干燥是中药材加工必不可少的一工艺过程,它直接决定着中药材的品质,对挥发油类药材尤其如此。与其它物料相比,挥发油类中药材的干燥具有水分含量高,热敏度高,有效成分容易散失等特点。在干燥过程中,过高的温度和过长的时间容易引起挥发油类药材外观色泽的变化,有效成分的损失和其它的化学、生物变化等,因此,干燥工艺的关键是干燥温度和干燥时间的控制,适当的干燥条件对保证挥发油类药材的质量具有非常重要意义。
本文简要介绍了低温吸附干燥系统的工作原理,并从干燥温度和干燥时间两方面分析了它用于挥发油类中药加工中的优越性。
1 低温吸附干燥的基本原理
低温吸附干燥系统的基本工作原理如图1 所示。它主要由除湿转轮,前、后表冷器,加热器,加湿器,干燥箱和再生加热系统等组成。空气首先在前表冷器内进行冷却除湿,所含的部分水分被冷凝下来后,送入除湿轮中进行深度除湿。经除湿轮吸附除湿后的空气含水量非常低,相对湿度可以达到5 以下。处理后低湿度的空气,经后表冷器和电加热器调节温度、经加湿器调节相对湿度到干燥参数,以一定风速进入干燥箱内对物料进行干燥。除湿轮是低温吸附干燥系统的核心部件,它由3 /4的除湿区和1 /4的再生区组成,通过除湿轮的缓慢转动,可以实现连续的除湿/再生的过程,从而保证了连续的除湿效果,得到状态稳定的干燥气流。
2 低温吸附干燥用于挥发油类药材加工的优越性
2. 1 干燥温度低,干药材品质高
对挥发油类中药材来讲,温度是造成挥发油损失的主要因素,是干燥后药材品质下降的重要原因。
实验表明:广木香 onmouseover="this.style.cursor=’hand’" onclick=木香_search11() value="木香">木香、川芎、枳壳等在50～55 °C下干燥3 h,挥发油的损失率在2 左右;假若温度升高至70°C,挥发油的损失率便可以达到30 以上 。苍术在自然干燥的条件下挥发油含量为0. 46 ;50°C条件下干燥,挥发油含量为0. 42 ;当温度升高到70°C时,挥发油含量仅为0. 23。而挥发油通常为此类药物的主要有效成分,其含量的降低造成了药效的下降。不仅如此,在高温下干燥后,药材还会出现外观色泽变化和气味变淡的现象,对中药材来讲,种变化通常代表了药材内在质量和药效的变化,应该尽量避免。因此,对挥发油类药材必需严格控制干燥温度。在传统的中药炮制方法中,为了减少高温引起的挥发油成分的损失,对此类药材通常是采用风干或晾干的方法,这两种方法受气候条件的影响比较大,尤其在广东地区,每年有几个月的阴雨季节,采收的中药材如果不能得到及时的干燥,就会发生霉烂变质的情况。
与烘干时利用高温气流与湿药材之间的温度差为干燥动力不同,低温吸附干燥的主要干燥动力是干燥空气与湿药材之间的水份浓度差,因此干燥可以在较低的温度下进行,从而满足挥发油类药材对温度的要求,能较好地保证干燥后的药效和药性。
作者进行了陈皮不同干燥条件下的试验研究,结果见表1: 由表1可以看出,低温吸附干燥和自然晾干都具有比较好的外观形貌,干燥后陈皮呈桔红色,颜色鲜艳,而热风干燥后陈皮体积发生较为剧烈的收缩变形,颜色略微变暗,气味也变淡。从挥发油含量来看,低温吸附干燥后陈皮挥发油含量较高,而热风干燥和自然晾干后挥发油的损失比较大。因此,低温吸附干燥能较好地保持挥发油成分,干燥后陈皮的品质要优于自然晾干和热风干燥的。
2. 2 干燥速率高,平衡含水率低
干燥时间也是影响挥发油类药材品质的因素,干燥时间过长会造成挥发油含量的降低,某些药材长时间干燥后表皮还会出现暗斑。程立方等的实验显示:薄荷在55 °C条件下干燥1 h后挥发油含量为0. 98 , 晾晒24 h 后挥发油含量降至0. 87 ;荆芥在55 °C 下干燥1 h 挥发油含量为0. 74 ,晾晒24 h后挥发油含量为0. 66 ;干姜在60 °C下干燥1. 5 h挥发油含量为0. 97 ,晾晒72 h挥发油含量为0. 95 ;姜黄在55 °C下干燥3 h挥发油含量为7. 36 ,晾晒72 h挥发油含量为6. 45 。
可以看出,随着干燥时间的延长,挥发油的含量有明显的降低。
在传统的干燥方式中,干燥时间与干燥温度通常是一对矛盾体:为了缩短干燥时间,需要采用较高的温度进行干燥;而为了保证干燥品质采用较低的干燥温度,干燥就需要长的时间,因此药材干燥后的质量很难保证。低温吸附干燥与其他对流干燥方式不同,它可以提供常温同时又是低湿的空气对物料进行干燥,在较低的干燥温度下也可以保持较高的干燥速率。并且在除湿轮处理能力的范围内,在不损害药材有效成分的前提下,如果增大空气流速还可以进一步提高干燥速率。
在温度为35 °C的条件下,对陈皮和生姜分别进行了吸附和热风干燥试验,其干燥曲线和干燥速率曲线。
可以看出,陈皮和生姜低温吸附干燥曲线的斜率都大于热风干燥,而干燥趋于平衡的时间也都比热风干燥时缩短,并且干燥结束时的平衡含水率也较低。由图3和图5可以看出,陈皮和生姜低温吸附干燥的速率高于热风干燥,而生姜干燥速率的提高更为明显。由此看出,低温吸附干燥不仅可以缩短干燥时间,减少挥发油的损失;还能保持较低的平衡含水率,有利于药材的储藏保存,降低发生霉变的可能性。
3 低温吸附干燥技术在挥发油类药材加工中的应用前景
低温吸附干燥是以传质推动力为主的干燥技术,它能很好地保持干燥物料的有效成分和理化特性,干燥产品质量高,特别适合于热及湿敏性生物材料的干燥。
在不少的大中型中药厂中,中药材提取物浸膏的干燥主要在热风循环型烘箱中进行,由于中药浸膏具有成分复杂、黏性强的特点,高温下其中的挥发性或其它热敏性成分容易损失;如果采用喷雾干燥,又会出现堵塞喷头、粘壁、结块等问题。根据低温吸附干燥的特点,它属于和热风干燥同样的气流干燥方式,而干燥温度较低,因此作为中药浸膏的一种新型干燥方法具有一定的可行性,非常有利于保护其中的热敏性成分,但具体的应用还需要进一步深入的研究。2023-01-31
本文简要介绍了低温吸附干燥系统的工作原理,并从干燥温度和干燥时间两方面分析了它用于挥发油类中药加工中的优越性。
1 低温吸附干燥的基本原理
低温吸附干燥系统的基本工作原理如图1 所示。它主要由除湿转轮,前、后表冷器,加热器,加湿器,干燥箱和再生加热系统等组成。空气首先在前表冷器内进行冷却除湿,所含的部分水分被冷凝下来后,送入除湿轮中进行深度除湿。经除湿轮吸附除湿后的空气含水量非常低,相对湿度可以达到5 以下。处理后低湿度的空气,经后表冷器和电加热器调节温度、经加湿器调节相对湿度到干燥参数,以一定风速进入干燥箱内对物料进行干燥。除湿轮是低温吸附干燥系统的核心部件,它由3 /4的除湿区和1 /4的再生区组成,通过除湿轮的缓慢转动,可以实现连续的除湿/再生的过程,从而保证了连续的除湿效果,得到状态稳定的干燥气流。
2 低温吸附干燥用于挥发油类药材加工的优越性
2. 1 干燥温度低,干药材品质高
对挥发油类中药材来讲,温度是造成挥发油损失的主要因素,是干燥后药材品质下降的重要原因。
实验表明:广木香 onmouseover="this.style.cursor=’hand’" onclick=木香_search11() value="木香">木香、川芎、枳壳等在50～55 °C下干燥3 h,挥发油的损失率在2 左右;假若温度升高至70°C,挥发油的损失率便可以达到30 以上 。苍术在自然干燥的条件下挥发油含量为0. 46 ;50°C条件下干燥,挥发油含量为0. 42 ;当温度升高到70°C时,挥发油含量仅为0. 23。而挥发油通常为此类药物的主要有效成分,其含量的降低造成了药效的下降。不仅如此,在高温下干燥后,药材还会出现外观色泽变化和气味变淡的现象,对中药材来讲,种变化通常代表了药材内在质量和药效的变化,应该尽量避免。因此,对挥发油类药材必需严格控制干燥温度。在传统的中药炮制方法中,为了减少高温引起的挥发油成分的损失,对此类药材通常是采用风干或晾干的方法,这两种方法受气候条件的影响比较大,尤其在广东地区,每年有几个月的阴雨季节,采收的中药材如果不能得到及时的干燥,就会发生霉烂变质的情况。
与烘干时利用高温气流与湿药材之间的温度差为干燥动力不同,低温吸附干燥的主要干燥动力是干燥空气与湿药材之间的水份浓度差,因此干燥可以在较低的温度下进行,从而满足挥发油类药材对温度的要求,能较好地保证干燥后的药效和药性。
作者进行了陈皮不同干燥条件下的试验研究,结果见表1: 由表1可以看出,低温吸附干燥和自然晾干都具有比较好的外观形貌,干燥后陈皮呈桔红色,颜色鲜艳,而热风干燥后陈皮体积发生较为剧烈的收缩变形,颜色略微变暗,气味也变淡。从挥发油含量来看,低温吸附干燥后陈皮挥发油含量较高,而热风干燥和自然晾干后挥发油的损失比较大。因此,低温吸附干燥能较好地保持挥发油成分,干燥后陈皮的品质要优于自然晾干和热风干燥的。
2. 2 干燥速率高,平衡含水率低
干燥时间也是影响挥发油类药材品质的因素,干燥时间过长会造成挥发油含量的降低,某些药材长时间干燥后表皮还会出现暗斑。程立方等的实验显示:薄荷在55 °C条件下干燥1 h后挥发油含量为0. 98 , 晾晒24 h 后挥发油含量降至0. 87 ;荆芥在55 °C 下干燥1 h 挥发油含量为0. 74 ,晾晒24 h后挥发油含量为0. 66 ;干姜在60 °C下干燥1. 5 h挥发油含量为0. 97 ,晾晒72 h挥发油含量为0. 95 ;姜黄在55 °C下干燥3 h挥发油含量为7. 36 ,晾晒72 h挥发油含量为6. 45 。
可以看出,随着干燥时间的延长,挥发油的含量有明显的降低。
在传统的干燥方式中,干燥时间与干燥温度通常是一对矛盾体:为了缩短干燥时间,需要采用较高的温度进行干燥;而为了保证干燥品质采用较低的干燥温度,干燥就需要长的时间,因此药材干燥后的质量很难保证。低温吸附干燥与其他对流干燥方式不同,它可以提供常温同时又是低湿的空气对物料进行干燥,在较低的干燥温度下也可以保持较高的干燥速率。并且在除湿轮处理能力的范围内,在不损害药材有效成分的前提下,如果增大空气流速还可以进一步提高干燥速率。
在温度为35 °C的条件下,对陈皮和生姜分别进行了吸附和热风干燥试验,其干燥曲线和干燥速率曲线。
可以看出,陈皮和生姜低温吸附干燥曲线的斜率都大于热风干燥,而干燥趋于平衡的时间也都比热风干燥时缩短,并且干燥结束时的平衡含水率也较低。由图3和图5可以看出,陈皮和生姜低温吸附干燥的速率高于热风干燥,而生姜干燥速率的提高更为明显。由此看出,低温吸附干燥不仅可以缩短干燥时间,减少挥发油的损失;还能保持较低的平衡含水率,有利于药材的储藏保存,降低发生霉变的可能性。
3 低温吸附干燥技术在挥发油类药材加工中的应用前景
低温吸附干燥是以传质推动力为主的干燥技术,它能很好地保持干燥物料的有效成分和理化特性,干燥产品质量高,特别适合于热及湿敏性生物材料的干燥。
在不少的大中型中药厂中,中药材提取物浸膏的干燥主要在热风循环型烘箱中进行,由于中药浸膏具有成分复杂、黏性强的特点,高温下其中的挥发性或其它热敏性成分容易损失;如果采用喷雾干燥,又会出现堵塞喷头、粘壁、结块等问题。根据低温吸附干燥的特点,它属于和热风干燥同样的气流干燥方式,而干燥温度较低,因此作为中药浸膏的一种新型干燥方法具有一定的可行性,非常有利于保护其中的热敏性成分,但具体的应用还需要进一步深入的研究。2023-01-31
