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低温真空干燥技术及装备应用的现状

2019-03-14 21:48 

1 低温热风干燥
由于热风干燥系统结构简单、投资成本较低,在中药材及制剂干燥生产中应用广泛,特别是因其工艺过程与传统的日晒工艺较接近,可提高中药材干燥加工的效率。电热鼓风干燥应根据中药的不同生产工艺需求,制成形式多样的干燥设备,如适应批式生产的箱式干燥、沸腾干燥以及用于连续生产的带式干燥、离心振动干燥等。由于中药物料的低温热风干燥是在常压下进行的,水的沸点温度接近 100 ℃,且热空气作为干燥介质在低温条件下相对湿度较大,导致湿热空气的吸湿能力下降,造成低温热风干燥时间较长。报道切片厚度为 3 mm 的党参采用 30、40、50、60、70 和 80 ℃低温热风干燥工艺时,达到恒重所需的干燥时间分别为 25、18、16、11、10 和 9 h。
 
低温热风干燥以热空气为介质,空气中的氧气可能造成中药材变色、指标成分含量下降等品质问题。窦增花等比较研究了自然晒干、微波真空干燥、烘箱干燥 3 种方式对玄参 2 种成分 ( 肉桂酸和哈巴俄苷 ) 含量的影响,结果表明干燥方式对玄参中肉桂酸含量的影响较小,对哈巴俄苷含量的影响较大,微波真空干燥处理的安徽亳州产玄参中哈巴俄苷含量平均为 0.82 mg/g,而烘箱烘干制品的平均值仅为0.23 mg/g,其原因可能是烘箱烘干时哈巴俄苷被氧化造成的。
 
2 低温真空干燥
低温真空干燥的基本原理是降低密闭操作空间内的大气压,使物料中水分的沸点降低,在较低的干燥温度下有较大的温度梯度,促进水分蒸发。由于低温真空干燥结合带式干燥能进行连续生产的优势及微波干燥的高效率,该技术已广泛应用于中药制药生产中,特别是中药浸膏的干燥。虽然中药浸膏在真空干燥后通常形成多孔状的干浸膏,便于后续的制剂工艺,但如果中药浸膏的真空干燥过程工艺参数控制不当,其发泡现象通常会造成物料溢盘,特别是不利于制备皂苷类成分含量较高的产品。因此,选择真空干燥设备时通常要充分考虑被干燥物料的理化性质以及设备是否具备精确控制工艺参数的性能。

3 真空冷冻干燥
真空冷冻干燥是在低温低压条件下使物料中的水分由固体直接升华成气态并被真空系统带离物料达到干燥的目的的工艺过程。冷冻干燥技术在中药中的应用有诸多的优势,特别适用于含极易氧化、高热敏性成分的中药,且冷冻干燥后的产品能保持良好的外观性状、色泽、气味,脱水彻底,复水性好,易于保存。然而,由于设备投资及运行成本较高、干燥时间长及工艺控制要求高等不足,使得真空冷冻干燥仅在附加值高的人参等名贵中药材、工艺要求高的粉针剂以及中药脂质体、纳米乳等新型中药制剂中应用较多。近年来,随着对生物制品干燥机制研究的不断深入,研究者观察到在物料的不同干燥阶段使用不同的干燥方式与冷冻干燥形成组合干燥,不仅干燥后的产品拥有冷冻干燥产品的高品质,且总的干燥时间及运行成本大大降低。一些新型的冷冻干燥组合技术为中药药材及制品的低成本、高质量干燥研究提供了新思路。研究了香蕉片微波冷冻干燥工艺,结果表明微波冷冻干燥与真空冷冻干燥相比节能 35.7%,且时间缩短了 40%,所得香蕉片的色泽与冷冻干燥产品基本一致。
 
4 低温吸附干燥
吸附干燥是以常温条件下利用吸附介质吸收湿空气中水分而获得的低温低湿空气为干燥介质,与湿物料接触而带走水分的一种对流干燥方式。由于吸附干燥过程中干燥介质的温度低,能最大程度地保留被干燥物料的有效成分和理化性质,而且其能效要优于冷冻干燥,特别适合含挥发性、热敏性成分的中药材及食品干燥。吸附干燥技术在含挥发油中药材的干燥中有其独特的优势,能在较短时间内达到较低的平衡含水率,且挥发性成分损失少。