太阳能干燥装置对四种蔬菜干制效果的影响研究

邹淑萍，孟伊娜，张健，马燕，许铭强，张谦

(1.新疆农业科学院农产品贮藏加工研究所/新疆主要农副产品精深加工工程技术研究中心，乌鲁木齐 830091)

太阳能干燥装置对四种蔬菜干制效果的影响研究

邹淑萍，孟伊娜，张健，马燕，许铭强，张谦

(1.新疆农业科学院农产品贮藏加工研究所/新疆主要农副产品精深加工工程技术研究中心，乌鲁木齐 830091)

【目的】研究太阳能干制蔬菜的最适时间及对制品品质的影响。【方法】以新鲜的花菜、豇豆、辣椒及萝卜为原料，在太阳能干燥装置中进行干制，对干制过程中干燥室温度、湿度，以及原料水分、水活、色差等变化进行测定，并确定四种蔬菜的最佳复水时间。【结果】太阳能干燥装置干燥室温度显著高于环境温度，干燥室湿度前期较高、后期降低。花菜、辣椒和萝卜的最适干燥时间为96 h，豇豆为72 h，水分含量均在10%左右、水分活度在0.45以下。色差值较新鲜原料L*值下降、a*值上升 、b*值下降，萝卜b*值升高。花菜和辣椒在10 min内，即可完成复水，豇豆和萝卜20 min可完成复水。【结论】太阳能干燥装置可以有效地对花菜、豇豆、辣椒及萝卜进行干燥；蔬菜种类不同，干制时间、色差值变化及复水时间存在一定的差异。

干制蔬菜；太阳能；干燥装置；干制时间；品质

0 引 言

【研究意义】脱水蔬菜又称复水菜，是新鲜蔬菜经洗涤、烘干后加工制作完成。制干后的蔬菜既易于贮存和运输，又能有效地调节蔬菜生产季节。蔬菜干浸入清水中即可复原，食用时不仅口感轻脆，还保留了蔬菜原有的色泽、营养和风味[1]。蔬菜的传统干燥方式是摊晒法，这种方法容易受到摊晒天气和周围环境的影响，占地面积大、产品品质差。目前，现代的干燥方法有热风法、微波法、冻干法和太阳能干燥法等多种干燥途径[2]。新疆由于独特地理位置，太阳能资源较内地优势明显，太阳能装置配置专用干燥室可避免灰尘、降雨等污染和危害，同时由于干燥温度较传统晾晒法高，还具有杀虫灭菌的作用[3]。因此，合理利用太阳能，充分发挥其优势，研究蔬菜干制后的品质，对新疆农产品精深加工产业具有重要意义。【前人研究进展】1974年和1975年，美国开始研究利用太阳能来干燥谷物等农产品；特别是在20世纪70年代第二次能源危机后，世界各国相继加大了在太阳能干燥技术科研、应用、推广方面的投资力度；而目前推广及应用主要集中在热带、亚热带地区[4]。我国山西省稷山、大同等地，从1977年起就开始了利用太阳能干燥器对红枣、黄花菜、辣椒、棉花等农产品进行干燥的试验，使这些农产品干燥到安全储存的湿度，而且干得快，产品质量好，腐烂损失少，增加了农民收入[5]。近年来，张谦[6]、沈卫强[7]等研发了不同类型的太阳能干燥装置，对新疆优势产业的红枣、杏、核桃等水果进行干燥，得到的产品品质好。【本研究切入点】有关太阳能干燥装置对花菜、豇豆、辣椒及萝卜干制效果的研究文献较少，研究四种蔬菜太阳能干燥最适时间效果，对蔬菜干的基本品质及复水情况。【拟解决的关键问题】研究太阳能干制蔬菜的适宜干制条件，为太阳能产业在新疆农产品加工的应用和推广提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材 料

1.1.1 样品来源

新鲜的花菜、豇豆、辣椒及萝卜各50 kg采购于新疆乌鲁木齐市北园春市场。试样干制前的处理：将花菜用刀切成4 cm×3 cm的小块，在沸水中煮沸2 min后沥干水分再入盘干制。豇豆从中部切断在沸水中煮沸2 min后沥干水分再入盘干制。新鲜萝卜取可食部分用切片机切成1 cm厚的圆片再入盘干制。

1.1.2 主要仪器

农副产品太阳能干燥装置( 自主研制) ；Sartorious MA30-000V3型红外水分天平；CR-10型色差仪；Micro Log 温湿度记录仪；SUMMIT595型数字温湿度计；TD10KA 型电子计重秤；272-1 型普通干湿温度计；HH-S6数显恒温水浴锅；300D型切片机；百叶箱。

1.2.1 工艺流程

原料→挑选→前处理→入盘→太阳能干燥→收盘→杀菌→包装。

1.2.2 原料测试

农副产品太阳能干燥装置为小型空气集热器-温室型太阳能干燥装置。每台装置蔬菜装载量为50～60 kg。干燥室中部及百叶箱内装有温、湿度24 h自动记录器，每隔2 h记录温湿度，自动采集数据。每隔12 h取干燥盘蔬菜样品，分别测定品质指标。

1.2.3 水分含量、水分活度、色差值的测定

水分含量可直接采用电子水分天平进行测定；水分活度可直接采用水分活度仪进行测定；色差值采用手持式色差仪测定，以L*、a*、b*值表示。

1.2.4 复水比的测定

称取蔬菜干各5 g记录重量M1，加入90℃的水500 g，放在95℃的水浴锅中保温，每隔1 min取出沥干称重一次记录重量Mt，放回90℃的水保温，重复进行3次，记录经不同复水时间蔬菜干的重量。 干制品的复水性可用复水比来衡量[5],复水比=Mt/M1求出。

凋亡细胞散落于肿瘤细胞间，胞体变小与周围癌细胞分离，呈黄绿色。随机计数5个以上高倍视野不少于1 000个细胞，计算细胞凋亡指数(apoptotic index，AI)。

1.3 数据处理

所有数据采用Excel2003和SPSS13.0分析软件进行处理及统计分析。

2 结果与分析

2.1 干燥室温度与环境温度比较

研究表明，整个干燥期间太阳能干燥装置干燥室温度随环境温度的变化而发生改变。其中环境温度变化在18～36℃，低温时段在凌晨02:00～06:00，温度在20℃左右，高温时段在正午14:00左右，为36℃。太阳能干燥装置干燥期间，干燥室温度低温时段温度与环境温度一致，而高温时段，温度可达57.5℃，比同时间的环境温度高25.5℃，这与太阳能集热有关。干燥室内的湿度干燥前期普遍高，干燥12 h时，湿度最高，为67% r/h，并且夜间湿度大于日间干燥室湿度，干燥72 h时，湿度最低，为7% r/h。图1

2.2 太阳能干制对四种蔬菜干制品质的影响

研究表明，随着干燥时间的延长，四种蔬菜水分含量逐渐下降，差异显著(P<0.05)。其中，豇豆水分含量下降最快，干燥72 h后，水分含量达10%左右，与鲜样相比下降了80.96%。其次是萝卜，干燥96 h后，水分含量与鲜样相比下降了80.86%。辣椒干燥96 h后，水分含量与鲜样相比下降了80.68%。最慢为花菜，水分含量与鲜样相比下降了78.48%。四种花菜在干燥第36～60 h时，水分含量下降较快，辣椒下降最多，降低了54.89%，其次是花菜，50.09%，然后是萝卜，42.02%，最后是豇豆，40.93%。前期干燥缓慢与干燥室内高湿度及温度有关。图2

研究表明，随着干燥时间的延长，四种蔬菜水分活度逐渐下降，差异显著(P<0.05)。其中，豇豆水分活度下降最快，干燥72 h后，水分活度与鲜样相比下降了210%，其次是萝卜，干燥96 h后，水分活度与鲜样相比下降了210%，辣椒干燥96 h后，水分活度与鲜样相比下降了170%，最慢为花菜，水分活度与鲜样相比下降了107%。萝卜和辣椒在干燥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，豇豆和萝卜水分活度下降速率大于其余两种蔬菜。萝卜在干燥84 h水分活度较72 h时显著增高，这与干燥室内湿度增大，萝卜干孔隙多更易吸收水分有关。图3

图1 蔬菜干燥期间干燥室温度与环境温度比较

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

图2 太阳能干制条件下四种蔬菜水分含量变化比较

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

研究表明，蔬菜种类不同，色差L*值也不相同，干燥过程中，随干燥时间的延长，四种蔬菜L*值均降低，差异显著(P<0.05)。L*值代表亮度，四种原料L*值，萝卜>花菜>豇豆>辣椒。干燥12 h时，花菜L*值升高，与干制前期的热烫护色有关，干制72 h时，L*值最低，较新鲜原料下降了8.86%。豇豆干制24 h时，L*值最低，较新鲜原料下降了34.50%。辣椒干制60 h时，L*值最低，较新鲜原料下降了36.76%。萝卜干制24～48 h时，色差L*值下降差异不显著。60 h时，L*值最低，较新鲜原料下降了29.83%。四种蔬菜整个干制过程中，辣椒L*值下降最多，花菜下降最少。图4

研究表明，蔬菜种类不同，色差a*值也不相同，干燥过程中，随干燥时间的延长，四种蔬菜a*值均升高，差异显著(P<0.05)。a*值是由红色到绿色的色彩变化，a*值越大，说明蔬菜颜色越接近红色，值越小，说明越接近绿色。四种蔬菜a*值花菜>萝卜>豇豆>辣椒，花菜和萝卜a*值接近0，不偏红也不偏绿，为黄色和白色，豇豆和辣椒为绿色，辣椒比豇豆更偏绿。干燥48 h时，四种蔬菜a*值均最高，花菜较新鲜原料升高了24.88倍，豇豆升高了1.53倍，辣椒升高了1.24倍，萝卜升高了13.59倍。四种蔬菜整个干制过程中，花菜和萝卜a*值增长高于豇豆和辣椒。图5

研究表明，蔬菜种类不同，色差b*值也不相同，干燥过程中，随干燥时间的延长，四种蔬菜b*值出现曲线式变化，花菜、豇豆和辣椒b*值降低，萝卜b*值升高，差异显著(P<0.05)。b*值是由蓝色到黄色的色彩变化，b*值越大，说明蔬菜颜色越接近黄色，值越小，说明越接近蓝色。四种蔬菜b*值豇豆>辣椒>花菜>萝卜。花菜干燥48 h时，b*值最高，与新鲜原料相比升高了51.00%，干燥96 h时，b*值最低，与新鲜原料相比降低了17.60%。豇豆干燥72 h时，b*值最低，与新鲜原料相比降低了34.56%。辣椒干燥72 h时，b*值最低，与新鲜原料相比降低了32.08%。萝卜干燥96 h时，b*值最高，与新鲜原料相比升高了201.12%。四种蔬菜整个干制过程，豇豆b*值降低最多，萝卜b*值升高最多。图6

图3 太阳能干制条件下四种蔬菜水分活度变化比较

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

图4 太阳能干制条件下四种蔬菜色差L*值变化比较

图5 太阳能干制条件下四种蔬菜色差a*值变化比较

图6 太阳能干制条件下四种蔬菜色差b*值变化比较

2.3太阳能干制条件下蔬菜干复水情况

研究表明，四种蔬菜干随着复水时间延长，复水比均有升高，差异显著(P<0.05)。四种蔬菜复水速度花菜>辣椒>豇豆>萝卜。花菜和辣椒在10 min内，可完成复水，豇豆和萝卜需20 min。花菜在复水7 min前，复水比显著增高，后期趋于平缓，10 min时，复水比最高为7.41。辣椒复水5 min前，复水比显著增高，后期趋于平缓，10 min时，复水比可达4.95，复水5 min、7～9 min时，复水比差异不显著。豇豆复水比上升曲线较平缓，复水19 min时，复水比最高，为3.91，10 min复水比下降，但与9 min时相比，差异不显著。萝卜前期复水比小于豇豆，但到18 min时，与豇豆相交，在19 min时，复水比最高，为4.07，大于豇豆。图7

图7 四种干制蔬菜复水比随时间变化比较

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

3 讨 论

我国太阳能资源丰富，全国有2/3以上的地区年总辐射量大于4 500 MJ/m2，日照时数达1 000 h/a以上。新疆地区全年日照时数为2 550～3 500 h，日照百分率为60%～80% ，年辐射总量达4 800～6 500 MJ/m2，具有太阳能产业独特的地域优势。太阳能是可再生的绿色能源，采用太阳能干燥能替代常规能源、减少污染气体排放。张谦等[8]研制时标准化自制5HT -2农副产品太阳能干燥装置，这种干燥装置占地面积小，组装方式简单，成本低廉，操作简便，适宜农户在庭院组装使用，干燥农产品包括水果、蔬菜、药材、鲜花等，可避免腐烂损失，干燥效率高、干燥品质好，具有显著的经济和社会效益。因此，研究也是利用其设计的小型太阳能装置进行蔬菜的干制研究，得到的蔬菜干商品性好。

4 结 论

4.1 太阳能装置可对花菜、豇豆、辣椒和萝卜进行干制，干制期间太阳能干燥装置干燥室温度显著高于环境温度，这与太阳能集热有关。干燥室内的湿度干燥前期较高。

4.2 豇豆干制时间为72 h，花菜、辣椒、萝卜干制时间为96 h，水分含量达10%左右。

4.3 四种蔬菜干制过程中色差值变化不同，总趋势为L*值下降，a*值升高，b*值下降，其中，萝卜b*值升高。

4.4 花菜复水10 min，豇豆复水19 min，辣椒复水10 min，萝卜复水19 min时，复水比最高。此时与干制前新鲜原料相比，差别不大。

References)

[1] 邓媛元,汤琴,张瑞芬,等.不同干燥方式对苦瓜营养与品质特性的影响[J].中国农业科学,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,窦志浩,等. 国内外太阳能干燥农副产品的研究现状与展望[J]. 农业工程技术(农产品加工业),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] 樊军庆,张宝珍.太阳能在农产品干燥中的利用 [J].世界农业, 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] 张谦,过利敏. 太阳能干燥技术在我国果蔬干制中的应用[J]. 新疆农业科学,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] 张谦,过利敏,邹淑萍.优质杏干的太阳能干燥装置设计及研究[J].食品科学,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] 沈卫强,杨军,马月虹,等. GTG-6型果品太阳能干燥器研制与试验[J]. 农机化研究,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] 张谦,过利敏,邹淑萍,等.串联式5HT-2农副产品太阳能干燥装置性能研究[J]. 食品与机械,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

新疆维吾尔自治区重点研发计划项目“果品高温热泵制干技术研究与示范”(2016B01013)

邹淑萍(1983-)，女，山东烟台人，助理研究员，硕士，研究方向为果蔬加工，(E-mail) zoushuping2006@163.co

张谦(1962-)，女，甘肃积石山人，研究员，硕士，研究方向为果蔬加工，(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)