我国中草药干燥的现状及发展趋势_任迪峰

第17卷第2期2001年3月
农业工程学报
T ransac tio ns of th e CSA E V ol.17　N o.2M a r.　2001
文章编号:1002-6819(2001)02-0005-04
我国中草药干燥的现状及发展趋势
任迪峰①
　毛志怀
(中国农业大学机械工程学院,北京　100083)
摘　要:通过对我国中草药干燥现状及主要存在问题的分析,提出了中草药干燥的发展趋势,阐述了真空冷冻、微波、远红外、热泵等新型干燥技术的应用原理,中草药干燥前预处理的重要性,并对中草药干燥发展的现实意义及市场前景进行了讨论。

关键词:中草药;干燥;现状;发展趋势中图分类号:S 375 文献标识码:A
收稿日期:2000-10-19
①任迪峰,博士生,北京市海淀区青华东路17号　中国农业大学(东校区)机械工程学院50信箱,100083
我国历史悠久,土地辽阔,蕴藏着极丰富的中草药天然资源,在远古时代人们就已经开始利用各种中草药治病,如常山治疟疾,桦树皮止痛,都证明有很好的疗效[1]。

现代医学中,人工合成药物会产生种种副作用,有的甚至会引起疾病,即所谓“药源性疾病”。

而同时,人们在临床应用中发现中草药副作用较小,如茜草科水杨梅治疗菌痢,较青霉素、呋喃唑酮等不易产生抗药性;从喜树中提取的抗肿瘤药物喜树碱,疗效好,副作用小等[1]。

因此,“人们要回到大自然中去”的呼声日益强烈,传统药物尤其是中草药,在欧、亚、美等各洲越来越受到欢迎和重视。

据悉,灵芝、冬虫夏草等中草药材在国际上供不应求,7cm 以上一级品灵芝价格已达每吨2.8
～ 3.2万元,冬虫夏草在香港每公斤达6550港元[2],且需求量日益增长。

在此背景下,中草药已成为不少国家学者重点研究的目标,中草药研究在资源丰富的我国也成为很多地区经济开发的重点,大有发展前景。

采收的中草药,除鲜用外,一般都必须进行加工处理。

干燥作为保证中草药品质的重要措施,是中草药加工中一个必不可少的工艺过程。

唐代著名医药学家孙思邈著《千金翼方》一书中论述:“夫药采取,不以阴干曝干,虽有药名,终无药实。

”[3]这里“终无药实”指的就是由于缺少干燥过程而导致中草药干燥品质欠佳。

如今虽然干燥在我国已有较长的应用历史,取得了不少进展,但由于中草药干燥具有与普通物料(特别是化工物料)干燥明显不同的特性,水
分含量高、热敏度高、药用成分复杂,干燥基础理论(传热传质规律、干燥条件对品质和药性的影响等)以及测试手段在我国中草药干燥中一直是比较薄弱的环节。

因此,深入研究我国中草药干燥的现状及所存在的问题,准确把握中草药干燥的发展趋势,对中草药的研究和开发具有十分重要的意义。

1　中草药干燥的现状
我国中草药干燥是随着中草药发展的历史而发展起来的,早在公元一世纪左右,《神农百草经》中就有“阴干、曝干”等有关干燥的记载[3]。

传统的中草药干燥一般包括清洗、去皮、切分、蒸煮烫、熏硫、干燥、包装等处理过程。

虽然传统的干燥技术积累了很多宝贵经验,但由于缺少系统、科学的干燥理论和生产流程控制,中草药的特殊性味——四气五味,即寒、热、温、凉四种药性,辛、甘、酸、苦、咸五种药味,在干燥中往往得不到很好的保护,导致药材劣变、组织结构破坏、药性改变、有效成分损失等问题。

现代中草药干燥技术就是为保证中草药性味及有效成分,在人工控制条件下,对中草药进行适当的干燥处理,包括常压或减压环境中以传导、对流、辐射方式或在高频电场内加热使之干燥,以促使水分蒸发,达到要求含水率,保持较高的产品品质,便于包装、贮藏、运输[3～4]。

目前我国中草药干燥主要采用的是晒干、阴干(风干)和烘干工艺[3,5]。

1)晒干、阴干:晒干或阴干中草药在我国已有悠久的历史,这是最经济的方法,成本很低,但是存在着许多工艺上的问题,如干燥时间长、有效成分破坏大、遇到阴雨天气容易霉烂变质、易被灰尘、蝇、鼠
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污染等缺点。

2)烘房干燥:烘房主要由砖、水泥结构建造,以燃烧煤、柴为热源,通过抽风或鼓风进行湿热传递干燥中草药,成本低廉、一次性烘干量大,适合偏远、工业基础差、资源丰富的地区采用,主要缺点是温度不易控制、烘干不均匀、能耗高、时间长、产品品质差。

3)厢式烘干机:结构简单,对小批量中草药干燥,应用十分广泛。

干燥时,将中草药摊散在有孔的托盘上,托盘叠放在带有搁架的轨道车上,推入干燥室进行干燥。

实际操作中,常需数次变换轨道车,或调换托盘的位置,以获得干燥均匀的产品。

操作过程较费时、费人工,且单位水分蒸发费用也较高。

4)网带式干燥机:中草药均匀地铺在网带上,由传动装置拖动,在干燥机内循环移动。

该机自动化程度高,工作连续,易于操作,尤其可适应多种中草药的干燥,因而常被选用。

缺点是料温不均匀,容易失去药性。

5)隧道式干燥机:烘干时将装有中草药的料盘放在小车搁架上,随小车由隧道的一端进入,从另一端出来,在移动过程中得以干燥。

该装置具有结构简单、半自动化操作、投资省、处理量大的特点,广泛应用于中草药的干燥作业。

6)翻板式干燥机:中草药由上料机送至翻板最上层,然后翻板打开,药料降落至下层,在第二层翻板上进行干燥,翻板再打开,药料再落下,依此循环干燥,完成一个干燥周期。

该机的特点是干燥层多;缺点是配气不均,致使各层温度不均。

7)振动流化床干燥:振动使中草药抛起并翻动,悬浮于干燥介质中,接触面积大,受热均匀,对保持药性有所改善,但难于适应各种规格中草药干燥。

上述几种方式多采用热风干燥原理,生产成本较低,因此广为采用。

但有效成分损失也都较大,甚至有严重的品质衰退现象。

为提高热风干燥生产效率,工业上往往允许有较高的料温、较厚的料层,造成中草药药用成分发生热分解,引起变色、性味消失、品质不佳等缺陷。

允许料温和料层已成为制约工业化生产的严重问题,不适当的料温和料层厚度不能对中草药的干燥品质起到很好的保持作用。

另外,中草药干燥前需要适当的预处理,以调节性味、消除毒性、降低初含水率,但由于程序较繁杂、费工费时,实际干燥生产过程中往往不重视或者忽略;干燥过程中自动化程度不高,不能分时间段对中草药的含水率、水分活度,以及干燥介质的温度、湿度、流速等进行自动监控,都造成干燥品质不佳,最终含水率不符合要求,严重地影响中草药产品的品质。

2　新型中草药干燥技术在我国的发展趋势
随着中草药干燥暴露出的问题,人们对干燥品质的提高、能耗的降低、操作的可靠性都提出了更高的要求,干燥将朝着提高产品品质、有效利用能源、减少环境影响、运用计算机提高自控水平、操作简单等方向发展。

当前结合中草药的特性,正在开发应用的干燥技术主要有:真空冷冻、微波、远红外、热泵以及太阳能干燥等。

1)真空冷冻干燥:真空冷冻干燥是指在高真空状态下(小于609.3Pa),使物料中的水冻结成冰然后直接升华成汽的方法。

中草药汁是一种复杂的流体,要完成冻结并直接由固相转变为气相,温度和压力至少要控制在水的三相点(0℃,609.3Pa)以下,因此整个干燥过程要在低温下进行,以有效地防止热敏性物质的氧化变性,获得色泽保真(原色)、有效成分损失少、性味浓厚的理想干燥产品。

目前,贵重中草药生产采用真空冷冻干燥技术的有人参、鹿茸、鹿鞭、冬虫夏草、山药、灵芝、地黄等[6]。

真空冷冻干燥与其他工艺相比,设备昂贵,加工成本高,但它是保证中草药干燥品质的较佳工艺,增值率高,将被十分广泛地应用到生产实际中去。

2)微波干燥:微波干燥是指利用微波能量使物料内水分汽化的过程。

微波加热穿透性强,能使中草药表里温升均匀,微波能量达到中草药物料深层转换成热能,使深层水分迅速蒸发形成较高的内部蒸汽压,消除干燥表层常见的皱皮萎缩现象,较好地保持干燥品质,这是常规加热干燥所不及的。

同时微波还对物料伴随着生物效应(非热效应),在较短时间内杀死虫卵和大肠杆菌、芽孢等微生物。

有资料表明,采用微波干燥技术对人参、鹿茸、天麻等贵重中草药进行干燥,热效率高,品质很好[7]。

微波干燥作为一门先进工艺,技术上是可行的,但生产成本较高,使用时还对监控手段和供电条件有苛刻要求,所以目前还未能大规模应用。

3)远红外干燥:远红外干燥是指利用远红外辐射元件发出的远红外线被物料吸收直接转变成热能而进行的加热干燥。

新鲜的中草药含有丰富的水分,在远红外区(5.6～1000μm)能强烈地吸收远红外线,反复产生共振发热,水分不断受热蒸发,实现中
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草药的干燥。

远红外干燥设备简单,辐照均匀,干燥速度快,干燥时间约为热风干燥的1/10左右[8],生产效率高,可连续操作,实现温度、风量、进料的自动控制,不会引起中草药物理结构的变化,较好地保持性味及有效成分。

远红外干燥常与振动流化床、微波技术相结合,能耗低,在中草药的实际干燥生产中普遍应用。

4)热泵干燥:热泵是一种能够从低温热源吸取热量,并使其在较高温度下作为有用热能加以利用的装置。

低温热源指水、大气、地热、太阳能以及各种工艺过程排放的废水、废气、废热等。

热泵干燥能够很好地保障干燥产品的品质,中草药的颜色、外观形态和有效成分等在热泵干燥中都能得到妥善的保护。

有试验表明,一台功率为5.5kW的中草药热泵干燥机,单位能耗为 2.0×103～ 2.5×103k J/kg·H2O,如每天工作20h,每年工作200d,和一般热风干燥比较,可节能 1.44×108k J,节能效果十分明显[9]。

热泵干燥还具有不污染环境、操作简便等优点,将以其独特的优势越来越受到中草药干燥行业的重视。

5)太阳能干燥:太阳能干燥是利用太阳辐射的热能,将湿物料中的水分蒸发除去的干燥方法。

例如太阳能热箱(Ho t-box)是一种装有透明覆盖物的箱式设施,箱内壁涂成黑色,利用黑色内表面吸收太阳辐射能[10]。

太阳辐射强时,贮存部分能量,控制热空气温度,避免过度干燥。

太阳辐射弱或无太阳辐射时,提取贮存的热量进行干燥作业。

中草药采用太阳能干燥可以取得较好的经济效益,一方面中草药含水量高,干燥时耗能大;另一方面中草药的性味相当重要,不宜采用高温快速干燥。

太阳是取之不尽,用之不竭且无污染的能源,开发利用太阳能干燥中草药具有深远的意义。

以上干燥技术在我国中草药的干燥中已有部分应用,如采用微波—远红外技术干燥人参[7],用真空冷冻干燥设备干燥天麻、灵芝[6],利用热泵干燥鹿茸、淮山和北芪等[9],都能较好地保持原有的色、味、有效成分及活性物质,具备高的市场竞争能力。

另外,随着中草药干燥的发展,干燥前预处理也越来越受到人们的重视。

预处理一般包括清洗、切分、热烫、浸泡、熏硫、发汗等过程。

清洗、切分对提高产品纯净度、保证外观品质和干燥速度有一定的影响;热烫能使中草药里的酶失活,防止不良反应的发生,还能使细胞内原生质发生凝固,造成质壁分离,削弱细胞膜阻力,有利于提高干燥速度;浸泡是将中草药的一定部分浸没在水中,提取有效成分,使药味浓厚的方法;熏硫是利用亚硫酸根离子的强还原性来防止干燥过程中的氧化变质,近年来由于美国食品与药品管理局(FDA)禁止使用亚硫酸盐[11],目前正开展替代品的研究工作;发汗就是将中草药堆积在一起,使失去部分自由水,提高干燥速度,防止表面硬化的过程。

适当的预处理不仅能减少有效成分损失,提高干燥品质,而且能降低初始含水率、提高干燥速度、降低能耗,是中草药干燥生产中必不可少的重要环节。

我国中草药的市场前景十分广阔,但随着产品品质越来越受到重视,我国出口创汇的人参、茯苓、天麻等中草药在国际、国内市场出现价格滑坡,销路不畅的严峻局面。

我国东北吉林的人参,在国际市场竞争不过韩国产的人参,每吨售价不及韩国的1/ 4[7],主要原因之一就是干燥技术跟不上,产品品质差。

人们已经认识到只有拓广传统中草药干燥的功能,研制高技术水平的干燥设备及处理工艺,保证中草药品质,才能摆脱困境。

随着改革开放的深入,市场经济的进一步完善,以及科学规范的法规的制定,我国中草药干燥必将逐步走向规范化、法制化、标准化,建立与国际接轨并符合中国国情的中草药采后干燥体系。

目前在技术上真空冷冻、热泵干燥等技术的应用拓广了中草药干燥的途径,经济上随着干燥技术的提高,设备的日益完善,中草药的生产成本也已经降低,因此,中草药干燥作为前景好,利润大和风险小的开发项目,大有可为。

[参　考　文　献]
[1]　陈重明.本草学.南京工学院出版社,1994.
[2]　林正峰.药材市场.贵州药材,2000(2)24.
[3]　潘永康等.现代干燥技术.化学工业出版社,1998.
[4]　Czeslaw Strumillo a nd T adeusz Kudr a.Dr ying:Princ-
iples,Applicatio ns and Desig n.Poland:Go rdon and
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[5]　王建国等.山区中草药实用生产技术.中原农民出版
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[6]　高福成等.冻干技术.中国轻工业出版社,1998.
[7]　王绍林.微波食品工程.机械工业出版社,1994.
[8]　王　俊.热风、远红外和微波干燥特点的比较.农牧与
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[9]　郑春明.热泵在农副产品干燥中的应用.农村实用工程
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7
　第2期任迪峰等:我国中草药干燥的现状及发展趋势
[10]　John A Duffie .So la r Energ y The rmal Pr ocess .N ew
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[11]　Labell .D .Sulfite alternativ es .Fo od Pr ocess ,1983,
44(12)54.
Present Situation and Developing Trend on Drying of Chinese Herbs
Ren Difeng Mao Zhihuai
(Mechanism Engineering Institute ,China Agricultural University ,Beijing 100083)
Abstract :Based o n the analy sis o f the present situation and main existing pro blems in Chinese herb dry-ing ,the develo ping trends in the field ,principles of new drying techno logies such as v acuum -freezing ,mi-crow av e ,infrared radiatio n and heat -purnping w ere introduced ,a nd the impor tance o f pretreatments a nd the practical sig nifica nce and ma rket prospects of the latest drying techniques w ere also discussed.Key words :Chinese herb;drying;present situa tion;dev elo ping
trend
关于召开国际农业科技大会的消息
由国家科技部、教育部、农业部、水利部和国家外国专家局、林业局等部委发起并主办,有关国际组织协办的国际农业科技大会将于2001年11月7～9日在北京召开。

本次会议是一次综合性、全球性的农业科技大会,会议的主要目的是:总结20世纪农业科技发展的成就与经验;交流各国政府发展农业科技的政策与经验;展望21世纪农业科学技术发展方向与重点;探讨推进全球农业科技创新;促进全球农业科技合作,大幅度促进世界农业科技进步。

会议议题包括:(1)农业政策;(2)持续高效农业;(3)农业生物技术;(4)农产品加工;(5)农业信息化;(6)农业资源与环境;(7)农业企业化等。

国务院副总理温家宝担任大会主席。

第5分会——农业信息化分会,由中国农业大学和中科院遥感所组织,大会组委会任命中国农业大学教授,中国工程院院士汪懋华担任分会主席,中科院遥感所童庆禧院士等为分会副主席,会议秘书处设在中国农业大学东区。

农业信息化分会的讨论议题(含农业、林业、水利领域等)主要包括:(1)农业信息化战略问题;(2)资源、环境和生产管理的信息化;(3)基于
W eb 的技术和信息服务系统;(4)农业空间信息技术(GPS ,GIS ,RS );(5)资源、生态和生物系统建模;(6)精细农业;(7)先进传感技术、仪器设备和数据处理;(8)专家系统和决策支持系统;(9)计算机软件在农业上的应用;(10)人工智能和虚拟技术在农业中的应用;(11)数字图书馆和知识传播技术发展;(12)远程教育发展等。

有关国家政府农业信息化主管官员、国际著名农业信息化研究机构领导和国际知名农业图书馆馆长等将应邀出席农业信息化分会并作主题报告。

分会的有关信息可从如下网址获得:http ://w ww .lib .bjaeu .edu .cn /icast /index .htm 。

总会的有关信息可从h ttp ://w w w 上获得。

农业信息化分会秘书处联系方式:
北京海淀区清华东路17号农业大学图书馆(东区)
邮编:100083　电话:(010)62336490传真:(010)62336908
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(未　闻)　
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