滇重樓熱風干燥試驗分析

周體全，朱加繁，謝先強，高志超，楊陸強，周 橋，張汝坤*

(1.云南農業大學機電工程學院，云南昆明 650201；2.大理州祥云縣農機培訓推廣站，云南祥云 672100)

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滇重樓熱風干燥試驗分析

周體全1，2，朱加繁1，謝先強1，高志超1，楊陸強1，周 橋1，張汝坤1*

(1.云南農業大學機電工程學院，云南昆明 650201；2.大理州祥云縣農機培訓推廣站，云南祥云 672100)

摘要[目的]研究滇重樓熱風干燥過程中不同因素水平對其干燥效果的影響，為滇重樓熱風干燥工藝的優化和改進提供理論依據。[方法]以滇重樓為試驗材料，設計并完成滇重樓干燥正交試驗，分析在溫度、風速和鋪料密度等因素變化的情況下，滇重樓外觀品質和水分的變化情況，探討各種因素水平對其干燥效果的影響。[結果]影響滇重樓干燥效果的主次因素排序為溫度>風速>鋪料密度>相對濕度，其中干燥溫度55 ℃、風速0.7 m/s、鋪料密度4 kg/m2、相對濕度40%的條件下，干燥得到的重樓外觀品質最佳。[結論]采用熱風干燥技術得到的重樓成品整體質量比較高，且熱風干燥具有能耗低、所需設備簡單等優點，在滇重樓規模化生產過程中值得推廣應用。

關鍵詞滇重樓；熱風干燥；干燥溫度；正交試驗

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。作為重要的清熱解毒藥，目前國家標準藥品中已有65個品種使用了重樓，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，現代醫學研究表明，重樓具有抗腫瘤、止血、鎮痛、免疫調節、抗菌、消炎等作用，對生殖系統、心血管也有藥效[3-5]。

干燥作為滇重樓生產過程中極其重要的工藝環節之一，在其儲存、運輸和加工過程中占有重要地位，經干燥后的重樓可長期儲存且能有效保持藥用成分[6-8]。傳統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，且費時費力，有時甚至不能完全達到藥品衛生和環保要求。因此，探索新的重樓干燥方法對生產重樓干品具有重要的意義和價值。目前國內對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滇重樓進行了干燥，探討了不同干燥方法對滇重樓中薯蕷皂苷元含量的影響。國內從20世紀初開始有了熱風干燥理論的研究，熱風干燥技術具有成本低廉、易于操作、可實現自動控制等特點，是一種有望在重樓干燥工藝中大力推廣應用的新型干燥技術[9-10]。該研究采用新鮮的滇重樓進行熱風干燥正交試驗，選取干燥溫度、風速、鋪料密度和相對濕度為試驗因子，各因子分別選取3個試驗水平，研究不同因素對重樓干燥效果的影響，以利于滇重樓干燥工藝的改進和優化。

1材料與方法

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

1.2試驗方法

1.2.1新鮮重樓的預處理和切片。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滇重樓熱風干燥正交試驗。滇重樓熱風干燥正交試驗因子為干燥溫度、風速、鋪料密度和相對濕度，各因素分別選取3個試驗水平，采用L9(34)正交設計表(表1)，做9次試驗，重樓達到安全含水率以下(即失水率為88%)時停止干燥。每組試驗開始前先啟動燃油暖風機及熱風干燥箱預熱，并按照試驗組參數的要求設置好干燥箱內的溫度、風速等，當干燥箱內的溫度穩定為試驗組對應的參數時，再用電子天平稱取100 g洗凈切片的新鮮重樓，按照試驗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干燥箱內，記下重樓開始干燥的時間，試驗過程中定時稱取重樓的質量并計算重樓干燥失水率，記錄相關試驗數據。

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

1.3試驗指標測定

1.3.1重樓干燥后的質量。試驗過程中，根據試驗設計方案定時稱取重樓干燥后(圖2)的質量，并計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的變化情況。待每個試驗組重樓干燥完成后，根據《中國藥典》2010 版制定的重樓外觀品質評定標準(表2)對重樓品質進行評定和打分。

1.3.3干燥后重樓安全含水率的測定。待完成重樓干燥試驗后，用微量水分測定儀檢測重樓成品中水分的含量。

2結果和分析

2.1滇重樓熱風干燥正交試驗從重樓熱風干燥正交試驗結果(表3)可以看出，4個影響因素所對應的R值大小排序為溫度>風速>鋪料密度>相對濕度，因此，影響重樓熱風干燥的主次因素排序為溫度>風速>鋪料密度>相對濕度。從各指標評分結果來看，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，重樓就會被糊化，表面呈現的就不是粉質而是角質，重樓的天然香味也會變淡甚至出現焦灼異味。低溫干燥得到的重樓形態較好，因為當干燥溫度較高時，重樓表面容易出現裂紋。對比分析重樓干燥正交表中色澤、形態和香氣3個指標所對應的綜合評分發現，干燥溫度55 ℃、風速0.7 m/s、鋪料密度4 kg/m2、相對濕度40%的條件下，干燥得到的重樓外觀品質最佳。

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

2.3滇重樓熱風干燥優化方案通過分析滇重樓熱風干燥正交試驗結果，同時綜合考慮各試驗組重樓干燥過程中其水分的變化情況及干燥時間等參數，得出重樓熱風干燥的優化方案所對應的參數分別是干燥溫度55 ℃、風速0.7 m/s、鋪料密度4 kg/m2、相對濕度40%。

3結論與討論

采用新鮮的滇重樓進行熱風干燥正交試驗，選取干燥溫度、風速、鋪料密度和相對濕度為試驗因子，研究不同因素對重樓干燥效果的影響。結果表明，影響重樓熱風干燥效果的主次因素排序為溫度>風速>鋪料密度>相對濕度；分析各因素水平對重樓熱風干燥速率和干燥效果的影響得出，干燥溫度55 ℃、風速0.7 m/s、鋪料密度4 kg/m2、相對濕度40%的條件下，干燥得到的重樓外觀品質最佳。采用熱風干燥技術得到的重樓成品整體質量比較高，且熱風干燥具有能耗低、所需設備簡單等優點，在滇重樓規模化生產過程中值得推廣應用。

試驗過程中將重樓切割成3～5 mm厚的薄片進行干燥，而重樓實際加工過程中多是將其完整塊根直接干燥，因此，試驗提出的重樓干燥優化方案不能完全適應于重樓的加工工藝過程，需要進一步驗證該優化方案在實際生產中的應用情況。

重樓熱風干燥試驗還需要建立熱風干燥數學模型，從定量的角度來描述溫度、風速和鋪排密度等因素對重樓干燥效果的影響，分析重樓干燥過程中其水分及內部品質的變化情況[12-13]。

在對干燥后的重樓品質進行評價時，僅從外觀質量進行觀察，沒有對其內部所含的藥用成分進行檢測，評價指標不夠全面，因此需要進一步對其內部所含的藥用成分進行檢測，使得試驗結論更有說服力，也才能更好地指導生產實踐。

參考文獻

[1] 國家藥典委員會.中華人民共和國藥典：一部[M].北京：中國醫藥科技出版社，2010：243.

[2] 周濃，張華琦，丁博，等.不同干燥方法對滇重樓中薯蕷皂苷元含量的影響[J].時珍國醫國藥，2015(2)：361-362.

[3] 周濃，張德全，孫琴，等.真菌誘導子對滇重樓中次生代謝產物甾體皂苷的影響[J].藥學學報，2012(9)：1237-1242.

[4] 周濃，郭吉芬，楊麗云，等.HPLC測定不同采收期滇重樓中薯蕷皂苷元的含量[J].中國實驗方劑學雜志，2010，16(18)：54-56.

[5] 劉海，張婷，陳筱清，等.云南重樓的甾體皂苷類成分[J].中國天然藥物，2006(4)：264-267.

[6] 武珊珊，高文遠，段宏泉，等.重樓化學成分和藥理作用研究進展[J].中草藥，2004(3)：344-347.

[7] 鄧良平.中藥材產地干燥初加工困境與對策[J].農產品加工(學刊)，2012(2)：121-123.

[8] 桑迎迎，周國燕，王愛民，等.中藥材干燥技術研究進展[J].中成藥，2010(12)：2140-2144.

[9] 武孔云，孫超.中藥材品質及提高中藥材品質的途徑[J].中草藥，2010(7)：1210-1215.

[10] 宋春芳，覃永紅，陳希，等.玫瑰花的微波真空干燥試驗[J].農業工程學報，2011(4)：389-392.

[11] 區煥財，毛文菊，馮筱驍，等.三七熱風干燥試驗分析[J].湖南農機，2013(3)：28-31.

[12] 劉泊遠，區煥財，張汝坤，等.天麻熱風干燥試驗分析[J].湖南農機，2014(2)：35-37.

[13] 魯潔，孫劍鋒，王頡，等.熱風干燥對阜平紅棗品質的影響及其數學模型的構建[J].食品工業科技，2013(1)：97-102.

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.

基金項目云南省教育廳科學研究基金項目(2013J105)。

作者簡介周體全(1976-)，男，云南大理人，高級工程師，從事農業機械推廣工作。*通訊作者，教授，碩士生導師，從事農業機械化工程方面研究。

收稿日期2016-02-01

中圖分類號S 567.23+9

文獻標識碼A

文章編號0517-6611(2016)07-151-03