花椒干燥技術(shù)研究

王春霞 易文裕

摘要? ? 干燥是花椒主要的初加工方式，干花椒是花椒主要的初級(jí)加工產(chǎn)品。本文綜述了現(xiàn)有花椒干燥技術(shù)類型，并對各種干燥技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)進(jìn)行了論述，以期為未來花椒干燥技術(shù)的進(jìn)一步研究提供參考。

關(guān)鍵詞? ? 花椒;干燥技術(shù);類型

中圖分類號(hào)? ? S573+.1? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼? ? A

文章編號(hào)? ?1007-5739（2020）21-0236-02? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）

花椒廣泛種植于我國各地，花椒成園見收較快，近年花椒種植成為產(chǎn)業(yè)扶貧新路徑，種植面積逐漸增加。據(jù)報(bào)道，我國共種植花椒167萬hm2，年產(chǎn)量28萬t左右，年產(chǎn)值140億元左右[1]。花椒每年結(jié)果1次，夏季收獲，季節(jié)性強(qiáng)。鮮花椒不易保存，收后處理不當(dāng)極易破損表面油胞，導(dǎo)致花椒褐變、腐爛、品質(zhì)下降，甚至不可使用。干燥是鮮花椒的最主要初加工方式，約80%的鮮花椒被加工為干花椒，以便保證花椒品質(zhì)，供后續(xù)利用。目前，花椒干燥技術(shù)主要有自然干燥、熱風(fēng)干燥、熱泵干燥、微波干燥、真空干燥、高壓電場干燥以及多種干燥方式聯(lián)合干燥等。本文對各種干燥方式的特點(diǎn)進(jìn)行了論述，以期為未來花椒干燥技術(shù)的研究提供參考。

1? ? 花椒干燥技術(shù)類型

1.1? ? 自然干燥

自然干燥是指主要利用太陽輻射熱或自然風(fēng)，在自然條件下干燥物料的方法，不需人工加熱和排出干燥介質(zhì)，適用于少量花椒的干燥。自然干燥具有節(jié)約能源、不需設(shè)備、費(fèi)用低廉的優(yōu)點(diǎn);但干燥時(shí)間較長，干燥效率低，受場地、天氣狀況限制，干燥過程和干燥程度都較難控制，產(chǎn)品容易受到環(huán)境污染、微生物侵蝕，導(dǎo)致花椒品質(zhì)降低。

1.2? ? 熱風(fēng)干燥

熱風(fēng)干燥是現(xiàn)代廣泛使用的干燥方法之一，以熱空氣為干燥介質(zhì)，采用自然或強(qiáng)制對流循環(huán)的方式與食品進(jìn)行濕熱交換。熱風(fēng)干燥由于熱效率高、氣流干燥器結(jié)構(gòu)簡單、生產(chǎn)能力大、操作方便、成本低等原因而被廣泛應(yīng)用于食品干燥。周秀梅[2]對比研究了熱風(fēng)恒溫間歇式干燥和熱風(fēng)分階段間歇式干燥，結(jié)果表明2種方式影響花椒品質(zhì)、能耗和耗時(shí)的主要因子均為溫度、鋪層厚度和風(fēng)速。Kewei Chen等[3]研究了不同干燥速率條件下花椒色澤變化，結(jié)果表明，在慢速干燥過程中酶促進(jìn)葉綠素分解，花椒發(fā)生褐變快，而快速干燥則使酶活受到抑制從而使花椒保持色澤。

目前，稍具種植規(guī)模的椒農(nóng)多采用平床式熱風(fēng)干燥。上述針對干燥條件和方式的研究多停留在小試階段，目前市面上的熱風(fēng)干燥裝備性能不一，干燥工藝匹配不合理，椒農(nóng)購機(jī)后對干燥條件還需進(jìn)行多方摸索?，F(xiàn)有熱風(fēng)干燥裝備還存在干燥溫度高、時(shí)間長以及自動(dòng)化、智能化水平低等缺點(diǎn)。

1.3? ? 熱泵干燥

熱泵干燥原理同制冷機(jī)，是利用熱泵排除干燥室內(nèi)的濕熱空氣，并將除濕后的空氣重新加熱實(shí)現(xiàn)原料干燥的技術(shù)[4]，其可實(shí)現(xiàn)低溫空氣封閉循環(huán)干燥。楊? 兵等[5]在研究熱泵干燥對青花椒品質(zhì)的影響時(shí)提出，相較于熱風(fēng)干燥，熱泵干燥能夠提高干燥效率，提高青花椒品質(zhì)，同時(shí)也指出，溫度是影響干青花椒品質(zhì)的最重要因素。熱泵干燥低耗環(huán)保、工作效率高，但設(shè)備要求相對較大，運(yùn)輸成本相對較高，僅適合于具有一定規(guī)模的大型合作社、加工企業(yè)等。

1.4? ? 微波干燥

微波干燥是一種內(nèi)部加熱方法，微波在被加熱物料電解質(zhì)內(nèi)部轉(zhuǎn)換成熱能，是利用電磁波作為加熱源、被干燥物料本身為發(fā)熱體的一種干燥方式。因微波干燥具有加熱快、效率高、占地小等優(yōu)點(diǎn)，較多學(xué)者對微波干燥花椒進(jìn)行了研究。

微波干燥花椒分為加速期、恒速期和降速期3個(gè)階段，其中加速期、恒速期與微波功率成反比，微波功率低則加速期和恒速期時(shí)間長、干燥速度慢[6]。王? 娟等[7]在探索微波干燥花椒的最佳工藝條件時(shí)提出，當(dāng)微波加熱功率為480 W、花椒鋪料厚度為4 cm時(shí)，加熱時(shí)間4 min，花椒在色澤、香氣、麻味、爆籽率、干燥程度方面的綜合評(píng)分為80分（總分100分），品質(zhì)中等偏上。此前，趙? 超等[8]在研究中提出，等量的花椒在低檔微波功率290 W條件下干燥時(shí)間只需約24 min，在40℃熱風(fēng)干燥條件下則需約200 min，但較高的微波功率會(huì)造成花椒品質(zhì)不可逆破壞，在微波功率800 W時(shí)，僅加熱80 s，便會(huì)導(dǎo)致花椒油胞破裂，形成油椒，出現(xiàn)黑斑、焦糊等現(xiàn)象，干花椒品質(zhì)降低。

微波干燥雖然能縮短干燥時(shí)間，但受微波功率的影響，干花椒產(chǎn)品品質(zhì)不穩(wěn)定，且微波干燥設(shè)備成本較高，單次處理量小，不被廣泛使用，研究多停留在試驗(yàn)階段或小規(guī)模生產(chǎn)階段。

1.5? ? 真空干燥

真空干燥（減壓干燥）是利用物料在負(fù)壓條件下沸點(diǎn)降低的原理，在較低溫度下對物料進(jìn)行干燥的方式，適用于熱敏性物料的干燥，廣泛應(yīng)用于天然活性物質(zhì)的提取干燥。孟國棟等[9]在研究花椒真空干燥特性時(shí)指出，花椒真空干燥主要分升速和降速2個(gè)階段。真空干燥速率受真空度的影響較小，主要受干燥溫度和裝載量的影響，溫度高、裝載量少，干燥速率大;但溫度低，真空度越高，花椒干燥后總色差越小，花椒色澤品質(zhì)越好。花椒香氣主要來自其內(nèi)的揮發(fā)性物質(zhì)，而高溫干燥易導(dǎo)致?lián)]發(fā)性物質(zhì)損失，真空干燥能夠?qū)崿F(xiàn)較低溫度的干燥，能在較大程度上保留花椒的香氣成分，但由于真空干燥設(shè)備成本、運(yùn)維成本較高，能耗高而生產(chǎn)效率較低，在實(shí)際生產(chǎn)中鮮少使用。

1.6? ? 高壓電場干燥

高壓電場干燥是利用高壓電場的離子束作用、電磁場輻射和恒定電場作用使樣品脫水的干燥技術(shù)。高壓電場干燥不對樣品進(jìn)行加熱，適用于干燥各種熱敏性產(chǎn)品。為了探索高壓電場對花椒干燥的效果，王云龍[10]研究了花椒電場干燥特性，提出高壓電場干燥花椒過程主要為降速干燥，對干燥過程影響的顯著因素是電場和鋪放量;并以花椒揮發(fā)油含量為響應(yīng)值，得出在高壓電場干燥花椒的最佳工藝條件（電壓19.87 kV、鋪放量54.55 g、針極距離3.83 cm）下，所得干花椒的揮發(fā)油含量為8.423 mL/100 g，揮發(fā)油主要化學(xué)成分與熱風(fēng)干燥花椒相同。高壓電場干燥是新興干燥技術(shù)，具有節(jié)能、效率高、能夠最大程度地保證物料的色澤和營養(yǎng)成分的優(yōu)點(diǎn)。國內(nèi)對高壓電場干燥的研究起步較晚，目前市面上尚無高壓電場干燥花椒的設(shè)備。

1.7? ? 多種方式聯(lián)合干燥

為了獲得品質(zhì)更佳的干燥產(chǎn)品，尋求快速、高效的干燥方式，學(xué)者們結(jié)合各種干燥方式的優(yōu)點(diǎn)，提出了多種方式聯(lián)合的干燥方式。李江波等[11]設(shè)計(jì)了由干燥房、熱泵系統(tǒng)、太陽能系統(tǒng)以及控制系統(tǒng)組成，處理量為3 t的熱泵-太陽能干燥系統(tǒng)，該系統(tǒng)結(jié)合了太陽能干燥節(jié)能環(huán)保和熱泵干燥效率高的特點(diǎn)，通過模擬干燥認(rèn)為該系統(tǒng)氣流組織良好、熱風(fēng)穩(wěn)定、溫度起伏小，能較好地滿足花椒干燥需求。王? 玲等[12]采用熱風(fēng)-微波聯(lián)合干燥青花椒，在花椒干燥的升速階段采用干燥速率較快的熱風(fēng)干燥，而在花椒干燥恒速或降速階段采用微波干燥，結(jié)果表明，該設(shè)備不僅能節(jié)約能耗和時(shí)間，還有利于改善花椒品質(zhì)。聯(lián)合干燥能避免不同干燥方式的缺點(diǎn)，針對單一干燥方式不足之處進(jìn)行改進(jìn)，是未來花椒干燥技術(shù)的研究方向，但各種聯(lián)合干燥的不同干燥方式之間的切換點(diǎn)、干燥特性、工藝參數(shù)等還需深入探討。

2? ? 展望

隨著花椒種植面積的擴(kuò)大，干燥加工技術(shù)無法滿足產(chǎn)量快速增長的需求。針對目前花椒干燥設(shè)備存在的干燥效率低，能耗高，污染大，產(chǎn)品品質(zhì)不穩(wěn)定，設(shè)備自動(dòng)化、信息化、智能化水平低下等問題，本文認(rèn)為未來花椒干燥技術(shù)的研究應(yīng)集中在以下幾方面。

一是探索綠色、可循環(huán)新能源干燥技術(shù)。針對現(xiàn)有花椒干燥設(shè)備熱源能耗高、污染大的問題，開展節(jié)能、環(huán)保的新能源干燥技術(shù)研究。二是深入研究聯(lián)合干燥技術(shù)。聯(lián)合干燥技術(shù)可將各種干燥方式的優(yōu)勢充分結(jié)合，以揮發(fā)油、麻味物質(zhì)、色澤等作為評(píng)價(jià)干花椒品質(zhì)的重要指標(biāo)，深入開展聯(lián)合干燥特性、干燥轉(zhuǎn)換點(diǎn)、干燥設(shè)備研究，充分利用各干燥技術(shù)特色優(yōu)勢，有利于節(jié)約能源，提高花椒干燥品質(zhì)。三是提高花椒干燥設(shè)備的自動(dòng)化、智能化、信息化水平。充分利用現(xiàn)代信息技術(shù)和智能裝備技術(shù)，提高干燥設(shè)備的自動(dòng)化、智能化、信息化水平，推進(jìn)信息化與農(nóng)機(jī)干燥裝備現(xiàn)代化融合，提高花椒干燥效率。四是建立標(biāo)準(zhǔn)化干燥設(shè)備。標(biāo)準(zhǔn)化是降低設(shè)備成本、保證產(chǎn)品品質(zhì)的有效路徑，規(guī)范技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、操作流程，有利于提高花椒干燥品質(zhì)，促進(jìn)花椒干燥加工行業(yè)進(jìn)步。

總體來說，優(yōu)化花椒干燥關(guān)鍵技術(shù)、提高花椒干燥效率、提升花椒干燥品質(zhì)，對保障花椒產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)效益、推進(jìn)花椒產(chǎn)業(yè)健康持續(xù)發(fā)展具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

3? ? 參考文獻(xiàn)

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基金項(xiàng)目? ?2020年四川省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展工程智能農(nóng)機(jī)技術(shù)與裝備研究項(xiàng)目。

作者簡介? ?王春霞（1992—），女，四川資陽人，碩士，助理工程師。研究方向：農(nóng)產(chǎn)品加工及貯藏。

收稿日期? ?2020-06-08