黑木耳變溫調濕干燥制度實驗研究

李文麗，吳中華，師建芳，劉 清

(1.天津科技大學機械工程學院，天津 300222；2.農業部規劃設計研究院農產品加工工程研究所，北京 100125)

新鮮黑木耳的含水率高，不易貯藏；干制是黑木耳加工貯藏的一種重要方法[1-2].傳統黑木耳干制采用自然露天晾曬方法，占地面積大，干制時間長，易受天氣、沙塵和蟲害影響，衛生條件差.隨著我國黑木耳種植規模擴大，采收期雨水較多導致種植大戶和企業對采用機械化干制黑木耳的需求越來越大.

干木耳的商品價值主要體現在其外觀形態，木耳多糖含量[3-4]及干濕比[5]，其中，外觀形態是引發顧客購買欲的首要因素.木耳在干制過程大量失水收縮，干產品呈卷曲形態.自然晾曬木耳干燥速率低，收縮定型時間充分，加上人工多次翻料、手工揉搓，產品外形好，呈自然卷曲形態.目前黑木耳機械化干制多采用恒溫恒濕熱風干燥工藝[6-8]，木耳干燥速率高，但存在收縮不充分、葉片不平整或破碎、表面色澤灰暗或無光澤等外形較差的問題.

變溫調濕干燥是依據物料在熱風干燥過程中形態和品質變化而間歇調整熱風溫度、濕度和速度等參數，在提高干燥速率、縮短干燥時間的同時可以避免干燥不利影響如產品開裂、硬化、營養物質大量降解等，最終獲得良好產品外觀形態和產品質量.變溫調濕干燥制度在陶瓷坯體[9]、高爐澆注料[10]干燥等方面應用廣泛，近年來也應用于農產品干制.如馬來西亞Chong 等[11]應用變溫調濕干燥制度來進行榴蓮蜜干制，比恒溫恒濕干燥產品干燥時間短，并且產品變色少、結構柔軟且易于食用.

因此，本文根據木耳干制品質要求，結合我國農村地區應用日漸廣泛的自動控制果蔬烘干房，研究黑木耳烘房熱風變溫調濕熱風干燥制度，以生產出外形好、營養品質高的干黑木耳，同時節省木耳干燥時間和成本.研究成果為黑木耳產地烘房烘干提供一定實踐指導.

1 材料與方法

1.1 原料來源及預處理

新鮮黑木耳，采自北京門頭溝清水澗當地農戶種植的木耳，分兩批：一批采自6 月中旬，俗稱夏耳；另一批采自8 月底，俗稱秋耳.選取大小一致，子實體形狀完整、無破碎的新鮮木耳進行干燥.干燥前，剔除耳根處培養基，清洗耳片上雜質，并用吸水紙擦干表面浮水.

1.2 實驗設備

黑木耳熱風干燥實驗設備是北京華珍烘烤系統設備工程有限公司生產的SY-5 型果蔬智能實驗烘房.烘房額定功率為3,kW，主要由控制系統、軸流風機、板式電加熱器、干濕球溫度傳感器、排濕裝置和托盤組等組成，如圖1 所示.

圖1 實驗型烘房Fig.1 Laboratory-scale drying room used in the experiments

控制系統由液晶顯示器、自動排濕和冷風執行機構及電器控制等構成；可按照預設物料干燥制度，即物料各干燥階段所需熱風溫度、濕度、干燥時間等數據，自動控制鼓風機的啟停、風門開關，實現升溫、保溫、進風和排濕等各種功能，完成物料干燥.設備的溫度控制范圍為室溫至80,℃，精度為±1,℃；相對濕度控制精度為±5%,.

GZX-9070MBE 型電熱恒溫鼓風干燥箱，上海博訊實業有限公司；中型智能烘房(內部有效尺寸6.3,m×3.1,m×2.8,m)，遼寧海帝升機械有限公司；JJ3000型精密電子天平(量程3,000,g±0.1,g)，常熟雙杰測試儀器廠；高速多功能粉碎機，永康市綠可食品機械有限公司；標準篩，南京科達儀器總匯；分析天平(精確度0.000,1,g)，奧豪斯中國地區；超聲波清洗機，深圳市威固特洗凈設備有限公司；真空抽濾裝置(自己組裝)；722 型可見光分光光度計，上海菁華集團公司.

1.3 實驗試劑

無水葡萄糖標準品、苯酚、濃硫酸，分析純，天津市化學試劑一廠.

1.4 實驗方法

首先進行黑木耳恒溫恒濕熱風干燥實驗，研究熱風溫度和相對濕度對黑木耳外觀、理化品質的影響.實驗方案見表1.

表1 實驗方案Tab.1 Experimental program

將預處理好的新鮮木耳單層均勻攤放在托盤上，單盤質量約為1,kg；按照表1 設置實驗參數后啟動實驗烘房；每隔0.5,h 稱質量1 次，直到黑木耳含水率在14%,以下，并在每次稱量時對木耳進行拍照.同時另取約100,g 預處理好的鮮木耳，在GZX-9070MBE型電熱恒溫鼓風干燥箱內110,℃烘干至質量恒定，以測量其初始含水率.干燥實驗結束后，整理數據繪制木耳干燥曲線和干燥特性曲線；對不同干燥條件下得到的木耳進行理化指標測定，即木耳多糖含量和干濕比的測定.上述實驗均重復3 次，實驗數據取平均值.

1.5 木耳多糖含量的測定

采用超聲波浸提法來提取黑木耳多糖，分光光度苯酚-硫酸顯色法測定粗多糖含量[12-13].

1.5.1 木耳多糖的提取

稱取10,g 黑木耳干制品，粉碎成粉末，過60 目篩，得到碾細的木耳粉末；稱取該粉末 1,g 置于100,mL 燒杯中，加水30,mL，采用超聲波浸提法提取2,h，抽濾得濾液；將剩余殘渣再用30,mL 水浸提2,h，抽濾，所得濾液與第1 次濾液合并后于100,mL容量瓶定容，作為待測樣品液.

1.5.2 苯酚液的配制

稱取苯酚100,g，加鋁片0.1,g、碳酸氫鈉0.05,g，蒸餾收集182,℃下的餾分10,g，加水150,mL，置于棕色瓶中，搖勻.

1.5.3 標準曲線的繪制

精確稱取經105,℃干燥至質量恒定的葡萄糖標準品50,mg，置于500,mL 容量瓶中，加蒸餾水定容，搖勻后就可得到質量濃度為0.1,mg/mL 的葡萄糖標準溶液；分別吸取 0.2、0.4、0.6、0.8、1.0,mL 的葡萄糖標準溶液置于5 個具塞試管中，分別加蒸餾水1.8、1.6、1.4、1.2、1.0,mL，使總體積為2.0,mL，再取2.0,mL 蒸餾水放入1 支空的具塞試管中；向5 支試管中分別加入1.0,mL 苯酚液，再迅速滴加5.0,mL 濃硫酸，搖勻，靜置10,min，置沸水浴中加熱15,min，取出用冷水迅速冷卻至室溫；另以2.0,mL 蒸餾水，加1.0,mL 苯酚液、5.0,mL 濃硫酸，其他操作同上，作為空白對照，用分光光度計于490,nm 處測定其吸光度(A490)，繪制標準曲線如圖2 所示.

圖2 葡萄糖標準曲線Fig.2 The standard curve of glucose

1.5.4 多糖含量的測定

吸取 1.5.3 中制得的待測樣品液 5.0,mL，于50,mL 容量瓶中定容，搖勻；再取這種稀釋液2.0,mL于試管中，加入苯酚液 1.0,mL，搖勻后迅速加入5.0,mL 濃硫酸，立即混勻，靜置5,min 后于沸水浴中加熱15,min，取出用冷水迅速冷卻至室溫，空白對照同1.5.3，測定其吸光度.根據標準曲線查出多糖溶液中的葡萄糖含量，進而計算出木耳中的多糖含量.木耳多糖含量按照式(1)計算.

式中：Wp為木耳多糖含量(%)；mp為木耳多糖的質量(g)；mg為干木耳質量(g).

1.6 木耳干濕比的計算

干濕比是評價黑木耳品質的重要指標，由此可表征干木耳的復水性.根據GB/T 6192—2008[5]，干濕比的測量和計算方法為：稱取樣品100.0,g(精確至±0.1,g)即為m，將樣品放入室溫下水中浸泡4,h 后，取出用漏水容器濾盡水，直到不產生水滴為止后稱量，即為m1(g)，按式(2)計算干濕比，計算結果精確到小數點后1 位.

2 結果與分析

2.1 黑木耳恒溫恒濕熱風干燥特性

圖3 為不同溫度和濕度下黑木耳熱風干燥曲線.從圖3 可以看出，隨著干燥過程的進行，黑木耳含水量逐漸下降.當熱風干燥箱內相對濕度為50%,，熱風溫度為40,℃(注：傳感器測量顯示的風溫)時，干燥時間為8,h，而60,℃熱風溫度下，干燥時間為5.5,h，可見熱風溫度越高，干燥時間越短.這是因為熱風溫度高，水分蒸發驅動力大，干燥速率高.當熱風溫度均為60,℃時，干燥箱內相對濕度越低，所需要的干燥時間越短，這是因為相對濕度越低，物料表面與干燥介質間的水汽分壓越大，越有利于水分的去除.

圖3 黑木耳熱風干燥曲線Fig.3 Drying curves of Auricularia auricula

圖4 所示為不同干燥條件下的黑木耳干燥特性曲線.從圖4 可以看出，黑木耳干燥速率隨熱風溫度和濕度不同而有所差異，但其干燥特性遵循一定規律：即整個熱風干燥過程可以分成四個階段：

(1)起始干燥階段(干基含水量12～15,kg/kg，濕基含水率92.3%,～93.7%,).在該階段，木耳溫度從環境溫度升到接近熱風濕球溫度，隨著木耳溫度升高，水分蒸發速率增加.干燥條件為60,℃-40%,和60,℃-50%,時，該階段升速明顯；干燥條件為50,℃-50%,時，僅有1 個短暫的恒速階段；當干燥條件為40,℃-50%,時，既沒有升速階段，也沒有恒速階段，而是直接進入到降速干燥階段.木耳的熱風干燥過程隨著干燥介質溫度和濕度的不同而呈現出不同特性的原因是，熱風溫度越低，木耳從常溫升到熱風濕球溫度所需時間越短；另外，當濕度較大時，熱風中水蒸氣含量較高，熱風與濕物料之間的傳質推動力較小，物料的水分蒸發量少，從而消耗較少的熱量；而其余熱量則使物料溫度升高.反之亦然.

(2)第一降速階段(干基含水量6～12,kg/kg，濕基含水率85.7%,～92.3%,).在該階段，水分蒸發速率從10～11,kg/(kg?h)慢慢降低到4～5,kg/(kg?h).在第一降速階段，木耳水分較大，主要蒸發的是木耳中的游離水，水分蒸發速率快.提高熱風溫度，降低熱風濕度均可提高木耳干燥速率.

(3)第二降速階段(干基含水量2～6,kg/kg，濕基含水率66.6%,～85.7%,).該階段木耳水分蒸發從4～5,kg/(kg?h)降至0.8～1.2,kg/(kg?h)之間，蒸發速率顯著降低，其原因有兩個：一是木耳中的游離態水分在上一階段已蒸發完畢，此干燥階段主要蒸發的是木耳中的結合水.結合水蒸發主要受木耳本身傳質阻力的影響.二是物料收縮使其與空氣的接觸面積減小，蒸發傳熱面積小，也會使干燥速率下降.熱風溫度，濕度對該階段仍有影響，但影響程度低于第一降速階段.

(4)第三降速階段(干基含水量0.16～2,kg/kg，濕基含水率14.0%,～66.6%,).該階段水分蒸發使含水率進一步減小，分析其原因為該階段去除的水分為不易蒸發的膠體結合水.在該階段，外部條件如熱風溫度和濕度對水分蒸發影響較小，主要是木耳內部的傳質阻力在起主要作用.

圖4 黑木耳熱風干燥速率曲線Fig.4 Drying rate curves of Auricularia auricula

結合圖3 和圖4，以熱風溫度為60,℃，相對濕度50%,條件下的黑木耳熱風干燥過程為例，分析木耳的干燥失水過程：總干燥時間為6,h，其中起始干燥階段0.33,h，去除木耳新鮮水分14.3%,；第一降速階段1,h，去水 42.8%,；第二降速階段2,h，去水28.6%,；第三降速階段2.67,h，去水 13.3%,；干燥結束后木耳中剩余水分為初始水分的1%,.

2.2 黑木耳干燥品質

圖5 顯示了熱風溫度為60,℃，相對濕度為50%,條件下木耳干燥過程中外觀變化.

圖5 熱風干燥過程中木耳外觀變化Fig.5 Appearance variation of Auricularia auricula in the air-drying process

結合圖3—圖5 分析發現：起始干燥階段，木耳外觀基本無變化；第一降速階段木耳開始收縮，但收縮率低；第二降速階段木耳收縮非常明顯，為黑木耳干燥定型階段；在第三降速階段木耳的收縮很小，由此推斷木耳的外形受第二降速階段的影響最大.

表2 顯示了熱風干燥條件對干制木耳多糖含量和干濕比的影響.從表2 中可以看出：40,℃-50%,條件下得到的干木耳中多糖含量最低(4.84%,)，其原因可能是干燥時間長；60,℃-50%,比50,℃-50%,的多糖含量有所偏低是因為其熱風溫度高；當溫度為60,℃時，濕度越大，干燥時間相對越長，木耳多糖的損失越大，干制品中多糖的含量則越低.總體上看，各干燥條件下木耳多糖差異不大.

從表2 中干濕比可知，熱風干燥得到木耳干制品基本可以達到國標[5]中對干濕比的要求(一級品≥1∶13，二級品≥1∶12)，而且溫度、濕度對木耳干制品干濕比的影響很小.但值得注意的是，當干燥條件為60,℃-40%,時，即高溫低濕的條件下，所得到的干木耳干濕比最差，因為這種條件下木耳失水最快，木耳葉片硬化，導致了干制品復水性差.

表2 不同干燥條件下黑木耳的品質Tab.2 Drying quality of Auricularia auricula in different drying conditions

3 黑木耳變溫調濕干燥制度

在黑木耳恒溫恒濕干燥的干燥特性和干木耳品質分析基礎上，本文提出了黑木耳變溫調濕干燥制度；結合烘房處理量，分別設計了針對小型烘房(處理量為每批5～10,kg)的黑木耳干燥制度1 和中型烘房(處理量為每批1,t)的黑木耳干燥制度2.

3.1 小型烘房的黑木耳干燥制度

以 SY-5 型果蔬智能小型烘房，單批烘干約10,kg 北京8 月底產秋黑木耳為例.各階段熱風溫濕度參數設置見表3.

作為對照，另一組采用自然晾曬.自然晾曬條件為白天陽光直曬，晾曬時間為8：30—17：30、曬后收回.第2 天繼續曬，直到安全含水率14%,為止.木耳晾曬期間，記錄晾曬處空氣溫度為32～35,℃，相對濕度為45%,±10%,.

考慮上節熱風干燥的研究結果，木耳干燥收縮主要發生在第二階段，故此第二階段要采用低溫高濕的空氣作為干燥介質才能避免木耳干制品過度變形.第二干燥階段以后，可以適當提高空氣的溫度并降低其濕度，以使干燥時間縮短.故此設計如下干燥制度.

表3 黑木耳熱風烘房干燥制度1Tab.3 Drying schedule 1 of Auricularia auricula

從表4 中可以看出，黑木耳干燥制度1 得到的木耳干濕比和多糖含量要比自然晾曬的低，差別不是很大，但是干燥時間遠低于自然晾曬所需時間.需要說明的是，該批實驗原料為秋耳，其木耳多糖含量要比恒溫恒濕干燥實驗所用的夏耳高.從圖6 可以看出，兩種方式下干燥得到的干木耳外觀也差別不大.由此可以認為，干燥制度1 下烘房烘干的黑木耳品質基本接近自然曬干黑木耳.

表4 干燥制度1和自然晾干木耳的品質對比Tab.4 Quality comparison of Auricularia auricula under drying schedule 1 and sun-drying

圖6 干燥制度1和自然晾曬后的木耳外觀對比Fig.6 Comparison of Auricularia auricula appearance under drying schedule 1 and sun drying

3.2 中型烘房的黑木耳干燥制度

以遼寧海帝升機械有限公司生產的中型智能烘房(烘干室內部有效尺寸6.3,m×3.1,m×2.8,m，單層有效烘干面積17.5,m2，烘干層數12 層)，于2013 年9 月中旬在吉林省敦化市黃泥河鎮新西林農業有限公司進行東北黑木耳(秋耳)智能烘房熱風干燥制度試驗.單批烘干木耳約1,200,kg，經多次試驗，設計的干燥制度2 見表5.

作為對照，另一組采用自然晾曬.自然晾曬條件為白天陽光直曬，晾曬時間為9：00—17：00，曬后收回.第2 天繼續曬，直到安全含水率14%,為止.木耳晾曬期間，敦化最低空氣溫度為1,℃，最高空氣溫度23,℃，相對濕度為40%,±10%,.

表5 黑木耳熱風烘房干燥制度2Tab.5 Drying schedule 2 of Auricularia auricula

經干燥制度2 下烘干黑木耳干燥時間為14,h，而作為對照組的日曬干燥時間為30,h.干燥制度2 得到的黑木耳干制品外形基本上達到了日曬黑木耳的效果，收縮性良好，并且黑木耳干制品的品質基本接近日曬黑木耳.

3.3 兩種干燥制度比較分析

從干燥制度1 和2 比較可以看出，黑木耳變溫調濕干燥制度都包括四個干燥階段，各干燥階段可根據烘房形式、原料物性、裝載量等差異，在一定范圍內靈活調節熱風溫度、濕度和干燥時間，以得到干燥時間短、品質優良的干制品.實踐生產中，一定量的前期試驗有助于獲得一個優化的黑木耳干燥制度.

4 結論

(1)黑木耳熱風干燥過程可分為四個階段.起始干燥階段：熱風溫度越高，濕度越低，起始干燥階段越明顯，木耳外觀基本不變；第一降速階段：干燥速率快，提高熱風溫度，降低熱風濕度均可提高木耳干燥速率，木耳開始收縮，但是收縮率低；第二降速階段：木耳干燥速率顯著降低，熱風溫度、濕度對該階段仍有影響，但影響程度低于第一降速階段，木耳收縮明顯，為木耳收縮定型階段；第三降速階段：該階段干燥速率進一步減小，外部條件如熱風溫度和濕度對水分蒸發影響較小，木耳的收縮很小.

(2)通過黑木耳熱風干燥特性及干燥過程中品質變化分析，提出了黑木耳四階段變溫調濕干燥制度.變溫調濕干燥制度實驗和生產實踐都表明：在一個良好的干燥制度下，熱風烘房可得到外觀、木耳多糖及干濕比接近自然晾曬品質的干木耳產品.

［1］程野.木耳銀耳采收與干制技術[J].農村新技術，2011(12)：36-37.

［2］邢作山，李洪忠，陳長青，等.食用菌干制加工技術[J].中國食用菌，2009，28(3)：56-57.

［3］熊艷，車振明.黑木耳多糖的研究進展[J].食品研究與開發，2007，28(1)：181-183.

［4］吳憲瑞，孔令員，凎洪.黑木耳多糖的醫療保健價值[J].林業科技，1996，21(3)：32-33.

［5］中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局，中國國家標準化管理委員會.GB/T 6192—2008 黑木耳[S].北京：中國標準出版社，2008.

［6］楊春瑜，申世斌，馬巖.黑木耳干燥失水及復水規律研究[J].中國林副特產，2002(2)：26-27.

［7］劉清斌，周宇.復水黑木耳熱風干燥特性研究[J].食品科技，2008，33(11)：87-90.

［8］董周永，任輝，周亞軍，等.黑木耳干燥特性[J].吉林大學學報：工學版，2011，41(2)：349-353.

［9］吳新正，鄧湘云，李建保，等.干燥制度對石英砂制高硅陶瓷坯體性能影響的研究[J].絕緣材料，2010，43(4)：56-59.

［10］張雅娟，王曉陽.高鋁超低水泥耐火澆注料加熱期間的干燥步驟[J].國外耐火材料，2005，30(1)：50-53.

［11］Chong C H，Law C L.榴蓮蜜變溫間歇干燥[J].干燥技術與設備，2013，14(1)：23-42.

［12］倪兆林，申元英，白麗，等.云龍黑木耳中多糖的提取與測定[J].大理學院學報，2012，11(3)：31-34.

［13］周玲，唐靜，李嬌，等.野生及人工培養香菇和黑木耳中粗多糖含量測定[J].大理學院學報，2008，7(8)：58-60.