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人參直空冷凍干燥的工藝流程包括前處理,、預(yù)凍,、升華干燥、解析干燥,、后處理,。

在人參凍干前，將人參洗凈,、整形,，選直徑相當(dāng)?shù)娜藚ⅰ⒃谌藚⑸嫌勉y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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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(dāng)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(yù)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(yù)凍時間為 3~4h,，效果較好,。

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(yīng)有所增加。這時應(yīng)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(rèn)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(jìn)行的復(fù)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(dǎo)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(dǎo)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；T_m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(jìn)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(xué)模型,，再經(jīng)數(shù)學(xué)推導(dǎo),，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,。

在升華干燥結(jié)束后，人參內(nèi)部的毛細(xì)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(yīng)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(yīng)在人參內(nèi)外形成較大的壓差,。因此，這階段箱內(nèi)應(yīng)該有較高真空度,。解吸干燥時間控制在8h左右較好,。

干燥結(jié)束后，應(yīng)立即進(jìn)行充氮或真空包裝,，因干燥后的人參吸水性強,，應(yīng)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,。

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(yīng)根據(jù)具體情況修正。為提高人參的凍干速率,，還常采用預(yù)凍前用銀針穿孔法,。這里進(jìn)一步研究一下影響人參凍干的因素。

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(jìn)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(dǎo)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,。

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(jìn)行人參冷凍干燥時，需要選擇直徑相當(dāng)?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(yīng)調(diào)整升華階段時間,，選用不同的凍干曲線。

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,。

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(yīng)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(xì)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(xì)胞吸收水分后,，可恢復(fù)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.