真空微波干燥木耳技术研究

梁昌祥，黄彩奕，梁明华，陈兵兵，伍淑婕

（贺州学院食品与生物工程学院，广西贺州 542899）

木耳（Auricularia auricula(L.ex Hook.)Underwood）是一种常见的可食用菌种，含有铁、钙、磷和维生素等多种有利于人体的营养物质[1]。我国是世界第一的黑木耳生产国[2]，主要产地分布在黑龙江、云南、广西等地。2019 年广西食用菌产量已排在全国前5 位[3]，黑木耳是当地助农脱贫的拳头产品之一。目前，国内木耳干燥多采用自然光照或者人工烘干，这种传统的干燥方式生产效率低下，也无法保证质量。自然晾晒的木耳受天气的制约，还会被周围尘土砂砾污染，在天气不好时用人工烘干的方式，不好掌握火候，容易干燥过度，因此需要研究更符合现代生产需要的干燥方法。目前，国内使用传统日晒木耳在晴朗天气下需要1～2 d，而且浪费人工和用地。除了自然干燥外，热风干燥也是现在常用的干燥方法之一[4]，热风干燥只需要4～8 h[5]就能干燥完成，但是加热时热量是从外面传入物料里，传热和传质方向相反，会导致木耳的干燥速度慢，也影响其干燥后的品质[6]。相比较热风干燥，微波干燥的优势在于不但热能利用率高、干燥时间短、生产效率高、能耗仅为其他加热方式的几十分之一，干燥时温度相比较其他干燥方式要低，而且干燥均匀、干燥过程封闭清洁、可保证干燥后食品的品质，干燥过程易实现自动化控制，技术上可靠、可行，真空微波技术在食品与农产品加工业等行业的应用并不少见[7]，但目前选择真空微波干燥木耳的加工厂比较少。试验使用MEMD-M-V-6 型微波干燥箱对广西产黑木耳进行干燥处理，设定不同的微波功率和真空度对不同大小等级的木耳进行试验，对干湿比、含水量、直径等理化指标进行测试，观察这些变量给木耳干制品带来的影响。试图寻找出能快速、便捷并保证木耳质量的干燥方法，为国内木耳加工产业提供一个新思路。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

1.1.1 试验材料

购于当天采摘的形状完整，无破碎、无虫洞的广西产新鲜黑木耳，木耳色泽呈浅褐色，质地为胶质状半透明，薄而有弹性，用水分测定仪测定其初始含水量在93%左右，将其每一朵完整的木耳分离开来，清洗干净，沥干表面多余水分，备用。

1.1.2 主要仪器

酷贝家用电子秤，永康市艾瑞贸易有限公司产品；MEMD-M-V-6 型微波干燥箱，河南勃达微波电气自动化设备有限公司产品；MB90 型水分测定仪，奥豪斯仪器有限公司产品。

1.2 试验方法

1.2.1 前处理

将清洗干净的新鲜黑木耳按照直径大小分成3 个等级，其中直径范围在16～10 cm 为大朵木耳（用a 表示）；直径范围在10～5 cm 为中朵木耳（用b表示）；直径范围在5 cm 以下为小朵木耳（用c表示）。

为了达到国家标准，要求每组木耳要干燥至含水量为10%～12%[8]（木耳安全含水量） 停止干燥，但不宜过低，试验发现含水量低于5%，继续干燥则会造成木耳的焦化。

将处理好的木耳原料薄厚均匀地平铺在微波干燥箱的专用托盘上，确保每一朵木耳间不会发生重叠影响水分发散，从而影响干燥试验结果，在同一真空度下，用不同干燥功率对3 个等级的木耳进行干燥，绘制其含水量随时间而变化的干燥曲线，并用结果进行对比，观察不同因素对真空微波木耳干制品的影响。

1.2.2 干燥试验

因试验机器为中大型生产机械，其功率只有3，6，9 kW，以这3 种功率为基础进行研究。由于机器真空度的设定只能为一定范围，试验按照需要设定一个较小的真空度波动范围，根据机器设定，当真空度低于低值时，机器会自动开启真空泵进行抽气，当达到高值时自动停止。

①将微波干燥功率设定为3 kW，且在这一功率下设定真空度为0.015～0.020，0.035～0.040，0.055～0.060，0.075～0.080 MPa 时对木耳进行干燥试验，标记为试验组1，2，3，4。②将微波干燥功率设定为6 kW，且在这一功率下设定真空度为0.015～0.020，0.035～0.040，0.055～0.06，0.075～0.080 MPa 时对木耳进行干燥试验，标记为试验组5，6，7，8。③将微波干燥功率设定为9 kW，且在这一功率下设定真空 度 为0.015～0.020，0.035～0.040，0.055～0.060，0.075～0.080 MPa 时对木耳进行干燥试验，标记为试验组9，10，11，12。

每组随机选择25 份约200 g 的完好样品，称质量，做好标记，每隔5 min 取一份样称质量一次（开停机距工况所需时间较少，暂时不做记录），记录样品木耳质量、干燥时间，最终达到木耳安全含水量（12%） 以下。结合鼓泡的情况分析应采取的合适微波功率和真空度。并且每一组干燥试验都随机挑选其中三朵形状完整，无破碎、无虫洞的木耳作为样品，记录其干燥前后体积形状的变化并进行复水性试验，取其平均值以减少试验误差，验证最终产品干湿比是否达到了国标标准。

1.2.3 复水性试验

按照国标（GB/T 6192—2019） 规定[9]，正常黑木耳干制品的干湿比在1∶9 以上才算达标。按国标（GB/T 6192—2019） 方法在每一组干燥试验中，都称取10 g 样品（精准至±0.1 g），在18～25 ℃的室内，放入水中浸泡8 h，取出沥水甩干后称质量，按照公式（1） 计算干湿比，计算结果精确到小数点后一位。

式中：Y——样品干湿比；

m1——样品湿质量，g；

m——样品干质量，g。

根据试验实际情况，在干燥前每组试验都选定3 朵样品木耳并做标记，记录其干燥前的质量、干燥后的质量和复水后的质量，用国标方法计算其干湿比，并取3 朵的平均值作为试验结果。

1.2.4 水分含量测定

用MB90 型水分含量测定仪测定干燥后木耳的水分含量。将水分测定仪进行调平，调平后将干燥后的试验品放入样品盘，关闭上盖让水分仪自动开始干燥和测量，屏幕显示选择%MC（水分含量） 状态，将温度设定为105 ℃，测试结束干燥自动停止，读数记录，每组试验都随机取样3 次分别进行测试，结果取其平均值。

2 结果与分析

2.1 木耳干燥

2.1.1 不同功率对木耳干燥时间的影响

为了测试不同真空度与真空微波功率对木耳干燥时间的影响，在所有试验组黑木耳全部干燥完成后，分别以微波干燥的真空度和真空微波功率为变量，绘制成折线图，直观地看到不同变量对木耳微波干燥时间的影响。

a 级木耳在0.075～0.080 MPa 时不同功率的干燥时间见图1，b 级木耳在0.075～0.080 MPa 时不同功率的干燥时间见图2，c 级木耳在0.075～0.080 MPa时不同功率的干燥时间见图3。

图1 a 级木耳在0.075～0.080 MPa 时不同功率的干燥时间

图2 b 级木耳在0.075～0.080 MPa 时不同功率的干燥时间

图3 c 级木耳在0.075～0.080 MPa 时不同功率的干燥时间

由图1 可知，功率对木耳干燥时间有很大的影响。总体来说，功率越大，干燥时间越短。其中，3 kW 需要较长时间，能耗更大，而6，9 kW 的干燥时间较短，在干燥后期会有一段时间较长的处理阶段。因为真空微波传热不用介质，不会对流，木耳内外同时升温，所以干燥均匀，干燥时间很短[10]。随着微波功率的增大，木耳在单位时间内吸收微波能变多，水分蒸发速度加快，达到安全含水量需要的时间就缩短[11]。在干燥后期时，木耳中含水量已经很低，根据干燥的原理，水分要从木耳内部先到达表面，所以干燥时间延长。如果仅仅考虑干燥时间，可以使用中大功率，但是结合成品质量而言却又是另外一种选择。

而3 个等级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时间相差不大，可以看出在5～16 cm 木耳微波干燥处理中，影响木耳微波干燥时间的主要因素不是木耳大小。

2.1.2 木耳膨化对木耳品质的影响

新鲜黑木耳干燥过程中颜色不断加深，直到干燥结束颜色变成黑褐色，表面光滑明亮、背面偏灰、不透明，变硬体积变小。以b 级黑木耳取样为例，新鲜黑木耳与干燥后黑木耳之间有明显的体积变化，各参数都缩小到干燥前的50%左右，复水后体积能恢复到原样，但膨化后的干木耳严重变样，与正常的干木耳差别巨大。

干燥后的黑木耳见图4，膨化后木耳（左），新鲜木耳（右） 见图5，b 级木耳干燥前后木耳的形状变化见表1。

图4 干燥后的黑木耳

图5 膨化后木耳（左），新鲜木耳（右）

表1 b 级木耳干燥前后木耳的形状变化

干燥功率为9 kW 时，试验组9，10，11，12 在干燥进行到大约15 min 时3 个等级的木耳皆开始出现明显的膨化现象；干燥功率为6 kW 时，试验组5，6，7，8，在干燥进行至20 min 左右3 个等级木耳也出现膨化现象；干燥功率为3 kW 时，试验组1，2，3，4 的木耳全程无明显膨化现象。根据试验结果可以发现，真空微波干燥木耳会造成木耳干制品内部鼓胀，而且真空度越大，这种现象越严重。预计在真空微波干燥初期，微波能处于累积阶段，转化的热能相对较少，木耳中水分还比较多，内部结构变化不明显，木耳仍处于初期的柔软状态，表面没有明显变化，当干燥进行到一定程度时，大量微波能转化为热能，温度不断升高，木耳中水分持续大量排出，内部组织结构被破坏开始分离[12]，并且木耳组织结构间空气逐渐增多，木耳开始膨胀，到干燥后期木耳逐渐变硬并定型，导致部分木耳干燥后严重变形，会发生这种现象是由于微波干燥会促使干燥物料产生孔洞结构[13]，由于木耳非常薄，不会产生蜂窝状网络结构而是直接分离，产生膨化现象。所以干燥时间越短，膨胀效果越明显，在相同功率下真空度越大木耳出现的膨化现象越严重。因此不能仅仅考虑干燥时间，也要考虑干燥后木耳的品质。

木耳的膨化率百分比见图6。

图6 木耳的膨化率百分比

3 种等级大小木耳都有这种膨化变形的发生，纵轴表示膨化率百分比。从柱形图可看出，这种现象与木耳的大小形状无关，只与微波干燥的真空度和功率有关。

在试验过程中可考虑像罗汉果在干燥前扎针预防炸果一样在木耳表面扎针来预防木耳膨化[14]，但考虑到扎针之后外观有损影响感官，且经过试验后发现扎针后虽然不会膨胀得这么严重，但依旧会有部分分离，所以放弃这一方式。综合以上的结果，干燥功率为3 kW 是比较好的选择。

2.1.3 不同真空度对木耳干燥的影响

选取在3 kW的功率为例，分别设定为0.015～0.020，0.035～0.040，0.055～0.060，0.075～0.080 MPa时，对b 级木耳进行木耳干燥试验。

3 kW 功率时不同真空度的干燥时间见图7。

图7 3 kW 功率时不同真空度的干燥时间

由图7 可知，在此条件下真空度越大，木耳干燥时间越短，且后半段的差距比较明显，但相比于功率，真空度对木耳干燥时间的影响其实并不算大，功率才是影响木耳干燥时间的主要因素。为了加快干燥时间，节省时间，可以选择较大的真空度，即0.075～0.080 MPa。

2.2 复水性试验及水分含量测定

每组木耳各测3 次取其平均值。

b 级木耳的水分含量与干湿比（平均值） 见表2。

表2 b 级木耳的水分含量与干湿比（平均值）

由试验结果可以看出，木耳最终含水量达到国家标准。食品中水分含量过高会加速微生物的生长繁殖，使食品可保存时间变短，因此需要干燥将物料中的水分含量降低到一定程度，抑制食品中的酶活性与微生物的繁殖，使其达到长期储存的目的。干燥后的物料含水率要达到安全含水率以下。木耳干制品的含水量应该在国家标准含水量12%以下，不仅易储存，运输过程中还不易破碎[15]。

据国家质检总局对黑木耳、银耳产品质量的国家监督抽查结果[16]，可以看出木耳干制品不合格的问题，多为含水量与干湿比不达标，而试验运用真空微波干燥箱干燥的木耳，在设定好的干燥时间内，木耳干制品的含水量都在安全含水量以下，都达到了国家规定的木耳干制品标准，可见真空微波干燥十分适合木耳加工标准化作业。

进行复水性试验将木耳泡发后沥干多余水分，外表上看与正常新鲜木耳一致，颜色变回浅褐色且透光，手感柔软，体积恢复原来大小。发生膨化现象的木耳在进行复水性试验泡发后，从外表上与新鲜黑木耳和正常干木耳泡发后的样子差别不大，木耳中间依旧是中空分离状态。

3 结论

相比于其他干燥方式，微波干燥更快速，更容易标准化作业。微波干燥木耳时间比传统干燥更短，只要设定好真空度、功率及干燥时间，就能保证干燥的木耳均达到想要的标准，提高生产效率、降低干燥时间，减少原材料损耗成本，并且保证品质。传统干燥方式会造成干燥不均匀的现象，真空微波干燥因其特性则可以完美避免这一现象发生，无论木耳的形状大小其干燥效果都一致。

运用MEMD-M-V-6 型微波干燥箱干燥广西产本地新鲜黑木耳。根据试验结果，干燥功率3 kW 时的试验组1，2，3，4 号因素下3 个等级的木耳都品相完好，理化指标也都达到国标标准；干燥功率6 kW 时，试验组5，6，7，8 号因素下3 个等级木耳都出现膨化现象，且真空度越大，膨化现象越严重；干燥功率9 kW 时，试验组9，10，11，12 号因素下3 个等级木耳膨化现象十分严重。根据观察3 个大小等级的木耳出现这种膨化率可以发现，膨化现象的出现和木耳的形状大小无关，只与干燥功率和真空度有关，且真空度越大，膨化率越高，过高的功率也会加剧这一现象，从而影响木耳干制品的品质。

过高的功率会导致干燥过程太快，不好监测木耳干燥过程的状态，在用微波干燥机进行工厂化木耳干燥处理时，如果全程只用单功率进行干燥，应该把功率设定为3 kW 最为合适，真空度0.075～0.080 MPa 较能节省时间，这样设定能保证在快速干燥木耳的同时，保证木耳的品质。