CN112386488B - 一种中药材一体化蒸制/杀青与干燥设备与中药材加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种中药材采后蒸制/杀青与干燥连续加工的一体化设备与药材加工方法。所述设备包括热单元、蒸汽发生单元、蒸制/杀青与干燥室以及气流分配单元，通过操作控制单元对以上四个单元进行有序调控。本发明还提供了一种利用上述设备中药材采后蒸制/杀青与干燥连续加工的方法。该设备及方法不需要将物料取出便可以实现蒸制和干燥的连续加工，降低了人工劳动强度，此外，倾斜盘式气体射流冲击加工设备与水平盘式气体射流冲击加工设备相比，可以一次性处理更多物料，缩短加工时间且降低能耗。

Description

一种中药材一体化蒸制/杀青与干燥设备与中药材加工方法

技术领域

属于中药材加工领域，具体涉及一种中药材采后蒸制/杀青与干燥连续加工的一体化设备和方法。

背景技术

中药材是我国中医药宝库重要的组成部分，千百年来一直为人类健康发挥着重要作用。中药材由于其天然、毒副作用小等特点，长期以来在治疗疑难病与慢性病上有显著优势，已经逐步走向世界。

采收后的中草药及中药材，除了少数种类可供鲜药用外，其它多需要经烘干加工以便储藏。烘干过程是影响中药材质量和经济价值的重要环节，烘干效果直接影响产品的使用、质量和外观。植物类的草、叶、茎、干等中药材，用前要经过炮制程序，包括蒸制，干燥等，需要杀青的药材也不少。

蒸制和"杀青"是药材初加工的重要环节,影响着药材的性状与品质。蒸制的主要目的是改变或缓和药性，促成有效成分转化；“杀青”的主要目的是通过高温破坏和钝化中药材的多酚氧化酶活性，抑制酶促褐变。

目前中药材蒸制，一般是将蒸笼置于沸水锅上进行蒸汽蒸制，将高压锅炉产生的蒸汽直接作用于中药材进行蒸制，将中药材直接置于铝锅中煮制；产地杀青的方法主要是将高压锅炉产生的蒸汽直接作用于中药材进行杀青。此外，高温高湿气体射流冲击技术也可用于中药材蒸制/杀青，但该技术单次仅能进行一层物料的蒸制，加工效率过低。干燥方面，仍有部分农户采用自然晾晒或阴干的方式，但需要周期长，容易引起霉变；合作社所使用的烘房干燥首先需要大量的煤炭资源，且产生的硫化物会在中药材中造成残留。

中药材的蒸制/杀青及干燥是分阶段完成的，通常需要将物料从蒸制设备中转移至干燥设备中继续进行，实际生产中耗费人力及加工时间，如果可以实现二者的连续加工，首先可以节省人力及时间，而且可以在干燥前期利用蒸制后的余热，从而降低能耗。高温高湿气体射流冲击技术是一种新型高效的蒸制/杀青加工技术，而气体射流冲击干燥技术可以降低物料表面的边界层从而增大传热系数，效果优于热风干燥。

中国专利CN201210057429.5公开的一种倾斜料盘式气体射流冲击干燥机，热气流通过左右两侧腔室均匀分配并喷射至倾斜料盘内放置的物料表面，物料装载量大，受热均匀，但该设备仅能作为干燥机使用且风道系统为单向循环系统，料盘角度需要手动进行调节，此外湿度仅能通过物料在干燥过程中产生的水蒸气进行调节，存在功能单一，操作费力，或者占用场地较大等缺陷。

因此，针对上述问题提出一种中药材采后一体化蒸制/杀青与干燥连续加工设备和中药材加工方法

发明内容

本发明目的在于提供一种中药材采后蒸制/杀青与干燥连续加工的一体化设备和药材加工方法，实现中药材采后的蒸制和干燥处理在同一设备中连续完成，结构紧凑，减小了设备体积，节省空间，也省去了物料在不同设备间转移时所需要的人力和时间，同时将高温高湿气体射流冲击蒸制后物料的余热应用于后续的气体射流冲击干燥，进而缩短干燥时间，降低能耗；该方法还可以通过倾斜料盘达到一次性装载量较大兼顾蒸制/杀青与干燥均匀性好、传热效果好、快速干燥等优点。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案:

一种中药材一体化蒸制/杀青与干燥加工设备,所述设备包括加热单元6、蒸汽发生单元1、蒸制/杀青干燥室22和进气腔体26，操作控制台8；蒸汽发生单元1通过蒸汽管路4与进气腔体26连通，在气体混合腔5右侧设有喷嘴 23，蒸汽管路4上装有蒸汽发生器阀门2与蒸汽流量电磁阀3，所述蒸汽流量电磁阀3控制单位时间内蒸汽的通入量；进气腔体26内装有风机9、第一三通阀7、第二三通阀11以及气流循环室10，第二三通阀11将排湿室20与气流循环室10连通，作为气流循环回路；在排除冷凝水时，通过第二三通阀11 将风机9与排湿室20连通，同时冷凝水出口的电磁阀打开，此时干燥空气从料盘15高处向低处吹送，有利于冷凝水排除；蒸制/杀青干燥室22右侧为排湿室20及可转动喷嘴16，蒸制/杀青干燥室22内部装有料盘15，所述料盘 15一端可滑动的搭接在滑轨上，另一端通过转轴和螺母14相连,所述螺母14 与螺杆13配合，所述螺杆13上端连接伺服电机12，通过轴承座固定，所述进气腔体26与蒸制/杀青干燥室22之间通过喷嘴23连通。

进一步的，加热单元6采用的是金属陶瓷发热体，可活动的安装在加热单元上部，同时作为扰流板，调节气流走向。

进一步的，蒸制/杀青干燥室22腔体底部设置有冷凝水出口21，通过电磁阀控制其开关，同时底部具有坡度。

进一步的，每个料盘上设有温度传感器18，蒸制/杀青干燥室22腔体内设有风速传感器19、温湿度传感器25，用于检测药材温度以及腔内气体的温度与湿度。

一种中药材采后蒸制/杀青与干燥连续加工的方法，使用上述任意一项所述的蒸制/杀青干燥一体化加工设备，具体步骤如下：

S1：将新鲜中药材洗净，根据中药材生长形态进行分级，选取相同等级的中药材作为同一批次进行处理；

S2：关闭腔体门，在操作控制台8上设定程序，包括蒸制参数及干燥参数，打开蒸汽发生器阀门2；

S3：待蒸汽发生器压力达到0.4MPa，蒸制程序运行，此时蒸汽流量电磁阀3打开并开始中药材蒸制工序，在此过程中蒸汽接触物料表面形成的冷凝水会顺着倾斜的料盘15向较低处自然流动；

S4：通过温度传感器18监测物料温度，以此来量化蒸制程度；

S5：当中药材温度达到最佳蒸制程度对应的目标温度时，蒸制结束，自动关闭气体射流冲击蒸制程序，打开底部的冷凝水出口21，通过操作控制台 8开启排湿程序，从蒸制/杀青干燥室右侧的排湿室20通入干燥空气将冷凝水排出；

S6：待蒸制/杀青干燥室内冷凝水排尽之后，关闭排湿程序打开气体射流冲击干燥程序，干燥程序运行，将风温、风速及料盘15倾斜角度调至对应的设置参数；

S7：开始气体射流冲击干燥后通过插入中药材内部的温度传感器18监测干燥过程中中药材的温度，通过蒸制/杀青干燥室内的温湿度传感器25监测腔体温湿度，符合预定值时结束。

与现有技术相比，本发明有益效果如下：

1、本发明所公开的一种中药材一体化蒸制/杀青与干燥加工设备，可在同一装备中仅通过操作控制单元中的相关操作就可以连续实现中药材采后的蒸制和干燥两道工序；该设备通过倾斜料盘式气体射流冲击中药材表面时，其边界层变薄，从而提升对流换热系数。通过蒸汽发生器管路上的蒸汽流量电磁阀可以在控制单元的作用下提供适量的蒸汽，从而增加蒸制或干燥过程中需要的环境湿度，由于蒸汽及干燥热空气由侧面吹向倾斜料盘，提升了一个加工批次的效率；整体的气流方向通过电磁三通阀可以实现便捷换向，蒸制/杀青与干燥操作时可以将蒸汽在干燥风口与排湿室有效结合形成回路，在冷凝水排除时可以将排湿室和冷凝水出口结合形成通路。料盘的倾斜角度不需要通过手动调节，可以直接通过操作控制单元上的显示器进行相应的调节，简单方便。

2、本发明所公开的一种中药材采后蒸制/杀青与干燥连续加工的方法，将中药材采后蒸制和干燥两道工序在同一设备中完成，省去了物料在不同设备间转移时所需要的人力和时间，同时将蒸制后物料的余热应用于后续的干燥处理工序中，缩短了干燥时间，降低了设备运转所需的能耗，同时兼顾了气体射流冲击技术加热均匀性好、传热效果好、快速干燥等优点。

3、干燥过程中干燥室内的环境温湿度会跟随干燥程度变化，本发明通过腔体内所安置的温湿度传感器监测干燥室内的温湿度，对比单位时间段前后的温湿度差值，结合外界环境温湿度，对干燥程度进行预测，解决了采用称重传感器通过物料重量变化监测其含水率变化时，因风速或腔内湿度影响而导致的测量精度低的问题。

附图说明

图1为中药材一体化蒸制/杀青与干燥加工设备示意图；

图2为中药材一体化蒸制/杀青与干燥加工设备蒸制/杀青与干燥过程中气流示意图；

图3为中药材一体化蒸制/杀青与干燥加工设备冷凝水排出过程中气流示意图。

其中：1-蒸汽发生单元；2-蒸汽发生器阀门；3-蒸汽流量电磁阀；4-蒸汽管路；5-气体混合腔；6-加热单元；7-第一三通阀；8-操作控制台；9-风机；10-气流循环室；11-第二三通阀；12-伺服电机；13-螺杆；14-螺母；15- 料盘；16-可转动喷嘴；17-转轴；18-温度传感器；19-风速传感器；20-排湿室；21-冷凝水出口；22-蒸制/杀青与干燥室；23-喷嘴；24-地轮；25-温湿度传感器；26-进气腔体。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本发明的保护范围有任何的限制作用。

本发明所提到的中药材倾斜盘式气体射流冲击蒸制/杀青与干燥一体化加工装备如图1-3所示，包括加热单元6、蒸汽发生单元1、蒸制/杀青干燥室22和进气腔体26，操作控制台8；蒸汽发生单元1通过蒸汽管路4与进气腔体26连通，在气体混合腔5右侧设有喷嘴23，蒸汽管路4上装有蒸汽发生器阀门2与蒸汽流量电磁阀3，所述蒸汽流量电磁阀3控制单位时间内蒸汽的通入量；进气腔体26内装有风机9、第一三通阀7、第二三通阀11以及气流循环室10，第二三通阀11将排湿室20与气流循环室10连通，作为气流循环回路；在排除冷凝水时，通过第二三通阀11将风机9与排湿室20连通，同时冷凝水出口的电磁阀打开，此时干燥空气从料盘15高处向低处吹送，有利于冷凝水排除；蒸制/杀青干燥室22右侧为排湿室20及可转动喷嘴16，蒸制/杀青干燥室22内部装有料盘15，所述料盘15一端可滑动的搭接在滑轨上，另一端通过转轴和螺母14相连,所述螺母14与螺杆13配合，所述螺杆13上端连接伺服电机12，通过轴承座固定，所述进气腔体26与蒸制/杀青干燥室 22之间通过喷嘴23连通。加热单元6采用的是金属陶瓷发热体，可活动的安装在加热单元上部，同时作为扰流板，调节气流走向。蒸制/杀青干燥室22 腔体底部设置有冷凝水出口21，通过电磁阀进行控制通断，同时底部具有坡度。每个料盘上设有温度传感器18，蒸制/杀青干燥室22腔体内设有风速传感器19、温湿度传感器25，用于检测药材温度以及腔内气体的温度与湿度。

结合本发明所提到的中药材倾斜盘式气体射流冲击蒸制/杀青与干燥一体化加工方法，以天麻为例，其应用实施例如下：

将天麻洗净后根据个体质量进行分级处理，选择相同等级的天麻作为同一批次进行处理。

首先，打开蒸汽发生器进行预热，待压力计示数达到0.4MPa方可使用；打开腔体门，将同一批次的天麻摆放在料盘15上，各层选取一个天麻，将温度传感器18插入天麻最大直径处中心点(简称中心点)，并在天麻上方放置风速传感器19，关闭腔体门。

其次，通过操作操作控制台8设定蒸汽速度14.0±0.5m/s、蒸汽温度 110℃、相对湿度45％-50％和料盘倾斜角度10°，开启气体射流冲击蒸制程序并打开蒸汽发生器的阀门2，通过第一三通阀7将风机9与进气腔体26连通，通过第二三通阀11将气流循环室10与排湿室20相连通；此时蒸制工序按照既定程序控制蒸汽流量电磁阀3、风机9、伺服电机12开始运转，通过温湿度传感器25和风速传感器19对相应的设置参数进行调节，当天麻中心点温度达到60℃视为蒸制完成，关闭蒸汽发生器。

第三步，通过操作控制单元关闭气体射流冲击蒸制程序，同时通过第一三通阀7和第二三通阀11将风机9与排湿室20相连通并打开底部的冷凝水出口21，打开排湿程序，设定风速10m/s、料盘倾斜角度25°，此时干燥空气在风机9的作用下进入蒸制/杀青与干燥室22，由于料盘倾角增大，辅助以气流就可以将冷凝水排除，结束后关闭冷凝水出口21。

第四步，通过第一三通阀7将风机9与进气腔体26连通，通过第二三通阀11将气流循环室10与排湿室20相连通；通过操作控制单元关闭排湿程序并开启气体射流冲击干燥程序，设定风温恒定为60℃、风速恒定为15m/s、料盘倾斜角度为15°，此时干燥工序按照既定程序控制风机9、加热单元6 和伺服电机12开始运转，通过温湿度传感器25和风速传感器19对相应的设置参数进行调节，通过温湿度传感器25监测腔体内温湿度，干燥过程中干燥室内的环境温湿度会跟随干燥程度变化，通过对比单位时间段前后的温湿度差值，结合外界环境温湿度，从而预测干燥程度。

最后，干燥结束后打开腔体门，将天麻取出并对蒸制/杀青与干燥室进行清理，关闭电源，整个天麻倾斜盘式气体射流冲击蒸制/杀青与干燥一体化加工程序结束。

该蒸制/杀青与干燥一体化加工设备不仅可以应用于天麻、肉苁蓉、化橘红等块茎类、果实类中药材的采后蒸制与干燥一体化加工，还可以应用于类似于甜叶菊、菊花等叶类、花类中药材的采后杀青与干燥处理工序，由于叶片状中药材本身的物料特性，其相关工艺参数较小，主要以蒸汽杀青与热风干燥过程的温湿度过程控制为主，以甜叶菊为例，该实施例具体步骤如下：

首先打开蒸汽发生器进行预热，待压力计示数达到0.4MPa方可使用；打开腔体门，将甜叶菊叶片平铺于料盘15上，厚度为5cm左右，将温度传感器 18插入物料层内，并在物料层上表面放置风速传感器19，关闭腔体门。

其次通过操作控制台8设定蒸汽速度5.0±0.5m/s、蒸汽温度100℃、相对湿度55％-60％、杀青时间为6min和料盘倾斜角度15°，开启蒸汽杀青程序并打开蒸汽发生器阀门2，通过第一三通阀7将风机9与进气腔体26连通，通过第二三通阀11将气流循环室10与排湿室20相连通；此时杀青工序按照既定程序控制蒸汽流量电磁阀3、风机9、伺服电机12开始运转，通过温湿度传感器25和风速传感器19对相应的设置参数进行调节，待杀青程序结束后，关闭蒸汽发生器。

第三步，通过第一三通阀7和第二三通阀11将风机9与排湿室20相连通并打开底部的冷凝水出口21，打开排湿程序，设定风速2.5m/s、料盘倾斜角度20°，此时干燥空气在风机9的作用下进入蒸制/杀青与干燥室22，由于料盘倾角增大，辅助以气流就可以将冷凝水排除，结束后关闭冷凝水出口 21。

第四步，通过第一三通阀7将风机9与进气腔体26连通，通过第二三通阀11将气流循环室10与排湿室20相连通；打开蒸汽发生器阀门2，通过操作控制台8关闭排湿程序并开启控温控湿热风干燥程序，相关参数设置如下：风温恒定为60℃、风速恒定为1m/s、料盘倾斜角度为15°，此外热风相对湿度根据干燥时间进行分段设置：0-10min段内，湿度为45％；10-20min时，湿度为35％；20min后，湿度为30％。此时干燥工序按照既定程序控制蒸汽流量电磁阀3、风机9、加热单元6和伺服电机12开始运转，通过温湿度传感器25和风速传感器19对相应的设置参数进行调节，通过温湿度传感器25监测腔体内温湿度，干燥过程中干燥室内的环境温湿度会跟随干燥程度变化，通过对比单位时间段前后的温湿度差值，结合外界环境温湿度，从而预测干燥程度。

最后，干燥结束后打开腔体门，将甜叶菊取出并对蒸制/杀青与干燥室进行清理，关闭电源，整个甜叶菊采后杀青-干燥加工程序结束。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，由于文字表达的有限性，而客观上存在无限的具体结构，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进、润饰或变化，也可以将上述技术特征以适当的方式进行组合；这些改进润饰、变化或组合，或未经改进将发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均应视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种中药材一体化蒸制/杀青与干燥加工设备,其特征在于：所述设备包括加热单元（6）、蒸汽发生单元（1）、蒸制/杀青干燥室（22）、进气腔体（26）和操作控制台（8）；蒸汽发生单元（1）通过蒸汽管路（4）与进气腔体（26）连通，在气体混合腔（5）右侧设有喷嘴（23），蒸汽管路（4）上装有蒸汽发生器阀门（2）与蒸汽流量电磁阀（3），所述蒸汽流量电磁阀（3）控制单位时间内蒸汽的通入量；进气腔体（26）内装有风机（9）、第一三通阀（7）、第二三通阀（11）以及气流循环室（10），第二三通阀（11）将排湿室（20）与气流循环室（10）连通，作为气流循环回路；在排除冷凝水时，通过第二三通阀（11）将风机（9）与排湿室（20）连通，同时冷凝水出口的电磁阀打开，此时干燥空气从料盘（15）高处向低处吹送，有利于冷凝水排除；蒸制/杀青干燥室（22）右侧为排湿室（20）及可转动喷嘴（16），蒸制/杀青干燥室（22）内部装有料盘（15），所述料盘（15）一端可滑动的搭接在滑轨上，另一端通过转轴和螺母（14）相连,所述螺母（14）与螺杆（13）配合，所述螺杆（13）上端连接伺服电机（12），通过轴承座固定，所述进气腔体（26）与蒸制/杀青干燥室（22）之间通过喷嘴（23）连通；蒸制/杀青干燥室（22）腔体底部设置有冷凝水出口（21），通过电磁阀进行控制通断，同时底部具有坡度；每个料盘（15）上设有温度传感器（18），蒸制/杀青干燥室（22）腔体内设有风速传感器（19）、温湿度传感器（25），用于检测药材温度以及腔内气体的温度与湿度。

2.根据权利要求1所述的中药材一体化蒸制/杀青与干燥加工设备，其特征在于：加热单元（6）采用的是金属陶瓷发热体，可活动的安装在加热单元上部，同时作为扰流板，调节气流走向。

3.一种中药材一体化蒸制/杀青与干燥连续加工的方法，其特征在于：使用权利要求1-2中的任意一项所述的中药材一体化蒸制/杀青与干燥加工设备，具体步骤如下：

S1：将新鲜中药材洗净，根据中药材生长形态进行分级，选取相同等级的中药材作为同一批次进行处理；

S2：关闭腔体门，在操作控制台（8）上设定程序，包括蒸制参数及干燥参数，打开蒸汽发生器阀门（2）；

S3：待蒸汽发生器压力达到0.4MPa，蒸制程序运行，此时蒸汽流量电磁阀（3）打开并开始中药材蒸制工序，在此过程中蒸汽接触物料表面形成的冷凝水会顺着倾斜的料盘（15）向较低处自然流动；

S4：通过温度传感器（18）监测物料温度，以此来量化蒸制程度；

S5：当中药材温度达到最佳蒸制程度对应的目标温度时，蒸制结束，自动关闭气体射流冲击蒸制程序，打开底部的冷凝水出口（21），通过操作控制台（8）开启排湿程序，从蒸制/杀青干燥室右侧的排湿室（20）通入干燥空气将冷凝水排出；

S6：待蒸制/杀青干燥室内冷凝水排尽之后，关闭排湿程序打开气体射流冲击干燥程序，干燥程序运行，将风温、风速及料盘（15）倾斜角度调至对应的设置参数；

S7：开始气体射流冲击干燥后通过插入中药材内部的温度传感器（18）监测干燥过程中中药材的温度，通过蒸制/杀青干燥室内的温湿度传感器（25）监测腔体温湿度；干燥过程中干燥室内的环境温湿度会随干燥程度而变化，对比单位时间段前后的温湿度差值，结合外界环境温湿度，对干燥程度进行预测，符合干燥终了预定值时结束。