本發(fā)明屬于農(nóng)產(chǎn)品技術(shù)加工領(lǐng)域，涉及茯苓無營養(yǎng)流失加工方法與裝備，尤其涉及一種真空脈動(dòng)干燥茯苓的方法與裝置。
背景技術(shù)：
茯苓(poriacocos)為多孔真菌茯苓的菌核，是中國傳統(tǒng)的可藥食兩用的中藥材。2015版《中國藥典》規(guī)定其必須經(jīng)過干燥后方可入藥。
常見茯苓產(chǎn)品形式有茯苓丁、茯苓片，茯苓粉，其中又因茯苓丁加工便捷、品相整潔而市場(chǎng)需求量最大。因此，茯苓加工方式主要為人工或機(jī)械切丁后干燥。干燥后的茯苓丁成品不僅藥效得以保持，而且質(zhì)地潔白均勻，便于運(yùn)輸和貯藏。除自然晾曬外，熱風(fēng)干燥是茯苓目前主要干燥方式，但熱風(fēng)干燥過程中，隨著濕分?jǐn)U散，茯苓丁內(nèi)外濕度梯度不均易造成的物料體積收縮不均，從而引起物料龜裂，破碎。因此，工業(yè)化生產(chǎn)的熱風(fēng)干燥方式為：溫度40～65℃的熱風(fēng)干燥2～4小時(shí)，然后回潮4～6小時(shí)，循環(huán)往復(fù)3～4次，耗工費(fèi)時(shí)。而且干燥后的產(chǎn)品依然存在破損率高的問題。
物料體積收縮是干燥過程常見現(xiàn)象，針對(duì)果蔬物料，體積收縮不僅會(huì)增加物料緊實(shí)度，阻礙物料脫水，而且還會(huì)阻礙物料的復(fù)水性。因此，關(guān)于干燥過程農(nóng)產(chǎn)品物料體積收縮的研究，也多集中在如何避免物料內(nèi)部“矩陣顆粒”塌陷，提高產(chǎn)品復(fù)水率等方面。但對(duì)物料體積收縮規(guī)律進(jìn)行科學(xué)研究并加以利用，亦可改善產(chǎn)品品質(zhì)。茯苓丁質(zhì)地均一，如通過對(duì)茯苓干燥過程進(jìn)行適當(dāng)調(diào)控，使茯苓丁體積均勻收縮，則可有效增強(qiáng)物料緊實(shí)度，維持其外觀完整性，提高其品質(zhì)賣相，并便于后期產(chǎn)品運(yùn)輸。
當(dāng)物料處于真空狀態(tài)時(shí)，物料內(nèi)部的微觀孔道擴(kuò)張，增大干燥時(shí)物料水分遷移的孔道；真空狀態(tài)下水的沸點(diǎn)較低，因此物料內(nèi)部水分快速蒸發(fā)，下能夠?qū)崿F(xiàn)物料的低溫快速干燥；當(dāng)物料處于常壓狀態(tài)時(shí)，在外界大氣壓力作用下，微觀孔道收縮；因此，在干燥室內(nèi)壓力連續(xù)的脈動(dòng)條件下，物料微觀孔道不斷擴(kuò)張、收縮，進(jìn)而互相連通，可有效促進(jìn)茯苓丁在干燥過程中的體積收縮，維持較高的物料強(qiáng)度。
常見真空干燥裝置，料盤直接與加熱板接觸，通過熱傳導(dǎo)將熱量傳遞到物料。目前，干燥料盤多采用金屬材料制作，厚度介于1～2mm，面積較大且為薄壁結(jié)構(gòu)，料盤制作工藝，使用過程磕碰，易使料盤產(chǎn)生翹曲、凹凸變形，料盤與加熱板之間產(chǎn)生區(qū)域接觸不良、點(diǎn)狀導(dǎo)熱等現(xiàn)象，易使物料干燥供熱不足、不均，影響干燥效率，而通過熱輻射加熱物料，發(fā)熱源不與物料直接接觸，可有效解決這一問題，且真空狀態(tài)下，空氣和水蒸氣含量較少，利于熱輻射能量的傳輸。
針對(duì)茯苓的加工，目前的研究主要集中在栽培方法和有效成分提取的領(lǐng)域；如申請(qǐng)?zhí)枮閏n201480001134的茯苓的人工栽培方法；再如申請(qǐng)?zhí)枮閏n201610571808.4的一種從茯苓中提取多糖的工藝，給出了一種多糖提取工藝；再如申請(qǐng)?zhí)枮閏n201610402892.7的的一種茯苓菌絲發(fā)酵茶，以茶葉為原料，制取茯苓發(fā)酵茶的工藝；但都未涉及茯苓的干燥加工方法和裝置。因此，亟需一種茯苓的快速加工工藝和裝置。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
針對(duì)以上問題，本發(fā)明的目的在于提供一種效率高、使用方便、利于快速、有效干燥茯苓的真空脈動(dòng)干燥茯苓的裝置與方法。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了如下技術(shù)方案：
一種真空脈動(dòng)干燥茯苓的裝置，包括真空系統(tǒng)、輔助熱風(fēng)干燥系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)和控制系統(tǒng)；其中，
真空系統(tǒng)包括干燥室1、捕集器7、真空泵11和水箱9。干燥室1一側(cè)通過管道連通捕集器7，干燥室1與捕集器7之間的管道上設(shè)有真空控制閥6。真空泵11一端與捕集器7通過管道連通，另一端分別連接進(jìn)水管道8和排水管道10。所述真空泵11為水環(huán)式真空泵。
輔助熱風(fēng)干燥系統(tǒng)包括輔助熱風(fēng)干燥箱12和空氣加熱絲14。所述空氣加熱絲14安裝于輔助熱風(fēng)干燥箱12內(nèi)部，輔助熱風(fēng)干燥箱12一端設(shè)有進(jìn)氣口13，另一端通過管道連通干燥室1，輔助熱風(fēng)干燥箱12與干燥室1連通的管道上設(shè)有進(jìn)氣閥15。
加熱系統(tǒng)包括加熱板17和料盤18。所述加熱板17和料盤18沿高度方向?qū)訝罘植寂帕?，料盤18位于上下兩加熱板17之間。料盤18上單層平鋪茯苓丁19。
控制系統(tǒng)包括物料溫度傳感器4、壓力傳感器5和主控部件。物料溫度傳感器4插入茯苓丁19內(nèi)部；壓力傳感器5固定于干燥室1內(nèi)壁。主控部件為單片機(jī)輸入輸出模塊，分別與物料溫度傳感器4、壓力傳感器5以及觸摸屏3電連接。
所述水箱9還與冷凝器或冷凝塔相連接。
所述干燥室1底部設(shè)有排污口，排污口連接排污閥16。
所述料盤18距離上方加熱板間距30～50mm，距離下方加熱板間距10～40mm。
所述主控部件還分別與真空控制閥6、進(jìn)氣閥15、真空泵11、輔助熱風(fēng)干燥箱12以及加熱板17電連接。
一種使用所述的真空脈動(dòng)干燥茯苓的裝置對(duì)茯苓進(jìn)行真空脈動(dòng)干燥的方法，包括如下步驟：
a)將茯苓剝皮并切制成8mm3～20mm3的茯苓丁19后，置于真空脈動(dòng)干燥裝置中的料盤18上。
b)啟動(dòng)真空脈動(dòng)干燥茯苓丁19的裝置，設(shè)定干燥室1的絕對(duì)真空度范圍、物料溫度、脈動(dòng)比以及連續(xù)干燥時(shí)間。
其中，干燥室1絕對(duì)真空度范圍最小值為0，最大值為5～8kpa；物料溫度為40℃～80℃；脈動(dòng)比為干燥室1常壓狀態(tài)時(shí)間與真空狀態(tài)時(shí)間的比值，所述比值為1/2～1/5；連續(xù)干燥時(shí)間為4～8個(gè)小時(shí)。
c)根據(jù)設(shè)定時(shí)間，對(duì)茯苓丁19進(jìn)行真空脈動(dòng)干燥和加熱。
在干燥過程的真空狀態(tài)中，主控部件根據(jù)壓力傳感器5提供的壓力值控制進(jìn)氣閥15關(guān)閉，同時(shí)控制真空控制閥6開啟，并啟動(dòng)真空泵11開始抽真空。干燥室1內(nèi)的空氣經(jīng)真空控制閥6、捕集器7被真空泵11抽出。當(dāng)干燥室1內(nèi)的真空度達(dá)到設(shè)定真空度范圍內(nèi)時(shí)，停止抽真空，維持設(shè)定的真空度；抽真空時(shí)，真空泵11由進(jìn)水管道8吸水，經(jīng)排水管道10將水排入水箱9中。
在干燥過程的常壓狀態(tài)中，主控部件根據(jù)壓力傳感器5提供的壓力值控制真空控制閥6和真空泵11關(guān)閉，同時(shí)控制進(jìn)氣閥15以及輔助熱風(fēng)干燥箱12開啟。外界空氣由進(jìn)氣口13進(jìn)入輔助熱風(fēng)干燥箱12被加熱后，通過進(jìn)氣閥15進(jìn)入干燥室1內(nèi)。主控部件按照設(shè)定的脈動(dòng)比控制干燥過程的真空狀態(tài)時(shí)間與常壓狀態(tài)時(shí)間比。
在加熱過程中，主控部件根據(jù)溫度傳感器4提供的茯苓丁19內(nèi)部溫度對(duì)加熱板17進(jìn)行控制。當(dāng)茯苓丁19內(nèi)部溫度低于設(shè)定的物料溫度范圍，啟動(dòng)加熱板17；當(dāng)茯苓丁19內(nèi)部溫度高于設(shè)定的物料溫度范圍，則停止加熱。
d)結(jié)束加熱，關(guān)閉主控部件，打開干燥室1，取出茯苓丁19。
步驟c中，在茯苓丁19加熱過程中，蒸發(fā)的水蒸氣在捕集器7中冷凝。
步驟c中，抽真空時(shí)，維持所述真空泵11的溫度保持在15～35℃的低溫狀態(tài)。
步驟b中，所述常壓狀態(tài)的氣壓值為當(dāng)?shù)氐膶?shí)際大氣壓。
步驟c中，所述輔助熱風(fēng)干燥箱12加熱后的空氣溫度范圍為50～350℃。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于：
1)本發(fā)明的一種真空脈動(dòng)干燥茯苓的方法，采用真空干燥的方式對(duì)茯苓丁進(jìn)行干燥，避免了由于內(nèi)外濕度梯度不均造成的體積收縮不均而引起物料龜裂或破碎；
2)本發(fā)明的一種真空脈動(dòng)干燥茯苓的方法，在干燥室內(nèi)壓力連續(xù)的脈動(dòng)條件下，能夠使茯苓丁微觀孔道不斷擴(kuò)張、收縮，進(jìn)而互相連通，可有效促進(jìn)茯苓丁在干燥過程中的體積收縮，維持較高的物料強(qiáng)度；
3)本發(fā)明的一種真空脈動(dòng)干燥茯苓的裝置，能有效實(shí)現(xiàn)溫度、真空度的智能調(diào)節(jié)，使茯苓丁的干燥速度快、干燥均勻，干燥后的茯苓丁緊實(shí)度大，不易破損。
附圖說明
圖1為本發(fā)明一種真空脈動(dòng)干燥茯苓的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖標(biāo)記：
1干燥室2控制按鈕
3觸摸屏4物料溫度傳感器
5壓力傳感器6真空控制閥
7捕集器8進(jìn)水管道
9水箱10排水管道
11真空泵12輔助熱風(fēng)干燥箱
13進(jìn)氣口14空氣加熱絲
15進(jìn)氣閥16排污閥
17加熱板18料盤
19茯苓丁
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步的說明。
本發(fā)明的一種真空脈動(dòng)干燥茯苓裝置，用于茯苓丁的干燥加工。
如圖1所示，本發(fā)明一種真空脈動(dòng)干燥茯苓的裝置包括真空系統(tǒng)、輔助熱風(fēng)干燥系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)和控制系統(tǒng)；其中，
真空系統(tǒng)包括干燥室1、捕集器7、真空泵11和水箱9。干燥室1一側(cè)通過管道連通捕集器7，干燥室1與捕集器7之間的管道上設(shè)有真空控制閥6。干燥室1底部設(shè)有排污口，排污口連接排污閥16。真空泵11一端與捕集器7通過管道連通，另一端分別連接進(jìn)水管道8和排水管道10。所述真空泵11為水環(huán)式真空泵。
優(yōu)選地，所述水箱9與冷凝器或冷凝塔相連接。
優(yōu)選地，所述水箱9中的水溫為0～35℃。
輔助熱風(fēng)干燥系統(tǒng)包括輔助熱風(fēng)干燥箱12和空氣加熱絲14。所述空氣加熱絲14安裝于輔助熱風(fēng)干燥箱12內(nèi)部，輔助熱風(fēng)干燥箱12一端設(shè)有進(jìn)氣口13，另一端通過管道連通干燥室1，輔助熱風(fēng)干燥箱12與干燥室1連通的管道上設(shè)有進(jìn)氣閥15。
加熱系統(tǒng)包括加熱板17和料盤18。所述加熱板17和料盤18沿高度方向?qū)訝罘植寂帕?，料盤18位于上下兩加熱板17之間，距離上方加熱板間距30～50mm，距離下方加熱板間距10～40mm。所述料盤18上單層平鋪茯苓丁19。
控制系統(tǒng)包括物料溫度傳感器4、壓力傳感器5和主控部件。物料溫度傳感器4插入茯苓丁19內(nèi)部；壓力傳感器5固定于干燥室1內(nèi)壁。
主控部件為單片機(jī)輸入輸出模塊，分別與物料溫度傳感器4、壓力傳感器5以及觸摸屏3電連接。主控部件上設(shè)置有電源開關(guān)。
優(yōu)選地，主控部件還分別與真空控制閥6、進(jìn)氣閥15、真空泵11、輔助熱風(fēng)干燥箱12以及加熱板17電連接。
一種真空脈動(dòng)干燥茯苓的方法，包括如下步驟：
a)將茯苓剝皮并切制成8mm3～20mm3的茯苓丁19后，置于真空脈動(dòng)干燥裝置中的料盤18上。
b)啟動(dòng)真空脈動(dòng)干燥茯苓的裝置，設(shè)定干燥室1的絕對(duì)真空度范圍、物料溫度、脈動(dòng)比以及連續(xù)干燥時(shí)間。
其中，干燥室1絕對(duì)真空度范圍最小值為0，最大值為5～8kpa；物料溫度為40℃～80℃；脈動(dòng)比為干燥室1常壓狀態(tài)時(shí)間與真空狀態(tài)時(shí)間的比值，所述比值為1/2～1/5；連續(xù)干燥時(shí)間為4～8個(gè)小時(shí)。所述常壓狀態(tài)的氣壓值為當(dāng)?shù)氐膶?shí)際大氣壓。
c)根據(jù)設(shè)定時(shí)間，對(duì)茯苓丁19進(jìn)行真空脈動(dòng)干燥和加熱；
在干燥過程的真空狀態(tài)中，主控部件根據(jù)壓力傳感器5提供的壓力值控制進(jìn)氣閥15關(guān)閉，同時(shí)控制真空控制閥6開啟，并啟動(dòng)真空泵11開始抽真空。干燥室1內(nèi)的空氣經(jīng)真空控制閥6、捕集器7被真空泵11抽出。當(dāng)干燥室1內(nèi)的真空度達(dá)到設(shè)定真空度范圍內(nèi)時(shí)，停止抽真空，維持設(shè)定的真空度。抽真空時(shí)，真空泵11由進(jìn)水管道8吸水，經(jīng)排水管道10將水排入水箱9中，維持真空泵11的溫度保持在15～35℃的低溫狀態(tài)，保證真空泵11正常工作。
在干燥過程的常壓狀態(tài)中，主控部件根據(jù)壓力傳感器5提供的壓力值控制真空控制閥6和真空泵11關(guān)閉，同時(shí)控制進(jìn)氣閥15以及輔助熱風(fēng)干燥箱12開啟。外界空氣由進(jìn)氣口13進(jìn)入輔助熱風(fēng)干燥箱12被加熱后，通過進(jìn)氣閥15進(jìn)入干燥室1內(nèi)。輔助熱風(fēng)干燥箱12加熱后的空氣溫度范圍為50～350℃。
主控部件按照設(shè)定的脈動(dòng)比控制干燥過程的真空狀態(tài)時(shí)間與常壓狀態(tài)時(shí)間比。
在加熱過程中，主控部件根據(jù)溫度傳感器4提供的茯苓丁19內(nèi)部溫度對(duì)加熱板17進(jìn)行控制。當(dāng)茯苓丁19內(nèi)部溫度低于設(shè)定的物料溫度范圍，啟動(dòng)加熱板17；當(dāng)茯苓丁19內(nèi)部溫度高于設(shè)定的物料溫度范圍，則停止加熱。
其中，在茯苓丁19加熱過程中，蒸發(fā)的水蒸氣在捕集器7中冷凝。
d)結(jié)束加熱，關(guān)閉主控部件，打開干燥室1，取出茯苓丁19。
實(shí)施例1
a)將茯苓剝皮并切制成15mm3的茯苓丁19后，置于真空脈動(dòng)干燥裝置中的料盤18上。
b)啟動(dòng)真空脈動(dòng)干燥茯苓的裝置，設(shè)定干燥室1絕對(duì)真空度范圍、物料溫度、脈動(dòng)比以及連續(xù)干燥時(shí)間。
其中，干燥室1絕對(duì)真空度范圍最小值為0，最大值為6kpa；物料溫度為60℃；脈動(dòng)比為干燥室1常壓狀態(tài)時(shí)間與真空狀態(tài)時(shí)間的比值，比值為4/15；連續(xù)干燥時(shí)間為6個(gè)小時(shí)。所述常壓狀態(tài)的氣壓值為當(dāng)?shù)氐膶?shí)際大氣壓。
c)根據(jù)設(shè)定時(shí)間，對(duì)茯苓丁19進(jìn)行真空脈動(dòng)干燥和加熱；
在干燥過程的真空狀態(tài)中，主控部件根據(jù)壓力傳感器5提供的壓力值控制進(jìn)氣閥15關(guān)閉，同時(shí)控制真空控制閥6開啟，并啟動(dòng)真空泵11開始抽真空。干燥室1內(nèi)的空氣經(jīng)真空閥6、捕集器7被真空泵11抽出。當(dāng)干燥室1內(nèi)的真空度達(dá)到設(shè)定真空度范圍內(nèi)時(shí)，停止抽真空，維持設(shè)定的真空度。抽真空時(shí)，真空泵11由進(jìn)水管道8吸水，經(jīng)排水管道10將水排入水箱9中，維持真空泵的溫度保持在15～35℃的低溫狀態(tài)，保證真空泵11正常工作。
在干燥過程的常壓狀態(tài)中，主控部件根據(jù)壓力傳感器5提供的壓力值控制真空控制閥6和真空泵11關(guān)閉，同時(shí)控制進(jìn)氣閥15以及輔助熱風(fēng)干燥箱12開啟。外界空氣由進(jìn)氣口13進(jìn)入輔助熱風(fēng)干燥箱12被加熱后，通過進(jìn)氣閥15進(jìn)入干燥室1內(nèi)。輔助熱風(fēng)干燥箱12加熱后的空氣溫度范圍為50～350℃。
主控部件按照設(shè)定的脈動(dòng)比控制干燥過程的常壓狀態(tài)時(shí)間與真空狀態(tài)時(shí)間比保持4/15。
在加熱過程中，主控部件根據(jù)溫度傳感器4提供的茯苓丁19內(nèi)部溫度對(duì)加熱板17進(jìn)行控制。當(dāng)茯苓丁19內(nèi)部溫度低于設(shè)定的物料溫度范圍，啟動(dòng)加熱板17；當(dāng)茯苓丁19內(nèi)部溫度高于設(shè)定的物料溫度范圍，則停止加熱。
其中，在茯苓丁19加熱過程中，蒸發(fā)的水蒸氣在捕集器7中冷凝。
d)結(jié)束加熱，關(guān)閉主控部件，打開干燥室1，取出茯苓丁19。
實(shí)施例2
a)將茯苓剝皮并切制成12mm3的茯苓丁19后，置于真空脈動(dòng)干燥裝置中的料盤18上。
b)啟動(dòng)真空脈動(dòng)干燥茯苓的裝置，設(shè)定干燥室1絕對(duì)真空度范圍、物料溫度、脈動(dòng)比以及連續(xù)干燥時(shí)間。
其中，干燥室1絕對(duì)真空度范圍最小值為0，最大值為5kpa；物料溫度為70℃；脈動(dòng)比為干燥室1的常壓狀態(tài)時(shí)間與真空狀態(tài)時(shí)間的比值，所述比值為4/15；連續(xù)干燥時(shí)間為5個(gè)小時(shí)。所述常壓狀態(tài)的氣壓值為當(dāng)?shù)氐膶?shí)際大氣壓。
c)根據(jù)設(shè)定時(shí)間，對(duì)茯苓丁19進(jìn)行真空脈動(dòng)干燥和加熱；
在干燥過程的真空狀態(tài)中，主控部件根據(jù)壓力傳感器5提供的壓力值控制進(jìn)氣閥15關(guān)閉，同時(shí)控制真空控制閥6開啟，并啟動(dòng)真空泵11開始抽真空。干燥室1內(nèi)的空氣經(jīng)真空控制閥6、捕集器7被真空泵11抽出。當(dāng)干燥室1內(nèi)的真空度達(dá)到設(shè)定真空度范圍內(nèi)時(shí)，停止抽真空，維持設(shè)定的真空度。抽真空時(shí)，真空泵11由進(jìn)水管道8吸水，經(jīng)排水管道10將水排入水箱9中，維持真空泵的溫度保持在15～35℃的低溫狀態(tài)，保證真空泵11正常工作。
在干燥過程的常壓狀態(tài)中，主控部件根據(jù)壓力傳感器5提供的壓力值控制真空控制閥6和真空泵11關(guān)閉，同時(shí)控制進(jìn)氣閥15以及輔助熱風(fēng)干燥箱12開啟。外界空氣由進(jìn)氣口13進(jìn)入輔助熱風(fēng)干燥箱12被加熱后，通過進(jìn)氣閥15進(jìn)入干燥室1內(nèi)。輔助熱風(fēng)干燥箱12加熱后的空氣溫度范圍為50～350℃。
主控部件按照設(shè)定的脈動(dòng)比控制干燥過程的常壓狀態(tài)時(shí)間與真空狀態(tài)時(shí)間比保持4/15。
在加熱過程中，主控部件根據(jù)溫度傳感器4提供的茯苓丁19內(nèi)部溫度對(duì)加熱板17進(jìn)行控制。當(dāng)茯苓丁19內(nèi)部溫度低于設(shè)定的物料溫度范圍，啟動(dòng)加熱板17；當(dāng)茯苓丁19內(nèi)部溫度高于設(shè)定的物料溫度范圍，則停止加熱。
其中，在茯苓丁19加熱過程中，蒸發(fā)的水蒸氣在捕集器7中冷凝。
d)結(jié)束加熱，關(guān)閉主控部件，打開干燥室1，取出茯苓丁19。