王莹莹，武晔秋，刘 玥

（1.山西大同大学煤炭工程学院，山西 大同 037009；2.山西大同大学建筑与测绘工程学院，山西 大同 037009）

黄花菜别名萱草，又叫金针菜，富含多种蛋白质、脂肪、钙、磷、铁等营养元素，在我国南北方均有种植[1-2]。2020 年5 月11 日，习近平总书记赴山西调研考察，首站到达大同市云州区有机黄花标准化种植基地——西坪镇坊城新村，了解巩固脱贫攻坚成果的工作情况。习近平总书记指出：“小黄花大产业”，黄花也能做成大产业，有着很好的发展前景，要保护好、发展好这个产业，让黄花成为群众脱贫致富的“致富花”。黄花菜中富含卵磷脂，卵磷脂可以修复受损的细胞膜，提高人体新陈代谢能力，让皮肤变得更好，起到抗衰老作用；也可以调节血脂，对于防止心血管系统疾病的发生有一定效果；还能分解胆汁中的胆固醇，从而预防胆结石[3]。

黄花菜的采摘时间要求极为严格，采收季节一般为6 月初至8 月底，这时黄花菜产量高、质量好，也正由于其产量巨大，保存不当就会产生损耗。黄花菜的保存一般是利用干燥技术制成干黄花菜。干燥就是将各种物料中水分去除的过程，日常工序中常见的干燥方法有直晒、晾干、热风气流干燥、真空干燥、微波干燥、热泵烘干。直晒法是指直接干燥，极易受到天气影响；晾干法利用自然通风的方式进行干燥，适用于采收期常有降雨侵扰的地区和肉薄质地疏松的品种；干燥箱烘干是利用温度传感器将工作室内部的实际温度转换为电信号，经过集成放大器的放大、比较后，输出控制信号，有效地控制电加热丝的平均加热功率，使工作室内的温度保持恒温，优点在于其不受天气等外界因素影响、设备结构简单、易于操作，不足之处是干燥时间久、干燥不均匀；真空干燥在食品的生产过程中能最大程度地保存食品中的营养元素，防止食品发生变质，但初期投资多、动力消耗大、运行成本相对较高；微波干燥技术的初期投资与运行成本高、操作难度高。因此，本研究通过对比自然晾干干燥、干燥箱烘干和真空冷空干燥3 种烘干方式，探究出一种适合黄花菜的干燥工艺。

1 材料与方法

1.1 材料与设备

1.1.1 材料

大同黄花菜：选择花蕾无损伤、充分发育、外形饱满、颜色由青绿转黄、花瓣结实、没有开花的花蕾，已经开花的黄花菜含有毒性，不可食用。截取单蕾鲜重3.5～5.5 g，粗细大致相同，均匀切成40 cm 的小段。

1.1.2 仪器与设备

101-013 型恒温干燥箱，绍兴市易诚仪器制造有限公司；YTLG-10A 型真空冷冻干燥箱，上海叶拓仪器仪表有限公司；UTP313 型电子秤，上海花潮电器有限公司；路格L95-4 型温度记录仪，山东仁科测控技术有限公司。

1.2 方法

1.2.1 杀青处理

新鲜黄花菜先进行杀青处理，利用高温蒸气快速杀灭花蕾中组织细胞的活性，从而达到阻止黄花菜的呼吸消耗、酶促褐变、开花等目的，同时去除新鲜黄花菜中的有毒物质。将采收的花蕾及时蒸制，蒸制温度控制在70 ℃（据文献查得此温度下晾干、烘干表现最好，干制黄花菜的营养成分相对含量最高[4]），蒸制时间设置为8~10 min，达到5 成熟为准，颜色由黄转绿，花柄开始发软，手搓花蕾有轻微的嗦嗦声即可。

1.2.2 干燥处理

干制黄花菜的含水量不超过14%即可[5]。将杀青处理后的黄花菜分别采用自然晾干干燥、干燥箱干燥和真空冷冻干燥法进行干燥处理，比较这3 种干燥方式对黄花菜干燥效果的影响。

1.2.2.1 自然晾干干燥

黄花菜的晾干干燥试验于7 月份进行，选择晴朗天气，试验预计从上午9：00 进行，使用温湿度仪器每30 min 记录1 次实时温湿度，预计温度在25~33 ℃时进行试验。

1.2.2.2 干燥箱干燥

杀青后的黄花菜均匀地置于烘干箱的托盘中，分别设置温度为60、70、75、80 ℃，干燥时间4 h，开启风机开关及加热开关即可。此时温控仪表的绿灯亮，电加热器开始加热，当工作室内的温度升至设定温度时，干燥箱红绿灯按照一定的规律交替亮灭，干燥箱设备进入恒温段。

1.2.2.3 真空冷冻干燥

将杀青后的黄花菜置于扁形称量瓶中，称定质量，样品于-20 ℃冰箱里预冻2 h；然后进行黄花菜的升华干燥阶段，将试验台中的物料箱抽成真空状态，适当升温使物料中的水分直接从固态升华成气态被抽走；最后进入解析干燥阶段，继续将物料箱抽成真空状态，进一步升温使物料中的结合水逸出被抽走，最终得到成品。干燥过程中真空度40 Pa[6]，温度设置为恒温75 ℃。

1.2.3 测定项目与方法

1.2.3.1 温度

将温度记录仪置于各制干环境中，每个制干环境放置3 台仪器，温度测定结果取平均值。

1.2.3.2 含水量和干基含水率

按照GB 5009.3—2016《食品安全国家标准 食品中水分的测定》[7]中的方法测定含水量。干基含水率是指湿物料中所含有的水分质量与物料不含水分质量的比值[8]，其计算公式为：

式中：Wt为黄花菜的干基含水率，g/g；md为黄花菜绝干物质的质量，g；mt为任意t 时刻黄花菜的质量，g。

1.2.3.3 干燥速率

干燥速率是指在干燥过程中单位时间内物料中水分减小的质量[9]，其计算公式为：

式中：Ui为i 时刻黄花菜的干燥速率，g/（g·h）；Mi为i时刻黄花菜的干基含水率，g/g；Mt为t 时刻黄花菜的干基含水率g/g[10]。

1.2.4 数据处理

采用Word Processing System、Origin 2017 软件进行数据处理、图形绘制和分析。

2 结果与分析

2.1 不同干燥过程中黄花菜含水量变化

由图1 可见，晾干干燥和干燥箱60 ℃烘干条件下黄花菜含水量下降较为平缓，干燥至含水量14%左右时，晾干干燥用时最久，为6 h，干燥箱60 ℃烘干用时5 h；干燥箱干燥其他温度条件下，前1 h 和最后阶段下降较为缓慢，中间段下降较为迅速，干燥箱70 ℃烘干用时3.5 h，75、80 ℃烘干用时相同，为3 h。可能原因是晾干干燥和60℃干燥条件下，黄花菜内部与外界环境相差温度低，黄花菜失水较慢，故用时较长；其他4 种干燥条件下，前期干燥箱温度未达到设定温度，因此含水量下降程度前期较为缓慢，在干燥的最后阶段，黄花菜大部分水分析出、表面硬化，因此含水量变化速度变慢。真空冷冻干燥用时最短，为2.5 h。

图1 不同干燥工艺下黄花菜含水量变化Fig.1 Moisture content changes of daylily under different drying processes

2.2 不同干燥过程中黄花菜干基含水率变化

如图2 所示，在3 种不同的干燥条件下，黄花菜的干燥特性呈不同的变化趋势。晾干干燥下黄花菜的干基含水率下降平缓；干燥箱干燥和真空冷冻干燥的干基含水率在干燥0~1.5 h 下降最快，1.5~3.0 h 逐渐缓和，直至烘干完成。晾干试验中黄花菜干基含水率共下降2.449 g/g；干燥箱干燥中，恒温60 ℃的黄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；真空冷冻干燥试验中，黄花菜干基含水率共下降6.295 g/g。当干基含水率下降约99%时，晾干试验需要6 h，真空冷冻需要2.5 h，干燥箱恒温60、70、75、80 ℃分别需要5.0、3.5、3.0、3.0 h。真空冷冻干燥和干燥箱恒温75 ℃、80 ℃用时相差不多。黄花菜的干燥过程是一个降速阶段，干基含水率在初期下降较快是由于黄花菜的表面和热空气主体间存在温度梯度，加速了黄花菜自由水水分扩散的过程[11-12]。随着干燥过程的进行，干基含水率下降趋于平缓，这是由于一方面黄花菜内部水分子活化能逐渐增大，部分自由水由无序状态转化为有序状态的不易流动水[13]，另一方面黄花菜内部部分物质被酶分解，部分结合水转化为不易流动水[14]。

图2 不同干燥工艺下黄花菜干基含水率变化Fig.2 Dry base moisture contents changes of daylily under different drying processes

2.3 不同干燥过程中黄华菜干燥速率的变化

由图3 可见，在3 种不同干燥方式下，干燥速率均随干燥时间的延长呈降低的趋势，干燥初期干燥速率下降较快。在干燥过程中，随着干燥时间的延长，鲜黄花菜的水分含量逐渐降低，水分梯度逐渐减小，干燥速率逐渐减慢。干燥箱烘干中，温度越高，热风与黄花菜间的传热推动力越大，相同时间内的干燥速率下降越多。晾干工艺下，干燥速率共下降1.134 g·g-1·h-1；干燥箱烘干恒温60、70、75、80 ℃下干燥速率分别下降2.248、3.790、4.008、4.154 g·g-1·h-1，干燥箱干燥在相同时间内，温度越高，干燥速率越大；真空冷冻试验中干燥速率下降5.354 g·g-1·h-1。

图3 不同干燥工艺下黄花菜干燥速率变化Fig.3 Drying rates changes of daylily under different drying processes

2.4 不同干燥工艺处理黄花菜的干燥效果对比

自然晾干、干燥箱干燥及真空冷冻干燥这3 种干燥方式处理的黄花菜均能达到含水量14%以下，满足烘干要求。自然晾干干燥用时最久，含水量和干燥速率下降慢，但成品颜色金黄，花形完整，感官品质最佳；干燥箱干燥中，在相同时间内，干燥温度越高含水量和干燥速率下降越快，黄花菜干燥均匀、花形完整、颜色褐黑、有韧性，满足感官评定要求，但80 ℃烘干的干黄花菜呈现深褐色，品相较差；冻干干燥黄花菜颜色为黄褐色、菜干有韧性，与恒温75、80 ℃干燥箱干燥用时只相差0.5 h，干燥速率和含水量下降相差不大，但真空冷冻干燥能耗大，经济适用性低[15]。

3 结论

本研究以新鲜黄花菜为试材，应用晾干干燥、干燥箱干燥（恒温60、70、75、80 ℃）和真空冷冻干燥技术干制黄花菜，探究不同干燥方式对黄花菜干燥效果的影响，得出如下结论：

（1）不同干燥方式对黄花菜有着不同干燥效果；在相同干燥方式下，温度是影响黄花菜干燥的重要因素，随着干燥温度的上升，干燥速率越大，干燥时间越短。

（2）在晾干、干燥箱烘干、真空冷冻干燥3 种干燥方式中，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；真空冷冻干燥的干燥速率最高、品相较好，但此方式耗能较大。综合考虑，干燥箱烘干方式为最优。

（3）在干燥箱干燥方式下，不同温度的干燥速率依次为：80 ℃＞75 ℃＞70 ℃＞60 ℃；高温使干黄花菜颜色加深，因此此次试验推荐75 ℃干燥箱烘干。