本发明属于农产品技术加工领域，涉及茯苓无营养流失加工方法与装备，尤其涉及一种真空脉动干燥茯苓的方法与装置。
背景技术：
茯苓(poriacocos)为多孔真菌茯苓的菌核，是中国传统的可药食两用的中药材。2015版《中国药典》规定其必须经过干燥后方可入药。
常见茯苓产品形式有茯苓丁、茯苓片，茯苓粉，其中又因茯苓丁加工便捷、品相整洁而市场需求量最大。因此，茯苓加工方式主要为人工或机械切丁后干燥。干燥后的茯苓丁成品不仅药效得以保持，而且质地洁白均匀，便于运输和贮藏。除自然晾晒外，热风干燥是茯苓目前主要干燥方式，但热风干燥过程中，随着湿分扩散，茯苓丁内外湿度梯度不均易造成的物料体积收缩不均，从而引起物料龟裂，破碎。因此，工业化生产的热风干燥方式为：温度40～65℃的热风干燥2～4小时，然后回潮4～6小时，循环往复3～4次，耗工费时。而且干燥后的产品依然存在破损率高的问题。
物料体积收缩是干燥过程常见现象，针对果蔬物料，体积收缩不仅会增加物料紧实度，阻碍物料脱水，而且还会阻碍物料的复水性。因此，关于干燥过程农产品物料体积收缩的研究，也多集中在如何避免物料内部“矩阵颗粒”塌陷，提高产品复水率等方面。但对物料体积收缩规律进行科学研究并加以利用，亦可改善产品品质。茯苓丁质地均一，如通过对茯苓干燥过程进行适当调控，使茯苓丁体积均匀收缩，则可有效增强物料紧实度，维持其外观完整性，提高其品质卖相，并便于后期产品运输。
当物料处于真空状态时，物料内部的微观孔道扩张，增大干燥时物料水分迁移的孔道；真空状态下水的沸点较低，因此物料内部水分快速蒸发，下能够实现物料的低温快速干燥；当物料处于常压状态时，在外界大气压力作用下，微观孔道收缩；因此，在干燥室内压力连续的脉动条件下，物料微观孔道不断扩张、收缩，进而互相连通，可有效促进茯苓丁在干燥过程中的体积收缩，维持较高的物料强度。
常见真空干燥装置，料盘直接与加热板接触，通过热传导将热量传递到物料。目前，干燥料盘多采用金属材料制作，厚度介于1～2mm，面积较大且为薄壁结构，料盘制作工艺，使用过程磕碰，易使料盘产生翘曲、凹凸变形，料盘与加热板之间产生区域接触不良、点状导热等现象，易使物料干燥供热不足、不均，影响干燥效率，而通过热辐射加热物料，发热源不与物料直接接触，可有效解决这一问题，且真空状态下，空气和水蒸气含量较少，利于热辐射能量的传输。
针对茯苓的加工，目前的研究主要集中在栽培方法和有效成分提取的领域；如申请号为cn201480001134的茯苓的人工栽培方法；再如申请号为cn201610571808.4的一种从茯苓中提取多糖的工艺，给出了一种多糖提取工艺；再如申请号为cn201610402892.7的的一种茯苓菌丝发酵茶，以茶叶为原料，制取茯苓发酵茶的工艺；但都未涉及茯苓的干燥加工方法和装置。因此，亟需一种茯苓的快速加工工艺和装置。
技术实现要素：
针对以上问题，本发明的目的在于提供一种效率高、使用方便、利于快速、有效干燥茯苓的真空脉动干燥茯苓的装置与方法。
为了达到上述目的，本发明提供了如下技术方案：
一种真空脉动干燥茯苓的装置，包括真空系统、辅助热风干燥系统、加热系统和控制系统；其中，
真空系统包括干燥室1、捕集器7、真空泵11和水箱9。干燥室1一侧通过管道连通捕集器7，干燥室1与捕集器7之间的管道上设有真空控制阀6。真空泵11一端与捕集器7通过管道连通，另一端分别连接进水管道8和排水管道10。所述真空泵11为水环式真空泵。
辅助热风干燥系统包括辅助热风干燥箱12和空气加热丝14。所述空气加热丝14安装于辅助热风干燥箱12内部，辅助热风干燥箱12一端设有进气口13，另一端通过管道连通干燥室1，辅助热风干燥箱12与干燥室1连通的管道上设有进气阀15。
加热系统包括加热板17和料盘18。所述加热板17和料盘18沿高度方向层状分布排列，料盘18位于上下两加热板17之间。料盘18上单层平铺茯苓丁19。
控制系统包括物料温度传感器4、压力传感器5和主控部件。物料温度传感器4插入茯苓丁19内部；压力传感器5固定于干燥室1内壁。主控部件为单片机输入输出模块，分别与物料温度传感器4、压力传感器5以及触摸屏3电连接。
所述水箱9还与冷凝器或冷凝塔相连接。
所述干燥室1底部设有排污口，排污口连接排污阀16。
所述料盘18距离上方加热板间距30～50mm，距离下方加热板间距10～40mm。
所述主控部件还分别与真空控制阀6、进气阀15、真空泵11、辅助热风干燥箱12以及加热板17电连接。
一种使用所述的真空脉动干燥茯苓的装置对茯苓进行真空脉动干燥的方法，包括如下步骤：
a)将茯苓剥皮并切制成8mm3～20mm3的茯苓丁19后，置于真空脉动干燥装置中的料盘18上。
b)启动真空脉动干燥茯苓丁19的装置，设定干燥室1的绝对真空度范围、物料温度、脉动比以及连续干燥时间。
其中，干燥室1绝对真空度范围最小值为0，最大值为5～8kpa；物料温度为40℃～80℃；脉动比为干燥室1常压状态时间与真空状态时间的比值，所述比值为1/2～1/5；连续干燥时间为4～8个小时。
c)根据设定时间，对茯苓丁19进行真空脉动干燥和加热。
在干燥过程的真空状态中，主控部件根据压力传感器5提供的压力值控制进气阀15关闭，同时控制真空控制阀6开启，并启动真空泵11开始抽真空。干燥室1内的空气经真空控制阀6、捕集器7被真空泵11抽出。当干燥室1内的真空度达到设定真空度范围内时，停止抽真空，维持设定的真空度；抽真空时，真空泵11由进水管道8吸水，经排水管道10将水排入水箱9中。
在干燥过程的常压状态中，主控部件根据压力传感器5提供的压力值控制真空控制阀6和真空泵11关闭，同时控制进气阀15以及辅助热风干燥箱12开启。外界空气由进气口13进入辅助热风干燥箱12被加热后，通过进气阀15进入干燥室1内。主控部件按照设定的脉动比控制干燥过程的真空状态时间与常压状态时间比。
在加热过程中，主控部件根据温度传感器4提供的茯苓丁19内部温度对加热板17进行控制。当茯苓丁19内部温度低于设定的物料温度范围，启动加热板17；当茯苓丁19内部温度高于设定的物料温度范围，则停止加热。
d)结束加热，关闭主控部件，打开干燥室1，取出茯苓丁19。
步骤c中，在茯苓丁19加热过程中，蒸发的水蒸气在捕集器7中冷凝。
步骤c中，抽真空时，维持所述真空泵11的温度保持在15～35℃的低温状态。
步骤b中，所述常压状态的气压值为当地的实际大气压。
步骤c中，所述辅助热风干燥箱12加热后的空气温度范围为50～350℃。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1)本发明的一种真空脉动干燥茯苓的方法，采用真空干燥的方式对茯苓丁进行干燥，避免了由于内外湿度梯度不均造成的体积收缩不均而引起物料龟裂或破碎；
2)本发明的一种真空脉动干燥茯苓的方法，在干燥室内压力连续的脉动条件下，能够使茯苓丁微观孔道不断扩张、收缩，进而互相连通，可有效促进茯苓丁在干燥过程中的体积收缩，维持较高的物料强度；
3)本发明的一种真空脉动干燥茯苓的装置，能有效实现温度、真空度的智能调节，使茯苓丁的干燥速度快、干燥均匀，干燥后的茯苓丁紧实度大，不易破损。
附图说明
图1为本发明一种真空脉动干燥茯苓的装置的结构示意图。
附图标记：
1干燥室2控制按钮
3触摸屏4物料温度传感器
5压力传感器6真空控制阀
7捕集器8进水管道
9水箱10排水管道
11真空泵12辅助热风干燥箱
13进气口14空气加热丝
15进气阀16排污阀
17加热板18料盘
19茯苓丁
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步的说明。
本发明的一种真空脉动干燥茯苓装置，用于茯苓丁的干燥加工。
如图1所示，本发明一种真空脉动干燥茯苓的装置包括真空系统、辅助热风干燥系统、加热系统和控制系统；其中，
真空系统包括干燥室1、捕集器7、真空泵11和水箱9。干燥室1一侧通过管道连通捕集器7，干燥室1与捕集器7之间的管道上设有真空控制阀6。干燥室1底部设有排污口，排污口连接排污阀16。真空泵11一端与捕集器7通过管道连通，另一端分别连接进水管道8和排水管道10。所述真空泵11为水环式真空泵。
优选地，所述水箱9与冷凝器或冷凝塔相连接。
优选地，所述水箱9中的水温为0～35℃。
辅助热风干燥系统包括辅助热风干燥箱12和空气加热丝14。所述空气加热丝14安装于辅助热风干燥箱12内部，辅助热风干燥箱12一端设有进气口13，另一端通过管道连通干燥室1，辅助热风干燥箱12与干燥室1连通的管道上设有进气阀15。
加热系统包括加热板17和料盘18。所述加热板17和料盘18沿高度方向层状分布排列，料盘18位于上下两加热板17之间，距离上方加热板间距30～50mm，距离下方加热板间距10～40mm。所述料盘18上单层平铺茯苓丁19。
控制系统包括物料温度传感器4、压力传感器5和主控部件。物料温度传感器4插入茯苓丁19内部；压力传感器5固定于干燥室1内壁。
主控部件为单片机输入输出模块，分别与物料温度传感器4、压力传感器5以及触摸屏3电连接。主控部件上设置有电源开关。
优选地，主控部件还分别与真空控制阀6、进气阀15、真空泵11、辅助热风干燥箱12以及加热板17电连接。
一种真空脉动干燥茯苓的方法，包括如下步骤：
a)将茯苓剥皮并切制成8mm3～20mm3的茯苓丁19后，置于真空脉动干燥装置中的料盘18上。
b)启动真空脉动干燥茯苓的装置，设定干燥室1的绝对真空度范围、物料温度、脉动比以及连续干燥时间。
其中，干燥室1绝对真空度范围最小值为0，最大值为5～8kpa；物料温度为40℃～80℃；脉动比为干燥室1常压状态时间与真空状态时间的比值，所述比值为1/2～1/5；连续干燥时间为4～8个小时。所述常压状态的气压值为当地的实际大气压。
c)根据设定时间，对茯苓丁19进行真空脉动干燥和加热；
在干燥过程的真空状态中，主控部件根据压力传感器5提供的压力值控制进气阀15关闭，同时控制真空控制阀6开启，并启动真空泵11开始抽真空。干燥室1内的空气经真空控制阀6、捕集器7被真空泵11抽出。当干燥室1内的真空度达到设定真空度范围内时，停止抽真空，维持设定的真空度。抽真空时，真空泵11由进水管道8吸水，经排水管道10将水排入水箱9中，维持真空泵11的温度保持在15～35℃的低温状态，保证真空泵11正常工作。
在干燥过程的常压状态中，主控部件根据压力传感器5提供的压力值控制真空控制阀6和真空泵11关闭，同时控制进气阀15以及辅助热风干燥箱12开启。外界空气由进气口13进入辅助热风干燥箱12被加热后，通过进气阀15进入干燥室1内。辅助热风干燥箱12加热后的空气温度范围为50～350℃。
主控部件按照设定的脉动比控制干燥过程的真空状态时间与常压状态时间比。
在加热过程中，主控部件根据温度传感器4提供的茯苓丁19内部温度对加热板17进行控制。当茯苓丁19内部温度低于设定的物料温度范围，启动加热板17；当茯苓丁19内部温度高于设定的物料温度范围，则停止加热。
其中，在茯苓丁19加热过程中，蒸发的水蒸气在捕集器7中冷凝。
d)结束加热，关闭主控部件，打开干燥室1，取出茯苓丁19。
实施例1
a)将茯苓剥皮并切制成15mm3的茯苓丁19后，置于真空脉动干燥装置中的料盘18上。
b)启动真空脉动干燥茯苓的装置，设定干燥室1绝对真空度范围、物料温度、脉动比以及连续干燥时间。
其中，干燥室1绝对真空度范围最小值为0，最大值为6kpa；物料温度为60℃；脉动比为干燥室1常压状态时间与真空状态时间的比值，比值为4/15；连续干燥时间为6个小时。所述常压状态的气压值为当地的实际大气压。
c)根据设定时间，对茯苓丁19进行真空脉动干燥和加热；
在干燥过程的真空状态中，主控部件根据压力传感器5提供的压力值控制进气阀15关闭，同时控制真空控制阀6开启，并启动真空泵11开始抽真空。干燥室1内的空气经真空阀6、捕集器7被真空泵11抽出。当干燥室1内的真空度达到设定真空度范围内时，停止抽真空，维持设定的真空度。抽真空时，真空泵11由进水管道8吸水，经排水管道10将水排入水箱9中，维持真空泵的温度保持在15～35℃的低温状态，保证真空泵11正常工作。
在干燥过程的常压状态中，主控部件根据压力传感器5提供的压力值控制真空控制阀6和真空泵11关闭，同时控制进气阀15以及辅助热风干燥箱12开启。外界空气由进气口13进入辅助热风干燥箱12被加热后，通过进气阀15进入干燥室1内。辅助热风干燥箱12加热后的空气温度范围为50～350℃。
主控部件按照设定的脉动比控制干燥过程的常压状态时间与真空状态时间比保持4/15。
在加热过程中，主控部件根据温度传感器4提供的茯苓丁19内部温度对加热板17进行控制。当茯苓丁19内部温度低于设定的物料温度范围，启动加热板17；当茯苓丁19内部温度高于设定的物料温度范围，则停止加热。
其中，在茯苓丁19加热过程中，蒸发的水蒸气在捕集器7中冷凝。
d)结束加热，关闭主控部件，打开干燥室1，取出茯苓丁19。
实施例2
a)将茯苓剥皮并切制成12mm3的茯苓丁19后，置于真空脉动干燥装置中的料盘18上。
b)启动真空脉动干燥茯苓的装置，设定干燥室1绝对真空度范围、物料温度、脉动比以及连续干燥时间。
其中，干燥室1绝对真空度范围最小值为0，最大值为5kpa；物料温度为70℃；脉动比为干燥室1的常压状态时间与真空状态时间的比值，所述比值为4/15；连续干燥时间为5个小时。所述常压状态的气压值为当地的实际大气压。
c)根据设定时间，对茯苓丁19进行真空脉动干燥和加热；
在干燥过程的真空状态中，主控部件根据压力传感器5提供的压力值控制进气阀15关闭，同时控制真空控制阀6开启，并启动真空泵11开始抽真空。干燥室1内的空气经真空控制阀6、捕集器7被真空泵11抽出。当干燥室1内的真空度达到设定真空度范围内时，停止抽真空，维持设定的真空度。抽真空时，真空泵11由进水管道8吸水，经排水管道10将水排入水箱9中，维持真空泵的温度保持在15～35℃的低温状态，保证真空泵11正常工作。
在干燥过程的常压状态中，主控部件根据压力传感器5提供的压力值控制真空控制阀6和真空泵11关闭，同时控制进气阀15以及辅助热风干燥箱12开启。外界空气由进气口13进入辅助热风干燥箱12被加热后，通过进气阀15进入干燥室1内。辅助热风干燥箱12加热后的空气温度范围为50～350℃。
主控部件按照设定的脉动比控制干燥过程的常压状态时间与真空状态时间比保持4/15。
在加热过程中，主控部件根据温度传感器4提供的茯苓丁19内部温度对加热板17进行控制。当茯苓丁19内部温度低于设定的物料温度范围，启动加热板17；当茯苓丁19内部温度高于设定的物料温度范围，则停止加热。
其中，在茯苓丁19加热过程中，蒸发的水蒸气在捕集器7中冷凝。
d)结束加热，关闭主控部件，打开干燥室1，取出茯苓丁19。