盧營(yíng)蓬，易文裕，王 攀

（四川省農(nóng)業(yè)機(jī)械研究設(shè)計(jì)院，四川成都 610066）

茶樹(shù)菇（Agrocybe aegerita） 學(xué)名柱狀田頭菇，屬珍稀食用菌。茶樹(shù)菇蓋嫩菇柄脆、味純清香、營(yíng)養(yǎng)豐富，含有8 種必需氨基酸、豐富的B 族維生素和多種礦質(zhì)元素。茶樹(shù)菇藥用價(jià)值極高，具有補(bǔ)腎、利尿、健脾、止瀉等功效，有利于幫助改善高血壓和心血管。

新鮮茶樹(shù)菇水分含量90%左右，采收后隨著水分蒸騰茶樹(shù)菇體會(huì)枯萎和皺縮，影響鮮度和風(fēng)味，鮮菇貨架期很短。茶樹(shù)菇干品體積小不易變質(zhì)，便于運(yùn)輸和保存，而且生產(chǎn)成本低，是延長(zhǎng)貨架期的有效方法。茶樹(shù)菇干制過(guò)程中，干燥溫度對(duì)干品品質(zhì)有重要影響[1]，高溫干燥使茶樹(shù)菇水分外擴(kuò)散作用快于內(nèi)擴(kuò)散，導(dǎo)致表面干結(jié)，內(nèi)部水分散失困難，降低干燥品質(zhì)[2]，低溫干燥的烘干時(shí)間長(zhǎng)，干燥效率低。

變溫干燥通過(guò)設(shè)置不同干燥階段的溫度、升溫速率、間歇時(shí)間等工藝參數(shù)，調(diào)節(jié)物料失水規(guī)律，達(dá)到干燥品質(zhì)、干燥時(shí)間和能耗的平衡，以獲得最佳的經(jīng)濟(jì)效益[3]。通過(guò)變溫?zé)犸L(fēng)干燥試驗(yàn)，研究茶樹(shù)菇變溫?zé)犸L(fēng)干燥特性，從干品感官、干燥時(shí)間、能耗3 個(gè)方面對(duì)比不同的變溫?zé)犸L(fēng)干燥工藝的優(yōu)劣，以期為茶樹(shù)菇干制加工提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

新鮮茶樹(shù)菇，購(gòu)自成都萬(wàn)年場(chǎng)農(nóng)貿(mào)市場(chǎng)，4 批次鮮菇含水率89.4%～90.5%，平均含水率89.93%。采購(gòu)的新鮮茶樹(shù)菇為簇狀，干燥前進(jìn)行如下處理：剪掉茶樹(shù)菇簇腳，使茶樹(shù)菇相互分離，清除菇腳上的泥土，并按GB/T 37749—2019《茶樹(shù)菇》要求剔除菇蓋直徑小于2.5 cm，菇柄長(zhǎng)度小于5.0 cm 的茶樹(shù)菇。

1.2 儀器與設(shè)備

自研干燥設(shè)備5HSYJ-8 型熱風(fēng)干燥試驗(yàn)裝置，采用雙風(fēng)機(jī)循環(huán)穿流干燥，物料攤放總面積1.5 m2，干燥溫度最高100 ℃，控溫精度±1 ℃。干燥工藝采用程序設(shè)置，可設(shè)置多個(gè)溫度段，各溫度段參數(shù)包括溫度、升溫時(shí)間、升溫速率，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)變溫分段干燥。在干燥室中安裝有微型稱重傳感器，對(duì)物料失水量進(jìn)行在線測(cè)量，實(shí)時(shí)獲取并記錄物料含水量的變化情況，設(shè)備中安裝有多個(gè)傳感器，可對(duì)新風(fēng)、熱風(fēng)、廢氣、循環(huán)風(fēng)狀態(tài)參數(shù)（溫濕度、風(fēng)速）和能耗進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

參考研究文獻(xiàn)[4]和茶樹(shù)菇生產(chǎn)工藝，最低干燥溫度30 ℃左右，最高干燥溫度65 ℃左右，因此選擇溫度范圍35～60 ℃，各溫度段升溫梯度為5 ℃。

根據(jù)不同的升溫速率和干燥間歇，設(shè)置4 種變溫干燥工藝，包括緩速階梯式升溫工藝（工藝A）、快速階梯式升溫工藝（工藝B）、兩段間歇干燥工藝（工藝C）、三段間歇干燥工藝（工藝D）。

茶樹(shù)菇干燥工藝參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 茶樹(shù)菇干燥工藝參數(shù)

其中，工藝A 和工藝B 的區(qū)別在于35～50 ℃的干燥時(shí)間不同，即35 ℃升溫至50 ℃的升溫速率不同，用于對(duì)比升溫速率對(duì)茶樹(shù)菇干燥效果的影響。工藝B、工藝C、工藝D 的區(qū)別在于加入干燥間歇的段數(shù)和間隔時(shí)間不同，用于對(duì)比間歇干燥對(duì)茶樹(shù)菇干燥效果的影響。間歇干燥的操作要求為關(guān)閉加熱管和風(fēng)機(jī)，打開(kāi)排濕口，讓物料在烘室中進(jìn)行封閉緩蘇。

4 種工藝的其他干燥條件統(tǒng)一為熱風(fēng)風(fēng)速0.8±0.2 m/s，裝載密度6±0.1 kg/m2，每隔1 h 進(jìn)行烘盤(pán)順序的輪換，使各盤(pán)失水均勻。為避免新鮮空氣狀態(tài)對(duì)試驗(yàn)的影響，試驗(yàn)均在溫度18～23 ℃，空氣濕度60%～70%的晴朗天氣中進(jìn)行。

烘干前后茶樹(shù)菇形態(tài)對(duì)比見(jiàn)圖1。

圖1 烘干前后茶樹(shù)菇形態(tài)對(duì)比

干燥工藝程序設(shè)定好后，按裝載密度要求將處理后的鮮菇材料鋪放在烘盤(pán)中，如圖1 所示依次擺放3 列，然后開(kāi)始試驗(yàn)直至物料烘干至安全含水率以下。每種工藝的試驗(yàn)重復(fù)3 次，試驗(yàn)數(shù)據(jù)取平均值。試驗(yàn)結(jié)束后，整理記錄數(shù)據(jù)繪制茶樹(shù)菇干燥曲線和干燥速率曲線，進(jìn)行茶樹(shù)菇干燥效果評(píng)價(jià)。

1.3.2 干燥特性參數(shù)和品質(zhì)評(píng)價(jià)指標(biāo)測(cè)定

（1） 濕基含水率。用水分質(zhì)量占物料總質(zhì)量的百分比表示，物料初始含水率W0的測(cè)定方法參照GB 5009.3—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中水分的測(cè)定》。

（2） 干基含水率。用水分質(zhì)量占物料干質(zhì)量的比值表示，由濕基含水率換算得到。

（3） 干燥速率。用干基含水率隨干燥時(shí)間變化的關(guān)系表征。

（4） 感官評(píng)價(jià)。參考GB/T 37749—2019《茶樹(shù)菇》制定茶樹(shù)菇干品感官綜合評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)，由10 名成員組成感官評(píng)價(jià)小組，對(duì)茶樹(shù)菇干品的感官進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。

感官綜合評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表2。

表2 感官綜合評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)

2 結(jié)果與分析

2.1 熱風(fēng)干燥特性

茶樹(shù)菇變溫?zé)犸L(fēng)干燥特性曲線見(jiàn)圖2。

圖2 茶樹(shù)菇變溫?zé)犸L(fēng)干燥特性曲線

由圖2（a） 可知，升溫速率對(duì)茶樹(shù)菇干燥特性影響顯著，根據(jù)表1，可知工藝A 35～50 ℃間的干燥時(shí)間為5 h，工藝B 35～50 ℃的干燥時(shí)間為3 h，2 種工藝在低溫段的烘干時(shí)間差為2 h。干燥結(jié)束后，工藝A 的最終物料含水率為12.76%，工藝B 的最終物料含水率為10.90%，不僅最終含水率比工藝A低，干燥時(shí)間也縮短0.5 h，可見(jiàn)提高升溫速率有利于加快茶樹(shù)菇干燥速率、縮短干燥周期，這是因?yàn)樽儨馗稍镞^(guò)程升溫速率越高，就更早進(jìn)入高溫段，加快了茶樹(shù)菇表面水分外擴(kuò)散蒸發(fā)速度和內(nèi)部水分由內(nèi)向外滲透擴(kuò)散速度。

由圖2（b） 可知，35～60 ℃變溫?zé)犸L(fēng)干燥工藝下，茶樹(shù)菇干燥過(guò)程分為近似恒速干燥和降速干燥2 個(gè)階段。近似恒速階段為物料干基含水率（4.1～8.9） kg 水/kg 干基階段，此階段干燥速率較高，是物料非結(jié)合水的散失階段，內(nèi)擴(kuò)散速度快于外擴(kuò)散速度，物料大量失水。降速干燥階段是物料干基含水率4.14 kg 水/ kg 干基至烘干的階段，隨著非結(jié)合水的散失，物料傳熱與傳質(zhì)的阻力增大，物料內(nèi)擴(kuò)散作用減弱，外擴(kuò)散速度也逐漸降低，干燥速率遞減直至烘干。

由圖2 可知，間歇干燥對(duì)茶樹(shù)菇變溫?zé)犸L(fēng)干燥特性的影響，間歇干燥是指在干燥過(guò)程中停機(jī)一段時(shí)間，讓物料在水分梯度差的作用下進(jìn)行熱濕交換的操作，可使物料內(nèi)部水分趨于平衡，降低干燥引起內(nèi)部的熱應(yīng)力沖擊，避免物料因收縮、硬化及褐變而影響干制品品質(zhì)[5]。干燥間歇設(shè)置在干燥速率開(kāi)始降低的3～4 h，工藝C 在凈干燥4 h 和凈干燥6 h后分別間歇1 h，工藝D 在干燥3 h 后間歇1 h，之后每干燥1 h 再間歇1 h。由圖2 可知，間歇干燥可縮短凈干燥時(shí)間，工藝B 干燥時(shí)間9.5 h，工藝C 總干燥時(shí)間11 h，剔除間歇的2 h 后凈干燥時(shí)間9 h，工藝D 總干燥時(shí)間11 h，剔除間歇的3 h 后凈干燥時(shí)間僅8 h，這是因?yàn)樵陂g歇過(guò)程中，茶樹(shù)菇表面水分散失的外擴(kuò)散作用減緩，在內(nèi)外溫度差的作用下內(nèi)擴(kuò)散作用使水分不斷向外擴(kuò)散，降低了再次干燥時(shí)傳熱傳質(zhì)的阻力，從而提高間歇后的干燥速率。

2.2 茶樹(shù)菇變溫?zé)犸L(fēng)干燥效果綜合評(píng)價(jià)

2.2.1 感官評(píng)價(jià)

茶樹(shù)菇干品感官評(píng)價(jià)見(jiàn)表3。

表3 茶樹(shù)菇干品感官評(píng)價(jià)

緩速階梯式升溫工藝（工藝A） 的干品感官評(píng)價(jià)最優(yōu)，其次為三段間歇干燥工藝（工藝D） 和兩段間歇干燥工藝（工藝C），快速階梯式升溫工藝（工藝B） 的干品感官評(píng)價(jià)最差。

感官評(píng)價(jià)結(jié)果的原因在于，工藝A 升溫速率慢，干燥時(shí)間長(zhǎng)，茶樹(shù)菇不易產(chǎn)生硬化、過(guò)度收縮和褐變，所以工藝A 的干品品質(zhì)最佳。工藝B 的干品感官品質(zhì)最差，這是因?yàn)樯郎剌^快導(dǎo)致物料表面快速失水，熱量聚集加劇褐變，但茶樹(shù)菇菇體大部分是菌柄，在干燥過(guò)程的形態(tài)變化較小，所以工藝B、工藝C 相比工藝A 的收縮度差異不大。工藝C 和工藝D 的感官評(píng)分介于工藝A 和工藝B 之間，可見(jiàn)干品感官的主要決定因素是干燥時(shí)間，但間歇干燥在一定程度上有利于緩解升溫速率過(guò)快導(dǎo)致褐變現(xiàn)象。

2.2.2 能耗對(duì)比

干燥能耗對(duì)比見(jiàn)表4。

表4 干燥能耗對(duì)比

由表4 可知，工藝A 能耗最高，其次分別為工藝B 和工藝C，工藝D 的能耗最低。原因在于工藝A 的干燥時(shí)間最長(zhǎng)，能耗也最多。試驗(yàn)中工藝C 和工藝D 凈干燥時(shí)間相比工藝B 分別減少0.5 h 和1.5 h，但能耗相比工藝A 僅減少2.59 MJ 和6.18 MJ，未能明顯體現(xiàn)間歇干燥節(jié)約能耗的作用，原因在于干燥間歇期間物料在干燥室內(nèi)封閉緩蘇，干燥室溫度自然下降，間歇結(jié)束后繼續(xù)干燥的升溫過(guò)程消耗了較多能量。

3 結(jié)論

自研5HSYJ-8 型農(nóng)產(chǎn)品熱風(fēng)干燥試驗(yàn)裝置進(jìn)行茶樹(shù)菇變溫?zé)犸L(fēng)干燥試驗(yàn)，進(jìn)行了緩速階梯式升溫工藝、快速階梯式升溫工藝、兩段間歇干燥工藝、三段間歇干燥4 種工藝對(duì)比試驗(yàn)，分析茶樹(shù)菇變溫?zé)犸L(fēng)干燥特性，對(duì)干燥時(shí)間、干品品質(zhì)和干燥能耗進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。

結(jié)果表明，茶樹(shù)菇變溫?zé)犸L(fēng)干燥可分為恒速干燥和降速干燥2 個(gè)階段，其中恒速干燥階段干基含水率范圍為（4.1～8.9） kg 水/ kg 干基，降速干燥階段干基含水率范圍為4.0 kg水/ kg干基烘至安全含水率。升溫速率對(duì)茶樹(shù)菇干燥速率有明顯影響，緩速階梯式升溫工藝（工藝A） 相比快速階梯式升溫工藝（工藝B） 干燥時(shí)間多0.5 h；間歇干燥可明顯縮短凈干燥時(shí)間，兩段間歇干燥工藝（工藝C） 凈干燥時(shí)間9.0 h，相比工藝B 節(jié)約0.5 h，三段間歇干燥工藝（工藝D） 凈干燥時(shí)間僅8 h，相比工藝B 節(jié)約1.5 h，間歇干燥可節(jié)約能耗，工藝C 相比工藝B 節(jié)約能耗2.6 MJ，工藝D 相比工藝B 節(jié)約能耗5.1 MJ。

從干燥時(shí)間、感官品質(zhì)、能耗3 個(gè)方面進(jìn)行綜合對(duì)比，緩速階梯式升溫干燥的干品感官最佳，但干燥周期較長(zhǎng)、能耗偏高?？焖匐A梯式升溫干燥的干燥周期短、能耗較低，但干燥品質(zhì)差。間歇干燥可以得到較好的干品品質(zhì)，還可減少能耗、縮短凈干燥時(shí)間，加入單段或多段干燥間歇有利于實(shí)現(xiàn)干燥時(shí)間、感官品質(zhì)和能耗的平衡。