远红外干燥设备

远红外光区吸收带
是由气体分子中的纯转动跃迁、振动-转动跃 迁、液体和固体中重原子的伸缩振动、某些变角 振动、骨架振动以及晶体中的晶格振动所引起的。 由于低频骨架振动能灵敏地反映出结构变化，所 以对异构体的研究特别方便。此外，还能用于金 属有机化合物（包括络合物）、氢键、吸收现象 的研究。但由于该光区能量弱，除非其它波长区 间内没有合适的分析谱带，一般不再此范围内进 行分析。
Hale Waihona Puke 、 吸收机制与吸收条件质点的运动都有自己的固定频率。当遇到具有某个频 率的红外线辐射时，如果红外线的频率与基本质点的固有 频率相等，则会发生与共振学中共振运动相似的情况，质 点会吸收红外线，并使运动进一步激化；如果二者的频率 相差较大，那么红外线就不会被吸收而可能穿过。基本质 点吸收红外线由一个能级跃迁到另一个能级，必须满足玻 尔的量子条件， 即：Em -En =hvmn 其中 Em──高能级能量 En──低能级能量 h──普朗克常数 vmn──红外线频率 基本质点不具备上式的能级，则不会吸收频率为ｖmn 的红外线。
三、辐射涂料与辐射涂料的选用
涂料的选用要求： 1、应有较高的加热效率 2、全辐射率εt要高，全辐射率越高，辐射能 量越大。 3、涂料应有良好的热传导性。 4、热稳定性及其它稳定性如耐水汽化性及化 学物质稳定性要好。
四、远红外加热设备(系统)的设计
1、远红外加热元件及其工作温度的选定 2、物料加工工艺的升温曲线和烘箱(或烘道) 温度分布的设定 （1）元件与物料的间距 （2）加热元件的组合与布置
三种油脂的红外吸收特性
七、辐射与吸收的匹配
1、选择性辐射：辐射加热需要辐射源，辐射源产 生的辐射不是所有波长的辐射强度都相等，辐射 能力按不同波长而有所变化的辐射称为选择性辐 射。 2、匹配辐射加热：当物料的选择性吸收与辐射源 的选择性辐射一致时，称为匹配辐射加热。 3、日本学者细川秀克等曾提出过理想匹配的模型。 所谓理想匹配是指辐射源与被加热物料具有完全 相对应的光谱，这样，辐射能将全部被物料所吸 收，成为无损失的理想辐射加热。
中 红 外
2.5~25
4000~400
远 红 外
25~1000
400~10
吸收
近红外光区的吸收带
主要是由低能电子跃迁、含氧原 子团（如O-H、N-H、C-H）伸缩振动 的倍频吸收产生。该区的光谱可用来 研究稀土和其它过渡金属离子的化合 物，并适用于水、醇、某些高分子化 合物以及含氢原子团的定量分析。
第二节 远红外加热设备
一、远红外加热设备的分类 二、食品工业用远红外加热元件 三、辐射涂料与辐射涂料的选用
一、远红外加热设备的分类
1、只有一个出入炉门的密闭的箱式加热炉，称为烘 箱，或烤箱。 2、是用于生产线上连续加热物料或对物料进行于燥、 杀菌等处理的远红外加热设备。这类设备内有输 送物料装置，物料由输送装置从一端输入、经处 理后从另一端输出；这类设备设计成通道形式， 因此称为“烘道”，有时也称为隧道炉。
中红外光区的吸收带
是绝大多数有机化合物和无机离子的基 频吸收带（由基态振动能级跃迁至第一振 动激发态时所产生的吸收峰称为基频峰）。 由于基频振动式红外光谱中吸收最强的振 动，所以该区最适合进行红外光谱的定性 和定量分析。同时，由于中红外光谱仪最 为成熟、简单，而且目前已积累了该区大 量的数据资料，因此它是应用极为广泛的 光谱区。通常，中红外光谱法又简称为红 外光谱法。
远红外泡沫干燥设备
云智电子技术有限公司 叶向清
红外线干燥设备
第一节 概论 第二节 远红外加热的原理 第二节 远红外加热设备 第三节 远红外加热在食品工 业中的应用
第一节 总论
一、红外辐射（线）的发现 二、红外线的定义及分类
一、红外辐射（线）的发现
1、在古代，人们就知道太阳能辐射光和热 ； 2、1676年牛顿用玻璃做的三棱镜发现了红、橙、黄、 绿、青、蓝、紫色的光带一太阳光谱； 3、1800年，英国天文学家威廉· 海谢尔在研究可见 光的光热效应时，发现温度从紫色向红色依次增 加，而在红端以外的一段区域内，热效应最强。 这种“不可见的光线”其频率比红光更低，而波 长比红光更长，由于它在红光以外，被称作红外 线。
六、物质对远红外辐射的选择性吸收
1、物质只对能满足其分子产生高、低两个能 级跃迁的远红外辐射产生吸收，其频率不 能满足条件的远红外辐射则不被吸收而穿 过。 2、由于物质分子的吸收能级很多，各个能级 的跃迁差异不等，因此实际的吸收不是单 一的，而是复杂的，并伴有多种能级跃迁 的吸收过程。
一些有机高分子物质和食物的吸收光谱
二、红外线的定义及分类
1、红外光谱区在可见光与微波区之间，其波 长范围一般为0.75-1000μm。 2、红外线按其波长不同通常又划分为近红外 线、中红外线和远红外线三种。其中波长 0.75-2.5μm（波数13333-4000cm-1）为近红 外线；波长2.5-25μm(波数4000-400cm-1)为 中红外线；波长25-1000μm (波数400-10cm1)为远红外线。
四、食品远红外杀菌
日本的山野藤吾曾将细菌、酵母和霉菌悬浮 液装入塑料袋中进行远红外线杀菌试验，远红外 照射的功率分别为6kw、8kw、10kW和12kw，试 验结果表明：照射10min能使不耐热细菌全部杀 死；能使耐热细菌的数量降低105～108个数量级。 照射强度越大，残活菌数越少，但要达到食品保 藏的要求，照射功率要在12kw以上，或延长照射 时间。对于酵母菌，上述照射强度都可使它失活， 即对酵母菌，采用6kw以上的功率，就足以达到 抑制的要求。对于霉茵，8kw以上的照射功率， 10min的照射时间就可将活菌完全杀死。
第二节 远红外加热的基本原理
一、知识点回顾 二、吸收机制与吸收条件 三、红外线加热的基本原理 四、用远红外线加热食品的理由 五、用远红外干燥水分的理由 六、物质对远红外辐射的选择性吸收 七、辐射与吸收的匹配 八、红外线的吸收、反射与透射性 九、热辐射基本定律 十、远红外加热的特点
一、知识点回顾
1、分子中的电子总是处在某一运动状态中，每一种 状态都具有一定的能量，属于一定的能级。 2、电子由于受到光、热、电的激发，从一个能级转 移到另一个能级，称为跃迁。 3、当这些电子吸收了外来辐射的能量，就从一个能 量较低的能级跃迁到另一个能量较高的的能级。 由于分子内部运动所牵涉到的能级变化比较复杂， 分子吸收光谱也就比较复杂。 4、在分子内部除了电子运动状态之外，还有核间的 相对运动，即核的振动和分子绕重心转动。而振 动能和转动能，按量子力学计算是不连续的，即 具有量子化的性质。
二、食品远红外焙烤
优点：加热速度快、加热效果好。 与微波焙烤结合实用，在微波焙烤之后， 加上远红外加热处理，使产品表面出现焦 黄色和产生芳香味。 饼干生产中，采用远红外干燥较传统干燥 法节约能源且产品中汽泡分布均匀，咬感 较好。
三、食品远红外熟成
远红外熟成是利用远红外线照射食品时，引起食 品内部水分及有机物质分子振动，导致蛋白质、 碳水化合物等物质变化，因而达到熟成的效果。 利用远红外对食品进行熟成处理可以缩短熟成时 间。远红外可用于酿造食品、鱼肉炼制品、蒸蛋 等食品的熟成。 鸡蛋的远红外加热熟成：熟度一致，破壳率低。 远红外加速酒类的快速陈酿：远红外可以使陈酿 周期由数年缩短至数小时。刚酿出的芦荟酒，第 二天经约20min的远红外照射，可以达到相当于一 年的自然陈酿效果。
四、用远红外线加热食品的理由
食品中的很多成分在3-10μm的远红外区有很 强的吸收，因此在食品加热中，往往选择远红外 进行加热。
几种食品材料的电磁波吸收频率图
五、用远红外干燥水分的理由
水由一个氧原子和两个氢原子组成，三个原子不是排成 一条直线。在基态时，O-H两原子之间的距离为0.096nm， 两个O-H键之间的夹角为104.5度。当水分子受到吸收波长为 2.663μm,2.738μm和6.270μm的远红外线时，可引起三种振动 形式。
理想匹配模型
八、红外线的吸收、反射与透射性
红外线遵循可见光的传播规律，它也是按直 线传播，并服从反射、透射和吸收定律。当红外 线辐射到物体表面时，一部分在物体表面被反射， 其余就射入物体内部。而射入物体的红外线中， 一部分透过物体，其余部分为物体所吸收。
十、远红外加热的特点
1、优点
热辐射率高 热损失小 容易进行操作控制 加热速度快，传热效率高 有一定的穿透能力 产品质量好 热吸收率高
红外光谱区的划分及主要应用
范 围
近 红 外 波长范 围 λ/μm 波数范围 σ/cm-1 测定 类型
分析类型
试样类型
12800~40 0.75~2.5 00
漫反射 定量分析 蛋白质、水分、淀粉、油、 吸收 类脂、 农产品中的纤维素等 定量分析 气体混合物 吸收 反射 发射 定性分析 纯气体，液体或固体物质 定量分析 复杂的气体，液体或固体混 合物 与色谱联用 复杂的气体，液体或固体混 合物 定性分析 纯固体或液体混合物 大气试样 定性分析 纯无机或金属有机化合物
2、红外加热技术还不能充分的应用到食 品加工中的原因
（1）物料在红外加热过程中其物理化学性质 将发生变化，同时其物料含水量的变化也影 响辐射特性； （2）红外辐射能量在食品加工中应用受到局 限的原因是人们对红外辐射光谱特性的了解 还不深入。
例如，红外辐射不能穿透厚的豆类种子，这就使得红 外热量不适合深床物料的加热。红外加热能降低产品水分含 量和质量，红外加热已经成为第二位的加热选择，仅次于对 流和热传导的方法。
②缺点
抗机械振动性能差。
（2）金属管状远红外加热元件
图3-16 氧化镁管远红外辐射器结构 1.接线装置 2.导电杆 3.紧固装置 4.金属管 5.电热丝 6.MgO粉 7.辐射管表面涂层
（3）SHQ乳白石英远红外元件
不用涂料，对食品无污染和兼有灭菌 作用等优点。因此，很适合用于食品加热 加工。SHQ元件是目前唯一不用涂料的远 红外加热元件。