三七热风干燥试验分析

区焕财，毛文菊，冯筱骁，张汝坤

（云南农业大学工程技术学院，云南 昆明 650201）

三七别名田七，为五加科人参属植物，主要产于我国云南、广西等地，已有四百多年的种植和应用历史。《本草纲目拾遗》一书中有“人参补气第一，三七补血第一”的记载。此外根据临床研究，三七有镇静、镇痛、降血压、降血脂、调节糖代谢、耐缺氧、保肝、抗衰老、抗肿瘤、抗炎、抗休克、抗贫血、抗心率失常等作用。

干燥作为保证三七品质的重要措施，经干燥的三七可保持药用成分且不易变质，干燥的好坏将直接影响产品的质量。从20世纪初开始有对热风干燥理论的研究，由于热风干燥有操作方便，耗能低、可在常压下操作等特点，在工农业生产应用中已十分普遍。对三七热风干燥进行试验分析，在减低干燥能耗，提高干燥速率和三七干燥品质方面有着重要的意义。

1 试验

1.1 试验材料与仪器

表1 试验仪器表

（1）试验材料。新鲜三七：云南文山2012年春三七（30头），产自文山三七种植基地。

（2）试验仪器。

1.2 试验过程

（1）热风干燥试验设计。热风干燥三七分为两种方式，即恒温干燥和分阶段控制温度干燥，本次热风干燥试验因子为温度、风速、铺排密度、间歇时间和加热时间，取4个水平。下表为恒温和分阶段热风干燥试验因子水平表，如表2所示。

表2 间歇式热风干燥试验因子水平表

（2）新鲜三七的预处理和切片。购买回来的新鲜三七首先用自来水进行清洗，将三七表面上的泥土清除，然后用剪刀剪掉三七上的毛根和侧根，最后将预处理后的三七切成厚度为3 m m的片块，根据实验的要求放在容器上，图1为预处理后的片状三七。

图1 片状三七

图2 干燥图

（3）试验方法。每组试验均用电子天平称取100 g已经切成片状的三七，将其按照每组试验的铺排密度均匀地平铺在容器中，然后将容器放置于干燥试验室的电热鼓风干燥箱内，再根据试验组参数的要求设置好干燥箱的温度，风速和加热时间，图2为干燥箱干燥三七图。

干燥过程中，根据试验设计方案定时称取三七质量，并认真记录下试验数据，包括质量、温度和干燥效果。

1.3 试验指标测定

（1）干燥后质量。待三七完成试验组干燥的加热时间后，称量各阶段三七干燥后的质量，并记录实验数据。

（2）干燥后三七外观。待三七试验组干燥结束后，观察三七的外观，如色泽、形态等，并做好记录，图3为干燥效果图。

图3 干燥效果图图

4 水分测定图

（3）干燥后含水率。待完成三七的干燥试验后，将干燥后的片状三七利用微量水分测定仪进行水分的测定，记录干燥后三七的含水量，图4为水分测定图。

2 试验结果和分析

2.1 三七热风干燥指标结果和分析表

表3 三七感官评分标准

三七间歇式热风干燥采用L 16(45)正交设计表，恒温干燥和分阶段干燥各做16次试验，三七达到安全含水率或以下（即失水率为87%）时停止干燥。下表为三七的感官评分标准[9]和结果分析表。表中的K i表示各因素同一水平试验指标之和；表示各因素同一水平试验指标的平均数；R表示最大平均数与最小平均数的差值，用来反应该因素水平变动对试验的影响[10]。

表4 恒温热风干燥结果和分析表

表5 分阶段热风干燥结果和分析表

由三七热风干燥结果直观分析表可以看出，影响三七恒温干燥的主次因素排序为：温度→风速→密度或加热时间或间歇时间；影响三七分阶段干燥的主次因素排序为：温度→风速→间歇时间→密度或加热时间。根据主要因素择优选取，次要因素适合选取的原则，三七恒温和分阶段干燥的优化方案如下表。

表6 恒温和分阶段最优方案

2.2 干燥失水率分析

根据各个试验组每个阶段时间干燥后的质量，计算出三七各个试验组干燥时期失水率，其曲线图如下。

图5 恒温干燥失水率（35℃）

图6 分阶段干燥失水率（初温度35℃）

图7 恒温干燥失水率（40℃）

图8 分阶段干燥失水率（初温度40℃）

图9 恒温干燥失水率（45℃）

图10 分阶段干燥失水率（初温度45℃）

图11 恒温干燥失水率（50℃）

图12 分阶段干燥失水率（初温度50℃）

从各试验组三七干燥失水率曲线图可以看出：

（1）温度和干燥时间的关系：随着温度的升高，干燥的时间不断缩短。干燥温度每升高5℃，三七的干燥时间就会缩短30～70 m i n。

（2）各试验组干燥时间比较：在同一温度内，分阶段干燥的试验组比对应的恒温干燥试验组用时短，试验组干燥的时间排序基本一致。恒温试验组和分阶段试验组干燥时间最短的为16号试验组，干燥时间最长的为2号试验组。

（3）三七干燥失水特点：各个试验组基本遵从了干燥特性曲线特点，即干燥的前段时间失水率的速率最大，然后干燥的速率慢慢的进入恒速期和降速期，说明了前段时间水分的蒸发比较容易，这部分水分主要是三七的机械结合水，后段时间水分的蒸发比较困难，因为此时机械结合水慢慢蒸发结束，开始蒸发三七内部的物理结合水。

3 三七热风干燥优化方案

经过干燥失水率分析可知，分阶段的干燥时间比恒温干燥短，高温度干燥的时间比低温度干燥的时间短，通过综合平衡法，考虑三七干燥耗能和干燥效率等问题，热风干燥的优化方案如表7所示。

表7 三七热风干燥优化方案表

4 结语

在三七热风干燥试验和分析中，既发现了三七干燥物理变化的规律，也发现了试验过程中的不足之处。

（1）通过研究和分析热风干燥条件，提出三七热风干燥优化方案。改善传统晾晒三七工艺，解决因天气原因而造成不能成功加工三七的问题。

（2）通过科学分析和比较三七热风干燥失水率，指导三七热风干燥过程，提高三七干燥品质，保证三七质量。

（3）鉴于三七原料的珍贵性，试验采取三七片状进行干燥，试验提出的干燥优化方案，不能完全适应于实际生产加工中。因此，需要进一步验证该优化方案在实际生产中的应用情况。

（4）三七热风干燥试验还需要建立热风干燥数学模型，从定量的角度分析和研究三七热风干燥水分和内部品质变化情况。

（5）在热风干燥试验中，发现新鲜三七需要在挖出后7天内完成干燥加工，否则会造成三七发霉或腐烂变质，直接影响三七干燥质量。即使在实际生产中，挖掘出的生三七能及时得到加工，但找寻出延长生三七保存时间的方法，对因外部因素降低生三七产量及不必要的浪费有一定的帮助。

[1]鲁振坤.浅析三七[J].中国现代中药药,2010,12(6):45-61.

[2]毛文菊,董哲等.三七干燥技术研究进展[J].干燥技术与设备,2012,10(4):14-23.

[3]陶全贵.我国干燥设备行业现状及发展建议[J].河南化工,2002,1(5):9-10.

[4]LIU Xuesong,QIU Zhifang,WANG Longhu,et al.Mathematical modelingfor thin layer vacuum belt drying of Panax notoginseng extract[J].Energy Conversion and Management,2009,50(4):928-932.

[5]周秀梅.花椒间歇式热风干燥试验研究[D].重庆:西南大学,2008.

[6]周国燕,詹博等.不同干燥方法对三七内部结构和复水品质的影响[J].食品科学,2011,(32):44-46.

[7]张曼玲.不同食品中水分测定方法探讨[J].现代农业科技,2009,(21):292-293.

[8]国家技术监督局.GB/T 14769—93,食品中水分的测定方法[S].北京:国家技术监督局,1993.

[9]国家质量监督检验检疫总局.GB/T 19086—2008,地理标志产品 文山三七[S].北京,国家质量监督检验检疫总局,2008.

[10]胡传荣,李云雁等.试验设计与数据处理[M].北京:化学工业出版社,2008.