白芍烘干工艺技术提高品质应用

 高温热泵烘干机厂家   2019-03-05 14:56   138 views 人阅读  0 条评论

白芍根挖出后需要在产地趁鲜加工,干燥是其中最为重要的环节,不仅便于运输和贮藏,也能钝化药材中的生物酶活和微生物菌群,减少物质消耗和发霉生虫,减轻主要药效成分的损失,保证药材的药效品质。此外,产地加工质量的优劣也直接决定了药材后期深加工品的品质与等级。

目前,白芍的产地加工大多以农户自行传统晒干结合硫磺熏蒸为主,规模化程度低,缺乏必要的技术指导,药材质量难以保证。自然晾晒干燥时间长、天气条件影响大,安全卫生条件不佳;燃煤热风干燥方式能耗高,烟尘污染问题严重;并且,产地加工和饮片炮制工序的脱节,二次处理造成有效成分再次流失,极大地影响了白芍的质量。

黄秋葵烘干机

近年来,在农副产品的机械化干燥中兴起了热泵干燥的热潮,已成功地应用于食品和部分中药材如金银花、枸杞、人参、菊花、天麻、淮山药、龙眼的规模化生产中。热泵干燥温度可接近自然晾晒,符合农副产品尤其适合热敏性物料对中低温的要求;并且,通过湿度调节进一步加快物料的脱水速率,提高了干燥效率;温湿度的精确控制,极大地保证了物料性状的均一性和高质量;此外,闭路式设计完全隔绝了外界环境及烧煤废气的不良影响;其绿色节能的特性也符合国家对环境资源的保护政策。

为此,将热泵干燥技术及设备应用于白芍的产地加工,通过实行产地加工炮制一体化,从源头规范白芍及饮片生产。不仅能够提高药材外观性状,减少白芍中有效成分流失,提升制品综合品质;还能节约生产成本,减少环境污染和能源消耗,是一种值得大力推广应用的中药饮片生产模式。

一、 热泵干燥技术概述

热泵(Heat Pump)是一种将低位热源的热能转移到高位热源的装置,也是近年来全世界倍受关注的新能源技术。

1.1 热泵干燥基本工艺原理

热泵技术是指通过消耗一定的高品位能(如电能),将周围低品位的能量转化为高品位能耗的技术,即从低温热源吸热,通过压缩机做功,将热量转移给高温热源,实现能级的提升。热泵干燥技术可以回收干燥过程中排除废气中的能量,再用于物料干燥,实现能量的循环利用,降低物料干燥的能耗,同时控制干燥介质的状态,维持干燥动力。目前该技术在食品、木材、果品、污泥干燥技术中应用广泛。

一个典型的中药材热泵干燥系统分别由干燥室和热泵机组组成,其中热泵机组由蒸发器、冷凝器、压缩机、膨胀阀组成,通过让工质不断完成蒸发(吸取室外环境中的热量)→压缩→冷凝(在干燥室中放出热量)→节流→再蒸发的热力循环过程,从而将外部低温环境里的热量转移到干燥室中。冷媒在压缩机的作用下在系统内循环流动,它在压缩机内完成气态的升压升温过程,进入内机释放出高温热量加热干燥室内空气,同时自己被冷却并转化为液态,当它运行到外机后,通过节流降压,液态迅速吸热蒸发再次转化为气态,同时温度可下降至15℃~-15℃,这时吸热器周边的空气就会源源不断地将热量传递给冷媒,液态冷媒迅速吸热蒸发再次转化为气态进入压缩机。

因此,通过冷媒不断地循环就能实现将空气中的热量搬运到物料室内加热房内空气温度,来完成果蔬烘烤。

热泵烘箱设备完全配套各种规格物料室,烤房整体结构可采用聚氨酯板房或聚苯乙烯板房等。对原有土建烤房进行改造时,可采用聚氨酯及岩棉板加热室替代原有土建加热室,保温效果理想,拆装更为方便。

1.2 热泵工质

热泵工质从前以氟利昂为主,但由于氟利昂对地球大气臭氧具有破坏作用,近年来已开发出多种新型热泵工质,如R22、R417A、134A、CO2,它们的制冷系数更高,不会造成人体伤害,更有利于地球生态环境的保护。

1.3 热泵干燥的分类

按热源种类不同的方式,可将热泵干燥分:空气源热泵、水资源热泵、地源热泵,双源热泵(水源热泵和空气源热泵结合)和太阳能热泵等。按工作原理分为:半导体热泵、化学热泵、吸收式热泵和蒸汽压缩式热泵等。按热空气循环系统可分为:开路式热泵干燥系统、闭路式热泵干燥系统和半开式干燥系统。

闭路式热泵干燥系统

闭路式热泵干燥系统,克服了环境温湿度对干燥介质状态的影响,实现了低温、高效、优质、快速的干燥,特别适合食品药品、花叶类行业,具有非常重大的意义,对农业发展做出了重要贡献。特点是不受环境影响、可回收排湿精华、无气味排放。

1.4 热泵干燥技术的特点

热泵干燥相较于传统燃煤干燥方式,具有以下几大特点:

(1)高效节能。热泵干燥加热空气的热量主要来自回收干燥室排出的温湿空气中所含的显热和潜热,需要输入的能量只有热泵压缩机的耗功,而热泵又有消耗少量功即可制取大量热量的优势,因此热泵干燥装置SMER(消耗单位能量所除去湿物料中的水分量)通常为1.0~4.0kg/kWh,而传统方式的SMER值约为0.2~0.6kg/kWh。

(2)绿色环保。热泵干燥过程中无废水、废气、废渣排放,减少CO2、不会造成环境污染。

(3)提质增效。热泵干燥采用温湿度智能控制技术,能够有效提高果蔬的干燥品质;避免与外界气体交换所可能对果蔬带来的杂质污染,这对食品而言尤其重要;热泵干燥更可回收物料中的有用易挥发成分(如香味及其它易挥发成分)。

(4)减工降本。热泵干燥采用智能控制技术,操作简便,大大降低劳动强度,减少人工成本;干燥装置的能源效率高,运行成本低。

(5)智能精控。温湿度控制精准,控制精度可达±0.5℃;用户操作界面智能化,用户可以利用专家曲线实现一键式自动干燥,也可根据需要分阶段控制干燥室内部的温湿度进行干燥。
因为中药材种类较多,下面以红枸杞为例对热泵干燥与传统燃煤干燥进行对比:

表 1热泵干燥与传统干燥方法效果对比表

对比指标 燃煤干燥 热泵干燥 备注
每座鲜果装载量 1500kg-2000kg 1500kg-2000kg
烘烤后干果量 365-485kg 365-485kg
单位质量干果能耗成本 1.05元/kg 0.82元/kg 能源价格按煤:0.7元/kg,电:0.5元/度
每炕总成本 每座能源消耗 耗电量 135-180度 600-800度
耗煤量 450-600kg ——
每座能源消耗成本 382.5-510元 300-400元 能源价格按煤:0.7元/kg,电:0.5元/度
每座用工成本 3人5炕 3人20炕 100元/人/天,烘烤周期为2天
120元 30元
合计 502.5-630元 330-430元
环境影响 粉尘、二氧化硫、一氧化碳、二氧化碳污染严重 可有效减少碳排放量66%,减少PM2.5排放99.75%,减少PM10排放99.94%
能效比 0.3-0.5 3.5-4.0
温度控制精度 ±2°C ±0.5°C
说明:以上数据来源于2014-2015年宁夏地区实际烘烤检测。

从以上数据可知,与传统燃煤干燥方式相比,热泵干燥的能效比较高,节约了部分人工成本和能源消耗;温度控制的精准度也提高了一个数量级,制品质量大幅提升,在经济效益和社会效益方面均有明显优势。

二、 白芍节能提质干燥技术

在继承亳白芍传统产地加工的基础上,引进和开发节能提质的热泵干燥技术和设备,对白芍产地加工和饮片生产一体化工艺进行科研推广和生产示范,进一步优化工艺参数,降低能耗,使之适应亳白芍产地加工的标准化、规范化及规模化产地加工的需要,具有巨大的经济价值及重要的社会、环境效益。

白芍烘干

2.1 白芍及饮片的品质评价指标

品质评控的最终目的是保证中药的临床疗效及其稳定可靠。中药品质评价的指标众多,主要为性状评价、理化评价与生物评价。其中,性状评价主要包括性状、颜色、气味、质地、断面及粉末显微鉴别等;理化评价包括了基本的水分、灰分、干燥失重、杂质、重金属及有害元素、农药残留,以及特征成分的理化鉴别、含量测定和指纹图谱等;生物评价包括DNA鉴定、生物效价和毒性评价等。总之,品质评价的判定方法是从定性、经验化逐步向定量化、科学化过渡与完善。

2.1.1 药典对白芍主要质量指标的规定

《药典》中规定的药材特征性指标和外来有害物质检测,是原生药材入药需要具备的基本条件,是品质控制的门槛标准。《中国药典》2015年版规定:芍药苷是白芍及其饮片的主要质量控制指标,要求分别不低于1.60%和1.20%;水溶性浸出物要求均不低于22.0%;水份要求不得超过14%;总灰分不得超过4%。在中药饮片市场对12批次白芍饮片抽样检验发现,产品不合格率高达83.3%,尤其白芍苷的含量不合格是现存的主要问题,其中加工干燥环节操作不当及熏硫是白芍有效成分损失或转化的主要原因。此外,生长年限不足和种植管理不善也会影响白芍苷的含量。

性状要求:《药典》中对白芍性状作出基本规定,白芍原药材呈圆柱形,平直或稍弯曲,两端平截,长5~18 cm,直径1~2.5 cm,表面类白色或淡棕红色,光洁或有纵皱纹及细根痕,偶有残存的棕褐色外皮,质地坚实,不易折断,缎面较平坦,类白色或微带棕红色,形成层环明显,射线放射状。其微,味微苦、酸。原药材的水肥管理、农药施用、生长年限及采收季节等因素都是影响这些形状的主要因素;若干燥条件不当,产品色泽偏深;脱水不均匀或者超过安全水分,产品在储运过程中易发生霉变,造成品相劣化。

重金属及有害元素包括铅、镉、砷、汞、铜,其中铅不得超过百万分之五;镉不得超过千万分之三,砷不得超过百万分之二;汞不得超过千万分之二,铜不得超过百万分之二十。这些指标的高低主要取决于中药材种植区域的土壤、水源、农药、大气污染等环境因素。

《中国药典》(2010版)增补允许白芍加工适度硫熏,主要目的是在控制限量的条件下(以SO2计不超过400 mg/kg),保证中药材的干燥防虫和方便储存。但过度熏蒸造成制品质量下降和诸多安全隐患,需要在加工中寻找替代性手段。硫磺熏制使包括白芍苷在内的6种单萜苷类有效成分发生化学转化,导致白芍苷含量显著下降,高效液相检测特征图谱结果显示,熏硫前后白芍样品中检出共有峰少了5个,并产生了三个新峰;市售白芍饮片种的含硫量与白芍苷含量呈负相关。并且,煤炭火烘烤也是制品SO2残留量升高的一个重要来源。熏硫导致白芍苷转变为芍药苷亚硫酸酯,可作为液相检测判断白芍在加工过程是否使用硫磺熏制和熏硫程度的依据。

2.1.2 白芍的现代药化和药理学研究

除了《药典》中规定的白芍特征性指标成分芍药苷外,白芍根内主要药化成分还包括单萜苷类(芍药内酯苷、苯甲酰芍药苷)和酚酸类 (儿茶素、没食子、酸丹皮酚)等。现代药理研究表明,白芍中所含芍药苷、芍药内酯苷等单萜苷具有抗炎镇痛、调节免疫、治疗类风湿性关节炎等药理作用。白芍中所含酚酸类成分中,儿茶素具有抗氧化活性及预防心血管疾病等作用,没食子酸具有抗衰老、抗炎和抗癌等活性。是这些药化成分相互作用,共同构成了白芍的药理活性。指纹图谱法可同时指征中药材产品中的多种药效学特征物质,对制品的稳定性及一致性作出综合评价,已得到国际上广泛认可。是不同加工炮制方法及条件是否合理合适的重要判定依据。

2.1.3 亳白芍质量等级划分标准

以芍药苷、白芍总苷及白芍淀粉为评价指标确定亳白芍最佳采收期为9月上旬~10月上旬,最佳生长年限为4年。以外观性状及内在化学成分为指标,兼顾实用性要求,将亳白芍的质量等级分为三级,划分标准如下:一级亳白芍断面粉性足,质地不小于1.48 g/cm3,淀粉含量不低于68%,芍药苷平均含量为3.84%;二级亳白芍断面粉性一般,质地1.19~1.48g/cm3,淀粉含量55%~68%,芍药苷平均含量为3.50%;三级亳白芍断面粉性不足,质地小于1.19 g/cm3,淀粉含量低于55%,芍药苷平均含量为3.31%。

2.2 亳白芍现有产地趁鲜加工工艺

目前,亳州中药饮片厂现有白芍饮片趁鲜加工工艺流程主要包括鲜白芍蒸后直接切片和鲜白芍煮后直接切片两种工艺。其蒸后或煮后直接切片流程工艺如下:修拣→煮(蒸)→脱皮→初次干燥→闷润→切片→二次干燥。

修拣和煮蒸与传统白芍加工流程相同。白芍洗净后放入蒸锅里蒸,以蒸透心(在蒸制温度控制在100°C左右时,较粗的蒸8~9 min,中等的蒸5~7 min,细的蒸3~5 min),取出在冷水浸泡几分钟。脱皮:同传统白芍加工方式。初次干燥:脱皮干净后直接放入低温烘干机,温度控制在40~45°C左右,烘干至含水量为28%~32% (较粗的干燥9~10 h,中等的煮7~8 h,细的干燥5~6 h)。闷润:以适量水喷淋后,用塑料薄膜覆盖闷润。切片:复式切药机中切3~4 mm薄片 (根据客户要求改变切片厚度)。二次干燥:把闷润后的白芍再次放进低温烘干机,温度保持在40~45°C,烘7~9 h,取出的饮片在性状方面(平整度、色泽)与传统切制的白芍饮片无明显差异。
2.3 白芍及饮片热泵烘干工艺

白芍药材的热泵烘干工艺,即白芍和饮片一体化加工,能在保证药材质量的基础上,提高生产效率,降低生产成本。包括以下工艺环节:原料采收、去杂与清洗、分拣、煮制/水煮、去皮、切段、干燥、分选、包装、杀菌、成品入库等多个环节。其中蒸制/水煮、去皮、干燥、分选是其中最为重要的四个环节。

(1)原料:原料的质量优劣直接决定了产品质量的高低,是后期加工产品质量保证的先决条件。一般栽种3~4年后芍药才可采收,4年生的更好,亩产新鲜白芍根在700~800公斤。最好能保证药材原料的货源稳定,对药材的种植环境、水肥管理、农药施用等情况有所了解。

(2)采收:关于白芍采收期的要求,有资料表明应在6~8月,也有研究表明,亳白芍的最佳采收期是9月上旬~10月上旬。采收过晚,根内淀粉过度转化,产品质地不坚实,部分组织出现空泡现象,质量和重量都下降。需要对当地亳白芍的形状和成分进行实地检测,以确定适宜的采收时间。应避开中午采收,不可大量堆放。先割去白芍的茎叶,再挖出全根,除了挑选部分芽头留种外,芍根主要做加工药用。

(3)去杂与清洗:掰下芍根,修去芦头、细根及侧根凸头。冷水快洗,除去表面灰尘、叶片等杂质。

(4)分拣:将芍根按粗细大小分级分开,以利于蒸煮及干燥的均匀性,较粗的要求直径D≥2.5cm,中等D=1.5~2.5 cm,细D≤1.5 cm(厘米)。由于白芍药化成分的分布在同一根段的不同部位及同一植株的不同根段中均不同,建议切下的边角料单独处理。

(5)蒸制/水煮:蒸煮温度和时间对芍药苷含量、成品得率和水浸提物含量都有影响。有研究表明白芍苷在蒸煮过程中表现出先升高后降低对趋势。蒸煮过程能破坏细胞壁层结构,有利于后期干燥传质,加快干燥速率;蒸煮也能钝化酶系,减少不必要的生物转化,但时间过长,水溶性成分流失率上升。有文献结果显示加热也可使异麦芽糖芍药苷等成分转化成芍药苷:但高温可使单萜苷类物质发生降解。当煮制时间较短时,芍药苷的生成速率大于降解速率,但随着受热时间的增长,芍药苷降解速率大于生成速率:煮制工艺使丹皮酚含量大量减少,分析与其易挥发的性质有关。应控制蒸煮的时间在10 min以内。

将洗净后的白芍放入蒸锅,温度保持在100°C(沸腾),以蒸透心为宜,一般较粗的需要蒸8~9 min,中等的蒸5~7 min,细的蒸3~5 min。取出后在冷水浸泡几分钟,减少余热损伤。或者,在沸水中烫泡5~10 min,保持翻动,待芍根表皮发白、无生心、有香气且握之柔软有韧性时,立即捞起放入冷水中浸泡。注意煮水需及时更换。

(6)去皮与切段:由于芍药内酯苷、苯甲酰芍药苷、丹皮酚在芍药根皮中分布较多,故去皮工艺使三者含量明显减少,因此,仅从减少有效成分损失方面看,可考虑省去去皮工艺,或先煮制再去皮的加工顺序。去皮与切段最好采用机械法。要求长度整齐(5~18 cm),切片厚度为2~4 mm。与物料直接接触的设备部件须为不锈钢材质,防止药材与金属表面直接接触发生化学反应导致产品变色。

在蒸制/水煮后,立即取出芍段置于含沙的去皮机中,要求粗沙和白芍重量1:4,通过旋转摩擦去皮,20 min左右芍根皮残约30%,及时加入大量的冷水,进行冷却和清洗。也可人工刮去外皮,切齐两端。

注意:当滚筒向外出水时,即停转并放掉全部污水,重复数次直至排放污水颜色变淡,此时关掉水闸,再把粗沙放入滚筒脱皮机直到煮后勺根残留黑皮全部脱落,打开水闸用清水冲洗脏皮和粗沙。

(7)装盘、装车:经蒸制/水煮的白芍应放在多孔的网盘上短时沥水(可以是烘盘)。不同品质的白芍分批次分车烘干;装盘厚度要保持基本一致,防止过厚或过薄现象;房内应布满小车,当物料不足时,每个小车可从下往上放置烘盘,且保持小车装盘数量保持一致;对于白芍这种切段/片药材,最好单层摆放不要堆积,妨碍热空气的直接接触。

(8)干燥:干燥是白芍加工非常重要的环节,干燥过程中既有物质传递也有能量传递,其影响因素较多,涉及物料特性和干燥介质、干燥条件等方面。高温可使单萜苷类成分发生降解,在中性条件下,白芍苷单体在60℃、3 h内可完全降解。酚酸类物质的热稳定性较差,其氧化性亦不稳定。有文献报道,温度升高到70℃以上时酚酸类物质受热降解。但温度降低一般会伴随干燥时间的延长,但干燥时间越长,白芍苷降解也越多。为此,控制干燥温度主要在50~60℃之间。

白芍装车后,应开启循环风机1~2h,尽量吹干物料表面水分。干燥升温不可过快,否则物料外干内湿,表层干裂,存储期间容易发霉变质;若干燥过慢,干燥效率低、能耗升高,产品质量和重量下降。若物料质地过于坚实,内部水分脱除困难,可在烘干期间停机均湿一段时间再启动干燥程序。白芍干燥的最终水分不得超过14.0%。白芍的热泵干燥参数如下:

表 2白芍热泵干燥工艺参数

阶段 温度( 湿度(% 时间(h
1 45℃ 30% 2h
2 50℃ 20% 6h
3 58℃ 15% 12h
4 68℃ 10% 4h
合计: 24h

(9)回温:干燥完成后,不要立即打开干燥房门,避免物料回潮,影响物料的品质。一般待温度将至40 ℃以下白芍及饮片才可以出烘房,此过程中风机最好继续运转,使烤房的温度快速降低。料车退出烘房后现在库房中静置停放一段时间,待其冷却、回软后才能进行包装。

(10)分选、杀菌与包装:为避免天气潮湿尤其阴雨天气致制品吸湿,白芍出烤房后应及时分选和包装。以外观形状(色泽、质感、纯净度)和质量分级分类存放,保证色泽深浅均匀、大小基本一致、形状完整。如条件允许,可检测其主要化学成分进行批次的质量分级。相关人员应穿工作服进行操作,佩戴一次性无菌手套、口罩和头罩等。

对物料及包装车间和直接接触产品的包材、器具、台面都需要分别进行杀菌处理。可采用紫外杀菌方式,杀菌功率15w~30w/m3。紫外线的穿透力较差,注意不可堆放,以防杀菌效果不佳。杀菌时间20~30 min。

经分选、计量、包装、质检、灭菌后的白芍及饮片,应及时用塑料袋密封包装,若条件允许,也可采用真空或充氮包装。包材厚度要适宜不可过薄,需具备一定抗压和拉伸性。小包装饮片要求包材厚度不少于45 𝜇m,统货或批发规格要求包材厚度不少于60 𝜇m。之后再装入木箱或木桶内,外包装尽量不采用麻袋、布袋或纸箱等形式。

(11)标识:中药饮片外包装上需要标明饮片的品名、产地、具体品种、生产企业名称、加工炮制方法、生产日期和质检合格标识等信息。

(12)入库和储运:成品及时入库,要求阴凉、干燥、通风、避光,避免淋雨及长时间日照,温度15~25℃为宜。禁止露天存放,严禁与有毒、异味、有污染和潮湿物品混贮混运。对于普通库房,可在地板上撒1层生石灰,防止吸湿受潮、吸附异味以及防霉、防虫蛀等。

仓储和运输环节也需要采取相应的养护措施,如适宜温度(冷藏、冷冻)、湿度、遮光等,防止储运和包装不当易造成中药材和中药饮片受潮、虫蛀、霉变,导致有效成分挥发、走油和黄曲霉菌滋生等问题,杜绝合格品的不良变质。

生产工艺流程:白芍原药材→净选→洗药→润药→切制→干燥→筛选→包装。

工艺流程图:

白芍烘干

本文地址:http://www.zhienkeji.com/1193.html
版权声明:本文为原创文章,版权归 高温热泵烘干机厂家 所有,欢迎分享本文,转载请保留出处!
空气能热泵烘干机厂家

 发表评论


表情