花生果常溫通風(fēng)干燥實驗研究

渠琛玲 王雪珂 汪紫薇 王殿軒 李 衡 郭桂霞

(河南工業(yè)大學(xué)糧油食品學(xué)院1，鄭州 450001)

(鄭州萬谷機(jī)械有限公司2，鄭州 450001)

花生作為我國重要的油料作物，種植面積大，產(chǎn)量高，營養(yǎng)豐富[1]。而剛收獲的花生，含水量高，極易發(fā)熱霉變，收獲后應(yīng)及時干燥處理。

發(fā)達(dá)國家主要采用機(jī)械化收獲干燥，例如，美國花生收獲后首先在田間晾曬至一定含水率后，撿拾收獲機(jī)集中挑選花生果，放入專用烘干車在就近干燥站集中干燥處理至安全水分后，進(jìn)行倉儲或加工[2-4]。干燥時利用傳感器實時監(jiān)測花生水分及溫濕度變化[5，6]，電子鼻監(jiān)測花生質(zhì)量[7，8]，在干燥的同時保證花生質(zhì)量。

基于我國目前花生生產(chǎn)現(xiàn)狀，農(nóng)戶種植花生區(qū)域較為分散，花生品種及種植方式與國外都有很大的不同，所以不能照搬國外花生干燥方式。我國目前仍以自然晾曬為主，此方式較多依賴天氣，費時耗力，占地面積大。近年來，花生生產(chǎn)機(jī)械化有了很大的發(fā)展，尤其是種植和收獲環(huán)節(jié)，這一趨勢導(dǎo)致收獲季節(jié)短時積累大量濕花生果，曬場不足問題凸顯。故花生干燥方式也開始向機(jī)械化方向發(fā)展，相關(guān)研究人員也做了一定的工作[9-13]。但目前市場上的花生干燥設(shè)備缺乏，市場占有率較高的箱式烘干機(jī)是針對糧食烘干所設(shè)計，對花生進(jìn)行干燥處理存在著參數(shù)、工藝、產(chǎn)量等不合理的情況。

本研究針對花生干燥的這些現(xiàn)實情況，進(jìn)行了常溫通風(fēng)干燥研究，根據(jù)干燥量的不同，分別采用小型通風(fēng)囤與中型通風(fēng)囤分別對濕花生果進(jìn)行干燥。并通過與自然晾曬和熱風(fēng)干燥的對比，為實際生產(chǎn)中花生干燥提供一種新的方法。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

濕花生果品種為：天府3號(普通小果型)，產(chǎn)地為河南省新鄉(xiāng)市衛(wèi)輝；開農(nóng)8834-9(普通大果型)和開農(nóng)71(高油酸大果型)，產(chǎn)地為河南省開封。由于收獲后花生果含水量高，極易霉變，因此本實驗花生果為分批購買，3個品種花生果初始含水量分別為17.7%～47.3%、40.6%～44.3%和38.0%～40.1%。

1.2 實驗設(shè)備

熱風(fēng)干燥設(shè)備及常溫通風(fēng)干燥設(shè)備為定制。

5-36-4A離心風(fēng)機(jī)、LUGB-2420流量計、XMT 121/122數(shù)顯調(diào)節(jié)儀。

1.3 試驗方法

1.3.1 自然晾曬

初始水分22.1%的天府3號濕花生果，薄鋪于水泥地面上，晾曬厚度約2 cm。晾曬期間外部環(huán)境條件：溫度5～24 ℃，相對濕度55%～60%，晴天。上午9點時花生攤開晾曬，晚上17時收起，并用麻袋蓋于花生堆上，每天翻動3次。

1.3.2 熱風(fēng)干燥

將初始水分為17.7%～22.9%的天府3號濕花生果放置于小型通風(fēng)囤(如圖1，直徑500 mm，高1 000 mm)中，花生堆高450 mm，約裝30 kg濕花生果。由于熱風(fēng)溫度在高于52 ℃時會對花生品質(zhì)產(chǎn)生較大影響[9]，因此本實驗設(shè)置熱風(fēng)最高溫度為50 ℃。具體風(fēng)溫設(shè)置為35、40、45、50 ℃，各溫度下分別設(shè)置熱風(fēng)風(fēng)量424、565、707 m3/h，單位通風(fēng)量為14.13、18.83、23.57 m3/(h·kg)。

圖1 小型通風(fēng)囤示意圖

1.3.3 常溫干燥1.3.3.1 小型通風(fēng)囤干燥實驗

將初始水分為28.7%～29.1%的天府3號、38.0%～40.1%的開農(nóng)8834-9和40.6%～44.3%的開農(nóng)71濕花生果置于小型通風(fēng)囤(示意圖同圖1，直徑285 mm，高660 mm，電熱箱關(guān)閉)中分別進(jìn)行干燥，花生堆高660 mm，約裝16 kg濕花生果。在室溫下(溫度10～25 ℃，相對濕度60%～90%，實驗過程中出現(xiàn)陰雨天氣)垂直通風(fēng)，室溫通風(fēng)風(fēng)量設(shè)置為66.5、132.9、199.4 m3/h，單位通風(fēng)量為4.16、8.31、12.46 m3/(h·kg)。

1.3.3.2 中型通風(fēng)囤干燥實驗

初始水分為30.0%的濕花生果放于雙層圓筒的中型通風(fēng)囤(如圖2，外徑1 800 mm，內(nèi)徑800 mm，堆高1 800 mm)中，約裝1 200 kg濕花生果。在室溫下(溫度6～23 ℃，相對濕度26%～49%，多云轉(zhuǎn)晴天氣)徑向通風(fēng)，風(fēng)機(jī)風(fēng)量9 252 m3/h，單位通風(fēng)量為7.71 m3/(h·kg)。

圖2 中型通風(fēng)囤示意圖

1.4 花生水分測定

花生果含水量大于13%時參照GB/T 20264—2006；花生果含水量小于13%時水分參照GB 5009.3—2016。

1.5 數(shù)據(jù)處理

使用Origin9.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 自然晾曬

如圖3所示，花生在自然晾曬條件下，初始水分由22.05%降至安全水分10%以下用時49 h (約2 d)。晾曬期間每天翻動3次，由于夜晚與早晨空氣溫度低、濕度相對較高，花生吸濕，使水分略有升高。

圖3 自然晾曬過程花生果含水量變化

2.2 熱風(fēng)干燥

2.2.1 風(fēng)溫對濕花生果干燥的影響

如圖4所示，在風(fēng)量一定條件下，熱風(fēng)溫度越高，降水速率越快，花生降至安全水分10%以下所需時間越短，35 ℃干燥條件下，需16～18 h；40 ℃干燥條件下，需12～15 h；45 ℃和50 ℃干燥條件下，均需8～10 h。由此可知，提高干燥溫度能加速干燥，但當(dāng)溫度高于45 ℃時，溫度的提高對干燥速率的影響已不具有優(yōu)勢。

圖4 不同風(fēng)量和風(fēng)溫下花生果水分的變化

2.2.2 風(fēng)量對濕花生果干燥的影響

如圖5所示，在熱風(fēng)溫度一定條件下，風(fēng)量越高，降水速率越快。但相同干燥溫度條件下，565 m3/h風(fēng)量較424 m3/h風(fēng)量的干燥時間縮短2 h，而當(dāng)風(fēng)量提高到707 m3/h時，并不能較565 m3/h風(fēng)量的干燥時間再縮短。

因此，從圖4和圖5可知，熱風(fēng)干燥時，風(fēng)溫對干燥速率的影響明顯大于風(fēng)量的影響。

圖5 不同風(fēng)溫和風(fēng)量條件下花生果水分的變化

2.3 常溫通風(fēng)干燥

如圖6所示，在常溫通風(fēng)條件下，3個品種濕花生果的含水量呈現(xiàn)均勻下降趨勢，實驗范圍內(nèi)的風(fēng)量改變和不同的品種對于花生果的干燥影響并不大。實驗過程發(fā)現(xiàn)，濕花生果的干燥時間主要取決于外界環(huán)境的溫度和濕度，以及花生果初始含水量的大小。中型通風(fēng)囤為雙層圓筒沖孔結(jié)構(gòu)(圖7)，采用的是徑向通風(fēng)干燥的方式，出風(fēng)面積較大，其內(nèi)的濕花生果干燥規(guī)律以及干燥所需時間與小型通風(fēng)囤類似，均能實現(xiàn)濕花生果的有效干燥，且在干燥通風(fēng)過程中花生果均無發(fā)熱霉變現(xiàn)象，保證了花生果的質(zhì)量。

圖6 小型通風(fēng)囤常溫通風(fēng)干燥不同品種花生果的水分變化

圖7 中型通風(fēng)囤常溫通風(fēng)干燥花生果(天府3號)水分的變化

3 結(jié)論

常溫通風(fēng)干燥雖然較熱風(fēng)干燥所需時間長，但在陰雨天氣條件下也能有效降低濕花生果水分。這種適用于小農(nóng)戶的花生通風(fēng)方式，可直接將收獲后的濕花生干燥至所需要的含水量，要求操作簡單、方便，對花生的含水量、品種適應(yīng)性強(qiáng)，并盡可能實現(xiàn)一機(jī)多用(兼用于干燥后儲藏)。并且當(dāng)一旦發(fā)生大面積的持續(xù)陰雨災(zāi)害時，能夠在一定的時間內(nèi)，以較低的成本費用，實現(xiàn)濕花生不發(fā)芽、不霉變。