制备杏片的太阳能干燥工艺装置性能研究

农产品加工２０１４年第１１期

文章编号：１６７１－９６４６（２０１４）１１ｂ－００５０－０４第１１期（总第３７１期）农产品加工Ｎｏ．１１２０１４年１１月ＦａｒｍＰｒｏｄｕｃｔｓＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＮｏｖ．

摘要：采用新疆轮台库买提杏作为试验原料，通过对比研究自主研发的５ＨＴ－２型太阳能干燥装置（单体、串联）及温室型干燥装置的日平均温度和湿度变化规律、干燥能力来分析装置的干燥性能。结果表明，ＳＤ串联干燥装置的白天平均温度最高可达５２℃，分别高出ＳＤ单体和温室干燥装置４．３℃和７．１℃；杏片在ＳＤ串联干燥装置中的干燥能力大于其他２种装置，且在第５天即可达到干燥率１００％，比ＳＤ单体和温室型干燥装置分别提高了１ｄ和２ｄ；感官品质符合国家标准，ＳＤ串联干燥装置性能明显优于ＳＤ单体和温室型干燥装置的性能。关键词：５ＨＴ－２ＳＤ型干燥装置（单体、串联）；温室型干燥装置；性能中图分类号：ＴＳ２５５文献标志码：Ａｄｏｉ：１０．３９６９／ｊｉｓｓｎ．１６７１－９６４６（Ｘ）．２０１４．１１．０４６ＰｒｉｍａｒｙＲｅｓｅａｒｃｈｏｎＳｏｌａｒＤｒｙｉｎｇＤｅｖｉｃｅｆｏｒＰｒｅｐａｒｉｎｇＣｌｅａｎＤｒｉｅｄＡｐｒｉｃｏｔｓＺＯＵＳｈｕ－ｐｉｎｇ，＊ＺＨＡＮＧＱｉａｎ，ＭＡＹａｎ，ＭＥＮＧＹｉ－ｎａ，ＧＵＯＬｉ－ｍｉｎ，ＺＨＡＮＧＪｉａｎ，Ｔｉｅｍｕｅｒ·Ａｔａｗｕｌａ，ＸＵＭｉｎｇ－ｑｉａｎｇ（ＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＰｒｏｄｕｃｔＳｔｏｒａｇｅａｎｄＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，ＸｉｎｊｉａｎｇＡｃａｄｅｍｙｏｆＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｕｒｕｍｑｉ，Ｘｉｎｊｉａｎｇ８３００９１，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｃｏｍｐａｒｅｄｔｈｅａｖｅｒａｇｅｄａｉｌｙｖａｒｉａｔｉｏｎ，ｄｒｙｉｎｇｒａｔｅａｎｄｄｒｙｉｎｇｃａｐａｃｉｔｙ，ａｎｄｓｅｎｓｏｒｙｑｕａｌｉｔｙｃｈａｎｇｅｓｏｆｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆ５ＨＴ－２ｓｏｌａｒｄｒｙｉｎｇｄｅｖｉｃｅ（ｍｏｎｏｍｅｒ，ｓｅｒｉｅｓ）ａｎｄｇｒｅｅｎｈｏｕｓｅｄｅｖｉｃｅａｒｅｔｏｂｅｃｏｍｐａｒａｔｉｖｅｓｔｕｄｙｆｏｒｆｉｌｔｅｒｉｎｇｏｕｔａｋｉｎｄｏｆｄｒｙｉｎｇｄｅｖｉｃｅｔｈａｔｉｓｓｕｉｔａｂｌｅｆｏｒｐｒｅｐａｒｉｎｇｄｒｉｅｄａｐｒｉｃｏｔｓ，ＫｕｍａｉｔｉａｐｒｉｃｏｔｓｉｎＬｕｎｔａｉｏｆＸｉｎｊｉａｎｇａｓａｔｅｓｔｏｆｒａｗｍａｔｅｒｉａｌｓ．ＴｈｅｒｅｓｕｌｔｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｄａｉｌｙａｖｅｒａｇｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｏｆＳＤｓｅｒｉｅｓｄｒｙｉｎｇｄｅｖｉｃｅｉｓｕｐｔｏ５２℃，ｉｓｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙｈｉｇｈｅｒｔｈａｎｏｔｈｅｒｔｗｏｄｅｖｉｃｅｓ４．３℃，７．１℃，ｄｒｙｉｎｇｃａｐａｃｉｔｙｏｆｔｈｅｓｌｉｃｅｄａｌｍｏｎｄｓｉｎｔｈｅｄｒｙｉｎｇｄｅｖｉｃｅａｒｅｌａｒｇｅｒｔｈａｎｔｈｅｏｔｈｅｒｔｗｏｄｅｖｉｃｅｓ，ａｎｄＳＤｓｅｒｉｅｓｄｒｙｉｎｇｄｅｖｉｃｅｒｅａｃｈｅｓｔｈｅｄｒｙｉｎｇｒａｔｅｏｆ１００％ｉｎ５ｄ，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙｉｍｐｒｏｖｅｄ１ｄ，２ｄｔｈａｎｏｔｈｅｒｔｗｏｄｅｖｉｃｅｓ．Ｓｅｎｓｏｒｙｑｕａｌｉｔｙｉｓｉｎｌｉｎｅｗｉｔｈｎａｔｉｏｎａｌｓｔａｎｄａｒｄｓ．ＳＤｓｅｒｉｅｓｄｒｙｉｎｇｄｅｖｉｃｅｉｓｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｂｅｔｔｅｒｔｈａｎｏｔｈｅｒｔｗｏｄｅｖｉｃｅｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：５ＨＴ－２ＳＤｄｒｙｉｎｇｄｅｖｉｃｅ（ｍｏｎｏｍｅｒ，ｓｅｒｉｅｓ）；ｇｒｅｅｎｈｏｕｓｅｄｒｙｉｎｇｄｅｖｉｃｅ；ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ

收稿日期：２０１４－０７－０７基金项目：国家“十二五”科技支撑项目加工课题“新疆特色林果精深加工关键技术及装备研究与示范”（２０１１ＢＡＤ２７Ｂ０２）；新疆自治区“十二五”重大专项课题“新疆特色果品田间预冷及高质化加工关键技术研究与示范”（２０１１３０１０２－４）。作者简介：邹淑萍（１９８３—），女，硕士，助理研究员，研究方向为农产品加工。＊通讯作者：张谦（１９６２—），女，硕士，研究员，研究方向为果品干燥工艺与装置。太阳能干燥装置是一种利用天然的自然资源———太阳能进行干燥的新型、低能耗、环保装备，其开发与利用备受全世界的关注，具有非常高的利用价值［１］。对具有丰富光照资源和优质果品资源的新疆地区而言，通过研究自主研发不同的太阳能干燥装置，选择一种适宜果品干燥的太阳能干燥装置，对改善果品制干利用率、果品制干品质以及提高农户经济收入和地区可持续发展具有重大意义。太阳能干燥是以太阳能代替常规能源来加热干燥介质的干燥过程，无论是发达国家还是发展中国家都对太阳能干燥装置和干制的产品进行了深入研究［２］。国外在这方面的研究主要有水果［３］、蔬菜［４］、香料、药用植物和鱼类的干燥［５］，国内的宁夏大学、云南大学、北京林业大学和新疆农业科学院在鲜枸杞、鲜花、水泡梅、木材、杏、红枣的太阳能干燥上也已经有了部分研究成果［６－７］。本研究是在原有的自主研制太阳能干燥装置基础上，将单体ＳＤ装置升级改造为串联ＳＤ装置，并利用这２种装置干燥杏片，进而对杏片品质进行感官评价。通过比较太阳能干燥装置的干燥性能及产品的品质，得出一种更加能够减少土地利用率及提高干燥速率的太阳能装置，为太阳能设备的进一步改进及创新提供思路。１材料与方法１．１材料新疆轮台库买提杏，产自新疆轮台县穷巴克乡制备杏片的太阳能干燥工艺装置性能研究

邹淑萍，＊张谦，马燕，孟伊娜，过利敏，张健，阿塔吾拉·铁木尔，许铭强（新疆农业科学院农产品贮藏加工研究所，新疆乌鲁木齐８３００９１）２０１４年第１１期二队。１．２仪器与设备５ＨＴ－２型农副产品太阳能干燥装置（单体、串联）、温室型干燥装置、百叶箱，自主研制；ＳａｒｔｏｒｉｕｓＭＡ３０－０００Ｖ３型红外水分天平、ＰａｗｋｉｔＷＡ９９１６３型水分活度仪、ＭｉｃｒｏＬｏｇ型温湿度记录仪、ＳＵＭＭＩＴ５９５型数字温湿度计、ＡＺ８８０３型数字温度仪、ＴＥＳ－１３３２Ａ型照度计、ＤＺＦ－６０２０型真空干燥箱、ＴＤ１０ＫＡ型电子计重秤、２７２－１型普通干湿温度计、１５ｋＷ风扇、２２０Ｖ电表。１．３方法1.3.1试验方法将新鲜库买提杏纵切成２瓣，去核后放置在复合护色液［８］中（０．１％柠檬酸＋０．０３％抗坏血酸＋０．１％氯化钠＋０．０４％亚硫酸钠）完全浸泡１０ｍｉｎ，迅速取出、沥干水分，每套ＳＤ装置（单体、串联）及温室装置的装载量约为８４ｋｇ。每天的干燥时间为８：００￣２０：００，期间每４ｈ在同一干燥室的第４层随机抽取２个杏瓣测定其水分的变化情况，直至杏片的水分含量为３０％左右即可收盘；在１０：００￣２０：００，每２ｈ观测１次ＳＤ单体、串联装置及温室装置的５个特定观测点温度、湿度，如ＳＤ装置的集热器出口温度，干燥室上、中、下部温度，风扇口的温度、湿度，环境温度、湿度及太阳辐射强度。1.3.2测定项目主要测定ＳＤ装置的５个特定观测点温度、湿度以及杏片在进行ＳＤ干制过程中的水分含量和杏干的感官等指标。1.3.3计算方法（１）水分含量测定。采用红外水分天平直接进行测定。（２）干燥能力的计算。干燥能力＝m·Δat．式中：m———装载量，ｋｇ；Δa———初始水分含量－t时刻水分含量，％；t———干燥时间，ｈ。（３）单位耗电量的计算。单位耗电量＝P·tm．式中：P———干燥功率，ｋＷ；t———干燥时间，ｈ；m———装载量，ｋｇ。（４）装置性能分析测定。通过ＳＤ装置的鲜杏装载量、鲜杏水分含量、干燥盘面积干燥速率、杏片水分含量、干燥能力、干燥周期、单位耗电量、使用成本及便携性等方面来对装置进行评定。（５）感官品质评定［９］。其感官评定标准主要分４方面，分别为外观、色泽、气味及滋味，以及组织状态。其中，计分方法分３个等级，将杏片分为不同等级，满分为１００分。外观方面主要有大小整齐度、杏片完整度、破损虫蛀霉变情况；色泽方面主要描述杏片外观色泽（橙黄色或棕色）；气味及滋味方面主要为库买提杏片的酸甜程度；组织状态描述杏片果肉组织结构状态。库买提杏片感官评定标准见表１。

２结果与分析２．１ＳＤ干燥装置的白天平均变化规律2.1.1SD干燥装置的白天平均温度和太阳辐照强度变化情况观测白天ＳＤ干燥装置制片的最佳时间段和日平均温度变化及太阳辐照的变化情况。ＳＤ干燥装置的日平均温度和太阳辐照强度变化曲线见图１。

由图１可知，在中午１４：００时，太阳辐照强度和温度值达最高。其中，ＳＤ串联干燥装置升温速度最快，最高可达５２．８℃，分别高出ＳＤ单体４．３℃，温室７．１℃，环境１５℃，这是由于串联装置热传递空间增大，延长了加热时间，提高了热空气利用率，项目评分方法外观（满分１５分）大小整齐一致，杏片完整，无破损、虫蛀和霉变，１１￣１５分大小较均匀整齐，杏片较完整，无破损、虫蛀和霉变，５￣１０分大小整齐度差，杏片较完整，有少量破损，无虫蛀和霉变，＜５分色泽（满分３０分）果肉呈橙黄色，２６￣３０分果肉呈黄色或浅棕色，２０￣２５分果肉呈深棕色，＜２０分气味及滋味（满分３５分）具有库买提杏片固有的酸甜味，无异味，２６￣３５分具有库买提杏片固有的酸甜味，但香气较淡，无异味，１５￣２５分无香气、有异味，＜１５分

组织状态（满分２０分）果肉组织结构致密，１６￣２０分果肉组织结构致密，１０￣１５分果肉组织结构较致密，＜１０分表１库买提杏片感官评定标准

图１ＳＤ干燥装置的日平均温度和太阳辐照强度变化曲线－环境温度；－室温装置温度；－ＳＤ单体装置温度；－ＳＤ

串联装置温度；－太阳辐照强度◆□△６０５０４０３０２０１０温度θ／℃

时刻１２００１０００８００６００４００２０００太阳辐照强度／ｌｕｘ·ｃｍ－２

１０：００１２：００１４：００１６：００１８：００２０：００邹淑萍，等：制备杏片的太阳能干燥工艺装置性能研究５１··农产品加工２０１４年第１１期从而使串联装置的升温和保温效果都明显高于其他２种装置。2.1.2SD干燥装置的白天相对湿度变化情况ＳＤ干燥装置日相对湿度变化曲线见图２。

由图２可知，在１０：００和２０：００时，相对湿度达最高，装置需要进行排湿来提高制干速率；在１４：００时，装置中的相对湿度达到最低，ＳＤ串联、ＳＤ单体、温室型干燥装置和环境相对湿度分别为１９．５２％，２１．８％，２３．７％和３１．１％。由此可见，ＳＤ串联干燥装置的相对湿度均低于其他２种干燥装置的相对湿度。这是由于ＳＤ串联装置的升温快，温度高，从而加快了水分散失速率，降低了相对湿度，加速了杏片的干燥。2.1.3SD干燥装置的干燥能力变化情况ＳＤ干燥装置日干燥能力曲线见图３，ＳＤ干燥装置的干燥周期干燥能力曲线见图４。由图３和图４可知，干燥能力受温度、湿度变化的影响，呈现强－弱－平衡３种状态。ＳＤ串联的白天最大干燥能力高达７４．１３ｋｇ·％／ｈ，高出ＳＤ单体和温室装置２５％；ＳＤ串联装置的干燥周期干燥能力高达６０．０６ｋｇ·％／ｈ，之后干燥能力随着温度的降低而下降，直至内部水分散失量与表面水分蒸发量达到平衡。２．２ＳＤ装置的性能指标测试ＳＤ装置性能测试见表２。

由表２可知，综合以上所有性能指标，５ＨＴ－２型太阳能干燥装置制得的杏片优级品率高，干燥能力强、耗电量小、成本低，是适用于农户使用的小型、洁净干燥装置。２．３杏干制品的感官指标评价不同干燥装置干制杏片感官评定结果见图５。