菊花分段式熱風烘干工藝研究

張興亮

（山西林業(yè)職業(yè)技術(shù)學院，山西太原 030009）

菊花是多年生宿根草本植物菊（Chrysanthemum morifoliumRamat）的頭狀花序，富含揮發(fā)油、黃酮類、萜類、氨基酸類化合物，藥理學研究證實菊花具有抗菌、抗炎、清除自由基、抗氧化和抗腫瘤等作用，部分品種可鮮食或加工入藥[1]。新鮮菊花含水量高達80%以上[2]，因此采收后應及時干燥去除水分，以抑制內(nèi)部酶活性和外部微生物繁殖，保證菊花的有效成分和存儲質(zhì)量。菊花的傳統(tǒng)干燥技術(shù)有自然陰涼干燥、硫磺熏蒸和熱風氣流干燥等[3]。陰涼干燥成本低、干燥周期長、干燥效率低[4]；硫磺熏蒸雖能有效延長菊花保質(zhì)期，起到殺螨的作用，但會降低生物有效成分[3]（如黃酮苷類、酚酸類和揮發(fā)油等）和微量元素（如銅等）的含量[5-6]，同時還存在SO2殘留問題；熱風氣流干燥因物料處理量大、衛(wèi)生條件、干燥過程不受氣候限制等優(yōu)勢，現(xiàn)已取代前兩種干燥技術(shù)[7]。

菊花內(nèi)部水分蒸發(fā)規(guī)律存在快速干燥期和降速干燥期[8]，在不同干燥階段設(shè)定不同的烘干溫度和新風量可以縮短烘干時間，提高烘烤品質(zhì)。目前對菊花熱風烘干研究大多集中于不同烘干工藝對菊花活性成分的影響上[9]，而針對菊花在快速和降速干燥期內(nèi)烘干溫度和新風量的變化對菊花烘烤品質(zhì)的影響研究較為少見。本實驗以烘干溫度和新風量為兩個變化維度，研究了不同烘干階段下，菊花烘烤品質(zhì)的變化，為優(yōu)化菊花熱風烘干專用設(shè)備提供理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

茶用菊品種名為‘乳荷’，栽植于山西林業(yè)職業(yè)技術(shù)學院食藥用菊資源圃。

1.2 烘干設(shè)備

KHDQ401-L 型隧道式微波菊花微波殺青機，煙臺科惠電氣微波科技有限公司；9076-MBE 型電熱鼓風干燥箱，上海精宏實驗設(shè)備有限公司；KIMO-LV117 型便攜式葉輪風速儀，南京能兆科技有限公司；BCD-656WDPT型冰箱，海爾智家股份有限公司；JC-TP2204 型萬分之一電子分析天平，青島精誠儀器儀表有限公司。

1.3 方法

1.3.1 原料預處理

‘乳荷’9 月中下旬進入盛花期，按NY/T 5121—2002《飲用菊花生產(chǎn)技術(shù)規(guī)程》中蕾花等級標準采收，進行如下處理：（1）通風攤晾：將采收后的鮮菊花置于金屬網(wǎng)上攤成厚度2 cm 的薄層，室溫放置一晝夜，至花瓣輕度萎蔫；（2）低溫存放：自制長28 cm、寬20 cm、厚度8 絲的PE 自封袋，袋身兩側(cè)打10 個透氣孔，孔徑0.5cm、間距3cm，裝填攤晾好的菊花于4 ℃下低溫保鮮；（3）微波殺青：在（2 540±50）MHz 的低微波頻率下，設(shè)定微波功率160 W，鋪料厚度1.5 cm，殺青時間25 s。

1.3.2 菊花變溫和變新風量干燥試驗設(shè)計

（1）烘干溫度和新風量對菊花全程烘干中失水率的影響

烘箱溫度設(shè)置40、45、50、60、70 ℃共5 個水平，調(diào)節(jié)烘干箱風門旋鈕，至葉輪風速儀表顯新風量讀數(shù)穩(wěn)定在20 L/h，稱取處理后蕾花100 g，花心朝同側(cè)單層擺放在金屬網(wǎng)盤，于不同條件下烘干，測定蕾花失水率；新風量設(shè)置10、20、30 L/h 共3 個水平，烘干溫度設(shè)為45 ℃，操作方法同上。

（2）快速干燥期內(nèi)熱風烘干工藝參數(shù)的優(yōu)化

按單因素實驗結(jié)果，以烘干溫度、新風量和烘干時間為因素設(shè)計L9(34)正交試驗（見表1），并對各條件下的菊花烘烤品質(zhì)進行評分，評分標準見表2。（3）降速干燥期內(nèi)熱風烘干工藝參數(shù)優(yōu)化

表1 快速干燥期烘干參數(shù)因素水平表Table 1 Factors and levels of drying parameter factors during rapid drying period

表2 快速干燥期菊花的烘烤品質(zhì)評分標準Table 2 Grading standard of baking quality of C.morifolium during rapid drying period

按單因素實驗結(jié)果，降速干燥期以烘干溫度、新風量和烘干時間為因素設(shè)計L9(34)正交試驗（見表3），并對各條件下菊花的烘烤品質(zhì)進行評分，評分標準見表4。

表3 降速干燥期烘干參數(shù)因素水平表Table 3 Factors and levels of drying parameter factors during deceleration drying period

表4 降速干燥期菊花烘烤品質(zhì)的評分標準Table 4 Grading standard for baking quality of C.morifolium during deceleration drying period

1.4 指標測定

1.4.1 蕾花失水率測定

烘干過程中，每隔2 h 取樣，稱其質(zhì)量后，計算菊花失水率[10]。失水率計算公式見式（1）。

式中，m0為蕾花初始質(zhì)量，g；m1為每2 h 烘干后的質(zhì)量，g。

1.4.2 菊花烘烤品質(zhì)感官評價

采用百分制計分，由具備菊花茶烘烤加工專業(yè)技能的5 人組成評價小組，在菊花烘烤的不同階段對菊花進行感官評價打分?？焖俑稍锲趦?nèi)項目權(quán)數(shù)為拋松性30%、花頭內(nèi)部韌性30%、焦花40%，評分標準見表5；降速干燥期內(nèi)項目權(quán)數(shù)為色澤40%、香味40%、脆性20%[11]，評分標準見表6。

表5 快速干燥期內(nèi)菊花烘烤品質(zhì)感官評價Table 5 Sensory evaluation on baking quality of C.morifolium during rapid drying period

表6 降速干燥期內(nèi)菊花烘烤品質(zhì)感官評價Table 6 ensory evaluation on the baking quality of C.morifoliumduringthedecreasingdryingperiod

1.5 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)經(jīng)Excel 2010 軟件進行整理與分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同烘干溫度對菊花失水率的影響

不同烘干溫度條件下，菊花‘乳荷’失水率隨烘干時間的變化情況見圖1（見下頁）。結(jié)果表明，各溫度下烘干菊花，其最終失水率均可達91%以上，且溫度越高，烘干時間越短，40 ℃需62 h，45 ℃需38 h，50 ℃需20 h，60 ℃需14 h，70 ℃需12 h。但高溫烘干會使菊花產(chǎn)生不同程度的花瓣焦邊、褶皺、色澤暗沉等影響產(chǎn)品外觀質(zhì)量的現(xiàn)象，主要原因與高溫下菊花花瓣所含的酚類物質(zhì)穩(wěn)定性下降，發(fā)生分解有關(guān)[12]。

圖1 不同烘干溫度對菊花失水率的影響Fig.1 Effects of different drying temperatures on water loss rate of C.morifolium

2.2 不同新風量對菊花失水率的影響

不同新風量條件下，菊花‘乳荷’失水率隨烘干時間的變化情況見圖2。由圖可知，伴隨干燥過程的進行，較高的新風量可在烘烤前期快速帶走烘干箱內(nèi)大量的濕熱氣體，利于菊花內(nèi)部水分的向外散失，在溫度不變的情況下，能提升菊花的整體干燥速率，新風量在10 L/h時，菊花需烘烤56 h，失水率達91.9%；在20 L/h 下，菊花需烘烤32 h，失水率達91.74%；在30 L/h 下，僅需烘烤24 h，失水率就可達到92.6%，與劉濤[13]的研究結(jié)果一致。

圖2 不同新風量對菊花失水率的影響Fig.2 Effects of different fresh air volume on water loss rate of C.morifolium

綜合上述單因素實驗，菊花花瓣、花蕊在形態(tài)結(jié)構(gòu)和失水率存在差異，菊花在先后經(jīng)過快速脫水和減速脫水期時，因花瓣失水率較快，長時間干燥后，易出現(xiàn)影響干制品外觀質(zhì)量的問題。因此在快速脫水期可降低烘干溫度，提升新風量，對花頭內(nèi)部充分預熱，可加速內(nèi)部水分向外遷移。在減速脫水期，可適當升高烘干溫度，降低新風量，節(jié)約烘烤時間。

2.3 快速干燥期烘干溫度和新風量對菊花烘烤品質(zhì)的影響

快速干燥期所脫的水分主要是存在于菊花花瓣和花蕊組織間隙的非束縛水和表面自由水，屬于物理吸附，較易脫去，同時熱空氣傳給菊花外部熱量使組織表面溫度快速上升，逐漸形成干斑。此階段應避免花瓣因快速脫水出現(xiàn)褶皺現(xiàn)象[14]。由表7 可知，菊花在快速干燥期內(nèi)影響烘烤品質(zhì)的主要因素是新風量，較優(yōu)工藝條件為A2B3C2，即烘干溫度45 ℃，新風量30 L/h，烘干時間4 h。

表7 快速干燥期烘干溫度和新風量對菊花烘烤品質(zhì)的影響Table 7 Effects of drying temperature and fresh air volume on the baking quality of C.morifolium during rapide drying period

2.4 降速干燥期烘干溫度和新風量對菊花烘烤品質(zhì)的影響

降速干燥期主要是蒸發(fā)以氫鍵結(jié)合蛋白質(zhì)中的極性基（羧基和氨基）的結(jié)合水，呈膠體狀流動性差，干燥脫除困難[15]，此時花頭內(nèi)部水分擴散到花瓣中的速度比表面水分汽化速度慢，致使失水速度逐漸減小。由表8 可知，菊花在降速干燥期內(nèi)影響產(chǎn)品烘烤品質(zhì)的主要因素是烘干溫度，較優(yōu)工藝條件為A2B1B3，即烘干溫度60 ℃，新風量10 L/h，此條件下，耗時4 h。

表8 降速干燥期烘干溫度和新風量對菊花烘烤品質(zhì)的影響Table 8 Effects of drying temperature and fresh air volume on the baking quality of chrysanthemum during deceleration drying period

3 結(jié)論

本研究結(jié)果表明，烘干溫度和新風量是影響菊花殺青預熱后烘烤品質(zhì)的重要因素，在快速干燥期內(nèi)影響烘烤品質(zhì)的主要因素是新風量，較優(yōu)條件為烘干溫度45 ℃、新風量30 L/h、烘干4 h；在降速干燥期內(nèi)影響烘烤品質(zhì)的主要因素是烘干溫度，較優(yōu)條件為即烘干溫度60 ℃、新風量10 L/h、烘干4 h。采用雙維雙變菊花熱風烘干工藝，能有效解決菊花熱風烘干條件下品質(zhì)下降的問題。