枸杞干燥技術(shù)分析
農(nóng)產(chǎn)品干燥可以提高產(chǎn)品的儲藏性能，延長儲存期，改善食品品質(zhì)，便于運輸流通。干燥是枸杞加工重要的工藝，枸杞干燥技術(shù)主要涉及枸杞干燥方法與干燥工藝、干燥特性、干燥設(shè)備、干燥產(chǎn)品質(zhì)量等，核心問題是如何保證干燥質(zhì)量和生產(chǎn)效率的前提下盡可能降低干燥中所需要的成本。我國枸杞產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，促使很多個人、科研院所、企業(yè)等對枸杞的干燥開展了大量的基礎(chǔ)研究和技術(shù)開發(fā)工作并申請了相關(guān)。本文對國內(nèi)枸杞干燥相關(guān)的內(nèi)容進(jìn)行分析，以期為相關(guān)科研人員對枸杞干燥技術(shù)進(jìn)行更深入地研究和開發(fā)提供有益參考。
1．?dāng)?shù)據(jù)來源和統(tǒng)計
1985年9月10日--2013年3月。以“枸杞"和“干"為檢索詞在摘要中檢索，經(jīng)過篩選，涉及枸杞干燥相關(guān)的共計22件，其中發(fā)明15件，實用新型7件。統(tǒng)計結(jié)果見表l所示。統(tǒng)計結(jié)果顯示，枸杞干燥相關(guān)的授權(quán)數(shù)量基本隨時間成遞增趨勢，2008-2013年所授權(quán)的共有12項，占總數(shù)的54.55%。
由此可見我國對枸杞產(chǎn)業(yè)的研究正在加大力度，整個枸杞產(chǎn)業(yè)正在不斷發(fā)展。同時可以看出我國在近30年的時間里對枸杞干燥方面授權(quán)的只有22項，總體數(shù)量偏少。這反應(yīng)出我國枸杞干燥技術(shù)進(jìn)步不快，還有待進(jìn)一步提高。在授權(quán)的的地域分布上，寧夏回族自治區(qū)一個省份的總量為12件，占總數(shù)的54.55%，其他省份所授權(quán)之和，只為10件。由此可以看出，我國枸杞干燥研究的地域不平衡，這主要和枸杞產(chǎn)地有關(guān)，寧夏作為我國枸杞產(chǎn)量zui大的省份，數(shù)量也占據(jù)了絕大比例；其他省份雖授權(quán)總數(shù)不多，但縱向比較也在逐年加大。進(jìn)一步分析顯示，所檢索出的22項根據(jù)內(nèi)容主要分為三大類：即枸杞鮮果干燥裝置和技術(shù)、枸杞冷凍干燥技術(shù)以及枸杞制干護(hù)色劑，下面詳細(xì)分類論述。
2．枸杞干燥相關(guān)內(nèi)容分析
2.1枸杞鮮果干燥裝置和技術(shù)研究
1992年內(nèi)蒙古自治區(qū)張文清發(fā)明了一種用枸杞鮮果制取干粉的方法。該方法以枸杞鮮果為原料，經(jīng)過清洗、磨碎、過濾、濃縮、烘干等工序獲得枸杞干粉的工藝方法。這種方法能夠迅速將枸杞鮮果轉(zhuǎn)化為易于儲存、發(fā)運的干粉，并且在低壓條件下，在24℃至28℃的溫度下濃縮，能zui大限度地保持枸杞的營養(yǎng)成分。制出的干粉可廣泛應(yīng)用于藥用、保健飲食業(yè)等。
寧夏回族自治區(qū)胡玲于2001年發(fā)明了一種即食枸杞果干及其制作方法。所用配方為：在每100份重量單位的鮮枸杞中加入45-55份蔗糖、0.138-0.42份硫酸氫鈉、0.95-1.05份檸檬酸、0.45-0.55份果膠，以及適量的水等。其制作工序包括對鮮枸杞分選、清洗_糖煮_糖漬一瀝去浮糖一烘制一除粘——包裝。用該方法制作的枸杞果干可以即食口服，具有口感甜潤、色澤紅艷、營養(yǎng)豐富、易于人體吸收等優(yōu)點。
2005年江蘇高科應(yīng)用科學(xué)研究所有限公司就枸杞鮮果的干燥裝置申請了實用新型。該裝置包括干燥室、干燥主機、控制單元，其特征：干燥室內(nèi)置有風(fēng)道，干燥主機的出風(fēng)口與風(fēng)道的干空氣進(jìn)風(fēng)口相連，風(fēng)道上方安裝有循環(huán)風(fēng)機，循環(huán)風(fēng)機將干燥空氣沿風(fēng)道經(jīng)屏風(fēng)板、導(dǎo)風(fēng)板、風(fēng)量分布板，與小車上分層裝置的枸杞鮮果進(jìn)行溫度與濕度交換，交換后的低溫潮濕空氣部分回循環(huán)風(fēng)機，部分送干燥主機。輔助控制單元分別調(diào)節(jié)溫度調(diào)節(jié)閥、濕度調(diào)節(jié)閥、室內(nèi)空氣壓力平衡閥的開關(guān)。該實用新型枸杞鮮果的干燥裝置成本低，與冷凍干燥比，其干燥成本僅為冷凍干燥的1/40，設(shè)備投入是冷凍干燥的1/10，且干燥后的枸杞符合國家質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)。
同年江蘇高科應(yīng)用科學(xué)研究所有限公司有進(jìn)一步對枸杞鮮果干燥主機申請了實用新型，對干燥主機的機構(gòu)進(jìn)行了詳細(xì)介紹。主機結(jié)構(gòu)上包括電動風(fēng)閥、熱交換室外機、干燥機及中央處理器，其特征是：電動風(fēng)閥安裝在干燥主機的進(jìn)風(fēng)口，干燥機通過四通閥與熱交換室外機連接，壓縮機出口與四通閥的D端連接，四通閥的另一端接熱交換室外機后接干燥機內(nèi)的相關(guān)閥門。中央處理器由可編程序控制器PLC、繼電器、開關(guān)構(gòu)成。該實用新型枸杞干燥主機具有調(diào)溫除濕、降溫除濕、熱泵加熱和收集純凈枸杞鮮果液功能，因此干燥后的枸杞鮮果品質(zhì)優(yōu)良，符合國家質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。
江蘇高科應(yīng)用科學(xué)研究所有限公司所申報的這兩項，干燥主機是核心，其調(diào)溫調(diào)濕和熱泵技術(shù)是完成枸杞干燥的關(guān)鍵，同時是整個干燥裝置的核心和動力源。
2007年寧夏大學(xué)李明濱申請了側(cè)風(fēng)循環(huán)式太陽能枸杞干燥裝置[5]。該實用新型涉及一種利用太陽能干燥枸杞的裝置，尤其是涉及一種運用空氣動力學(xué)原理、以太陽能為主、加熱爐為輔加熱空氣，同時利用導(dǎo)流通道使熱空氣在干燥室內(nèi)循環(huán)的側(cè)風(fēng)循環(huán)風(fēng)式太陽能枸杞干燥裝置，其特征是：它是由框架上包覆的透明吸光材料圍成的朝陽的太陽能溫室和朝陰的循環(huán)風(fēng)室組成，該循環(huán)風(fēng)室和太陽能溫室之間設(shè)有一隔層；本實用新型占地面積小、干燥室內(nèi)風(fēng)速均勻、一部分熱能源可二次利用、造價低廉、一次干燥量大、干燥效果好。該干燥裝置的主要特點是利用太陽能資源，并輔以熱爐提供干燥枸杞所需的熱空氣。
2007年寧夏回族自治區(qū)曾保山申請了枸杞烘干棚實用新型。該裝置包括一底部封閉四周覆蓋有可拆卸棚膜的棚架，棚架內(nèi)沿其長度方向設(shè)有一由一棚架外的傳動機構(gòu)帶動的旋轉(zhuǎn)軸，旋轉(zhuǎn)軸徑向上固定有若干個吊架，每個吊架的兩端均設(shè)有一盛放枸杞的平臺，棚架底部設(shè)有若干個加熱器、頂部設(shè)有排濕口；該實用新型結(jié)構(gòu)*，不受氣候影響、能夠充分利用太陽能和電能。
2010年遼寧省沈陽市王建申請了發(fā)明一枸杞干窯溫度控制，該發(fā)明主要特征是由溫度設(shè)定器，控制器，執(zhí)行器，烘干窯，變送器組成。其特征是，溫度設(shè)定器與控制器相連，控制器通過執(zhí)行器可對烘干窯進(jìn)行加熱，變送器安裝在窯內(nèi)可對信號變送后給控制器。其優(yōu)點是，采用水蒸氣和太陽能雙供熱的方式對枸杞進(jìn)行烘干，不僅提高了效率，保證了質(zhì)量，同時有效地利用新能源。具有手動／自動兩種運行方式。
2011年四川的李學(xué)齊等設(shè)計了一種多區(qū)段熱風(fēng)自循環(huán)枸杞干燥機，隧道式的長形烘室設(shè)置有進(jìn)料口及出料。有管道，風(fēng)機形成的送排風(fēng)裝置，在隧道式的烘室內(nèi)有物料輸送裝置，以及輸送裝置的推進(jìn)裝置，輸送裝置上有盛放物料的容器。熱風(fēng)生產(chǎn)裝置的高溫介質(zhì)將貫通的烘室沿縱向分為至少兩個或兩個以上的干燥間，每個干燥間有各自的熱風(fēng)干燥系統(tǒng)。
2012年甘肅的張述珍等設(shè)計了一種烘干枸杞熱風(fēng)回收裝置和枸杞制千方法。在烘室出口端上方設(shè)有散熱器，進(jìn)口端上方設(shè)有排風(fēng)管，在靠近烘室進(jìn)口端、排風(fēng)管的右邊設(shè)有水分過濾器，散熱器與水分過濾器通過回收管路相連通。同年寧夏的張愛平設(shè)計了一種枸杞鮮果雙循環(huán)熱風(fēng)烘干房，而且采用了自動控溫排濕系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括烘干房，節(jié)煤熱風(fēng)爐，循環(huán)風(fēng)機，回風(fēng)道，自動控溫排濕系統(tǒng)，枸杞果棧及果棧車。
2013年中國科學(xué)院西北高原生物研究所索有瑞等發(fā)明了一種枸杞鮮果制千方法，該方法包括選料、清洗、扎孔、干燥、測定干燥后含水率和成品等步驟。
2.2枸杞冷凍干燥技術(shù)研究
1998年寧夏枸星營養(yǎng)制品有限公司對真空冷凍干燥枸杞果及其加工工藝進(jìn)行了技術(shù)發(fā)明。其特征在于將精選清洗的枸杞鮮果速凍，溫度降至-45℃以下時，組織細(xì)胞中的水份*凍結(jié)，液態(tài)水變?yōu)楣虘B(tài)水，此時溫度在共晶點以下，凍結(jié)的枸杞鮮果處于高真空狀態(tài)，固態(tài)水開始升華為汽態(tài)水，干燥箱和冷凝器之間存在飽和蒸氣壓差，汽態(tài)水從干燥箱通過管道向冷凝器流動，冷凝器溫度低于-55℃，汽態(tài)水在冷凝器中又凝結(jié)成固態(tài)水，這個過程持續(xù)到被干燥物質(zhì)中的水份*升華完畢為止。用該方法干燥后的枸杞果生物活性有效成分破壞很小，枸杞果外形保存完好，色澤紅潤，晶瑩剔透，含水率<5%，便于運輸和長期貯存。此外，該公司還發(fā)明了真空冷凍干燥枸杞粉及其加工工藝[9]。其工藝區(qū)別于上一的內(nèi)為：將精選過的枸杞鮮果清洗后，瀝干殘留水分，去除籽和皮制成漿液，將漿液磨碎用均質(zhì)機均質(zhì)，顆粒在2μm左右，通過巴氏滅菌，冷卻至常溫，裝盤，然后就是統(tǒng)上一的干燥工藝。該枸杞粉保持了枸杞果的營養(yǎng)成分和活性物質(zhì)，含水率低，含糖量高。
寧夏枸星營養(yǎng)制品有限公司還對枸杞中有效成分的提取做了研究，并申報了真空冷凍干燥枸杞有效成分提取物及其加工工藝的發(fā)明。其方案采用生物提取技術(shù)將枸杞中的有效成分提取出來，制成溶液，采用真空冷凍干燥方法將溶液中的水分升華去除，制得提取物。工藝過程分為兩步，可提取兩種冷凍干燥制品。*步，將精選的枸杞鮮果清洗后，瀝干殘留水份，配以鮮果重量0.5倍的蒸餾水，通過漿渣分離機去除枸杞中的皮和籽，把制各好的漿液置于不銹鋼容器內(nèi)，加入萬分之二的纖維素酶及萬分之一的果膠酶，迅速攪拌、酶解，溫度控制在45℃-50℃之間，經(jīng)過90分鐘酶解后，加熱滅酶，滅酶溫度為80℃，時間為20分鐘。將制備好的漿液通過粗濾、精濾兩道工序過濾后，為深紅色清澈透明液體，再經(jīng)巴氏滅菌后冷卻至常溫提取物，為*步提取的液體，經(jīng)真空冷凍干燥制成均勻一致的淺褐黃色粉末；第二步，將*步提取的液體加入等量的無水乙醇，溫度降至-20℃，靜置12小時，溶液底部出現(xiàn)灰白色絮狀沉淀物，去除上清液，將沉淀物加熱至80℃，去除乙醇，所得漿液為第二步提取液，經(jīng)真空冷凍干燥后為深黃色粉末提取物。
2000年寧夏潘泰安發(fā)明了枸杞全粉冷凍升華干燥工藝。其工藝過程包括降低農(nóng)藥處理、漂洗、冷凍、升華干燥、低溫粉碎、復(fù)合包裝。所生產(chǎn)的枸杞全粉細(xì)度達(dá)到100目以上，無結(jié)塊、無農(nóng)藥殘留，產(chǎn)品可達(dá)到美國FDA質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，符合出口條件。
對于采用枸杞干燥粉碎之后的粉末制備產(chǎn)品的研究，大連工業(yè)大學(xué)張玉蒼和何連芳發(fā)明了枸杞子活性凍干粉及膠囊的制備技術(shù)。該技術(shù)首先選用枸杞子果實為基礎(chǔ)原料，經(jīng)清洗、預(yù)凍、升華、解析干燥、粉碎、包裝、成品等工藝技術(shù)，得到枸杞凍干粉，可用作膠囊、果凍、果醬、果汁等系列食品的原料。尤其是制成膠囊產(chǎn)品掩蓋了其自身帶來的中藥味，食用方便快捷，解決了大面積種植產(chǎn)品積壓，銷路不暢的問題。該產(chǎn)品還具有生產(chǎn)成本低的特點，而且起到開發(fā)資源和保持熱敏性活性功能物質(zhì)的雙重效果。
2011年寧夏韓紅雯申請了真空冷凍干燥枸杞鮮果的加工工藝的發(fā)明。其發(fā)明工藝步驟分為浸泡、清水沖洗后瀝干水分、預(yù)凍、冷凍、抽真空干燥至枸杞果含水率小于5%后，取出枸杞并采用充氮氣包裝，防止枸杞吸潮。在抽真空干燥過程中，通過大量的試驗總結(jié)出在不同溫度下，配合不同的升溫速度和真空度，達(dá)到了保證枸杞果的外觀形狀和色澤的問題。另外，寧夏韓紅雯還對真空冷凍干燥枸杞粉及其加工工藝申請了發(fā)明。其特征在于：將精選過的枸杞鮮果清洗后，瀝干殘留水份，通過漿渣分離機，去除枸杞鮮果的籽和皮制成漿液，把制備好的漿液通過膠體磨進(jìn)行磨碎，用均質(zhì)機均質(zhì)后形成均勻穩(wěn)定、細(xì)膩的漿液，顆粒在2μm左右，通過巴氏滅菌，冷卻至常溫，裝盤；將漿液盤放入干燥箱內(nèi)速凍，當(dāng)溫度降至-45℃以下時，液態(tài)水變?yōu)楣虘B(tài)水，當(dāng)物質(zhì)處在高真空狀態(tài)時，固態(tài)水開始升華為汽態(tài)水，汽態(tài)水從干燥箱通過管道向冷凝筒流動，冷凝筒溫度低于-55℃，汽態(tài)水在冷凝筒中又凝結(jié)成固態(tài)水，這個過程持續(xù)到被干燥均質(zhì)中的水份*升華完畢為止，枸杞漿液干燥后再經(jīng)高速粉碎機粉碎后即成真空冷凍干燥枸杞粉。該發(fā)明中粉碎工藝采用了低濕度、低轉(zhuǎn)速和分篩工藝，避免了由于粉碎機轉(zhuǎn)速過高所造成的枸杞中有效成分的損失、粘機、糖化等工藝弊端。
2.3枸杞制干護(hù)色劑的技術(shù)研究
在枸杞干燥產(chǎn)業(yè)中，附加產(chǎn)品和輔助產(chǎn)品的研究成為另一大亮點，其中制干護(hù)色劑的研制對于提高枸杞的干燥質(zhì)量具有積極的作用。2008年寧夏賀嘉利等人發(fā)明了一種枸杞護(hù)色制干劑。該制劑是由食用純堿、檸檬酸鈉、異VC鈉和山梨酸鉀按照1000:2-10:1-8:0.5-6的重量配比組成。該發(fā)明所選用的食用純堿可解除枸杞果表面的蠟質(zhì)層，迅速吸收水分，從而縮短干燥時間，檸檬酸鈉可解除農(nóng)藥殘留，保留枸杞果的原有味道，使枸杞表面圓潤；異VC鈉可延長保質(zhì)期；山梨酸鉀起到護(hù)色、增色和保鮮的作用，以上制劑不破壞枸杞果的營養(yǎng)成分。該將上述化學(xué)制劑組合，從而縮短了枸杞的干燥時間，延長了保鮮時間及貯存時間，且不破壞枸杞干果的營養(yǎng)成分，枸杞干果顏色正，色澤均勻，無油貨，無發(fā)霉現(xiàn)象，無異味，無殘留。
2010年蘭州理工大學(xué)發(fā)明了一種枸杞促干護(hù)色劑，并對去使用方法進(jìn)行了保護(hù)[16]。該護(hù)色劑按質(zhì)量百分比計，其促干護(hù)色劑的組分為：乙醇5-10%，焦亞硫酸鈉，0.2-0.5%，山梨酸鉀0.5-1%，余量為堿金屬碳酸鹽；使用方法步驟為：將焦亞硫酸鈉，山梨酸鉀，堿金屬碳酸鹽均勻混合，以固液比1-2g:lOOm1的比例溶于水，攪拌均勻，然后再加入乙醇，混合均勻，即得枸杞促干護(hù)色劑溶液，將枸杞鮮果浸漬0.5-1min，撈出鮮果瀝去水分，平鋪竹席或托盤上，進(jìn)行制干。
2011年寧夏戴治稼和王軍發(fā)明了一種枸杞鮮果脫水促干加工助劑。該助劑是粉狀混合制劑，其重量配比為：碳酸鈉50%-98%，碳酸鉀30%-80%，檸檬酸鈉1%-5%其制備工藝過程為：各原料、磨成粉狀、混合均勻、分裝、質(zhì)檢、儲存銷售。該發(fā)明使用人們?nèi)粘V泛接觸的四種食品添加劑進(jìn)行科學(xué)復(fù)配，既能使枸杞鮮果干燥較快，又能較好的保全枸杞鮮果原有的色澤和營養(yǎng)保健成分。
3．存在問題與發(fā)展趨勢
上述涉及的枸杞干燥方法和干燥設(shè)備，推廣應(yīng)用受到投入成本或技術(shù)成熟性的制約，在生產(chǎn)實踐中實際應(yīng)用相對較少。目前枸杞干燥投入生產(chǎn)使用的主要為自然晾曬、日光烘干（干燥）溫棚、隧道式熱風(fēng)干燥窯，另有少數(shù)企業(yè)采用真空冷凍干燥進(jìn)行小批量枸杞制干產(chǎn)品生產(chǎn)。而微波或熱風(fēng)微波真空組合干燥枸杞、遠(yuǎn)紅外干燥、低溫氣流膨化法等枸杞干燥方法處于實驗室試驗階段；太陽能熱風(fēng)干燥方法處于生產(chǎn)試驗階段，尚未進(jìn)行生產(chǎn)應(yīng)用。熱泵干燥技術(shù)能夠回收干燥廢氣的顯熱和潛熱，是一種節(jié)能干燥技術(shù)。太陽能和熱泵的聯(lián)合干燥技術(shù)，既可以滿足物料干燥的工藝需求，又可以克服單一太陽能熱源的缺點，降低干燥的能耗，減少環(huán)境污染。因此開發(fā)利用基于枸杞干燥機理的太陽能快速干燥工藝、的太陽能儲熱．熱泵廢熱回收技術(shù)，是提高枸杞干燥質(zhì)量和效率的有效途徑之一。
針對枸杞干燥技術(shù)的進(jìn)一步研究應(yīng)著眼于對枸杞生物學(xué)特性和不同干燥設(shè)備干燥時的枸杞干燥特性的正確認(rèn)識上，如內(nèi)部水分遷移特性，干燥動力學(xué)等，進(jìn)而研發(fā)適用于某一地區(qū)枸杞干燥的干燥工藝和設(shè)備。此外，還可以借鑒其他農(nóng)產(chǎn)品干燥所采用的設(shè)備和技術(shù)，通過改進(jìn)，應(yīng)用到枸杞的干燥上來。
4．結(jié)語
綜上所述，我國枸杞干燥主要涉及熱風(fēng)干燥和冷凍干燥技術(shù)，還未見基于太陽能和熱泵的聯(lián)合干燥技術(shù)的自主知識產(chǎn)權(quán)，而在太陽能資源充足的西部省份，充分利用太陽能和熱泵聯(lián)合技術(shù)進(jìn)行枸杞的干燥，不但可以降低能耗而且可以形成我國*的技術(shù)，為枸杞產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供堅實的技術(shù)保障。
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