根莖類中藥材干燥技術(shù)與裝備研究進(jìn)展

朱文學(xué) 趙雅婷 吳建章 陳鵬梟* 蔣萌蒙 陳 楠 包 含 王瑋娜

(1.河南工業(yè)大學(xué) 糧食與物資儲(chǔ)備學(xué)院,鄭州 450001;2.河南天赫偉業(yè)能源科技有限公司,鄭州 450001)

近年來,我國不斷推進(jìn)農(nóng)業(yè)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革，大力發(fā)展中醫(yī)藥,中藥材作為中醫(yī)藥行業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ),種植面積在全國范圍內(nèi)大幅增長[1-2]。2020年,全國有6個(gè)省份中藥材種植面積超3 000 km2[3]。我國擁有中藥材資源約1.3萬種, 其藥用植物類約占87%, 不同種類中藥材的蘊(yùn)藏量和產(chǎn)量差異顯著, 其中根莖類中藥材有200～250種[3-5]。

干燥是中藥材產(chǎn)地加工中一道重要工序，與中藥材品質(zhì)及后續(xù)的加工儲(chǔ)藏密切相關(guān)。新鮮根莖類中藥材初始含水率較高，干燥過程中水分去除不當(dāng)易導(dǎo)致中藥材腐敗變質(zhì)變色、生蟲蟻；溫度過高會(huì)引起中藥材內(nèi)部水分梯度失衡并發(fā)生褐變反應(yīng)，導(dǎo)致有效成分損失，影響中藥材整體質(zhì)量水平及臨床使用效果[6-8]。周銅水[9]發(fā)現(xiàn)丹參中成分受干燥條件影響顯著，主要活性成分丹酚酸B屬于干后脅迫誘導(dǎo)產(chǎn)物，并非栽培期的原始積累成分；因此干燥對于新鮮采收的植物類中藥材尤其是根莖類而言，是一個(gè)干燥脅迫的過程，極有可能誘導(dǎo)相關(guān)活性成分的合成與積累，此發(fā)現(xiàn)經(jīng)低場核磁共振和高效液相(HPLC)法得到驗(yàn)證[10]，具體相關(guān)脅迫誘導(dǎo)機(jī)理的研究目前還未成熟。綜上，根莖類中藥材品質(zhì)與干燥方法及干燥過程中的溫濕度、風(fēng)速等干燥參數(shù)的調(diào)控關(guān)系緊密，干燥設(shè)備對干燥參數(shù)的控制直接影響中藥材外觀形狀及有效成分保留。

中藥材作為我國特色資源，國內(nèi)已有研究在結(jié)合根莖類中藥材生產(chǎn)特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，對根莖類中藥材的干燥技術(shù)進(jìn)行了研究，并設(shè)計(jì)相關(guān)干燥裝備，促進(jìn)了中藥材干燥加工機(jī)械化的發(fā)展。本研究擬對國內(nèi)外根莖類干燥技術(shù)與裝備進(jìn)行概述分析,比較單一式、聯(lián)合式的干燥技術(shù)及裝備對根莖類中藥材干燥特性及品質(zhì)的影響，總結(jié)根莖類中藥材干燥領(lǐng)域目前存在的問題，并對根莖類中藥材干燥的發(fā)展趨勢進(jìn)行探討性研究。

1 根莖類中藥材干燥技術(shù)研究進(jìn)展

干燥實(shí)質(zhì)是物料內(nèi)水分由內(nèi)向外遷移至表面并蒸發(fā)的過程，水分遷移路徑是影響水分遷移能力的關(guān)鍵因素[11-12]。干燥過程中水分運(yùn)動(dòng)主要受溫度梯度與濕度梯度影響，物料內(nèi)部形成溫濕度梯度產(chǎn)生壓力差，促進(jìn)物料內(nèi)部的水分由高溫向低溫遷移，至表面后汽化，當(dāng)物料中水分表面汽化的速率小于內(nèi)部擴(kuò)散的速率時(shí)，此為表面汽化控制，通常表現(xiàn)為恒速階段，當(dāng)物料中水分表面汽化的速率大于內(nèi)部擴(kuò)散的速率，此為內(nèi)部擴(kuò)散控制，表現(xiàn)為干燥中的降速階段[13-14]。根莖類中藥材主根內(nèi)部呈非均勻結(jié)構(gòu)，干燥時(shí)內(nèi)部水分?jǐn)U散情況復(fù)雜，濕分主要靠主根內(nèi)部水分遷移，可通過有效水分?jǐn)U散系數(shù)(Deff)反映內(nèi)部水分遷移情況[15-16]。對根莖類中藥材干燥而言，生產(chǎn)成本、設(shè)備成本及干后品質(zhì)穩(wěn)定性是必須考慮的因素。除傳統(tǒng)干燥外，熱泵干燥、微波干燥、遠(yuǎn)紅外干燥、脈沖氣流干燥、噴霧干燥、真空脈動(dòng)干燥、射頻干燥，折射窗干燥等現(xiàn)代干燥技術(shù)迅速發(fā)展[17-18]，同時(shí)聯(lián)合干燥技術(shù)因其取長補(bǔ)短的技術(shù)優(yōu)勢，也在干燥領(lǐng)域具備較大發(fā)展?jié)摿Α?/p>

我國中藥材種類豐富，干燥技術(shù)多樣，因此建立完整的干燥品質(zhì)評價(jià)體系較為困難，目前根莖類中藥材干后品質(zhì)主要從水分、灰分、浸出物、折干率、色澤變化、有效活性成分及2020版《中華人民共和國藥典》中規(guī)定的相關(guān)指標(biāo)成分等方面進(jìn)行評價(jià)，可采用色差儀、核磁共振波譜儀、高效液相色譜儀等精密儀器進(jìn)行測定[19]。根莖類中藥材是典型多孔介質(zhì)結(jié)構(gòu)，其干燥特性研究主要從剛性、密度、復(fù)水率、皺縮率、孔隙結(jié)構(gòu)、水分遷移方向及有效水分?jǐn)U散系數(shù)(Deff)等方面進(jìn)行研究，通過深入研究溫度場、濕度場等物理場在多孔介質(zhì)中變化規(guī)律及濕熱傳遞機(jī)理，為中藥材干燥技術(shù)與裝備研究及建立相關(guān)干燥模型提供思路[20-21]。

1.1 自然干燥技術(shù)

傳統(tǒng)產(chǎn)地干燥方法主要包括曬干法和陰干法。曬干法是在天氣良好的條件下將中藥材平鋪在曬場或曬架上，在太陽能輻射和風(fēng)能作用下內(nèi)部水分由內(nèi)向外擴(kuò)散；陰干法是將采摘后的中藥材置于陰涼通風(fēng)處或通風(fēng)室內(nèi)進(jìn)行自然晾干[22]。根莖類中藥材在自然干燥過程中水分蒸發(fā)速率慢，內(nèi)部水分?jǐn)U散速率低，干燥耗時(shí)較長，因此中藥材內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生大量孔洞使其結(jié)構(gòu)疏松，密度較低。

根莖類中藥材干燥分為排除表面自由水的外控干燥階段與排除內(nèi)部結(jié)合水及毛細(xì)管水的內(nèi)控干燥階段2部分，曬干過程中白天太陽暴曬，促進(jìn)中藥材外控干燥脫水；夜晚環(huán)境溫度下降，中藥材表面與內(nèi)部形成水分梯度，結(jié)合水與毛細(xì)管水向表皮遷移，促進(jìn)中藥材內(nèi)控干燥脫水[23-24]。羅寅珠等[25]研究自然干燥(曬干、陰干)與不同溫度(40、55、70 ℃)下熱風(fēng)干燥對半夏干燥特性及品質(zhì)影響，發(fā)現(xiàn)晾曬干燥后的半夏品質(zhì)綜合評價(jià)值最優(yōu)，這是因?yàn)闀窀蛇^程中晝夜交替，半夏塊莖內(nèi)部外控干燥階段與內(nèi)控干燥階段呈交替主導(dǎo)，達(dá)到脫水平衡，使其結(jié)構(gòu)收縮均勻緊致。王也丹等[26]對比了不同干燥條件下秦艽的自由基和各活性成分變化規(guī)律發(fā)現(xiàn)，經(jīng)發(fā)汗烘干與傳統(tǒng)發(fā)汗陰干后的秦艽中藥材能保持良好的抗氧化和抑菌能力。李晶晶等[27]研究干燥方法對麻花艽品質(zhì)影響時(shí)發(fā)現(xiàn)，將傳統(tǒng)工藝“殺青”與陰干法結(jié)合，麻花艽中有效活性成分保留量僅次于冷凍干燥和微波干燥，且耗時(shí)耗能少，操作便利，這與段金廒等[28]研究結(jié)果一致。自然干燥主要缺點(diǎn)是干燥時(shí)間較長，干燥過程中的自然條件不可控，遇到陰雨天氣干燥不及時(shí)易導(dǎo)致中藥材發(fā)生霉變、褐變、蟲蟻病害的滋生或微生物嚴(yán)重超標(biāo)，難以達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)衛(wèi)生指標(biāo)[29]，且容易因塵土等造成二次污染。但自然干燥經(jīng)濟(jì)成本低廉、操作簡單，無需設(shè)備支持，在我國中藥材加工中的應(yīng)用歷史悠久，目前在中國南部地區(qū)，大部分中藥材種植戶仍采用這種傳統(tǒng)干燥方法[30]。

1.2 熱風(fēng)干燥技術(shù)

熱風(fēng)干燥法即烘干法，主要利用熱源加熱干燥室內(nèi)空氣，在熱空氣作用下物料水蒸氣不斷積累并形成溫度梯度和水分梯度，同時(shí)流動(dòng)熱風(fēng)將擴(kuò)散至表面的水蒸氣帶走以達(dá)到干燥目的[31]。根莖類中藥材干燥溫度一般控制在60 ℃以下，僅通過提高干燥溫度并不能提高干燥效率，因?yàn)橹兴幉谋砻嬉蚋稍镞^快會(huì)出現(xiàn)結(jié)殼硬化現(xiàn)象，阻礙內(nèi)部水分?jǐn)U散速率，同時(shí)高溫會(huì)引起中藥材表面發(fā)生美拉德反應(yīng)造成焦糊現(xiàn)象，影響中藥材品質(zhì)[32-33]。研究發(fā)現(xiàn)通過變溫?zé)犸L(fēng)干燥或調(diào)控干燥過程相對濕度的方式可以改善上述問題。巨浩羽等[34]在研究不同相對濕度保持時(shí)間對山藥熱風(fēng)干燥特性的影響中發(fā)現(xiàn)，高濕環(huán)境有利于強(qiáng)化山藥的傳熱作用及后程干燥中山藥內(nèi)部傳質(zhì)運(yùn)動(dòng)，且可保持山藥的多孔組織結(jié)構(gòu)；在此基礎(chǔ)上通過階段降濕干燥試驗(yàn)得出：相對濕度為50%保持 10 min 時(shí)，山藥干燥效率最高，干燥時(shí)間最短，此外，有研究發(fā)現(xiàn)相比全程連續(xù)排濕的干燥方式，分段排濕也可較好地保證中藥材干燥品質(zhì)[35-36]。針對直接將干燥時(shí)間帶入干燥動(dòng)力學(xué)模型無法準(zhǔn)確得到分段式干燥各干燥階段水分比的問題，吳小華等[37]以西洋參為干燥對象，提出一種適用于分段式熱風(fēng)干燥的動(dòng)力學(xué)模型計(jì)算方法；驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果與計(jì)算結(jié)果平均相對誤差僅為 1.78%，說明此計(jì)算方法可用于分段式熱風(fēng)干燥過程中水分比變化規(guī)律分析。為優(yōu)化一段式木薯干燥工藝，楊瀟瀟等[38]提出了先高溫、后低溫的變溫式熱風(fēng)干燥方案，試驗(yàn)干燥溫度為80～100 ℃，不僅能夠避免低溫造成能耗損失，也不會(huì)出現(xiàn)高溫引發(fā)木薯的糊化變質(zhì)現(xiàn)象；100 ℃(干燥30 min)～80 ℃(干燥30 min)，此方案可滿足60 min內(nèi)將木薯降至安全含水率(35%)的設(shè)計(jì)要求，提高了整體干燥效率。

熱風(fēng)溫度不僅影響中藥材內(nèi)部水分?jǐn)U散，與中藥材品質(zhì)也密切相關(guān)。部分根莖類中藥材淀粉或糖類物質(zhì)含量豐富，熱風(fēng)干燥過程中，隨著熱空氣溫度升高、空氣介質(zhì)流速加快，水蒸氣壓升高引起物料表面水分快速蒸發(fā)，糖類物質(zhì)中醛基或羰基與氨基酸中氨基結(jié)合發(fā)生Maillard反應(yīng)或焦糖化反應(yīng)，生成糖醛類及其衍生物等各類物質(zhì)，改變中藥材的色澤、香味[39-40]。張麗等[41]在研究黃芪熱風(fēng)干燥特性變化規(guī)律時(shí)發(fā)現(xiàn)，熱風(fēng)、微波、紅外3種干燥方式下黃芪色澤品質(zhì)受干燥溫度影響顯著，同一溫度下，微波干燥樣品出現(xiàn)局部焦糊，其余外觀形狀保持良好；紅外50 ℃干燥條件下黃芪內(nèi)有效成分得到最大保留；熱風(fēng)干燥后黃芪外觀形狀較好，能耗最低。張芳等[42]在對黨參熱風(fēng)干燥研究中發(fā)現(xiàn)，干燥溫度的持續(xù)升高會(huì)導(dǎo)致中藥材浸出物與揮發(fā)油含量逐漸降低，同時(shí)顏色暗淡；干燥溫度50 ℃、切片厚度5 mm、裝載量10 kg/m2為最佳干燥工藝，驗(yàn)證試驗(yàn)表明，干燥時(shí)間16 h，浸出物含量為62.24%，黨參色澤良好，無卷曲，無焦黃。熱風(fēng)干燥溫度及速率對中藥材品質(zhì)的影響也體現(xiàn)在干后中藥材物理結(jié)構(gòu)上。以三七為例，不同熱風(fēng)干燥溫度對其干后結(jié)構(gòu)及復(fù)水率影響顯著，低溫干燥下三七內(nèi)部結(jié)構(gòu)緊密、孔隙度較小，水分不易進(jìn)入，故復(fù)水率較低；高溫烘干下三七內(nèi)部結(jié)構(gòu)疏松多孔，水分易進(jìn)入，有利于復(fù)水，但多孔結(jié)構(gòu)在加工儲(chǔ)藏中易吸水受潮，導(dǎo)致中藥材發(fā)生霉變[43-44]。熱風(fēng)干燥技術(shù)因簡單易操作的優(yōu)勢廣泛應(yīng)用于根莖類中藥材干燥加工中，但高溫干燥條件易造成中藥材外觀形狀劣變及有效成分的降解，未來研究可對干制中藥材中有效成分變化原因進(jìn)行分析，確定最佳熱風(fēng)干燥工藝。

1.3 空氣源熱泵干燥技術(shù)

空氣源熱泵干燥是一個(gè)熱力循環(huán)過程，主要利用逆卡諾原理，液體冷凝劑在蒸發(fā)器內(nèi)減壓蒸發(fā)吸收空氣中的熱能，經(jīng)壓縮機(jī)壓縮為高品位熱能，再由高壓冷凝釋放熱量至干燥室內(nèi)以提高室內(nèi)溫度，物料表面水分在熱空氣作用下迅速汽化促使表面與內(nèi)部形成濕度梯度，內(nèi)部水分在濕度梯度作用下向表面遷移汽化并形成水蒸氣進(jìn)入蒸發(fā)器繼續(xù)進(jìn)行減壓蒸發(fā)，以此實(shí)現(xiàn)干燥循環(huán)[45-46]。我國熱泵干燥技術(shù)起步較晚，在中藥材領(lǐng)域應(yīng)用較少，但在食品領(lǐng)域已進(jìn)行較多研究[47-51]。干燥溫度對于根莖類中藥材有效成分的保留影響顯著，溫度的提高有利于增大物料內(nèi)的水分子動(dòng)能，加快傳熱傳質(zhì)速率[52-53]。陳永春等[54]在巴戟天熱泵干燥實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，干燥溫度與樣品長度對實(shí)驗(yàn)結(jié)果有極顯著差異，巴戟天中多糖和蒽醌含量與干燥溫度呈負(fù)相關(guān)，干燥溫度從45 ℃增加到65 ℃，多糖含量減少52.40%、蒽醌含量減少55.37%；樣品干燥長度越長，中心水分遷移至兩端速度越慢，導(dǎo)致干燥時(shí)間延長。余洋洋等[55]發(fā)現(xiàn)熱泵干燥溫度對高良姜的色澤、活性物質(zhì)、揮發(fā)性成分影響顯著，50 ℃干燥的高良姜素含量為 (6.29±0.07) mg/g,且熱泵干燥的高良姜素含量均大于日曬干燥；熱泵溫度超過 50 ℃時(shí)，總酚和總黃酮的含量隨著熱泵溫度的升高而降低。李麗等[56]以溫度為基點(diǎn)，對新鮮山藥進(jìn)行熱泵干燥，通過收集熱泵與熱風(fēng)的干燥數(shù)據(jù)建立數(shù)學(xué)模型分析干后山藥的品質(zhì)變化發(fā)現(xiàn)，與熱風(fēng)干燥相比，熱泵干燥后的山藥復(fù)水性良好，整體色澤形狀與新鮮山藥狀態(tài)更接近，此結(jié)論與盧素珊等[57]和龔麗等[58]進(jìn)行的山藥干燥研究結(jié)果一致。隨著對中藥材品質(zhì)要求的提高，低溫干燥是中藥材干燥未來發(fā)展趨勢之一，低溫干燥具有物料受熱均勻、色澤營養(yǎng)保持良好等優(yōu)勢，熱泵干燥技術(shù)可滿足上述要求；同時(shí)熱泵干燥節(jié)能環(huán)保，符合我國近年來推崇的綠色碳中和理念，將熱泵干燥技術(shù)應(yīng)用在食品、中藥材、農(nóng)產(chǎn)品等產(chǎn)業(yè)并實(shí)現(xiàn)規(guī)模化發(fā)展，可緩解我國能源緊缺問題。

1.4 微波干燥技術(shù)

微波干燥主要是利用微波較強(qiáng)的穿透性，在透入介質(zhì)時(shí)，介質(zhì)分子在較高微波頻率下內(nèi)部發(fā)生劇烈震動(dòng)產(chǎn)生熱能以達(dá)到干燥目的。微波干燥過程中物料由內(nèi)向外形成溫度梯度，內(nèi)部高溫環(huán)境加快水分汽化產(chǎn)生并積累蒸汽，進(jìn)而形成內(nèi)外壓力差，促進(jìn)物料內(nèi)部向表面進(jìn)行傳熱傳質(zhì)運(yùn)動(dòng)[59]。微波干燥具有自動(dòng)平衡性能，即使干燥物料形狀復(fù)雜，也可保持均勻干燥，不會(huì)導(dǎo)致外焦內(nèi)濕[60]。微波功率與中藥材的初始含水率是影響干燥效率的關(guān)鍵因素，田思慧等[61]在新鮮姜黃片微波干燥試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，微波功率較高(50%～100%)時(shí)，干燥過程主要發(fā)生在降速階段，干燥時(shí)間較短，而微波功率較低(30%)時(shí)，干燥過程主要發(fā)生在恒速階段;姜黃片初始含水率越高，對微波的吸收越大，姜黃內(nèi)部和表面之間的壓力差使微波干燥前期水分迅速擴(kuò)散；姜黃揮發(fā)油中存在熱敏性物質(zhì)，易受熱分解，但近紅外光譜儀測定發(fā)現(xiàn)干后姜黃片有效化學(xué)成分損失較少，與Surendha等[62]微波干燥研究結(jié)果一致。Bai等[63]采用超高液相色譜法對比不同干燥方法對當(dāng)歸活性成分的影響，發(fā)現(xiàn)微波干燥、遠(yuǎn)紅外干燥及其聯(lián)合干燥可較好地保留當(dāng)歸中有效活性成分，但這3種干燥方法也誘導(dǎo)了當(dāng)歸切片中(Z)-ligustilide和(E)-ligustilide 2種成分發(fā)生降解，具體降解機(jī)制有待進(jìn)一步探究。Zhu等[64]研究了不同加工方法處理的黃連根莖中總糖、低聚果糖、游離氨基酸等十幾種化學(xué)成分的變化，結(jié)果表明微波干燥中高溫環(huán)境對酶造成不可逆滅活，黃精根莖中多糖類物質(zhì)氧化程度降低，避免了有效成分流失。微波干燥具有干燥熱效率高、干后質(zhì)量好、污染小等優(yōu)點(diǎn)，但基于電磁場的不均勻性，若對中藥材持續(xù)進(jìn)行微波干燥，會(huì)出現(xiàn)局部過熱現(xiàn)象導(dǎo)致中藥材焦化，品質(zhì)受損[65]，改善微波干燥局部“熱點(diǎn)”和“冷點(diǎn)”及“熱失控”引起的中藥材局部焦糊現(xiàn)象是未來研究方向之一，目前有研究將微波干燥與其他干燥技術(shù)聯(lián)合用于解決微波干燥局部過熱的問題。

1.5 紅外干燥技術(shù)

紅外干燥主要通過固體分子或晶格振動(dòng)產(chǎn)生波長區(qū)間為0.75～1 000 μm的電磁波，物料內(nèi)部分子遇紅外線吸收其能量并發(fā)生高頻震動(dòng)，引起內(nèi)部溫度上升，水分蒸發(fā)并自內(nèi)向外擴(kuò)散， 其傳熱方式為輻射傳熱[66]。與微波不同，紅外輻射干燥是一個(gè)由外向內(nèi)的輻射過程，增加中藥材切片厚度會(huì)增大自由水向外遷移的阻力，延長傳熱傳質(zhì)路徑，降低輻射干燥效率[67]。為分析干燥過程中切片厚度對水分?jǐn)U散的影響，周四晴等[68]使用低場核磁共振波譜分析(LF-NMR)和成像分析技術(shù)(MRI)對遠(yuǎn)紅外干燥過程中新鮮懷山藥片水分狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)輻射距離與溫度相同的情況下，切片厚度與干燥時(shí)間成正比；厚切山藥片中多糖類、黏蛋白等成分在干燥過程中形成一層致密網(wǎng)狀薄膜，限制深層水分的排出；薄切山藥片吸收輻射產(chǎn)生的熱效應(yīng)較高，水分子獲得較大動(dòng)能，更容易逸出網(wǎng)狀薄膜，故干燥速率提高。張樂道等[69]對比懷山藥熱泵干燥與遠(yuǎn)紅外干燥的溶出性發(fā)現(xiàn)，遠(yuǎn)紅外干燥后的懷山藥片溶出性更好，經(jīng)驗(yàn)證，各因素對干燥試驗(yàn)影響大小為切片厚度>輻射溫度>輻射距離。崔莉等[70]為探究干燥溫度對黃岑遠(yuǎn)紅外干燥特性的影響，收集黃岑干燥數(shù)據(jù)并建立模型，對黃芩干燥過程中的水分變化規(guī)律和干燥速率進(jìn)行預(yù)測。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，干燥過程整體為降速階段，沒有明顯的恒速階段；黃岑根直徑及干燥溫度對干燥速率有顯著影響，有效水分?jǐn)U散系數(shù)與干燥溫度在遠(yuǎn)紅外輻射區(qū)間內(nèi)呈正比。Fernando等[71]在姜黃遠(yuǎn)紅外干燥試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，姜黃的干燥速率與變色指數(shù)隨遠(yuǎn)紅外波長的減小和曝光時(shí)間的延長而增大;姜黃素含量受遠(yuǎn)紅外波長與曝光時(shí)間影響顯著。紅外干燥技術(shù)具有干燥均勻、能耗低、干后產(chǎn)品質(zhì)量高等優(yōu)點(diǎn)[72]，目前紅外干燥設(shè)備成本與運(yùn)行成本較高，在中藥材干燥中應(yīng)用并不成熟。不同種類中藥材都有特定的紅外吸收帶，將智能控制系統(tǒng)與紅外干燥結(jié)合，允許特定波長通過的紅外干燥技術(shù)更適用于根莖類中藥材干燥。

1.6 真空冷凍干燥技術(shù)

真空冷凍干燥簡稱“凍干”，將新鮮中藥材預(yù)先降溫至共晶點(diǎn)溫度以下，在真空條件下升溫，使物料中水分直接升華排出達(dá)到干燥目的。三七、黃芪、黨參等大部分根莖類中藥材初始含水率高，結(jié)構(gòu)疏松，高溫干燥環(huán)境會(huì)使其內(nèi)部水分遷移加快，蒸汽密度快速升高產(chǎn)生壓力差導(dǎo)致結(jié)構(gòu)塌陷，并造成對熱敏感或水溶性化學(xué)成分的流失，而冷凍干燥低溫低氧的環(huán)境能較好地保留中藥材結(jié)構(gòu)和活性成分，有效抑制微生物繁殖與部分酶活性，保證中藥材干后品質(zhì)[73-74]。Chumroenphat等[75]利用HPLC與紅外光譜(PTIR)分析不同干燥方式對姜黃有效成分的影響，發(fā)現(xiàn)冷凍干燥后的姜黃樣品中姜黃素等總酚與黃酮類含量顯著高于其他干燥方法，Liang等[76]在白芷干燥試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，冷凍干燥時(shí)白芷中酶活性比其他干燥方法低2～3倍，降低了化學(xué)成分氧化程度。張燕青等[77]發(fā)現(xiàn)由真空冷凍干燥或真空干燥的黃芪收縮率小，水分直接由固態(tài)轉(zhuǎn)化為氣態(tài)向表面遷移對黃芪微觀組織結(jié)構(gòu)破壞較小，孔隙均勻，復(fù)水性良好，與黃芪鮮樣基本無色差。劉勝男等[78]對三七根莖熱風(fēng)干燥與真空冷凍干燥進(jìn)行比較發(fā)現(xiàn)，冷凍干燥后的三七褐變程度低，皺縮率較低，微觀結(jié)構(gòu)與外觀形狀保持良好，這是因?yàn)樵趦鼋Y(jié)狀態(tài)下進(jìn)行干燥，三七物理結(jié)構(gòu)及分子結(jié)構(gòu)變化較小，同時(shí)低溫真空環(huán)境抑制三七中淀粉轉(zhuǎn)化糖類，減緩了干燥過程中的褐變反應(yīng)，這一點(diǎn)與趙美芳等[79]進(jìn)行的鐵皮石斛冷凍干燥試驗(yàn)結(jié)果吻合。冷凍干燥可較好地保證中藥材的外觀形狀，減少有效活性成分流失，但相較其他干燥技術(shù)，設(shè)備投資大、能耗高、運(yùn)行成本高，導(dǎo)致冷凍干燥使用范圍較為局限，隨著真空冷凍干燥技術(shù)的深入研究，該技術(shù)在中藥材領(lǐng)域會(huì)有更廣泛的應(yīng)用。

將根莖類中藥材常用單一干燥技術(shù)的干燥特性與品質(zhì)特性進(jìn)行對比結(jié)果見表1。

表1 根莖類中藥材常用單一干燥技術(shù)的干燥特性及品質(zhì)特性對比Table 1 Comparison of drying characteristics and quality characteristics of common single drying technology for rhizome traditional Chinese medicine

表1(續(xù))

1.7 聯(lián)合干燥技術(shù)

聯(lián)合干燥技術(shù)指結(jié)合2種或2種以上的干燥方式，在保證根莖類中藥材品質(zhì)的前提下，形成干燥優(yōu)勢互補(bǔ)。對比分析單一干燥技術(shù)與聯(lián)合干燥技術(shù)干后產(chǎn)品的復(fù)水比、色差值、T-VBN值、細(xì)菌總數(shù)和設(shè)備能耗值的變化，發(fā)現(xiàn)聯(lián)合干燥顯著優(yōu)于單一干燥，可節(jié)約能耗約34.6%[86]。

太陽能輔助熱泵干燥技術(shù)結(jié)合了熱泵干燥系統(tǒng)和太陽能干燥系統(tǒng)的優(yōu)勢，將太陽能源作為熱泵的輔助能源以降低系統(tǒng)能耗，同時(shí)解決了在梅雨季節(jié)及晝夜溫差較大地區(qū)太陽能系統(tǒng)利用率低下的問題。太陽能聯(lián)合熱泵干燥裝置因其高效率、低能耗、連續(xù)性良好等優(yōu)勢廣泛應(yīng)用于中藥材、糧食及農(nóng)產(chǎn)品領(lǐng)域[87]。Tham等[88]利用太陽能溫室干燥設(shè)備，將熱泵集成到太陽能溫室干燥機(jī)中，室內(nèi)相對濕度降低了10%～15%；驗(yàn)證結(jié)果表明，太陽能溫室干燥器在晴朗天氣下的性能整體表現(xiàn)良好，熱泵在整個(gè)干燥過程中可將房間相對濕度保持在最高65%，干燥速率顯著提高；熱泵系統(tǒng)運(yùn)行使物料的干燥時(shí)間節(jié)省10%；熱泵系統(tǒng)提供0.25～0.50 m/s的熱風(fēng)有助于提高中藥材干燥速度，減小太陽能溫室干燥機(jī)內(nèi)溫度與相對濕度的不均勻性。

胡居吾[89]采用封閉式熱泵-熱風(fēng)聯(lián)合干燥裝置研究溫度、風(fēng)速對物料的影響，發(fā)現(xiàn)干燥前期階段低溫?zé)岜眉夹g(shù)與干燥后期階段短時(shí)熱風(fēng)干燥技術(shù)相結(jié)合的干燥方式顯著縮短了干燥時(shí)間，降低了物料褐變程度；這其中干燥溫度對整個(gè)干燥過程影響顯著，從低溫?zé)岜酶稍镫A段調(diào)至熱風(fēng)干燥階段時(shí)的切換點(diǎn)是影響干燥效率、干后品質(zhì)及設(shè)備能耗的關(guān)鍵點(diǎn)。遠(yuǎn)紅外-熱泵聯(lián)合干燥技術(shù)不但能較好地保持中藥材的品質(zhì)和有效活性成分，而且與單一干燥相比能耗更低、干燥速率更快、對環(huán)境幾乎無污染[90]。新鮮中藥材在遠(yuǎn)紅外區(qū)間內(nèi)能較大幅度吸收遠(yuǎn)紅外線，內(nèi)部進(jìn)行重復(fù)共振而產(chǎn)熱，促進(jìn)水分受熱蒸發(fā);將熱泵與遠(yuǎn)紅外干燥兩者結(jié)合進(jìn)行交互干燥，可突破單一干燥方式的局限性，既提高了中藥材干燥后的活性成分含量，又解決了熱泵干燥后期物料內(nèi)部水分難以擴(kuò)散排除的問題[91]。因此，遠(yuǎn)紅外聯(lián)合熱泵干燥技術(shù)在中藥材干燥中具備較大發(fā)展?jié)摿?。直觸超聲(CU)利用其特有的機(jī)械效應(yīng)和空化效應(yīng)將能量傳輸至物料內(nèi)部，使物料組織結(jié)構(gòu)蓬松、微觀孔道數(shù)量增多、有效降低傳質(zhì)阻力，有利于干燥過程中物料內(nèi)部水分向外遷移，薛揚(yáng)等[92]發(fā)現(xiàn)將熱泵干燥技術(shù)(HPD)和直觸超聲2種技術(shù)聯(lián)合應(yīng)用的超聲強(qiáng)化熱泵干燥技術(shù)(CU-HPD)，能夠強(qiáng)化HPD過程中的物料與環(huán)境的傳熱傳質(zhì)進(jìn)程，利用變異系數(shù)法對CU-HPD技術(shù)干燥后的山藥的多個(gè)品質(zhì)特性進(jìn)行綜合評價(jià)，分析得出干燥溫度55 ℃、超聲功率60 W的條件下，鐵棍山藥的品質(zhì)最佳，干燥效率最好。

干燥收縮是導(dǎo)致干燥過程中根莖類中藥材質(zhì)量和外觀惡化的關(guān)鍵因素，由于干燥過程中大量水分快速流失，物料的微觀孔隙結(jié)構(gòu)在毛細(xì)應(yīng)力的作用下變形塌陷，導(dǎo)致物料宏觀上的皺縮或卷曲變形[93-94]。Ishibashi等[95]為研究真空條件下連續(xù)微波輻射加熱對水分遷移和收縮現(xiàn)象的影響，提出了一種原位測量干燥收縮特性的方法，利用核磁共振(MRI)與差式掃描量熱儀(DSC)觀察樣品內(nèi)部水分分布及玻璃化轉(zhuǎn)變現(xiàn)象發(fā)現(xiàn): 真空條件下，連續(xù)微波加熱可加快樣品中水分遷移速率，受外部環(huán)境壓力的影響，樣品內(nèi)壓力梯度減緩，降低了樣品內(nèi)部結(jié)構(gòu)收縮程度；同時(shí)真空微波干燥過程中，樣品內(nèi)部出現(xiàn)玻璃化轉(zhuǎn)變現(xiàn)象，有效降低了樣品收縮率。人參皂苷作為人參的主要活性成分，具有抗糖、抗氧化、抗腫瘤、提高機(jī)體免疫力等作用，其含量受干燥過程中溫度及切片厚度影響顯著[96-97]。Ning等[98]研究了微波-遠(yuǎn)紅外干燥時(shí)其切換點(diǎn)含水率(SW)、人參切片厚度和遠(yuǎn)紅外干燥溫度對白參切片干燥指標(biāo)(色差、人參皂苷含量、表面干縮率)和干燥效率的影響。結(jié)果表明，隨著聯(lián)合干燥時(shí)SW值、遠(yuǎn)紅外干燥溫度和切片厚度增加，色差和表面縮水率呈先降后增趨勢，人參皂苷含量呈先增后降低趨勢；聯(lián)合干燥比單一遠(yuǎn)紅外干燥相比，可得到較高的人參皂苷含量，同時(shí)白參干縮率較低。Pei等[99]在研究人參紅外-熱風(fēng)聯(lián)合干燥的干燥特性、人參皂苷量及感官特性時(shí)得到類似結(jié)果，經(jīng)掃描電鏡發(fā)現(xiàn)聯(lián)合干燥后的人參片組織結(jié)構(gòu)均勻致密。聯(lián)合干燥技術(shù)整體提高了干燥效率，縮短干燥時(shí)間，對于初始含水率較高的根莖類中藥材，聯(lián)合干燥是有效的干燥方法之一。目前聯(lián)合干燥大部分為2種加熱方式聯(lián)合使用，其干燥特征見表2。未來研究中可嘗試對多種干燥技術(shù)進(jìn)行間歇或交叉加熱的方式，實(shí)現(xiàn)中藥材更高效率的干燥加工。

表2 根莖類中藥材常用的聯(lián)合干燥技術(shù)的干燥特征對比Table 2 Comparison of drying characteristics of combined drying technology commonly used in rhizome traditional Chinese medicine

2 根莖類中藥材干燥裝備研究進(jìn)展

2.1 熱風(fēng)干燥裝備

熱風(fēng)干燥設(shè)備是在傳統(tǒng)熱風(fēng)干燥技術(shù)上發(fā)展起來的一類設(shè)備，熱風(fēng)干燥原理見圖1。傳統(tǒng)熱風(fēng)干燥機(jī)的熱源多為天然氣、燃煤等自然資源，干燥效率較低[103]。針對傳統(tǒng)熱風(fēng)干燥受干燥裝備制造工藝與能量補(bǔ)給方式局限、無法對干燥過程進(jìn)行精準(zhǔn)控制的問題，干燥領(lǐng)域開展了大量有關(guān)中藥材干燥設(shè)備多參數(shù)控制的研究工作。巨浩羽等[104]為解決傳統(tǒng)箱式熱風(fēng)干燥機(jī)運(yùn)行時(shí)整體溫度、風(fēng)速不均勻等問題，設(shè)計(jì)了一種基于溫濕度可控的箱式熱風(fēng)干燥機(jī)；將干燥室風(fēng)道與風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)口相連以實(shí)現(xiàn)回收余熱降低能耗的目的，系統(tǒng)主機(jī)可控制干燥室內(nèi)多段干燥的溫濕度參數(shù)，經(jīng)Fluent模擬驗(yàn)證，該干燥室內(nèi)溫度分布一致，風(fēng)速均勻。劉爾璽等[105]研制的中藥材熱風(fēng)循環(huán)箱式干燥機(jī)加入了溫濕度傳感控制系統(tǒng)，提高了設(shè)備自動(dòng)化控制程度，可保證干燥過程中藥材的品質(zhì);在保持干燥效率的前提下，提高了設(shè)備熱能回收利用率及熱能分布均勻性。Li等[106]利用溫濕度可控的熱風(fēng)干燥機(jī)對天麻進(jìn)行熱風(fēng)干燥特性研究，設(shè)備在冷凝器入口設(shè)置了閥門對干燥室內(nèi)空氣溫度和相對濕度變化進(jìn)行調(diào)控，在干燥室入口處安裝了電加熱器作為輔助加熱器用于平衡溫度范圍，防止室內(nèi)溫度低于所需溫度。趙昌友等[107]將PLCS7-200控制系統(tǒng)與熱風(fēng)干燥裝置結(jié)合，通過控制干燥室內(nèi)部空氣的運(yùn)動(dòng)路線與空氣流速，達(dá)到調(diào)控干燥速率的目的；在原有熱風(fēng)干燥機(jī)的運(yùn)行原理上加入智能化控制系統(tǒng)，能對-55～125 ℃范圍內(nèi)溫度精準(zhǔn)測量，整體能耗降低10%～15%；可根據(jù)不同品種中藥材干燥的需求進(jìn)行參數(shù)調(diào)整，有利于把控干燥物料質(zhì)量，保持物料原有特性。熱風(fēng)干燥機(jī)投資小、裝載量大、設(shè)備成本相對較低，有利于在中藥材產(chǎn)地干燥中實(shí)現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用；提高設(shè)備安全性、降低運(yùn)行能耗、與其他干燥技術(shù)連聯(lián)用提高干后中藥材品質(zhì)是熱風(fēng)干燥機(jī)未來的發(fā)展趨勢。

1.烘干房；2.排濕口；3.溫濕度傳感器；4.上風(fēng)機(jī)；5.回風(fēng)窗；6.加熱器；7.下風(fēng)機(jī)；8.控制面板；9.進(jìn)風(fēng)口1.Drying room; 2.Wet vent; 3.Temperature and humidity sensor; 4.Upper fan; 5.Return window; 6.Heater; 7.Lower fan; 8.Control panel; 9.Inlet

2.2 熱泵干燥裝備

熱泵干燥系統(tǒng)實(shí)質(zhì)上是熱量提升裝置，熱泵烘干機(jī)組利用逆卡諾原理，從周圍環(huán)境中吸取熱量，經(jīng)壓縮機(jī)與冷凝器加壓除濕后傳遞給被加熱物料，達(dá)到干燥脫水的目的[108]，熱泵干燥機(jī)原理見圖2。近幾年熱泵干燥因其綠色無污染，高效節(jié)能等優(yōu)勢在中藥材干燥領(lǐng)域得到開發(fā)應(yīng)用。

1.干燥室；2.回風(fēng)口；3.進(jìn)風(fēng)口；4.蒸發(fā)器；5.風(fēng)機(jī)；6.壓縮機(jī)；7.膨脹閥；8.冷凝器1.Drying room; 2.Return vent; 3.Air inlet; 4.Evaporator; 5.Fan; 6.Compressor; 7.Expansion valve; 8.Condenser

陳東等[109]對一種熱泵式流化床干燥裝置性能結(jié)構(gòu)分析發(fā)現(xiàn)，該裝置是采用干燥介質(zhì)的密閉循環(huán)方式，可以根據(jù)不同中藥材的特點(diǎn)選擇適合的干燥介質(zhì)；加熱低溫空氣所用的熱量大部分來自熱泵蒸發(fā)器吸收流化床排風(fēng)的余熱，能耗較低，運(yùn)行成本約為傳統(tǒng)熱泵干燥機(jī)的50%。馮道寧等[110]為降低小企業(yè)和農(nóng)戶的干燥成本，設(shè)計(jì)了一種可實(shí)現(xiàn)干燥與保鮮雙用途的熱泵干燥系統(tǒng)，通過改良保溫房結(jié)構(gòu)，將干燥室與冷庫結(jié)合，通過四通電磁閥完成制冷和制熱模式的切換；設(shè)備采用了排濕和循環(huán)一體化新型風(fēng)道；選用混合型制冷劑將熱泵干燥變溫范圍擴(kuò)大至5～75 ℃；驗(yàn)證試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，高溫干燥可顯著提高物料初期的脫水效率，低溫狀態(tài)保鮮能力與普通冰箱持平，設(shè)備造價(jià)降低了近50%。為降低熱泵干燥機(jī)能耗，Zlatanovi等[111]分析SMER(比水分提取率)、SEC(比能耗)等能效指標(biāo)研究對熱泵系統(tǒng)空氣再循環(huán)率的影響，發(fā)現(xiàn)消耗能源的部件是熱泵壓縮機(jī)和烘干機(jī)風(fēng)扇；在保證干燥效率的前提下，采用低摩擦材料、改變風(fēng)道氣流截面及選擇具有低壓降特性的空氣阻尼器等措施對干燥器風(fēng)道分配系統(tǒng)進(jìn)行適當(dāng)?shù)臍鈩?dòng)改進(jìn)，可優(yōu)化干燥器風(fēng)機(jī)的性能，有利于熱泵干燥機(jī)進(jìn)行全空氣再循環(huán)。熱泵干燥機(jī)節(jié)能環(huán)保，干后中藥材品質(zhì)較好，適用于大范圍推廣，由于設(shè)備研發(fā)還不成熟，部分設(shè)備機(jī)型工作參數(shù)不穩(wěn)定，誤差較大，需要進(jìn)一步研究，改善設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定性。

目前根莖類中藥材干燥的研究主要集中在干燥特性與品質(zhì)變化，干燥設(shè)備研究相對較少。表3匯總了根莖類中藥材常見干燥裝備的特點(diǎn)及適用范圍。

表3 根莖類中藥材常見干燥裝備匯總Table 3 Summary of drying equipment for rhizome medicinal materials

表3(續(xù))

2.5 聯(lián)合干燥裝備

聯(lián)合干燥裝備是將2種不同的干燥系統(tǒng)有效結(jié)合，在不同的干燥階段采用相應(yīng)干燥技術(shù)以達(dá)到優(yōu)勢互補(bǔ)、提高能效的一類干燥設(shè)備，圖3為熱泵-微波聯(lián)合干燥設(shè)備運(yùn)行原理。

1.熱風(fēng)進(jìn)風(fēng)管道；2.散風(fēng)風(fēng)機(jī)；3.進(jìn)料口；4.微波抑制器；5.觀察孔；6.熱泵控制面板;7.微波發(fā)射裝置；8.熱泵泵體；9.回風(fēng)風(fēng)機(jī)；10.熱風(fēng)回風(fēng)管道；11.微波控制箱；12.物料傳送帶1.Hot air inlet pipe; 2.Fan; 3.Feed port; 4.Microwave suppressor; 5.Observation holes; 6.Heat pump control panel; 7.Microwave transmitter; 8.Heat pump body; 9.The return fan; 10.Hot air return pipe; 11.Microwave control box; 12.Material conveyor belt

Aktas等[121]結(jié)合不同干燥方法的優(yōu)點(diǎn)，開發(fā)了一種復(fù)合式干燥系統(tǒng)，在熱泵干燥器(HPD)和紅外輔助熱泵干燥器(IRAHPD)的比較試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)的過程中，熱能損失減少，系統(tǒng)干燥效率增加，整個(gè)系統(tǒng)的性能系數(shù)區(qū)間為2.11～2.96；干燥效率為31.6%～66.8%。Hao等[122]針對太陽能干燥過程不穩(wěn)定、可控性差的問題，提出并構(gòu)建了一種新型的直膨式熱泵輔助太陽能干燥系統(tǒng)。通過建立理論模型，得到了系統(tǒng)的出口風(fēng)溫，并對系統(tǒng)的運(yùn)行性能和干燥特性進(jìn)行試驗(yàn)和理論研究。結(jié)果表明，對于出口空氣溫度和集熱效率,試驗(yàn)值與預(yù)測值具有較強(qiáng)相關(guān)性，其相關(guān)系數(shù)R2分別為0.98和0.96；由于干燥空氣溫度較高，直膨式熱泵輔助太陽能干燥系統(tǒng)的平均干燥速率高于敞開式太陽干燥系統(tǒng)；改進(jìn)的Page模型是描述干燥特性的最佳模型，得到系統(tǒng)的比吸濕率為0.85 kg/(kWh),研究證明該系統(tǒng)運(yùn)行具有可行性。Gu等[123]針對產(chǎn)品干燥均勻性差、干燥時(shí)間長的問題，提出一種新型太陽能輔助熱泵(SAHP)干燥系統(tǒng)，對不同操作參數(shù)與干燥性能進(jìn)行了數(shù)值模擬和試驗(yàn)研究。結(jié)果表明，在給定條件下，太陽能集熱器的熱效率和熱泵系統(tǒng)的COP(性能指數(shù))分別達(dá)到63%和5.03；該系統(tǒng)的平均供熱能力為130.2 kW/h，與冬季典型晴天的模擬結(jié)果一致，此裝置可為根莖類中藥材干燥設(shè)備開發(fā)提供理論參考。為保證姜黃干燥后的品質(zhì)，Jeevarathinam等[124]設(shè)計(jì)開發(fā)了一種紅外輔助熱風(fēng)干燥機(jī)(IRHAD)，設(shè)備運(yùn)行原理見圖4。在固定風(fēng)速為2 m/s的條件下，分別對紅外線輔助熱風(fēng)干燥、紅外干燥和熱風(fēng)干燥3種不同的干燥方式進(jìn)行了干燥試驗(yàn)。結(jié)果表明，在70 ℃時(shí)，紅外線輔助熱風(fēng)干燥機(jī)的干燥時(shí)間比紅外線干燥機(jī)和熱風(fēng)干燥機(jī)分別縮短了26.98%和35.21%，紅外輔助提高了干燥速率，干燥能耗顯著降低；以姜黃為試驗(yàn)樣品進(jìn)行驗(yàn)證發(fā)現(xiàn)，IRHAD系統(tǒng)在60 ℃干燥條件下，姜黃素等有效成分損失最少，色差最小。聯(lián)合干燥裝備不僅可以減少干燥時(shí)間，還可以保持中藥材質(zhì)量以實(shí)現(xiàn)綜合干燥效果，目前聯(lián)合干燥設(shè)備在中藥材領(lǐng)域工業(yè)化應(yīng)用較少，主要是聯(lián)合干燥裝備發(fā)展不夠成熟，設(shè)備成本高，研究出大型、連續(xù)型、智能化的聯(lián)合干燥裝備對中藥材行業(yè)實(shí)現(xiàn)機(jī)械化發(fā)展具有重要實(shí)際意義。

1.碳纖維紅外板；2.上擋風(fēng)板；3.載料架；4.下?lián)躏L(fēng)板；5.支撐座；6.電動(dòng)機(jī)；7.轉(zhuǎn)動(dòng)軸；8.溫濕度傳感器；9.上回風(fēng)管道；10.排濕風(fēng)機(jī)；11.控制面板；12.氣流分配室；13.風(fēng)向?qū)О澹?4.溫濕度傳感器；15.回流風(fēng)機(jī)；16.下回風(fēng)管道1.Carbon fiber infrared plate; 2.Upper windshield; 3.Loading frame; 4.Lower windshield; 5.Support seat; 6.Motor; 7.Rotation shaft; 8.Temperature and humidity sensor; 9.Upper return air duct; 10.Dehumidifying fan; 11.Control panel; 12.Air distribution chamber; 13.Wind direction guide plate; 14.Temperature and humidity sensor; 15.Reflux fan; 16.Lower return air duct

3 根莖類中藥材干燥目前存在的問題

干燥加工是生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)根莖類中藥材的重要環(huán)節(jié)，目前新型干燥技術(shù)與裝備研究逐漸增多，但受到干燥工藝和成本等問題的制約，應(yīng)用到根莖類中藥材產(chǎn)地干燥中的較少。根莖類中藥材干燥主要存在的問題如下：

1) 干燥過程中物料堆積形式不當(dāng)易損壞中藥材品質(zhì)。在我國高速發(fā)展并大力推動(dòng)中醫(yī)藥行業(yè)發(fā)展的背景下，中藥材需求量漸增，收獲季節(jié)中藥材干燥產(chǎn)量增多，根莖類中藥材干燥效果受尺寸大小、裝載量及堆積形式影響，干燥過程中若裝載量過大或堆積形式不當(dāng)會(huì)影響干燥室內(nèi)水蒸汽排出速度及藥材內(nèi)部水分?jǐn)U散的速率與范圍，中藥材內(nèi)部與表層干燥溫度不一致會(huì)導(dǎo)致局部過熱、干燥不均勻等問題，降低干燥效率且影響中藥材干后品質(zhì)。

2) “發(fā)汗、揉搓、殺青”等傳統(tǒng)工藝在干燥工藝研究中被忽略?！鞍l(fā)汗”、“揉搓”、“殺青”是部分根莖類中藥材初加工中常用的方法，即將新鮮中藥材加熱或半干燥后，置于密閉空間堆積發(fā)熱，使其內(nèi)部水分向外擴(kuò)散至表面，呈“出汗”狀[125-126]。“發(fā)汗、揉搓”工藝可以促使中藥材內(nèi)部水分?jǐn)U散，有利于中藥材干燥，會(huì)使中藥材外觀形狀更加油潤致密、有光澤，中藥香更加濃郁[127]?！皻⑶唷笨梢云茐男迈r中藥材中各類酶的活性，抑制相關(guān)化學(xué)成分的酶促反應(yīng)及水解反應(yīng)。部分還會(huì)使用硫磺熏蒸，如天麻片熏蒸后天麻飲片其表面較光滑細(xì)致；人參經(jīng)硫黃熏蒸后其不良味道消失[128]。目前有關(guān)根莖類中藥材干燥工藝研究中較少考慮到這些傳統(tǒng)操作對中藥材品質(zhì)的影響。

3) 干燥設(shè)備應(yīng)用選擇存在盲從性。根莖類中藥材種植乃至整個(gè)中藥材種植行業(yè)大多以個(gè)體種植戶和小型作坊為主，種植區(qū)域分散、加工方法混雜在一定程度上限制了中藥材設(shè)備的推廣；針對農(nóng)副產(chǎn)品的干燥技術(shù)研究，國內(nèi)外專家學(xué)者開展了大量的研究工作，開發(fā)了多種樣式的干燥設(shè)備，但在中藥材領(lǐng)域的研究較少，在干燥工藝與設(shè)備的選擇上存在很大的盲從性，設(shè)備普及率相對較低。

4 結(jié)論與展望

本研究對根莖類中藥材的干燥現(xiàn)狀進(jìn)行了概述，總結(jié)了不同干燥技術(shù)與裝備對根莖類中藥材干燥特性及品質(zhì)的影響。針對根莖類中藥材干燥目前存在的問題及現(xiàn)有研究，未來根莖類中藥材干燥可考慮以下3個(gè)發(fā)展方向：

1) 自然干燥目前仍是中小企業(yè)和種植戶的主要干燥方式，但隨著國家對于低碳環(huán)保政策的重視及群眾對中藥材品質(zhì)和需求的增加，改進(jìn)現(xiàn)有干燥技術(shù)，提高中藥材品質(zhì)；研發(fā)節(jié)能環(huán)保、大型化、智能化操控的干燥裝備，提高干燥領(lǐng)域工業(yè)化發(fā)展水平將是未來研究熱點(diǎn)之一。

2) 加強(qiáng)干燥技術(shù)基礎(chǔ)理論研究，建立微觀結(jié)構(gòu)模型，研究干燥技術(shù)對根莖類在中藥材微觀結(jié)構(gòu)上的水分遷移規(guī)律及其干燥特性，同時(shí)分析干燥過程中干燥中藥材理化性質(zhì)變化，深入探究根莖類中藥材在不同干燥條件下品質(zhì)變化的機(jī)理，這對開發(fā)新型干燥技術(shù)與實(shí)際應(yīng)用具有重要意義。

3) 我國中藥材種植種類多，種植區(qū)域覆蓋廣，在保證低碳環(huán)保的前提下，結(jié)合不同地區(qū)天氣特征將傳統(tǒng)干燥工藝與新型干燥設(shè)備結(jié)合，以此提高根莖類中藥材的干燥效率；研究不同品種中藥材的干燥機(jī)理，以中藥材品質(zhì)、干燥特性及內(nèi)部水分遷移機(jī)理等為參考指標(biāo)，確定適用于不同種類中藥材的干燥工藝，研發(fā)相中藥材干燥裝備，促進(jìn)實(shí)現(xiàn)中藥材干燥領(lǐng)域規(guī)?；l(fā)展及中藥材干燥加工技術(shù)體系的建立。

干燥作為根莖中藥材產(chǎn)后加工的重要環(huán)節(jié)，為降低干燥成本并保證中藥材干后品質(zhì)，需要加強(qiáng)中藥材收獲環(huán)節(jié)與干燥加工環(huán)節(jié)的承啟性研究，將傳統(tǒng)干燥與現(xiàn)代化干燥技術(shù)有效結(jié)合，做到理論技術(shù)研究與實(shí)際應(yīng)用同步，一切研究結(jié)果為實(shí)際產(chǎn)地干燥需求服務(wù)。