干燥是中藥材加工必不可少的一工藝過(guò)程,它直接決定著中藥材的品質(zhì),對(duì)揮發(fā)油類藥材尤其如此。與其它物料相比,揮發(fā)油類中藥材的干燥具有水分含量高,熱敏度高,有效成分容易散失等特點(diǎn)。在干燥過(guò)程中,過(guò)高的溫度和過(guò)長(zhǎng)的時(shí)間容易引起揮發(fā)油類藥材外觀色澤的變化,有效成分的損失和其它的化學(xué)、生物變化等,因此,干燥工藝的關(guān)鍵是干燥溫度和干燥時(shí)間的控制,適當(dāng)?shù)母稍飾l件對(duì)保證揮發(fā)油類藥材的質(zhì)量具有非常重要意義。
本文簡(jiǎn)要介紹了低溫吸附干燥系統(tǒng)的工作原理,并從干燥溫度和干燥時(shí)間兩方面分析了它用于揮發(fā)油類中藥加工中的優(yōu)越性。
1 低溫吸附干燥的基本原理
低溫吸附干燥系統(tǒng)的基本工作原理如圖1 所示。它主要由除濕轉(zhuǎn)輪,前、后表冷器,加熱器,加濕器,干燥箱和再生加熱系統(tǒng)等組成。空氣首先在前表冷器內(nèi)進(jìn)行冷卻除濕,所含的部分水分被冷凝下來(lái)后,送入除濕輪中進(jìn)行深度除濕。經(jīng)除濕輪吸附除濕后的空氣含水量非常低,相對(duì)濕度可以達(dá)到5 以下。處理后低濕度的空氣,經(jīng)后表冷器和電加熱器調(diào)節(jié)溫度、經(jīng)加濕器調(diào)節(jié)相對(duì)濕度到干燥參數(shù),以一定風(fēng)速進(jìn)入干燥箱內(nèi)對(duì)物料進(jìn)行干燥。除濕輪是低溫吸附干燥系統(tǒng)的核心部件,它由3 /4的除濕區(qū)和1 /4的再生區(qū)組成,通過(guò)除濕輪的緩慢轉(zhuǎn)動(dòng),可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)的除濕/再生的過(guò)程,從而保證了連續(xù)的除濕效果,得到狀態(tài)穩(wěn)定的干燥氣流。
2 低溫吸附干燥用于揮發(fā)油類藥材加工的優(yōu)越性
2. 1 干燥溫度低,干藥材品質(zhì)高
對(duì)揮發(fā)油類中藥材來(lái)講,溫度是造成揮發(fā)油損失的主要因素,是干燥后藥材品質(zhì)下降的重要原因。
實(shí)驗(yàn)表明:廣木香 onmouseover="this.style.cursor=’hand’" onclick=木香_search11() value="木香">木香、川芎、枳殼等在50～55 °C下干燥3 h,揮發(fā)油的損失率在2 左右;假若溫度升高至70°C,揮發(fā)油的損失率便可以達(dá)到30 以上 。蒼術(shù)在自然干燥的條件下?lián)]發(fā)油含量為0. 46 ;50°C條件下干燥,揮發(fā)油含量為0. 42 ;當(dāng)溫度升高到70°C時(shí),揮發(fā)油含量?jī)H為0. 23。而揮發(fā)油通常為此類藥物的主要有效成分,其含量的降低造成了藥效的下降。不僅如此,在高溫下干燥后,藥材還會(huì)出現(xiàn)外觀色澤變化和氣味變淡的現(xiàn)象,對(duì)中藥材來(lái)講,種變化通常代表了藥材內(nèi)在質(zhì)量和藥效的變化,應(yīng)該盡量避免。因此,對(duì)揮發(fā)油類藥材必需嚴(yán)格控制干燥溫度。在傳統(tǒng)的中藥炮制方法中,為了減少高溫引起的揮發(fā)油成分的損失,對(duì)此類藥材通常是采用風(fēng)干或晾干的方法,這兩種方法受氣候條件的影響比較大,尤其在廣東地區(qū),每年有幾個(gè)月的陰雨季節(jié),采收的中藥材如果不能得到及時(shí)的干燥,就會(huì)發(fā)生霉?fàn)€變質(zhì)的情況。
與烘干時(shí)利用高溫氣流與濕藥材之間的溫度差為干燥動(dòng)力不同,低溫吸附干燥的主要干燥動(dòng)力是干燥空氣與濕藥材之間的水份濃度差,因此干燥可以在較低的溫度下進(jìn)行,從而滿足揮發(fā)油類藥材對(duì)溫度的要求,能較好地保證干燥后的藥效和藥性。
作者進(jìn)行了陳皮不同干燥條件下的試驗(yàn)研究,結(jié)果見(jiàn)表1: 由表1可以看出,低溫吸附干燥和自然晾干都具有比較好的外觀形貌,干燥后陳皮呈桔紅色,顏色鮮艷,而熱風(fēng)干燥后陳皮體積發(fā)生較為劇烈的收縮變形,顏色略微變暗,氣味也變淡。從揮發(fā)油含量來(lái)看,低溫吸附干燥后陳皮揮發(fā)油含量較高,而熱風(fēng)干燥和自然晾干后揮發(fā)油的損失比較大。因此,低溫吸附干燥能較好地保持揮發(fā)油成分,干燥后陳皮的品質(zhì)要優(yōu)于自然晾干和熱風(fēng)干燥的。
2. 2 干燥速率高,平衡含水率低
干燥時(shí)間也是影響揮發(fā)油類藥材品質(zhì)的因素,干燥時(shí)間過(guò)長(zhǎng)會(huì)造成揮發(fā)油含量的降低,某些藥材長(zhǎng)時(shí)間干燥后表皮還會(huì)出現(xiàn)暗斑。程立方等的實(shí)驗(yàn)顯示:薄荷在55 °C條件下干燥1 h后揮發(fā)油含量為0. 98 , 晾曬24 h 后揮發(fā)油含量降至0. 87 ;荊芥在55 °C 下干燥1 h 揮發(fā)油含量為0. 74 ,晾曬24 h后揮發(fā)油含量為0. 66 ;干姜在60 °C下干燥1. 5 h揮發(fā)油含量為0. 97 ,晾曬72 h揮發(fā)油含量為0. 95 ;姜黃在55 °C下干燥3 h揮發(fā)油含量為7. 36 ,晾曬72 h揮發(fā)油含量為6. 45 。
可以看出,隨著干燥時(shí)間的延長(zhǎng),揮發(fā)油的含量有明顯的降低。
在傳統(tǒng)的干燥方式中,干燥時(shí)間與干燥溫度通常是一對(duì)矛盾體:為了縮短干燥時(shí)間,需要采用較高的溫度進(jìn)行干燥;而為了保證干燥品質(zhì)采用較低的干燥溫度,干燥就需要長(zhǎng)的時(shí)間,因此藥材干燥后的質(zhì)量很難保證。低溫吸附干燥與其他對(duì)流干燥方式不同,它可以提供常溫同時(shí)又是低濕的空氣對(duì)物料進(jìn)行干燥,在較低的干燥溫度下也可以保持較高的干燥速率。并且在除濕輪處理能力的范圍內(nèi),在不損害藥材有效成分的前提下,如果增大空氣流速還可以進(jìn)一步提高干燥速率。
在溫度為35 °C的條件下,對(duì)陳皮和生姜分別進(jìn)行了吸附和熱風(fēng)干燥試驗(yàn),其干燥曲線和干燥速率曲線。
可以看出,陳皮和生姜低溫吸附干燥曲線的斜率都大于熱風(fēng)干燥,而干燥趨于平衡的時(shí)間也都比熱風(fēng)干燥時(shí)縮短,并且干燥結(jié)束時(shí)的平衡含水率也較低。由圖3和圖5可以看出,陳皮和生姜低溫吸附干燥的速率高于熱風(fēng)干燥,而生姜干燥速率的提高更為明顯。由此看出,低溫吸附干燥不僅可以縮短干燥時(shí)間,減少揮發(fā)油的損失;還能保持較低的平衡含水率,有利于藥材的儲(chǔ)藏保存,降低發(fā)生霉變的可能性。
3 低溫吸附干燥技術(shù)在揮發(fā)油類藥材加工中的應(yīng)用前景
低溫吸附干燥是以傳質(zhì)推動(dòng)力為主的干燥技術(shù),它能很好地保持干燥物料的有效成分和理化特性,干燥產(chǎn)品質(zhì)量高,特別適合于熱及濕敏性生物材料的干燥。
在不少的大中型中藥廠中,中藥材提取物浸膏的干燥主要在熱風(fēng)循環(huán)型烘箱中進(jìn)行,由于中藥浸膏具有成分復(fù)雜、黏性強(qiáng)的特點(diǎn),高溫下其中的揮發(fā)性或其它熱敏性成分容易損失;如果采用噴霧干燥,又會(huì)出現(xiàn)堵塞噴頭、粘壁、結(jié)塊等問(wèn)題。根據(jù)低溫吸附干燥的特點(diǎn),它屬于和熱風(fēng)干燥同樣的氣流干燥方式,而干燥溫度較低,因此作為中藥浸膏的一種新型干燥方法具有一定的可行性,非常有利于保護(hù)其中的熱敏性成分,但具體的應(yīng)用還需要進(jìn)一步深入的研究。
本文簡(jiǎn)要介紹了低溫吸附干燥系統(tǒng)的工作原理,并從干燥溫度和干燥時(shí)間兩方面分析了它用于揮發(fā)油類中藥加工中的優(yōu)越性。
1 低溫吸附干燥的基本原理
低溫吸附干燥系統(tǒng)的基本工作原理如圖1 所示。它主要由除濕轉(zhuǎn)輪,前、后表冷器,加熱器,加濕器,干燥箱和再生加熱系統(tǒng)等組成。空氣首先在前表冷器內(nèi)進(jìn)行冷卻除濕,所含的部分水分被冷凝下來(lái)后,送入除濕輪中進(jìn)行深度除濕。經(jīng)除濕輪吸附除濕后的空氣含水量非常低,相對(duì)濕度可以達(dá)到5 以下。處理后低濕度的空氣,經(jīng)后表冷器和電加熱器調(diào)節(jié)溫度、經(jīng)加濕器調(diào)節(jié)相對(duì)濕度到干燥參數(shù),以一定風(fēng)速進(jìn)入干燥箱內(nèi)對(duì)物料進(jìn)行干燥。除濕輪是低溫吸附干燥系統(tǒng)的核心部件,它由3 /4的除濕區(qū)和1 /4的再生區(qū)組成,通過(guò)除濕輪的緩慢轉(zhuǎn)動(dòng),可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)的除濕/再生的過(guò)程,從而保證了連續(xù)的除濕效果,得到狀態(tài)穩(wěn)定的干燥氣流。
2 低溫吸附干燥用于揮發(fā)油類藥材加工的優(yōu)越性
2. 1 干燥溫度低,干藥材品質(zhì)高
對(duì)揮發(fā)油類中藥材來(lái)講,溫度是造成揮發(fā)油損失的主要因素,是干燥后藥材品質(zhì)下降的重要原因。
實(shí)驗(yàn)表明:廣木香 onmouseover="this.style.cursor=’hand’" onclick=木香_search11() value="木香">木香、川芎、枳殼等在50～55 °C下干燥3 h,揮發(fā)油的損失率在2 左右;假若溫度升高至70°C,揮發(fā)油的損失率便可以達(dá)到30 以上 。蒼術(shù)在自然干燥的條件下?lián)]發(fā)油含量為0. 46 ;50°C條件下干燥,揮發(fā)油含量為0. 42 ;當(dāng)溫度升高到70°C時(shí),揮發(fā)油含量?jī)H為0. 23。而揮發(fā)油通常為此類藥物的主要有效成分,其含量的降低造成了藥效的下降。不僅如此,在高溫下干燥后,藥材還會(huì)出現(xiàn)外觀色澤變化和氣味變淡的現(xiàn)象,對(duì)中藥材來(lái)講,種變化通常代表了藥材內(nèi)在質(zhì)量和藥效的變化,應(yīng)該盡量避免。因此,對(duì)揮發(fā)油類藥材必需嚴(yán)格控制干燥溫度。在傳統(tǒng)的中藥炮制方法中,為了減少高溫引起的揮發(fā)油成分的損失,對(duì)此類藥材通常是采用風(fēng)干或晾干的方法,這兩種方法受氣候條件的影響比較大,尤其在廣東地區(qū),每年有幾個(gè)月的陰雨季節(jié),采收的中藥材如果不能得到及時(shí)的干燥,就會(huì)發(fā)生霉?fàn)€變質(zhì)的情況。
與烘干時(shí)利用高溫氣流與濕藥材之間的溫度差為干燥動(dòng)力不同,低溫吸附干燥的主要干燥動(dòng)力是干燥空氣與濕藥材之間的水份濃度差,因此干燥可以在較低的溫度下進(jìn)行,從而滿足揮發(fā)油類藥材對(duì)溫度的要求,能較好地保證干燥后的藥效和藥性。
作者進(jìn)行了陳皮不同干燥條件下的試驗(yàn)研究,結(jié)果見(jiàn)表1: 由表1可以看出,低溫吸附干燥和自然晾干都具有比較好的外觀形貌,干燥后陳皮呈桔紅色,顏色鮮艷,而熱風(fēng)干燥后陳皮體積發(fā)生較為劇烈的收縮變形,顏色略微變暗,氣味也變淡。從揮發(fā)油含量來(lái)看,低溫吸附干燥后陳皮揮發(fā)油含量較高,而熱風(fēng)干燥和自然晾干后揮發(fā)油的損失比較大。因此,低溫吸附干燥能較好地保持揮發(fā)油成分,干燥后陳皮的品質(zhì)要優(yōu)于自然晾干和熱風(fēng)干燥的。
2. 2 干燥速率高,平衡含水率低
干燥時(shí)間也是影響揮發(fā)油類藥材品質(zhì)的因素,干燥時(shí)間過(guò)長(zhǎng)會(huì)造成揮發(fā)油含量的降低,某些藥材長(zhǎng)時(shí)間干燥后表皮還會(huì)出現(xiàn)暗斑。程立方等的實(shí)驗(yàn)顯示:薄荷在55 °C條件下干燥1 h后揮發(fā)油含量為0. 98 , 晾曬24 h 后揮發(fā)油含量降至0. 87 ;荊芥在55 °C 下干燥1 h 揮發(fā)油含量為0. 74 ,晾曬24 h后揮發(fā)油含量為0. 66 ;干姜在60 °C下干燥1. 5 h揮發(fā)油含量為0. 97 ,晾曬72 h揮發(fā)油含量為0. 95 ;姜黃在55 °C下干燥3 h揮發(fā)油含量為7. 36 ,晾曬72 h揮發(fā)油含量為6. 45 。
可以看出,隨著干燥時(shí)間的延長(zhǎng),揮發(fā)油的含量有明顯的降低。
在傳統(tǒng)的干燥方式中,干燥時(shí)間與干燥溫度通常是一對(duì)矛盾體:為了縮短干燥時(shí)間,需要采用較高的溫度進(jìn)行干燥;而為了保證干燥品質(zhì)采用較低的干燥溫度,干燥就需要長(zhǎng)的時(shí)間,因此藥材干燥后的質(zhì)量很難保證。低溫吸附干燥與其他對(duì)流干燥方式不同,它可以提供常溫同時(shí)又是低濕的空氣對(duì)物料進(jìn)行干燥,在較低的干燥溫度下也可以保持較高的干燥速率。并且在除濕輪處理能力的范圍內(nèi),在不損害藥材有效成分的前提下,如果增大空氣流速還可以進(jìn)一步提高干燥速率。
在溫度為35 °C的條件下,對(duì)陳皮和生姜分別進(jìn)行了吸附和熱風(fēng)干燥試驗(yàn),其干燥曲線和干燥速率曲線。
可以看出,陳皮和生姜低溫吸附干燥曲線的斜率都大于熱風(fēng)干燥,而干燥趨于平衡的時(shí)間也都比熱風(fēng)干燥時(shí)縮短,并且干燥結(jié)束時(shí)的平衡含水率也較低。由圖3和圖5可以看出,陳皮和生姜低溫吸附干燥的速率高于熱風(fēng)干燥,而生姜干燥速率的提高更為明顯。由此看出,低溫吸附干燥不僅可以縮短干燥時(shí)間,減少揮發(fā)油的損失;還能保持較低的平衡含水率,有利于藥材的儲(chǔ)藏保存,降低發(fā)生霉變的可能性。
3 低溫吸附干燥技術(shù)在揮發(fā)油類藥材加工中的應(yīng)用前景
低溫吸附干燥是以傳質(zhì)推動(dòng)力為主的干燥技術(shù),它能很好地保持干燥物料的有效成分和理化特性,干燥產(chǎn)品質(zhì)量高,特別適合于熱及濕敏性生物材料的干燥。
在不少的大中型中藥廠中,中藥材提取物浸膏的干燥主要在熱風(fēng)循環(huán)型烘箱中進(jìn)行,由于中藥浸膏具有成分復(fù)雜、黏性強(qiáng)的特點(diǎn),高溫下其中的揮發(fā)性或其它熱敏性成分容易損失;如果采用噴霧干燥,又會(huì)出現(xiàn)堵塞噴頭、粘壁、結(jié)塊等問(wèn)題。根據(jù)低溫吸附干燥的特點(diǎn),它屬于和熱風(fēng)干燥同樣的氣流干燥方式,而干燥溫度較低,因此作為中藥浸膏的一種新型干燥方法具有一定的可行性,非常有利于保護(hù)其中的熱敏性成分,但具體的應(yīng)用還需要進(jìn)一步深入的研究。