三七熱風干燥試驗分析

區煥財，毛文菊，馮筱驍，張汝坤

（云南農業大學工程技術學院，云南 昆明 650201）

三七別名田七，為五加科人參屬植物，主要產于我國云南、廣西等地，已有四百多年的種植和應用歷史。《本草綱目拾遺》一書中有“人參補氣第一，三七補血第一”的記載。此外根據臨床研究，三七有鎮靜、鎮痛、降血壓、降血脂、調節糖代謝、耐缺氧、保肝、抗衰老、抗腫瘤、抗炎、抗休克、抗貧血、抗心率失常等作用。

干燥作為保證三七品質的重要措施，經干燥的三七可保持藥用成分且不易變質，干燥的好壞將直接影響產品的質量。從20世紀初開始有對熱風干燥理論的研究，由于熱風干燥有操作方便，耗能低、可在常壓下操作等特點，在工農業生產應用中已十分普遍。對三七熱風干燥進行試驗分析，在減低干燥能耗，提高干燥速率和三七干燥品質方面有著重要的意義。

1 試驗

1.1 試驗材料與儀器

表1 試驗儀器表

（1）試驗材料。新鮮三七：云南文山2012年春三七（30頭），產自文山三七種植基地。

（2）試驗儀器。

1.2 試驗過程

（1）熱風干燥試驗設計。熱風干燥三七分為兩種方式，即恒溫干燥和分階段控制溫度干燥，本次熱風干燥試驗因子為溫度、風速、鋪排密度、間歇時間和加熱時間，取4個水平。下表為恒溫和分階段熱風干燥試驗因子水平表，如表2所示。

表2 間歇式熱風干燥試驗因子水平表

（2）新鮮三七的預處理和切片。購買回來的新鮮三七首先用自來水進行清洗，將三七表面上的泥土清除，然后用剪刀剪掉三七上的毛根和側根，最后將預處理后的三七切成厚度為3 m m的片塊，根據實驗的要求放在容器上，圖1為預處理后的片狀三七。

圖1 片狀三七

圖2 干燥圖

（3）試驗方法。每組試驗均用電子天平稱取100 g已經切成片狀的三七，將其按照每組試驗的鋪排密度均勻地平鋪在容器中，然后將容器放置于干燥試驗室的電熱鼓風干燥箱內，再根據試驗組參數的要求設置好干燥箱的溫度，風速和加熱時間，圖2為干燥箱干燥三七圖。

干燥過程中，根據試驗設計方案定時稱取三七質量，并認真記錄下試驗數據，包括質量、溫度和干燥效果。

1.3 試驗指標測定

（1）干燥后質量。待三七完成試驗組干燥的加熱時間后，稱量各階段三七干燥后的質量，并記錄實驗數據。

（2）干燥后三七外觀。待三七試驗組干燥結束后，觀察三七的外觀，如色澤、形態等，并做好記錄，圖3為干燥效果圖。

圖3 干燥效果圖圖

4 水分測定圖

（3）干燥后含水率。待完成三七的干燥試驗后，將干燥后的片狀三七利用微量水分測定儀進行水分的測定，記錄干燥后三七的含水量，圖4為水分測定圖。

2 試驗結果和分析

2.1 三七熱風干燥指標結果和分析表

表3 三七感官評分標準

三七間歇式熱風干燥采用L 16(45)正交設計表，恒溫干燥和分階段干燥各做16次試驗，三七達到安全含水率或以下（即失水率為87%）時停止干燥。下表為三七的感官評分標準[9]和結果分析表。表中的K i表示各因素同一水平試驗指標之和；表示各因素同一水平試驗指標的平均數；R表示最大平均數與最小平均數的差值，用來反應該因素水平變動對試驗的影響[10]。

表4 恒溫熱風干燥結果和分析表

表5 分階段熱風干燥結果和分析表

由三七熱風干燥結果直觀分析表可以看出，影響三七恒溫干燥的主次因素排序為：溫度→風速→密度或加熱時間或間歇時間；影響三七分階段干燥的主次因素排序為：溫度→風速→間歇時間→密度或加熱時間。根據主要因素擇優選取，次要因素適合選取的原則，三七恒溫和分階段干燥的優化方案如下表。

表6 恒溫和分階段最優方案

2.2 干燥失水率分析

根據各個試驗組每個階段時間干燥后的質量，計算出三七各個試驗組干燥時期失水率，其曲線圖如下。

圖5 恒溫干燥失水率（35℃）

圖6 分階段干燥失水率（初溫度35℃）

圖7 恒溫干燥失水率（40℃）

圖8 分階段干燥失水率（初溫度40℃）

圖9 恒溫干燥失水率（45℃）

圖10 分階段干燥失水率（初溫度45℃）

圖11 恒溫干燥失水率（50℃）

圖12 分階段干燥失水率（初溫度50℃）

從各試驗組三七干燥失水率曲線圖可以看出：

（1）溫度和干燥時間的關系：隨著溫度的升高，干燥的時間不斷縮短。干燥溫度每升高5℃，三七的干燥時間就會縮短30～70 m i n。

（2）各試驗組干燥時間比較：在同一溫度內，分階段干燥的試驗組比對應的恒溫干燥試驗組用時短，試驗組干燥的時間排序基本一致。恒溫試驗組和分階段試驗組干燥時間最短的為16號試驗組，干燥時間最長的為2號試驗組。

（3）三七干燥失水特點：各個試驗組基本遵從了干燥特性曲線特點，即干燥的前段時間失水率的速率最大，然后干燥的速率慢慢的進入恒速期和降速期，說明了前段時間水分的蒸發比較容易，這部分水分主要是三七的機械結合水，后段時間水分的蒸發比較困難，因為此時機械結合水慢慢蒸發結束，開始蒸發三七內部的物理結合水。

3 三七熱風干燥優化方案

經過干燥失水率分析可知，分階段的干燥時間比恒溫干燥短，高溫度干燥的時間比低溫度干燥的時間短，通過綜合平衡法，考慮三七干燥耗能和干燥效率等問題，熱風干燥的優化方案如表7所示。

表7 三七熱風干燥優化方案表

4 結語

在三七熱風干燥試驗和分析中，既發現了三七干燥物理變化的規律，也發現了試驗過程中的不足之處。

（1）通過研究和分析熱風干燥條件，提出三七熱風干燥優化方案。改善傳統晾曬三七工藝，解決因天氣原因而造成不能成功加工三七的問題。

（2）通過科學分析和比較三七熱風干燥失水率，指導三七熱風干燥過程，提高三七干燥品質，保證三七質量。

（3）鑒于三七原料的珍貴性，試驗采取三七片狀進行干燥，試驗提出的干燥優化方案，不能完全適應于實際生產加工中。因此，需要進一步驗證該優化方案在實際生產中的應用情況。

（4）三七熱風干燥試驗還需要建立熱風干燥數學模型，從定量的角度分析和研究三七熱風干燥水分和內部品質變化情況。

（5）在熱風干燥試驗中，發現新鮮三七需要在挖出后7天內完成干燥加工，否則會造成三七發霉或腐爛變質，直接影響三七干燥質量。即使在實際生產中，挖掘出的生三七能及時得到加工，但找尋出延長生三七保存時間的方法，對因外部因素降低生三七產量及不必要的浪費有一定的幫助。

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[8]國家技術監督局.GB/T 14769—93,食品中水分的測定方法[S].北京:國家技術監督局,1993.

[9]國家質量監督檢驗檢疫總局.GB/T 19086—2008,地理標志產品 文山三七[S].北京,國家質量監督檢驗檢疫總局,2008.

[10]胡傳榮,李云雁等.試驗設計與數據處理[M].北京:化學工業出版社,2008.