本發明屬于農產品技術加工領域，涉及茯苓無營養流失加工方法與裝備，尤其涉及一種真空脈動干燥茯苓的方法與裝置。
背景技術：
茯苓(poriacocos)為多孔真菌茯苓的菌核，是中國傳統的可藥食兩用的中藥材。2015版《中國藥典》規定其必須經過干燥后方可入藥。
常見茯苓產品形式有茯苓丁、茯苓片，茯苓粉，其中又因茯苓丁加工便捷、品相整潔而市場需求量最大。因此，茯苓加工方式主要為人工或機械切丁后干燥。干燥后的茯苓丁成品不僅藥效得以保持，而且質地潔白均勻，便于運輸和貯藏。除自然晾曬外，熱風干燥是茯苓目前主要干燥方式，但熱風干燥過程中，隨著濕分擴散，茯苓丁內外濕度梯度不均易造成的物料體積收縮不均，從而引起物料龜裂，破碎。因此，工業化生產的熱風干燥方式為：溫度40～65℃的熱風干燥2～4小時，然后回潮4～6小時，循環往復3～4次，耗工費時。而且干燥后的產品依然存在破損率高的問題。
物料體積收縮是干燥過程常見現象，針對果蔬物料，體積收縮不僅會增加物料緊實度，阻礙物料脫水，而且還會阻礙物料的復水性。因此，關于干燥過程農產品物料體積收縮的研究，也多集中在如何避免物料內部“矩陣顆粒”塌陷，提高產品復水率等方面。但對物料體積收縮規律進行科學研究并加以利用，亦可改善產品品質。茯苓丁質地均一，如通過對茯苓干燥過程進行適當調控，使茯苓丁體積均勻收縮，則可有效增強物料緊實度，維持其外觀完整性，提高其品質賣相，并便于后期產品運輸。
當物料處于真空狀態時，物料內部的微觀孔道擴張，增大干燥時物料水分遷移的孔道；真空狀態下水的沸點較低，因此物料內部水分快速蒸發，下能夠實現物料的低溫快速干燥；當物料處于常壓狀態時，在外界大氣壓力作用下，微觀孔道收縮；因此，在干燥室內壓力連續的脈動條件下，物料微觀孔道不斷擴張、收縮，進而互相連通，可有效促進茯苓丁在干燥過程中的體積收縮，維持較高的物料強度。
常見真空干燥裝置，料盤直接與加熱板接觸，通過熱傳導將熱量傳遞到物料。目前，干燥料盤多采用金屬材料制作，厚度介于1～2mm，面積較大且為薄壁結構，料盤制作工藝，使用過程磕碰，易使料盤產生翹曲、凹凸變形，料盤與加熱板之間產生區域接觸不良、點狀導熱等現象，易使物料干燥供熱不足、不均，影響干燥效率，而通過熱輻射加熱物料，發熱源不與物料直接接觸，可有效解決這一問題，且真空狀態下，空氣和水蒸氣含量較少，利于熱輻射能量的傳輸。
針對茯苓的加工，目前的研究主要集中在栽培方法和有效成分提取的領域；如申請號為cn201480001134的茯苓的人工栽培方法；再如申請號為cn201610571808.4的一種從茯苓中提取多糖的工藝，給出了一種多糖提取工藝；再如申請號為cn201610402892.7的的一種茯苓菌絲發酵茶，以茶葉為原料，制取茯苓發酵茶的工藝；但都未涉及茯苓的干燥加工方法和裝置。因此，亟需一種茯苓的快速加工工藝和裝置。
技術實現要素：
針對以上問題，本發明的目的在于提供一種效率高、使用方便、利于快速、有效干燥茯苓的真空脈動干燥茯苓的裝置與方法。
為了達到上述目的，本發明提供了如下技術方案：
一種真空脈動干燥茯苓的裝置，包括真空系統、輔助熱風干燥系統、加熱系統和控制系統；其中，
真空系統包括干燥室1、捕集器7、真空泵11和水箱9。干燥室1一側通過管道連通捕集器7，干燥室1與捕集器7之間的管道上設有真空控制閥6。真空泵11一端與捕集器7通過管道連通，另一端分別連接進水管道8和排水管道10。所述真空泵11為水環式真空泵。
輔助熱風干燥系統包括輔助熱風干燥箱12和空氣加熱絲14。所述空氣加熱絲14安裝于輔助熱風干燥箱12內部，輔助熱風干燥箱12一端設有進氣口13，另一端通過管道連通干燥室1，輔助熱風干燥箱12與干燥室1連通的管道上設有進氣閥15。
加熱系統包括加熱板17和料盤18。所述加熱板17和料盤18沿高度方向層狀分布排列，料盤18位于上下兩加熱板17之間。料盤18上單層平鋪茯苓丁19。
控制系統包括物料溫度傳感器4、壓力傳感器5和主控部件。物料溫度傳感器4插入茯苓丁19內部；壓力傳感器5固定于干燥室1內壁。主控部件為單片機輸入輸出模塊，分別與物料溫度傳感器4、壓力傳感器5以及觸摸屏3電連接。
所述水箱9還與冷凝器或冷凝塔相連接。
所述干燥室1底部設有排污口，排污口連接排污閥16。
所述料盤18距離上方加熱板間距30～50mm，距離下方加熱板間距10～40mm。
所述主控部件還分別與真空控制閥6、進氣閥15、真空泵11、輔助熱風干燥箱12以及加熱板17電連接。
一種使用所述的真空脈動干燥茯苓的裝置對茯苓進行真空脈動干燥的方法，包括如下步驟：
a)將茯苓剝皮并切制成8mm3～20mm3的茯苓丁19后，置于真空脈動干燥裝置中的料盤18上。
b)啟動真空脈動干燥茯苓丁19的裝置，設定干燥室1的絕對真空度范圍、物料溫度、脈動比以及連續干燥時間。
其中，干燥室1絕對真空度范圍最小值為0，最大值為5～8kpa；物料溫度為40℃～80℃；脈動比為干燥室1常壓狀態時間與真空狀態時間的比值，所述比值為1/2～1/5；連續干燥時間為4～8個小時。
c)根據設定時間，對茯苓丁19進行真空脈動干燥和加熱。
在干燥過程的真空狀態中，主控部件根據壓力傳感器5提供的壓力值控制進氣閥15關閉，同時控制真空控制閥6開啟，并啟動真空泵11開始抽真空。干燥室1內的空氣經真空控制閥6、捕集器7被真空泵11抽出。當干燥室1內的真空度達到設定真空度范圍內時，停止抽真空，維持設定的真空度；抽真空時，真空泵11由進水管道8吸水，經排水管道10將水排入水箱9中。
在干燥過程的常壓狀態中，主控部件根據壓力傳感器5提供的壓力值控制真空控制閥6和真空泵11關閉，同時控制進氣閥15以及輔助熱風干燥箱12開啟。外界空氣由進氣口13進入輔助熱風干燥箱12被加熱后，通過進氣閥15進入干燥室1內。主控部件按照設定的脈動比控制干燥過程的真空狀態時間與常壓狀態時間比。
在加熱過程中，主控部件根據溫度傳感器4提供的茯苓丁19內部溫度對加熱板17進行控制。當茯苓丁19內部溫度低于設定的物料溫度范圍，啟動加熱板17；當茯苓丁19內部溫度高于設定的物料溫度范圍，則停止加熱。
d)結束加熱，關閉主控部件，打開干燥室1，取出茯苓丁19。
步驟c中，在茯苓丁19加熱過程中，蒸發的水蒸氣在捕集器7中冷凝。
步驟c中，抽真空時，維持所述真空泵11的溫度保持在15～35℃的低溫狀態。
步驟b中，所述常壓狀態的氣壓值為當地的實際大氣壓。
步驟c中，所述輔助熱風干燥箱12加熱后的空氣溫度范圍為50～350℃。
與現有技術相比，本發明的有益效果在于：
1)本發明的一種真空脈動干燥茯苓的方法，采用真空干燥的方式對茯苓丁進行干燥，避免了由于內外濕度梯度不均造成的體積收縮不均而引起物料龜裂或破碎；
2)本發明的一種真空脈動干燥茯苓的方法，在干燥室內壓力連續的脈動條件下，能夠使茯苓丁微觀孔道不斷擴張、收縮，進而互相連通，可有效促進茯苓丁在干燥過程中的體積收縮，維持較高的物料強度；
3)本發明的一種真空脈動干燥茯苓的裝置，能有效實現溫度、真空度的智能調節，使茯苓丁的干燥速度快、干燥均勻，干燥后的茯苓丁緊實度大，不易破損。
附圖說明
圖1為本發明一種真空脈動干燥茯苓的裝置的結構示意圖。
附圖標記：
1干燥室2控制按鈕
3觸摸屏4物料溫度傳感器
5壓力傳感器6真空控制閥
7捕集器8進水管道
9水箱10排水管道
11真空泵12輔助熱風干燥箱
13進氣口14空氣加熱絲
15進氣閥16排污閥
17加熱板18料盤
19茯苓丁
具體實施方式
下面結合附圖和實施例，對本發明的具體實施方式作進一步的說明。
本發明的一種真空脈動干燥茯苓裝置，用于茯苓丁的干燥加工。
如圖1所示，本發明一種真空脈動干燥茯苓的裝置包括真空系統、輔助熱風干燥系統、加熱系統和控制系統；其中，
真空系統包括干燥室1、捕集器7、真空泵11和水箱9。干燥室1一側通過管道連通捕集器7，干燥室1與捕集器7之間的管道上設有真空控制閥6。干燥室1底部設有排污口，排污口連接排污閥16。真空泵11一端與捕集器7通過管道連通，另一端分別連接進水管道8和排水管道10。所述真空泵11為水環式真空泵。
優選地，所述水箱9與冷凝器或冷凝塔相連接。
優選地，所述水箱9中的水溫為0～35℃。
輔助熱風干燥系統包括輔助熱風干燥箱12和空氣加熱絲14。所述空氣加熱絲14安裝于輔助熱風干燥箱12內部，輔助熱風干燥箱12一端設有進氣口13，另一端通過管道連通干燥室1，輔助熱風干燥箱12與干燥室1連通的管道上設有進氣閥15。
加熱系統包括加熱板17和料盤18。所述加熱板17和料盤18沿高度方向層狀分布排列，料盤18位于上下兩加熱板17之間，距離上方加熱板間距30～50mm，距離下方加熱板間距10～40mm。所述料盤18上單層平鋪茯苓丁19。
控制系統包括物料溫度傳感器4、壓力傳感器5和主控部件。物料溫度傳感器4插入茯苓丁19內部；壓力傳感器5固定于干燥室1內壁。
主控部件為單片機輸入輸出模塊，分別與物料溫度傳感器4、壓力傳感器5以及觸摸屏3電連接。主控部件上設置有電源開關。
優選地，主控部件還分別與真空控制閥6、進氣閥15、真空泵11、輔助熱風干燥箱12以及加熱板17電連接。
一種真空脈動干燥茯苓的方法，包括如下步驟：
a)將茯苓剝皮并切制成8mm3～20mm3的茯苓丁19后，置于真空脈動干燥裝置中的料盤18上。
b)啟動真空脈動干燥茯苓的裝置，設定干燥室1的絕對真空度范圍、物料溫度、脈動比以及連續干燥時間。
其中，干燥室1絕對真空度范圍最小值為0，最大值為5～8kpa；物料溫度為40℃～80℃；脈動比為干燥室1常壓狀態時間與真空狀態時間的比值，所述比值為1/2～1/5；連續干燥時間為4～8個小時。所述常壓狀態的氣壓值為當地的實際大氣壓。
c)根據設定時間，對茯苓丁19進行真空脈動干燥和加熱；
在干燥過程的真空狀態中，主控部件根據壓力傳感器5提供的壓力值控制進氣閥15關閉，同時控制真空控制閥6開啟，并啟動真空泵11開始抽真空。干燥室1內的空氣經真空控制閥6、捕集器7被真空泵11抽出。當干燥室1內的真空度達到設定真空度范圍內時，停止抽真空，維持設定的真空度。抽真空時，真空泵11由進水管道8吸水，經排水管道10將水排入水箱9中，維持真空泵11的溫度保持在15～35℃的低溫狀態，保證真空泵11正常工作。
在干燥過程的常壓狀態中，主控部件根據壓力傳感器5提供的壓力值控制真空控制閥6和真空泵11關閉，同時控制進氣閥15以及輔助熱風干燥箱12開啟。外界空氣由進氣口13進入輔助熱風干燥箱12被加熱后，通過進氣閥15進入干燥室1內。輔助熱風干燥箱12加熱后的空氣溫度范圍為50～350℃。
主控部件按照設定的脈動比控制干燥過程的真空狀態時間與常壓狀態時間比。
在加熱過程中，主控部件根據溫度傳感器4提供的茯苓丁19內部溫度對加熱板17進行控制。當茯苓丁19內部溫度低于設定的物料溫度范圍，啟動加熱板17；當茯苓丁19內部溫度高于設定的物料溫度范圍，則停止加熱。
其中，在茯苓丁19加熱過程中，蒸發的水蒸氣在捕集器7中冷凝。
d)結束加熱，關閉主控部件，打開干燥室1，取出茯苓丁19。
實施例1
a)將茯苓剝皮并切制成15mm3的茯苓丁19后，置于真空脈動干燥裝置中的料盤18上。
b)啟動真空脈動干燥茯苓的裝置，設定干燥室1絕對真空度范圍、物料溫度、脈動比以及連續干燥時間。
其中，干燥室1絕對真空度范圍最小值為0，最大值為6kpa；物料溫度為60℃；脈動比為干燥室1常壓狀態時間與真空狀態時間的比值，比值為4/15；連續干燥時間為6個小時。所述常壓狀態的氣壓值為當地的實際大氣壓。
c)根據設定時間，對茯苓丁19進行真空脈動干燥和加熱；
在干燥過程的真空狀態中，主控部件根據壓力傳感器5提供的壓力值控制進氣閥15關閉，同時控制真空控制閥6開啟，并啟動真空泵11開始抽真空。干燥室1內的空氣經真空閥6、捕集器7被真空泵11抽出。當干燥室1內的真空度達到設定真空度范圍內時，停止抽真空，維持設定的真空度。抽真空時，真空泵11由進水管道8吸水，經排水管道10將水排入水箱9中，維持真空泵的溫度保持在15～35℃的低溫狀態，保證真空泵11正常工作。
在干燥過程的常壓狀態中，主控部件根據壓力傳感器5提供的壓力值控制真空控制閥6和真空泵11關閉，同時控制進氣閥15以及輔助熱風干燥箱12開啟。外界空氣由進氣口13進入輔助熱風干燥箱12被加熱后，通過進氣閥15進入干燥室1內。輔助熱風干燥箱12加熱后的空氣溫度范圍為50～350℃。
主控部件按照設定的脈動比控制干燥過程的常壓狀態時間與真空狀態時間比保持4/15。
在加熱過程中，主控部件根據溫度傳感器4提供的茯苓丁19內部溫度對加熱板17進行控制。當茯苓丁19內部溫度低于設定的物料溫度范圍，啟動加熱板17；當茯苓丁19內部溫度高于設定的物料溫度范圍，則停止加熱。
其中，在茯苓丁19加熱過程中，蒸發的水蒸氣在捕集器7中冷凝。
d)結束加熱，關閉主控部件，打開干燥室1，取出茯苓丁19。
實施例2
a)將茯苓剝皮并切制成12mm3的茯苓丁19后，置于真空脈動干燥裝置中的料盤18上。
b)啟動真空脈動干燥茯苓的裝置，設定干燥室1絕對真空度范圍、物料溫度、脈動比以及連續干燥時間。
其中，干燥室1絕對真空度范圍最小值為0，最大值為5kpa；物料溫度為70℃；脈動比為干燥室1的常壓狀態時間與真空狀態時間的比值，所述比值為4/15；連續干燥時間為5個小時。所述常壓狀態的氣壓值為當地的實際大氣壓。
c)根據設定時間，對茯苓丁19進行真空脈動干燥和加熱；
在干燥過程的真空狀態中，主控部件根據壓力傳感器5提供的壓力值控制進氣閥15關閉，同時控制真空控制閥6開啟，并啟動真空泵11開始抽真空。干燥室1內的空氣經真空控制閥6、捕集器7被真空泵11抽出。當干燥室1內的真空度達到設定真空度范圍內時，停止抽真空，維持設定的真空度。抽真空時，真空泵11由進水管道8吸水，經排水管道10將水排入水箱9中，維持真空泵的溫度保持在15～35℃的低溫狀態，保證真空泵11正常工作。
在干燥過程的常壓狀態中，主控部件根據壓力傳感器5提供的壓力值控制真空控制閥6和真空泵11關閉，同時控制進氣閥15以及輔助熱風干燥箱12開啟。外界空氣由進氣口13進入輔助熱風干燥箱12被加熱后，通過進氣閥15進入干燥室1內。輔助熱風干燥箱12加熱后的空氣溫度范圍為50～350℃。
主控部件按照設定的脈動比控制干燥過程的常壓狀態時間與真空狀態時間比保持4/15。
在加熱過程中，主控部件根據溫度傳感器4提供的茯苓丁19內部溫度對加熱板17進行控制。當茯苓丁19內部溫度低于設定的物料溫度范圍，啟動加熱板17；當茯苓丁19內部溫度高于設定的物料溫度范圍，則停止加熱。
其中，在茯苓丁19加熱過程中，蒸發的水蒸氣在捕集器7中冷凝。
d)結束加熱，關閉主控部件，打開干燥室1，取出茯苓丁19。