[发明专利]一种干燥方法

说明书

本发明属于物料干燥技术领域，具体涉及一种干燥方法。该方法包括以下步骤：(1)采用超临界CO₂在15‑80MPa、35‑50℃的条件下处理待干燥生物活性物料，然后将体系压力降至常压使待干燥生物活性物料膨化，得预处理生物活性物料，所述将体系压力降至常压的时间为15‑120s；(2)采用超声耦合超临界CO₂干燥预处理生物活性物料。本发明的干燥方法针对结构致密且具有生物活性活性成分的物料难以高质量干燥的问题，采用先利用超临界CO₂对高致密、热敏性和易氧化的物料进行预先快速膨化，再利用超声耦合超临界CO₂流体进行干燥，以获得含水率低且生物活性成分高的干燥产品。

技术领域

本发明属于物料干燥技术领域，具体涉及一种干燥方法。

背景技术

物料干燥的一般方法有真空干燥、喷雾干燥、热风干燥、超声干燥、超临界CO₂干燥等。对于生物活性物料，由于生物活性成分对热和氧较为敏感，一般采用超声干燥或超临界CO₂干燥，以避免生物活性成分的含量大幅下降。

在超声干燥方面，国内外的研究均证实，在一定条件下，超声强化热风干燥能够缩短干燥时间，降低干燥温度，减小导湿温性阻力，强化传热传质过程，但同时该技术存在自身难以克服的瓶颈性问题，包括：(1)超声发射器与空气介质间、空气介质与物料间的声阻抗值相差太大，导致超声能量耦合效率低，超声的强化效果有限；(2)超声借助空气介质传播时，随距离的增加其能量衰减呈几何形式递减，这由经典的声能量衰减公式可得出，因此，在实际干燥过程中，超声发射源距离物料不能太远，一旦超过一定距离时(20cm)，超声的强化效果就会大幅减弱，这严重制约了其实际工业化应用；(3)物料的结构性状对超声的强化效果影响显著，大量研究证实，当超声干燥结构疏松的物料时效果较好，而干燥结构致密的物料时效果不理想，其原因有待深入研究。

超临界CO₂干燥技术，与传统的热风干燥不同，它实质是萃取过程，在干燥过程中，水分是溶质，超临界CO₂是溶剂，CO₂进入固体物料中，将水分携带出来，从而实现物料的干燥。超临界CO₂干燥具有如下优势：(1)不存在气-液界面，因此在超临界条件下不存在表面张力，在干燥过程中被干燥物料不存在因毛细管表面张力作用而导致微观结构的劣变，如孔道的塌陷和裂纹的产生等；(2)超临界CO₂具有低的临界温度(31.1℃)和化学惰性，有利于保护热敏性和易氧化类物质(如酚类、酶类和活性蛋白质类)的氧化和逸散，最大程度地保留食品的营养成分；(3)超临界CO₂具有抑制和杀灭微生物的作用。但由于超临界CO₂干燥物料堆积密度大，CO₂流速和干燥温度较低，导致超临界CO₂干燥实际存在传热传质效率低的问题。由于超临界CO₂密度大(与水和物料接近)，很容易实现与超声发射器和物料间的声阻抗匹配，即声能量耦合效率高，同时还有利于降低声能量在传播过程中的衰减程度。另外，CO₂临界温度低，这些均为发挥功率超声强化超临界CO₂干燥过程创造了理想的条件。

但是，对于结构致密的生物活性物料，采用超临界CO₂干燥时需要选择较高的压力和温度和较长的干燥时间，在干燥除水的过程中会大大降低物料中的生活性成分的含量。如何快速而经济地干燥物料并获得高品质的产品，特别是对热和氧敏感且结构致密的生物活性物料，比如药材，是当前干燥领域中急需解决的问题和面临的最大挑战。

申请公布号为CN101738064A的发明专利申请公开一种用超声联合超临界流体来干燥物料的方法，其对于结构相对疏松的物料的干燥效果较好，比如胡萝卜、香菇。但是对于结构相对致密的物料，如山药，即便选择较高的流体压力、温度和较长的处理时间，干燥后的含水率仍相对较高，并且，山药作为药材，对其干燥效果好与差的评价，不仅要考虑干燥后的含水率，还要考虑其生物活性成分损失量的大小，提高流体压力和温度会使生物活性成分损失量大。