CN110521978A - 一种菊芋块茎原生态开发利用的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种菊芋块茎原生态开发利用的方法，是采用清洗、切片、晒干(或烘干)、微波处理等手段使菊芋生片(或条、丁)干燥、发泡催熟，达到即熟即食，或再打粉后冲泡食用。本发明方法具有菊芋片(或条、丁)切制干燥方便、发泡催熟快速有效的优点，且不加任何添加物，可充分发挥菊芋的天然活性作用，且对设备要求简单，投资少，周期快。

Description

一种菊芋块茎原生态开发利用的方法

技术领域

本发明属于食品加工技术领域，涉及一种菊芋块茎的原生态开发利用方法。

背景技术

菊芋(Helianthus tuberosus L.)是菊科向日葵属的多年生草本植物，又名为洋姜、鬼子姜、洋芋头、菊薯等。其地下块茎肥大，富含菊糖类成分，传统主要制作腌制食品。近二三十年来，有腌制开发成多种风味的果脯、糕点等；还有许多集中在提取纯化菊芋菊糖、酶解提取其低聚果糖或果糖等糖类成分的开发上，并用于养生产品或冷饮食品的制作等，也有不少利用不同的发酵酶或催化剂来催化生产一些醇类、酸类、酚类、醛类和蛋白类等许多衍生产品的研究报道。但目前市场上暂未看见利用微波技术开发菊芋块茎原生态食用产品的报道。

菊芋块茎富含菊糖(Inulin，商品名为菊粉)，其基本组成是由D-果糖经β(1→2)糖苷键连接而成的链状多糖。因菊糖在人体胃和小肠中不能被消化吸收，因此，非常适合糖尿病人食用；还因其具有可促进胃肠道的蠕动、选择性促进有益菌群的生长、促进动物的脂肪代谢和提高矿物质的吸收等许多作用，也非常适合有便秘隐患和爱美减肥人士的辅助食品，而且非常安全。同时，菊芋还含有其它一些微量的成分和特有的芳香成分，因而拥有其非常独特的口感风味。因此，如何开发出既能很好发挥菊糖的主要活性作用，又保持有菊芋原有的独特风味，值得进一步深入研究。

发明内容

本发明的目的是提供一种菊芋块茎原生态开发利用的方法，具体通过以下技术方案实现：

(1)选材及清洗切制：选取新鲜优质菊芋块茎，按个头大小适当分解后清水漂洗干净，沥干，切片。切片控制大小在直径(或长径)1.0～8.0cm，厚度在0.5～5.0mm；或进一步将菊芋片切成“条”(宽0.5～5.0mm)或“丁”(长宽高均在0.5～5.0mm)。

所述新鲜菊芋，是指来源于菊科植物菊芋Helianthus tuberosus L.的块状茎，包括其各栽培品种，以个大、饱满、质脆、色泽清正为优质。

(2)干燥杀菌：将切成片、条或丁的菊芋，置于合适的透气器皿中，摊成薄薄的，根据天气情况选择适宜的条件进行干燥，至含水量低于15％。直接分量包装或紫外线照射杀菌后分装；或继续进入下一步。

用于盛放菊芋片条丁的干燥器皿必须带有“透气”功能的孔或缝，并且调整控制好摊放厚度、翻晒次数、干燥温度和干燥程度，需做到既有利于快速干燥还可防止因为干燥太慢而褐变；干燥后菊芋干的含水量以低于10％为更优且更利于长久保存。

(3)发泡催熟：将干燥的菊芋片、条或丁置于微波炉中，根据不同功率和型号的微波炉选取不同的微波能量等级和相应合适的加热时间(5s～30min)进行发泡催熟加工，然后即熟即食或冷却后分量包装。或继续进入(5)。

所述菊芋干的发泡催熟，微波能级及其相应合适的加热时间是最主要的两个控制因素，但同时菊芋干的干燥程度、堆放厚度以及微波炉本身微波发射均匀程度和环境温度(四季变化)也是直接影响其催熟的快慢、均匀程度和焦化或碳化的重要因素。

(4)干燥与催熟联线完成：根据生产时间需要，将新鲜切制的菊芋片、条或丁在高温烘烤、真空加热或/和微波照射下将干燥过程⑵和发泡催熟⑶形成一条联合生产线，如采用能形成规模生产的“微波农副产品干燥杀菌设备”等，通过适时智控调节温度、时间和翻炒等工艺条件，将菊芋产品直接从干燥到催熟联线完成。

所述将步骤⑵(切片干燥)和⑶(发泡催熟)联线完成，主要可以通过设备技术投入和智控水平提高，如根据规模生产需要，定制广州帝威工业微波设备厂等生产的“微波农副产品干燥杀菌设备”(输出功率≥10KW，可调)，使工艺条件免受天气阴湿变化的影响，加工步骤也可由繁琐漫长而简化快速，最后达到提高生产效率和产品成熟均匀度等至高目标要求。

(5)打粉包装：将微波加热发泡催熟的菊芋干(片、条或丁)，打粉，过筛，包装。干粉可直接食用，或拌入其它主食或辅食的熟粉食用，或热水冲泡食用。

微波催熟了的菊芋干应干燥爽脆香甜可口，极容易粉碎，也容易用热水冲泡；粉末的粗细程度(10～200目筛)，则可根据不同人群不同需求来进行适度控制。

本发明方法中，步骤(1)所述新鲜菊芋，首先是指来源于菊科植物菊芋Helianthustuberosus L.的块状茎，包括其各栽培品种，如最常见的外观淡黄色、个头较大的“黄皮”菊芋和外观略显红色、个头相对较少的“红皮”菊芋。其次，为了确保菊芋产品的“优质”——富含果聚糖类成分且风味独特，应选生长时间相对较长且老嫩适当的菊芋，其新鲜产品具有比较明显的“节间纹”和凸起的“茎芽”部位或已分叉的支丫等特点，并以个大、饱满、质脆、微甘甜和色泽清正为优质。

步骤(1)对菊芋块茎的清洗，由于新鲜採挖或购买来的菊芋大多表面会带有一些泥土，故需用一定量的清水漂洗干净；对于个头较大或支丫较多的菊芋，可根据切片需要，适当予以分解，以利更好清洗干净，避免由于菊芋的生长形状不规则而导致一些狭窄缝隙中的少量泥土因难以清洗干净而残留。

步骤(1)菊芋块茎切片的方式、大小，主要依据菊芋生长形状(长宽高差异、支丫多少等)、个头大小和利于切片均匀一致而定。有关切片的方式，横切、纵切或斜切均可，关键在于选择合适的刀具和使上合适的刀工，使得切片的大小厚薄尽量均匀相近，以便后续干燥速度的均匀一致和发泡催熟的有效达标。有关切片的大小，主要影响在于切片干燥后的卷曲程度，切面越大相对卷曲面越广，尤其切片较薄时，故可视其自然生长的个头大小和形状分支情况适时掌握。对于个头较小的(直径或长径≤4cm)可直接进行切片，而个头较大(直径＞4cm，特别是≥8cm)或分支较多的，宜适当分解后再行切片，以便缩小切片间的大小差异程度。因此，总体上菊芋切片的大小(直径或长径)应控制在1.0～8.0cm范围内，其中以2.0～5.0cm为更适宜。

步骤(1)有关切片的厚度，主要影响切片的干燥速度、干燥时是否容易粘壁和干片的平整与否或卷曲程度，从而进一步影响菊芋片微波加热的发泡催熟效果及是否容易发生局部先焦化或焦心现象等方面，所以需严格控制。切片越厚干燥越慢，尤其遇到天气不佳不能快速干燥时，较厚(如>3.0mm)的切片表面(尤其中央区域)容易产生褐变现象(颜色由白变绿或褐色)，且在后续的加热发泡催熟时还可能由于热量太过集中而极容易在切片中心区域产生“焦心”现象，但同时较厚的切片在干燥后总体较平整而不太容易卷曲且后续的加热发泡催熟相对较快；切片越薄则干燥越快，洁白程度也越高，但也越容易卷曲，且太过薄时 (厚度0.5cm左右时)干燥过程中还容易产生粘住器壁现象而影响干燥采收或容器清洗，且太过卷曲的干片也不太利于后续加热发泡催熟时的均匀受热，也容易产生局部焦化。因此，根据预试结果，切片的厚度应控制在0.5～5.0mm范围内；其中尤以2.0～4.0mm为较好(干燥后的厚度约在1.0～3.0mm，特别以1.5～2.0mm为最宜)，此时新鲜菊芋切片干燥相对较快，干燥后的切片洁白度较高、卷曲率较小，由此后续的微波催熟效果也较好，发泡均匀度提高且不易焦心。

步骤(1)有关切“条”和切“丁”的宽窄大小，由于菊芋片的干燥快慢容易受到天气或其他干燥条件的影响，因此可根据实际情况再将新鲜菊芋片继续切成更加容易干燥的“条”或“丁”，以便干燥后的菊芋条或丁更容易微波发泡催熟并可供不同喜好人群选择食用。具体操作：在前述菊芋片的基础上，继续切成“条”时的宽度应在0.5～5.0mm范围内，以2～3mm为较好；再由新鲜菊芋“条”继续切成“丁”时的长宽高则均应控制在0.5～5.0mm 范围内，以2～3mm为较好。如果“条”太细或“丁”太小，切制麻烦费事，但如果“条”太粗或“丁”太大，则容易在后续微波加热催熟时产生局部焦化，尤其是中心区域。因此，总的来说，前期适度控制菊芋“片”的厚度、“条”的粗细和“丁”大小将对后期微波处理的效果好坏非常重要。

步骤(2)所述菊芋片(或条、丁)合适的干燥器皿，是指选用“透气”功能的通气孔或缝的塑料、竹编、木制、不锈钢或玻璃、陶瓷等材质制成的盆或框等来盛放菊芋片，并摊成薄薄的，进行晒干、风干或用仪器助干。晒干或风干时用上述几种工具皆可。仪器助干如烘箱烘干或真空干燥时，需用不锈钢或玻璃、陶瓷等工具，以避免安全隐患；尽量避免使用塑料、竹编、木制等不适合高温环境的用具，以免造成安全隐患，同时其它类型的金属筐，尤其是铜制或铁制的也不适合，容易使得菊芋表面染上铜绿或铁锈等外来杂质成分；选用微波干燥时，应需选用适合微波照射环境下的耐高温玻璃器皿或陶瓷工具。干燥期间应勤于翻晒，以加快干燥速度，避免由于摊放太厚或干燥太慢而导致菊芋片(或条、丁)表面氧化变色或影响清白洁净度；不宜摊放于不透气的器皿表面，如不透气的木质桌面、玻璃或大理石表面等，那样会因朝下一面的透气性差而不利于菊芋片的快速干燥，时间长了还容易导致菊芋片的某些成分氧化而使颜色变绿加深或者最后褐化，且由于菊芋含有丰富的菊糖类成分，粘性较好，如果不及时翻晒，容易粘住难以揭掉，尤其是较薄的切片。

步骤(2)菊芋片(或条、丁)合适的干燥条件，是干燥的天气条件、仪器条件。天气条件，最理想的是利用太阳光和自然风进行快速晒干，最能保证菊芋片的洁净清白，这也是最环保的干燥方法，还具有一定的紫外线杀菌作用；如果遇到天气不好，也可以在室内采用仪器助干的方法进行干燥，也即采用暖风风干、烘箱烘干、真空干燥或微波干燥等方法。可等温干燥，也可梯度增温干燥；一般暖风风干可可控温度在30～50℃，烘箱烘干或真空干燥则可控制在50～105℃；也可选用低能级下的微波干燥，但务须严格控制干燥的时间和密切关注干燥的情况。如遇天气条件复杂，不能用一种方法达到既节能又快速地干燥时，也可根据实际情况采取其中的2～3种方式进行联合处理。

步骤(2)菊芋片(或条、丁)摊放的厚度和翻晒的次数与干燥的快慢也有关系，为能达到比较好的快速干燥的效果，尽量摊放得薄薄的(1～2层)，条件允许时最好是只摊成薄薄的一层，并勤于翻晒(一般第一天2～5次，后续略干后可减少为1～3次)。这样既能使菊芋片(或条、丁)尽快干燥，又能防止粘住干燥器皿，还能使菊芋干保持纯净洁白，使感官质量上乘。

步骤(2)菊芋片(或条、丁)的干燥时间和程度，一般太阳底下晒干需时2～3天，烘箱干燥或真空干燥随温度高低不同需要2～48小时不等。干燥所得的菊芋干，由于细胞失水，常有不同程度的扭曲变形而显得不平整或不规则，但这不影响菊芋干的整体质量和食用口感等。对菊芋干的最终干燥程度，应对其含水量应严格控制在15％以下，并以低于10％更有利于长期保存。

步骤(2)菊芋片(或条、丁)“生品干”的分装和保存，干燥后的菊芋干，如果保存短时间即使用，则可直接分装保存；如果需保存时间较长(如三个月以上，尤其时值黄梅季节或夏天等天气湿度大或气温高时，容易吸潮长霉或长虫)，则需紫外线或微波照射杀菌后再分装，照射期间尽量“翻”照几次，以提高杀菌效果。

步骤(3)所述菊芋片(或条、丁)的发泡催熟，其判断依据是以使菊芋片、条或丁能够均匀发泡催熟并微带香甜焦味(此时爽脆香甜可口)为“达标”。其工艺条件，涉及微波能效的选择和加热时间的控制。按照国标GB24849-2010关于《家用和类似用途微波炉能效限定值及能效等级》的规定(GB24849-2017略有变动)，目前国内市场上不同品牌和型号的微波炉(输入功率1000W左右，据实物查看，家用的两台微波炉的微波输入功率分别为1000 W和1050W)的输出能效等级分别都分为五级，一级能效最高，依次降低，五级最低；其相应微波能效级别分别规定为不低于62％、60％、58％、56％和54％，对应于家用微波炉的显示器，常分别显示为高火、中火、低火、解冻、温火等五级，如乐金电子(天津)电器有限公司生产的LG微波炉(型号：WP700或MS2089T)，或显示为高火、中高火、中火、中低火、低火五级，也有一些专业微波干燥仪可在此微波能效范围内进行连续微调的。一般微波条件的选择应为：能效级别越高，所需加热时间越短；能效级别越低，所需时间越长；同时，具体加热时间的长短选择，还跟菊芋的切片厚薄(或“条”的粗细、“丁”的大小)、干燥程度(含水量多少)和堆放厚度以及环境温度(四季温差)等有关。根据预实验结果，切片略厚(“条”越粗或“丁”越大)或含水量较少(如5.0％以下)，但鉴于微波加热的特点，水分没有也不行的。微波加热时间略短；切片略薄或含水量略多的(如10.0％左右)，微波加热时间需略长；环境温度高(夏季)，所需时间略短，环境温度低(如冬季)所需时间略长；菊芋干堆放的厚度以1层最适宜，太厚了容易因为局部过热而提前发泡或焦化。总体上，对应于上述五级微波能效的微波加热时间应在5s～30min范围内。

步骤(3)所述菊芋片(或条、丁)的加热催熟方式，可以选择“一次性”时间略长的连续加热法催熟，也可以进行每次时间略短的“多次性”间断加热法催熟；根据预实验结果，采用短时间“多次性”间断加热法催熟的效果一般较长时间“一次性”连续加热法催熟为好，相对催熟更均匀，焦化程度的可控性更好。但需要特别警醒注意的是，无论选择一次性发泡催松还是间断加热催熟方式或者其它因素(含水量多少、堆放厚薄或四季温差等)的变化，都仍需严格控制各能级下相应的加热时间。因为菊芋富含碳水化合物，高温下极容易焦化甚至碳化燃烧的风险始终存在，因此，尽量避免能效过高或时间过长，以免瞬间温度过高能量过于集中而导致焦化甚至碳化燃烧等安全隐患。

步骤(3)具体各能量等级下对应的“一次性”微波加热处理时间条件可参考表1。需要特别说明的是，不同的微波炉型号或菊芋干的干燥程度会有一定差异，大致时间见“微波时间”一栏所列范围；表中的“最佳催熟时间”为表下备注微波炉型号对有限批次菊芋干的实验结果，具体所需加热时间还与菊芋干各批次间干燥程度的差异及同批次间厚薄粗细程度和四季的环境温度不同有关，因此具体所需时长也略有差异；“相对安全区间时长”是指经过多次实验观察，在各级不同能量等级下，对堆放较薄(大多一层)的菊芋干情况下，从开始微波加热使菊芋干受热并逐渐发泡催熟(从中心局部到/或全部)或再到产生焦香味(或少量“焦化”)的时间间隔。总体上，微波加热的条件与催熟效果间的关系是，能量级别越高，所需时间越短，相对安全区间越小，安全操作难度越大，产品催熟均匀度越差；能量级别越低，所需时间越长，相对安全区间越大，安全操作相对容易，产品催熟均匀度等也较易控制。因此，针对最佳催熟时间又进一步进行实验，得出结果是，如果一次性进行加热催熟，应控制在“最佳催熟时间”的偏短时间端，这样可以避免因局部过热而焦化严重，但缺点是中心区较容易发泡催熟但边缘区还来不及加热催熟(仍是生的或仅半熟)；但如果控制好时间进行“间断加热”，将一次加热时间控制在较短时间(菊芋干刚开始发泡催熟时)，然后间隔停止加热数秒钟(使可能发生的局部过热散发传热均匀)，之后再继续加热，这样重复2～4次，既可将菊芋干整体均匀发泡催熟，又尽量避免局部加热过头而焦化或者燃烧，可以达到更加优化催熟菊芋干的目的。另外，环境温度对加热时长选择的影响，一般在夏季室温较高时，应选最佳催熟时间略短的用时，而在冬季室温较低时则选其略长的时间。

步骤(3)所述菊芋片、条或丁的影响催熟的其它因素。由于菊芋含有较多的菊糖，相对较难干燥，干燥后的干品也比较容易吸潮，因此，晒干、风干或烘干后的菊芋需密闭阴凉保存，否则吸潮程度大小会对发泡催熟的加热时间将会有一定的影响；加热的菊芋干品堆放的厚薄多少，一般一至两层即可(一层最佳)，不能过多过厚，否则，可能会因微波的能量的不能适度覆盖或者高低受热不均、散热受阻等而导致加热发泡催熟的效果也不一致，结果可能造成只一部分催熟、另一部分还不熟甚至还有一部分已经开始焦化的不利结果。另外，菊芋片、条或丁的发泡催熟或焦化碳化还与微波仪本身微波输出的均匀度也非常相关，本实验曾试过三台不同型号家用微波炉，观察所得的情况是同样的菊芋干在同一微波条件下(能量等级、加热时间、堆放厚度和微波辐射范围等)，菊芋干受热后发泡催熟的快慢程度仍有一定的差异，由此导致的“某个部位”热量过于集中而催熟过快甚至造成局部迅速焦化或冒烟燃烧的情况也比较常见，因此，催熟加工的条件必须严格把关并密切关注催熟进度，不能疏忽大意。

步骤(4)干燥与催熟联线完成：由于步骤⑵(切片干燥)和⑶(发泡催熟)易受天气条件的影响或工艺步骤相对比较繁琐漫长，因此在实际生产实践时可根据需要采用技术含量较高的智控管理技术，将新鲜切制的菊芋片、条或丁在高温烘烤、真空加热或/和微波照射下将干燥过程和发泡催熟联合成一条生产线，并通过适时调节温度、时间和翻炒等工艺条件将菊芋产品快速生成，以达到简化操作步骤、提高生产效率和产品成熟均匀度等至高目标要求。

步骤(5)制成的粉末，可制成单独的粉剂直接食用，或者用热水冲泡服用，或者与其它主食或杂粮的熟粉混合后食用，或者作为其它食品的辅料配合使用。也可根据不同人群分级控制粉末粗细程度，如给老人或小孩食用，可控制粉末适当细一些，制成过80～200目筛的细分；如为大人食用或与燕麦片等搭配等，则可略微控制粗一些，制成只过10～60目筛的粗粉等，最后分粗细等级或食用需求进行包装。

本发明步骤⑴～(5)所述制成的菊芋片、条或丁不同阶段的产品——未催熟(生品) 菊芋片(或条、丁)、催熟菊芋片(或条、丁)和催熟菊芋粉，均属于原生态的开发产品，不加任何的调味、调色或防腐等其它无关物质，纯粹原生态原味开发，特别适合糖尿病人、便秘患者和减肥健美人士的食用，非常安全可靠。

本发明提供一种菊芋片原生态开发利用的方法，是采用清洗、切片、晒干(或烘干)、微波处理等手段使菊芋生片(或条、丁)干燥、发泡催熟，达到即熟即食，或再打粉后冲泡食用。本发明方法具有菊芋片(或条、丁)切制干燥方便、发泡催熟快速有效的优点，且不加任何添加物，可充分发挥菊芋的天然活性作用，且对设备要求简单，投资少，降低生产成本，周期快。

附图说明

图1是不同品种和来源的菊芋片(生品)。其中：AB D为自制菊芋片(太阳晒干)， A为“黄皮”菊芋，B为“红皮”菊芋，D为自然洁白度高的优质“黄皮”菊芋片(干燥条件为天气晴好，阳光灿烂、风力适中(3-4级)、气温适中(摄氏10-15度))；C为网购菊芋干(估计是烘干的)。

图2是不同菊芋生片在第五能级条件下加热发泡5.0min后的催熟情况。其中：A和D为网购菊芋片；B为自制“黄皮”菊芋片；C为自制“红皮”菊芋片。

图3是菊芋条微波催熟前(A)与催熟后(B)。其中：A为菊芋条生品，切制后直接空调热风吹干；B为菊芋条催熟条件为第四能级下微波加热65秒(左上角为由于局部微波过于“集中”导致局部过热而焦化)。

图4是菊芋丁微波催熟前(A)与催熟后(B)。其中：催熟条件为微波能量第五档加热3分钟和2分钟，中间间隔半分钟。

图5是各级微波能级间断加热催熟的菊芋片。其中：A为第一能级加热8s+8s，中间间隔20s；B为第二能级加热10s+10s，中间间隔20s；C为第三能级加热10s+10s，中间间隔10s；为D第四能级加热40s+20s，中间间隔30s；E为第五能级加热120s+120 s，中间间隔30s。

图6是发泡催熟菊芋片粉末(过60目筛)。

图7是菊芋、马铃薯和番薯分别在微波处理前(ABC)和处理后(DEF)的发泡催松情况。三者生片ABC皆为新鲜根或根茎切片后晒干备用的，其微波催熟条件分别为：D为第五能级(温火)加热4+1分钟(左3/5)或3+2分钟(右2/5)，中间皆间隔20秒；E为第五能级加热5分钟3次，中间间隔20和60秒；F为第五能级加热5分钟三次，中间间隔 20秒和30分钟。

具体实施方式

本发明结合附图和实施例作进一步的说明。

实施例1菊芋的选材清洗和切制干燥

分别取江苏徐州产(淘宝网购)新鲜“黄皮”菊芋约500g四份和“红皮”菊芋一份，根据个头大小适当分拣，个头小的(直径3.0cm以下)直接清洗，个头大的或支丫多的则适当分解后再清洗，洗净后沥干。然后分别切制和干燥：第一，将两份“黄皮”菊芋(图 1AD)和一份“红皮”菊芋(图1B)分别沿纵向、横向或斜向切片均可，切片的厚度尽量控制在2～4mm；菊芋片摊放于通风有孔塑料器皿中在太阳底下快速晒干，一般需要2～3天时间，尤其第一天需要翻晒2～3次，直至晒干，装袋保存。第二，在菊芋片的基础上再切成条，条的宽度尽量控制在2～4mm，然后同菊芋片晒干；第三，在菊芋片条基础上在切成丁，使菊芋丁的长宽高均在2～4mm，同上晒干。各干燥品应控制水分在15％以下，则菊芋干片或条、丁的干燥得率约为23％。根据几次实验结果，干燥得率的高低多少与菊芋的老嫩和新鲜程度有关，越老或存放时间长则得率高，越嫩或越新鲜则因含水量高而得干率越低；同时，晒干速度的快慢和晒干容器的透气皆与菊芋片(或条干)的褐变程度有一定的关系，干燥越快和透气越好，褐变越少，晒干品越清白(如图1D)，否则则反之，产品褐变越深。见图1AD 和B、图3A和图4A。图1C为网购产品。

实施例2菊芋片的发泡催熟

取已干燥的菊芋片各适量，以能使菊芋片开始微量发泡催熟、发泡近半、发泡完全到发泡过半和局部焦化(或焦心，不能食用)为基本考察指标，探索各能级下合适的微波加热时间。结果发现，各批次间菊芋片的干燥程度不同，或者微波炉的型号功率不同，各微波能级下所需的加热时间略有差异。以LG微波炉WP700为例，能使菊芋皮发泡催松的大致处理时间范围见表1所示。

表1菊芋块茎片(或条、丁)的微波催熟处理时间

注：LG微波炉，乐金电子(天津)电器有限公司，型号：WP700(MS2089T)；产品号：(MS-2089W)；额定电压：200V～50Hz；输出功率：700W；微波输入功率：1050W；内腔体积：20L；振荡频率：2450MHz。

对表1中“菊芋干(片、条或丁)的微波催熟处理情况”说明如下：

首先，菊芋干的微波发泡催熟处理涉及现行国内市场上的微波炉的型号和能量级别分类，按照国家标准GB24849-2010，家用微波炉(微波输入功率在1000W左右)的能效等级分为五级，一般标示为高火、中火、低火、解冻、温火等五级(也有的命名为高火、中高火、中火、中低火、低火等)；也有的专业机构、厂家或研究单位，备有在此相关能效范围内能灵活调节的其它类型微波干燥仪。因此，不同微波炉由于微波输入功率的差异，所需加热时间会有一定差异。

其次，按照特定微波炉的不同能级高低，需要选择对应适合的不同加热时间。表中第一能级(高火——能量最高)下，微波加热的时间应在5～30秒范围内，其中以8～15秒为较优选，相对安全间隔时长仅7秒左右，因此人工操作时的安全性较难控制，因为能量级别太高而极易导致局部能量过于集中而至焦化、碳化甚至冒烟燃烧，总体产品催熟的均匀度也很差。第二能级下，微波加热的时间一般为8～50秒，其中以10～20秒为较优选，相对安全间隔时长为10秒左右，因能量等级仍然较高而容易造成局部焦化或焦心，产品催熟的均匀度也较差。第三能级(中档)，微波加热的时间范围为10～60秒，以12～40秒为较优，相对安全间隔时长延长为28秒左右，此时能量等级有所降低而使加热催熟的安全时长范围相对增大，焦化程度有所减缓，但一次性加热的催熟均匀度仍较难掌控，如一次性加热15秒左右，可能大部分菊芋片的中心区域发泡催熟但边缘区却未达标，或稍再延迟加热时间，则边缘区的发泡催熟情况有所好转但中心区已开始焦化或碳化；但如采用间断加热10秒左右2～4次 (即每加热10秒间间隔停留5～30秒，使过热区域热量适当分散)，则可使发泡催熟的均匀度较明显提高。第四能级下，加热时间可控制在30～180秒，以40～90秒为较优条件，此时相对安全间隔时长明显延长，为50秒左右，安全范围明显变大，焦化程度进一步好转，发泡催熟均匀度也明显提高，如果也采用间隔加热的方式处理，产品催熟的均匀度也明显提高，焦化的程度也较易控制。第五能级(最低能级)下，加热时间可控制在120～1800秒范围内，又以180～1200秒为较优条件，相对安全间隔时长进一步延长，为1020秒左右，这时发泡催熟的安全操作范围显著增大，催熟均匀度也显著提高，产品洁白度明显提高，但不足之处是加热时间也大大延长，相对比较耗时。因此总体认为，第一至第二能级，虽然在一定范围内(严格控制条件)也能比较安全地加热发泡催熟，但总体安全范围都比较小，且由于菊芋片(或条)的形状扭曲多变，发泡催熟的程度不太均匀，而且如果稍有操作不当则极易超出安全范围并造成这样的结果：时间偏短时，催熟不够或发泡不均；时间加长时，会因局部加热过头而造成局部或全部过分焦化甚至碳化或者导致燃烧，以致不能食用或造成安全隐患。对于第三能级下，随着能级的渐次降低，安全范围逐渐变大，时间条件相对能较好控制，在12 ～40秒时间范围内适当采用间断加热法是能将菊芋片较均匀地加热催熟，总体工作效率较高，但仍然因为能级较高而必须严格控制时间条件和样品堆放厚度等并加以严格管控安全指标，以免个别堆放重叠或过厚部位或过分扭曲的菊芋干因局部过热而导致局部焦化甚至碳化燃烧。第四能级和第五能级下，则安全范围明显加大，时间条件和催熟结果均比较容易控制，菊芋片的加热发泡和催熟的程度相对比较均匀，第五能级下的催熟产品洁白度更高。不过如果加热时间不够长或过长，则发泡催熟程度不够或过头焦化的问题依然存在，而且第五能级条件下有时由于加热的时间总体偏长，相应的工作效率相对偏低。所以，正式生产或规模使用时仍然需要根据菊芋片、条或丁的干燥程度(因含有较多菊糖而比较容易吸潮)、厚薄大小及环境温度(四季变化)等而适当预试以正确选择加热能级和把控加热时间。综上所述，根据每一批的菊芋片的干燥程度和厚薄情况，可选择第三能级的短时间间隔加热，可快速催熟，但产品均匀度和洁白度较差；第四能级下选择相对略长时间(1分钟以上)进行一次性催熟或短时间(30～60秒)间隔加热催熟均可，催熟速度略慢但发泡均匀度提高；第五能级下较长时间加热催熟(3分钟以上)或略长时间(1分钟左右)间隔加热可获得较好的发泡催熟效果和产品洁白度。

具体操作步骤如下：

取已处理干燥的菊芋片、条或丁，置于微波炉内，摊铺成薄薄的一层，分别选取如下不同的微波加热处理条件，即可得已发泡催熟并可直接食用、香甜爽脆的菊芋片。

条件一：菊芋片，第五能级(最低档)并连续加热处理5分钟，结果见图2。图2 的BC分别为对应于图1AB的黄皮菊芋和红皮菊芋的发泡催熟片；而AD同为网购的菊芋片。由此可见，菊芋片在干燥过程中的褐化与否，对发泡催松程度基本没影响，但主要影响感官效果。

条件二：菊芋条，第四能级(中低档)并连续加热65秒钟，结果见图3。菊芋条由于已切制得比较细长了，发泡催松的效果较好，但由于微波炉的微波发射不够均匀，也容易导致局部区域由于过热而“集中”焦化。

条件三：菊芋丁，第五能级分次加热3分钟和2分钟(中间间隔半分钟)进行间断催熟，结果见图4。菊芋丁由于已切制得比较细小了，在控制摊放厚度和加热时间条件下，发泡催松的效果较好。

条件四：菊芋片，选取微波炉的第一～五各能级进行分次间隔加热催熟，时间分别设置为：第一能级加热8s+8s，中间间隔20s；第二能级加热10s+10s，中间间隔20s；第三能级加热10s+10s，中间间隔10s；第四能级加热40s+20s，中间间隔30s；第五能级加热120s+120s，中间间隔30s，结果见图5。由此可见，只要严格控制好加热的能级和相应的加热时间，各能级下均能获得发射催熟效果较好的菊芋熟片的，但由于菊芋干富含多糖类成分，如何更好地控制能级和时间(尤其第1～3)使发泡催熟效果达到最佳效果，还是随时根据样品情况和仪器条件、环境条件等进行严格控制把关才行。

实施例3

干燥与催熟联线完成：由于切片干燥和发泡催熟易受天气条件的影响或工艺步骤相对比较繁琐漫长，因此在实际生产实践时可根据需要采用技术含量较高的智控管理技术，将新鲜切制的菊芋片、条或丁在高温烘烤、真空加热或/和微波照射下将干燥过程和发泡催熟联合成一条生产线，并通过适时调节温度、时间和翻炒等工艺条件将菊芋产品快速生成，以达到简化操作步骤、提高生产效率和产品成熟均匀度等至高目标要求。

例如，可以根据规模生产需要，定制有关专业设备生产单位(如广州帝威工业微波设备有限公司或山东宁远微波设备有限公司等)生产的“微波农副产品干燥杀菌设备”(输出功率≥10KW，可调)。该设备一般干燥催熟的适用范围有香菇、蘑菇、黑木耳等菌菇类的干燥杀菌以及脱水蔬菜的干燥、杀菌、方便面、烟草的干燥杀菌等。完全可以做到将菊芋片(类似番薯片等根茎类切片)先较低温度脱水至一定干燥度，再提高温度进行干燥完全或烘烤制熟，由于家用微波炉的体量和空间受到一定限制致其微波稳定性和智能控制技术均受限，所以小量处理效果会不太好，而大型微波仪器的规模化生产因是“流线操作”反而容易控制。另外，此类设备为非国标产品，系根据用户需求(依据新鲜材料的每小时脱水量多少)来定制，一般设备的微波输出功率可设定≥10KW、≥20KW或≥30KW等。因此，当生产需要时，达到规模生产是完全可以实现的。另据山东宁远微波设备有限公司咨询结果，其推荐对于批量生产的根茎类产品，一般采用先熟化后热泵干燥(非国标，需定制)的成本更低、口感更好，因为含淀粉量较高时其导热性较差，太厚太大的产品容易发生糊化或焦心，因淀粉类产品的糊化温度与膨化温度比较接近，当膨化发生时离其糊化温度已比较接近，因此，适宜的膨化温度比较难控制。但考虑到本专利的菊芋块茎主含丰富的菊糖类成分，粘性较强，制熟后切片有困难，因此认为，还是以新鲜块茎切片后经干燥再发泡催熟比较可行，且其催熟产品较一般市场上的原味番薯片或马铃薯片更酥爽脆香绵甜(菊糖甜度高于淀粉)。只是全程用微波带式干燥和发泡催熟的成本可能较高，因为耗电比较厉害，所以，除非遇到连续阴雨天严重影响菊芋片(或条、丁)的干燥，还是以太阳晒干至一定干燥度再微波处理更环保。

实施例4

取已加热发泡催熟的菊芋片，置于粉碎机中粉碎，过60目筛，即得菊芋片粉剂。由于菊芋含菊糖量高，又巧遇下雨天，吸湿性得到很强体现，因此实际操作时应保持空间的干燥，并与阴凉干燥处予以保存。实物详见图6。

实施例5不同食材切片的微波发泡催熟效果比较

对不同来源的菊芋块茎、番薯块根和马铃薯块茎分别进行清洗、切片、干燥和发泡催松处理，结果见表2和图7。

具体处理方法、条件与结果：

菊芋片：取适量新鲜菊芋，洗净，切片，晒干得A；E的于第五能级(温火)下分别加热4+1分钟(左3/5)或3+2分钟(右2/5)(中间皆间隔20秒)得D。菊芋片主成分菊糖含量高，生片韧性较好粉性较弱(此批次由于晒干时天气不太好，略有些褐化，尤其中央区域)，在较低微波能级和较短时间条件下即发泡催松比较完全，且在刚开始微量发泡(约1 分钟)时即开始散发出独特的菊芋香味并逐渐更加浓香，在微波加热发泡催松的时间严格控制下发泡催松效果良好。

马铃薯片：取适量马铃薯，洗净，切片，晒干得B；于第五能级(温火)加热5分钟三次，中间间隔20和60秒，得发泡催熟较好的F。但马铃薯生片在晒干过程中褐变严重，且在微波催熟后的口感不佳，虽较疏松，但粉性偏强、甜味不足且香味极微弱。

番薯片：取适量新鲜番薯，洗净，切片，晒干得C；于第五能级(温火)加热5分钟三次，中间间隔20秒和30分钟，得基本不发泡催熟的F。番薯生片在晒干过程中有些褐变化，且微波发泡催熟的效果不好，基本属于起到“干燥”的作用，“催松”的效果很差，因此加热后变得很硬，且极至部分焦化时才散发有微弱焦香味。

表2不同来源切片的微波发泡催熟效果比较

来源	粉性	韧性	生片手感	发泡催熟	口感效果
						菊芋片	较强	良好	较软	良好，基本完全	酥脆香甜
马铃薯片	强	较好	较硬	较好，基本完全	松脆微香不甜
						番薯片	强	较差	较硬	较差，仅少部分	较硬微香甜

注：控制切片厚度尽量接近，1.0～3.0mm范围内。

Claims (10)

1.一种菊芋块茎原生态开发利用方法，其特征在于，通过以下技术方案实现：

(1)选材及清洗切制：选取新鲜优质菊芋块茎，按个头大小适当分解后清水漂洗干净，沥干，切片，切片控制直径或长径在1.0～8.0cm，厚度在0.5～5.0mm；或进一步将菊芋片切成条或丁，条为宽0.5～5.0mm，丁的长宽高为0.5～5.0mm；

(2)干燥杀菌：将切成片、条或丁的菊芋，置于合适的透气器皿中，摊放干燥，根据天气情况选择适宜的条件进行干燥，至含水量低于15％，直接分量包装或紫外线或微波照射杀菌后分装；或继续进入下一步；

(3)发泡催熟：将步骤(2)干燥的菊芋片、条或丁置于微波炉中，根据不同功率和型号的微波炉选取不同的微波能量等级和加热时间进行发泡催熟加工，然后即熟即食或冷却后分量包装，或继续进入(5)；微波加热时间为5s～30min；

(4)或通过机械设备规模化完成步骤(2)的干燥和步骤(3)的发泡催熟：将新鲜切制的菊芋片、条或丁在高温烘烤、真空加热或/和微波照射下将步骤(2)和步骤(3)形成一条联合生产线，通过适时智控调节温度、时间和翻炒等工艺条件，将切片、条或丁的菊芋产品直接从干燥到催熟联线完成；

(5)打粉包装：将经发泡催熟的干燥菊芋片、条或丁，经打粉，过筛，包装。

2.根据权利要求1所述的一种菊芋块茎原生态开发利用的方法，其特征在于，所述新鲜菊芋，是指来源于菊科植物菊芋Helianthus tuberosus L.的块状茎，包括其各栽培品种，选择个大、饱满、质脆、色泽清正的。

3.根据权利要求1所述的一种菊芋块茎原生态开发利用的方法，其特征在于，步骤(2)所述摊放干燥，是将切成片、条或丁的菊芋摊成薄薄的一层，再根据天气情况翻晒数次，防止因为干燥太慢而褐变。

4.根据权利要求1所述的一种菊芋块茎原生态开发利用的方法，其特征在于，步骤(2)干燥后的厚度控制在1.0～3.0mm，含水量低于10％更利于长久保存。

5.根据权利要求1所述的一种菊芋块茎原生态开发利用的方法，其特征在于，步骤(2)合适的透气器皿，选用有通气孔或缝的塑料、竹编、木制、不锈钢或玻璃、陶瓷材质制成的盆或框，并摊成薄层，进行晒干、风干或用仪器助干。

6.根据权利要求5所述的一种菊芋块茎原生态开发利用的方法，其特征在于，所述仪器助干选用烘箱烘干、热导烘干、真空干燥或微波干燥。

7.根据权利要求1所述的一种菊芋块茎原生态开发利用的方法，其特征在于，步骤(2)所述适宜的条件，是干燥的天气条件或仪器助干条件，所述天气条件，是利用太阳光和自然风进行快速晒干，保证菊芋片的洁净清白，并具紫外线杀菌作用；所述仪器助干条件，是采用热导干燥、烘箱烘干、真空干燥或微波干燥，可等温干燥，或梯度增温干燥，暖风风干控制温度在30～70℃，烘箱烘干或真空干燥控制温度在50～105℃，微波干燥选用3-5级的低能级，分别选择天气条件和仪器条件进行干燥，或选择二者中的2～3种方式联合干燥。

8.根据权利要求1所述的一种菊芋块茎原生态开发利用的方法，其特征在于，步骤(3)按照国家标准GB24849-2010，家用微波炉的能效等级分为五级，以第一级为最高能量，第二、第三、第四和第五级依次递减，第五级为最低能量级，微波能量高低不同，对应选择的合适微波加热时间在5秒至30分钟。

9.根据权利要求1所述的一种菊芋块茎原生态开发利用的方法，其特征在于，步骤(4)所述机械设备，选用微波农副产品干燥杀菌设备，进行相应的低温干燥后再高温发泡催熟。

10.根据权利要求1所述的一种菊芋块茎原生态开发利用的方法，其特征在于，晒干、风干或烘干后的菊芋需密闭阴凉保存。