王 輝，李 毅*，李民山，夏蘭蘭，黨昱翔

（1.蘭州工業(yè)學院機電工程學院，甘肅 蘭州 730050；2.西安理工大學機械與精密儀器工程學院，陜西 西安 710048；3.新疆師范大學教育科學學院，新疆 烏魯木齊 830017）

黃花菜，又稱金針菜，是一種百合科萱草屬植物，具有較高的食用、藥用和觀賞價值。它的花蕾經(jīng)過殺青脫水制成干菜，是很受歡迎的食品，具有健胃、利尿、通乳、健腦、延緩衰老等功效。黃花菜是我國本土培育的農(nóng)作物，我國也是世界上最主要的商品黃花菜生產(chǎn)國。20 世紀60 年代以來，馬來西亞、馬達加斯加、日本等從中國引種黃花菜，但種植量相對較少；我國生產(chǎn)的黃花菜在營養(yǎng)及品相等方面價值較高，具有一定的出口市場。近年來，北京、上海、廣州、深圳等一線城市興起食用鮮黃花菜的熱潮，2018 年僅北京市消費鮮黃花菜就超過6 000 t，全國鮮黃花菜消費量總計2.35 萬t。鮮黃花菜消費習慣正在形成，市場開發(fā)潛力巨大。相對鮮黃花菜，目前干黃花菜市場仍然占主導地位，近幾年中國干黃花菜行業(yè)市場規(guī)模及價格走勢均持續(xù)升高，還未達到市場飽和。除國內(nèi)市場外，作為特色較為鮮明的蔬菜，黃花菜還遠銷歐美、日本、新加坡、馬來西亞、泰國、印度尼西亞等幾十個國家[1]，黃花菜行業(yè)整體發(fā)展前景良好。

鮮黃花菜內(nèi)含秋水仙堿，食用較多會導致食物中毒，需要對其進行殺青處理，然后脫水制成黃花菜干菜，便于長期保存。由于目前黃花菜加工設(shè)備較少，針對殺青和脫水過程中的各控制參數(shù)對黃花菜干菜制備影響效果研究不足，導致黃花菜干菜生產(chǎn)效率相對較低，品質(zhì)良莠不齊。在黃花菜種植規(guī)模小、分布分散、交通不便的地區(qū)，還沒有形成相關(guān)鮮黃花菜收購的大型加工企業(yè)。當?shù)剞r(nóng)民需要自行殺青脫水，然后由干黃花菜收購商進行收購。這種方式生產(chǎn)能力低，無法保證黃花菜品質(zhì)，經(jīng)濟效益低，嚴重制約了當?shù)攸S花菜行業(yè)的發(fā)展[2]。主要原因是當?shù)剞r(nóng)民缺乏價格適中的黃花菜殺青脫水設(shè)備，部分地區(qū)甚至還在采用原始的鐵鍋蒸制或塑料袋悶曬方式殺青，太陽光晾曬方式脫水，遇到陰雨天氣無法生產(chǎn)，只能腌制處理。本文主要以黃花菜為研究對象開展調(diào)查和研究，針對影響黃花菜殺青脫水的參數(shù)，探討最佳的黃花菜殺青脫水工藝，以期解決當?shù)剞r(nóng)戶的黃花菜殺青脫水設(shè)備價格高昂、效率低下等問題。

1 黃花菜主要殺青方式

鮮黃花菜需通過殺青使秋水仙堿分解，防止食用后在人體內(nèi)轉(zhuǎn)化為二氧秋水仙堿，導致食物中毒。但同時，殺青可破壞黃花菜中內(nèi)源酶的活性，因此要防止在后續(xù)干制過程中發(fā)生酶促褐變，影響黃花菜干制品的品質(zhì)。

1.1 熏蒸殺青

熏蒸殺青即利用水蒸氣發(fā)出的熱量直接噴蒸到新鮮黃花菜表面進行蒸燙殺青處理，以除去其中的秋水仙堿。在傳統(tǒng)的熏蒸殺青基礎(chǔ)上，楊帥堯[3]優(yōu)化得到了最佳的熏蒸殺青條件為100 ℃、70 s，此時黃花菜的過氧化物酶活力為44.2±2.1 U/(g·min)，POD 活力降低為原來的4.97%，達到鈍化酶的要求，同時還原糖、總糖和VC 的保留量較高。庹棽[4]提出了采用熱泵代替普通水汽蒸制或者蒸汽鍋爐殺青，使熏蒸殺青的效率更高，且黃花菜更加清潔，對人體無害。目前黃花菜傳統(tǒng)的殺青方法仍為熏蒸殺青，其效率低，成本高，因此利用傳統(tǒng)的熏蒸殺青法開發(fā)黃花菜殺青的自動化設(shè)備是下一步的研發(fā)熱點。

1.2 蒸汽熱風殺青

蒸汽熱風殺青主要通過加熱產(chǎn)生蒸汽，將蒸汽加熱到一定溫度后，轉(zhuǎn)化為熱風，再通過烘箱內(nèi)的風管均勻的送入烘箱內(nèi)，對黃花菜進行殺青。王鈺[5]提出了一種雙出風口無葉風扇，空氣在底座通過風機加壓將氣流送入風圈內(nèi)，氣流在狹小的出風口噴射而出，利用空氣動力學使氣流壓力變大，此設(shè)計使吹出的風更接近自然風，風力穩(wěn)柔且持續(xù)，借鑒此設(shè)計，將蒸汽和熱空氣混合用于黃花菜殺青，使殺青受熱均勻，效率提高。蒸汽熱風殺青機節(jié)能環(huán)保，殺青程度均勻且自動化程度高，操作簡單，因此在我國市場上有廣闊的應(yīng)用空間。

1.3 網(wǎng)帶連續(xù)殺青

網(wǎng)帶連續(xù)殺青是將黃花菜通過人工或傳送帶送入殺青機，采用蒸汽熱風進行殺青。佘小明等[6]研發(fā)的網(wǎng)帶連續(xù)殺青機由輸送網(wǎng)帶、傳動裝置、冷卻裝置、蒸汽管、汽水鍋爐及電控柜組成，當鍋爐水溫度達到70 ℃左右時，將黃花連續(xù)均勻攤布在網(wǎng)帶入口，以1 m2面積裝黃花菜10 kg 為宜，打開蒸汽管道的閥門，開啟輸送網(wǎng)帶，將黃花送進機體，有蒸汽管噴出的蒸汽對黃花進行蒸制，蒸制時間以8～10 min 為宜，然后進入冷卻區(qū)。通過軸流風機進行強制冷卻，經(jīng)過實驗驗證采用網(wǎng)帶連續(xù)殺青機對黃花進行殺青處理，蒸汽溫度設(shè)定為80～90 ℃，殺青時間8～10 min。相比蒸汽熱風殺青機，網(wǎng)帶連續(xù)殺青機自動化程度更高，極大地減少了人工操作的誤差，就目前而言大型加工黃花菜企業(yè)使用該設(shè)備較多且市場前景廣闊。

2 黃花菜的主要脫水方式

新鮮黃花菜先進行殺青處理，利用各種殺青方式快速殺滅花蕾中組織細胞的活性，從而達到阻止黃花菜的呼吸消耗、酶促褐變、開花等目的，同時去除新鮮黃花菜中的有毒物質(zhì)，殺青處理后的黃花菜將進行脫水。

黃花菜殺青后的脫水工藝是黃花菜制備干菜生產(chǎn)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，同時也是耗時、耗能的生產(chǎn)工序。不同的脫水方法有不同的特點，得到的黃花菜干制品的品質(zhì)也有差異。目前黃花菜脫水干制的常用方法主要有日曬干制法、熱風脫水法、烘干箱烘干法、微波脫水法，真空冷凍脫水法以及中波紅外脫水法。

2.1 日曬干制法

日曬干制法是利用太陽光發(fā)出的熱能，對殺青后的黃花菜進行曬干，以便長期儲存。我國大部分的黃花菜種植戶采用的干制技術(shù)比較傳統(tǒng)，以日曬為主，通過風干達到黃花菜脫水的目的，成本較低，但由于其干制的熱能來源于自然的太陽光照，所以受制于天氣的變化，同時日曬的干制效率較低，往往需要干制2～3 d，暴露于露天的環(huán)境下，黃花菜的衛(wèi)生質(zhì)量無法得到保障[7]。日曬干制法占用的土地資源較多，依賴于自然氣候，且干燥消耗的時間長，干燥規(guī)模大時操作極為不便，因此在目前市場來說使用最少。

2.2 熱風脫水法

熱風脫水法是以脫水的熱空氣為脫水介質(zhì)，利用黃花菜在氣流中吸收熱量和氣流的流動，使物料內(nèi)部的水分得到蒸發(fā)。熱風脫水法是目前大部分產(chǎn)品脫水使用的一種方法[8]，黃花菜同樣也適用于熱風脫水。熱風脫水自動化程度高，且不受制于天氣的影響，同時相對封閉的環(huán)境減少了脫水過程中的污染。但熱風脫水產(chǎn)熱效率低，脫水效率相對較低，且對黃花菜營養(yǎng)物質(zhì)和品質(zhì)影響較大；脫水時間長，成品效果差，因此在目前市場中，熱風脫水法使用較少。

2.3 烘干箱烘干法

烘干箱烘干是利用溫度傳感器將烘箱內(nèi)部的實際溫度轉(zhuǎn)換為電信號，經(jīng)過集成放大器的放大后，輸出控制信號，有效地控制電加熱絲的平均加熱功率，使烘箱內(nèi)的溫度保持恒溫進行脫水。烘干箱烘干可使得黃花菜較清潔、衛(wèi)生且節(jié)能，但黃花菜的成品效果差，容易出現(xiàn)焦黃且價格較高等問題，因此在目前市場中使用較少。

2.4 微波脫水法

微波脫水法是利用電磁輻射的強穿透性對黃花菜進行脫水，在電磁波的輻射范圍內(nèi)放置黃花菜，使黃花菜溫度升高，內(nèi)部水分蒸發(fā)。微波脫水法是一種輻照脫水的方法，微波脫水使物料內(nèi)部產(chǎn)生熱，從而加快物料的脫水速率，降低脫水的能耗[9]。但由于微波脫水強穿透力的特點，使內(nèi)部水分快速地遷移至物料的表面，這會使干制品產(chǎn)生內(nèi)部過硬，而表面通常產(chǎn)生焦化的現(xiàn)象，與其他脫水方法相比具有均勻脫水的特點，但設(shè)備初始投入大，需要較高的操作水平，因此在目前市場中使用較少。

2.5 真空冷凍脫水法

真空冷凍脫水是一種利用水分升華使黃花菜脫水的新型方法。真空冷凍脫水法通過較低的溫度在不破壞物料內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)的情況下，使黃花菜內(nèi)部水分升華的脫水方法避免了傳統(tǒng)干制方法因高溫常壓而帶來的變色、變味、營養(yǎng)成分流失等問題，具有保持黃花菜的形、色、香、味、營養(yǎng)成分、復水性好等優(yōu)點[10]。由于這種脫水設(shè)備的成本比較高，不利于黃花菜脫水設(shè)備的實際生產(chǎn)，不能被大多數(shù)消費者接受，因此在目前我國黃花菜加工行業(yè)使用較少。

2.6 中波紅外脫水法

中波紅外脫水法通過原料挑選、潔洗、燙漂、冷卻、瀝水、紅外脫水、分級、包裝等工序?qū)崿F(xiàn)黃花菜的干制。中波紅外脫水利用紅外線可以穿透原子和分子的間隙，使原子和分子振動，產(chǎn)生熱能量，水分內(nèi)向外遷移，提升脫水效率[3]。中波紅外脫水適用于薄層物料脫水，一般與其他脫水技術(shù)相結(jié)合，以取得更好的脫水效果。如與熱風脫水結(jié)合，紅外輻射可迅速提升加熱效率，熱風可把熱量帶入物料深處并帶走蒸發(fā)出來的水分。

因此，通過與黃花菜殺青后的脫水工藝對比得出，黃花菜脫水工藝應(yīng)采用中波紅外脫水與熱風脫水相結(jié)合的脫水工藝，兩種工藝的結(jié)合使鮮黃花菜脫水效率提高，成品效果好且該工藝設(shè)備開發(fā)簡單，造價適中，操作維護容易，適合于農(nóng)村散戶，具有廣闊的市場前景。

3 展望

通過黃花菜產(chǎn)地分布及消費市場調(diào)查，得知近年來鮮黃花菜消費習慣正在形成，市場開發(fā)潛力巨大，干菜黃花菜行業(yè)市場規(guī)模及價格走勢均持續(xù)升高，還未達到市場飽和且其制備機械自動化程度較低，黃花菜干菜的制備工藝復雜多化。因此我國黃花菜干菜制備產(chǎn)業(yè)應(yīng)根據(jù)黃花菜制備干菜的工藝以及黃花菜種植地區(qū)的不同，設(shè)計開發(fā)較為簡單、造價適中、操作維護容易，適合于農(nóng)村家用的黃花菜殺青脫水設(shè)備。在設(shè)計開發(fā)針對黃花菜制備干菜的自動化設(shè)備時，主要考慮黃花菜表面空氣流速、黃花菜與空氣接觸表面積和空氣相對濕度機械結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù)和電氣元件選型參數(shù)，降低對黃花菜溫度的要求，以達到節(jié)約能源、降低生產(chǎn)成本的目的。