论切片厚度对何首乌干燥过程的影响

徐俊

【摘要】目的：探讨选择不同的切片厚度对何首乌干燥过程产生的影响。方法：将何首乌分成三块，每块厚度分别为2mm、5mm以及8mm，在不同温度条件（45℃、55℃、65℃以及75℃）下完成干燥实验。完成后针对得出的干燥曲线进行具体的模型拟合，并且制定结果的判断标准（RMSE、X2以及R2）;之后对干燥过程中涉及的动力学参数进行详细计算（通过薄层干燥理论完成）。结果：如果切片厚度非常厚或者在干燥过程中温度过高，对何首乌进行干燥时，全过程可以分成两个阶段，分别为第1降速阶段以及第2降速阶段。通过Aghbashlo模型对何首乌干燥过程进行描述，获得结果较为真实形象;在何首乌干燥过程中，切片厚度会对干燥过程的有效水分扩散系数产生非常大的影响，但是对活化能不会产生任何的影响。结论：在何首乌干燥的过程中，利用薄层干燥理论能够形象描述干燥过程水分的变化规律，进而能够有效控制药材干燥时的质量，为后续的实验提供充分的研究依据。

【关键词】切片厚度;何首乌干燥过程;数学模型;动力学

【中图分类号】R2833【文献标志码】 A【文章编号】1007-8517（2014）07-0015-02

Abstract：

Keywords：

何首乌属于一种大宗药材，较为常用。生品具有解毒以及润肠通便等功效;为了能够更加详细了解何首乌的干燥过程，选择厚度不同的切片何首乌进行相关的系统研究具有重要的意义。有效了解切片厚度对何首乌进行干燥的模型以及何首乌干燥的动力学参数产生的影响以及变化规律[1]，为何首乌真实干燥过程提供充分的理论依据。

1资料与方法

11一般资料选择实验中所用到的何首乌，将何首乌分成三块，每块厚度分别为2mm、5mm以及8mm，在不同温度条件（45℃、55℃、65℃以及75℃）下完成干燥实验。完成后针对得出的干燥曲线进行具体的模型拟合，并且制定拟合结果的判断标准（RMSE、χ2以及R2）;之后对干燥过程中涉及的动力学参数进行详细计算（通过薄层干燥理论完成）。

12方法

121仪器卤素水分测定仪——瑞士Mettler Toledo 公司，HR83型，10ppm（测定最低含水量）;

电热鼓风恒温干燥箱——上海齐欣科学仪器有限公司，DGG-9246A型，01℃（温度分辨率），±1℃（温度波动度）;

游标卡尺——桂林广陆数字测控股份有限公司，GB/T1型;

万分之一电子天平——上海天平仪器厂;

万能粉碎机——天津市泰斯特仪器有限公司，FW100型。

122实验方法

1221样品准备在准备进行实验前，将何首乌杂质全部去除，洗净后，将其切成三块，每块厚度分别为2mm、5mm以及8mm，之后均切成小块（长、宽分别为10mm）。

1222干燥实验选择不同厚度的何首乌，每种厚度约为20克，对其进行精密称量与测定。选择大小一致的3个样品盘中，分别将2mm、5mm以及8mm的何首乌置于上方，之后将样品盘放置在已经达到恒温的干燥箱中，开始进行干燥实验。实验温度共设为4种，分别为45℃、66℃、55℃以及75℃。每间隔固定时间将样品盘取出，对何首乌质量进行测定，最后直至2次测量所得质量之间的差值<001g停止。每种温度需要完成3次实验，最后选取均值。

1223测定平衡含水率以及初始含水率完成干燥实验的测量后，需要将选择样品继续干燥，时间为2天。完成后每间隔2个小时将样品盘取出，此时测量何首乌的质量。完成后测定何首乌的平衡含水率以及初始含水率。

初始含水率（湿基）的计算：

M0（湿基）=Me（湿基）×m平+m初-m平m初×100%（1）

其中，M0表示初始湿基含水率，Me表示平衡湿基含水率，m初表示选择样品初始的質量，m平表示平衡时何首乌样品的质量。

通过公式（2），能够有效将湿基含水率转换为干基含水率。

M（干基）=M（湿基）1-M（湿基） （2）

1224干燥模型拟合主要通过统计学软件1 stopt 15完成何首乌干燥曲线的拟合。

2结果

21何首乌切片的厚度对干燥过程会产生非常明显的影响。实验温度条件下，样品越厚，样品水分下降速度越慢，样品干燥速度越慢。此外温度对何首乌干燥过程也会产生明显的影响，温度越高，干燥速度越快。

22Aghbashlo模型拟合的具体参数值可见下表。表1通过Aghbashlo模型拟合获得的模型参数值

切片厚

度/mm模型

参数45℃55℃65℃75℃2k1001377800207720027218003971300022510003682000620700074655k2000733200097970015774002043600011620001602000399300043188k300049430008036001163200133250001068000168300028030003502

23当温度低而且何首乌切片厚时，In MR-t关系能够通过1条直线进行表示。但是温度升高后，在切片厚度任意的条件下，In MR-t关系需要通过2条直线表示。

这就证明何首乌的的切片较厚并且在进行干燥过程中温度很低时，此时何首乌经过的干燥过程只包括1个降速;当干燥过程中温度过高时，切片不论过厚或者过薄，干燥过程都会经历2个干燥过程，分别为第1降速以及第2降速。

24在何首乌切片厚度相同的条件下，随着干燥温度的逐渐升高，平衡含水量，Me会呈现线性下降的状态;当干燥温度没有发生变化的条件下，Me会随着何首乌切片厚度的逐渐增加也出现增加的情况。出现此种现象的主要原因是何首乌干燥的温度值越高，何首乌就会越薄，进而增大传质动力，何首乌中失去的水分就越多，最终导致平衡含水率减小。

3讨论

31薄层干燥主要指的是将小于20mm的物料层表面，充分暴露在同一实验条件下所进行干燥的过程。对中药材进行干燥的过程中，诸多都被划分为薄层干燥。在进行本次实验的研究过程中发现，通过利用薄层干燥理论能够有效得出何首乌在干燥时水分发生的系列变化规律，为干燥质量有效保证奠定了坚实的基础。

32针对实验数据进行拟合的过程中，主要通过1 stopt软件完成数据拟合。此种方法表现出了诸多优点，因为无需进行初始值的设定，进而为拟合过程带来了诸多便利。在对多自变量以及未知函数之间的关系进行拟合的过程中，此种软件能够发挥自动搜索功能，筛选出最优的拟合公式，最终有效完成数据处理。

参考文献

[1]郭建华，田成旺，张铁军.鲜药研究的状况与展望[J].药物评价研究，2011，（3）.

[2]李林福，刘振丽，宋志前，等.何首乌炮制研究进展[J].中国药房，2007，（30）.

[3]钟珍，影响中药材质量的主要因素[J].医学文选，2006，（4）.

[4]史亚军，张丽.何首乌降脂有效部位提取工艺研究[J].安徽医药，2009，（2）.

[5]张瑞堂，石晓峰，马趣环，等.正交试验优选制何首乌的提取工艺[J].中国医药导刊，2009，（9）.

[6]王颖莉，远志主要化学部位特性的研究及其干燥热解过程的影响[D].太原理工大学，2012.

（收稿日期：20140303）