王瑩瑩，武曄秋，劉 玥

（1.山西大同大學(xué)煤炭工程學(xué)院，山西 大同 037009；2.山西大同大學(xué)建筑與測(cè)繪工程學(xué)院，山西 大同 037009）

黃花菜別名萱草，又叫金針菜，富含多種蛋白質(zhì)、脂肪、鈣、磷、鐵等營(yíng)養(yǎng)元素，在我國(guó)南北方均有種植[1-2]。2020 年5 月11 日，習(xí)近平總書(shū)記赴山西調(diào)研考察，首站到達(dá)大同市云州區(qū)有機(jī)黃花標(biāo)準(zhǔn)化種植基地——西坪鎮(zhèn)坊城新村，了解鞏固脫貧攻堅(jiān)成果的工作情況。習(xí)近平總書(shū)記指出：“小黃花大產(chǎn)業(yè)”，黃花也能做成大產(chǎn)業(yè)，有著很好的發(fā)展前景，要保護(hù)好、發(fā)展好這個(gè)產(chǎn)業(yè)，讓黃花成為群眾脫貧致富的“致富花”。黃花菜中富含卵磷脂，卵磷脂可以修復(fù)受損的細(xì)胞膜，提高人體新陳代謝能力，讓皮膚變得更好，起到抗衰老作用；也可以調(diào)節(jié)血脂，對(duì)于防止心血管系統(tǒng)疾病的發(fā)生有一定效果；還能分解膽汁中的膽固醇，從而預(yù)防膽結(jié)石[3]。

黃花菜的采摘時(shí)間要求極為嚴(yán)格，采收季節(jié)一般為6 月初至8 月底，這時(shí)黃花菜產(chǎn)量高、質(zhì)量好，也正由于其產(chǎn)量巨大，保存不當(dāng)就會(huì)產(chǎn)生損耗。黃花菜的保存一般是利用干燥技術(shù)制成干黃花菜。干燥就是將各種物料中水分去除的過(guò)程，日常工序中常見(jiàn)的干燥方法有直曬、晾干、熱風(fēng)氣流干燥、真空干燥、微波干燥、熱泵烘干。直曬法是指直接干燥，極易受到天氣影響；晾干法利用自然通風(fēng)的方式進(jìn)行干燥，適用于采收期常有降雨侵?jǐn)_的地區(qū)和肉薄質(zhì)地疏松的品種；干燥箱烘干是利用溫度傳感器將工作室內(nèi)部的實(shí)際溫度轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，經(jīng)過(guò)集成放大器的放大、比較后，輸出控制信號(hào)，有效地控制電加熱絲的平均加熱功率，使工作室內(nèi)的溫度保持恒溫，優(yōu)點(diǎn)在于其不受天氣等外界因素影響、設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于操作，不足之處是干燥時(shí)間久、干燥不均勻；真空干燥在食品的生產(chǎn)過(guò)程中能最大程度地保存食品中的營(yíng)養(yǎng)元素，防止食品發(fā)生變質(zhì)，但初期投資多、動(dòng)力消耗大、運(yùn)行成本相對(duì)較高；微波干燥技術(shù)的初期投資與運(yùn)行成本高、操作難度高。因此，本研究通過(guò)對(duì)比自然晾干干燥、干燥箱烘干和真空冷空干燥3 種烘干方式，探究出一種適合黃花菜的干燥工藝。

1 材料與方法

1.1 材料與設(shè)備

1.1.1 材料

大同黃花菜：選擇花蕾無(wú)損傷、充分發(fā)育、外形飽滿、顏色由青綠轉(zhuǎn)黃、花瓣結(jié)實(shí)、沒(méi)有開(kāi)花的花蕾，已經(jīng)開(kāi)花的黃花菜含有毒性，不可食用。截取單蕾鮮重3.5～5.5 g，粗細(xì)大致相同，均勻切成40 cm 的小段。

1.1.2 儀器與設(shè)備

101-013 型恒溫干燥箱，紹興市易誠(chéng)儀器制造有限公司；YTLG-10A 型真空冷凍干燥箱，上海葉拓儀器儀表有限公司；UTP313 型電子秤，上?；ǔ彪娖饔邢薰?；路格L95-4 型溫度記錄儀，山東仁科測(cè)控技術(shù)有限公司。

1.2 方法

1.2.1 殺青處理

新鮮黃花菜先進(jìn)行殺青處理，利用高溫蒸氣快速殺滅花蕾中組織細(xì)胞的活性，從而達(dá)到阻止黃花菜的呼吸消耗、酶促褐變、開(kāi)花等目的，同時(shí)去除新鮮黃花菜中的有毒物質(zhì)。將采收的花蕾及時(shí)蒸制，蒸制溫度控制在70 ℃（據(jù)文獻(xiàn)查得此溫度下晾干、烘干表現(xiàn)最好，干制黃花菜的營(yíng)養(yǎng)成分相對(duì)含量最高[4]），蒸制時(shí)間設(shè)置為8~10 min，達(dá)到5 成熟為準(zhǔn)，顏色由黃轉(zhuǎn)綠，花柄開(kāi)始發(fā)軟，手搓花蕾有輕微的嗦嗦聲即可。

1.2.2 干燥處理

干制黃花菜的含水量不超過(guò)14%即可[5]。將殺青處理后的黃花菜分別采用自然晾干干燥、干燥箱干燥和真空冷凍干燥法進(jìn)行干燥處理，比較這3 種干燥方式對(duì)黃花菜干燥效果的影響。

1.2.2.1 自然晾干干燥

黃花菜的晾干干燥試驗(yàn)于7 月份進(jìn)行，選擇晴朗天氣，試驗(yàn)預(yù)計(jì)從上午9：00 進(jìn)行，使用溫濕度儀器每30 min 記錄1 次實(shí)時(shí)溫濕度，預(yù)計(jì)溫度在25~33 ℃時(shí)進(jìn)行試驗(yàn)。

1.2.2.2 干燥箱干燥

殺青后的黃花菜均勻地置于烘干箱的托盤(pán)中，分別設(shè)置溫度為60、70、75、80 ℃，干燥時(shí)間4 h，開(kāi)啟風(fēng)機(jī)開(kāi)關(guān)及加熱開(kāi)關(guān)即可。此時(shí)溫控儀表的綠燈亮，電加熱器開(kāi)始加熱，當(dāng)工作室內(nèi)的溫度升至設(shè)定溫度時(shí)，干燥箱紅綠燈按照一定的規(guī)律交替亮滅，干燥箱設(shè)備進(jìn)入恒溫段。

1.2.2.3 真空冷凍干燥

將殺青后的黃花菜置于扁形稱量瓶中，稱定質(zhì)量，樣品于-20 ℃冰箱里預(yù)凍2 h；然后進(jìn)行黃花菜的升華干燥階段，將試驗(yàn)臺(tái)中的物料箱抽成真空狀態(tài)，適當(dāng)升溫使物料中的水分直接從固態(tài)升華成氣態(tài)被抽走；最后進(jìn)入解析干燥階段，繼續(xù)將物料箱抽成真空狀態(tài)，進(jìn)一步升溫使物料中的結(jié)合水逸出被抽走，最終得到成品。干燥過(guò)程中真空度40 Pa[6]，溫度設(shè)置為恒溫75 ℃。

1.2.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.2.3.1 溫度

將溫度記錄儀置于各制干環(huán)境中，每個(gè)制干環(huán)境放置3 臺(tái)儀器，溫度測(cè)定結(jié)果取平均值。

1.2.3.2 含水量和干基含水率

按照GB 5009.3—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中水分的測(cè)定》[7]中的方法測(cè)定含水量。干基含水率是指濕物料中所含有的水分質(zhì)量與物料不含水分質(zhì)量的比值[8]，其計(jì)算公式為：

式中：Wt為黃花菜的干基含水率，g/g；md為黃花菜絕干物質(zhì)的質(zhì)量，g；mt為任意t 時(shí)刻黃花菜的質(zhì)量，g。

1.2.3.3 干燥速率

干燥速率是指在干燥過(guò)程中單位時(shí)間內(nèi)物料中水分減小的質(zhì)量[9]，其計(jì)算公式為：

式中：Ui為i 時(shí)刻黃花菜的干燥速率，g/（g·h）；Mi為i時(shí)刻黃花菜的干基含水率，g/g；Mt為t 時(shí)刻黃花菜的干基含水率g/g[10]。

1.2.4 數(shù)據(jù)處理

采用Word Processing System、Origin 2017 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、圖形繪制和分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同干燥過(guò)程中黃花菜含水量變化

由圖1 可見(jiàn)，晾干干燥和干燥箱60 ℃烘干條件下黃花菜含水量下降較為平緩，干燥至含水量14%左右時(shí)，晾干干燥用時(shí)最久，為6 h，干燥箱60 ℃烘干用時(shí)5 h；干燥箱干燥其他溫度條件下，前1 h 和最后階段下降較為緩慢，中間段下降較為迅速，干燥箱70 ℃烘干用時(shí)3.5 h，75、80 ℃烘干用時(shí)相同，為3 h?？赡茉蚴橇栏筛稍锖?0℃干燥條件下，黃花菜內(nèi)部與外界環(huán)境相差溫度低，黃花菜失水較慢，故用時(shí)較長(zhǎng)；其他4 種干燥條件下，前期干燥箱溫度未達(dá)到設(shè)定溫度，因此含水量下降程度前期較為緩慢，在干燥的最后階段，黃花菜大部分水分析出、表面硬化，因此含水量變化速度變慢。真空冷凍干燥用時(shí)最短，為2.5 h。

圖1 不同干燥工藝下黃花菜含水量變化Fig.1 Moisture content changes of daylily under different drying processes

2.2 不同干燥過(guò)程中黃花菜干基含水率變化

如圖2 所示，在3 種不同的干燥條件下，黃花菜的干燥特性呈不同的變化趨勢(shì)。晾干干燥下黃花菜的干基含水率下降平緩；干燥箱干燥和真空冷凍干燥的干基含水率在干燥0~1.5 h 下降最快，1.5~3.0 h 逐漸緩和，直至烘干完成。晾干試驗(yàn)中黃花菜干基含水率共下降2.449 g/g；干燥箱干燥中，恒溫60 ℃的黃花菜干基含水率共下降4.445 g/g，70 ℃下共下降5.799 g/g，75 ℃的下共下降6.278 g/g，80 ℃下共下降6.334 g/g；真空冷凍干燥試驗(yàn)中，黃花菜干基含水率共下降6.295 g/g。當(dāng)干基含水率下降約99%時(shí)，晾干試驗(yàn)需要6 h，真空冷凍需要2.5 h，干燥箱恒溫60、70、75、80 ℃分別需要5.0、3.5、3.0、3.0 h。真空冷凍干燥和干燥箱恒溫75 ℃、80 ℃用時(shí)相差不多。黃花菜的干燥過(guò)程是一個(gè)降速階段，干基含水率在初期下降較快是由于黃花菜的表面和熱空氣主體間存在溫度梯度，加速了黃花菜自由水水分?jǐn)U散的過(guò)程[11-12]。隨著干燥過(guò)程的進(jìn)行，干基含水率下降趨于平緩，這是由于一方面黃花菜內(nèi)部水分子活化能逐漸增大，部分自由水由無(wú)序狀態(tài)轉(zhuǎn)化為有序狀態(tài)的不易流動(dòng)水[13]，另一方面黃花菜內(nèi)部部分物質(zhì)被酶分解，部分結(jié)合水轉(zhuǎn)化為不易流動(dòng)水[14]。

圖2 不同干燥工藝下黃花菜干基含水率變化Fig.2 Dry base moisture contents changes of daylily under different drying processes

2.3 不同干燥過(guò)程中黃華菜干燥速率的變化

由圖3 可見(jiàn)，在3 種不同干燥方式下，干燥速率均隨干燥時(shí)間的延長(zhǎng)呈降低的趨勢(shì)，干燥初期干燥速率下降較快。在干燥過(guò)程中，隨著干燥時(shí)間的延長(zhǎng)，鮮黃花菜的水分含量逐漸降低，水分梯度逐漸減小，干燥速率逐漸減慢。干燥箱烘干中，溫度越高，熱風(fēng)與黃花菜間的傳熱推動(dòng)力越大，相同時(shí)間內(nèi)的干燥速率下降越多。晾干工藝下，干燥速率共下降1.134 g·g-1·h-1；干燥箱烘干恒溫60、70、75、80 ℃下干燥速率分別下降2.248、3.790、4.008、4.154 g·g-1·h-1，干燥箱干燥在相同時(shí)間內(nèi)，溫度越高，干燥速率越大；真空冷凍試驗(yàn)中干燥速率下降5.354 g·g-1·h-1。

圖3 不同干燥工藝下黃花菜干燥速率變化Fig.3 Drying rates changes of daylily under different drying processes

2.4 不同干燥工藝處理黃花菜的干燥效果對(duì)比

自然晾干、干燥箱干燥及真空冷凍干燥這3 種干燥方式處理的黃花菜均能達(dá)到含水量14%以下，滿足烘干要求。自然晾干干燥用時(shí)最久，含水量和干燥速率下降慢，但成品顏色金黃，花形完整，感官品質(zhì)最佳；干燥箱干燥中，在相同時(shí)間內(nèi)，干燥溫度越高含水量和干燥速率下降越快，黃花菜干燥均勻、花形完整、顏色褐黑、有韌性，滿足感官評(píng)定要求，但80 ℃烘干的干黃花菜呈現(xiàn)深褐色，品相較差；凍干干燥黃花菜顏色為黃褐色、菜干有韌性，與恒溫75、80 ℃干燥箱干燥用時(shí)只相差0.5 h，干燥速率和含水量下降相差不大，但真空冷凍干燥能耗大，經(jīng)濟(jì)適用性低[15]。

3 結(jié)論

本研究以新鮮黃花菜為試材，應(yīng)用晾干干燥、干燥箱干燥（恒溫60、70、75、80 ℃）和真空冷凍干燥技術(shù)干制黃花菜，探究不同干燥方式對(duì)黃花菜干燥效果的影響，得出如下結(jié)論：

（1）不同干燥方式對(duì)黃花菜有著不同干燥效果；在相同干燥方式下，溫度是影響黃花菜干燥的重要因素，隨著干燥溫度的上升，干燥速率越大，干燥時(shí)間越短。

（2）在晾干、干燥箱烘干、真空冷凍干燥3 種干燥方式中，晾干干燥效率最低，成品品相最佳；干燥箱干燥效率其次，成品品相合格；真空冷凍干燥的干燥速率最高、品相較好，但此方式耗能較大。綜合考慮，干燥箱烘干方式為最優(yōu)。

（3）在干燥箱干燥方式下，不同溫度的干燥速率依次為：80 ℃＞75 ℃＞70 ℃＞60 ℃；高溫使干黃花菜顏色加深，因此此次試驗(yàn)推薦75 ℃干燥箱烘干。