木耳微波干燥特性研究

刘冬梅，花 军

(1.东北林业大学机电工程学院，黑龙江哈尔滨 150040;2.东北农业大学工程学院，黑龙江哈尔滨 150030)

黑木耳［Auricularia auricular(L.ex Hook.)Under］，属于担子菌纲木耳目、木耳科，具有多种生理活性，是世界上最早开始人工栽培的高等胶质担子菌。由于新鲜的木耳含水量较高，不易贮存运输，故传统的木耳直接以干品上市。木耳传统的干燥方法多采用自然干燥和热风干燥。传统的木耳干燥存在热利用率低、生产效率过低、耗能过大等不足，而且目前国内外关于木耳干燥的研究报道较少，因此进行其干燥方法和干燥特性的研究尤为重要。

微波是一种具有较强穿透能力的高频电磁波，较大程度地促进了干燥过程中水分向物料表面扩散，从而加快了干燥速度。微波干燥与传统干燥方式相比，不但热能利用率高、加热时间短、生产效率高、节约能源、节省生产成本，而且干燥均匀、清洁生产、可提高产品干燥后食用品质，干燥过程易实现自动化控制，技术上可靠、可行。

笔者对木耳的微波干燥特性进行试验研究，选择微波功率为影响因素，在微波设备上进行干燥试验，分析木耳微波干燥特性，为木耳微波干燥的工艺优化和新型干燥设备的设计提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料 挑选大小比较均匀一致、菇体形状完整、无破碎的新鲜黑木耳，用购物袋扎紧，放入冰箱备用。按国标法(GB 5497-85)测定其初始含水率［1］，试验所用木耳的初始含水率(湿基)为93.06%。主要仪器设备:电子天平，上海浦春计量仪器有限公司;BC/BD-146HB型电冰柜，青岛海尔特种电冰柜有限公司;MTFS型便携式红外测温仪，美国Raytek公司;LG-WD700型微波炉，乐金电子电器有限公司;真空干燥箱，上海一恒科学仪器有限公司。

1.2 方法 每次称取鲜木耳质量约100 g，误差控制在2～3 g(＜5%);薄层均匀平铺在微波设备专用托盘上。微波干燥功率分别设定为800、640、480、320、160 W，在设定功率下对木耳进行干燥试验。每隔1 min取样1次，记录木耳质量、木耳温度;最终达到大约相同物料质量时结束。相同试验条件下，同一试验重复3次，取其平均结果，以减小试验误差。

2 结果与分析

2.1 微波功率对含水率的影响 为了分析木耳的干燥特性，计算出每次试验物料的含水率，绘制各微波功率下的干燥曲线，如图1所示。在同一微波功率下，随着微波干燥时间的增加，木耳含水率呈现减小趋势;在干燥初期，曲线下降缓慢;随着时间的推移，曲线下降有所加快，说明干燥速度加快;干燥后期，含水率下降很快;最后一阶段，曲线变化呈线性。

对于不同功率下干燥曲线的分析:从干燥曲线上看，微波功率越大，干燥所用时间越短，干燥速度越快;干燥结束时含水率接近于同一值。

2.2 微波功率对物料温度的影响 在每次取样测质量前，快速测量物料中心区域温度，绘制各微波功率下的温度变化曲线，如图2所示。在同一微波功率下，随着微波干燥时间的增加，物料温度总体呈现增长的趋势;在干燥初期温度增长较快，且近似呈线性升温，接下来一段几乎持平，再后来温度再次呈增高趋势，但中间有升降的波动变化。

图1 不同微波功率下的含水率随时间变化曲线

图2 不同微波功率下物料温度随时间变化曲线

从干燥温度曲线上看，微波功率越大，所干燥物料的温度越高，干燥相同时间升温也越快;当达到70℃左右时，木耳表层的保护膜被破坏，失去了对木耳内水分的保护作用，再次呈现温度迅速上升的趋势。除160 W微波功率下曲线温度未达到60℃，其余功率下，干燥高温区有所接近，并达到100℃以上。

2.3 微波功率对干燥速率的影响 由测得的干燥试验数据计算出每一干燥时刻的干燥速率，绘制出干燥速率随含水率变化曲线，如图3所示。由图3可知，随微波功率增加，干燥速率迅速增大，变化区分明显;微波功率较高的800、640 W这两条曲线在干燥末尾阶段时干燥速率达到最高值后，出现掉头向下的趋势;中间的480 W曲线仍呈现上行趋势;而其他两条曲线出现了恒速段;低功率(以160 W曲线为例)曲线的慢速段较长，原因是温度低导致干燥速度慢;320 W曲线前期干燥速率呈现上升趋势，说明此时正在积累热量，达到一定程度时，水分快速蒸发，说明功率越大，吸收的微波能越多。

对于同一条曲线来讲，随着含水率的变化，干燥初期干燥速率没有中间段增加速度快。微波功率越高，含水率降低速度越快，微波吸收能量越多;吸收的能量转化成热能，用以促进水分蒸发，此时蒸发的主要是自由水;出现恒速段的原因是因为前期升温主要是供给热积累，以促使表面水蒸发掉之后，内部水的进一步蒸发，此时表面水已经蒸发掉，内部水扩散速度小于表面水分蒸发速度。究其根本原因:温度的变化导致内部结构变化，干燥过程的速度快慢主要取决于物料内部结构特点。

图3 不同微波功率下干燥速率曲线

3 结论

在木耳微波干燥过程中，微波功率越大，干燥速度越快;在同一微波功率下，初期干燥速度较缓慢，中期加速干燥，后期出现恒速或降速阶段。微波功率越大，所干燥物料的温度越高，干燥相同时间升温也越快;当达到70℃左右，木耳表层的保护膜被破坏，失去了对木耳内水分的保护作用，再次呈现温度迅速上升趋势。分析其原因:微波干燥速度受干燥场内部能量转换过程影响，同时也取决于物料内部结构。增大微波功率能提高干燥速率。

通过分析木耳微波干燥特性，为木耳微波干燥的工艺优化和新型干燥设备设计提供理论依据。

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