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!#年第 !期
食品工业科技
热风干制工艺对山楂 $%稳定性的影响
及相关工艺的优化研究
摘 要 对山楂热风干制过程中各因素对 ! 保存率的影响进行
了研究。试验中首先对山楂进行清洗、切片、熏硫等处理，
然后分别研究了干燥温度、风速对 ! 稳定性的影响，最
后利用二次旋转回归试验设计方法对前期温度、前期风
速、转换水分、后期温度和后期风速等五因素进行试验设
计，并利用相应的软件得到 ! 保存率关于该五因素的数
学模型，最后利用最优化技术确定有关山楂热风干制过
程 ! 保存率的最佳工艺参数。
关键词 干制 山楂 ! 保存率 数学模型 优化技术
!#$%&’$ ! #$% %&’%()*%#+ #$% %,,%-# ., /%$0/(1#).
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中图分类号：!#$%&’ 文献标识码：(
文 章 编 号 ：’$$#)$*$+（#$$*）$#)$$,-)$*
（湖北工学院生物工程系，武汉 #$%%&#） 袁江兰 康 旭
（陕西师范大学生命科学学院，西安 ’(%%%%） 陈锦屏
收稿日期：#$$#)$.)$/
作者简介：袁江兰（()’%*），讲师，研究方向：果品蔬菜加工工艺。
山楂是我国的特产果树，其栽培历史悠久，据统
计，’//$年，我国山楂种植面积为 *#.0*%$万亩，总产
量近 ,亿公斤，而且有逐年上升的趋势1’2。山楂作为一
种优良的药食两用水果也越来越得到广大消费者的
喜爱。山楂营养丰富，色泽红艳，口味宜人，特别是其
34含量非常丰富，仅次于鲜枣和猕猴桃1#2。山楂中 34
极易受到工艺条件的影响而损失，因此，34 的保存率
是评价山楂加工制品质量和加工工艺的重要指标。
& 材料与方法
&’& 材料与设备
山楂 陕西杨陵产敞口山楂，色泽鲜红，微带绿
色；硫磺 符合 56#.+$)-+之规定。
鼓风干燥箱，57)’ 型热风干燥试验装置，电子
天平，电热封接机。
&’! 指标测定方法
38 乙醚萃取法1#2。
&’# 试验内容
’&*&’ 干制温度单因素试验 试验确定热风干燥的
适宜温度范围，试验在鼓风式干燥箱中进行，烘箱干
燥温度9(，:; 设置 . 水平，分别为：%$9(’;；%+9(#;；+%
9(*;；.,9(,;；-$9(%;；-%9(+;；/$9(.;。
’&*&# 干燥风速单因素试验 试验确定热风干制的
适宜风速范围，试验过程中的风速以压差计示数计，
待选定最佳的风速参数后，再将压差数转化为风速
值。试验在 57)’ 型热风干燥试验装置上进行，该设
备可控参数为风温和风速，在试验过程中将温度恒
定在 .$:，将压差数9(;设置为 + 水平，分别为：%9(’;；
’%9(#;；#%9(*;；*%9(,;；,%9(%;；%%9(+;。试验步骤为：将预
处理过的山楂试料，放入 .$:的调定好压差的热风
干燥装置的干燥室载物架上，物料置于金属网中，单
层摊放，直至结束。
’&*&* 热风干制试验 以前两次试验确定的温度范
围和压差范围为基础，进行该项试验的设计。在热风
干制试验中 ，干制过程分为两个阶段，以转换水分
为阶段分界点，温度、压差分为前后两阶段而变化。
采用二次正交旋转组合试验设计方法设计五因素三
指标试验1*<,2，五因素及其水平分别为：
前期温度9=’，:;：-$9>;<.%9’;<.$9$;<+%9)’;<+$9)>;；
后期温度9=#，:;：-$9>;<.%9’;<.$9$;<+%9)’;<+$9)> ;；
转换水分9=*，?;：#%$9>;<#$$9’;<’%$9$;<’$$9)’;<%$9)>;；
前期压差9=,;：,%9>;<*.&%9’;<*$9$;<##&%9)’;<’%9)>;；
后期压差9=%;：,%9>;<*.&%9’;<*$9$;<##&%9)’;<’%9)>;。
共进行 *+ 组试验，试验指标为 34 保存率
9@，?;。
! 结果与分析
!’& 干燥温度单因素试验研究()*
试验结果见表 ’。
工
艺
技
术
,-
DOI:10.13386/j.issn1002-0306.2003.02.018
!#$%&’($%’%))*
!#年第 !期
食品工业科技
由表 !可看出，当温度低于 #$时，随着温度的升
高 %& 保存率呈缓慢递增趋势。当温度介于 ’($和
)*$之间时，%&保存率随温度升高变化不明显，这可能
是因为在较低温度范围内，随着温度的上升，一方面使
%&的氧化降解速率加快，另一方面由于加快了干燥进
程，从而缩短了山楂干燥受热的时间而使 %&的保存率
得到提高，因此综合效应表现为 %&保存率随着温度上
升而呈现递增趋势；当温度超过 )*$时，%&保存率随
温度升高呈明显递减趋势；当温度达到 +*$时，%&保
存率降至最小值 ’*,)*-，这主要是因为高温引起 %&
氧化降解加速。可见，+*$为山楂干制的极限温度。
综上分析，山楂干制的温度宜在 ’*.)*$的范围
内进行，最适温度为 #$，在此温度下干燥，%& 保存
率可达 )),#!-。
!$! 干燥风速单因素试验研究%&’
试验结果见表 /。
由表 / 可知，随风速的变化 %& 保存率的变化不
明显，当风速低于 !,(0 1 23压差 4(5时，%& 保存率随风
速增加呈微弱递增趋势，这可能是因为风速的增加缩
短了干燥时间，从而减少了干制物料受热时间，使 %&
保存率稍有提高，同时，也说明经熏硫处理的山楂，所
含 %& 在一定温度范围对热具有较高的稳定性67。当
风速大于 !,(0 1 2时，%& 保存率随风速提高而呈降低
趋势，这是因为较高的风速使氧分子与果肉的接触机
会增加，而对山楂干燥速度的影响不明显，从而导致
%&氧化速度加快，%&保存率略有下降。综合分析，风
速对 %&保存率影响甚微，可确定最佳风速为 !,(0 1 2，
干制品 %&保存率达 ),*4-。
!$# 热风干燥工艺研究
试验按二次正交旋转组合设计实施，实验结果
用相应的数据处理软件处理。试验设计及结果见表 4。
/,4,! 关于 %& 保存率的旋转回归模型的建立 通
过表 4 中 %& 保存率试验数据的计算机分析，得到
%&保存率与前期温度、前期风速、转换水分、后期温
度、后期风速五因素的回归方程：
89+,4(+!):+,!’4444;!/,*/;# : *,(;( < *,#/!/(*4;!;/ < *,/!)(*(;!;4 :
*,(#)(*+;!;# : *,/(4(*4;!;( : *,(#)(*+;/;4 <
*,/!)(*(;/;# < *,/#’/(*’;/;( < *,#/!/(*4;4;# :
*,#+)(*/;4;(: *,*#!/(*!;#;(: #,!/#+);!/: 4,;//<
!,)!#++);4/<*,)#++#;#/由失拟检验得，=3> 失拟，> 误59=3’?+59*,!#)*#@
=*,!3’，+59/,((，说明方程失拟性不显著，即失拟平方和
基本上由试验误差等偶然因素引起，方程拟合性良好。
再由回归系数的检验可知，;!、;!/项系数达到 *,*! 极
显著水平，;//项达到 *,*( 显著水平，;/、;#、;4/项系数
显著性稍差，其它各项均不显著。回归方程显著性检验
的 =值9/,’4!//A=*,*( 3/*，!(59/,44，说明回归方程有
效。因此剔除不显著各项，可得简化的回归方程：
8 9+,4(+!) :+,!’4444;! #,!/#+);!/:4,;//简化方程的失拟性不显著，回归方程及各回归
系数均达到 *,! 以上显著水平，说明该回归方程具
有实际意义。
由此回归方程得到 %& 保存率理论最大值
80BC9+(,’+(-?最佳参数组合（!?*?*?*?:/ 5 ，即前期
温度 ’($，前期风速 !,40 1 2，转换水分 !(*-，后期
温度 *$，后期风速 *,++0 1 2。由此方程可知，影响
%& 保存率的主次因素顺序为：;!A;#A;/A;4。对方程
的降维处理得各因素关于 8的一组方程：
8!9+,4(+!):+,!’4444;!:#,!/#+);!/ （/）
8/9+,4(+!)849+,4(+!)8#9+,4(+!):/,*/;# （(）
由式3/5分析可知，其它各因素均保持在零水平
不变而只改变前期温度时，当前期温度为 ’#$时，8
达最大值 )#-；当温度小于 ’#$时，随温度升高，8
逐渐升高；当温度大于 ’#$时，随温度升高，8 逐渐
降低。由式345分析可知，只改变后期温度，其它因素
均保持在 * 水平时，当后期温度为 !$时，8 值最大
值 )*-；当温度低于 !$时，随温度升高，8 升高；当
温度高于 !$时，随温度升高，8 降低。由式3#5分析
可知，当转换水分为 !(*-时，8 最小值 +-；转换水
分低于 !(*-时，随转换水分升高，8 降低；当转换水
分高于 !(*-时，8 随转换水分升高而升高。由式3(5
分析可知，在试验风速范围内，8 随前期风速升高而
升高，当前期风速为 !,0 1 2时，8达最大值 )4-。
/,4,/ 关于 %& 保存率回归模型的优化 以方程3!5
为 %& 保存率的目标函数，采用复合形法进行逐步迭
代、替换、寻优，最后得到优化工艺参数：
表 ! 干燥温度单因素试验结果
试验号 温度（$） %&保存率（-）
! (* )!,/*
/ (’ )(,*!
4 ’( ),4/
# # )),#!
( )* )’,*
’ )( (,4’
+* ’*,)*
试验号 风速（以压差计） %&保存率（-）
! ( )(,!’
/ !( )’,#*
4 /( )’,)+
# 4( ),*4
( #( )#,4#
’ (( )4,!(
表 / 干燥风速单因素试验结果
工
艺
技
术
#+
!#$%$ &%’ ($)%*+*,- *. /**’ 0%’1234-
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食品工业科技
试验号 ! !# !$ !% !& ’（(） ’#（(） ’$)*+ ’%（压差） ’&（压差） ,-保存率（.，*）

#
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2
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4 4 4 4 4
4 4 4
4 4 4 4
4
4 4
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4 4 4
4 4
4 4 4
4 4 4
4 4
4 4 4
4 4
# 3 3 3 3
4# 3 3 3 3
3 # 3 3 3
3 4# 3 3 3
3 3 # 3 3
3 3 4# 3 3
3 3 3 # 3
3 3 3 4# 3
3 3 3 3 #
3 3 3 3 4#
3 3 3 3 3
3 3 3 3 3
3 3 3 3 3
3 3 3 3 3
3 3 3 3 3
3 3 3 3 3
3 3 3 3 3
3 3 3 3 3
3 3 3 3 3
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1/5#3
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!645##&3/ ’6/%5$10%0
!#635##1$%&2 ’#605%0$
!$6522/32 ’$6#%2513&&
!%64520%$32 ’%6&52#/1
762&52#/31
目标函数：方程)+
约采条件：4#!!8!# )869#9$9%+
优化结果说明，前期温度为 /%(，转换水分为
#&3*，后期温度为 0(，前期风速为 3520: ; < 时，,-
保存率可以达到最大值 2&52$*，后期风速对指标没
有影响，考虑到减少能耗，后期风速可取最小值。
# 结论
#$% 山楂热风干燥的最高温度应不超过 1&(，否则
褐变严重，,-损失率高。温度低于 1&(时，,-保存率
较高。
#$! 风速对山楂的 ,-保存率影响不显著。
#$# ,- 保 存 率 的 数 学 模 型 为 ：. 6025$&21 4
25/$$$$!=522//0!#4#53#!%4%5#0%21!#4$50!##=
51%221!$#，由模型可知，在热风干燥中对 ,- 保存
率有显著影响的因素次序为：前期温度、前期风速、
后期温度、转换水分。优化工艺参数为：前期温度
/%(，前期风速 3520: ; <，转换水分 #&3*，后期温度
0(，后期风速为零，,-保存率理论目标值 2&52$*。
参考文献
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业922/)$+
表 $ 热风干燥工艺试验设计及结果
工
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技
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