真空微波干燥木耳技術研究

梁昌祥，黃彩奕，梁明華，陳兵兵，伍淑婕

（賀州學院食品與生物工程學院，廣西賀州 542899）

木耳（Auricularia auricula(L.ex Hook.)Underwood）是一種常見的可食用菌種，含有鐵、鈣、磷和維生素等多種有利于人體的營養物質[1]。我國是世界第一的黑木耳生產國[2]，主要產地分布在黑龍江、云南、廣西等地。2019 年廣西食用菌產量已排在全國前5 位[3]，黑木耳是當地助農脫貧的拳頭產品之一。目前，國內木耳干燥多采用自然光照或者人工烘干，這種傳統的干燥方式生產效率低下，也無法保證質量。自然晾曬的木耳受天氣的制約，還會被周圍塵土砂礫污染，在天氣不好時用人工烘干的方式，不好掌握火候，容易干燥過度，因此需要研究更符合現代生產需要的干燥方法。目前，國內使用傳統日曬木耳在晴朗天氣下需要1～2 d，而且浪費人工和用地。除了自然干燥外，熱風干燥也是現在常用的干燥方法之一[4]，熱風干燥只需要4～8 h[5]就能干燥完成，但是加熱時熱量是從外面傳入物料里，傳熱和傳質方向相反，會導致木耳的干燥速度慢，也影響其干燥后的品質[6]。相比較熱風干燥，微波干燥的優勢在于不但熱能利用率高、干燥時間短、生產效率高、能耗僅為其他加熱方式的幾十分之一，干燥時溫度相比較其他干燥方式要低，而且干燥均勻、干燥過程封閉清潔、可保證干燥后食品的品質，干燥過程易實現自動化控制，技術上可靠、可行，真空微波技術在食品與農產品加工業等行業的應用并不少見[7]，但目前選擇真空微波干燥木耳的加工廠比較少。試驗使用MEMD-M-V-6 型微波干燥箱對廣西產黑木耳進行干燥處理，設定不同的微波功率和真空度對不同大小等級的木耳進行試驗，對干濕比、含水量、直徑等理化指標進行測試，觀察這些變量給木耳干制品帶來的影響。試圖尋找出能快速、便捷并保證木耳質量的干燥方法，為國內木耳加工產業提供一個新思路。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

1.1.1 試驗材料

購于當天采摘的形狀完整，無破碎、無蟲洞的廣西產新鮮黑木耳，木耳色澤呈淺褐色，質地為膠質狀半透明，薄而有彈性，用水分測定儀測定其初始含水量在93%左右，將其每一朵完整的木耳分離開來，清洗干凈，瀝干表面多余水分，備用。

1.1.2 主要儀器

酷貝家用電子秤，永康市艾瑞貿易有限公司產品；MEMD-M-V-6 型微波干燥箱，河南勃達微波電氣自動化設備有限公司產品；MB90 型水分測定儀，奧豪斯儀器有限公司產品。

1.2 試驗方法

1.2.1 前處理

將清洗干凈的新鮮黑木耳按照直徑大小分成3 個等級，其中直徑范圍在16～10 cm 為大朵木耳（用a 表示）；直徑范圍在10～5 cm 為中朵木耳（用b表示）；直徑范圍在5 cm 以下為小朵木耳（用c表示）。

為了達到國家標準，要求每組木耳要干燥至含水量為10%～12%[8]（木耳安全含水量） 停止干燥，但不宜過低，試驗發現含水量低于5%，繼續干燥則會造成木耳的焦化。

將處理好的木耳原料薄厚均勻地平鋪在微波干燥箱的專用托盤上，確保每一朵木耳間不會發生重疊影響水分發散，從而影響干燥試驗結果，在同一真空度下，用不同干燥功率對3 個等級的木耳進行干燥，繪制其含水量隨時間而變化的干燥曲線，并用結果進行對比，觀察不同因素對真空微波木耳干制品的影響。

1.2.2 干燥試驗

因試驗機器為中大型生產機械，其功率只有3，6，9 kW，以這3 種功率為基礎進行研究。由于機器真空度的設定只能為一定范圍，試驗按照需要設定一個較小的真空度波動范圍，根據機器設定，當真空度低于低值時，機器會自動開啟真空泵進行抽氣，當達到高值時自動停止。

①將微波干燥功率設定為3 kW，且在這一功率下設定真空度為0.015～0.020，0.035～0.040，0.055～0.060，0.075～0.080 MPa 時對木耳進行干燥試驗，標記為試驗組1，2，3，4。②將微波干燥功率設定為6 kW，且在這一功率下設定真空度為0.015～0.020，0.035～0.040，0.055～0.06，0.075～0.080 MPa 時對木耳進行干燥試驗，標記為試驗組5，6，7，8。③將微波干燥功率設定為9 kW，且在這一功率下設定真空 度 為0.015～0.020，0.035～0.040，0.055～0.060，0.075～0.080 MPa 時對木耳進行干燥試驗，標記為試驗組9，10，11，12。

每組隨機選擇25 份約200 g 的完好樣品，稱質量，做好標記，每隔5 min 取一份樣稱質量一次（開停機距工況所需時間較少，暫時不做記錄），記錄樣品木耳質量、干燥時間，最終達到木耳安全含水量（12%） 以下。結合鼓泡的情況分析應采取的合適微波功率和真空度。并且每一組干燥試驗都隨機挑選其中三朵形狀完整，無破碎、無蟲洞的木耳作為樣品，記錄其干燥前后體積形狀的變化并進行復水性試驗，取其平均值以減少試驗誤差，驗證最終產品干濕比是否達到了國標標準。

1.2.3 復水性試驗

按照國標（GB/T 6192—2019） 規定[9]，正常黑木耳干制品的干濕比在1∶9 以上才算達標。按國標（GB/T 6192—2019） 方法在每一組干燥試驗中，都稱取10 g 樣品（精準至±0.1 g），在18～25 ℃的室內，放入水中浸泡8 h，取出瀝水甩干后稱質量，按照公式（1） 計算干濕比，計算結果精確到小數點后一位。

式中：Y——樣品干濕比；

m1——樣品濕質量，g；

m——樣品干質量，g。

根據試驗實際情況，在干燥前每組試驗都選定3 朵樣品木耳并做標記，記錄其干燥前的質量、干燥后的質量和復水后的質量，用國標方法計算其干濕比，并取3 朵的平均值作為試驗結果。

1.2.4 水分含量測定

用MB90 型水分含量測定儀測定干燥后木耳的水分含量。將水分測定儀進行調平，調平后將干燥后的試驗品放入樣品盤，關閉上蓋讓水分儀自動開始干燥和測量，屏幕顯示選擇%MC（水分含量） 狀態，將溫度設定為105 ℃，測試結束干燥自動停止，讀數記錄，每組試驗都隨機取樣3 次分別進行測試，結果取其平均值。

2 結果與分析

2.1 木耳干燥

2.1.1 不同功率對木耳干燥時間的影響

為了測試不同真空度與真空微波功率對木耳干燥時間的影響，在所有試驗組黑木耳全部干燥完成后，分別以微波干燥的真空度和真空微波功率為變量，繪制成折線圖，直觀地看到不同變量對木耳微波干燥時間的影響。

a 級木耳在0.075～0.080 MPa 時不同功率的干燥時間見圖1，b 級木耳在0.075～0.080 MPa 時不同功率的干燥時間見圖2，c 級木耳在0.075～0.080 MPa時不同功率的干燥時間見圖3。

圖1 a 級木耳在0.075～0.080 MPa 時不同功率的干燥時間

圖2 b 級木耳在0.075～0.080 MPa 時不同功率的干燥時間

圖3 c 級木耳在0.075～0.080 MPa 時不同功率的干燥時間

由圖1 可知，功率對木耳干燥時間有很大的影響。總體來說，功率越大，干燥時間越短。其中，3 kW 需要較長時間，能耗更大，而6，9 kW 的干燥時間較短，在干燥后期會有一段時間較長的處理階段。因為真空微波傳熱不用介質，不會對流，木耳內外同時升溫，所以干燥均勻，干燥時間很短[10]。隨著微波功率的增大，木耳在單位時間內吸收微波能變多，水分蒸發速度加快，達到安全含水量需要的時間就縮短[11]。在干燥后期時，木耳中含水量已經很低，根據干燥的原理，水分要從木耳內部先到達表面，所以干燥時間延長。如果僅僅考慮干燥時間，可以使用中大功率，但是結合成品質量而言卻又是另外一種選擇。

而3 個等級的木耳在相同真空度和干燥功率下，干燥到同一安全含水率的時間相差不大，可以看出在5～16 cm 木耳微波干燥處理中，影響木耳微波干燥時間的主要因素不是木耳大小。

2.1.2 木耳膨化對木耳品質的影響

新鮮黑木耳干燥過程中顏色不斷加深，直到干燥結束顏色變成黑褐色，表面光滑明亮、背面偏灰、不透明，變硬體積變小。以b 級黑木耳取樣為例，新鮮黑木耳與干燥后黑木耳之間有明顯的體積變化，各參數都縮小到干燥前的50%左右，復水后體積能恢復到原樣，但膨化后的干木耳嚴重變樣，與正常的干木耳差別巨大。

干燥后的黑木耳見圖4，膨化后木耳（左），新鮮木耳（右） 見圖5，b 級木耳干燥前后木耳的形狀變化見表1。

圖4 干燥后的黑木耳

圖5 膨化后木耳（左），新鮮木耳（右）

表1 b 級木耳干燥前后木耳的形狀變化

干燥功率為9 kW 時，試驗組9，10，11，12 在干燥進行到大約15 min 時3 個等級的木耳皆開始出現明顯的膨化現象；干燥功率為6 kW 時，試驗組5，6，7，8，在干燥進行至20 min 左右3 個等級木耳也出現膨化現象；干燥功率為3 kW 時，試驗組1，2，3，4 的木耳全程無明顯膨化現象。根據試驗結果可以發現，真空微波干燥木耳會造成木耳干制品內部鼓脹，而且真空度越大，這種現象越嚴重。預計在真空微波干燥初期，微波能處于累積階段，轉化的熱能相對較少，木耳中水分還比較多，內部結構變化不明顯，木耳仍處于初期的柔軟狀態，表面沒有明顯變化，當干燥進行到一定程度時，大量微波能轉化為熱能，溫度不斷升高，木耳中水分持續大量排出，內部組織結構被破壞開始分離[12]，并且木耳組織結構間空氣逐漸增多，木耳開始膨脹，到干燥后期木耳逐漸變硬并定型，導致部分木耳干燥后嚴重變形，會發生這種現象是由于微波干燥會促使干燥物料產生孔洞結構[13]，由于木耳非常薄，不會產生蜂窩狀網絡結構而是直接分離，產生膨化現象。所以干燥時間越短，膨脹效果越明顯，在相同功率下真空度越大木耳出現的膨化現象越嚴重。因此不能僅僅考慮干燥時間，也要考慮干燥后木耳的品質。

木耳的膨化率百分比見圖6。

圖6 木耳的膨化率百分比

3 種等級大小木耳都有這種膨化變形的發生，縱軸表示膨化率百分比。從柱形圖可看出，這種現象與木耳的大小形狀無關，只與微波干燥的真空度和功率有關。

在試驗過程中可考慮像羅漢果在干燥前扎針預防炸果一樣在木耳表面扎針來預防木耳膨化[14]，但考慮到扎針之后外觀有損影響感官，且經過試驗后發現扎針后雖然不會膨脹得這么嚴重，但依舊會有部分分離，所以放棄這一方式。綜合以上的結果，干燥功率為3 kW 是比較好的選擇。

2.1.3 不同真空度對木耳干燥的影響

選取在3 kW的功率為例，分別設定為0.015～0.020，0.035～0.040，0.055～0.060，0.075～0.080 MPa時，對b 級木耳進行木耳干燥試驗。

3 kW 功率時不同真空度的干燥時間見圖7。

圖7 3 kW 功率時不同真空度的干燥時間

由圖7 可知，在此條件下真空度越大，木耳干燥時間越短，且后半段的差距比較明顯，但相比于功率，真空度對木耳干燥時間的影響其實并不算大，功率才是影響木耳干燥時間的主要因素。為了加快干燥時間，節省時間，可以選擇較大的真空度，即0.075～0.080 MPa。

2.2 復水性試驗及水分含量測定

每組木耳各測3 次取其平均值。

b 級木耳的水分含量與干濕比（平均值） 見表2。

表2 b 級木耳的水分含量與干濕比（平均值）

由試驗結果可以看出，木耳最終含水量達到國家標準。食品中水分含量過高會加速微生物的生長繁殖，使食品可保存時間變短，因此需要干燥將物料中的水分含量降低到一定程度，抑制食品中的酶活性與微生物的繁殖，使其達到長期儲存的目的。干燥后的物料含水率要達到安全含水率以下。木耳干制品的含水量應該在國家標準含水量12%以下，不僅易儲存，運輸過程中還不易破碎[15]。

據國家質檢總局對黑木耳、銀耳產品質量的國家監督抽查結果[16]，可以看出木耳干制品不合格的問題，多為含水量與干濕比不達標，而試驗運用真空微波干燥箱干燥的木耳，在設定好的干燥時間內，木耳干制品的含水量都在安全含水量以下，都達到了國家規定的木耳干制品標準，可見真空微波干燥十分適合木耳加工標準化作業。

進行復水性試驗將木耳泡發后瀝干多余水分，外表上看與正常新鮮木耳一致，顏色變回淺褐色且透光，手感柔軟，體積恢復原來大小。發生膨化現象的木耳在進行復水性試驗泡發后，從外表上與新鮮黑木耳和正常干木耳泡發后的樣子差別不大，木耳中間依舊是中空分離狀態。

3 結論

相比于其他干燥方式，微波干燥更快速，更容易標準化作業。微波干燥木耳時間比傳統干燥更短，只要設定好真空度、功率及干燥時間，就能保證干燥的木耳均達到想要的標準，提高生產效率、降低干燥時間，減少原材料損耗成本，并且保證品質。傳統干燥方式會造成干燥不均勻的現象，真空微波干燥因其特性則可以完美避免這一現象發生，無論木耳的形狀大小其干燥效果都一致。

運用MEMD-M-V-6 型微波干燥箱干燥廣西產本地新鮮黑木耳。根據試驗結果，干燥功率3 kW 時的試驗組1，2，3，4 號因素下3 個等級的木耳都品相完好，理化指標也都達到國標標準；干燥功率6 kW 時，試驗組5，6，7，8 號因素下3 個等級木耳都出現膨化現象，且真空度越大，膨化現象越嚴重；干燥功率9 kW 時，試驗組9，10，11，12 號因素下3 個等級木耳膨化現象十分嚴重。根據觀察3 個大小等級的木耳出現這種膨化率可以發現，膨化現象的出現和木耳的形狀大小無關，只與干燥功率和真空度有關，且真空度越大，膨化率越高，過高的功率也會加劇這一現象，從而影響木耳干制品的品質。

過高的功率會導致干燥過程太快，不好監測木耳干燥過程的狀態，在用微波干燥機進行工廠化木耳干燥處理時，如果全程只用單功率進行干燥，應該把功率設定為3 kW 最為合適，真空度0.075～0.080 MPa 較能節省時間，這樣設定能保證在快速干燥木耳的同時，保證木耳的品質。