滇重樓熱風(fēng)干燥試驗(yàn)分析

周體全，朱加繁，謝先強(qiáng)，高志超，楊陸強(qiáng)，周 橋，張汝坤*

(1.云南農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院，云南昆明 650201；2.大理州祥云縣農(nóng)機(jī)培訓(xùn)推廣站，云南祥云 672100)

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滇重樓熱風(fēng)干燥試驗(yàn)分析

周體全1，2，朱加繁1，謝先強(qiáng)1，高志超1，楊陸強(qiáng)1，周 橋1，張汝坤1*

(1.云南農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院，云南昆明 650201；2.大理州祥云縣農(nóng)機(jī)培訓(xùn)推廣站，云南祥云 672100)

摘要[目的]研究滇重樓熱風(fēng)干燥過程中不同因素水平對(duì)其干燥效果的影響，為滇重樓熱風(fēng)干燥工藝的優(yōu)化和改進(jìn)提供理論依據(jù)。[方法]以滇重樓為試驗(yàn)材料，設(shè)計(jì)并完成滇重樓干燥正交試驗(yàn)，分析在溫度、風(fēng)速和鋪料密度等因素變化的情況下，滇重樓外觀品質(zhì)和水分的變化情況，探討各種因素水平對(duì)其干燥效果的影響。[結(jié)果]影響滇重樓干燥效果的主次因素排序?yàn)闇囟?風(fēng)速>鋪料密度>相對(duì)濕度，其中干燥溫度55 ℃、風(fēng)速0.7 m/s、鋪料密度4 kg/m2、相對(duì)濕度40%的條件下，干燥得到的重樓外觀品質(zhì)最佳。[結(jié)論]采用熱風(fēng)干燥技術(shù)得到的重樓成品整體質(zhì)量比較高，且熱風(fēng)干燥具有能耗低、所需設(shè)備簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，在滇重樓規(guī)?；a(chǎn)過程中值得推廣應(yīng)用。

關(guān)鍵詞滇重樓；熱風(fēng)干燥；干燥溫度；正交試驗(yàn)

滇重樓為百合科植物云南重樓ParisPolyphyllaSmithvar.yunnanensis(Franch.)Hara的干燥根莖，又名寬瓣重樓[1-2]，主要分布在云南、四川和貴州的部分地區(qū)。作為重要的清熱解毒藥，目前國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)藥品中已有65個(gè)品種使用了重樓，為著名中成藥云南白藥系列、季德勝蛇藥等的主要原料之一[2-3]。滇重樓主要活性成分是甾體皂苷類化合物，現(xiàn)代醫(yī)學(xué)研究表明，重樓具有抗腫瘤、止血、鎮(zhèn)痛、免疫調(diào)節(jié)、抗菌、消炎等作用，對(duì)生殖系統(tǒng)、心血管也有藥效[3-5]。

干燥作為滇重樓生產(chǎn)過程中極其重要的工藝環(huán)節(jié)之一，在其儲(chǔ)存、運(yùn)輸和加工過程中占有重要地位，經(jīng)干燥后的重樓可長(zhǎng)期儲(chǔ)存且能有效保持藥用成分[6-8]。傳統(tǒng)的滇重樓干燥方法主要是自然晾曬，這種干燥方法受人為因素的影響較大，且費(fèi)時(shí)費(fèi)力，有時(shí)甚至不能完全達(dá)到藥品衛(wèi)生和環(huán)保要求。因此，探索新的重樓干燥方法對(duì)生產(chǎn)重樓干品具有重要的意義和價(jià)值。目前國(guó)內(nèi)對(duì)重樓干燥工藝方面的研究還很少，周濃等[2]曾采用不同干燥方法對(duì)滇重樓進(jìn)行了干燥，探討了不同干燥方法對(duì)滇重樓中薯蕷皂苷元含量的影響。國(guó)內(nèi)從20世紀(jì)初開始有了熱風(fēng)干燥理論的研究，熱風(fēng)干燥技術(shù)具有成本低廉、易于操作、可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制等特點(diǎn)，是一種有望在重樓干燥工藝中大力推廣應(yīng)用的新型干燥技術(shù)[9-10]。該研究采用新鮮的滇重樓進(jìn)行熱風(fēng)干燥正交試驗(yàn)，選取干燥溫度、風(fēng)速、鋪料密度和相對(duì)濕度為試驗(yàn)因子，各因子分別選取3個(gè)試驗(yàn)水平，研究不同因素對(duì)重樓干燥效果的影響，以利于滇重樓干燥工藝的改進(jìn)和優(yōu)化。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)材料與儀器新鮮滇重樓，產(chǎn)自云南省大理州祥云縣。LT501型電子天平(成都一科儀器設(shè)備有限公司)、微量水分測(cè)定儀(上海雙旭電子有限公司)，燒杯、量筒(量程400和100 mL)、熱風(fēng)干燥箱(蘇州華潔烘箱制造有限公司)、Master BV170E型燃油暖風(fēng)機(jī)(北京遠(yuǎn)洋科創(chuàng)科技發(fā)展有限公司)、XMT614型智能PID溫度控制儀(山東昌潤(rùn)電器有限公司)。甲苯、蒸餾水。

1.2試驗(yàn)方法

1.2.1新鮮重樓的預(yù)處理和切片。用清水將新鮮重樓洗凈(圖1a)，瀝干，用剪刀剪掉須根，切除頂芽，然后再將其主根部分切成3～5 mm厚的薄片(圖1b)，放入干凈的容器中。

1.2.2滇重樓熱風(fēng)干燥正交試驗(yàn)。滇重樓熱風(fēng)干燥正交試驗(yàn)因子為干燥溫度、風(fēng)速、鋪料密度和相對(duì)濕度，各因素分別選取3個(gè)試驗(yàn)水平，采用L9(34)正交設(shè)計(jì)表(表1)，做9次試驗(yàn)，重樓達(dá)到安全含水率以下(即失水率為88%)時(shí)停止干燥。每組試驗(yàn)開始前先啟動(dòng)燃油暖風(fēng)機(jī)及熱風(fēng)干燥箱預(yù)熱，并按照試驗(yàn)組參數(shù)的要求設(shè)置好干燥箱內(nèi)的溫度、風(fēng)速等，當(dāng)干燥箱內(nèi)的溫度穩(wěn)定為試驗(yàn)組對(duì)應(yīng)的參數(shù)時(shí)，再用電子天平稱取100 g洗凈切片的新鮮重樓，按照試驗(yàn)組要求的鋪料密度均勻地鋪放在干燥盤中，然后將干燥盤快速地放入熱風(fēng)干燥箱內(nèi)，記下重樓開始干燥的時(shí)間，試驗(yàn)過程中定時(shí)稱取重樓的質(zhì)量并計(jì)算重樓干燥失水率，記錄相關(guān)試驗(yàn)數(shù)據(jù)。

Table 1Factors and levels of the orthogonal test for hot-air drying ofP.polyphylla

1.3試驗(yàn)指標(biāo)測(cè)定

1.3.1重樓干燥后的質(zhì)量。試驗(yàn)過程中，根據(jù)試驗(yàn)設(shè)計(jì)方案定時(shí)稱取重樓干燥后(圖2)的質(zhì)量，并計(jì)算出各階段的重樓失水率。

1.3.2滇重樓干燥過程中外觀品質(zhì)的變化情況。待每個(gè)試驗(yàn)組重樓干燥完成后，根據(jù)《中國(guó)藥典》2010 版制定的重樓外觀品質(zhì)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)(表2)對(duì)重樓品質(zhì)進(jìn)行評(píng)定和打分。

1.3.3干燥后重樓安全含水率的測(cè)定。待完成重樓干燥試驗(yàn)后，用微量水分測(cè)定儀檢測(cè)重樓成品中水分的含量。

2結(jié)果和分析

2.1滇重樓熱風(fēng)干燥正交試驗(yàn)從重樓熱風(fēng)干燥正交試驗(yàn)結(jié)果(表3)可以看出，4個(gè)影響因素所對(duì)應(yīng)的R值大小排序?yàn)闇囟?風(fēng)速>鋪料密度>相對(duì)濕度，因此，影響重樓熱風(fēng)干燥的主次因素排序?yàn)闇囟?風(fēng)速>鋪料密度>相對(duì)濕度。從各指標(biāo)評(píng)分結(jié)果來看，隨著干燥溫度的升高，得到的重樓色澤越好，香氣也更濃一些，但并不是干燥溫度越高越好，如果干燥溫度太高，重樓就會(huì)被糊化，表面呈現(xiàn)的就不是粉質(zhì)而是角質(zhì)，重樓的天然香味也會(huì)變淡甚至出現(xiàn)焦灼異味。低溫干燥得到的重樓形態(tài)較好，因?yàn)楫?dāng)干燥溫度較高時(shí)，重樓表面容易出現(xiàn)裂紋。對(duì)比分析重樓干燥正交表中色澤、形態(tài)和香氣3個(gè)指標(biāo)所對(duì)應(yīng)的綜合評(píng)分發(fā)現(xiàn)，干燥溫度55 ℃、風(fēng)速0.7 m/s、鋪料密度4 kg/m2、相對(duì)濕度40%的條件下，干燥得到的重樓外觀品質(zhì)最佳。

2.2重樓干燥失水率分析從各試驗(yàn)組重樓干燥失水率(圖3)可以看出，不同因素條件下得到的重樓干燥時(shí)間存在顯著差異。隨著溫度的升高，干燥時(shí)間不斷縮短，其中干燥溫度每升高10 ℃，重樓干燥時(shí)間大約縮短60～90 min，在同一干燥溫度下，風(fēng)速每增加0.2 m/s，重樓干燥時(shí)間大約縮短60 min，鋪料密度和相對(duì)濕度對(duì)重樓干燥時(shí)間影響相對(duì)較小。對(duì)比各試驗(yàn)組重樓干燥情況可以看出，9次試驗(yàn)中，干燥時(shí)間最短的是試驗(yàn)⑨，耗時(shí)480 min，干燥速率最慢的是試驗(yàn)①，耗時(shí)750 min，而試驗(yàn)⑨所對(duì)應(yīng)的溫度和風(fēng)速均是最大值，試驗(yàn)①對(duì)應(yīng)的溫度和風(fēng)速均是最小值，說明溫度和風(fēng)速是影響重樓干燥速率較大的2個(gè)因素。各個(gè)試驗(yàn)組基本遵循了物料干燥特性曲線規(guī)律，即剛開始干燥的那段時(shí)間失水速率比較快，隨著干燥時(shí)間的增加，干燥速率慢慢進(jìn)入恒速期和降速期，因?yàn)閯傞_始干燥時(shí)水分蒸發(fā)比較容易，這部分水主要是重樓的機(jī)械結(jié)合水，隨后一段時(shí)間水分蒸發(fā)比較困難，此時(shí)機(jī)械結(jié)合水慢慢蒸發(fā)結(jié)束，開始蒸發(fā)重樓內(nèi)部的物理結(jié)合水[11-12]。

2.3滇重樓熱風(fēng)干燥優(yōu)化方案通過分析滇重樓熱風(fēng)干燥正交試驗(yàn)結(jié)果，同時(shí)綜合考慮各試驗(yàn)組重樓干燥過程中其水分的變化情況及干燥時(shí)間等參數(shù)，得出重樓熱風(fēng)干燥的優(yōu)化方案所對(duì)應(yīng)的參數(shù)分別是干燥溫度55 ℃、風(fēng)速0.7 m/s、鋪料密度4 kg/m2、相對(duì)濕度40%。

3結(jié)論與討論

采用新鮮的滇重樓進(jìn)行熱風(fēng)干燥正交試驗(yàn)，選取干燥溫度、風(fēng)速、鋪料密度和相對(duì)濕度為試驗(yàn)因子，研究不同因素對(duì)重樓干燥效果的影響。結(jié)果表明，影響重樓熱風(fēng)干燥效果的主次因素排序?yàn)闇囟?風(fēng)速>鋪料密度>相對(duì)濕度；分析各因素水平對(duì)重樓熱風(fēng)干燥速率和干燥效果的影響得出，干燥溫度55 ℃、風(fēng)速0.7 m/s、鋪料密度4 kg/m2、相對(duì)濕度40%的條件下，干燥得到的重樓外觀品質(zhì)最佳。采用熱風(fēng)干燥技術(shù)得到的重樓成品整體質(zhì)量比較高，且熱風(fēng)干燥具有能耗低、所需設(shè)備簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，在滇重樓規(guī)?；a(chǎn)過程中值得推廣應(yīng)用。

試驗(yàn)過程中將重樓切割成3～5 mm厚的薄片進(jìn)行干燥，而重樓實(shí)際加工過程中多是將其完整塊根直接干燥，因此，試驗(yàn)提出的重樓干燥優(yōu)化方案不能完全適應(yīng)于重樓的加工工藝過程，需要進(jìn)一步驗(yàn)證該優(yōu)化方案在實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用情況。

重樓熱風(fēng)干燥試驗(yàn)還需要建立熱風(fēng)干燥數(shù)學(xué)模型，從定量的角度來描述溫度、風(fēng)速和鋪排密度等因素對(duì)重樓干燥效果的影響，分析重樓干燥過程中其水分及內(nèi)部品質(zhì)的變化情況[12-13]。

在對(duì)干燥后的重樓品質(zhì)進(jìn)行評(píng)價(jià)時(shí)，僅從外觀質(zhì)量進(jìn)行觀察，沒有對(duì)其內(nèi)部所含的藥用成分進(jìn)行檢測(cè)，評(píng)價(jià)指標(biāo)不夠全面，因此需要進(jìn)一步對(duì)其內(nèi)部所含的藥用成分進(jìn)行檢測(cè)，使得試驗(yàn)結(jié)論更有說服力，也才能更好地指導(dǎo)生產(chǎn)實(shí)踐。

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Hot-air Drying Test forParispolyphylla

ZHOU Ti-quan1,2, ZHU Jia-fan1, XIE Xian-qiang1, ZHANG Ru-kun1*et al

(1. Faculty of Mechanical & Electrical Engineering, Yunnan Agricultural University, Kunming, Yunnan 650201; 2. Xiangyun County Agricultural Machinery Training and Extension Station in Dali Prefecture, Xiangyun, Yunnan 672100)

Key wordsParispolyphylla; Hot-air drying; Drying temperature; Orthogonal test

Abstract[Objective] The aim was to study the drying effect of different factors and levels onParispolyphyllaand provide theoretical basis for hot-air drying technique optimization and improvement. [Method] WithP.polyphyllaas test material, drying orthogonal test was designed and completed, the variation of appearance quality and moisture was analyzed with the change of temperature, wind speed, paving density, effects of each factor on drying process were discussed. [Result] The order of main influencing factors was temperature>wind speed>paving density>relative humidity. Under the conditions of temperature 55 ℃, wind speed 0.7 m/s, paving density 4 kg/m2, relative humidity 40%, the appearance quality ofP.polyphyllawas best. [Conclusion] Using hot-air drying technology can obtain high-qualityP.polyphyllawith advantages of low energy consumption, simple equipment and so on, which is worthy of popularization in large-scale production ofP.polyphylla.

基金項(xiàng)目云南省教育廳科學(xué)研究基金項(xiàng)目(2013J105)。

作者簡(jiǎn)介周體全(1976-)，男，云南大理人，高級(jí)工程師，從事農(nóng)業(yè)機(jī)械推廣工作。*通訊作者，教授，碩士生導(dǎo)師，從事農(nóng)業(yè)機(jī)械化工程方面研究。

收稿日期2016-02-01

中圖分類號(hào)S 567.23+9

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A

文章編號(hào)0517-6611(2016)07-151-03