天麻熱風(fēng)干燥試驗(yàn)分析

劉泊遠(yuǎn)，區(qū)煥財(cái)，夏宇，李宏濤，甘夢(mèng)陽(yáng)，喻自榮，張汝坤

（云南農(nóng)業(yè)大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院，云南 昆明 650201）

天麻屬蘭科植物，是我國(guó)名貴中草藥之一，主產(chǎn)于云南、四川、陜西及貴州等地。早在二千多年前就已入藥，以云南昭通產(chǎn)者為優(yōu)。功能主治平肝息風(fēng)止痙，臨床應(yīng)用證明，對(duì)血管性神經(jīng)性頭痛、腦震蕩后遺癥和預(yù)防老年癡呆癥等有顯著療效。

干燥作為保證天麻品質(zhì)的重要措施，經(jīng)干燥的天麻可保持藥用成分且不易變質(zhì)，干燥的好壞將直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量。從20世紀(jì)初開(kāi)始有對(duì)熱風(fēng)干燥理論的研究，由于熱風(fēng)干燥有操作方便，耗能低、可在常壓下操作等特點(diǎn)，在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用中已十分普遍。對(duì)天麻熱風(fēng)干燥進(jìn)行試驗(yàn)分析，在減低干燥能耗，提高干燥速率和天麻干燥品質(zhì)方面有著重要的意義。

1 試驗(yàn)

1.1 試驗(yàn)材料與儀器

（1）試驗(yàn)材料。新鮮天麻:產(chǎn)于云南昭通小草壩。

（2）試驗(yàn)儀器，如表1所示。

表1 試驗(yàn)儀器表

1.2 試驗(yàn)過(guò)程

（1）熱風(fēng)干燥試驗(yàn)設(shè)計(jì)。本次熱風(fēng)干燥試驗(yàn)因子為煮制時(shí)間、溫度、鋪排密度和濕度，取4個(gè)水平。下表為試驗(yàn)因子水平表。

（2）試驗(yàn)方法。新鮮天麻用自來(lái)水進(jìn)行泥土的清洗后，首先放進(jìn)開(kāi)水鍋按實(shí)驗(yàn)要求時(shí)間煮制，將煮制后的天麻切成厚度為3mm的片塊，用電子天平稱(chēng)取100g天麻，將其按照每組試驗(yàn)的鋪排密度均勻地平鋪在干燥盤(pán)里，然后將干燥盤(pán)放置于干燥箱內(nèi)，再根據(jù)試驗(yàn)組參數(shù)的要求設(shè)置好干燥箱的溫度和濕度。干燥過(guò)程中，根據(jù)試驗(yàn)設(shè)計(jì)方案定時(shí)稱(chēng)取天麻質(zhì)量，并認(rèn)真記錄試驗(yàn)數(shù)據(jù)。

1.3 試驗(yàn)指標(biāo)測(cè)定

表2 熱風(fēng)干燥試驗(yàn)因子水平表

（1）干燥后質(zhì)量。待天麻完成試驗(yàn)組干燥的加熱時(shí)間后，稱(chēng)量各階段天麻干燥后的質(zhì)量，并記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

（2）干燥后天麻外觀(guān)。待天麻試驗(yàn)組干燥結(jié)束后，觀(guān)察天麻的外觀(guān)，如色澤、形態(tài)等，并做好記錄。

（3）干燥后含水率。待完成天麻的干燥試驗(yàn)后，將干燥后的片狀天麻利用微量水分測(cè)定儀進(jìn)行水分的測(cè)定，記錄干燥后天麻的含水量。

表3 天麻感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)

2 試驗(yàn)結(jié)果和分析

2.1 干燥失水率分析

根據(jù)各個(gè)試驗(yàn)組每個(gè)階段時(shí)間干燥后的質(zhì)量，計(jì)算出天麻各個(gè)試驗(yàn)組干燥時(shí)期失水率，其曲線(xiàn)圖如下（縱坐標(biāo)為天麻重量，單位g，橫坐標(biāo)為干燥時(shí)間，單位min）。

從各個(gè)干燥試驗(yàn)天麻失水率曲線(xiàn)圖可以看出:

圖1 溫度60℃試驗(yàn)組

圖2 溫度70℃試驗(yàn)組

圖3 溫度80℃試驗(yàn)組

圖4 溫度90℃試驗(yàn)組

（1）溫度與干燥時(shí)間的關(guān)系:隨著溫度的升高，干燥的時(shí)間不斷縮短。天麻的干燥溫度每升高10℃，天麻的干燥時(shí)間就會(huì)縮短60～90min。

（2）各試驗(yàn)組干燥時(shí)間比較:16組試驗(yàn)中，達(dá)到干燥安全含水率以下最快的是試驗(yàn)16，耗時(shí)100min，最慢的為試驗(yàn)1和試驗(yàn)9，耗時(shí)300min。

（3）各個(gè)試驗(yàn)組基本遵從了干燥特性曲線(xiàn)特點(diǎn)，即干燥的前段時(shí)間失水率的速率最大，然后干燥的速率慢慢的進(jìn)入恒速期和降速期，說(shuō)明了前段時(shí)間水分的蒸發(fā)比較容易，這部分水分主要是天麻的機(jī)械結(jié)合水，后段時(shí)間水分的蒸發(fā)比較困難，因?yàn)榇藭r(shí)機(jī)械結(jié)合水慢慢蒸發(fā)結(jié)束，開(kāi)始蒸發(fā)天麻內(nèi)部的物理結(jié)合水。

2.2 天麻熱風(fēng)干燥指標(biāo)結(jié)果和分析表

天麻熱風(fēng)干燥采用L16(45)正交設(shè)計(jì)表，表中設(shè)計(jì)一個(gè)空列，做16次試驗(yàn)，天麻達(dá)到安全含水率或以下（即失水率為88%）時(shí)停止干燥。表3為天麻的感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)[9-10]和結(jié)果分析表。表中的Ki為各因素同一水平試驗(yàn)指標(biāo)之和；為各因素同一水平試驗(yàn)指標(biāo)的平均數(shù)；R為最大平均數(shù)與最小平均數(shù)的差值，用來(lái)反應(yīng)該因素水平變動(dòng)對(duì)試驗(yàn)的影響。

由天麻熱風(fēng)干燥結(jié)果直觀(guān)分析表可以看出，影響天麻干燥的主次因素排序?yàn)?溫度→煮制時(shí)間→濕度→鋪料密度。

3 天麻熱風(fēng)干燥優(yōu)化方案

根據(jù)主要因素?fù)駜?yōu)選取，次要因素適合選取的原則，再考慮干燥時(shí)間長(zhǎng)短和耗能情況，天麻干燥的優(yōu)化方案如表5所示。

表4 天麻熱風(fēng)干燥結(jié)果和分析表

表5 天麻熱風(fēng)干燥優(yōu)化方案

4 結(jié)語(yǔ)

在天麻熱風(fēng)干燥試驗(yàn)和分析中，既發(fā)現(xiàn)了天麻干燥物理變化的規(guī)律，也發(fā)現(xiàn)了試驗(yàn)過(guò)程中的不足之處。

（1）通過(guò)研究和分析熱風(fēng)干燥條件，提出天麻熱風(fēng)干燥優(yōu)化方案，分析和比較天麻熱風(fēng)干燥失水率，指導(dǎo)天麻熱風(fēng)干燥過(guò)程，提高天麻干燥品質(zhì)，保證天麻質(zhì)量。

（2）鑒于天麻原料的珍貴性，試驗(yàn)采取天麻片狀進(jìn)行干燥，試驗(yàn)提出的干燥優(yōu)化方案，不能完全適應(yīng)于實(shí)際生產(chǎn)加工中。因此，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。

（3）天麻熱風(fēng)干燥試驗(yàn)還需要建立熱風(fēng)干燥數(shù)學(xué)模型，從定量的角度分析和研究天麻熱風(fēng)干燥水分和內(nèi)部品質(zhì)變化情況。

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