一恒DZF-6050真空干燥箱
茯苓(Poria cocos)是一種藥食兩用的中草藥，為多孔菌類植物的菌核，常寄生于赤松或馬尾松根部，又稱茯靈、萬桂靈等。新鮮茯苓采摘后需要依次經(jīng)過發(fā)汗、剝皮、切制、干燥4個(gè)炮制加工環(huán)節(jié)。干燥環(huán)節(jié)直接決定茯苓丁藥材的形態(tài)、貨架期以及市場(chǎng)價(jià)格，因此較為關(guān)鍵。新鮮茯苓切制成茯苓丁后，常通過自然晾曬和熱風(fēng)干燥進(jìn)行脫水。自然晾曬需 3~7 天，如天氣不當(dāng)，容易霉變。熱風(fēng)干燥會(huì)導(dǎo)致茯苓丁內(nèi)外水分分布不均，進(jìn)而產(chǎn)生應(yīng)力集中現(xiàn)象，引起茯苓丁的破裂，嚴(yán)重制約了茯苓的工業(yè)化生產(chǎn)。
為降低茯苓丁破碎率，改進(jìn)的熱風(fēng)干燥方法—間歇式熱風(fēng)干燥，在茯苓丁生產(chǎn)中也有部分應(yīng)用。如茯苓丁干燥全過程都保持較高干燥溫度，物料表面脫水較快，容易導(dǎo)致有效成分降解和結(jié)殼等現(xiàn)象；而間歇式干燥通過連續(xù)的“干燥—緩蘇”，實(shí)現(xiàn)能量間歇式供應(yīng)，有利于物料內(nèi)部水分向外均勻的傳遞，但干燥總時(shí)間大于24h，干燥效率有待提高。水分沸點(diǎn)隨真空度的降低而降低，因此，真空干燥可在較低干燥溫度下，實(shí)現(xiàn)物料的快速脫水，并可有效改善物料熱應(yīng)力分布狀況。真空干燥全過程采用恒定真空度，容易使物料表面的水蒸氣分壓與干燥室內(nèi)的水蒸氣分壓處于平衡狀態(tài)，從而降低濕度梯度和物料的脫水效率。但通過調(diào)控干燥室壓力，可不斷打破這種水分平衡狀態(tài)，并實(shí)現(xiàn)干燥能量的間歇式供給，從而提高干燥效率和干燥品質(zhì)。對(duì)應(yīng)提出了真空脈動(dòng)干燥技術(shù)，并將其推廣到枸杞,對(duì)比了不同干燥方式對(duì)茯苓丁干燥特性的影響，發(fā)現(xiàn)真空脈動(dòng)干燥方式較優(yōu)。在此基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了真空脈動(dòng)干燥樣機(jī)，該樣機(jī)可對(duì)真空干燥時(shí)間、常壓干燥時(shí)間、干燥溫度等參數(shù)進(jìn)行多樣化的設(shè)定和調(diào)控。但試驗(yàn)裝置有效加熱面積僅約為1m2，需進(jìn)一步進(jìn)行中試試驗(yàn)驗(yàn)證，為工業(yè)化的推廣應(yīng)用積累經(jīng)驗(yàn)。
熱輻射不需要傳遞介質(zhì)，因此在真空干燥領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用。常見真空干燥箱多借助通有過熱蒸汽或熱水的盤管對(duì)物料進(jìn)行加熱，但熱水盤管不耐腐蝕，使用壽命有限，一般 3 年左右需進(jìn)行維修更換。如采用電加熱板、電加熱管對(duì)物料進(jìn)行加熱，設(shè)備投資成本過高，目前多見于真空冷凍干燥裝置。且上述加熱部件結(jié)構(gòu)體積較大，對(duì)應(yīng)的料架層與層之間的距離通常大于80mm，限制了裝載量的提升。紅外輻射作為熱輻射的一種，能量可直接與水分耦合，且可穿透物料表面（厚度一般小于 2mm），有效提高干燥效率。
目前已被廣泛應(yīng)用于多個(gè)農(nóng)產(chǎn)品加工領(lǐng)域。常用紅外加熱器為石英電加熱管，輻射溫度通常高于400 ℃，需要對(duì)應(yīng)的安全防護(hù)裝置和定向輻射裝置，且不耐極端壓力的變化。工業(yè)領(lǐng)域所用的天然氣紅外輻射加熱器無法在真空狀態(tài)下使用。而由碳纖維制作的紅外加熱板，220 V 電壓下即可激勵(lì)紅外線，目前在電采暖等民用領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用。該發(fā)熱材料在熱風(fēng)和真空干燥領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)行了探索，發(fā)現(xiàn)其具有升溫速度快、溫度調(diào)控便捷的優(yōu)勢(shì)。
因此，為解決茯苓丁熱風(fēng)干燥時(shí)間長、破碎率高的問題，本文結(jié)合真空脈動(dòng)干燥技術(shù)和碳纖維紅外板加熱技術(shù)，針對(duì)茯苓丁工業(yè)化生產(chǎn)的加工需求，設(shè)計(jì)對(duì)應(yīng)的中試干燥裝置；以茯苓丁為試驗(yàn)原料，進(jìn)行中試驗(yàn)證試驗(yàn)，并與工業(yè)生產(chǎn)過程中采集的熱風(fēng)干燥數(shù)據(jù)相對(duì)比；分析干燥速率、能耗、茯苓丁破碎率等指標(biāo)，以期解決中藥材茯苓丁的干燥問題，同時(shí)為真空脈動(dòng)干燥技術(shù)、碳纖維紅外板加熱技術(shù)的應(yīng)用提供技術(shù)依據(jù)。
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