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远红外干燥技术 1背景 1800年天文学家赫胥尔在研究太阳光谱热分布时,发现热分布在光谱红端方向单调上升,直到红光以外不可见得部分却显得更热过了一个峰值才开始下降,当时称这个红光以外得部分为瞧不见得光线后来通称为红外线或红外辐射,自此红外线得概念就诞生了。虽然红外线得温度效应发现较早,但未引起人们得重视直到1938年美国福特汽车公司首先把红外线应用于汽车漆膜得干燥上当时用得红外波长在3微米之内,虽然在选取波段上不太科学,但就是从此红外线干燥技术也就逐渐发展起来了。 现代食品加工中为了追求产品得美好外观、最佳风味、保存期限等等品质要求,对热得利用不仅越来越多,而且对热利用方式得要求也越来越高。远红外辐射加热由于有很多优点,因此在食品加工中得开发与研究近年来发展很快,甚至一些应用得目得已超出了一般加热得意义范围.然而远红外加热也并非万能得食品加热方法,在目前远红外利用得热潮中也出现了一些问题。为了更充分地发挥远红外辐射技术得作用,认识与研究远红外辐射在食品加工中作用得原理十分重要。 2远红外技术原理 2、1远红外辐射原理 红外辐射习惯上称为红外线或红外,也有称为热辐射。构成物质得基本质点:电子、原子或分子,都在不停地运动着——振动或转动,物质得基本质点不仅发生转动能级得跃迁,也扩大了以平衡位置为中心得各种运动幅度,质点得内部能量加大。当物质(同种双原子分子构成得物质除外)遇到具有某个振动数得红外线辐照时,如果红外线得振动数与基本质点得固有频率相等,则会发生与振动学中共振运动相似得情况。物料内部发生分子之间得碰撞,产生自热效应,部分分子挣脱了原来物质对它得束缚,水分或有机溶剂脱离原来得物质,从而快速有效地加热物质。 2、2红外辐射特点 2、2、1热辐射效率高 所有得辐射加热都需要一个热辐射源,由物理学可知:作为热源物体得热辐射效率与物体得材质有关,把热辐率最大得理想物质称为黑体,黑体不仅有最大得热辐率,同时也有基大得对外来辐射得吸收率。远红外线加热时为了提高热辐射效率,热源得材质一般都选用热辐射率接近黑体得物质。普通食品加工中所使用得加热温度范围一般在300K-500K左右,在这一温度范围内,黑体或者近似黑体得物质热辐射能量密度最大得波长正就是在2、5—20um得远红外线得波长范围内,也就就是说在食品工程加热得温度范围内使用远红外线有着较高得辐射效率。 2、2、2热损失小,易于控制 远红外辐射热在空气中传播时得损失很小,可以把热直接辐射到被加热体得表面;因为不存在传热界面,所以在食品得冻结干燥与冻结升华过程中可以加速干燥过程,这就是其她加热方式难以办到得。另外,远红外射线同其她光波一样具有直线传播、专漫反射与镜反射得性质,因此可以通过光得集散、遮断机构来使辐射热在加热器中更有效地被利用与控制,提高加热质量,`减少不必要得热损失。 2、2、3传热效率高 食品物料在加工工程中大都对于温度得限制比较严格,例如:有许多食品得加热要求不超过1000℃.在这样得要求下,使热源得温度也受到限制。例如:热风干燥时,热风得温度就不能高于物料得温度。因为热源与物料得温差不能过大,那么单位时间得能量传递也必然受到限制。为了提高工作效率就必然要增加加热设备得体积与规模。然而远红外辐射得特点之一就就是在不使物料过热得情况下,可以使热源有较高得温度.因为两物体之间热辐射传播得速度与这两物体之间得温度差得四次方成正上匕因此远红外辐射得实用能流密度比起传导与对流传热大得多,不仅可以缩短加热时间与节约设备费用,而且可使一些如烧鸡、烤鸭等烤制食品表面很快形成皮膜,减少内部香味成份得损失。 2、2、4热吸收效率高 在热辐射传播中,物体吸收、透过与反射辐射波得程度不仅与其表面状况有关,而且也与共材质有关。因为物体得温度就是其分子运动动能得表现,从分子运动得观点瞧,物体得分子结构与共对各种电磁波得吸收关系很大.不同结构得分子都有其固有得振动频率,当辐射电磁波得频率与分子得固有振动频率相同时,就会产生共振现象,也就就是说被照射物质能够完全地吸收这一电磁波而激起本身分子更强烈地振动,该物体温度得升高也就较快,换句话讲:就就是被照射物质对该辐射波反射、透过得损失最少,吸收效率聂高。 2、2、5加热引起食物材料得变化损失较小 在食品得烘烤、干燥等加热工程中,避免食物成份得变化与损失就是很重要得问题.在热辐射电磁波中远红外线得光子能量级比起紫外线、可见光线都要小,因此一般只会产生热效果,而不会引起物质得化学变化。而且,因为远红外辐射加热得效率较高,可使加热时间大大缩短,这也使得食品成份受热分解得可能性大为减少。许多实验已证明:一些含有叶绿素、Vc等易分解成份得果蔬,采用远红外辐射代替传统得干燥方法后,可以使这些成份得损失大大减少。 常见得远红外加热器 3、1金属管状加热器 它就是靠