0 引言
世界上有棗樹的國家大約有 50 多個，但都沒形成經濟栽培。在我國除東北三省、青海省外［1］，國內其他省市自治區都有棗樹分布。目前，全國棗樹面積186． 7 萬 hm2左右，年產量達 447 萬 t，按 13 億人口計算，人均鮮棗占有量 3． 4kg; 制干率按 60% 計算，人均約為 2kg。近 10 年來，新疆南疆地區棗發展迅速，面積和產量迅速擴大，經營管理技術水平不斷提高。截至目前，我國仍是世界上產棗大國，棗樹的栽培面積和紅棗的年產量約占全世界的 95% 以上; 且紅棗的種植面積近年不斷上升，產量也逐年增加，在全球棗產量國際市場中占據主導地位。
紅棗含糖量較高，鮮棗含糖量約為 19% ～ 44% ，干棗含糖量約為 50% ～87%［2］。每 100g 棗果肉發熱量約為 1 293kJ，與小麥面粉\\(1 427kJ\\) 相接近，并且紅棗含有人體所需要的 18 種氨基酸。紅棗蛋白主要由氨基酸組成，因此稱為“木本糧食”和“鐵桿莊稼”。
其富含多種維生素，尤其是 Vc 含量較高，故鮮棗也被稱為“維生素丸”之美譽［3］，還富含鐵、鋅、鈣等礦質元素。但是，紅棗最大的缺點是放置時間長易爛，運輸時易損傷。在紅棗產品加工方面，干制仍然是目前紅棗最為重要的初級加工方式。因此，紅棗的干燥技術是紅棗加工過程中不可缺少的一個重要環節。
1 紅棗的干燥技術
干燥就是從物體中去除水分的操作過程，目的是防止其腐爛變質，便于貯存。常見干燥方法有兩種［4］: 一種是自然干燥法，是在大氣中進行的干燥方法，俗稱曬干、吹干和晾干。這種方法是借太陽的輻射熱量或自然界中的風力，使棗中的水分氣化，達到去除水分的目的，不需要人工加熱和排出干燥介質等。此干燥方法的優點是簡單方便、成本低廉，晾干后的紅棗色澤比較鮮艷，果皮皺紋少; 但缺點是受自然條件的局限性，干燥時間較長，其過程和干燥的過程很難控制達到要求，產品質量較差，特別是維生素 C的損失多。二是人工干燥法［5］。物料\\(紅棗\\) 干燥的基本因素是人工制成的機械能、物理化學能和熱能，與其相適應的有機械干燥法、物理化學干燥法和加熱干燥法，具有干燥速度快、生產效率高、干制品質量較好、物料\\(紅棗\\) 干凈衛生等優點。此方法的缺點是需要消耗能源，技術性強，生產成本高。
目前，大多數是采用加熱去除水的方法，就是借助熱能，通過介質以傳導或輻射的方式，作用于物料\\(紅棗\\) ，使其中的水分汽化并排除掉，達到干燥的目的。我國人工干燥技術分為熱風干燥技術、紅外干燥技術、微波干燥技術及太陽能干燥技術。
1． 1 熱風干燥技術
熱風干燥也稱為空氣干燥法，以加熱管將箱內的空氣加熱作為熱源。其主要原理是利用熱源\\(電\\) 提供熱量，使其干燥箱溫度升高，把熱量傳到物料紅棗中，讓物料\\(紅棗\\) 與周圍有溫度差把紅棗內部水分蒸發出來，使水分汽化并且被空氣帶出去，從而達到干燥的特效［6］。此干燥方法是我國應用最為普遍的一種干燥技術。據試驗，紅棗烘干比晾曬可提高制干率4% ～ 11% ，這是因為烘干過程能縮短時間。由于對熱源進行了不斷改進，又形成了熱泵干燥技術，其具有對污染低、干燥時間短及耗能低等優點。
常見的熱風干燥制法有烘房的方法、隧道式干制法、傳送帶干制法及通風平床干制法。其中，主要的設備是常壓加熱對流式干燥方法中的廂式干燥機，如圖 1 所示。廂式干燥機的干燥過程是: 將紅棗放在物料盤中，熱空氣在紅棗上方飄過，與紅棗進行濕熱交換。
物料盤越多，烘干的紅棗數量就越多，可以縮短干燥時間，大大提高效率。該干燥結構由絕緣材料、空氣加熱器、物料盤、可調節葉片及風機等組成。
1． 2 紅外干燥技術
紅外干燥技術的原理是: 基于物質構成的基本質點是電子、原子或分子，這些質點即使是處于基態，都在一直運動著—轉動或者振動，這種運動都有本身的固有頻率。當遇到具有某個頻率的紅外線輻射時，如果被干燥紅棗中分子運動的固有頻率與紅外線的頻率相接近，就會發生與振動學中共振運動相類似的情況，質點就會吸收紅外線并且使運動進一步激化，轉換成分子熱運動使其溫度不斷升高，從而達到干燥紅棗的目的。紅外干燥的特點［7］: ①熱輻射率較高。②熱損失較小。輻射加熱不會存在傳熱界面，遠紅外線直接輻射到被加熱物體的表面，遠紅外線在空氣傳播時損失較小。③加熱速度快，傳熱效率較高。在紅棗的干燥加工過程中，不僅要使產品的色、香、味好，而且要盡最大可能保存紅棗的營養成分; 選用其他加熱方法時，傳熱速度慢。采用遠紅外線加熱時，讓熱源與紅棗不直接接觸，因此能保證紅棗在不過熱的情況下，提高熱源的溫度。④操作控制簡單容易。遠紅外線同其他的光線一樣，都具有傳播、漫反射等性質。⑤具有一定的穿透能力。雖然紅外線的穿透能力沒有微波強烈，但也具有穿透能力，即對紅棗內部直接加熱的能力。⑥產品質量較好。遠紅外線的光子能量比紫外線要小得多，一般情況下只會產生熱效果，不會使紅棗成分產生化學變質。另外［8］，遠紅外加熱的速度比較快、時間較短，所以紅棗成分熱分解的可能性較低。
1． 3 微波干燥技術
微波一般情況下是指波長在 1mm ～ 1m 范圍\\(頻率為 300 ～300 000MHz\\) 的電磁波［9］。微波干燥的過程是內部加熱，紅棗的最內層首先加熱，最內層水分蒸發由內層到外層。此干燥技術的原理基于被加熱的介質是由許多極性分子組成。在沒有電場的情況下，這些偶極子在介質中就會做無規則的運動; 當介質處于電場作用下，偶極分子就會重新排列。如果改變電場的方向，則偶極子的取向也會相應的變化; 如果電場迅速不斷改變方向，則偶極子也隨之發生變化，迅速地擺動。微波加熱系統主要是由微波管、高壓電源、連接波導、加熱器及冷卻系統等幾個部分組成，如圖 2 所示。
微波干燥技術的原理［10］是: 由微波加熱系統直流電源提供高壓并轉換成微波能量，微波能量通過連接波導傳輸到加熱器，對被加熱物料\\(紅棗\\) 進行加熱。
由于分子的熱運功和相鄰分子間的相互作用，偶極子隨著外電場方向的不斷改變而進行有規則的擺動就會受到阻礙和干擾，會產生類似摩擦現象的作用，使分子得到能量，以熱的方式表現出來，使介質溫度不斷升高。微波干燥的原理與其他干燥原理不同: 普通干燥時水分是從表面開始蒸發，慢慢地向紅棗內部擴散，一般需要很高的外部溫度才能達到干燥效果; 而在微波干燥中，是紅棗內部產生熱量，傳質推動力主要是紅棗內部迅速產生的蒸汽所形成的壓力梯度，如圖 3 所示。
微波干燥技術的特點［11］: ①加熱速度快。微波不是靠熱傳導，而是通過內部加熱，因此可以讓紅棗內部溫度提高很快，所需要的加熱時間很短，一般情況下用常規方法 1/10 ～ 1/100 的時間就能完成此加熱過程。②加熱均勻性較好。微波加熱都是采用內部加熱，極易達到均勻加熱的目的，避免了一些不均勻現象的發生。③加熱容易瞬時控制。微波加熱的熱慣性較小，能夠很快發熱和升溫，容易控制操作，有利于用于自動化流水線使用。④能夠選擇性吸收。微波的吸收與紅棗物質的介電系數有關，因為水的介電系數較高，所以這有利于水分的蒸發; 而干物質吸收的微波能量少，溫度低，不能太熱，且加熱時間短，能夠保持紅棗的香、色、味等。⑤加熱效率較高。由于加熱過程中始終加工紅棗本身，基本上不輻射散熱，所以熱效率高，能夠達到 80% 。
同時，微波干燥也存在一些問題: 微波加熱在某種程度上就等同于是“內熱式”的，有一些空氣不被加熱，相當于是室溫; 被加熱的紅棗表面由于有一定的散熱，其溫度就會比內部低，所以在一些高溫下所發生的化學反應就不會進行。
1． 4 太陽能干燥技術
太陽能干燥就是使紅棗直接吸收太陽熱轉變為熱能，或者是通過太陽集熱管加熱的空氣進行換熱，使物料\\(紅棗\\) 表面與其內部之間傳熱的過程。紅棗內部的水分隨著溫度上升而擴散到表面，最終擴散到空氣中。隨著溫度升高，紅棗內部的水分慢慢減少，直到達到安全水分及干燥的要求。太陽能干燥［12］通常是把空氣作為干燥介質，充分利用太陽能，能夠有效提升干燥的溫度，大大縮短干燥時間，解決了大量紅棗被腐爛等問題。
圖 4 所示為太陽能干燥紅棗設備的結構簡圖。
其中，烘干系統［13］由物料盤、風機及干燥室等構成; 供電系統由太陽能集熱管、電熱裝置和導風管道構成。紅棗與熱量進行交換的前期，紅棗表面的水分被蒸發帶到空氣中去，此過程是外擴散過程。在這個過程中，干燥速率主要由紅棗本身的溫度及空氣的流動速度等因素所決定。而在干燥的中后期，紅棗的水分是由內部向外部擴散的過程，最終散發到空氣中，此過程稱之為內擴散過程。在這個過程中，干燥速率主要與紅棗的溫度和本身性質等有關。
目前，我國太陽能干燥裝置采光面多數是 200m2以下的中小型，已知的最大的太陽能干燥裝置采光板是 650m2的臘味干燥裝置。例如［14］，山西省秸山縣充分利用太陽能干燥紅棗，干燥速度比之前快了 3 倍多，干燥時的腐爛紅棗率明顯下降，由原來的 10% ～20% 下降為 2% ～ 3% 。干棗的外形較好，質量有所提升。太陽能干燥與自然曬晾相比較最大的優勢: ①能夠大幅度縮短干燥時間和提高紅棗產品的質量。②太陽能干燥的紅棗比自然干燥的紅棗便于貯藏，其原因是太陽能干燥室內有較高的溫度。③紅棗的含糖量有明顯提升。
2 紅棗干燥技術的發展趨勢
我國是農業大國，農副產品豐富，特別是在西部地區—新疆。為了鼓勵和促進當地經濟的快速發展，近幾年紅棗干燥技術及產品加工發展較快。隨著人們對紅棗營養價值了解的不斷深入［15］，對紅棗的干燥技術要求也有較大提升。對于紅棗的干燥，今后著重考慮以下幾個方面:
1\\) 目前，經過幾代科技人員多年的努力，標志著干燥技術發展水平的理論基礎研究，逐步縮短了與其他國家先進技術的差距，能夠利用當前可行的技術進行紅棗干燥控制。
2\\) 隨著信息技術的快速發展［16］，紅棗干燥技術將朝著自動化、智能化、程序化等方向發展; 同時，數學模擬、計算機輔助設計、干燥專家軟件系統、計算機控制的實施及應用將我國的干燥技術推向了一個更高的水平。
3\\) 整個干燥過程將會由計算機控制，能夠有效地進行動態預測、模擬及操作管理，從而達到干燥的預期效果。
3 紅棗干燥技術的對比與分析
通過熱風干燥、紅外干燥、微波干燥及太陽能干燥技術的對比會發現，每種干燥技術都存在優缺點，如表 1 所示。干燥操作技術是一個很復雜的過程，許多問題不能只靠理論，需要借助豐富的經驗才能解決。
在不斷完善各種干燥技術方法和設備的同時，根據紅棗的特點，將 2 種或 2 種以上的干燥方法相互彌補，分開干燥或者同時進行組合式干燥成為發展的趨勢。王俊等［19］\\(1999\\) 應用紅外與微波組合干燥桃，探討了各參數對干燥速率、電耗和干燥質量的影響，并獲得了較好的參數組合。徐貴力等\\(2001\\) 在分析現有的物料干燥設備及其存在問題的基礎上，進行了現有干燥方法的同條件對比試驗。采用組合式干燥方法，不僅可使物料干燥時間縮短和能耗降低，而且提高了物料干制品的優等率。
4 結論
隨著人們物質生活水平的不斷提高，飲食結構需求也不斷改善。由于紅棗種植面積不斷增加，因此必須廣泛推廣紅棗干燥技術，提高紅棗干燥的規?；透咝Ъ庸つ芰?，以便提升市場的競爭力。
目前，我國廣泛使用的自然干燥、熱風干燥等均不能保證紅棗的品色、貨架期及營養價值，而采用組合式干燥技術［20］，不僅可以改善產品質量，而且能提高干燥速率。因此，集各種干燥方式的優點一體的多功能組合式干燥技術室未來發展趨勢。
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