热泵干燥技术在羊肚菌烘干中应用研究

热泵干燥技术是利用热泵加热空气对羊肚菌进行烘干，使羊肚菌中的水分被蒸发，从而达到干燥羊肚菌的目的。在羊肚菌热泵干燥研究中，需要研究羊肚菌的特性、羊肚菌的烘干工艺，以及热泵型烘干机的构成，然后根据干燥的实际情况进行干燥操作。最后，找出影响羊肚菌干燥的因素，设置不同的边界条件为搭建热泵型羊肚菌烘干房提供参考。

羊肚菌也可以称为羊蘑，它的表面形状呈现不规则的分布是由于和羊肚形状有些相似，因而称为羊肚菌，它广泛分布在我国山西、吉林、江苏等区域。它不仅能够食用还可以用于辅助疾病的治疗。近年来，羊肚菌面临着储存难的问题，刚采摘的羊肚菌在常温下只能保存三天，三天后羊肚菌的品质就会受到很大的影响。因而，如果进行长距离的运输则需要对其进行烘干处理。对新鲜的羊肚菌进行烘干时由于其含水率不同，烘干时的温度和湿度要求都不同，烘干的产品质量会有较大差别，对其品质和售卖的价格都会产生很大的影响。最近几年，由于羊肚菌的实用价值和药用价值被人们所熟知，因此干羊肚菌烘干产品的需求非常大。而我国的烘干技术还未成熟，有些地区采用的是利用煤碳和木材等对羊肚菌进行烘干，也有些地区采用电加热的方式对羊肚菌进行烘干，这些方法都不能对在烘干过程中的温度和湿度进行控制而且浪费了很多热量导致资源浪费，烘干的产品质量也不是太好。在对羊肚菌进行烘干过程中产生了很多污染环境的物质，对环境造成了不可逆转的伤害。因此，需要探索一种新的烘干方式，既不污染环境，还能节约资源保证烘干产品的质量，热泵烘干技术开始走进广大学者的视野。

1.热泵式烘干技术的研究现状

我国最开始研究热泵烘干技术是在上世纪六十年代，用于对木材进行烘干。近年来随着热泵烘干技术的兴起，研究的学者越来越多，万文雷等学者通过建立数值模型，运用热泵烘干技术对香菇进行烘干处理，敖尚民利用热泵烘干技术对人参进行了研究，包亚峰针通过热泵烘干技术对烟叶进行烘干，利用数值模型建立了相应的烘烤房。热泵烘干技术的发展前景特别好，可以运用到生活中的很多方面，特别是药品和食品领域。

2.羊肚菌烘干工艺的研究

新鲜的羊肚菌含有水分子的占比特别高，不同批次的羊肚菌含有的水分子的占比也不同，正常情况下第一批羊肚菌含水率相对较低，在对其进行烘干处理的时候要注意温度和湿度的控制，因为这个时候羊肚菌对温度的要求比较高，温度过低会浪费能源，烘干时间特别长，温度过高会把羊肚菌烤糊破坏其营养价值。由于每个时期羊肚菌的含水率都不一样，所以每个阶段的烘干时间和温度湿度都不同，这里将羊肚菌的烘干过程分为6个阶段，烘干总时间为22h。

2.1羊肚菌初步烘干期

在羊肚菌的初步烘干阶段，利用热泵烘干技术对其进行烘烤处理，可以将新鲜的羊肚菌堆积高度设为0.17m，均匀的平铺在烘烤架上，将烘烤室内羊肚菌相邻格栅之间的间距设为9cm，烘烤室内送风口的平均风速设为3m3/s，空气中的湿度控制在60%，刚开始烘烤的温度决定着羊肚菌的色泽，还可以让它外部的形状保持的很好，不会出现大面积的塌陷。但也不能过低，温度太低会造成不必要的能源浪费。因此刚开始的烘烤温度时设为34℃，平均每个小时增加1℃，烘烤时间为6h。烘烤结束后羊肚菌水分子的占比从最初的90%会降到70%。

2.2羊肚菌恒速烘干阶段

在羊肚菌的恒速烘干阶段，利用热泵烘干技术对其进行烘烤处理，可以将羊肚菌堆积高度设为0.14m，均匀的平铺在烘烤架上，将烘烤室内羊肚菌相邻格栅之间的间距设为9cm，烘烤室内送风口的平均风速设为3m3/s，空气中的湿度控制在60%，这个时期羊肚菌的外表会有明显的变化，外部的形状不会出现大面积的塌陷。可以将羊肚菌烘烤室内的温度时设为40℃，平均每个小时增加1℃，烘烤时间为12h。烘烤结束后羊肚菌水分子的占比从最初的70%会降到50%。

2.3羊肚菌干燥阶段

在羊肚菌的干燥阶段，利用热泵烘干技术对其进行烘烤处理，可以将羊肚菌堆积高度设为0.11m，均匀地平铺在烘烤架上，将烘烤室内羊肚菌相邻格栅之间的间距设为9cm，烘烤室内送风口的平均风速设为3m3/s，空气中的湿度控制在60%，这个时期羊肚菌的外表会有明显的变化，外部的形状不会出现大面积的塌陷。可以将羊肚菌烘烤室内的温度时设为50℃，平均每个小时增加2℃，烘烤时间为2h。烘烤结束后羊肚菌水分子的占比从最初的50%会降到30%。这个时候，从羊肚菌的外观上看已经烘干了，不过羊肚菌在菌柄和菌帽交界的地方还比较柔软，因此还没有完全干透。

2.4羊肚菌定形阶段

在羊肚菌的定形阶段，利用热泵烘干技术对其进行烘烤处理，可以将羊肚菌堆积高度设为0.08m，均匀地平铺在烘烤架上，将烘烤室内羊肚菌相邻格栅之间的间距设为9cm，烘烤室内送风口的平均风速设为3m3/s，空气中的湿度控制在60%，这个时期羊肚菌的外表没有什么变化，外部的形状也不会出现大面积的塌陷。可以将羊肚菌烘烤室内的温度设为56℃，烘烤时间为1h。烘烤结束后羊肚菌水分子的占比从最初的30%会降到20%。这个时候，从羊肚菌的外观上看已经烘干了，不过羊肚菌在菌柄和菌帽交界的地方也比较干燥，基本上快达到烘干要求了。

2.5羊肚菌完全烘干期

在羊肚菌完全烘干期，利用热泵烘干技术对其进行烘烤处理，可以将羊肚菌堆积高度设为0.05m，均匀地平铺在烘烤架上，将烘烤室内羊肚菌相邻格栅之间的间距设为9cm，烘烤室内送风口的平均风速设为3m3/s，空气中的湿度控制在60%，这个时期羊肚菌的外表没有什么变化，外部的形状也不会出现大面积的塌陷。可以将羊肚菌烘烤室内的温度设为62℃，烘烤时间为1h。烘烤结束后羊肚菌水分子的占比从最初的20%会降到13%。这个时候，羊肚菌已经完全干燥了，如果再接着加热，则会发生变质。

2.6羊肚菌保存要求

羊肚菌进行烘干处理之后，不能直接封闭起来，一方面是因为刚烘烤好的羊肚菌温度比较高，直接进行包装会烫坏包装袋；另一方面，刚从烘烤房拿出来的羊肚菌在硬度方面整体比较脆，如果立刻装袋的话很容易发生断裂，也容易戳破包装袋。因此，需要在空气中放置15分钟左右，使羊肚菌的外层接触空气中的水分另其表面进行轻微的回软，放置的时间最低为10分钟，最高为20分钟。羊肚菌在烘干处理之后的保存很重要，如果储存方法不合适，就会因为受潮发生霉变而导致羊肚菌变质。可以进行真空包装，根据不同客户的需求包装成独立的小包装再进行装箱处理；也可以在塑料袋里放入小包的氯化钠，这样可以吸收包装袋里的水分子，从而有效地防止羊肚菌变潮，也避免了羊肚菌体内的糖分子渗出来。

3.热泵系统的组成及其工作原理

3.1热泵系统的组成

热泵系统由三部分组成，具体分为节流装置、压缩机、换热器。这些装置以铜管作为媒介组成一个封闭的系统，热量可以在里面进行循环，从而达到对羊肚菌进行干燥的目的。压缩机起的作用比较大，在羊肚菌干燥的过程中提供源源不断的动力。在烘干的过程中用的比较多的压缩机主要有4种，具体分为螺杆式、往复式、回转式和离心式。这4种压缩机都各有特点，可以在不同的情况下选择最合适的压缩机，换热器由冷凝器和蒸发器组成。

空气能热泵干燥运行技术的特点之一是以空气为干燥介质，通过空气对不同的物料进行加热，从而降低物料中的水分，起到干燥的作用。最近流行的空气炸锅也采用了这项技术。两者的一个共同点是它们使用反向卡诺原理。羊肚菌烘房中的压缩机对氟利昂进行加压，使其在加压过程中温度逐渐升高。最高温度可接近100℃。气体进入干燥机内的冷凝器后，液化并放出大量热量，使干燥室内的气体温度升高，达到加热的目的。其能量转换原理如图1所示。

由于每个时期羊肚菌的含水率都不一样，所以每个阶段的烘干时间和温度湿度都不同。有一点需要注意，在对羊肚菌进行烘烤处理时，烘烤房内的温度不能上升太快，在进行烘干处理后羊肚菌体内的含水率为1 3%为最佳，外形饱满有浓郁的菌香味。

4.1.1羊肚菌烘干层铺的厚度

由于羊肚菌形状不规则，烘干的羊肚菌层不宜太厚，不然会影响热空气的流通，影响烘干质量。

4.1.2羊肚菌烘干房的温度和湿度

新鲜羊肚菌中水分子的占比比较大，随着时间的推移，含水量由于风速的原因会逐渐减少，刚开始烘干时烘烤温度不应太大，温度过高会破坏羊肚菌体内的营养成分，还会使羊肚菌的外形发生大面积的塌陷；温度过低会造成不必要的能源浪费，湿度对羊肚菌的烘干也有一定的影响。

4.1.3羊肚菌相邻格栅之间的距离

烘干的羊肚菌层每层之间应保持合理的间距，离得过高会导致热风循环的速率过快，也会造成能源浪费；离得近会导致热风循环的不均匀，影响烘干质量。

4.1.4羊肚菌烘干房的送风量

在烘干初期可以采用较大的送风量，烘干后期可以慢慢减小送风量。

关于羊肚菌的干燥品质，可以从颜色、气味和营养价值等方面来判断羊肚菌的好坏。干燥品质好的羊肚菌子实体饱满，菌盖颜色棕黄色，菌柄亮白色。此外，它有很浓的细菌味。干燥后，必需氨基酸的比例略有增加，粗多糖增加，粗纤维减少，矿物元素没有被破坏。空气能热泵式羊肚菌烘干室烘干的羊肚菌如图2所示。羊肚菌的盖子收缩均匀，颜色更好，没有焦糊现象。如图3所示，过去在传统羊肚菌烘房中烘干的羊肚菌呈黑色，焦糊状。

我同在羊肚菌的种植和烘干方面都取得了一定的成果，羊肚菌的整个产业链也比较完善，但也存在一些问题和技术上的阻碍，比如：理论研究的深度不够，优质的羊肚菌菌种较少，栽培种植技术不规范，从事专业化的技术人员较少。以后应根据当地的情况，研究制定适合本地区的统一技术规程，同时加大空气能热泵型羊肚菌烘干机的进一步优化设计和研发。在今后的热泵型羊肚菌烘干房的研究中，应该对影响羊肚菌烘干质量的因素综合分析，为热泵烘干羊肚菌提供理论依据。