一种植物体涂膜预处理干燥方法及挥发油提取工艺
阅读说明：本技术 一种植物体涂膜预处理干燥方法及挥发油提取工艺 (Plant body coating pretreatment drying method and volatile oil extraction process ) 是由 李远辉 齐娅汝 伍振峰 万娜 王学成 杨明 于 2020-12-29 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种植物体涂膜预处理干燥方法,包括如下步骤：S1涂膜预处理：称取一定量的可溶性高分子材料配置成水溶液,即得膜材料；将植物体完全浸没于膜材料中,再取出,用滤纸除去多余的膜材料,备用；S2干燥：将涂有膜材料的植物体低温热风干燥,干燥温度低于100℃。本发明通过对植物体进行涂膜预处理干燥可提高挥发油成分的保有率,且不影响干燥效率。(The invention discloses a plant body coating pretreatment drying method, which comprises the following steps: s1 film coating pretreatment: weighing a certain amount of soluble polymer material to prepare an aqueous solution to obtain a membrane material; completely immersing the plant body in the membrane material, taking out, and removing the redundant membrane material by using filter paper for later use; s2 drying: drying the plant body coated with the membrane material by hot air at low temperature, wherein the drying temperature is lower than 100 ℃. The invention can improve the retention rate of volatile oil components by performing film coating pretreatment drying on the plant body without influencing drying efficiency.)
技术领域
本发明涉及干燥技术领域，具体涉及一种植物体涂膜预处理干燥方法及挥发油提取工艺。
背景技术
挥发油又名精油，是一类可随水蒸气蒸馏得到的与水不相混溶的挥发性油状成分的总称。它广泛地存在于植物体中，几乎可以说：凡是有气味的植物均含有多少不等的挥发油。挥发油具有浓厚的芳香气味，同时还具有广泛的药理活性，如抗抑郁、抗焦虑、抗炎、抗过敏、抗微生物、抗突变和抗癌、驱虫、护肤作用等，在食品、化妆品、医药和农药领域有广泛的应用。一般说来，新鲜植物如中草药、水果、蔬菜等采收后不易贮存，通常需要进行干燥处理以降低其水分含量、延长货架期、便于运输。但由于挥发油成分挥发性强，遇热不稳定，干燥后挥发油损失较大，从而引起产品质量严重下降。因此，寻求适宜的具有保护挥发油作用的干燥技术具有重要意义。
涂膜预处理已用于药食果蔬的保鲜，该法通过在新鲜物料涂上一层膜材料，如羧甲基纤维素、壳聚糖、淀粉、明胶、甲基纤维素水溶液等，减少水分散失，或隔绝物料与环境中的氧气接触来防止氧化引起的有效成分损失。但是迄今为止，涂膜预处理用于干燥工艺的技术尚未见相关研究报道，且涂膜预处理是否会影响干燥效率也无从得知。
本研究以花椒为例，对其进行涂膜预处理干燥，结果证明，该法可提高挥发油成分的保有率，且不影响干燥效率，具有重要的应用价值。
发明内容
本发明的目的是提供一种植物体涂膜预处理干燥方法，通过对植物体进行涂膜预处理干燥可提高挥发油成分的保有率，且不影响干燥效率，具有重要的应用价值，并提供了一种可提高挥发油提取率的提取工艺。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一种植物体涂膜预处理干燥方法，包括如下步骤：
S1涂膜预处理：称取一定量的可溶性高分子材料配置成水溶液，即得膜材料；将植物体完全浸没于膜材料中，再取出，用滤纸除去多余的膜材料，备用；
S2干燥：将涂有膜材料的植物体干燥，干燥温度低于100℃。
进一步优选，所述膜材料是羧甲基纤维素、壳聚糖、淀粉、明胶、甲基纤维素水溶液中的一种。
进一步优选，所述膜材料是质量浓度为2％的羧甲基纤维素。
进一步优选，所述膜材料是质量浓度为2％的壳聚糖。
进一步优选，干燥方式为热风干燥：为保证产品质量，低温干燥温度60℃。
进一步优选，所述植物体为新鲜花椒。
本发明还提供了一种基于涂膜预处理干燥的挥发油提取工艺，称取一定量的可溶性高分子材料配置成水溶液，即得膜材料；将植物体完全浸没于膜材料中，再取出，用滤纸除去多余的膜材料，备用；将涂有膜材料的植物体干燥；将经过干燥的植物体采用水蒸汽蒸溜提取法提取挥发油。
本发明的有益效果：植物细胞组织结构的保护作用是减少挥发油在干燥过程中损失的重要因素，涂膜预处理干燥可通过抑制细胞组织结构皱缩，减小挥发油因皱缩受到的压力胁迫，进而保护挥发油的赖以存在的组织内部环境，从而减少干燥引起的挥发油成分损失；同时，物料表面的涂膜层可起到物理性屏障作用，防止物料内部挥发油受热汽化后从物料表面逃逸。因此，涂膜预处理干燥法有望起到避免或减小药食果蔬挥发油成分在干燥过程中的损失从而起到保护挥发油成分的作用，提高干制品质量。本发明以花椒为例，对其进行涂膜预处理干燥，结果证明，该法可提高挥发油成分的保有率，且不影响干燥效率，具有重要的应用价值。
附图说明
图1为热风干燥条件下不涂膜、2％羧甲基纤维素涂膜、2％壳聚糖涂膜的含水率变化曲线。
图2为热风干燥条件下不涂膜、2％羧甲基纤维素涂膜、2％壳聚糖涂膜的干燥速率变化曲线。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
实施例1
1.涂膜预处理：称取一定量的羧甲基纤维素配置成浓度为2％的水溶液，即为膜材料。将新鲜花椒200g完全浸没于膜材料中，再取出，用滤纸除去多余的膜材料，备用。
2.干燥：将涂有羧甲基纤维素膜的新鲜花椒热风干燥，干燥温度60℃，压力为50mbar，至含湿量低于10％时取出，结束干燥。
3.干燥动力学：在干燥过程中每半小时取样称重，根据花椒初始含水量计算干燥过程中各时间点对应的含水率，绘制干燥动力学曲线。另根据干燥过程中相邻两个时间点的含水率变化，计算干燥速率，绘制干燥速率随时间的变化曲线。
含水率计算公式见公式(1)，干燥速率计算公式见公式(2)。
式中M0为样品初始含水量，M1为样品初始质量，M2为干燥过程中取样点样品质量。
式中M1与M2分别为干燥过程中相邻两次取样点样品质量，t(h)为干燥过程中相邻两次取样点的间隔时间。
4.挥发油得率：将经过干燥的花椒采用水蒸汽蒸溜提取法，料液比为1：5，提取时间为5h，提取结束后测量挥发油的体积。挥发油得率计算公式如下：
式中V为提取得到的挥发油体积，M为新鲜植物体质量(本实验中为350g)。
实施例2
1.涂膜预处理：称取一定量的羧甲基纤维素配置成浓度为2％的水溶液，即为膜材料。将新鲜花椒200g完全浸没于膜材料中，再取出，用滤纸除去多余的膜材料，备用。
2.干燥：将涂有羧甲基纤维素膜的新鲜花椒60℃真空干燥，至含湿量低于10％时取出，结束干燥。
3.干燥动力学：在干燥过程中每半小时取样称重，根据花椒初始含水量计算干燥过程中各时间点对应的含水率，绘制干燥动力学曲线。另根据干燥过程中相邻两个时间点的含水率变化，计算干燥速率，绘制干燥速率随时间的变化曲线。
含水率计算公式见公式(1)，干燥速率计算公式见公式(2)。
式中M0为样品初始含水量，M1为样品初始质量，M2为干燥过程中取样点样品质量。
式中M1与M2分别为干燥过程中相邻两次取样点样品质量，t(h)为干燥过程中相邻两次取样点的间隔时间。
4.挥发油得率：将经过干燥的花椒采用水蒸汽蒸溜提取法，料液比为1：5，提取时间为5h，提取结束后测量挥发油的体积。挥发油得率计算公式如下：
式中V为提取得到的挥发油体积，M为新鲜植物体质量(本实验中为350g)。
实施例3
与实施例1不同的是，干燥方式为微波真空干燥，微波功率为480W，压力为100Pa。
实施例4
与实施例1不同的是，干燥方式为远红外干燥，功率为1000W。
实施例5
1.涂膜预处理：称取一定量的壳聚糖配置成浓度为2％的水溶液，即为膜材料。将新鲜花椒200g完全浸没于膜材料中，再取出，用滤纸除去多余的膜材料，备用。
2.干燥：将涂有壳聚糖膜的新鲜花椒热风干燥，干燥温度60℃，压力为50mbar，至含湿量低于10％时取出，结束干燥。
3.干燥动力学：在干燥过程中每半小时取样称重，根据花椒初始含水量计算干燥过程中各时间点对应的含水率，绘制干燥动力学曲线。另根据干燥过程中相邻两个时间点的含水率变化，计算干燥速率，绘制干燥速率随时间的变化曲线。
含水率计算公式见公式(1)，干燥速率计算公式见公式(2)。
式中M0为样品初始含水量，M1为样品初始质量，M2为干燥过程中取样点样品质量。
式中M1与M2分别为干燥过程中相邻两次取样点样品质量，t(h)为干燥过程中相邻两次取样点的间隔时间。
4.挥发油得率：将经过干燥的花椒采用水蒸汽蒸溜提取法，料液比为1：5，提取时间为5h，提取结束后测量挥发油的体积。挥发油得率计算公式如下：
式中V为提取得到的挥发油体积，M为新鲜植物体质量(本实验中为350g)。
实施例6
与实施例5不同的是，干燥方式为真空干燥，干燥温度为60℃。
实施例7
与实施例5不同的是，干燥方式为微波真空干燥，微波功率为480W，压力为100Pa。
实施例8
与实施例5不同的是，干燥方式为远红外干燥，功率为1000W。
对比例1
1.涂膜预处理：不涂膜，将未经涂膜预处理的新鲜花椒作为对照组。
2.干燥：将未经涂膜预处理的新鲜花椒热风干燥，干燥温度60℃，压力为50mbar，至含湿量低于10％时取出，结束干燥。
3.干燥动力学：在干燥过程中每半小时取样称重，根据花椒初始含水量计算干燥过程中各时间点对应的含水率，绘制干燥动力学曲线。另根据干燥过程中相邻两个时间点的含水率变化，计算干燥速率，绘制干燥速率随时间的变化曲线。
含水率计算公式见公式(1)，干燥速率计算公式见公式(2)。
式中M0为样品初始含水量，M1为样品初始质量，M2为干燥过程中取样点样品质量。
式中M1与M2分别为干燥过程中相邻两次取样点样品质量，t(h)为干燥过程中相邻两次取样点的间隔时间。
4.挥发油得率：将经过干燥的花椒采用水蒸汽蒸溜提取法，料液比为1：5，提取时间为5h，提取结束后测量挥发油的体积。挥发油得率计算公式如下：
式中V为提取得到的挥发油体积，M为新鲜植物体质量(本实验中为350g)。
对比例2
与对比例1不同的是，干燥方式为真空干燥，干燥温度为60℃。
对比例3
与对比例1不同的是，干燥方式为微波真空干燥，微波功率为480W，压力为100Pa。
对比例4
与对比例1不同的是，干燥方式为远红外干燥，功率为1000W。
图1为热风干燥条件下不涂膜、2％羧甲基纤维素涂膜、2％壳聚糖涂膜的含水率变化曲线。图2为热风干燥条件下不涂膜、2％羧甲基纤维素涂膜、2％壳聚糖涂膜的含水率变化曲线。根据实验结果，不涂膜与涂2％壳聚糖水溶液、2％羧甲基纤维素处理，分别干燥至含水率至8.64％、8.73％、8.79％所需时间均为780min，说明2％壳聚糖水溶液、2％羧甲基纤维素涂膜预处理不影响干燥效率。原因分析为：壳聚糖与纤维素膜虽然可阻碍物料内部水分汽化从表面蒸发，但二者皆具有亲水性，可吸附花椒内部扩散至表面的水分以及水蒸气，进而从涂膜层蒸发，因此对热蒸汽的阻力很小因此没有降低干燥效率。从干燥曲线可看出，涂膜预处理后物料含水率升高，这是由于膜材料含有98％的水分；干燥初期，涂膜预处理的干燥速率较未进行涂膜预处理高，这是由于涂膜层含水率高且位于花椒表面，较容易汽化蒸发；随着干燥进行，涂膜预处理和未涂膜预处理样品干燥曲线几乎重合，这说明涂膜层并不影响干燥速率。
实施例1-8和对比例1-4的挥发油得率如下表：
结果表明，新鲜花椒中的得油率为1.65％，涂膜预处理与未经涂膜预处理的样品干燥后，挥发油得率表现出较大差异，经预处理的样品得油率明显高于未经预处理样品，可高出约10％～50％，证明涂膜预处理可显著提高花椒中的保有率，有助于保护挥发油成分。分析原因为：涂膜层为亲水性材料，与脂溶性挥发油不相溶，因此可有效防止挥发油从花椒内部汽化后通过涂膜层逃逸；同时涂膜层可在花椒表面的细胞壁之间形成骨架结构，增强花椒表面的机械强度，从而较少干燥过程中的皱缩并起到保护油室细胞，避免因油室细胞破坏引起的挥发油损失。
本发明提供了羧甲基纤维素、壳聚糖用量为2％的实施例，但并不限于此用量，可为1-5％，羧甲基纤维素、壳聚糖也可用淀粉、明胶、甲基纤维素水溶液等具有相似膜性质的材料。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
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