論切片厚度對何首烏干燥過程的影響

徐俊

【摘要】目的：探討選擇不同的切片厚度對何首烏干燥過程產生的影響。方法：將何首烏分成三塊，每塊厚度分別為2mm、5mm以及8mm，在不同溫度條件（45℃、55℃、65℃以及75℃）下完成干燥實驗。完成后針對得出的干燥曲線進行具體的模型擬合，并且制定結果的判斷標準（RMSE、X2以及R2）;之后對干燥過程中涉及的動力學參數進行詳細計算（通過薄層干燥理論完成）。結果：如果切片厚度非常厚或者在干燥過程中溫度過高，對何首烏進行干燥時，全過程可以分成兩個階段，分別為第1降速階段以及第2降速階段。通過Aghbashlo模型對何首烏干燥過程進行描述，獲得結果較為真實形象;在何首烏干燥過程中，切片厚度會對干燥過程的有效水分擴散系數產生非常大的影響，但是對活化能不會產生任何的影響。結論：在何首烏干燥的過程中，利用薄層干燥理論能夠形象描述干燥過程水分的變化規律，進而能夠有效控制藥材干燥時的質量，為后續的實驗提供充分的研究依據。

【關鍵詞】切片厚度;何首烏干燥過程;數學模型;動力學

【中圖分類號】R2833【文獻標志碼】 A【文章編號】1007-8517（2014）07-0015-02

Abstract：

Keywords：

何首烏屬于一種大宗藥材，較為常用。生品具有解毒以及潤腸通便等功效;為了能夠更加詳細了解何首烏的干燥過程，選擇厚度不同的切片何首烏進行相關的系統研究具有重要的意義。有效了解切片厚度對何首烏進行干燥的模型以及何首烏干燥的動力學參數產生的影響以及變化規律[1]，為何首烏真實干燥過程提供充分的理論依據。

1資料與方法

11一般資料選擇實驗中所用到的何首烏，將何首烏分成三塊，每塊厚度分別為2mm、5mm以及8mm，在不同溫度條件（45℃、55℃、65℃以及75℃）下完成干燥實驗。完成后針對得出的干燥曲線進行具體的模型擬合，并且制定擬合結果的判斷標準（RMSE、χ2以及R2）;之后對干燥過程中涉及的動力學參數進行詳細計算（通過薄層干燥理論完成）。

12方法

121儀器鹵素水分測定儀——瑞士Mettler Toledo 公司，HR83型，10ppm（測定最低含水量）;

電熱鼓風恒溫干燥箱——上海齊欣科學儀器有限公司，DGG-9246A型，01℃（溫度分辨率），±1℃（溫度波動度）;

游標卡尺——桂林廣陸數字測控股份有限公司，GB/T1型;

萬分之一電子天平——上海天平儀器廠;

萬能粉碎機——天津市泰斯特儀器有限公司，FW100型。

122實驗方法

1221樣品準備在準備進行實驗前，將何首烏雜質全部去除，洗凈后，將其切成三塊，每塊厚度分別為2mm、5mm以及8mm，之后均切成小塊（長、寬分別為10mm）。

1222干燥實驗選擇不同厚度的何首烏，每種厚度約為20克，對其進行精密稱量與測定。選擇大小一致的3個樣品盤中，分別將2mm、5mm以及8mm的何首烏置于上方，之后將樣品盤放置在已經達到恒溫的干燥箱中，開始進行干燥實驗。實驗溫度共設為4種，分別為45℃、66℃、55℃以及75℃。每間隔固定時間將樣品盤取出，對何首烏質量進行測定，最后直至2次測量所得質量之間的差值<001g停止。每種溫度需要完成3次實驗，最后選取均值。

1223測定平衡含水率以及初始含水率完成干燥實驗的測量后，需要將選擇樣品繼續干燥，時間為2天。完成后每間隔2個小時將樣品盤取出，此時測量何首烏的質量。完成后測定何首烏的平衡含水率以及初始含水率。

初始含水率（濕基）的計算：

M0（濕基）=Me（濕基）×m平+m初-m平m初×100%（1）

其中，M0表示初始濕基含水率，Me表示平衡濕基含水率，m初表示選擇樣品初始的質量，m平表示平衡時何首烏樣品的質量。

通過公式（2），能夠有效將濕基含水率轉換為干基含水率。

M（干基）=M（濕基）1-M（濕基） （2）

1224干燥模型擬合主要通過統計學軟件1 stopt 15完成何首烏干燥曲線的擬合。

2結果

21何首烏切片的厚度對干燥過程會產生非常明顯的影響。實驗溫度條件下，樣品越厚，樣品水分下降速度越慢，樣品干燥速度越慢。此外溫度對何首烏干燥過程也會產生明顯的影響，溫度越高，干燥速度越快。

22Aghbashlo模型擬合的具體參數值可見下表。表1通過Aghbashlo模型擬合獲得的模型參數值

切片厚

度/mm模型

參數45℃55℃65℃75℃2k1001377800207720027218003971300022510003682000620700074655k2000733200097970015774002043600011620001602000399300043188k300049430008036001163200133250001068000168300028030003502

23當溫度低而且何首烏切片厚時，In MR-t關系能夠通過1條直線進行表示。但是溫度升高后，在切片厚度任意的條件下，In MR-t關系需要通過2條直線表示。

這就證明何首烏的的切片較厚并且在進行干燥過程中溫度很低時，此時何首烏經過的干燥過程只包括1個降速;當干燥過程中溫度過高時，切片不論過厚或者過薄，干燥過程都會經歷2個干燥過程，分別為第1降速以及第2降速。

24在何首烏切片厚度相同的條件下，隨著干燥溫度的逐漸升高，平衡含水量，Me會呈現線性下降的狀態;當干燥溫度沒有發生變化的條件下，Me會隨著何首烏切片厚度的逐漸增加也出現增加的情況。出現此種現象的主要原因是何首烏干燥的溫度值越高，何首烏就會越薄，進而增大傳質動力，何首烏中失去的水分就越多，最終導致平衡含水率減小。

3討論

31薄層干燥主要指的是將小于20mm的物料層表面，充分暴露在同一實驗條件下所進行干燥的過程。對中藥材進行干燥的過程中，諸多都被劃分為薄層干燥。在進行本次實驗的研究過程中發現，通過利用薄層干燥理論能夠有效得出何首烏在干燥時水分發生的系列變化規律，為干燥質量有效保證奠定了堅實的基礎。

32針對實驗數據進行擬合的過程中，主要通過1 stopt軟件完成數據擬合。此種方法表現出了諸多優點，因為無需進行初始值的設定，進而為擬合過程帶來了諸多便利。在對多自變量以及未知函數之間的關系進行擬合的過程中，此種軟件能夠發揮自動搜索功能，篩選出最優的擬合公式，最終有效完成數據處理。

參考文獻

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（收稿日期：20140303）