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不同农作物烘干工艺对比

来源:中英文核心期刊咨询网 所属分类:农业论文 点击:次 时间:2022-04-15 08:15

  摘要:随着农作物烘干机械的发展,农作物的烘干已经被新一代农户所认知并接受。目前,被广泛应用并得到用户肯定的烘干设备大多采用常规烘干方式,即热风式干燥。采用智能控制系统的常规烘干方式可以烘干大多数农作物,以及副产品作业时可以调整烘干工艺方法,从而适应多种作物;烘干工艺方法调整的内容包括烘干时间、烘干温度、分段烘干、排湿间隔、排湿方式等,甚至有特殊作物要求表面加湿。

不同农作物烘干工艺对比

  关键词:烘干;农作物;工艺

  近年来,我国退耕还林政策、土地集约政策推行顺利。过去的散户种植,虽然土地分散、作物差异,但农作物收获后的晾晒不算问题。集中化后农作物收获后需要快速烘干成为主要问题。目前,农作物烘干主要有热风干燥、热泵干燥、红外干燥等类型,每种干燥方式都有自己的优点、特点和局限性,最广泛常用的是热风干燥。

  我国地域辽阔,农产品品种丰富,同一农产品不同产区品种都有很大差异。针对热风干燥方式,不同的农作物对烘干温度、烘干时间等工艺的要求也不同,因此市场上的烘干设备性能各异。试验采用一种热风箱式干燥[1] 、单片机智能控制系统[2] 的烘干房进行不同种类农产品烘干工艺对比,并将作物大致分为核果类、果肉类和茎叶类,分别选择 1 种典型且工艺成熟的农作物进行分析。

  1 核果类

  核果类大多有坚硬的外壳,其代表性的作物为杏核、核桃、巴旦木等。核桃是国内外种植最广泛的一种干果,其烘干工艺比较特殊。核桃外部包围坚硬的外壳,使得内外水分蒸发不能同步进行,烘干时不能简单地进行恒温、高温烘烤。核桃经过脱青皮后,核桃外壳含自由水分,很容易脱水;而内部核桃仁的自由水分却要先蒸发到外壳与果仁的间隙,然后进入外壳,再从外壳蒸发出去。核桃水分从内到外转移见图 1。

  核桃烘干[3] 工艺科学的方法分为 3 个阶段。

  第 1 阶段——入仓排湿。脱青皮后 8 h 内入仓上架排湿烘干,干球温度 35 ℃,湿球温度 24 ℃,加速排湿,烘干时间 10 h,果壳表面水分散失,颜色由黑褐色转为褐色时排湿结束。

  第 2 阶段——定色初烤。排湿结束后进入定色初烤,干球温度分阶段缓慢升至 48 ℃,湿球温度跟随干球阶段升至 32 ℃,烘干时间 17 h,干燥完成特征为敲开核果后果内无水汽,果仁已定色,七成干,但仍能脱仁衣。

  第 3 阶段——文火干仁。定色干燥期结束后进入干仁期,干球温度缓慢下降,控制在 30 ℃,湿球温度 24 ℃,10 h,此时核果含水量达 10%左右。

  核桃烘干工艺干湿球温度曲线见图 2。

  核桃烘干工艺的特点是先低温后升高再低温,高温不可过高,否则外壳开裂,初期大量通风排湿,后期减少通风,停火后不能直接开炉下架,等炉温自然降至常温时下架、装袋。

  2 果肉类

  果肉类主要为软肉质果实,其代表作物为枸杞、大枣、胡萝卜等。以枸杞烘干工艺为例进行介绍。

  枸杞鲜果烘干[4] 前要用 5%的碳酸钠溶液进行前期处理,破坏鲜果表面蜡质层即破蜡处理[5] ,以便水分渗透,处理后使用密网竹席或竹筛装盘,工艺如下:

  第 1 阶段——平衡温度。升温平衡枸杞内外温度,使枸杞温度均匀,温度不可过高,也不可排湿,干果温度 40 ℃,湿果温度设置 40 ℃,以保证不排湿,烘干时间 2 h。第 2 阶段——加速排湿。此阶段为大量排湿阶段,干果温度 45 ℃,湿果温度 30 ℃,烘干时间 15 h,鲜果表面出现褶皱,果实含水率 50%左右。

  第 3 阶段——恒速排湿。干果温度升至 55 ℃,湿果温度 35 ℃,烘干时间共 15 h,果实脱水缩小,呈半干状态,此时果实含水率 30%左右。

  第 4 阶段——降速干燥。均匀排湿,干果温度控制在 65 ℃,湿果温度 40 ℃,果内水分越来越少,水分的外移蒸发速率降低,还需长时间干燥,持续烘干时间 10 h,果实含水率可降到 13%以内。

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  枸杞烘干工艺特点是初期表面破蜡,保证水分顺利渗透,入仓后平衡温度,以防温度猛然过高,果实表皮破裂,烘干过程温度呈上升趋势,没有降温过程,最高温度可达 65 ℃。

  枸杞烘干工艺干湿果温度曲线见图 3。

  3 茎叶类

  茎叶类主要为作物的叶子,其代表作物有白菜、烟叶、海苔等。以烟叶烘烤工艺[6]为例进行介绍。

  烟叶的干燥烘烤,其工艺分 3 个阶段。

  第 1 阶段——变黄。技术重点是保持温度,一般以 1 ℃/h 的速度上升至 38 ℃,同时调整湿叶温度低于干叶温度 1~2 ℃,持续烘干,可延长烘干时间,直到烟叶变黄变软。

  第 2 阶段——定色。烟叶变黄后,以 0.5 ℃/h 的速度升温,加强通风排湿,50 ℃前保持湿叶温度在 38 ℃左右,确保烟筋变黄,然后升温至 54 ℃,湿叶温度保持 40 ℃,稳定温度直到烟叶大卷筒。

  第 3 阶段——干筋。干筋的基本任务是除尽烟筋残留的水分,以 1 ℃/h 的速度升温至 68 ℃,湿叶温度保持 42 ℃,减少通风量,持续平稳高温,直至烟叶主筋全干。

  烟叶烘烤工艺干湿叶温度曲线见图 4。

  烟叶烘烤强调内在品质与外观品质的统一性,技术关键是低温时烟叶充分变黄,缓慢升温并且烟叶定色,整个过程相对其他作物时间较长,温度整个呈上升趋势,没有降温过程,最高温度可达 68 ℃,温差 30 ℃。

  4 结论

  通过上述 3 种作物的烘干工艺,笔者总结出其中的共同点及不同点。共同点:烘干起始温度都相对较低;初始阶段排湿量大,通风频繁;温度多段并呈上升趋势。不同点:核果烘干温度偏低,后期有降温阶段;枸杞烘干前期需破蜡处理,入仓需温度平衡;烟叶烘干温度偏高,且烘干时间较长。

  笔者将作物大致分为核果类、果肉类及茎叶类,烘干工艺可根据上述 3 种代表作物进行类推。当然,并不是适用所有作物,例如红枣烘干时,为了让红枣果肉内外统一,口感软糯,烘干时给果肉表面增湿。花生虽然也有外壳,但比较疏松,烘干温度比核桃高。每一种作物都有其不同的特性,人工烘干就是要区别对待各种不同作物的特性,通过前期处理,合理控制烘干温度、烘干时间、通风等因素来达到良好烘干的目的。——论文作者:邹 超,卢军党,田智辉

  参考文献:

  潘永康,王喜忠,刘相东. 现代干燥技术 [M] . 北京:化学工业出版社,2006:116-120.

  邹超,寇德万,王佩,等. 基于 ATmega64 的智能核桃烘干控制器设计 [J] . 包装与食品机械,2015,33 (1): 70-73.

  张仲欣. 开口核桃烘干工艺试验研究 [J] . 农业工程学报,1999 (4):254-257.

  柴京富,赵士杰. 枸杞子的干制机理和干燥方法 [J] . 农村牧区机械化,2003 (1):28-29.

  王海,高月,王颉,等. 适宜干燥方法提高干制枸杞品质 [J] . 农业工程学报,2015 (21):271-276.

  范智平,卢博友. 烟叶烘烤自动控制系统的研究 [J] . 安徽农业科学,2009,37 (27):39-43. ◇

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