之，風(fēng)速影響最??；同時試驗所獲得的感官評分最佳工藝組合為A2B2C1。在過氧化值方面，5號實驗組的測定結(jié)果最低為0.038g/100g，同樣3號組的結(jié)果最高達到0.048g/100g，從影響重要程度上來看，依次是干燥熱風(fēng)溫度、風(fēng)速、干燥物料層數(shù)，最佳的工藝組合則為A2B1C1。在酸價方面，也是5號實驗組酸價最低為0.51mg/g，而酸價最高的則是7組，在重要性方面，依然是熱風(fēng)干燥溫度最重要，其次是干燥物料層數(shù)和風(fēng)速的重要性一樣，酸價指標(biāo)所指示的最佳工藝組合也是A2B2C1。因此結(jié)合單因素試驗結(jié)果，同時考慮到干燥效率以及實際生產(chǎn)中產(chǎn)能問題，可確定山核桃原料的最佳干燥工藝為A2B2C1，即干燥熱風(fēng)溫度40℃，干燥物料層數(shù)3層，熱風(fēng)風(fēng)速0.2m/s。

2.3 干燥工藝驗證結(jié)果

以傳統(tǒng)日曬干燥方法干燥的山核桃原料與本文所確定的最佳干燥工藝條件下干燥的山核桃原料在貯藏過程中感官評分、酸價、過氧化值的變化進行對照分析來驗證本實驗所確定的工藝效果，試驗結(jié)果見圖4。

圖4 傳統(tǒng)日曬與即時熱風(fēng)干燥工藝對品質(zhì)的影響

從圖4可知，本實驗所確定的山核桃原料即時熱風(fēng)干燥工藝在干燥后及貯藏過程中感官評分、過氧化值、酸價均略優(yōu)于傳統(tǒng)日曬干燥條件下的山核桃原料，尤其是感官指標(biāo)和過氧化值隨著時間的延長，品質(zhì)差距不斷拉大。分析原因，主要是傳統(tǒng)日曬干燥方式主要依靠的是太陽能的熱輻射，干燥方式粗略，干燥時間長且干燥過程中受紫外線、活禽糞便、灰塵、環(huán)境濕度等因素的影響，造成原料在品質(zhì)方面質(zhì)量有所下降。

3 結(jié)論

本實驗通過單因素試驗結(jié)合L934 正交試驗，研究了熱風(fēng)干燥溫度、干燥物料層數(shù)和干燥風(fēng)速對山核桃原料干燥后與貯藏過程中干燥品質(zhì)的影響程度，最終得出了山核桃原料的最佳干燥工藝為：A2B2C1，即干燥熱風(fēng)溫度40℃，干燥物料層數(shù)3層，熱風(fēng)風(fēng)速0.2m/s，此工藝條件下干燥的山核桃原料感官得分較高、酸價、過氧化值指標(biāo)變化較小，有利于山核桃原料的品質(zhì)保持。同時通過與傳統(tǒng)日曬工藝條件下干燥的山核桃原料進行品質(zhì)對比，進一步驗證了此工藝的有效性及實用性。

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