山藥片熱風干燥的片層厚度與質量相關性探究

駱 航 劉金鳳

（永州職業技術學院，湖南永州 425100）

山藥為薯蕷科植物薯蕷的塊根，在我國即是一種食材，又是一味傳統藥材。中醫學認為山藥具有補脾養胃、補肺益腎的功效，具有較高的營養和藥用價值。由于山藥水分含量較高，處理不當容易腐爛變質。因此在山藥各主要產區，通常會對山藥進行切片干燥。其中熱風干燥技術具有操作簡單、能耗小、成本低的特點，是食品加工中最常用的一種干燥方式。本研究通過烘箱模擬熱風干燥山藥片的過程，研究山藥片干燥時最適堆疊厚度，為傳統的山藥片干燥方法提供相關依據和技術支持。

1 材料與方法

1.1 儀器及材料

1.1.1 主要儀器

BT125D 電子分析天平，德國Sartorius 公司；101 型電熱鼓風干燥箱，東莞市豪邦設備公司；溫度探頭傳感器，上海祥樹實業公司；X-rite Color I5色差計，美國愛色麗公司；SNB-2 黏度計，北京滿倉科技公司。

1.1.2 試驗材料

懷山藥，購于本地市場，選擇粗細均勻，大小適中，無病蟲害、霉變、機械損傷的柱形新鮮懷山藥。

1.2 實驗方法

1.2.1 山藥片含水率測定方法

初始含水率參照GB 5009.3—2016 中方法測定。濕基含水率（Mw）和干基含水率（Md）按以下公式計算：

式中：mt——t 時刻山藥的質量，g；

md——干燥后干物質的質量，g。

1.2.2 干燥層厚度試驗

將新鮮山藥削皮后，45 ℃角斜切成0.5 cm 厚的山藥片，將未經護色處理的山藥片堆疊分成1、3、5、7、9 層分別放入烘箱，設定烘烤溫度為50℃進行干燥試驗，以濕基含水率小于10%為干燥終點。同一時間啟動溫、濕度訊號傳送器與記錄器，每10 min 記錄大氣與烘箱內溫濕度變化情況。每小時迅速取出樣本秤重，各樣本組于同條件下重復3 次試驗。

1.2.3 褐變程度測定

將干燥好的山藥片充分粉碎后，以色差計測定干燥樣本的L、a、b 值，并由L、a、b 值計算白度，作為干燥制品褐變程度的指標。白度（WI）計算公式如下：

式中：L——亮度價，100 時為全白，0 時為全黑；

a——紅綠值，大表示趨向紅色，小表示趨向綠色；

b——黃藍值，大表示趨向黃色，小表示趨向藍色。

1.2.4 體積變化

采用排液法測定山藥片體積，體積變化以體積指標V（%）表示，其公式為:

式中：Vt——干燥后體積，mL；

V0——干燥前體積，mL。

1.2.5 復水試驗

將干燥后的山藥片于室溫下在清水中浸泡4 h，按以下公式計算重量復水率和體積復水率。

式中：Rf——重量復水率，%；

m1——復水瀝干后的重量，g；

m1——干燥前的重量，g；

Fv——體積復水率，%；

V1——復水后的體積，mL；

V2——干燥后的體積，mL。

1.2.6 黏度測定

取一定質量干燥后的山藥片，加入4 倍質量的蒸餾水，用攪拌機絞碎1 min，再利用黏度計測量，選擇適當的轉子及轉速，連續檢測5 min，將所測數據換算成實際黏度值。

2 結果與討論

2.1 不同層數干燥試驗結果

國家醫藥管理局（82）藥儲字第17 號文件規定，作為中藥的山藥其安全儲存水分范圍為12%～17%。結合實際情況，本試驗將貯藏濕基含水率小于10%設定為干燥終點。不同層數干燥試驗結果如表1 所示。

表1 山藥片不同層數干燥試驗結果

由表1 可知，濕基平均干減率和干基平均干減率皆顯示干燥層厚度愈小，其平均干減率越大，而相鄰干燥層之濕、干基平均干減率差值亦呈非線性縮小趨勢，兩者分別為1.66%/h、0.98%/h、0.72%/h及-0.02%/h 與6.03%/h、3.46%/h、2.82%/h、-0.3%/h，這表示干減率變化在1、3、5、7 層之間有極大的差異，而7 層與9 層則差異不顯著。

2.2 不同堆疊厚度山藥片的干燥特性

干燥溫度為50 ℃時，不同層數山藥片濕基和干基含水率變化分別見下頁圖1、圖2。圖1 與圖2顯示干燥時堆疊層數愈少，含水率下降速率愈快，即干燥速率愈快，所需干燥時間愈短，彼此間濕基含水率之差隨干燥時間增加而增大，在第12 h 時彼此間差距達最大，此時1 層與9 層干燥樣本的濕基含水率差值達49.88%，而干基含水率也有相同的變化情形，但其差距在第9 h 達最大，此時1 層與9層干燥樣本的干基含水率差值達148.13%。

表1 中亦顯示1 層干燥時間比3 層干燥時間快7 h，而且1 層干燥的濕基和干基平均干減率也比3層干燥的濕基和干基平均干減率大，分別為1.66%/h 與6.03%/h。

圖1 不同層數山藥片濕基含水率變化

圖2 不同層數山藥片干基含水率變化

2.3 干燥后外觀分析

1、3 層樣本外觀相近，無明顯褐變情況；5、7、9 層的樣本，山藥片中心部分均出現較嚴重的黃褐色，在外觀上已無法達到質量的要求，其厚度不適合實際生產。出現此種現象，可能是因為山藥本身具有黏液，在重力作用下層數愈多使得片與片之間的吸附過于緊密，導致熱風無法進入其中，未能有效將山藥片的水分蒸發，造成山藥片外緣已干燥，但其中心部分水分含量較高，而隨著干燥時間的延長，發生了較嚴重的褐變反應而導致明顯變色。

2.4 質量相關指標分析

對1、3 層干燥后樣本進行質量分析，結果如表2 所示。

表2 不同層數的山藥片干燥試驗質量分析判定結果

由表2 可知，不管是在色澤方面、體積指標還是黏度方面，1 層的樣本的指標均優于3 層，但以上項目在變異數分析下并無顯著差異。

3 結論

本試驗選擇5 mm 厚度的山藥片進行層數試驗是因為切片厚度較大時，容易而引起物料開裂；切片厚度較小時，物料表面也會因收縮過快而導焦化、結殼。山藥干制品的品質主要從色澤、復水性、黏度等方面來評價，特別是色澤可直觀反應干制品褐變程度，隨著干燥時間的延長酶促及非酶促褐變產生的褐色素積累越多，將導致風味、營養成分的變化，使產品質量下降。所以一般干燥前，都會先對山藥片進行護色處理，護色后山藥片與干燥層數的品質相關性有待進一步探討。

本試驗中3 層干燥與1 層干燥處理后樣本質量之間并無顯著差異，而從生產效率來看，將山藥片鋪疊3 層進行熱風干燥作業即能最大程度保證干品質量，又能使產率最大化，可在實際生產中推廣應用。