鄒淑萍,孟伊娜,張健,馬燕,許銘強,張謙
(1.新疆農(nóng)業(yè)科學院農(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研究中心,烏魯木齊 830091)
太陽能干燥裝置對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,張謙
(1.新疆農(nóng)業(yè)科學院農(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研究中心,烏魯木齊 830091)
【目的】研究太陽能干制蔬菜的最適時間及對制品品質的影響。【方法】以新鮮的花菜、豇豆、辣椒及蘿卜為原料,在太陽能干燥裝置中進行干制,對干制過程中干燥室溫度、濕度,以及原料水分、水活、色差等變化進行測定,并確定四種蔬菜的最佳復水時間?!窘Y果】太陽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?;ú恕⒗苯泛吞}卜的最適干燥時間為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?;ú撕屠苯吩?0 min內(nèi),即可完成復水,豇豆和蘿卜20 min可完成復水?!窘Y論】太陽能干燥裝置可以有效地對花菜、豇豆、辣椒及蘿卜進行干燥;蔬菜種類不同,干制時間、色差值變化及復水時間存在一定的差異。
干制蔬菜;太陽能;干燥裝置;干制時間;品質
【研究意義】脫水蔬菜又稱復水菜,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原,食用時不僅口感輕脆,還保留了蔬菜原有的色澤、營養(yǎng)和風味[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圍環(huán)境的影響,占地面積大、產(chǎn)品品質差。目前,現(xiàn)代的干燥方法有熱風法、微波法、凍干法和太陽能干燥法等多種干燥途徑[2]。新疆由于獨特地理位置,太陽能資源較內(nèi)地優(yōu)勢明顯,太陽能裝置配置專用干燥室可避免灰塵、降雨等污染和危害,同時由于干燥溫度較傳統(tǒng)晾曬法高,還具有殺蟲滅菌的作用[3]。因此,合理利用太陽能,充分發(fā)揮其優(yōu)勢,研究蔬菜干制后的品質,對新疆農(nóng)產(chǎn)品精深加工產(chǎn)業(yè)具有重要意義?!厩叭搜芯窟M展】1974年和1975年,美國開始研究利用太陽能來干燥谷物等農(nóng)產(chǎn)品;特別是在20世紀70年代第二次能源危機后,世界各國相繼加大了在太陽能干燥技術科研、應用、推廣方面的投資力度;而目前推廣及應用主要集中在熱帶、亞熱帶地區(qū)[4]。我國山西省稷山、大同等地,從1977年起就開始了利用太陽能干燥器對紅棗、黃花菜、辣椒、棉花等農(nóng)產(chǎn)品進行干燥的試驗,使這些農(nóng)產(chǎn)品干燥到安全儲存的濕度,而且干得快,產(chǎn)品質量好,腐爛損失少,增加了農(nóng)民收入[5]。近年來,張謙[6]、沈衛(wèi)強[7]等研發(fā)了不同類型的太陽能干燥裝置,對新疆優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)的紅棗、杏、核桃等水果進行干燥,得到的產(chǎn)品品質好。【本研究切入點】有關太陽能干燥裝置對花菜、豇豆、辣椒及蘿卜干制效果的研究文獻較少,研究四種蔬菜太陽能干燥最適時間效果,對蔬菜干的基本品質及復水情況?!緮M解決的關鍵問題】研究太陽能干制蔬菜的適宜干制條件,為太陽能產(chǎn)業(yè)在新疆農(nóng)產(chǎn)品加工的應用和推廣提供理論依據(jù)。
1.1 材 料
1.1.1 樣品來源
新鮮的花菜、豇豆、辣椒及蘿卜各50 kg采購于新疆烏魯木齊市北園春市場。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后瀝干水分再入盤干制。新鮮蘿卜取可食部分用切片機切成1 cm厚的圓片再入盤干制。
1.1.2 主要儀器
農(nóng)副產(chǎn)品太陽能干燥裝置( 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;TD10KA 型電子計重秤;272-1 型普通干濕溫度計;HH-S6數(shù)顯恒溫水浴鍋;300D型切片機;百葉箱。
1.2.1 工藝流程
原料→挑選→前處理→入盤→太陽能干燥→收盤→殺菌→包裝。
1.2.2 原料測試
農(nóng)副產(chǎn)品太陽能干燥裝置為小型空氣集熱器-溫室型太陽能干燥裝置。每臺裝置蔬菜裝載量為50~60 kg。干燥室中部及百葉箱內(nèi)裝有溫、濕度24 h自動記錄器,每隔2 h記錄溫濕度,自動采集數(shù)據(jù)。每隔12 h取干燥盤蔬菜樣品,分別測定品質指標。
1.2.3 水分含量、水分活度、色差值的測定
水分含量可直接采用電子水分天平進行測定;水分活度可直接采用水分活度儀進行測定;色差值采用手持式色差儀測定,以L*、a*、b*值表示。
1.2.4 復水比的測定
稱取蔬菜干各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取出瀝干稱重一次記錄重量Mt,放回90℃的水保溫,重復進行3次,記錄經(jīng)不同復水時間蔬菜干的重量。 干制品的復水性可用復水比來衡量[5],復水比=Mt/M1求出。
凋亡細胞散落于腫瘤細胞間,胞體變小與周圍癌細胞分離,呈黃綠色。隨機計數(shù)5個以上高倍視野不少于1 000個細胞,計算細胞凋亡指數(shù)(apoptotic index,AI)。
1.3 數(shù)據(jù)處理
所有數(shù)據(jù)采用Excel2003和SPSS13.0分析軟件進行處理及統(tǒng)計分析。
2.1 干燥室溫度與環(huán)境溫度比較
研究表明,整個干燥期間太陽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℃,低溫時段在凌晨02:00~06:00,溫度在20℃左右,高溫時段在正午14:00左右,為36℃。太陽能干燥裝置干燥期間,干燥室溫度低溫時段溫度與環(huán)境溫度一致,而高溫時段,溫度可達57.5℃,比同時間的環(huán)境溫度高25.5℃,這與太陽能集熱有關。干燥室內(nèi)的濕度干燥前期普遍高,干燥12 h時,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,濕度最低,為7% r/h。圖1
2.2 太陽能干制對四種蔬菜干制品質的影響
研究表明,隨著干燥時間的延長,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,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。圖2
研究表明,隨著干燥時間的延長,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。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,蔬菜種類不同,色差L*值也不相同,干燥過程中,隨干燥時間的延長,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,花菜L*值升高,與干制前期的熱燙護色有關,干制72 h時,L*值最低,較新鮮原料下降了8.86%。豇豆干制24 h時,L*值最低,較新鮮原料下降了34.50%。辣椒干制60 h時,L*值最低,較新鮮原料下降了36.76%。蘿卜干制24~48 h時,色差L*值下降差異不顯著。60 h時,L*值最低,較新鮮原料下降了29.83%。四種蔬菜整個干制過程中,辣椒L*值下降最多,花菜下降最少。圖4
研究表明,蔬菜種類不同,色差a*值也不相同,干燥過程中,隨干燥時間的延長,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,說明蔬菜顏色越接近紅色,值越小,說明越接近綠色。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,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。四種蔬菜整個干制過程中,花菜和蘿卜a*值增長高于豇豆和辣椒。圖5
研究表明,蔬菜種類不同,色差b*值也不相同,干燥過程中,隨干燥時間的延長,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*值是由藍色到黃色的色彩變化,b*值越大,說明蔬菜顏色越接近黃色,值越小,說明越接近藍色。四種蔬菜b*值豇豆>辣椒>花菜>蘿卜?;ú烁稍?8 h時,b*值最高,與新鮮原料相比升高了51.00%,干燥96 h時,b*值最低,與新鮮原料相比降低了17.60%。豇豆干燥72 h時,b*值最低,與新鮮原料相比降低了34.56%。辣椒干燥72 h時,b*值最低,與新鮮原料相比降低了32.08%。蘿卜干燥96 h時,b*值最高,與新鮮原料相比升高了201.12%。四種蔬菜整個干制過程,豇豆b*值降低最多,蘿卜b*值升高最多。圖6
圖3 太陽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 太陽能干制條件下四種蔬菜色差L*值變化比較
圖5 太陽能干制條件下四種蔬菜色差a*值變化比較
圖6 太陽能干制條件下四種蔬菜色差b*值變化比較
2.3太陽能干制條件下蔬菜干復水情況
研究表明,四種蔬菜干隨著復水時間延長,復水比均有升高,差異顯著(P<0.05)。四種蔬菜復水速度花菜>辣椒>豇豆>蘿卜?;ú撕屠苯吩?0 min內(nèi),可完成復水,豇豆和蘿卜需20 min。花菜在復水7 min前,復水比顯著增高,后期趨于平緩,10 min時,復水比最高為7.41。辣椒復水5 min前,復水比顯著增高,后期趨于平緩,10 min時,復水比可達4.95,復水5 min、7~9 min時,復水比差異不顯著。豇豆復水比上升曲線較平緩,復水19 min時,復水比最高,為3.91,10 min復水比下降,但與9 min時相比,差異不顯著。蘿卜前期復水比小于豇豆,但到18 min時,與豇豆相交,在19 min時,復水比最高,為4.07,大于豇豆。圖7
圖7 四種干制蔬菜復水比隨時間變化比較
Fig.7 Comparison of rehydration ratio of the four kinds of vegetables
我國太陽能資源豐富,全國有2/3以上的地區(qū)年總輻射量大于4 500 MJ/m2,日照時數(shù)達1 000 h/a以上。新疆地區(qū)全年日照時數(shù)為2 550~3 500 h,日照百分率為60%~80% ,年輻射總量達4 800~6 500 MJ/m2,具有太陽能產(chǎn)業(yè)獨特的地域優(yōu)勢。太陽能是可再生的綠色能源,采用太陽能干燥能替代常規(guī)能源、減少污染氣體排放。張謙等[8]研制時標準化自制5HT -2農(nóng)副產(chǎn)品太陽能干燥裝置,這種干燥裝置占地面積小,組裝方式簡單,成本低廉,操作簡便,適宜農(nóng)戶在庭院組裝使用,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、干燥品質好,具有顯著的經(jīng)濟和社會效益。因此,研究也是利用其設計的小型太陽能裝置進行蔬菜的干制研究,得到的蔬菜干商品性好。
4.1 太陽能裝置可對花菜、豇豆、辣椒和蘿卜進行干制,干制期間太陽能干燥裝置干燥室溫度顯著高于環(huán)境溫度,這與太陽能集熱有關。干燥室內(nèi)的濕度干燥前期較高。
4.2 豇豆干制時間為72 h,花菜、辣椒、蘿卜干制時間為96 h,水分含量達10%左右。
4.3 四種蔬菜干制過程中色差值變化不同,總趨勢為L*值下降,a*值升高,b*值下降,其中,蘿卜b*值升高。
4.4 花菜復水10 min,豇豆復水19 min,辣椒復水10 min,蘿卜復水19 min時,復水比最高。此時與干制前新鮮原料相比,差別不大。
References)
[1] 鄧媛元,湯琴,張瑞芬,等.不同干燥方式對苦瓜營養(yǎng)與品質特性的影響[J].中國農(nóng)業(yè)科學,2017,(2):362-371.
DENG Yuan-yuan, TANG Qin, ZHANG Rui-fen, et al. (2017). Effects of different drying methods on nutrition and quality characteristics of bitter gourd [J].ChineseJournalofAgriculturalSciences, (2): 362-371. (in Chinese)
[2] 崔璐,王香英,竇志浩,等. 國內(nèi)外太陽能干燥農(nóng)副產(chǎn)品的研究現(xiàn)狀與展望[J]. 農(nóng)業(yè)工程技術(農(nóng)產(chǎn)品加工業(yè)),2010,(5):37-39.
CUI Lu, WANG Xiang-ying, DOU Zhi-hao, et al.( 2010). Research status and Prospect of solar drying agricultural products at home and abroad [J].AgriculturalEngineeringTechnology(AgriculturalProductsProcessingIndustry, (5): 37-39. (in Chinese)
[3] 樊軍慶,張寶珍.太陽能在農(nóng)產(chǎn)品干燥中的利用 [J].世界農(nóng)業(yè), 2008, (7): 68-70.
FAN Jun-qing, ZHANG Bao-zhen. (2008).Utilization of solar energy in the drying of agricultural products [J].WorldAgriculture, (7): 68-70. (in Chinese)
[4] 張謙,過利敏. 太陽能干燥技術在我國果蔬干制中的應用[J]. 新疆農(nóng)業(yè)科學,2011,(12):2 331-2 336.
ZHANG Qian, GUO Li-min.(2011). Solar drying technology in China and application of dry [J].XinjiangAgriculturalSciences, (12): 2,331-2,336. (in Chinese)
[5] 張謙,過利敏,鄒淑萍.優(yōu)質杏干的太陽能干燥裝置設計及研究[J].食品科學,2009,(20):437-441.
ZHANG Qian, GUO Li-min, ZOU Shu-ping. (2009).The design and research of solar drying device for high quality dried apricots [J].FoodScience, (20):437-441. (in Chinese)
[6] 沈衛(wèi)強,楊軍,馬月虹,等. GTG-6型果品太陽能干燥器研制與試驗[J]. 農(nóng)機化研究,2009,(8):153-155.
SHEN Wei-qiang, YANG Jun, MA Yue-hong, et al.(2009). Development and test of GTG 6 type solar dryer for fruit [J].ResearchonAgriculturalMechanization, (8): 153-155. (in Chinese)
[7] 張謙,過利敏,鄒淑萍,等.串聯(lián)式5HT-2農(nóng)副產(chǎn)品太陽能干燥裝置性能研究[J]. 食品與機械,2012,(3):177-179.
ZHANG Qian, GUO Li-min, ZOU Shu-ping, et al.(2012). Agricultural and sideline products series type 5HT-2 solar drying device performance [J].FoodandMachinery, (3): 177-179. (in Chinese)
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)重點研發(fā)計劃項目“果品高溫熱泵制干技術研究與示范”(2016B01013)
鄒淑萍(1983-),女,山東煙臺人,助理研究員,碩士,研究方向為果蔬加工,(E-mail) zoushuping2006@163.co
張謙(1962-),女,甘肅積石山人,研究員,碩士,研究方向為果蔬加工,(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)