花生果常溫通風干燥實驗研究

渠琛玲 王雪珂 汪紫薇 王殿軒 李 衡 郭桂霞

(河南工業大學糧油食品學院1，鄭州 450001)

(鄭州萬谷機械有限公司2，鄭州 450001)

花生作為我國重要的油料作物，種植面積大，產量高，營養豐富[1]。而剛收獲的花生，含水量高，極易發熱霉變，收獲后應及時干燥處理。

發達國家主要采用機械化收獲干燥，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，進行倉儲或加工[2-4]。干燥時利用傳感器實時監測花生水分及溫濕度變化[5，6]，電子鼻監測花生質量[7，8]，在干燥的同時保證花生質量。

基于我國目前花生生產現狀，農戶種植花生區域較為分散，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，花生生產機械化有了很大的發展，尤其是種植和收獲環節，這一趨勢導致收獲季節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械化方向發展，相關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備缺乏，市場占有率較高的箱式烘干機是針對糧食烘干所設計，對花生進行干燥處理存在著參數、工藝、產量等不合理的情況。

本研究針對花生干燥的這些現實情況，進行了常溫通風干燥研究，根據干燥量的不同，分別采用小型通風囤與中型通風囤分別對濕花生果進行干燥。并通過與自然晾曬和熱風干燥的對比，為實際生產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)，產地為河南省新鄉市衛輝；開農8834-9(普通大果型)和開農71(高油酸大果型)，產地為河南省開封。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 實驗設備

熱風干燥設備及常溫通風干燥設備為定制。

5-36-4A離心風機、LUGB-2420流量計、XMT 121/122數顯調節儀。

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。由于熱風溫度在高于52 ℃時會對花生品質產生較大影響[9]，因此本實驗設置熱風最高溫度為50 ℃。具體風溫設置為35、40、45、50 ℃，各溫度下分別設置熱風風量424、565、707 m3/h，單位通風量為14.13、18.83、23.57 m3/(h·kg)。

圖1 小型通風囤示意圖

1.3.3 常溫干燥1.3.3.1 小型通風囤干燥實驗

將初始水分為28.7%～29.1%的天府3號、38.0%～40.1%的開農8834-9和40.6%～44.3%的開農71濕花生果置于小型通風囤(示意圖同圖1，直徑285 mm，高660 mm，電熱箱關閉)中分別進行干燥，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%，實驗過程中出現陰雨天氣)垂直通風，室溫通風風量設置為66.5、132.9、199.4 m3/h，單位通風量為4.16、8.31、12.46 m3/(h·kg)。

1.3.3.2 中型通風囤干燥實驗

初始水分為30.0%的濕花生果放于雙層圓筒的中型通風囤(如圖2，外徑1 800 mm，內徑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%，多云轉晴天氣)徑向通風，風機風量9 252 m3/h，單位通風量為7.71 m3/(h·kg)。

圖2 中型通風囤示意圖

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 數據處理

使用Origin9.0軟件進行數據處理。

2 結果與分析

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 熱風干燥

2.2.1 風溫對濕花生果干燥的影響

如圖4所示，在風量一定條件下，熱風溫度越高，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，但當溫度高于45 ℃時，溫度的提高對干燥速率的影響已不具有優勢。

圖4 不同風量和風溫下花生果水分的變化

2.2.2 風量對濕花生果干燥的影響

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

因此，從圖4和圖5可知，熱風干燥時，風溫對干燥速率的影響明顯大于風量的影響。

圖5 不同風溫和風量條件下花生果水分的變化

2.3 常溫通風干燥

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

圖6 小型通風囤常溫通風干燥不同品種花生果的水分變化

圖7 中型通風囤常溫通風干燥花生果(天府3號)水分的變化

3 結論

常溫通風干燥雖然較熱風干燥所需時間長，但在陰雨天氣條件下也能有效降低濕花生果水分。這種適用于小農戶的花生通風方式，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、品種適應性強，并盡可能實現一機多用(兼用于干燥后儲藏)。并且當一旦發生大面積的持續陰雨災害時，能夠在一定的時間內，以較低的成本費用，實現濕花生不發芽、不霉變。