茶树菇变温热风干燥工艺研究

卢营蓬，易文裕，王 攀

（四川省农业机械研究设计院，四川成都 610066）

茶树菇（Agrocybe aegerita） 学名柱状田头菇，属珍稀食用菌。茶树菇盖嫩菇柄脆、味纯清香、营养丰富，含有8 种必需氨基酸、丰富的B 族维生素和多种矿质元素。茶树菇药用价值极高，具有补肾、利尿、健脾、止泻等功效，有利于帮助改善高血压和心血管。

新鲜茶树菇水分含量90%左右，采收后随着水分蒸腾茶树菇体会枯萎和皱缩，影响鲜度和风味，鲜菇货架期很短。茶树菇干品体积小不易变质，便于运输和保存，而且生产成本低，是延长货架期的有效方法。茶树菇干制过程中，干燥温度对干品品质有重要影响[1]，高温干燥使茶树菇水分外扩散作用快于内扩散，导致表面干结，内部水分散失困难，降低干燥品质[2]，低温干燥的烘干时间长，干燥效率低。

变温干燥通过设置不同干燥阶段的温度、升温速率、间歇时间等工艺参数，调节物料失水规律，达到干燥品质、干燥时间和能耗的平衡，以获得最佳的经济效益[3]。通过变温热风干燥试验，研究茶树菇变温热风干燥特性，从干品感官、干燥时间、能耗3 个方面对比不同的变温热风干燥工艺的优劣，以期为茶树菇干制加工提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

新鲜茶树菇，购自成都万年场农贸市场，4 批次鲜菇含水率89.4%～90.5%，平均含水率89.93%。采购的新鲜茶树菇为簇状，干燥前进行如下处理：剪掉茶树菇簇脚，使茶树菇相互分离，清除菇脚上的泥土，并按GB/T 37749—2019《茶树菇》要求剔除菇盖直径小于2.5 cm，菇柄长度小于5.0 cm 的茶树菇。

1.2 仪器与设备

自研干燥设备5HSYJ-8 型热风干燥试验装置，采用双风机循环穿流干燥，物料摊放总面积1.5 m2，干燥温度最高100 ℃，控温精度±1 ℃。干燥工艺采用程序设置，可设置多个温度段，各温度段参数包括温度、升温时间、升温速率，实现自动变温分段干燥。在干燥室中安装有微型称重传感器，对物料失水量进行在线测量，实时获取并记录物料含水量的变化情况，设备中安装有多个传感器，可对新风、热风、废气、循环风状态参数（温湿度、风速）和能耗进行实时监测。

1.3 试验方法

1.3.1 试验设计

参考研究文献[4]和茶树菇生产工艺，最低干燥温度30 ℃左右，最高干燥温度65 ℃左右，因此选择温度范围35～60 ℃，各温度段升温梯度为5 ℃。

根据不同的升温速率和干燥间歇，设置4 种变温干燥工艺，包括缓速阶梯式升温工艺（工艺A）、快速阶梯式升温工艺（工艺B）、两段间歇干燥工艺（工艺C）、三段间歇干燥工艺（工艺D）。

茶树菇干燥工艺参数见表1。

表1 茶树菇干燥工艺参数

其中，工艺A 和工艺B 的区别在于35～50 ℃的干燥时间不同，即35 ℃升温至50 ℃的升温速率不同，用于对比升温速率对茶树菇干燥效果的影响。工艺B、工艺C、工艺D 的区别在于加入干燥间歇的段数和间隔时间不同，用于对比间歇干燥对茶树菇干燥效果的影响。间歇干燥的操作要求为关闭加热管和风机，打开排湿口，让物料在烘室中进行封闭缓苏。

4 种工艺的其他干燥条件统一为热风风速0.8±0.2 m/s，装载密度6±0.1 kg/m2，每隔1 h 进行烘盘顺序的轮换，使各盘失水均匀。为避免新鲜空气状态对试验的影响，试验均在温度18～23 ℃，空气湿度60%～70%的晴朗天气中进行。

烘干前后茶树菇形态对比见图1。

图1 烘干前后茶树菇形态对比

干燥工艺程序设定好后，按装载密度要求将处理后的鲜菇材料铺放在烘盘中，如图1 所示依次摆放3 列，然后开始试验直至物料烘干至安全含水率以下。每种工艺的试验重复3 次，试验数据取平均值。试验结束后，整理记录数据绘制茶树菇干燥曲线和干燥速率曲线，进行茶树菇干燥效果评价。

1.3.2 干燥特性参数和品质评价指标测定

（1） 湿基含水率。用水分质量占物料总质量的百分比表示，物料初始含水率W0的测定方法参照GB 5009.3—2016《食品安全国家标准 食品中水分的测定》。

（2） 干基含水率。用水分质量占物料干质量的比值表示，由湿基含水率换算得到。

（3） 干燥速率。用干基含水率随干燥时间变化的关系表征。

（4） 感官评价。参考GB/T 37749—2019《茶树菇》制定茶树菇干品感官综合评定标准，由10 名成员组成感官评价小组，对茶树菇干品的感官进行综合评价。

感官综合评定标准见表2。

表2 感官综合评定标准

2 结果与分析

2.1 热风干燥特性

茶树菇变温热风干燥特性曲线见图2。

图2 茶树菇变温热风干燥特性曲线

由图2（a） 可知，升温速率对茶树菇干燥特性影响显著，根据表1，可知工艺A 35～50 ℃间的干燥时间为5 h，工艺B 35～50 ℃的干燥时间为3 h，2 种工艺在低温段的烘干时间差为2 h。干燥结束后，工艺A 的最终物料含水率为12.76%，工艺B 的最终物料含水率为10.90%，不仅最终含水率比工艺A低，干燥时间也缩短0.5 h，可见提高升温速率有利于加快茶树菇干燥速率、缩短干燥周期，这是因为变温干燥过程升温速率越高，就更早进入高温段，加快了茶树菇表面水分外扩散蒸发速度和内部水分由内向外渗透扩散速度。

由图2（b） 可知，35～60 ℃变温热风干燥工艺下，茶树菇干燥过程分为近似恒速干燥和降速干燥2 个阶段。近似恒速阶段为物料干基含水率（4.1～8.9） kg 水/kg 干基阶段，此阶段干燥速率较高，是物料非结合水的散失阶段，内扩散速度快于外扩散速度，物料大量失水。降速干燥阶段是物料干基含水率4.14 kg 水/ kg 干基至烘干的阶段，随着非结合水的散失，物料传热与传质的阻力增大，物料内扩散作用减弱，外扩散速度也逐渐降低，干燥速率递减直至烘干。

由图2 可知，间歇干燥对茶树菇变温热风干燥特性的影响，间歇干燥是指在干燥过程中停机一段时间，让物料在水分梯度差的作用下进行热湿交换的操作，可使物料内部水分趋于平衡，降低干燥引起内部的热应力冲击，避免物料因收缩、硬化及褐变而影响干制品品质[5]。干燥间歇设置在干燥速率开始降低的3～4 h，工艺C 在净干燥4 h 和净干燥6 h后分别间歇1 h，工艺D 在干燥3 h 后间歇1 h，之后每干燥1 h 再间歇1 h。由图2 可知，间歇干燥可缩短净干燥时间，工艺B 干燥时间9.5 h，工艺C 总干燥时间11 h，剔除间歇的2 h 后净干燥时间9 h，工艺D 总干燥时间11 h，剔除间歇的3 h 后净干燥时间仅8 h，这是因为在间歇过程中，茶树菇表面水分散失的外扩散作用减缓，在内外温度差的作用下内扩散作用使水分不断向外扩散，降低了再次干燥时传热传质的阻力，从而提高间歇后的干燥速率。

2.2 茶树菇变温热风干燥效果综合评价

2.2.1 感官评价

茶树菇干品感官评价见表3。

表3 茶树菇干品感官评价

缓速阶梯式升温工艺（工艺A） 的干品感官评价最优，其次为三段间歇干燥工艺（工艺D） 和两段间歇干燥工艺（工艺C），快速阶梯式升温工艺（工艺B） 的干品感官评价最差。

感官评价结果的原因在于，工艺A 升温速率慢，干燥时间长，茶树菇不易产生硬化、过度收缩和褐变，所以工艺A 的干品品质最佳。工艺B 的干品感官品质最差，这是因为升温较快导致物料表面快速失水，热量聚集加剧褐变，但茶树菇菇体大部分是菌柄，在干燥过程的形态变化较小，所以工艺B、工艺C 相比工艺A 的收缩度差异不大。工艺C 和工艺D 的感官评分介于工艺A 和工艺B 之间，可见干品感官的主要决定因素是干燥时间，但间歇干燥在一定程度上有利于缓解升温速率过快导致褐变现象。

2.2.2 能耗对比

干燥能耗对比见表4。

表4 干燥能耗对比

由表4 可知，工艺A 能耗最高，其次分别为工艺B 和工艺C，工艺D 的能耗最低。原因在于工艺A 的干燥时间最长，能耗也最多。试验中工艺C 和工艺D 净干燥时间相比工艺B 分别减少0.5 h 和1.5 h，但能耗相比工艺A 仅减少2.59 MJ 和6.18 MJ，未能明显体现间歇干燥节约能耗的作用，原因在于干燥间歇期间物料在干燥室内封闭缓苏，干燥室温度自然下降，间歇结束后继续干燥的升温过程消耗了较多能量。

3 结论

自研5HSYJ-8 型农产品热风干燥试验装置进行茶树菇变温热风干燥试验，进行了缓速阶梯式升温工艺、快速阶梯式升温工艺、两段间歇干燥工艺、三段间歇干燥4 种工艺对比试验，分析茶树菇变温热风干燥特性，对干燥时间、干品品质和干燥能耗进行综合评价。

结果表明，茶树菇变温热风干燥可分为恒速干燥和降速干燥2 个阶段，其中恒速干燥阶段干基含水率范围为（4.1～8.9） kg 水/ kg 干基，降速干燥阶段干基含水率范围为4.0 kg水/ kg干基烘至安全含水率。升温速率对茶树菇干燥速率有明显影响，缓速阶梯式升温工艺（工艺A） 相比快速阶梯式升温工艺（工艺B） 干燥时间多0.5 h；间歇干燥可明显缩短净干燥时间，两段间歇干燥工艺（工艺C） 净干燥时间9.0 h，相比工艺B 节约0.5 h，三段间歇干燥工艺（工艺D） 净干燥时间仅8 h，相比工艺B 节约1.5 h，间歇干燥可节约能耗，工艺C 相比工艺B 节约能耗2.6 MJ，工艺D 相比工艺B 节约能耗5.1 MJ。

从干燥时间、感官品质、能耗3 个方面进行综合对比，缓速阶梯式升温干燥的干品感官最佳，但干燥周期较长、能耗偏高。快速阶梯式升温干燥的干燥周期短、能耗较低，但干燥品质差。间歇干燥可以得到较好的干品品质，还可减少能耗、缩短净干燥时间，加入单段或多段干燥间歇有利于实现干燥时间、感官品质和能耗的平衡。