木棉干燥花制作工藝研究

張建桃，蔡成瑾，黃岳銳，曾志康，張 涵，尹選春

（1.華南農(nóng)業(yè)大學(xué)數(shù)學(xué)與信息學(xué)院，廣東 廣州 510642；2.華南農(nóng)業(yè)大學(xué)工程學(xué)院，廣東 廣州 510642）

干燥花是指利用自然新鮮花材，采用一定的干燥方法，并結(jié)合保色護(hù)形劑進(jìn)行綜合處理后所制成的一種干花制品，它經(jīng)過長時(shí)間的放置之后仍然不容易損壞、外形較自然鮮花更具有獨(dú)特的藝術(shù)風(fēng)格，具有一定的觀賞價(jià)值［1-2］。干燥花以其獨(dú)特的高雅低調(diào)魅力吸引著眾多追求時(shí)尚的人，現(xiàn)代人廣泛將它用來裝扮居室、贈(zèng)送親友、布置慶典現(xiàn)場等。目前國內(nèi)外市場對(duì)于不同種類的干燥花產(chǎn)品的需求量只增不減，因此干燥花的前景十分廣闊［3-4］。木棉（Gossampnus malabarica），又稱攀枝花、英雄樹、烽火樹。木棉花以其艷麗奔放而備受廣大消費(fèi)者喜愛。1982年6月，經(jīng)廣州市民推舉，廣州市政府通過決議，將木棉花定為廣州市市花［5］。

在制作干燥花的過程中，常用的強(qiáng)制干燥方法有熱風(fēng)干燥法、微波干燥法和真空冷凍干燥法［6］。前人使用熱風(fēng)干燥法或微波干燥法對(duì)花材進(jìn)行干燥得到了較好的干燥效果［7-10］。在干燥花護(hù)形方法的研究上，采用干燥劑包埋能夠?qū)ú淖o(hù)形起到良好的保持作用［11-13］。木棉花的色素提取、藥理作用研究已有報(bào)道［14-16］，但對(duì)木棉花的觀賞性制作工藝研究鮮有見報(bào)，盛愛武等［17］對(duì)木棉干燥花保色劑進(jìn)行了研究，提出使用含無水乙醇和10%檸檬酸的復(fù)合保色劑浸泡10 min后再進(jìn)行干燥，得到的干燥花綜合效果較佳，但其僅探討了保色劑對(duì)木棉花保色效果的影響，未對(duì)干燥制作工藝進(jìn)行深入研究。本試驗(yàn)以新鮮的廣州市本地木棉花作為材料，采用復(fù)合保色劑浸泡后在不同干燥設(shè)備中進(jìn)行干燥，以人體的感官印象打分以及花材的含水率為指標(biāo)，研究木棉干燥花的制作工藝，以期為木棉干燥花工藝品的規(guī)模生產(chǎn)提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)花材為2018年3～4月采集于廣州華南農(nóng)業(yè)大學(xué)校園內(nèi)的新鮮木棉花（圖1，彩插一），花材均含杯狀花萼，色澤艷麗，花瓣5片，且都來源于同一棵木棉樹，初始含水率為89.5%。

試劑：無水乙醇，10%檸檬酸溶液，直徑為0.5～1 mm的硅膠粉末。

儀器：燒杯，玻璃棒，量筒，電子天平（型號(hào)：YP-B5002，上海市光正醫(yī)療儀器有限公司）；經(jīng)改裝的微波爐，采用工業(yè)級(jí)磁控管（型號(hào)：OM75P31，三星電子公司），可以實(shí)現(xiàn)恒定功率連續(xù)輸出微波，通過對(duì)微波功率的精準(zhǔn)調(diào)節(jié)，能保證花材連續(xù)受到恒定微波加熱，其功率使用可調(diào)節(jié)電源（型號(hào)：MT-1500W-F，東莞市米町源電子科技有限公司）進(jìn)行控制；可程式恒溫箱（型號(hào)：TEMI880，上海市江凱機(jī)械有限公司）。

1.2 試驗(yàn)方法

花材含水率測量：采用標(biāo)準(zhǔn)烘箱法，于105℃下加熱至恒定的質(zhì)量［10］。

花材顏色判別：采用可撕式配色手冊(cè)，記錄試驗(yàn)前的顏色，待木棉花干燥后將樣品的顏色進(jìn)行比較，然后在可撕式配色手冊(cè)中找到與樣品顏色最接近的顏色。其中每個(gè)色標(biāo)注明4種印刷原色的濃度，分別為Y(黃)、M(紅)、C(藍(lán) )、BL(黑 )［18］。

花材整體評(píng)價(jià)：通過人的感官來評(píng)價(jià)花的皺縮程度和質(zhì)感等其他參數(shù)，通過五點(diǎn)量表，然后由5個(gè)參與試驗(yàn)人員的綜合評(píng)分，其中花瓣皺縮程度表示為無、較輕、輕、一般、嚴(yán)重，質(zhì)感表示為柔軟、較柔軟、適中、偏硬、硬脆，形態(tài)保持表示為好、較好、一般、較差、差，評(píng)分為好、較好、一般、較差、差［19］。

1.2.1 恒溫箱干燥處理法 采用不同溫度（40、50、60、70、80℃）對(duì)木棉花進(jìn)行恒溫干燥試驗(yàn)。每次將5朵新鮮的木棉花經(jīng)過復(fù)合保色劑（無水乙醇和10%檸檬酸溶液）浸泡10 min，分別在5個(gè)燒杯底部鋪上厚度為10～20 mm的硅膠粉末，將浸泡后的木棉花插入其中，再將護(hù)形劑輕輕倒入杯內(nèi)鋪滿，直至高出花材頂端20 mm左右［1,17］。均勻放置在可程式恒溫箱里進(jìn)行處理，處理后的木棉花樣品含水率控制在14%～18%［20］。

1.2.2 微波干燥法 分別研究微波單一功率（200、400、600、800、1 000 W）和微波組合功率（1 000+200、1 000+400、1 000+600、800+200、800+400、600+200 W）對(duì)木棉花干燥效果的影響。每次將5朵新鮮的木棉花經(jīng)過復(fù)合保色劑（無水乙醇和10%檸檬酸溶液）浸泡10 min，分別在5個(gè)燒杯底部鋪上厚度為10～20 mm的硅膠粉末，將浸泡后的木棉花插入其中，再將護(hù)形劑輕輕倒入杯內(nèi)鋪滿，直至高出花材頂端20 mm左右［1,17］。放置在改裝后的微波爐的平盤上進(jìn)行加熱干燥，經(jīng)過干燥后的木棉花樣品的含水率控制在14%～18%［20］。

為了得到準(zhǔn)確的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，每個(gè)試驗(yàn)都進(jìn)行3次重復(fù)，取平均值。最終兩種不同處理方法下的木棉花樣品含水率的計(jì)算結(jié)果相對(duì)誤差≤5%［10］。

2 結(jié)果與分析

2.1 恒溫箱溫度對(duì)木棉花含水率的影響

不同恒溫箱熱風(fēng)溫度對(duì)干燥木棉花含水率的影響如圖2所示。恒溫?zé)犸L(fēng)干燥的主要優(yōu)勢在于能精確控制干燥溫度，可實(shí)時(shí)監(jiān)控物料的表面溫度，避免物料在試驗(yàn)過程中產(chǎn)生過熱的現(xiàn)象，進(jìn)而提高干燥花材的品質(zhì)，其操作設(shè)備簡單，適應(yīng)性強(qiáng)，成本較低且易操作［6］。熱風(fēng)處理能將溫度誤差控制在1（±0.02）℃范圍內(nèi)，同時(shí)使用送風(fēng)機(jī)強(qiáng)力送風(fēng)循環(huán)，以降低因溫度分布不均勻而造成的偶然性誤差。從圖2可以看出，將含水率為89.5%的新鮮木棉花恒箱熱風(fēng)干燥后降低至14%～18%的范圍內(nèi)，在不同熱風(fēng)溫度下所需時(shí)間不同，其中40℃下的干燥時(shí)間為20 h，50℃下的干燥時(shí)間為12 h，60℃下的干燥時(shí)間為7.5 h，70℃下的干燥時(shí)間為5 h，80℃下的干燥時(shí)間為4 h。隨著恒溫箱內(nèi)熱風(fēng)溫度的提高，木棉花干燥需要的時(shí)間逐漸減少，70℃與80℃的溫度差值為10℃，所用時(shí)間差值前者比后者多1 h，耗時(shí)比為1.25∶1；而40℃與80℃的溫度差值為40℃，所用時(shí)間差值前者比后者多16 h，耗時(shí)比高達(dá)5∶1，這是由于溫度越高木棉花體內(nèi)水分蒸發(fā)速度越快，因此為了提高木棉花熱風(fēng)干燥效率，盡量采用高的溫度進(jìn)行熱風(fēng)干燥處理。

圖2 不同恒溫?zé)犸L(fēng)溫度對(duì)木棉花含水率的影響

2.2 恒溫箱溫度對(duì)木棉花色澤和形態(tài)變化的影響

不同恒溫箱溫度對(duì)木棉花色澤和形態(tài)變化的影響見表1。從表1可以看出，若不采用保色劑保色和干燥劑進(jìn)行包埋預(yù)處理，試驗(yàn)后木棉花的花瓣都會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的皺縮現(xiàn)象且不能保持原有形態(tài)。硅膠由一個(gè)巨大的相互連接的微觀孔隙網(wǎng)絡(luò)組成，它們通過物理吸附和毛細(xì)凝聚現(xiàn)象吸引和保持水分，可以充當(dāng)中間體的角色防止木棉花葉肉細(xì)胞直接脫去水分，從而起到保護(hù)花材免受直接暴露在干燥環(huán)境下可能導(dǎo)致組織損傷和炭化效應(yīng)這種損害的效果［21］。

溫度對(duì)于花材的色澤變化的影響是比較復(fù)雜的。隨著溫度的逐漸升高，在一定范圍內(nèi)花中的微生物酶活性會(huì)逐漸增強(qiáng)，從而加快化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行，而相應(yīng)的色澤變化也會(huì)有所加劇。在利用恒溫?zé)犸L(fēng)處理過程中，溫度和時(shí)間共同決定最終成品花的品質(zhì)，較低溫度下生物酶活性受到一定程度抑制，但是花材水分的蒸發(fā)速度也會(huì)較慢，干燥時(shí)間較長，因而在保色方面也難以達(dá)到目的［22-24］。經(jīng)預(yù)處理后用40℃熱風(fēng)處理時(shí)，能取得很好的形態(tài)保持效果，但也出現(xiàn)了顏色不均勻和干燥不均勻的情況（圖3，彩插一），花瓣邊緣干燥程度較高，內(nèi)部未達(dá)到干燥要求；在50～80℃范圍內(nèi)，形態(tài)保持效果一般，在靠近花蕊處出現(xiàn)了變黃的現(xiàn)象，其中60、70、80℃的花瓣干燥效果均出現(xiàn)了不同程度的變黃情況，以60℃下的變黃現(xiàn)象尤為嚴(yán)重（圖4，彩插一）?？梢?，使用恒溫箱熱風(fēng)處理時(shí)，雖然溫度能保持在穩(wěn)定的范圍內(nèi)，不會(huì)出現(xiàn)溫度過高的情況，花萼干燥效果較好，但是在整體外觀占據(jù)重要角色的花瓣經(jīng)熱風(fēng)處理后并不能取得良好的效果，因此對(duì)于木棉花這種含水率大的花材并不適合使用熱風(fēng)處理。

2.3 微波單一功率對(duì)木棉花含水率的影響

圖5 微波功率對(duì)木棉花含水率的影響

試驗(yàn)過程中的微波爐采用電磁波對(duì)樣品進(jìn)行加熱，不需要額外的傳導(dǎo)熱量媒介，可直接對(duì)花材加熱，相比于可程式恒溫箱，微波爐加熱干燥的周期短、效率高，速度也快［25］。從圖5可以看出，將含水率為89.5%的木棉花干燥至14%～18%的范圍內(nèi)，在不同微波功率下需要的時(shí)間不同，隨著微波功率的增加，木棉花干燥時(shí)間逐漸減少，其中200 W下的干燥時(shí)間為35 min，400 W下的干燥時(shí)間為13 min，600 W下的干燥時(shí)間為7 min，800 W下的干燥時(shí)間為6 min，1 000 W下的干燥時(shí)間為4.75 min。功率越大，微波爐內(nèi)木棉花的溫度越高，木棉花葉肉細(xì)胞內(nèi)水分蒸發(fā)速度越快。

2.4 單一微波功率對(duì)木棉花色澤和形態(tài)變化的影響

將保色護(hù)形預(yù)處理后的木棉花放入改裝后的微波爐，在200、400、600、800、1 000 W功率下進(jìn)行干燥，其干燥時(shí)間基于圖5的試驗(yàn)結(jié)果，對(duì)成品進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，結(jié)果見表2。

在進(jìn)行微波干燥時(shí)，會(huì)出現(xiàn)花材所處環(huán)境的溫度不一致的情況，木棉花含水率較大的花萼部分會(huì)容易出現(xiàn)起泡和焦糊的情況（圖6，彩插一），但是其花瓣在微波干燥下顏色均一，在800 W功率下能得到較好的干燥效果。從表2可以看出，使用復(fù)合保色劑并采用微波干燥v的木棉花顏色均變深且呈暗紅色，顏色趨于統(tǒng)一。在200～600 W的相對(duì)低功率條件下，木棉花干燥的形態(tài)保持效果均較差，同時(shí)在靠近花蕊處都出現(xiàn)不同程度的變黃現(xiàn)象；在1 000 W功率下花材的顏色均一，花瓣皺縮程度較輕，但是形態(tài)保持一般；800 W功率下各個(gè)指標(biāo)均較好，對(duì)比可撕式配色手冊(cè)上的示色圖可得到其顏色為Y100M100C30，且顏色均一，形態(tài)保持較好，但其花萼出現(xiàn)起泡和焦糊現(xiàn)象。

表2 單一微波功率對(duì)木棉花色澤和形態(tài)變化的影響

2.5 微波組合功率對(duì)木棉花色澤和形態(tài)變化的影響

由于單一功率加熱取得整體效果不理想，故探究更合適的微波干燥方法。結(jié)合單個(gè)功率下木棉花含水率和外形變化，考慮到在大功率下加熱會(huì)使花萼起泡和焦糊，小功率下加熱得到的花材形態(tài)保持效果較差。選擇采用組合微波功率，先使用大功率將花材內(nèi)部溫度迅速提高，后轉(zhuǎn)變?yōu)樾」β时３只ú膬?nèi)部溫度平穩(wěn)，避免花材內(nèi)部溫度上升過高，造成含水量高的花萼出現(xiàn)起泡和焦糊現(xiàn)象。因此試驗(yàn)組合設(shè)置為先使用大功率加熱花材，使其含水率下降至20%～40%，再使用小功率繼續(xù)加熱花材至含水率達(dá)到14%～18%。經(jīng)過不同微波組合干燥后的木棉花的形態(tài)色澤如表3所示。

從表3可以看出，在首次加熱功率相同的條件下，首次加熱時(shí)間越長，得到的干燥木棉花品質(zhì)越好。在形態(tài)保持上，首次加熱功率為800 W的效果整體最好，而首次加熱功率為600 W的處理形態(tài)保持效果均較差，首次加熱功率為1 000 W的處理形態(tài)保持效果均處為較差或一般；在顏色變化上，首次加熱功率為600 W的處理在靠近花蕊處均出現(xiàn)變黃現(xiàn)象，色澤為Y100M100C30+Y80M50。首次加熱功率為1 000 W的處理也有半數(shù)出現(xiàn)和首次加熱為600 W的處理相類似的變黃現(xiàn)象。在微波組合功率的干燥下，木棉花花瓣的干燥品質(zhì)與不同微波單個(gè)功率的干燥效果相近，但其花萼品質(zhì)均要優(yōu)于微波單一功率下的花材，起泡與焦糊情況明顯減弱，綜合效果最好的組合是800 W加熱5 min后用200 W加熱2 min（圖7，彩插一）和800 W加熱5 min后用400 W加熱1 min（圖8，彩插一），能較好保持自然新鮮花材的原有形態(tài)、皺縮程度較輕且顏色均一，色澤為Y100M100C30。

表3 不同微波組合功率對(duì)木棉花色澤和形態(tài)變化的影響

3 結(jié)論與討論

本研究結(jié)果表明，采用保色劑與包埋劑對(duì)木棉花進(jìn)行預(yù)處理，能較好地提升干燥后的外觀品質(zhì)，避免木棉花直接暴露在試驗(yàn)環(huán)境中而導(dǎo)致葉肉細(xì)胞過度脫水而皺縮。木棉花中的紅色色素是一種水溶性色素，在酸性環(huán)境下條件下，色素的耐熱性較好，外觀紅色較為穩(wěn)定［26］。使用復(fù)合保色劑（無水乙醇和10%檸檬酸溶液）浸泡木棉花10 min再進(jìn)行干燥，能較好保持花色。恒溫箱熱風(fēng)處理下的木棉花在形態(tài)保持上相比于微波干燥具有優(yōu)勢，但其干燥時(shí)間較長，同時(shí)花瓣顏色會(huì)出現(xiàn)不均一和發(fā)黃現(xiàn)象，極大影響了干花的美觀程度。因此對(duì)于木棉花這種含水率較大的花材不適用熱風(fēng)處理。

采用微波干燥的木棉花花瓣顏色均一，基本保持形態(tài)。且干燥周期短，干花整體品質(zhì)較好。采用微波組合干燥方式能避免花材溫度被加熱過高，在花瓣達(dá)到干燥標(biāo)準(zhǔn)，即含水率為14%～18%時(shí)，花萼的品質(zhì)得以提高。綜合考慮木棉花干燥外形品質(zhì)和時(shí)間等指標(biāo)，800 W加熱5 min后用200 W加熱2 min或800W加熱5 min后用400 W加熱1 min的兩種微波組合干燥方案是較為合適的干燥工藝。