花椒干燥技术研究

王春霞 易文裕

摘要    干燥是花椒主要的初加工方式，干花椒是花椒主要的初级加工产品。本文综述了现有花椒干燥技术类型，并对各种干燥技术的优点和缺点进行了论述，以期为未来花椒干燥技术的进一步研究提供参考。

关键词    花椒;干燥技术;类型

中图分类号    S573+.1        文献标识码    A

文章编号   1007-5739（2020）21-0236-02                                                开放科学（资源服务）标识码（OSID）

花椒广泛种植于我国各地，花椒成园见收较快，近年花椒种植成为产业扶贫新路径，种植面积逐渐增加。据报道，我国共种植花椒167万hm2，年产量28万t左右，年产值140亿元左右[1]。花椒每年结果1次，夏季收获，季节性强。鲜花椒不易保存，收后处理不当极易破损表面油胞，导致花椒褐变、腐烂、品质下降，甚至不可使用。干燥是鲜花椒的最主要初加工方式，约80%的鲜花椒被加工为干花椒，以便保证花椒品质，供后续利用。目前，花椒干燥技术主要有自然干燥、热风干燥、热泵干燥、微波干燥、真空干燥、高压电场干燥以及多种干燥方式联合干燥等。本文对各种干燥方式的特点进行了论述，以期为未来花椒干燥技术的研究提供参考。

1    花椒干燥技术类型

1.1    自然干燥

自然干燥是指主要利用太阳辐射热或自然风，在自然条件下干燥物料的方法，不需人工加热和排出干燥介质，适用于少量花椒的干燥。自然干燥具有节约能源、不需设备、费用低廉的优点;但干燥时间较长，干燥效率低，受场地、天气状况限制，干燥过程和干燥程度都较难控制，产品容易受到环境污染、微生物侵蚀，导致花椒品质降低。

1.2    热风干燥

热风干燥是现代广泛使用的干燥方法之一，以热空气为干燥介质，采用自然或强制对流循环的方式与食品进行湿热交换。热风干燥由于热效率高、气流干燥器结构简单、生产能力大、操作方便、成本低等原因而被广泛应用于食品干燥。周秀梅[2]对比研究了热风恒温间歇式干燥和热风分阶段间歇式干燥，结果表明2种方式影响花椒品质、能耗和耗时的主要因子均为温度、铺层厚度和风速。Kewei Chen等[3]研究了不同干燥速率条件下花椒色泽变化，结果表明，在慢速干燥过程中酶促进叶绿素分解，花椒发生褐变快，而快速干燥则使酶活受到抑制从而使花椒保持色泽。

目前，稍具种植规模的椒农多采用平床式热风干燥。上述针对干燥条件和方式的研究多停留在小试阶段，目前市面上的热风干燥装备性能不一，干燥工艺匹配不合理，椒农购机后对干燥条件还需进行多方摸索。现有热风干燥装备还存在干燥温度高、时间长以及自动化、智能化水平低等缺点。

1.3    热泵干燥

热泵干燥原理同制冷机，是利用热泵排除干燥室内的湿热空气，并将除湿后的空气重新加热实现原料干燥的技术[4]，其可实现低温空气封闭循环干燥。杨  兵等[5]在研究热泵干燥对青花椒品质的影响时提出，相较于热风干燥，热泵干燥能够提高干燥效率，提高青花椒品质，同时也指出，温度是影响干青花椒品质的最重要因素。热泵干燥低耗环保、工作效率高，但设备要求相对较大，运输成本相对较高，仅适合于具有一定规模的大型合作社、加工企业等。

1.4    微波干燥

微波干燥是一种内部加热方法，微波在被加热物料电解质内部转换成热能，是利用电磁波作为加热源、被干燥物料本身为发热体的一种干燥方式。因微波干燥具有加热快、效率高、占地小等优点，较多学者对微波干燥花椒进行了研究。

微波干燥花椒分为加速期、恒速期和降速期3个阶段，其中加速期、恒速期与微波功率成反比，微波功率低则加速期和恒速期时间长、干燥速度慢[6]。王  娟等[7]在探索微波干燥花椒的最佳工艺条件时提出，当微波加热功率为480 W、花椒铺料厚度为4 cm时，加热时间4 min，花椒在色泽、香气、麻味、爆籽率、干燥程度方面的综合评分为80分（总分100分），品质中等偏上。此前，赵  超等[8]在研究中提出，等量的花椒在低档微波功率290 W条件下干燥时间只需约24 min，在40℃热风干燥条件下则需约200 min，但较高的微波功率会造成花椒品质不可逆破坏，在微波功率800 W时，仅加热80 s，便会导致花椒油胞破裂，形成油椒，出现黑斑、焦糊等现象，干花椒品质降低。

微波干燥虽然能缩短干燥时间，但受微波功率的影响，干花椒产品品质不稳定，且微波干燥设备成本较高，单次处理量小，不被广泛使用，研究多停留在试验阶段或小规模生产阶段。

1.5    真空干燥

真空干燥（减压干燥）是利用物料在负压条件下沸点降低的原理，在较低温度下对物料进行干燥的方式，适用于热敏性物料的干燥，广泛应用于天然活性物质的提取干燥。孟国栋等[9]在研究花椒真空干燥特性時指出，花椒真空干燥主要分升速和降速2个阶段。真空干燥速率受真空度的影响较小，主要受干燥温度和装载量的影响，温度高、装载量少，干燥速率大;但温度低，真空度越高，花椒干燥后总色差越小，花椒色泽品质越好。花椒香气主要来自其内的挥发性物质，而高温干燥易导致挥发性物质损失，真空干燥能够实现较低温度的干燥，能在较大程度上保留花椒的香气成分，但由于真空干燥设备成本、运维成本较高，能耗高而生产效率较低，在实际生产中鲜少使用。

1.6    高压电场干燥

高压电场干燥是利用高压电场的离子束作用、电磁场辐射和恒定电场作用使样品脱水的干燥技术。高压电场干燥不对样品进行加热，适用于干燥各种热敏性产品。为了探索高压电场对花椒干燥的效果，王云龙[10]研究了花椒电场干燥特性，提出高压电场干燥花椒过程主要为降速干燥，对干燥过程影响的显著因素是电场和铺放量;并以花椒挥发油含量为响应值，得出在高压电场干燥花椒的最佳工艺条件（电压19.87 kV、铺放量54.55 g、针极距离3.83 cm）下，所得干花椒的挥发油含量为8.423 mL/100 g，挥发油主要化学成分与热风干燥花椒相同。高压电场干燥是新兴干燥技术，具有节能、效率高、能够最大程度地保证物料的色泽和营养成分的优点。国内对高压电场干燥的研究起步较晚，目前市面上尚无高压电场干燥花椒的设备。

1.7    多种方式联合干燥

为了获得品质更佳的干燥产品，寻求快速、高效的干燥方式，学者们结合各种干燥方式的优点，提出了多种方式联合的干燥方式。李江波等[11]设计了由干燥房、热泵系统、太阳能系统以及控制系统组成，处理量为3 t的热泵-太阳能干燥系统，该系统结合了太阳能干燥节能环保和热泵干燥效率高的特点，通过模拟干燥认为该系统气流组织良好、热风稳定、温度起伏小，能较好地满足花椒干燥需求。王  玲等[12]采用热风-微波联合干燥青花椒，在花椒干燥的升速阶段采用干燥速率较快的热风干燥，而在花椒干燥恒速或降速阶段采用微波干燥，结果表明，该设备不仅能节约能耗和时间，还有利于改善花椒品质。联合干燥能避免不同干燥方式的缺点，针对单一干燥方式不足之处进行改进，是未来花椒干燥技术的研究方向，但各种联合干燥的不同干燥方式之间的切换点、干燥特性、工艺参数等还需深入探讨。

2    展望

随着花椒种植面积的扩大，干燥加工技术无法满足产量快速增长的需求。针对目前花椒干燥设备存在的干燥效率低，能耗高，污染大，产品品质不稳定，设备自动化、信息化、智能化水平低下等问题，本文认为未来花椒干燥技术的研究应集中在以下几方面。

一是探索绿色、可循环新能源干燥技术。针对现有花椒干燥设备热源能耗高、污染大的问题，开展节能、环保的新能源干燥技术研究。二是深入研究联合干燥技术。联合干燥技术可将各种干燥方式的优势充分结合，以挥发油、麻味物质、色泽等作为评价干花椒品质的重要指标，深入开展联合干燥特性、干燥转换点、干燥设备研究，充分利用各干燥技术特色优势，有利于节约能源，提高花椒干燥品质。三是提高花椒干燥设备的自动化、智能化、信息化水平。充分利用现代信息技术和智能装备技术，提高干燥设备的自动化、智能化、信息化水平，推进信息化与农机干燥装备现代化融合，提高花椒干燥效率。四是建立标准化干燥设备。标准化是降低设备成本、保证产品品质的有效路径，规范技术标准、操作流程，有利于提高花椒干燥品质，促进花椒干燥加工行业进步。

总体来说，优化花椒干燥关键技术、提高花椒干燥效率、提升花椒干燥品质，对保障花椒产业经济效益、推进花椒产业健康持续发展具有重要的现实意义。

3    參考文献

[1] 李晓莉，黄登艳，刁英.中国花椒产业发展现状[J].湖北林业科技，2020，49（1）：44-48.

[2] 周秀梅.花椒间歇式热风干燥试验研究[D].重庆：西南大学，2008.

[3] CHEN Kewei，ZHANG Fusheng，KAN Jianquan.Characteri-zation of chlorophyll breakdown in green prickleyashes（Zanthoxylum schinifolium Zucc.）during slow drying[J].European Food Research and Technology，2012，6（234）：1023-1031.

[4] 李琳，王桢.果蔬干燥技术研究进展[J].中国果菜，2020，40（3）：9-17.

[5] 杨兵，梅小飞，阚建全.热泵干制对青花椒色差和品质的影响及工艺优化[J].食品与发酵工业，2019，45（12）：140-145.

[6] 张黎骅，张芳，赵超.花椒微波干燥数学模型的试验研究[J].农机化研究，2008（12）：104-106.

[7] 王娟，孟晓，蒋丽施.微波干燥条件对花椒品质的影响[J].轻工科技，2015，31（5）：8-9.

[8] 赵超，陈建，邱兵，等.花椒微波干燥特性试验[J].农业机械学报，2007（3）：99-101.

[9] 孟国栋，彭桂兰，罗传伟，等.花椒真空干燥特性分析及动力学模型研究[J].食品与发酵工业，2018，44（4）：89-96.

[10] 王云龙.花椒高压电场干燥工艺与特性研究[D].呼和浩特：内蒙古大学，2019.

[11] 李江波，薛韩玲，陈柳.热泵-太阳能花椒干燥系统的设计与数值模拟[J].江苏农业科学，2019，47（14）：251-255.

[12] 王玲，田冰，彭林，等.热风-微波联合干燥青花椒工艺优化[J].食品与发酵工业，2019，45（18）：176-182.

基金项目   2020年四川省现代农业发展工程智能农机技术与装备研究项目。

作者简介   王春霞（1992—），女，四川资阳人，硕士，助理工程师。研究方向：农产品加工及贮藏。

收稿日期   2020-06-08