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1、红枣粉滚筒干燥生产工艺葛邦国 于洪涛 吴茂玉 崔春红 (中华全国供销合作总社济南果品研究院 山东 济南 250014）摘要:本文选用新疆红枣为原料，进行滚筒干燥加工工艺的研究。以滚筒干燥的成膜性及产品色泽为指标，采用响应面分析法，研究了辅料添加量、滚筒转速及滚筒表面温度对滚筒干燥工艺的影响。确定的红枣粉滚筒干燥工艺最佳组合为：辅料添加量21%，滚筒转速3.0r/min，滚筒表面温度130。关键词：滚筒干燥 红枣粉 响应面分析 工艺优化Production of Jujube Powder with the Method of Drum Dryer GE Bang-guo WU Mao-yu C
2、UI Chun-hong YU Hong-tao(Jinan Fruit Research Institute All China Federation of Supply & Marketing Co-operatives Jinan 250014 China)Abstract: The technology of processing jujube powder using a drum dryer was studied effect of the excipient addition, roller rotating speed,roller temperatuar on the te
3、chnology in which film foeming ability of drum dryer and flour color were taken as response values was analyzed with response surface methodology.For design of process requirement,optimum conditions were as follows: excipient addition was 21%, roller rotating speed was 3.0r/min ,roller temperatuar w
4、as 130.Key words: Drum dryer ;Jujube Powder ;Response surface methodology;Process optimization红枣是中国的特色果树，具有悠久的栽培历史。红枣除富含维生素及Ca、P、Fe等矿质元素外，还含有丰富的具有极高生理活性的Vp和换磷酸腺苷（C-AMP），具有很高的营养价值1。把红枣做成粉，既可作为最终产品冲调成饮品供人们饮用，又可作为其它食品的生产基料，扩大了红枣的应用范围，同时可延长产品储存期2。滚筒干燥装置一般由一个或多个内部加热的旋转滚筒组成。浆糊状物料均匀涂布在滚筒外表面，基于筒体与料膜传热间壁的热阻，
5、形成温度梯度，筒内热量传导至料膜，使料膜内的湿分向外转移，当料膜外表面温度的蒸汽压力超过环境中的蒸汽分压时，即发生蒸发和扩散作用，从而得到脱水产品3。在众多干燥方式中，滚筒干燥装置干燥速率高，操作成分低，可连续作业4，所添加的辅料量少，能保持原料原有的营养成分。基于以上优点，本文对红枣粉滚筒干燥工艺进行响应面分析，最终得到生产红枣粉的最佳组合条件。 1 试验材料与方法1.1 试验材料红枣（28%水分） 新疆1.2 试验试剂淀粉（市售，食品级） 秦皇岛骊骅淀粉股份有限公司1.3 试验设备滚筒干燥机：荷兰高达；打浆机：德国；胶体磨：德国1.4工艺流程红枣去核蒸煮打浆磨浆配料滚筒干燥冷却粉碎包装1.
6、5 操作工艺1.5.1 红枣浆的制备 将红枣置于打浆机中，加入1倍的水煮沸，保持35min，然后进行破碎，过胶体磨。1.5.2 滚筒干燥 滚筒干燥过程中，滚筒表温度，物料在滚筒表面停留时间等都影响产品的质量5。同时由于红枣含糖量高，不易干燥，需要添加辅料。本试验添加不同含量的淀粉，以滚筒成膜性和产品颜色为指标，确定最佳的工艺条件。1.6 成膜率的测定滚筒干燥成膜后，以纸附于膜的空洞及不成膜处，绘出其大小，估算面积为m1；通过滚筒转速、半径及长度计算出应成膜面积m0。成膜率=(m0-m1)/m0。1.7 颜色的判定 对红枣进行干燥时，温度和淀粉等因素都会影响产品的色泽及均匀性，色泽过浅或过深，是
7、否均匀，都影响产品的视觉、味道等感官性状。这些都难以利用色度计等仪器进行评判。根据颜色的均一性和色泽，本试验将颜色结果分为1至5五个等级，等级越高产品颜色越好。2 结果与分析2.1红枣浆滚筒干燥单因素试验2.1.1不同淀粉添加量对红枣浆滚筒干燥的影响 红枣浆为高糖度的物质，粘性大，所以干燥时必须选择一种辅料降低其粘度。因此，本试验选择了淀粉作为辅料，并试验了不同淀粉添加量对滚筒干燥的影响。 控制滚筒表面温度130，转速为3.0r/min，添加10%、15%、20%、25%红枣浆质量的淀粉，试验结果见表1。表1 不同淀粉添加量对滚动干燥的影响淀粉添加量（%） 滚筒干燥效果 10 不成膜 15 成
8、膜性不好 20 成膜性好，产品色泽好 25 成膜性好，产品色泽较差 由表1可看出，淀粉添加量的多少对产品滚筒干燥效果有较大影响，淀粉添加量越高，产品干燥成膜性越好。但过多的淀粉添加量影响产品色泽，并影响产品最终的营养价值。2.1.2 滚筒表面温度对红枣浆滚筒干燥的影响 添加红枣浆质量20%的淀粉，滚筒转速3.0r/min。选用滚筒表面温度110、120、130、140，试验结果见表2表2 滚筒表面温度对滚动干燥的影响滚筒表面温度（） 滚筒干燥效果110 不成膜，水分含量高120 成膜性差130 成膜性好，颜色适宜140 成膜性好，颜色略深由表2可看出，滚筒表面温度越高，物料成膜性越好，水分含量
9、越低。但温度过高，产品颜色加深，并有焦糊味道。综合考虑，滚筒表面温度控制在130。2.1.3 滚筒转速对红枣浆滚筒干燥的影响 添加红枣浆重量20%的淀粉，滚筒表面温度130，试验选用1.0 r/min、2.0 r/min、3.0 r/min、4.0 r/min4个转速，试验结果见表3。表3 滚筒转速对滚动干燥的影响滚筒转速（r/min） 滚筒干燥效果1.0 不成膜2.0 膜性差3.0 成膜性好4.0 成膜性差 由表3可看出，滚筒转速对红枣浆滚筒干燥有一定的影响，根据试验结果，选定滚筒转速为3.0 r/min。2.2 响应面优化滚筒干燥工艺条件2.2.1 响应面试验设计和结果采用BOX-Behn
10、ken模型，以淀粉添加量、滚筒表面温度、滚筒转速为主要考察因子，以成膜率和颜色为响应值，设计水平及结果如表4、5，利用Design Expert 7.0版本软件对实验数据进行回归分析。该模型通过最小二乘法拟合二次多项方程可以表达为:Y=A0+AiXi+AiiXi2+AijXiXj 表4 Box-Behnken设计因素及水平表因素 水平 编码 -1 0 +1淀粉添加量（%） X1 15 20 25 滚筒表面温度（） X2 120 130 140 滚筒转速（r/min） X3 2 3 4 表5 Box-Behnken试验结果试验号 X1 X2 X3 成膜率（%） 颜色1 -1.00 -1.00 0
11、.00 29.3 22 0.00 0.00 0.00 91.2 43 0.00 0.00 0.00 90.8 54 -1.00 0.00 -1.00 28.6 35 -1.00 1.00 0.00 33.2 36 0.00 1.00 1.00 91.9 37 1.00 0.00 1.00 99.3 2 8 -1.00 0.00 1.00 28.7 3 9 0.00 0.00 0.00 90.3 410 1.00 -1.00 0.00 98.3 211 0.00 0.00 0.00 91 512 0.00 -1.00 1.00 88.3 313 0.00 0.00 0.00 91.5 5140.
12、00 -1.00 -1.00 86.8 3151.00 1.00 0.00 99.6 116 0.00 1.00 -1.00 89.2 317 1.000.00-1.00 98.5 22.2.2 响应曲面试验方差分析用Design Expert 7.0版本软件对实验数据进行多元回归拟合，方差分析。当“ProbF”值小于0.05时，即表示该项指标显著。由表7分析结果可看出，对于成膜率，模型的R2=0.9999，调整R2=0.9997，因而该模型拟合程度很好，试验误差小。由结果可知：模型一次项中X1极显著，X2显著；二次项X12极显著，X32显著；交互项均不显著。各个具体试验因素与响应值间都不是线
13、性关系。可见影响干燥工艺的主要因素为淀粉添加量，滚筒表面温度次之，滚筒转速影响最弱。 各因素拟合后,得到成膜率对编码自变量的二次多项式回归方程为：成膜率= 90.96+34.4875X1+1.4X2+0.6375X3-25.5675X120.29250 X22- 1.6175X32-0.65 X1 X2+ 0.175 X1 X3+0.3 X2X3表6 成膜率回归模型方差分析模型中系数项 平方和 自由度 均方和 F值 ProbFX1 9515.10 1 9515.10 12100.23 0.0001X2 15.68 1 15.68 19.94 0.0029X3 3.25 1 3.25 4.13
14、0.0815X12 2752.41 1 2752.41 3500.20 0.0001X22 0.36 1 0.36 0.46 0.5202X32 11.02 1 11.02 14.01 0.0072X1X21.69 1 1.69 2.15 0.1861X1X30.12 1 0.12 0.16 0.7048X2X30.36 1 0.36 0.46 0.5204模型 12339.45 9 1371.05 1743.55 FX1 2.00 1 2.00 11.67 0.0112X2 0.000 1 0.000 0.000 1.000X3 0.000 1 0.000 0.000 1.000X12 10
15、.12 1 10.12 59.01 0.0001X22 4.64 1 4.64 0.46 0.0012X32 1.27 1 1.27 14.01 0.0295 X1X21.00 1 1.00 2.15 0.0464X1X30.000 1 0.000 0.16 1.0000X2X30.000 1 0.000 0.46 1.0000模型 20.56 9 2.28 13.33 0.0013残差 1.20 7 0.17总和 21.76 16 注：R2=0.9449 ，adj.R2=0.77952.2.3 响应面分析绘制响应面曲线图进行直观分析，观察显著性因素间的交互作用。图1为滚筒转速为3r/min时
16、，淀粉添加量和滚筒表面温度对成膜率影响的响应面曲线。由图中可看出，随着淀粉添加量的增大，成膜率也随之提高，淀粉添加量达到20%以上时，成膜率已经很好。但是滚筒表面温度对成膜率的影响并不太大，两者之间没有交互作用。图2为滚筒转速为3r/min时，淀粉添加量和滚筒表面温度对颜色影响的响应面曲线。由图中可看出，淀粉添加量在中心点附近，即20%左右，颜色较好，并有浓郁的枣香味。但是滚筒表面温度过高或过低都不能形成较好的颜色，这是因为温度影响了枣中美拉德反应的程度，适度的反应会是干燥出的枣粉呈现诱人的色泽及鲜枣所没有的香味，过度的反应会使枣粉颜色过重，香味严重损失，应控制在125-135之间。两者之间有
17、较强的交互作用，所以实际操作中应注意两个参数的配合调整。图1 淀粉添加量和滚筒表面温度对成膜率影响的响应面曲线图2 淀粉添加量和滚筒表面温度对颜色影响的响应面曲线2.2.4 响应面优化工艺及验证使用软件对响应面参数进行优化，得到最佳工艺点为：淀粉添加量为21.1%，滚筒表面温度为129.8，滚筒转速为3.02r/min。此时理论成膜率为97.2403%，颜色等级为4.41942，期望拟合度达90.09%。对优化出的最佳工艺进行验证，选择相近的工艺条件为：淀粉添加量为21%，滚筒表面温度为130，滚筒转速为3.0r/min。重复进行三次的结果为：成膜率为94.30.6%，与理论值之间的误差为3.
18、02%，颜色等级均达到4。因此，采用响应面分析优化得到的浸提条件参数准确可靠,可用于实际操作。3 结论 利用响应面分析优化滚筒干燥红枣粉，建立的预测模型准确可靠，得到最优工艺条件为：淀粉添加量21%，滚筒表面温度为130，滚筒转速为3.0r/min。经验证此条件下干燥的红枣粉成膜率达94.30.6%，与理论值之间的误差为3.02%，成品颜色均一，香味突出，适和连续化的工业生产。参考文献1 党辉.速溶红枣粉加工工艺研究D.陕西师范大学，2001.2 陈祖，刘诚，刘忠信.枣的贮藏与加工M.山西科学教育出版社，1986.3 段欣，薛文通，张泽俊等.甘薯全粉滚筒干燥生产工艺J.农业机械学报，2010,41（3）：117-122.4 申国其，杨芳，侯建丽.滚筒干燥技术在食品加工中的应用J.食品科学，1994（12）：43-48.5 E.P.Kalogianni.Effect of Feed Concentration on the Production of Pregelatinized Starch in a Double Drum DryerJ.Lebensm.-Wiss.u.-Technol,2002(35):703-714.
