我国红枣干燥技术的现状及发展趋势

第35卷第1期2014年1月中国农机化学报

JournalofChineseAgriculturalMechanizationVol.35No.1Jan.2014

DOI:10.3969/j.issn.2095-5553.2014.01.004

我国红枣干燥技术的现状及发展趋势*

牟国良1，张学军2，于蒙杰1，史增录2

(1.新疆农业大学机械交通学院，新疆乌鲁木齐，830052；2.新疆农业工程装备创新设计重点实验室，新疆乌鲁木齐，830052)

摘要：红枣干燥技术是其商品化、产业化及干制过程中的关键技术。为此，介绍了我国红枣干燥技术的发展现状及研究情况；阐述了各种干燥技术的原理及优缺点；分析了我国红枣干燥技术存在的问题并对发展趋势进行了探讨。红枣的气体射流冲击干燥发展空间大；组合式干燥仍是未来重要发展方向；基于干燥理论的研究，干燥技术向智能化、高效率和低能耗的方向发展。

关键词：红枣；干燥技术；现状；发展趋势；组合式干燥中图分类号：TS255.4

文献标识码：A

文章编号：2095-5553(2014)01-0016-06

牟国良，张学军，于蒙杰，史增录.我国红枣干燥技术的现状及发展趋势[J].中国农机化学报,2014,35(1):16~21

MouGuoliang,ZhangXuejun,YuMengjie,ShiZenglu.PresentstatusanddevelopingtendencyofdryingtechnologyforChineseJujube[J].JournalofChineseAgriculturalMechanization,2014,35(1):16~21

0引言

红枣富含有蛋白质、糖类、维生素、矿物质、生

量若低于18%时，果肉干瘪，口感差，因此红枣在干燥后需要回软，回软后的含水量通常在18%~22%。目前我国红枣常用的干燥方法有自然晾晒、烘房干燥和热风干燥。

物碱和黄酮类物质等，皮薄肉厚，香甜脆郁、营养丰富。新疆的红枣种植面积已达到246.67khm2，产量约

1.1自然晾晒

自然晾晒即传统的干燥方法，主要是利用太阳辐

120万吨，总产值超过100亿元。但鲜枣在采摘、包

装、运输等各环节中容易造成机械损伤，收获后损失普遍在20%~30%以上，制约了我国红枣产业化发展。红枣干制仍然是目前红枣最主要的初级加工方式，每年约有90%的鲜枣被干制，干枣占出口枣产品的

射和空气流动进行的非机械干燥过程。红枣果实的正常生长至采收期一般从8~10月，若遇阴雨天气，枣果霉腐，浆烂损失相当严重。自然晾晒通常暴晒于户外，干燥条件不可控，对天气的依赖程度高，不仅受风沙、鸟虫的污染，还需农民适当翻动红枣上下层以使其干制均匀，干燥过程缓慢，酶的活性受不到有效的抑制，因呼吸作用消耗了部分糖及其他有机物质，红枣的品质得不到保证，严重影响产品的上市时间，制约了特色果品经济效益的提高。自然晾晒投资少、能耗低，简便易行。在新疆南疆大部分地区的果农不直接采收已成熟的鲜红枣，而是经一次打霜后红让枣吊挂在枣树上，使枣果达到半干或完全干状态采摘回去，再经过晾晒或放置。

70%~80%[1,2]。常规的干燥要求就是去除水分，达到安

全含水率，以获得贮藏要求和运输的目的。但从红枣的产业化来看，保证红枣的品质、提高能源的利用率、降低干燥成本、减少对环境的污染已成为红枣干燥过程中迫切需要解决的问题。

1红枣干燥技术的发展现状

干燥是一个涉及传热和传质同时进行的复杂过

程。干燥过程就是采用某种方式将热量传给含水物料，水份通过扩散从物料内部到物料表面及物料表面到空气的对流进行转移，同时达到其所含的维生素、蛋白质和其它营养成分指标。干制红枣的果肉的含水

1.2烘房干燥

以煤为燃料的烘房干燥红枣缓解了自然凉硒过程

中的浆烂问题，降低了烂枣率，提高了红枣等级，增

收稿日期：2013年3月8日修回日期：2013年4月15日

*基金项目：自治区“十二五”科技重大专项（201130102-4）；新疆农业大学前期资助招标课题（XJAU201226）

第一作者：牟国良，男，1989年生，浙江金华人，硕士研究生；研究方向为机械设计及理论。E-mail:mouguoliang@http://wendang.chazidian.com通讯作者：张学军，男，1966年生，新疆乌鲁木齐，教授，博士，硕导；研究方向为农业机械设计及理论。E-mail:zhxjau@http://wendang.chazidian.com

第1期牟国良等:我国红枣干燥技术的现状及发展趋势

17

加了成品枣的重量。烘房内设有烘架，将分级后的鲜果枣以两层枣的厚度装盘放置在烘架上，然后关闭烘房门，打开升温系统，将烘房内的温度缓慢升高到

的限制，干燥周期长，不适用大批量干燥，且设备维护要求较高。

2.2太阳能干燥

太阳能干燥的原理是使物料直接吸收太阳能并将

65℃左右。在升温过程中，还需经常测量烘房内的湿度，当湿度大于80%时开启排湿系统，使相对湿度降低至45%左右。烘房干燥红枣也需人工经常翻动倒盘，使枣均匀干制，干燥时间仍需24小时，卫生条

件和上市时间得不到保证。陈锦屏(2000)研究实施了三种不同类型标准化烘房，六部件构成升温系统的组成方式及参数，通风排湿面积参数，红枣烘干技术的抛物线升温轨迹[3]。该技术已在山西、陕西等省广泛应用。

它转换为热能，或者通过太阳集热器所加热的空气进行对流换热而获得热能，再经过物料表面与物料内部之间的传热传质过程，使物料中的水分汽化并扩散到空气中去，从而达到干燥的目的

[6]

。崔明辉、杨昭

(2006)以蜜枣为干燥对象进行了太阳能对流干燥试验

建立了干燥数学模型，表明太阳能对流干燥比纯对流干燥的干燥时间缩短，能耗减少；在相同介质温度，湿度越大或者在相同湿度，温度越低的情况下，太阳能对流干燥时的节能效果越明显[7]。高林朝、康艳

1.3热风干燥

热风干燥是我国应用最为广泛的一种干燥技术，

(2006)根据红枣的物料特性和干燥工艺要求，采用太

阳墙集热器加热空气，实现了对红枣的连续干燥作业，降低烂枣率，提高了红枣干燥速度和红枣等级[8]。虽然太阳能干燥技术充分利用太阳辐射能，减少对环境的污染，降低了运行费用，但存在占地面积大、受天气和环境条件制约等问题。

其主要原理是利用热源（燃油、电）提供的热能加热干燥箱体内的空气，使得物料周围空气与物料之间产生温度差，由于物料内外的温度梯度使物料内部的水汽蒸发出来，并由流动的热风将湿气带走，从而达到干燥的效果。陈锦屏、穆启运等(1999)通过不同升温方式对烘干红枣品质进行研究，得出65℃时干枣的品质最好，烘干最高温度不宜超过70℃[4]。弋晓康、吴文福等(2012)在不同风温、风速、比表面积及不同排布密度条件下对红枣进行热风干燥单因素试验，表明红枣在整个干燥过程中降速干燥表现最为明显，风温对干燥速率及品质的影响最大。热风干燥操作容易控制，不受气候条件影响，但由于干燥过程在高温和有氧条件下进行，红枣营养成分破坏、色泽褐变严重，皱缩度大、复水性差且干燥速度较慢、能量消耗高。

2.3真空干燥

真空干燥技术是利用真空度越大，湿物料所

含的水分对应的饱和温度越低的物理特性，在真空条件(负压)下用真空泵将气相中的低压水蒸气及空气等含量较少的不凝结气体除去。文怀兴、梁熠葆等(2002)研究发现，真空干燥红枣的VC含量高，无焦苦味，枣的内外色泽不变且干燥时间明显缩短[9]。

真空冷冻干燥是将物料在冰晶点以下冻结，物料内含水分完全结成固态冰，然后置其在真空态下由冰直接升华成水蒸汽，以气态的形式脱除[10]。盛文军

2

2.1

红枣干燥技术的研究进展

热泵干燥

热泵干燥技术因其独特的干燥原理且能够良好地

(2004)在四种干燥方法对红枣总黄酮含量影响的比较

试验中，结果表明真空冷冻干燥所得红枣总黄酮含量最高[11]。由于不存在液态水，且干燥温度低，所以变质现象和微生物反应被抑制，冻干制品的挥发性、热敏性和芳香成分损失小，保持物料原有的形态，可以较大限度地保留红枣的主要营养成分。另外，真空冷冻干燥后的物料具多孔、疏松结构，具更好的复水性。由于干燥过程温度低，干燥周期长、能耗大、且真空环境限制了红枣的大批量干制，设备一次性投资大，生产成本高。

保持物料的品质已广泛应用于热敏感性物料的干燥。热泵干燥技术系统由热泵和干燥两大系统组成，利用逆卡诺原理，从低温热源吸取热量，提高干燥室中空气的温度，提供的冷凝装置使干燥时蒸发出来的水蒸气能够迅速地被冷凝成水流入贮液罐，完成了空气的循环。杨先亮、谢英柏(2009)在自行搭建的箱式干燥器上进行婆枣的热泵干燥试验对比和方案改进，改进的热泵干燥方案符合干燥物内部的水分迁移规律，干燥效果好、节能效果明显[5]。相对传统的热风干燥，热泵干燥具有环境污染小、干燥参数易控制、能源消耗少等潜在优势。但热泵工作温度也受到热泵工质（热泵干燥机内循环的制冷介质）和压缩机运行条件

2.4介电干燥

前面所述水分蒸发所需的热量都是通过物料的外

表面向物料内部传递，产生的温度梯度使内部的水分蒸发出来。介电加热干燥是一种内部加热方式，以微波或无线电磁波发射的能量为加热介质。

18中国农机化学报2014年

红外干燥是一种介于可见光与微波之间，波长在投资等方面均存在某项不足，除了改进现有干燥设备、开发干燥新技术以外，组合式干燥技术是解决这一问题的有效途径。组合式干燥是根据物料的特性，将两种或两种以上的干燥方式优势互补，分阶段进行的一种复合干燥技术。组合式干燥方法可提高能源利用率、改善产品品质，同时使干燥时间大大缩短，降低生产成本。如热风微波耦合干燥的方式可以最大化的减小单一热风干燥使产品收缩、变色，风味损失、不完全复水等缺点[20]。微波真空干燥不仅加快了干燥速度，降低了干燥温度，还能较好的保留物料原有的维生素、热敏性营养成份和具有生物活性功能成份等[21]。

0.75~1000μm之间的电磁波，以光速直线传播到达

被干燥的物料，引起物料中分子强烈振动，造成分子平均平动动能的增加，即物体内分子不规则热运动的加剧，从宏观上表现为物料温度的升高。红外辐射不仅具有传递热效率高、工作环境洁净、节约能源、干燥时间短、易吸收等优点，而且由于红外热元件启停速度快，热惯性小，非常适用于热敏物料的干燥。但是由于红外辐射的高热流密度，使用不当会造成耗能严重，降低干燥品质，且红外干燥适用于一定厚度的物料干燥。

微波干燥是通过空间高频电场在空间不断变换方向，使物料中的极性分子随着电场作高频振动，由于分子间的摩擦挤压作用，使物料迅速发热[12]。杨艳杰、秦明利(2008)的研究证明了微波干燥红枣，不仅可以大幅度缩短干燥时间，提高生产效率，而且在节能、环保以及保持营养等方面都有很好的效果[13]。

Fang,Wang(2009)采用热风-微波组合式干燥对

红枣进行干燥，研究表明热风-微波组合式干燥的能源消耗均低于其在三个功率水平下微波干燥的能源消且干燥品质最好。相对于单一热风或微波干燥，组合式干燥耗能少，干制品复水能力和维生素C的保留高，红枣褐变程度降低[22]。

张丽(2010)首次对射频热风组合式干燥技术进行了试验研究与论证，利用红枣介电特性与频率、含水率及温度之间的关系，找到最佳的热风干燥温度与射频频率，试验表明在与采用洞道干燥机、60℃下热风干燥的对比中，射频热风组合式干燥是热风干燥所需时间的三分之一，大大缩短红枣的干燥时间，降低能耗[23]。

刘小丹，张淑娟等(2012)在分段热风干燥和微波间歇干燥的基础上，采用微波、高温热风、低温热风的组合方式，研究不同干燥方式下红枣的干燥特性和品质。表明微波-热风组合式干燥方式的干燥时间比分段热风干燥少，提高了干燥速率，降低了能耗，抑制了干燥过程中的酶促褐变，减轻了非酶褐变，品质综合评价好[24]。

Fang,Wang等(2010)研究了三个单位质量微波功率下红枣的收缩率、密度、维生素C和色泽，结果表明高微波功率水平下维生素C、密度都有所增加，可溶

性固体含量下降[14]。微波干燥具有穿透能力强、选择性加热、热惯性小、能量利用率高、易实现自动控制等特点，同时因热扩散与湿扩散方向一致，加热响应快、干燥速率高且质量好。但物料内部水分迅速汽化过快，如不能及时排除会在物料内部形成高温高压的空腔，存在“膨化”和过热现在，且经微波处理的枣果表面皱褶，投入成本较高。

2.5气体射流冲击干燥

气体射流冲击干燥技术是将一定压力及温度的气

体，经一定形状的喷嘴直接喷射到待物料表面并冲击物料，进行能量交换达到干燥的效果。与普通气流冲击不同，射流冲击物料流化运动的产生是由于冲击室底板反射气流流场的作用，因此喷嘴直径、喷嘴间距、喷嘴高度和冲击室宽度等系统参数影响了物料的流化状态[15]。高振江，张茜等通过对辣椒、杏子、葡萄、圣女果等干燥特性的研究，发现整个干燥过程属于降速干燥，风温和风速对干燥速率均有影响，但风温对其影响比风速更为显著[16~19]。当速度高、流程短的气体直接冲击到物料表面时，气流与物料表面之间会产生非常薄的边界层体，因此气体射流冲击技术的换热系数高于传统热风干燥换热系数，具有高效率、低能耗、色泽均匀、营养素破坏程度小、高温灭酶等优势。

3红枣干燥技术存在的问题

自然晾晒和烘房干燥的干燥时间长，红枣的卫

生条件得不到保证，人工劳动强度大。热风干燥在高温和有氧条件下进行，主要营养成分蛋白质、

VC等损失严重，表皮破裂、结壳，褐变严重。热

泵干燥投资大，对环境污染较大，维护成本高。太阳能干燥对天气依赖性大，干燥过程难以控制，能量利用率低。介电干燥温度难以控制，物料干燥不均匀。

红枣表皮有一层蜡质层，质地坚硬，不利于水分的蒸发，使干燥时间过长，色泽发暗，营养成分流失严重。虽然已使用热烫、硫化、浸碱等预处理方式去

2.6组合式干燥

单一的干燥方法在干燥质量、时间、能耗、设备

第1期牟国良等:我国红枣干燥技术的现状及发展趋势

19

除蜡质层，使表皮变软，但对干燥的速率和红枣的品质也产生了一定的影响。在干燥过程中需加湿回软，给加工工艺造成困难。

自然晾晒、烘房干燥、热风干燥存在干燥过程不连续，生产效率低，干燥设备能耗高、污染大，使果农无法承受设备昂贵的价格和运行费用。而其他干燥方式处于干燥特性、干燥机理、薄层干燥等理论研究试验阶段，未投入大批量的实际生产中。

目前国内普遍采用自然晾晒、烘房烘干、热风干燥和热泵干燥的方式进行红枣干燥，无法保证果品的货架期、果品的品质、商品率和营养价值。其他单一干燥方式存在营养保留、能源利用率、环境污染、成本等问题，气体射流冲击干燥技术具有很大的发展空间，组合式干燥仍是未来红枣干燥技术的发展趋势。红枣干燥技术的发展更加依赖干燥理论的研究。红枣干燥技术的自动化程度及变温测控技术逐渐提高，向智能化、高效率和低能耗的方向发展。红枣干燥技术的节能和环保问题将日益受到重视。

参

考

文

献

4发展趋势

随着人们对红枣营养价值的深入认识，科学

技术的不断发展，促使我国干燥技术向专业化、低能耗、高效率等方向不断发展，因而使得红枣干燥的种类繁多。红枣干燥过程中在保证水分、营养等内在指标及色泽、破损等外在品质要求的同时，还需注意能源消耗、环境污染、成本投入等多方面的问题。

与传统技术相比，气体射流冲击干燥技术具有效率高、成本低、污染小、加工品质好等特点。深入研究红枣的气体射流冲击干燥过程中的传热系数和传热机理、流体动力学、营养变化等方面集各种干燥方式的优点于一体的组合式干燥仍是未来的发展趋势。根据红枣的物理特性、微观结构，利用多种干燥技术相结合的方式对红枣进行干燥，取长补短，深入研究干燥过程模型及干燥方案优化，探寻组合干燥的最佳工艺参数，干燥过程机理及设备研究，实现干制红枣品质最优，干燥成本和干燥损失最低，环境污染最少。

随着计算机技术的不断发展，红枣干燥技术应朝着智能化、自动化、高效率等方向发展。引入优化模型参数，配以必要的传感器、微型电子计算机等测试控制仪器，采用现场总线、神经网络等技术，探索适用于红枣干燥智能变温测控系统，有效地进行动态预测、操作管理，实现红枣的精准干燥及干燥产品性质的在线检测。

在相关学科领域成果的推动下，进行新技术、新能源、新设备的开发研究，推广“绿色”干燥技术，减少干燥过程排放物对大气环境的污染。充分利用太阳能清洁、可再生的优势，使太阳能干燥与其他干燥方式相结合，实现节能降耗、低污染的可持续发展道路。

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5结论

随着我国林果产后产业的发展，红枣种植面积的

不断扩大，必须大力推广普及红枣干燥技术，提高红枣的规模化高效加工能力，提高市场的竞争力。

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