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四環凍干—人參凍干的工藝

更新時間:2023-09-07 點擊次數:354


人參凍干的工藝


人參直空冷凍干燥的工藝流程包括前處理、預凍、升華干燥、解析干燥、后處理。


0 1

人參凍干前處理


在人參凍干前,將人參洗凈、整形,選直徑相當的人參、在人參上用銀針穿孔。實驗表明,這樣處理的人參干燥,外形美觀,干燥時間短,節省能源。


0 2

預凍

根據測得的人參共晶點溫度為-15℃、擱板溫度控制在0~-25℃,安驗證明,當溫度高于此值時,凍干人參的表面有鼓泡、抽溝、收縮等不可逆現象。預凍時間與人參直徑大小有關,與凍干機性能有關。實驗中選用的是直徑 30mm 左右六年生圓參,經多次實驗觀察,將人參從室溫(約為15℃)降到-20℃左右,人參的預凍時間為 3~4h,效果較好。


0 3

升華干燥

人參在升華干燥過程中,由于需要不斷補充升華潛熱,在保持升華界面溫度低于共晶點溫度的條件下,不斷供給熱量。隨著干燥層的增厚,熱阻增加,供給的熱量也應有所增加。這時應注意人參的已凍干部分的溫度必須低于人參的崩解溫度,否則,產品將會熔化報廢。實驗認為人參的崩解溫度在+50℃左右。

人參的升華干燥時間受許多因素的影響,是一個傳熱、傳質同時進行的復雜過程。在此過程中,傳熱處于控制地位,干燥時,人參凍干過程的狀態模型如圖6-2所示。熱量從加熱器傳至人參表面以對流和輻射為主,因此,壓強對傳熱量有影響。從人參表面到升華界面熱量以熱傳導形式傳入。

1.jpg

干燥過程中的傳熱傳質具有相似的物理機理,熱傳導的推動力是溫度差,傳質的驅動力是壓強差傳質符合Fick 定律:

2.jpg

式中,G為擴散速率;D 為擴散系數;M 為冰晶的摩爾質量;Tm為人參的升華界面溫度;R為普適氣體常數。

干燥過程中的傳熱、傳質過程是相互影響的,隨著升華的進行,多孔干燥層的增長,不僅要降低傳質的效率,而且也延緩了冰界面上升華水蒸氣逸出的速率。

根據上述分析,可建立起人參真空冷凍干燥的數學模型,再經數學推導,可整理出升華階段所需要的時間t為19.2h,經實驗測得,升華干燥時間為 20~22h 比較合適。


0 4

解析干燥


在升華干燥結束后,人參內部的毛細管壁還吸附了一部分水,這些水分是沒凍結的,這些吸附水的吸附能量高,如果不給予足夠的熱量,它們不能解吸出來,因此這個階段的物料溫度應足夠高,人參的最高溫度是 50℃。為使水蒸氣有足夠的推動力逸出,應在人參內外形成較大的壓差。因此,這階段箱內應該有較高真空度。解吸干燥時間控制在8h左右較好。


0 5

后處理


干燥結束后,應立即進行充氮或真空包裝,因干燥后的人參吸水性強,應防止產品吸潮而變質。

根據以上的分析、計算、實驗,得出人參冷凍真空干燥的工藝曲線如圖6-3 所示。

3.jpg


0 6

影響人參凍干的因素


上述凍干曲線是直徑約為 30mm 的六年生人參的典型工藝曲線。對于不同大小的人參和不同性能的凍干機,凍干工藝曲線是有變化的,不能生搬硬套,應根據具體情況修正。為提高人參的凍干速率,還常采用預凍前用銀針穿孔法。這里進一步研究一下影響人參凍干的因素。


0 7

傳熱方式的影響


人參經過前處理后,分別放在凍干室的擱板與擱板上的竹簾之上,然后進行凍結、干燥處理。在干燥相同時間后取出觀察,直接放在擱板上的人參,在靠近擱板側抽縮已干,另一側則未干透,折之不易斷,斷面上有糊精存在。放于竹簾上的人參干燥,外形好看,和鮮參相差不大,折斷有脆聲,斷面蜂窩狀且潔白。造成這種現象的原因是人參的熱導率近于絕熱材料,直接放于擱板上,與擱板接觸側受熱量大,熱量傳不上去,造成這部分冰晶融化,產生抽溝現象,而人參上部受熱少,整個人參的熱量分布不均勻,干燥速率亦不均勻。放于竹簾上靠對流和輻射供熱量,四周熱流均勻,分布在人參上的溫度均勻,傳熱傳質都比較均勻,所以干燥效果好。


0 8

人參直徑的影響


不同直徑大小的人參,干燥時所需升華時間不同,隨著半徑的增大,時間呈平方曲線上升,因為人參的直徑越大,所含冰的體積越大,不考慮人參長度影響,體積與半徑r的平方成正比,由此可見,進行人參冷凍干燥時,需要選擇直徑相當的人參同時干燥,不然在相同的升華時間內,有的已干燥完畢,有的升華還未完成,造成質量差異或不必要的能耗升高。因此,干燥不同直徑的人參時,應調整升華階段時間,選用不同的凍干曲線。


0 9

凍干室內真空度的影響


人參凍干時的傳質過程是水蒸氣從冰表面升華,通過已干燥層的孔道,向真空室內逸出的過程。因此,冷凍界面與真空室內壓差△P越大,則水蒸氣的逸出速率越快。但真空室內壓強太低,對于空間熱對流不利,傳給人參的熱量減少,升華速率下降。如果真空室內的壓強太高,△P減小,傳給人參的熱量增多,會造成界面融化,干燥失敗。權衡傳熱、傳質的平衡關系,經過實驗,凍干人參時凍干箱內的壓強選擇在 13~133Pa 之間為好。采用循環壓力法可提高人參的凍干速率。


10

水汽冷凝器表面溫度的影響


升華過程中產生的大量水蒸氣是由水汽冷凝器排出的,水汽冷凝器的表面溫度直接影響著凍干室內的真空度,影響人參的干燥速率。實驗發現,水汽冷凝器的表面溫度與升華界面的溫度有關。水蒸氣的流動取決于這兩個溫所對應的飽和蒸汽壓力之差,降低水汽冷凝器表面的溫度可以提高水蒸氣的凝結速率,但是會增大設備的能耗和成本。實踐證明水汽冷凝器表面溫度取一30℃是經濟可行的。

采用冷凍真空干燥技術加工的活性人參,經鑒定,活性參無論在質量和外形上都優于用傳統方法加工的紅參、生曬參、糖參等制品。在低溫條件下加工而成的活性參,其組織細胞內含物保留較完整,可利用度較高。將活性參用低濃度醇白酒或蒸留水浸泡,待具活性的細胞吸收水分后,可恢復鮮參狀。由于活性參是在冷凍真空低溫條件下脫水干燥的,鮮參所含酶未遭破壞,服用后易于消化吸收,可發揮更大的藥效。采用冷凍真空干燥加工的活性參與烘干參成分對比見表 6-1.

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