茶樹菇變溫熱風干燥工藝研究

盧營蓬，易文裕，王 攀

（四川省農業機械研究設計院，四川成都 610066）

茶樹菇（Agrocybe aegerita） 學名柱狀田頭菇，屬珍稀食用菌。茶樹菇蓋嫩菇柄脆、味純清香、營養豐富，含有8 種必需氨基酸、豐富的B 族維生素和多種礦質元素。茶樹菇藥用價值極高，具有補腎、利尿、健脾、止瀉等功效，有利于幫助改善高血壓和心血管。

新鮮茶樹菇水分含量90%左右，采收后隨著水分蒸騰茶樹菇體會枯萎和皺縮，影響鮮度和風味，鮮菇貨架期很短。茶樹菇干品體積小不易變質，便于運輸和保存，而且生產成本低，是延長貨架期的有效方法。茶樹菇干制過程中，干燥溫度對干品品質有重要影響[1]，高溫干燥使茶樹菇水分外擴散作用快于內擴散，導致表面干結，內部水分散失困難，降低干燥品質[2]，低溫干燥的烘干時間長，干燥效率低。

變溫干燥通過設置不同干燥階段的溫度、升溫速率、間歇時間等工藝參數，調節物料失水規律，達到干燥品質、干燥時間和能耗的平衡，以獲得最佳的經濟效益[3]。通過變溫熱風干燥試驗，研究茶樹菇變溫熱風干燥特性，從干品感官、干燥時間、能耗3 個方面對比不同的變溫熱風干燥工藝的優劣，以期為茶樹菇干制加工提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

新鮮茶樹菇，購自成都萬年場農貿市場，4 批次鮮菇含水率89.4%～90.5%，平均含水率89.93%。采購的新鮮茶樹菇為簇狀，干燥前進行如下處理：剪掉茶樹菇簇腳，使茶樹菇相互分離，清除菇腳上的泥土，并按GB/T 37749—2019《茶樹菇》要求剔除菇蓋直徑小于2.5 cm，菇柄長度小于5.0 cm 的茶樹菇。

1.2 儀器與設備

自研干燥設備5HSYJ-8 型熱風干燥試驗裝置，采用雙風機循環穿流干燥，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置，可設置多個溫度段，各溫度段參數包括溫度、升溫時間、升溫速率，實現自動變溫分段干燥。在干燥室中安裝有微型稱重傳感器，對物料失水量進行在線測量，實時獲取并記錄物料含水量的變化情況，設備中安裝有多個傳感器，可對新風、熱風、廢氣、循環風狀態參數（溫濕度、風速）和能耗進行實時監測。

1.3 試驗方法

1.3.1 試驗設計

參考研究文獻[4]和茶樹菇生產工藝，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 ℃。

根據不同的升溫速率和干燥間歇，設置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）。

茶樹菇干燥工藝參數見表1。

表1 茶樹菇干燥工藝參數

其中，工藝A 和工藝B 的區別在于35～50 ℃的干燥時間不同，即35 ℃升溫至50 ℃的升溫速率不同，用于對比升溫速率對茶樹菇干燥效果的影響。工藝B、工藝C、工藝D 的區別在于加入干燥間歇的段數和間隔時間不同，用于對比間歇干燥對茶樹菇干燥效果的影響。間歇干燥的操作要求為關閉加熱管和風機，打開排濕口，讓物料在烘室中進行封閉緩蘇。

4 種工藝的其他干燥條件統一為熱風風速0.8±0.2 m/s，裝載密度6±0.1 kg/m2，每隔1 h 進行烘盤順序的輪換，使各盤失水均勻。為避免新鮮空氣狀態對試驗的影響，試驗均在溫度18～23 ℃，空氣濕度60%～70%的晴朗天氣中進行。

烘干前后茶樹菇形態對比見圖1。

圖1 烘干前后茶樹菇形態對比

干燥工藝程序設定好后，按裝載密度要求將處理后的鮮菇材料鋪放在烘盤中，如圖1 所示依次擺放3 列，然后開始試驗直至物料烘干至安全含水率以下。每種工藝的試驗重復3 次，試驗數據取平均值。試驗結束后，整理記錄數據繪制茶樹菇干燥曲線和干燥速率曲線，進行茶樹菇干燥效果評價。

1.3.2 干燥特性參數和品質評價指標測定

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

（2） 干基含水率。用水分質量占物料干質量的比值表示，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間變化的關系表征。

（4） 感官評價。參考GB/T 37749—2019《茶樹菇》制定茶樹菇干品感官綜合評定標準，由10 名成員組成感官評價小組，對茶樹菇干品的感官進行綜合評價。

感官綜合評定標準見表2。

表2 感官綜合評定標準

2 結果與分析

2.1 熱風干燥特性

茶樹菇變溫熱風干燥特性曲線見圖2。

圖2 茶樹菇變溫熱風干燥特性曲線

由圖2（a） 可知，升溫速率對茶樹菇干燥特性影響顯著，根據表1，可知工藝A 35～50 ℃間的干燥時間為5 h，工藝B 35～50 ℃的干燥時間為3 h，2 種工藝在低溫段的烘干時間差為2 h。干燥結束后，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，干燥時間也縮短0.5 h，可見提高升溫速率有利于加快茶樹菇干燥速率、縮短干燥周期，這是因為變溫干燥過程升溫速率越高，就更早進入高溫段，加快了茶樹菇表面水分外擴散蒸發速度和內部水分由內向外滲透擴散速度。

由圖2（b） 可知，35～60 ℃變溫熱風干燥工藝下，茶樹菇干燥過程分為近似恒速干燥和降速干燥2 個階段。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，是物料非結合水的散失階段，內擴散速度快于外擴散速度，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，隨著非結合水的散失，物料傳熱與傳質的阻力增大，物料內擴散作用減弱，外擴散速度也逐漸降低，干燥速率遞減直至烘干。

由圖2 可知，間歇干燥對茶樹菇變溫熱風干燥特性的影響，間歇干燥是指在干燥過程中停機一段時間，讓物料在水分梯度差的作用下進行熱濕交換的操作，可使物料內部水分趨于平衡，降低干燥引起內部的熱應力沖擊，避免物料因收縮、硬化及褐變而影響干制品品質[5]。干燥間歇設置在干燥速率開始降低的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間，工藝B 干燥時間9.5 h，工藝C 總干燥時間11 h，剔除間歇的2 h 后凈干燥時間9 h，工藝D 總干燥時間11 h，剔除間歇的3 h 后凈干燥時間僅8 h，這是因為在間歇過程中，茶樹菇表面水分散失的外擴散作用減緩，在內外溫度差的作用下內擴散作用使水分不斷向外擴散，降低了再次干燥時傳熱傳質的阻力，從而提高間歇后的干燥速率。

2.2 茶樹菇變溫熱風干燥效果綜合評價

2.2.1 感官評價

茶樹菇干品感官評價見表3。

表3 茶樹菇干品感官評價

緩速階梯式升溫工藝（工藝A） 的干品感官評價最優，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） 的干品感官評價最差。

感官評價結果的原因在于，工藝A 升溫速率慢，干燥時間長，茶樹菇不易產生硬化、過度收縮和褐變，所以工藝A 的干品品質最佳。工藝B 的干品感官品質最差，這是因為升溫較快導致物料表面快速失水，熱量聚集加劇褐變，但茶樹菇菇體大部分是菌柄，在干燥過程的形態變化較小，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 的感官評分介于工藝A 和工藝B 之間，可見干品感官的主要決定因素是干燥時間，但間歇干燥在一定程度上有利于緩解升溫速率過快導致褐變現象。

2.2.2 能耗對比

干燥能耗對比見表4。

表4 干燥能耗對比

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 的干燥時間最長，能耗也最多。試驗中工藝C 和工藝D 凈干燥時間相比工藝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，未能明顯體現間歇干燥節約能耗的作用，原因在于干燥間歇期間物料在干燥室內封閉緩蘇，干燥室溫度自然下降，間歇結束后繼續干燥的升溫過程消耗了較多能量。

3 結論

自研5HSYJ-8 型農產品熱風干燥試驗裝置進行茶樹菇變溫熱風干燥試驗，進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 種工藝對比試驗，分析茶樹菇變溫熱風干燥特性，對干燥時間、干品品質和干燥能耗進行綜合評價。

結果表明，茶樹菇變溫熱風干燥可分為恒速干燥和降速干燥2 個階段，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。升溫速率對茶樹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） 干燥時間多0.5 h；間歇干燥可明顯縮短凈干燥時間，兩段間歇干燥工藝（工藝C） 凈干燥時間9.0 h，相比工藝B 節約0.5 h，三段間歇干燥工藝（工藝D） 凈干燥時間僅8 h，相比工藝B 節約1.5 h，間歇干燥可節約能耗，工藝C 相比工藝B 節約能耗2.6 MJ，工藝D 相比工藝B 節約能耗5.1 MJ。

從干燥時間、感官品質、能耗3 個方面進行綜合對比，緩速階梯式升溫干燥的干品感官最佳，但干燥周期較長、能耗偏高?？焖匐A梯式升溫干燥的干燥周期短、能耗較低，但干燥品質差。間歇干燥可以得到較好的干品品質，還可減少能耗、縮短凈干燥時間，加入單段或多段干燥間歇有利于實現干燥時間、感官品質和能耗的平衡。