義雯，蔣紅芝

（1.中南大學(xué)土木工程學(xué)院，湖南長(zhǎng)沙410075；2.廣西農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣西南寧530007）

牛蒡熱風(fēng)干燥工藝研究

義雯1，蔣紅芝2，*

（1.中南大學(xué)土木工程學(xué)院，湖南長(zhǎng)沙410075；2.廣西農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣西南寧530007）

以牛蒡?yàn)樵?，采用熱風(fēng)干燥，對(duì)干燥溫度、鋪料厚度、干燥風(fēng)速對(duì)牛蒡干燥的影響進(jìn)行了研究，通過(guò)繪出干燥曲線及干燥速率曲線，并測(cè)定a、b、L值，進(jìn)行分析。結(jié)果表明，選用熱風(fēng)干燥牛蒡，干燥溫度為75℃，選料100 g，鋪料一層，中風(fēng)速干燥5 h，其色澤最佳、時(shí)間較短。

牛蒡；熱風(fēng)干燥；干燥曲線；干燥速率曲線；工藝研究

牛蒡，又名大力子、東洋參、東洋牛鞭菜等。牛蒡?qū)俳酃Ｄ?，菊科二年生草本植物。一千多年前日本從中?guó)引進(jìn)并改良成食物，中國(guó)牛蒡的種植主要產(chǎn)地分布于江蘇省和山東省。中國(guó)過(guò)去少量栽培用于中藥，隨著出口栽培面積擴(kuò)大，也開(kāi)始作為蔬菜食用。

牛蒡含菊糖、纖維素、蛋白質(zhì)、鈣、磷、鐵等人體所需的多種維生素及礦物質(zhì)，其中胡蘿卜素含量比胡蘿卜高150倍，蛋白質(zhì)和鈣的含量為根莖類之首。《本草綱目》中詳載：牛蒡性溫、味甘無(wú)毒，通十二經(jīng)脈、除五臟惡氣，久服輕身耐老。有清熱、解毒、健脾、通便、益氣、降壓、防中風(fēng)之功效。牛蒡茶是以牛蒡根為原料的純天然茶品。牛蒡茶具有排除人體毒素，以營(yíng)養(yǎng)成分進(jìn)行滋補(bǔ)和調(diào)理的特點(diǎn)。牛蒡茶色澤金黃、香味宜人，是老幼四季皆宜的保健飲品[1]。

由于熱風(fēng)干燥設(shè)備簡(jiǎn)單、操作安全、成本相對(duì)較低，不易褐變，如櫻桃番茄果脯加工[2]、辣椒干燥[3-5]均可以采用，易褐變的通過(guò)前處理抑制褐變也可以采用[6]。本文通過(guò)熱風(fēng)干燥對(duì)牛蒡根干燥工藝進(jìn)行研究，采用熱風(fēng)干燥，研究干燥溫度、鋪料厚度、干燥風(fēng)速對(duì)牛蒡干燥的影響，通過(guò)繪出干燥曲線及干燥速率曲線，并測(cè)定a、b、L值，進(jìn)行分析，找出試驗(yàn)條件下牛蒡熱風(fēng)干燥的最佳工藝。為牛蒡干制品（牛蒡茶）的生產(chǎn)提供了理論與實(shí)際的依據(jù)。讓牛蒡不僅能夠長(zhǎng)時(shí)間的儲(chǔ)存，還可以更加合理的應(yīng)用。

1 材料與方法

1.1 原料與試劑

牛蒡：新鮮的牛蒡根，超市購(gòu)買(mǎi)，經(jīng)鑒定，洗凈，晾干表面的水分，放置冰箱備用。

檸檬酸（食用級(jí)）：市售。

1.2 主要儀器與設(shè)備

JJ500型電子天平：常熟市雙杰測(cè)試儀器廠；DHG-9203A電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱：上海一恒科學(xué)儀器有限公司；CR-10小型色差計(jì)：西安精大檢測(cè)設(shè)備有限公司；金屬網(wǎng)。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 前處理護(hù)色溶液的選擇

牛蒡根切片后，分別采用0.6%抗壞血酸，1.0%亞硫酸氫鈉、1.0%的檸檬酸溶液進(jìn)行護(hù)色30 min，干燥后觀察色澤及用色差儀測(cè)定a、L、b值，選擇產(chǎn)品色澤最好的，用1.0%的檸檬酸溶液處理的前處理工藝。

1.3.2 牛蒡干燥工藝流程

工藝流程：牛蒡根→清洗→（除皮）→切分→護(hù)色→干燥→冷卻→包裝

切分：將去皮牛蒡根先切段，再切片，最后進(jìn)行修整好。操作過(guò)程中的時(shí)間差要盡量縮短，以免發(fā)生褐變。

護(hù)色：選取新鮮、無(wú)裂紋、無(wú)病斑、無(wú)刮傷且粗細(xì)均勻的牛蒡，清洗表面上的泥土等雜物后除皮，投入到1.0%的檸檬酸溶液中進(jìn)行護(hù)色30 min。

1.3.3 牛蒡干燥曲線的繪制

牛蒡清洗、切片。用電子天平準(zhǔn)確稱取一定質(zhì)量的牛蒡，用1.0%的檸檬酸溶液護(hù)色前處理后，在設(shè)定的溫度下進(jìn)行干燥試驗(yàn)，于電熱鼓風(fēng)恒溫干燥箱進(jìn)行恒溫干燥，每隔一定時(shí)間取出物料稱重并做記錄，直到恒重。

計(jì)算公式：

式中：X為干基含水量，g水/g干物料；Gi為干燥至一定時(shí)間時(shí)濕物料重量，g；Gc為濕物料中絕對(duì)干物料的重量，g；以單位質(zhì)量烘干到恒重時(shí)的質(zhì)量作為絕對(duì)干物料的值Gc；u為干燥速率，g水/（g干物料·min）；t為干燥時(shí)間，min。

用Excel繪出干燥曲線X-t及干燥速率曲線u-t，并進(jìn)行分析[7]。

1.3.4 具體操作

擬定干燥溫度、鋪料厚度、風(fēng)速進(jìn)行試驗(yàn)[8-9]。

1.3.4.1 溫度對(duì)牛蒡干燥的影響

選用 55、65、75、85℃進(jìn)行溫度試驗(yàn)。

用電子天平稱取一定質(zhì)量（100.0 g）的牛蒡，把牛蒡塊鋪放在金屬網(wǎng)上。記錄：網(wǎng)、干燥前的牛蒡塊、（金屬網(wǎng)+牛蒡塊）的質(zhì)量。

開(kāi)啟電熱鼓風(fēng)干燥箱電源，4臺(tái)烘箱設(shè)定溫度分別為 55、65、75、85 ℃，選定風(fēng)速，開(kāi)始加熱。當(dāng)達(dá)到設(shè)定溫度后，把鋪有牛蒡塊的金屬網(wǎng)放入干燥箱干燥。每隔20分鐘拿出來(lái)測(cè)定剩余質(zhì)量，60 min后，每隔30分鐘拿出來(lái)測(cè)定剩余質(zhì)量。至試樣接近平衡水分時(shí)為止（直到剩余質(zhì)量數(shù)據(jù)基本不發(fā)生變化為止）。計(jì)算干基含水量X及干燥速率u。

1.3.4.2 鋪料厚度對(duì)牛蒡干燥的影響

選取80.0、100.0、120.0 g進(jìn)行鋪料厚度試驗(yàn)。

用電子天平稱取一定質(zhì)量（分別稱取80.0、100.0、120.0 g）的牛蒡，把牛蒡塊鋪放在金屬網(wǎng)上。開(kāi)啟電熱鼓風(fēng)干燥箱電源，烘箱設(shè)定溫度75℃，選定風(fēng)速。開(kāi)始加熱。當(dāng)達(dá)到設(shè)定溫度后，進(jìn)行干燥，記錄，至試樣接近平衡水分時(shí)為止。計(jì)算干基含水量X及干燥速率u。

1.3.4.3 風(fēng)速對(duì)牛蒡干燥的影響

選取高、中、低風(fēng)速作風(fēng)速試驗(yàn)。

用天平稱取3份質(zhì)量為100.0 g的牛蒡，分別把牛蒡塊鋪放在金屬網(wǎng)上。

開(kāi)啟電熱鼓風(fēng)干燥箱電源，烘箱設(shè)定溫度75℃，將3份稱好的牛蒡分別放入高風(fēng)速、中風(fēng)速、低風(fēng)速的干燥箱中。開(kāi)始加熱。當(dāng)達(dá)到設(shè)定溫度后，進(jìn)行干燥，記錄，至試樣接近平衡水分時(shí)為止。計(jì)算干基含水量X及干燥速率u。

2 結(jié)果與分析

在牛蒡熱風(fēng)干燥過(guò)程中，干燥的速率和干制品質(zhì)量的好壞與熱空氣的速率、溫度、濕度等因素有關(guān)，選擇不同的熱風(fēng)干燥條件，采用干燥曲線和干燥速率曲線、干制品色值分析，得出以下結(jié)果。

2.1 溫度對(duì)牛蒡干燥的影響結(jié)果

稱取 100.0 g牛蒡，在 55、65、75、85℃干燥溫度下的干燥曲線和干燥速率曲線[4，9]如圖1、圖2所示。

圖1 干燥曲線X-t（溫度因素）Fig.1 Drying curves X-t（temperature factor）

由圖1可以看出0～150 min時(shí)段，75℃的含水量下降變化均比55、65、85℃明顯，由圖2中可看出，牛蒡的干燥屬于降速、恒速、再降速干燥過(guò)程，0～50 min時(shí)段75℃的降速快于55、65、85℃而且所用時(shí)間也較短，因?yàn)榕］蛟诟稍飼r(shí)間前段減少水分，能干燥出色澤更好的牛蒡茶。所以干燥溫度為75℃時(shí)干燥效果最佳。

圖2 干燥速率曲線u-t（溫度因素）Fig.2 Drying rate curves u-t（temperature factor）

2.2 鋪料厚度對(duì)牛蒡干燥的影響結(jié)果

取不同質(zhì)量的鋪料，鋪同樣的面積，即在不同的鋪料厚度下干燥，鋪料厚度不同的牛蒡在75℃干燥時(shí)的干燥曲線和干燥速率曲線見(jiàn)圖3、圖4。

圖3 干燥曲線X-t（鋪料厚度）Fig.3 Drying curves X-t（ply thickness）

圖4 干燥速率曲線u-t（鋪料厚度）Fig.4 Drying rate curve u-t（ply thickness）

由圖3可見(jiàn)，75℃下3個(gè)不同重量的牛蒡在鋪料面積相同時(shí)，平均含水量為120g>100 g>80g，但到100min時(shí)100 g與80 g相差很少；圖4中100 g在50 min前速率比其他兩個(gè)都快。因此75℃下選用100 g的牛蒡進(jìn)行干燥所用時(shí)間較少，含水量也較少。

2.3 風(fēng)速對(duì)牛蒡干燥的影響結(jié)果

選用100 g重量的牛蒡平鋪于同一面積的鐵網(wǎng)上，在不同風(fēng)速下干燥進(jìn)行比較，結(jié)果如圖5、圖6。

圖5 干燥曲線X-t（高、中、低風(fēng)速）Fig.5 Drying curves X-t（High，medium and low wind speed）

圖6 干燥速率曲線u-t（高、中、低風(fēng)速）Fig.6 Drying rate curve u-t（High，medium and low wind speed）

由圖5可知，高風(fēng)速和中風(fēng)速的含水量都比低，趨勢(shì)也較穩(wěn)定；圖6中可看出，中風(fēng)速在50 min前速率都比高風(fēng)速和低風(fēng)速的高，而且后面也是穩(wěn)定下降直至干燥結(jié)束。因此選用中風(fēng)速比其他兩個(gè)風(fēng)速干燥效果都好。

2.4 加工過(guò)程對(duì)牛蒡色澤的影響結(jié)果

顏色是牛蒡干制品（牛蒡茶）的一個(gè)重要質(zhì)量特征，顏色可由 a、L、b 值表示[9]，L 代表明亮度，正值表示亮度好，負(fù)值表示偏暗；a表示紅綠，正值表示紅色，負(fù)值表示綠色。b值表示黃藍(lán)色，正值偏黃，負(fù)值表示偏藍(lán)。測(cè)出的L值可以反映牛蒡干制品的褐變程度，L值越大表示牛蒡干制品的褐變?cè)缴?。測(cè)出的a值、b值可以反映牛蒡干制品色澤保持程度，a值和b值為正值且越大表示干制品的色澤越接近橙色，色澤越好。

2.4.1 干燥溫度對(duì)色澤的影響

表1為干燥溫度不同時(shí)干燥產(chǎn)品的色值測(cè)定值。

表1 干燥溫度對(duì)的色值的影響結(jié)果Table 1 Effect of drying temperature on color value

從表1可以看出55℃和75℃的a、L、b值都比較好，但在75℃，100 g重量下干燥牛蒡色澤最好。

2.4.2 75℃干燥時(shí)鋪料厚度對(duì)色澤的影響

表2為75℃不同質(zhì)量干燥產(chǎn)品的色值測(cè)定值。

表2 鋪料厚度對(duì)色值的影響結(jié)果Table 2 The influence of the thickness on the color value

從表2可以看出，a值80 g時(shí)最小顏色最暗，100 g與120 g差異不明顯。100 g時(shí)b值最大顏色越接近黃，100 g時(shí)L值最大表示干制品的褐變?cè)缴佟?/p>

2.4.3 高、低、中風(fēng)速干燥對(duì)色澤的影響

表3為75℃100 g不同風(fēng)速干燥產(chǎn)品的色值測(cè)定值。

表3 風(fēng)速對(duì)的色值的影響結(jié)果Table 3 Effect of wind speed on the color value

由表3可知，中速風(fēng)干燥a值為7.7，高風(fēng)速的牛蒡色澤和中速的牛蒡色澤是不相上下，但b值大比較好，L值差別不大，從整體來(lái)看中速風(fēng)速干燥的色值比較優(yōu)越。所以選擇中速風(fēng)速干燥。

3 結(jié)論

試驗(yàn)表明，選用熱風(fēng)干燥，干燥溫度為75℃時(shí)干燥5 h干燥牛蒡效果最好；采用中風(fēng)速干燥所用時(shí)間較短；牛蒡選100 g單層鋪料在鐵網(wǎng)上干燥其色澤最佳。本試驗(yàn)對(duì)牛蒡熱風(fēng)干燥的干燥條件參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)選，為牛蒡干制品（牛蒡茶）的生產(chǎn)加工提供了理論與實(shí)際的參考。

[1] 于俊生,趙國(guó)磊.家庭藥膳食療金典[M].青島:青島出版社,2009:115

[2] 張佰清.櫻桃番茄果脯加工工藝的實(shí)驗(yàn)研究[J].食品與機(jī)械,2007,23(2):105-107

[3] 張建軍,王海霞,馬永昌,等.辣椒熱風(fēng)干燥特性的研究[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào),2008,24(3):298-301

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[5] 王海霞.辣椒熱風(fēng)干燥特性研究[D].重慶:西南大學(xué),2006

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[7] 袁仲.食品工程原理[M].北京:化學(xué)工業(yè)處版社,2008:166-175

[8] 楊詠鵑.干制技術(shù)與干辣椒品質(zhì)變化相關(guān)性研究[D].貴陽(yáng):貴州大學(xué),2009

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Burdock Hot Air Drying Technology Research

YI Wen1，JIANG Hong-zhi2，*
（1.School of Civil Engineering，Central South University，Changsha 410075，Hunan，China；2.Guangxi Agricultural Vocation-Technical College，Nanning 530007，Guangxi，China）

The order burdock as raw material，with hot air drying，the drying temperature，spreading thickness，drying wind speed of burdock dry effects were studied by plotting drying curves and drying rate curves，and measuring a，b，L value analysis.The results showed that the choice of a hot air drying burdock，drying temperature was 75℃，the choice of materials 100 g，spread a layer of material，medium wind speed drying 5 h，its color，was optimal，time was shorter.

burdock；hot air drying；drying curve；drying rate curves；process research

2016-09-24

義雯（1996—），女（瑤），本科在讀，工程管理專業(yè)。

*通信作者：蔣紅芝（1966—），女（瑤），教授，研究方向：主要從事化學(xué)工藝及食品工程技術(shù)研究。

10.3969/j.issn.1005-6521.2017.13.027