魔芋种植栽培技术授课教案之四
授课题目:魔芋粗加工原理
授课目的:掌握魔芋干燥脱水过程,了解魔芋粗加工技术。 授课人: 授课时间:120分钟
要 求:认真听课,做好笔记,积极发言
一、鲜魔芋干燥脱水过程
从产品中除去水分称为干燥或脱水，虽然两者可以互用，但干燥是指将产品中的水分除去使其与大气中的空气达到平衡或降至含水率为12—14%。脱水则是将含水率降至非常低，几乎为“绝干”状态，含水率为零。因此，干燥和脱水是有区别的。脱水和干燥是两个不同的概念。
鲜魔芋中含有大量水分，由于魔芋品种、产地、采收季节不同，其含水量有差异，一般白魔芋含水量80—85%，花魔芋含水量达90%，按水与干物质的结合状态，可分为以三种形式：
（1）机械结合水和游离水：机械结合水包括毛细管中的水分和附着在魔芋表面的水分，水与干物质的结合比较松驰，流动性大，干燥过程中容易蒸发排除。
（2）物理化学结合水：不按正常定量比与物质结合的水分称为物理化学结合水。
1）吸附结合水：吸附在物料胶体微粒内外表面力场范围的水分就是吸附结合水。和胶体微粒结合的第一层水分子吸附是最牢固，随着水分子层的增加吸附力逐渐减弱，干燥过程中要消耗大量的热量才有可能将它们除掉。
2）渗透和结构结合水：胶体溶液凝结成胶体微粒时，以胶体微粒为骨干形成体内保留的水分，另外，在多孔体内溶液的浓度较它表面外围高时，在渗透作用下所保持水分，称为渗透结合水，实际上是胶体正常借渗透压保持一定水分，所以这两种结合水称为结构结合水。
3）化学结合水分，按定量比牢固地与物质结合的水分，称为化学结合水分。化学结合水分是结合最稳定的水分，只有通过化学方法才能将其分开，干燥过程中无法将其排除。
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魔芋干燥加工中蒸发掉的水分，主要是机械结合水分和部分渗透结合水分。
魔芋干燥过程分为两个时期：（1）等率干燥期。其特点是：这期的物质，其内部含有充分的水分，等率干燥期一直进行到自由水表面消失为止，尔后水分移出的速率则随之减少。（2）减率干燥期。实际农产品的干燥主要发生在减率干燥期。其特点是：魔芋从洗涤到干燥中经历一段初期的等率干燥后，很快转入减率干燥期。减率干燥分为两个步骤：水分从物质内部转移至表面，水分从物质表面蒸发至大气。
二、影响魔芋干燥的主要因素
（1）鲜芋片（条）表面积：鲜芋去皮清洗后，切条切片或芋角对干燥效果有较大影响。同样重量的无皮干燥物质，表面愈大则干燥效果愈好，因物料切成薄片或薄条后，缩短了热量向物料中心的传递和水分从物料中心向外移动的距离，增加了物料和介质（热空气）相互接触的表面积，为物料内水分外透提供了更多途径，从而加速了水分蒸发和鲜芋的脱水干燥。
（2）介质温度：传热介质和物料面温差愈大，热量向物料传速速度越快，然后以热空气为介质时，物料的水分以水蒸气状态逸出时，其周围形成饱和水蒸气层，它们必须及时排除，否则将障碍物料水分逸出，在饱和状态时，空气温度愈高，可容纳的蒸气量愈多，有利于物料水分的蒸发。
（3）空气流速与流向：加速空气流动，能及时将聚积在表面附近的饱和湿空气带走，减少阻碍物料内水分的进一步蒸发，同时因和物料表面接触的空气量增加，而显著增地加速物料中水分的蒸发，所以，空气流速快，物料干燥速度愈快。
（4）空气的干燥程度。以热空气为干燥介质时，该热空气愈干燥，物料干燥速度愈快，接近饱和状态的湿润空气吸收带物料蒸发水分的能力比干燥空气差。而饱和的湿润空气不能再吸收和带走物料的蒸发水分。
（5）大气压力：大气压力为760mm汞柱时或101.8千克/米2时，水的沸点为100℃，若大气压力下降，沸点也下降，在温度不变的条件下，气压降低，沸腾加快，物料水分蒸发加快，所以对一些热敏物质的干燥脱水用低温，真空的方法进行干燥。
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（6）控制酶的活性：酶在鲜芋中存在，并具有相当的活力，当植物组织受损伤后，组织内的氧化酶将多酚类物质或其他鞣质，酪氨酸等氧化成有色色素。因此，在鲜芋干燥过程中，首先必须对酶进行纯化处理，防止变色。
三、鲜魔芋的干燥过程
清洗、去皮、切片处理后的鲜芋片均匀的铺放在干燥器内，当芋片与热空气接触时立刻加热，芋片表面的水分子受热，吸收热量，由液态变为气态蒸发，此过程称为水分的外扩散。由于外扩散的进行，芋片表面水分逐渐减少，此时芋片的水分由内向外部转移。由于热气流不断地给芋片加热，首先是芋片不稳定的机械结合水和游离水分被蒸发并随热气流排除，含水量也随时间而降低。此阶段芋片温度稳定，单位时间蒸发的水分一致，干燥速度均匀，在这个阶段中向物料提供的热量全部耗于水分蒸发，芋片温度不再上升。若芋片层薄，它的水分将以液体状态转移，片内各部位温度和液体蒸发温度相等。若片层较厚，部分水分也会在物料内部蒸发，此时物料表面温度等于湿球温度，而它的中心温度低于湿球温度。
当大部分机械结合水和游离水排除后，开始蒸发结合水分时，芋片温度逐渐升高，含水量的减少趋圩缓慢，单位时间内蒸发的水分逐渐减少，干燥过程进入降率阶段，此时芋片的水分称为第一临界水分。随着干燥时间的延长，当芋片脱水到一定程度时，表面和内部水分达到平衡状态，热气流的温度与芋片温度相等，此时水分蒸发停止，当芋片水分达到平衡水分时干燥终止。
四、褐变
所谓褐变是指在产品在加工或贮藏期间发生褐色变化，引起产品色泽变坏，使产品质量下降的现象。褐变有酶直接参与的酶性褐变和无酶参与的非酶褐变。酶性褐变如酪氨酸由于酪氨酸酶作用而生成黑色反应，多巴醌和吲哚醌是重要的中间体，在含有多酚物质的植物组织中，因多酚氧化酶和多酚反应产生褐变。加工中使用防褐变的方法大致包括（1）使酶钝化（高温加热）；（2）使用酶抑制剂（二氧化硫熏蒸，食盐）；（3）除酶；（4）基质反应封闭；（5）调整PH值等。非酶褐变又称梅拉德反应或氨基一羰基反应，此反应在氨基和羰基共存的场合下发生，其中氨基包括游离氨基酸、肽、蛋白质、胺类。而羰基包括酶、酮或糖分解和脂肪氧化等生成的羰基化合物，此外，还有单宁也是非酶褐变物。
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魔芋中存在有酶及酶褐变物，也有非酶褐变物，因两种褐变基质均存在，在加工过程中应注意防止褐变的发生，才能得到特优产品。影响非酶褐变的因素有羰基化合物，氨基化合物，PH值，水分，温度，氧气，金属等。
魔芋粗加工技术概述
一、魔芋角（片）的加工技术与方法
1． 芋角（片）的质量要求
成熟的鲜魔芋一般含水量都在80%以上，不耐贮藏和运输，必须及时加工干燥成芋角（片），使含水量降到12%以下，才能利于贮运。
芋角（片）的质量要求，优质的芋角（片）应符合以下要求：
（1）从外观上看：色白，芋角洁白，有光泽，内外一致；
（2）身干，含水量不超过12%，含硫量小于或等于1.28g/千克，手触粗糙，有刺痛感；
（3）沙粒均匀，肉质细密，内含物丰富；
（4）无皮，无泥沙，无杂物，无霉变；
（5）1cm大小的三角块或2×4cm的方块。
芋角的等级划分，芋角（片）根据色泽分为四等，即白色为一等品，灰白色为二等品，灰黑白为三等品，焦黄，中心部黑（夹心）为等外品。 2．芋角（片）加工的一般工艺和方法 （1）一般工艺：
1）摊晾
一般霜降后至正常收获的鲜芋应适当摊晾几天，散失水分以利烘烤。
2）洗净去皮
魔芋采收后应及时去掉残根，表面粗皮和泥沙，淘洗要认真，泥沙要除净。鲜芋去皮的方法有人工去皮和机械去皮两种，机械去皮效率高，但损耗较大，一般在18%左右，且寓眼部分去不净。人工去皮相对要低些，但损耗率较低，一般在7%，且可省去淘洗环节，芋皮和泥沙一次去净。有一定的推广价值。 3）切块
魔芋球茎上部水分含量多，组织细嫩，下部质地细密，切块会造成质量不均匀。应先把球茎切成1.5cm厚的芋片，再将芋片切成2厘米宽的芋条，
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然后将芋条切成6个方平面或三角平面体。边长2.5cm左右的芋块，切芋片的厚度不超过1厘米，长4厘米，宽3厘米为宜，无论芋角还是芋片都要求大小均匀一致，便于干燥。 3.魔芋角（片）的加工方法
工艺流程：
鲜球茎→去芽、根→水洗→晒干→除外皮→切片（块）→定色（漂白）→干燥→检验→包装→成品
1）除去芽、根：新鲜块茎留有芽和根，首先应将它们除去，目前尚未有机械化，需人工用刀刮除。
2）水洗：用刷子逐个洗或用去皮机洗，将泥沙洗净，由于魔芋表面有的凹凸不平，仍需人工辅助洗刷。
3）干燥（晒干）：水洗后的块茎表面带有自由水不利下道工序作业，需把表面的水分晒干或用热风吹干。
4）去外皮：魔芋外部分不能制粉，而且影响色泽，需要去掉，去皮要用锋利的竹片，瓷片或不锈钢刀。
5）切片（块）：由于魔芋块茎中含有单宁色素，块茎切块时，刀口处有变色现象，表面积增大，与氧接触面增加，为防止褐变及变色，切片需立刻进行处理，转入下道工序，切片要用不锈钢刀。
6）定色漂白：漂白剂的种类较多，用量要求严格，操作技术性强。
A．采用亚硫酸气体进行漂白。魔芋块茎中的单宁色素是通过过氧化酶的作用而发生变色的。所以亚硫酸气体还原剂可以防止切片的变色。漂白可结合切片的干燥进行，用硫磺燃烧生成的SO2也有漂白作用。时间应控制在1-2分钟，用色不能过量。
B．采用亚硫酸盐的水溶液进行漂白，其浓度一般以100-200ppm漂白效果较好。
7）干燥：干燥是芋角（片）加工的主要环节，也是最重要的环节之一。干燥的条件和方法对产品质量有直接影响，而干燥条件和方法又密切相关。干燥方法可分自然干燥和人工干燥两大类。自然干燥就是利用太阳热和风进行自然干燥的方法。但该方法受天气限制，且所需的时间长，有一定的局限性，一旦天气变化很难实现一次性干燥，不能保证产品质量。人工干燥的方法有多种，如火力干燥，真空冷冻干燥和有机溶剂脱水干燥等，芋角（片）
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的干燥应将自然干燥和人工干燥相互结合使用。
自然干燥：是把经过漂白的魔芋干，鲜品均匀地放臵在竹垫上，使各片之间不粘连，在太阳下暴晒，当一面晒到半干后，再翻过来晒。自然干燥的原则是通风透气，太阳光接触面大，不弄脏，不变色。此方法的关键是掌握好芋片的厚度与漂白。
人工干燥：即采用火力干燥，这种方法的技术性较强，对干燥设备，加热温度，排湿等条件要求较高。加热的热源有煤炭，电源等，各种形式的烘干设备正在研究和发展中，目前我国农村有的用比较简单的设备烘烤芋干，例如，利用烤烟房或烤灶进行烘烤。这种方法的具体操作是，灶内用木炭或煤作为热源，在其上放上竹垫子，火堆离垫子的高度为40-50cm，垫上放臵经漂白的切片不重叠，火力均匀，使灶四周干燥收缩，温度降至50-60℃慢烤，到5-6成干时，可以重迭烘烤，温度在30-40℃，烘干的成品成白色，水分含量合格，烤烟烘烤时，要求与上述一样。
8）质检、包装、贮藏。产品白色，表里一致，无夹心，水分含量在13%左右，并结合质量情况分级，为防止产品受潮变质，弄脏，一般用塑料袋装好，放入防潮包库进行保管和贮藏。
干燥的方法有自然干燥和人工干燥两种。在日照充足，气候干燥的地区可以采用自然干燥，在山区或丘陵地区秋冬季多雨，日照少，难以进行自然干燥，均需采用人工干燥。
9）包装和贮藏
芋角（片）的吸水力强，应用塑料袋作内包装，外用编织袋或麻袋，芋角（片）应按质量分级包装，芋角（片）含水量在12%以下贮藏较安全。含水量超过13%，保存期缩短，含水量越高，保存期越短。包装好的芋角（片）宜贮存在通风干燥的地方，底层垫上木板，以防潮湿，四周要留一定空间，以利空气流通。
