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。
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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?shù)娜藚?、在人參上用銀針穿孔。實驗表明,，這樣處理的人參干燥好,，外形美觀，干燥時間短,，節(jié)省能源,。
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預凍
根據(jù)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(xiàn)象。預凍時間與人參直徑大小有關(guān),，與凍干機性能有關(guān),。實驗中選用的是直徑 30mm 左右六年生圓參,，經(jīng)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。
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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(chǎn)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(zhì)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(tài)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,。
干燥過程中的傳熱傳質(zhì)具有相似的物理機理,，熱傳導的推動力是溫度差，傳質(zhì)的驅(qū)動力是壓強差傳質(zhì)符合Fick 定律：
式中,，G為擴散速率,；D 為擴散系數(shù)；M 為冰晶的摩爾質(zhì)量,；Tm為人參的升華界面溫度,；R為普適氣體常數(shù)。
干燥過程中的傳熱,、傳質(zhì)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(zhì)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(jù)上述分析，可建立起人參真空冷凍干燥的數(shù)學模型,，再經(jīng)數(shù)學推導,，可整理出升華階段所需要的時間t為19.2h，經(jīng)實驗測得,，升華干燥時間為 20~22h 比較合適,。
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解析干燥
在升華干燥結(jié)束后，人參內(nèi)部的毛細管壁還吸附了一部分水,，這些水分是沒凍結(jié)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(nèi)外形成較大的壓差。因此,，這階段箱內(nèi)應該有較高真空度,。解吸干燥時間控制在8h左右較好。
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后處理
干燥結(jié)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(chǎn)品吸潮而變質(zhì),。
根據(jù)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。
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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(jù)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,。
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傳熱方式的影響
人參經(jīng)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(jié),、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(cè)抽縮已干,，另一側(cè)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(xiàn)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(cè)受熱量大,，熱量傳不上去,，造成這部分冰晶融化，產(chǎn)生抽溝現(xiàn)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(zhì)都比較均勻,，所以干燥效果好。
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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?shù)娜藚⑼瑫r干燥,，不然在相同的升華時間內(nèi)，有的已干燥完畢，有的升華還未完成,，造成質(zhì)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(diào)整升華階段時間,，選用不同的凍干曲線。
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凍干室內(nèi)真空度的影響
人參凍干時的傳質(zhì)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(nèi)逸出的過程。因此,，冷凍界面與真空室內(nèi)壓差△P越大,，則水蒸氣的逸出速率越快。但真空室內(nèi)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(nèi)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(quán)衡傳熱,、傳質(zhì)的平衡關(guān)系,，經(jīng)過實驗，凍干人參時凍干箱內(nèi)的壓強選擇在 13~133Pa 之間為好,。采用循環(huán)壓力法可提高人參的凍干速率,。
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水汽冷凝器表面溫度的影響
升華過程中產(chǎn)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(nèi)的真空度,，影響人參的干燥速率,。實驗發(fā)現(xiàn)，水汽冷凝器的表面溫度與升華界面的溫度有關(guān),。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(jié)速率，但是會增大設(shè)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(jīng)濟可行的。
采用冷凍真空干燥技術(shù)加工的活性人參,，經(jīng)鑒定,，活性參無論在質(zhì)量和外形上都優(yōu)于用傳統(tǒng)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(nèi)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(fā)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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