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四环冻干—人参冻干的工艺

更新时间:2023-09-07 点击次数:457


人参冻干的工艺


人参直空冷冻干燥的工艺流程包括前处理、预冻、升华干燥、解析干燥、后处理。


0 1

人参冻干前处理


在人参冻干前,将人参洗净、整形,选直径相当的人参、在人参上用银针穿孔。实验表明,这样处理的人参干燥,外形美观,干燥时间短,节省能源。


0 2

预冻

根据测得的人参共晶点温度为-15℃、搁板温度控制在0~-25℃,安验证明,当温度高于此值时,冻干人参的表面有鼓泡、抽沟、收缩等不可逆现象。预冻时间与人参直径大小有关,与冻干机性能有关。实验中选用的是直径 30mm 左右六年生圆参,经多次实验观察,将人参从室温(约为15℃)降到-20℃左右,人参的预冻时间为 3~4h,效果较好。


0 3

升华干燥

人参在升华干燥过程中,由于需要不断补充升华潜热,在保持升华界面温度低于共晶点温度的条件下,不断供给热量。随着干燥层的增厚,热阻增加,供给的热量也应有所增加。这时应注意人参的已冻干部分的温度必须低于人参的崩解温度,否则,产品将会熔化报废。实验认为人参的崩解温度在+50℃左右。

人参的升华干燥时间受许多因素的影响,是一个传热、传质同时进行的复杂过程。在此过程中,传热处于控制地位,干燥时,人参冻干过程的状态模型如图6-2所示。热量从加热器传至人参表面以对流和辐射为主,因此,压强对传热量有影响。从人参表面到升华界面热量以热传导形式传入。

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干燥过程中的传热传质具有相似的物理机理,热传导的推动力是温度差,传质的驱动力是压强差传质符合Fick 定律:

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式中,G为扩散速率;D 为扩散系数;M 为冰晶的摩尔质量;Tm为人参的升华界面温度;R为普适气体常数。

干燥过程中的传热、传质过程是相互影响的,随着升华的进行,多孔干燥层的增长,不仅要降低传质的效率,而且也延缓了冰界面上升华水蒸气逸出的速率。

根据上述分析,可建立起人参真空冷冻干燥的数学模型,再经数学推导,可整理出升华阶段所需要的时间t为19.2h,经实验测得,升华干燥时间为 20~22h 比较合适。


0 4

解析干燥


在升华干燥结束后,人参内部的毛细管壁还吸附了一部分水,这些水分是没冻结的,这些吸附水的吸附能量高,如果不给予足够的热量,它们不能解吸出来,因此这个阶段的物料温度应足够高,人参的最高温度是 50℃。为使水蒸气有足够的推动力逸出,应在人参内外形成较大的压差。因此,这阶段箱内应该有较高真空度。解吸干燥时间控制在8h左右较好。


0 5

后处理


干燥结束后,应立即进行充氮或真空包装,因干燥后的人参吸水性强,应防止产品吸潮而变质。

根据以上的分析、计算、实验,得出人参冷冻真空干燥的工艺曲线如图6-3 所示。

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0 6

影响人参冻干的因素


上述冻干曲线是直径约为 30mm 的六年生人参的典型工艺曲线。对于不同大小的人参和不同性能的冻干机,冻干工艺曲线是有变化的,不能生搬硬套,应根据具体情况修正。为提高人参的冻干速率,还常采用预冻前用银针穿孔法。这里进一步研究一下影响人参冻干的因素。


0 7

传热方式的影响


人参经过前处理后,分别放在冻干室的搁板与搁板上的竹帘之上,然后进行冻结、干燥处理。在干燥相同时间后取出观察,直接放在搁板上的人参,在靠近搁板侧抽缩已干,另一侧则未干透,折之不易断,断面上有糊精存在。放于竹帘上的人参干燥,外形好看,和鲜参相差不大,折断有脆声,断面蜂窝状且洁白。造成这种现象的原因是人参的热导率近于绝热材料,直接放于搁板上,与搁板接触侧受热量大,热量传不上去,造成这部分冰晶融化,产生抽沟现象,而人参上部受热少,整个人参的热量分布不均匀,干燥速率亦不均匀。放于竹帘上靠对流和辐射供热量,四周热流均匀,分布在人参上的温度均匀,传热传质都比较均匀,所以干燥效果好。


0 8

人参直径的影响


不同直径大小的人参,干燥时所需升华时间不同,随着半径的增大,时间呈平方曲线上升,因为人参的直径越大,所含冰的体积越大,不考虑人参长度影响,体积与半径r的平方成正比,由此可见,进行人参冷冻干燥时,需要选择直径相当的人参同时干燥,不然在相同的升华时间内,有的已干燥完毕,有的升华还未完成,造成质量差异或不必要的能耗升高。因此,干燥不同直径的人参时,应调整升华阶段时间,选用不同的冻干曲线。


0 9

冻干室内真空度的影响


人参冻干时的传质过程是水蒸气从冰表面升华,通过已干燥层的孔道,向真空室内逸出的过程。因此,冷冻界面与真空室内压差△P越大,则水蒸气的逸出速率越快。但真空室内压强太低,对于空间热对流不利,传给人参的热量减少,升华速率下降。如果真空室内的压强太高,△P减小,传给人参的热量增多,会造成界面融化,干燥失败。权衡传热、传质的平衡关系,经过实验,冻干人参时冻干箱内的压强选择在 13~133Pa 之间为好。采用循环压力法可提高人参的冻干速率。


10

水汽冷凝器表面温度的影响


升华过程中产生的大量水蒸气是由水汽冷凝器排出的,水汽冷凝器的表面温度直接影响着冻干室内的真空度,影响人参的干燥速率。实验发现,水汽冷凝器的表面温度与升华界面的温度有关。水蒸气的流动取决于这两个温所对应的饱和蒸汽压力之差,降低水汽冷凝器表面的温度可以提高水蒸气的凝结速率,但是会增大设备的能耗和成本。实践证明水汽冷凝器表面温度取一30℃是经济可行的。

采用冷冻真空干燥技术加工的活性人参,经鉴定,活性参无论在质量和外形上都优于用传统方法加工的红参、生晒参、糖参等制品。在低温条件下加工而成的活性参,其组织细胞内含物保留较完整,可利用度较高。将活性参用低浓度醇白酒或蒸留水浸泡,待具活性的细胞吸收水分后,可恢复鲜参状。由于活性参是在冷冻真空低温条件下脱水干燥的,鲜参所含酶未遭破坏,服用后易于消化吸收,可发挥更大的药效。采用冷冻真空干燥加工的活性参与烘干参成分对比见表 6-1.

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