太陽(yáng)能干燥裝置對(duì)四種蔬菜干制效果的影響研究

鄒淑萍，孟伊娜，張健，馬燕，許銘強(qiáng)，張謙

(1.新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品貯藏加工研究所/新疆主要農(nóng)副產(chǎn)品精深加工工程技術(shù)研究中心，烏魯木齊 830091)

太陽(yáng)能干燥裝置對(duì)四種蔬菜干制效果的影響研究

鄒淑萍，孟伊娜，張健，馬燕，許銘強(qiáng)，張謙

(1.新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品貯藏加工研究所/新疆主要農(nóng)副產(chǎn)品精深加工工程技術(shù)研究中心，烏魯木齊 830091)

【目的】研究太陽(yáng)能干制蔬菜的最適時(shí)間及對(duì)制品品質(zhì)的影響。【方法】以新鮮的花菜、豇豆、辣椒及蘿卜為原料，在太陽(yáng)能干燥裝置中進(jìn)行干制，對(duì)干制過(guò)程中干燥室溫度、濕度，以及原料水分、水活、色差等變化進(jìn)行測(cè)定，并確定四種蔬菜的最佳復(fù)水時(shí)間。【結(jié)果】太陽(yáng)能干燥裝置干燥室溫度顯著高于環(huán)境溫度，干燥室濕度前期較高、后期降低。花菜、辣椒和蘿卜的最適干燥時(shí)間為96 h，豇豆為72 h，水分含量均在10%左右、水分活度在0.45以下。色差值較新鮮原料L*值下降、a*值上升 、b*值下降，蘿卜b*值升高。花菜和辣椒在10 min內(nèi)，即可完成復(fù)水，豇豆和蘿卜20 min可完成復(fù)水。【結(jié)論】太陽(yáng)能干燥裝置可以有效地對(duì)花菜、豇豆、辣椒及蘿卜進(jìn)行干燥；蔬菜種類(lèi)不同，干制時(shí)間、色差值變化及復(fù)水時(shí)間存在一定的差異。

干制蔬菜；太陽(yáng)能；干燥裝置；干制時(shí)間；品質(zhì)

0 引 言

【研究意義】脫水蔬菜又稱(chēng)復(fù)水菜，是新鮮蔬菜經(jīng)洗滌、烘干后加工制作完成。制干后的蔬菜既易于貯存和運(yùn)輸，又能有效地調(diào)節(jié)蔬菜生產(chǎn)季節(jié)。蔬菜干浸入清水中即可復(fù)原，食用時(shí)不僅口感輕脆，還保留了蔬菜原有的色澤、營(yíng)養(yǎng)和風(fēng)味[1]。蔬菜的傳統(tǒng)干燥方式是攤曬法，這種方法容易受到攤曬天氣和周?chē)h(huán)境的影響，占地面積大、產(chǎn)品品質(zhì)差。目前，現(xiàn)代的干燥方法有熱風(fēng)法、微波法、凍干法和太陽(yáng)能干燥法等多種干燥途徑[2]。新疆由于獨(dú)特地理位置，太陽(yáng)能資源較內(nèi)地優(yōu)勢(shì)明顯，太陽(yáng)能裝置配置專(zhuān)用干燥室可避免灰塵、降雨等污染和危害，同時(shí)由于干燥溫度較傳統(tǒng)晾曬法高，還具有殺蟲(chóng)滅菌的作用[3]。因此，合理利用太陽(yáng)能，充分發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)，研究蔬菜干制后的品質(zhì)，對(duì)新疆農(nóng)產(chǎn)品精深加工產(chǎn)業(yè)具有重要意義。【前人研究進(jìn)展】1974年和1975年，美國(guó)開(kāi)始研究利用太陽(yáng)能來(lái)干燥谷物等農(nóng)產(chǎn)品；特別是在20世紀(jì)70年代第二次能源危機(jī)后，世界各國(guó)相繼加大了在太陽(yáng)能干燥技術(shù)科研、應(yīng)用、推廣方面的投資力度；而目前推廣及應(yīng)用主要集中在熱帶、亞熱帶地區(qū)[4]。我國(guó)山西省稷山、大同等地，從1977年起就開(kāi)始了利用太陽(yáng)能干燥器對(duì)紅棗、黃花菜、辣椒、棉花等農(nóng)產(chǎn)品進(jìn)行干燥的試驗(yàn)，使這些農(nóng)產(chǎn)品干燥到安全儲(chǔ)存的濕度，而且干得快，產(chǎn)品質(zhì)量好，腐爛損失少，增加了農(nóng)民收入[5]。近年來(lái)，張謙[6]、沈衛(wèi)強(qiáng)[7]等研發(fā)了不同類(lèi)型的太陽(yáng)能干燥裝置，對(duì)新疆優(yōu)勢(shì)產(chǎn)業(yè)的紅棗、杏、核桃等水果進(jìn)行干燥，得到的產(chǎn)品品質(zhì)好。【本研究切入點(diǎn)】有關(guān)太陽(yáng)能干燥裝置對(duì)花菜、豇豆、辣椒及蘿卜干制效果的研究文獻(xiàn)較少，研究四種蔬菜太陽(yáng)能干燥最適時(shí)間效果，對(duì)蔬菜干的基本品質(zhì)及復(fù)水情況。【擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題】研究太陽(yáng)能干制蔬菜的適宜干制條件，為太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)在新疆農(nóng)產(chǎn)品加工的應(yīng)用和推廣提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材 料

1.1.1 樣品來(lái)源

新鮮的花菜、豇豆、辣椒及蘿卜各50 kg采購(gòu)于新疆烏魯木齊市北園春市場(chǎng)。試樣干制前的處理：將花菜用刀切成4 cm×3 cm的小塊，在沸水中煮沸2 min后瀝干水分再入盤(pán)干制。豇豆從中部切斷在沸水中煮沸2 min后瀝干水分再入盤(pán)干制。新鮮蘿卜取可食部分用切片機(jī)切成1 cm厚的圓片再入盤(pán)干制。

1.1.2 主要儀器

農(nóng)副產(chǎn)品太陽(yáng)能干燥裝置( 自主研制) ；Sartorious MA30-000V3型紅外水分天平；CR-10型色差儀；Micro Log 溫濕度記錄儀；SUMMIT595型數(shù)字溫濕度計(jì)；TD10KA 型電子計(jì)重秤；272-1 型普通干濕溫度計(jì)；HH-S6數(shù)顯恒溫水浴鍋；300D型切片機(jī)；百葉箱。

1.2.1 工藝流程

原料→挑選→前處理→入盤(pán)→太陽(yáng)能干燥→收盤(pán)→殺菌→包裝。

1.2.2 原料測(cè)試

農(nóng)副產(chǎn)品太陽(yáng)能干燥裝置為小型空氣集熱器-溫室型太陽(yáng)能干燥裝置。每臺(tái)裝置蔬菜裝載量為50～60 kg。干燥室中部及百葉箱內(nèi)裝有溫、濕度24 h自動(dòng)記錄器，每隔2 h記錄溫濕度，自動(dòng)采集數(shù)據(jù)。每隔12 h取干燥盤(pán)蔬菜樣品，分別測(cè)定品質(zhì)指標(biāo)。

1.2.3 水分含量、水分活度、色差值的測(cè)定

水分含量可直接采用電子水分天平進(jìn)行測(cè)定；水分活度可直接采用水分活度儀進(jìn)行測(cè)定；色差值采用手持式色差儀測(cè)定，以L*、a*、b*值表示。

1.2.4 復(fù)水比的測(cè)定

稱(chēng)取蔬菜干各5 g記錄重量M1，加入90℃的水500 g，放在95℃的水浴鍋中保溫，每隔1 min取出瀝干稱(chēng)重一次記錄重量Mt，放回90℃的水保溫，重復(fù)進(jìn)行3次，記錄經(jīng)不同復(fù)水時(shí)間蔬菜干的重量。 干制品的復(fù)水性可用復(fù)水比來(lái)衡量[5],復(fù)水比=Mt/M1求出。

凋亡細(xì)胞散落于腫瘤細(xì)胞間，胞體變小與周?chē)┘?xì)胞分離，呈黃綠色。隨機(jī)計(jì)數(shù)5個(gè)以上高倍視野不少于1 000個(gè)細(xì)胞，計(jì)算細(xì)胞凋亡指數(shù)(apoptotic index，AI)。

1.3 數(shù)據(jù)處理

所有數(shù)據(jù)采用Excel2003和SPSS13.0分析軟件進(jìn)行處理及統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 干燥室溫度與環(huán)境溫度比較

研究表明，整個(gè)干燥期間太陽(yáng)能干燥裝置干燥室溫度隨環(huán)境溫度的變化而發(fā)生改變。其中環(huán)境溫度變化在18～36℃，低溫時(shí)段在凌晨02:00～06:00，溫度在20℃左右，高溫時(shí)段在正午14:00左右，為36℃。太陽(yáng)能干燥裝置干燥期間，干燥室溫度低溫時(shí)段溫度與環(huán)境溫度一致，而高溫時(shí)段，溫度可達(dá)57.5℃，比同時(shí)間的環(huán)境溫度高25.5℃，這與太陽(yáng)能集熱有關(guān)。干燥室內(nèi)的濕度干燥前期普遍高，干燥12 h時(shí)，濕度最高，為67% r/h，并且夜間濕度大于日間干燥室濕度，干燥72 h時(shí)，濕度最低，為7% r/h。圖1

2.2 太陽(yáng)能干制對(duì)四種蔬菜干制品質(zhì)的影響

研究表明，隨著干燥時(shí)間的延長(zhǎng)，四種蔬菜水分含量逐漸下降，差異顯著(P<0.05)。其中，豇豆水分含量下降最快，干燥72 h后，水分含量達(dá)10%左右，與鮮樣相比下降了80.96%。其次是蘿卜，干燥96 h后，水分含量與鮮樣相比下降了80.86%。辣椒干燥96 h后，水分含量與鮮樣相比下降了80.68%。最慢為花菜，水分含量與鮮樣相比下降了78.48%。四種花菜在干燥第36～60 h時(shí)，水分含量下降較快，辣椒下降最多，降低了54.89%，其次是花菜，50.09%，然后是蘿卜，42.02%，最后是豇豆，40.93%。前期干燥緩慢與干燥室內(nèi)高濕度及溫度有關(guān)。圖2

研究表明，隨著干燥時(shí)間的延長(zhǎng)，四種蔬菜水分活度逐漸下降，差異顯著(P<0.05)。其中，豇豆水分活度下降最快，干燥72 h后，水分活度與鮮樣相比下降了210%，其次是蘿卜，干燥96 h后，水分活度與鮮樣相比下降了210%，辣椒干燥96 h后，水分活度與鮮樣相比下降了170%，最慢為花菜，水分活度與鮮樣相比下降了107%。蘿卜和辣椒在干燥0～12 h后，水分活度下降速率大于花菜和豇豆，干燥36～72 h后，豇豆和蘿卜水分活度下降速率大于其余兩種蔬菜。蘿卜在干燥84 h水分活度較72 h時(shí)顯著增高，這與干燥室內(nèi)濕度增大，蘿卜干孔隙多更易吸收水分有關(guān)。圖3

圖1 蔬菜干燥期間干燥室溫度與環(huán)境溫度比較

Fig.1 Comparison of greenhouse temperature and humidity during vegetable drying

圖2 太陽(yáng)能干制條件下四種蔬菜水分含量變化比較

Fig.2 Comparison of moisture content of the four kinds of vegetables under solar drying

研究表明，蔬菜種類(lèi)不同，色差L*值也不相同，干燥過(guò)程中，隨干燥時(shí)間的延長(zhǎng)，四種蔬菜L*值均降低，差異顯著(P<0.05)。L*值代表亮度，四種原料L*值，蘿卜>花菜>豇豆>辣椒。干燥12 h時(shí)，花菜L*值升高，與干制前期的熱燙護(hù)色有關(guān)，干制72 h時(shí)，L*值最低，較新鮮原料下降了8.86%。豇豆干制24 h時(shí)，L*值最低，較新鮮原料下降了34.50%。辣椒干制60 h時(shí)，L*值最低，較新鮮原料下降了36.76%。蘿卜干制24～48 h時(shí)，色差L*值下降差異不顯著。60 h時(shí)，L*值最低，較新鮮原料下降了29.83%。四種蔬菜整個(gè)干制過(guò)程中，辣椒L*值下降最多，花菜下降最少。圖4

研究表明，蔬菜種類(lèi)不同，色差a*值也不相同，干燥過(guò)程中，隨干燥時(shí)間的延長(zhǎng)，四種蔬菜a*值均升高，差異顯著(P<0.05)。a*值是由紅色到綠色的色彩變化，a*值越大，說(shuō)明蔬菜顏色越接近紅色，值越小，說(shuō)明越接近綠色。四種蔬菜a*值花菜>蘿卜>豇豆>辣椒，花菜和蘿卜a*值接近0，不偏紅也不偏綠，為黃色和白色，豇豆和辣椒為綠色，辣椒比豇豆更偏綠。干燥48 h時(shí)，四種蔬菜a*值均最高，花菜較新鮮原料升高了24.88倍，豇豆升高了1.53倍，辣椒升高了1.24倍，蘿卜升高了13.59倍。四種蔬菜整個(gè)干制過(guò)程中，花菜和蘿卜a*值增長(zhǎng)高于豇豆和辣椒。圖5

研究表明，蔬菜種類(lèi)不同，色差b*值也不相同，干燥過(guò)程中，隨干燥時(shí)間的延長(zhǎng)，四種蔬菜b*值出現(xiàn)曲線式變化，花菜、豇豆和辣椒b*值降低，蘿卜b*值升高，差異顯著(P<0.05)。b*值是由藍(lán)色到黃色的色彩變化，b*值越大，說(shuō)明蔬菜顏色越接近黃色，值越小，說(shuō)明越接近藍(lán)色。四種蔬菜b*值豇豆>辣椒>花菜>蘿卜。花菜干燥48 h時(shí)，b*值最高，與新鮮原料相比升高了51.00%，干燥96 h時(shí)，b*值最低，與新鮮原料相比降低了17.60%。豇豆干燥72 h時(shí)，b*值最低，與新鮮原料相比降低了34.56%。辣椒干燥72 h時(shí)，b*值最低，與新鮮原料相比降低了32.08%。蘿卜干燥96 h時(shí)，b*值最高，與新鮮原料相比升高了201.12%。四種蔬菜整個(gè)干制過(guò)程，豇豆b*值降低最多，蘿卜b*值升高最多。圖6

圖3 太陽(yáng)能干制條件下四種蔬菜水分活度變化比較

Fig.3 Comparison of water activity of the four vegetables under solar drying

圖4 太陽(yáng)能干制條件下四種蔬菜色差L*值變化比較

圖5 太陽(yáng)能干制條件下四種蔬菜色差a*值變化比較

圖6 太陽(yáng)能干制條件下四種蔬菜色差b*值變化比較

2.3太陽(yáng)能干制條件下蔬菜干復(fù)水情況

研究表明，四種蔬菜干隨著復(fù)水時(shí)間延長(zhǎng)，復(fù)水比均有升高，差異顯著(P<0.05)。四種蔬菜復(fù)水速度花菜>辣椒>豇豆>蘿卜。花菜和辣椒在10 min內(nèi)，可完成復(fù)水，豇豆和蘿卜需20 min。花菜在復(fù)水7 min前，復(fù)水比顯著增高，后期趨于平緩，10 min時(shí)，復(fù)水比最高為7.41。辣椒復(fù)水5 min前，復(fù)水比顯著增高，后期趨于平緩，10 min時(shí)，復(fù)水比可達(dá)4.95，復(fù)水5 min、7～9 min時(shí)，復(fù)水比差異不顯著。豇豆復(fù)水比上升曲線較平緩，復(fù)水19 min時(shí)，復(fù)水比最高，為3.91，10 min復(fù)水比下降，但與9 min時(shí)相比，差異不顯著。蘿卜前期復(fù)水比小于豇豆，但到18 min時(shí)，與豇豆相交，在19 min時(shí)，復(fù)水比最高，為4.07，大于豇豆。圖7

圖7 四種干制蔬菜復(fù)水比隨時(shí)間變化比較

Fig.7 Comparison of rehydration ratio of the four kinds of vegetables

3 討 論

我國(guó)太陽(yáng)能資源豐富，全國(guó)有2/3以上的地區(qū)年總輻射量大于4 500 MJ/m2，日照時(shí)數(shù)達(dá)1 000 h/a以上。新疆地區(qū)全年日照時(shí)數(shù)為2 550～3 500 h，日照百分率為60%～80% ，年輻射總量達(dá)4 800～6 500 MJ/m2，具有太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)獨(dú)特的地域優(yōu)勢(shì)。太陽(yáng)能是可再生的綠色能源，采用太陽(yáng)能干燥能替代常規(guī)能源、減少污染氣體排放。張謙等[8]研制時(shí)標(biāo)準(zhǔn)化自制5HT -2農(nóng)副產(chǎn)品太陽(yáng)能干燥裝置，這種干燥裝置占地面積小，組裝方式簡(jiǎn)單，成本低廉，操作簡(jiǎn)便，適宜農(nóng)戶(hù)在庭院組裝使用，干燥農(nóng)產(chǎn)品包括水果、蔬菜、藥材、鮮花等，可避免腐爛損失，干燥效率高、干燥品質(zhì)好，具有顯著的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。因此，研究也是利用其設(shè)計(jì)的小型太陽(yáng)能裝置進(jìn)行蔬菜的干制研究，得到的蔬菜干商品性好。

4 結(jié) 論

4.1 太陽(yáng)能裝置可對(duì)花菜、豇豆、辣椒和蘿卜進(jìn)行干制，干制期間太陽(yáng)能干燥裝置干燥室溫度顯著高于環(huán)境溫度，這與太陽(yáng)能集熱有關(guān)。干燥室內(nèi)的濕度干燥前期較高。

4.2 豇豆干制時(shí)間為72 h，花菜、辣椒、蘿卜干制時(shí)間為96 h，水分含量達(dá)10%左右。

4.3 四種蔬菜干制過(guò)程中色差值變化不同，總趨勢(shì)為L(zhǎng)*值下降，a*值升高，b*值下降，其中，蘿卜b*值升高。

4.4 花菜復(fù)水10 min，豇豆復(fù)水19 min，辣椒復(fù)水10 min，蘿卜復(fù)水19 min時(shí)，復(fù)水比最高。此時(shí)與干制前新鮮原料相比，差別不大。

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EffectofSolarDryingDeviceonDryingEffectofFourKindsofVegetables

ZOU Shu-ping, MENG Yi-na, ZHANG Jian, MA Yan, Xü Min-qiang, ZHANG Qian

(ResearchInstituteofAgro-productsStorageandProcessing，XinjiangAcademyofAgriculturalSciences/DeepProcessingEngineeringTechnologyResearchCenterofMainAgriculturalProductsinXinjiang,Urumqi830091,China)

【Objective】 To determine the optimum drying time of solar energy drying vegetables and their influence on the quality of dried vegetables. 【Method】Using fresh asparagus, cauliflower, radish and pepper as experimental materials to be dried in the solar dryer, the drying room temperature, humidity, raw material moisture, water content, color difference and so on were measured, and the optimum rehydration time of four vegetables was determined.【Result】The solar greenhouse temperature was higher than the ambient temperature and the humidity in the greenhouse was higher in the early stage and decreased later. Cauliflower, pepper and radish cowpea drying time was 96 h and 72 h, the moisture content was about 10%, water activity was below 0.45, the color value was fresh rawL*value decreased,a*value increased,b*decreased,b*increased in radish. Cauliflower and pepper in 10 min can complete the complex water, long cowpea and radish 20 min. 【Conclusion】Solar drying device can effectively dry cauliflower, asparagus bean, pepper and radish and there are differences in drying different vegetables, such as drying time, changes in color and rehydration time.

dried vegetables; solar energy; drying equipment; drying time; quality

Zhang Qian (1962 -), female, gansu Jishishan, researcher, master,research direction for fruit and vegetable processing, (E-mail) zhqxj@126.com

10.6048/j.issn.1001-4330.2017.08.017

2017-04-13

新疆維吾爾自治區(qū)重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目“果品高溫?zé)岜弥聘杉夹g(shù)研究與示范”(2016B01013)

鄒淑萍(1983-)，女，山東煙臺(tái)人，助理研究員，碩士，研究方向?yàn)楣呒庸ぃ?E-mail) zoushuping2006@163.co

張謙(1962-)，女，甘肅積石山人，研究員，碩士，研究方向?yàn)楣呒庸ぃ?E-mail)zhqxj@126.com

S609+3

：A

：1001-4330(2017)08-1505-08

Supported by: Key R & D Program of Xinjiang Uygur Autonomous Region "Research and Demonstration of High Temperature Heat Pump Drying Technology for Fruits" (2016 B01013)