远红外干燥设备.docx
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远红外干燥设备
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
、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；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。
1、红外光谱区在可见光与微波区之间，其波
长范围一般为0.75-1000piiio
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。
其中波长为近红外线；波长为中红外线；波长为远红外线。
红外光谱区的划分及主要应用
范围
波长范围k/gm
测定
类型
、样
近红外
5
•
2
75
•O
O0（）
谢收
風T白品体蛋产气定知定
中红外
5
2
-
5
2.
气杂财固样纯复0纯试性3物恬物性定定创与创定
远红外
Rift
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。
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。
二、
w■▼
五、
六、
七、
八、
九、十、
较复杂。
第二节远红外加热的基本原理
知识点回顾
吸收机制与吸收条件红外线加热的基本原理用远红外线加热食品的理由用远红外干燥水分的理由物质对远红外辐射的选择性吸收辐射与吸收的匹配
红外线的吸收、反射与透射性热辐射基本定律
远红外加热的特点
知识点回顾
I、菇孵嚇蠶粋鳖鶴每一种
2、劇菜皺蠹廳激克从一个能级转
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。
粵報觀鱷缠饑裂的能级变化比较复杂'
4、在分子内部除了电子运动状态之外，还有核间的癩擁欝瘵隸瞬谿而器
二、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处线镐射时，如果红外线的频率与基本质点的固有
相龛较大，那么红从姿就不会被吸狡而可能券过。
基本质橐需辭鱷由一个能级跃迁到另一个能级，必须满足玻即：
Em-En=hvmn其中Em—高能级能量
En—氐能级能量
h一朗克常数
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、红外线加热的基本原理
对红外线敏感的物质，其分子、原于吸收红外线后，不仅会发生能级的跃迁，质点的内能量加大。
微观结构质点运动加剧的宏观反映就是物体温度的升高,即线后，便产生自发的热效应。
由于这种热效应直接产生于物体的内部，所以能快速有效地对物质加热。
四、用远红外线加热食品的理由
食品中的很多成分在3・l（）jmi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，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・663ym,2・738pm和6.270pm的远红外线时，可引起三种振动形式。
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£to
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
三种油脂的红外吸收特性
七、辐射与吸收的匹配
能力按不同波长而有所变化的辐射称为选择性辐射。
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，
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。
敲加6詢红针吸收尢澎
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、优点户热辐射率高乃热损失小
》容易进行操作控制»有一定的穿透能力
》产品质量好厂热吸收率高
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
蠶轟俭同时其物料含水量的变化也影
（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，红外加热己经成为第二位的加热选择，仅次于对流和热传导的方法。
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
•、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，
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，有时也
箱式炉外形
钢带隧道炉外形
1•钢带入炉端2•炉顶3•钢带出炉端
4•排气孔5•炉门
二、食品工业用远红外加热元件
ii
1、根据结构形式：
灯状、管状和板状辐射器。
2、根据制作材料丫碳化硅红外加热元件
彳金属管状远红外加热元件ISHQ乳白石英远红外元件
图3・12金属管状加热器
1,4•电极2•金属管壳3•电阻丝5•绝缘顶板
（1）碳化硅红外加热元件
1优点：
热稳定性好，工作温度可达1100-1700-C,能承受较大的功率密度，有很高的电阻率，使用寿命长。
它可以制成板状，管状及其它形状，以适应不同需要。
SiC本身是有很高的辐射率，但在一般的商品中，生产厂家在烧结时都掺入了一定比例的泥土，如在制造管状元件时掺入35%的粘土，辐射率有所下降，因此在它。
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。
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、全辐射率叼要高，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。
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
第三节远红外加热在食品工业中的应用
一、食品远红外干燥
二、食品远红外焙烤
三、食品远红外熟成
五、食品远红外解冻
、食品远红外干燥
»远红外干燥•菠菜：
709下，经3〜10pm波长的远红外干燥，Vc残存率是一般电热干燥产品的2倍。
＞外干燥后叶绿素保存率比热风干燥后的高，
X
»水产品：
远红外干燥具有缩短
m—半。
»面条：
传统热风干燥的面条表面，低温干燥干燥时鱗譎幾蠶大备i
二、食品远红外焙烤
占优点：
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，釆用远红外干燥较传统干燥
隸约能源且产品中汽泡分布均匀，咬感
三、食品远红外熟成
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lOmin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，釆用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，"min的照射时间就可将活菌完全杀死。
五、食品远红外解冻
III
块状冷冻食品的温度为-20°C,大小为40mmX60mmX10mm,远红外线发射装置的功率为300w,照射距离为lOOmmo试
III
验结果表明：
块状冷冻食品的中心温度快速上升，并且表面温度与中心温度能始终保持在大致相同的水平，即远红外照射用于冷冻食品的快速解冻是比较适宜的。
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