食品加工新技术远红外线在食品工业中的应用.docx

1、食品加工新技术远红外线在食品工业中的应用第三章 远红外线在食品工业中的应用第一节 远红外线加热的原理一、物质吸收远红外线的机制和条件、远红外线的概念远红外线是指波长为 2.5-1000 um的电磁波。、吸收机制与吸收条件 构成物质的基本质点是分子、原子和电子。这些质点即使处于基态都在不停地 运动着振动和转动。这些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，

2、 必须满足玻尔的量子条件， 即：E m -En =hvmn式中 Em高能级能量En 低能级能量h 普朗克常数v mn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 mn 的红外线。、远红外线的加热原理、用远红外线加热食品的理由、用远红外线干燥水分的理由二、物质对远红外线的选择吸收、物质不是对所有的远红外线都会产生吸收，只对其中满足 mn =Em -En 的远 红外线辐射产生吸收 , 其频率不能满足此式的远红外辐射则会穿过。、物质分子的吸收能级很多，各个能级的跃迁能级不等。因此实际的吸收不是单 一的，而是复杂的，并拌有多种能级跃迁的吸收过程。不同的物质能级不同， 其吸收光谱也不同。 图3-

3、3,3-4 是几种食品物料在红外区的吸 收光谱。7 8 0 W 121417207 8 9 W 12 1520A*5402060a 40040008002000 咖 1000 600 cm_1000 600 cnr 7 8 9 10 12 U3 4 5入体OR . , 丄， .4000 劇 1OK) 1200 80G 400cm2)346 6 389 1011 |4 204000 2000 1600 1200i i j cm200 400图3 些有机高分子物质和食检的吸收光谱三、辐射与吸收的匹配、选择性辐射辐射能力按不同波长而变化的特性称作选择性辐射。、匹配辐射加热当物料的选择性吸收与辐射源的

4、选择性辐射相一致时， 称为匹配辐射加热。、匹配辐射的标志只要辐射体的辐射能分布曲线的峰区与物料的主吸收 峰区相重合，并且辐射体在该峰区具有较高的单色辐射率，就可以粗略地认为达到 了良好的匹配。四、远红外线加热的特点（ P112）、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。从远红外加热原理和食甜加工要求这方面来看，一般认为柱食晶加工中应用远红外 加热具有以下优点：（1） 热辐射率高在食品加工的加热的溫厦范囿内，II体和近似黑体热辐射密度最 大的波长正是在2. 52rn远红外线的波长范围内，因比使用远红外线加热食品有着较

5、高的热辐対率。 ：（2） 馆损失小 辐射加热不存在传热界面远红外线直接辐射到被加热物体的表面， 远红外线在空气中传播时的攪失很小，即传热损失小.（3） 容易进行撫作控制 远红外线同其它光波一样.具有直接传播、漫反躬和鏡反 射的性质.因此可以通过光的集散、遮新机构，更合理地悴制辐射热，使之在加热器中 更为有效炮被利用，以提高加热质，或少热標失，（4） 加热速度快，传热效率高 在食品加工中.不仅晏使产品的色、香、味俱佳，而 且整尽可能保存食品的营养成分、因此加工过程中温度的控制应非常严格。在这样的要 求下，采用一般加热方法时，热源的温度受到限册，热原与被加热食品的温菱不可能很 大，从而传焦速度就慢

6、。为了提高一般加热方法的加热效率，就必须増大加热面稅，即 要屈大热设备的尺寸和规模.但运用远红外线加热，热赢与物料不直接接融，圉此可以 在保证物料不过热的情况下.摄高发热体（辐射处，也口热弹）的温度.由丁远红外加 热的速度与热源表面温度和物料溟度的4次方之養成正忆.SJtt,远红外加热的速度可 以比传导和对流传热快许多.这样，既可保证食品如烧鸡和烤鸭的寢面.很快形成皮膜, 又可减少内部香味成分的损失，同时又可节约设备的费用.（5） 有一定的穿透能力 红外线的穿透能力没有微波强但也具有一定的穿透能力， 町对物体内部直接加热的能力。表33是远红外线往一些食物中的穿透探度尽管这一深 度不大.但对于-

7、些薄的材獅，也可显著提髙加热的效率.另外.远红外被物体吸收的 程度与被加热物料（食品）的濒色无关，因此采用远红外加热时，加热不受食甜的糜色 的影响.食品受热比较均匀，不会喝部过热.*3-3 远虹外线衣一些食品中的透派度（mm）* 4kM紅线发生幾量产站水分/%HK-ZOO-lOO04. 2. 5v 3 8pm馆衣1包2.1L50957.5小麦面粉2.01.40. 019U土亘?.o4.50579.685.5L40.50.190.?892.111】2896g 0笳子M0GO1.4.04.1.9白窗包&01.27405.2 LS0.15&025. 1.510 *0.201$.0工62570 72&

8、05. 0345 07. Qth562.5】7571272 0牛肉7.C3.0K575- 0 78 0水2如23010 810049X0 0 4眇06）产品质量好远红外鏡的光子能量比紫外线、可见光线都要小，因此一般只会 产生热效果，不会引起食物成分的化学变化.另外，远红外加热的速度快，加热时间可 大大缩短因此食物成分受热分解的可能性也小.实脸还明；一些含有叶绿素和维主素 等易分解成分的果蔬，采用远红外加热下燥代替传统的干操方法后，这些成分的损失大 大减少. （7）热吸收率高 爺面已经提到，大部分的食品材料的电磁波吸收峰多集中在2. 5 20#m的远红外线渡长范围内即大部分的食品材料对运红外线都

9、有很高的吸收率。这就 是食品加工中普遍应用远红外线加热的原因之一.第二节远红外加热的设备的分类有箱式加热炉和隧道式加热炉图3叨箱式炉外形第三节 远红外加热在食品工业中的应用一、食品远红外干燥用于谷物、面条、中草药的干燥。优点：加热速度快，吸收均匀，加热效率高，化学分解小，原料不易变性，适 于热敏性物质的干燥。实例_：菠菜 直径Sfinxm的ST菜在70 CT，经310円n披快的远虹外干燥，其产品的维主索C的 残存量为217m&/100e样品是一般电赠干燥产品的2倍应用远红外干操育基 产品的 透光度（透光度越高*说明叶最素含越氐新鮮青鑑的透光度为63%）为72%.而热 凤干燥的制品超过80%.即

10、叶绿素的保存率以远红外干燥的为高。除此之外，远红外干 燥的青R90C热水 3mm 水性契比热凤干燥的好”这说明，远红外干燥的产昂的 表面礎比程度较低。日本的清水贤对马蛉薯和胡事卜进行远红外干燥的试验表明，基干 制抽的丧面鼻有多孔特性.这无嶷对产品的复水很有好处。实例二、水产品干燥实例三、面条干燥二、食品远红外焙烤 优点：加热速度快，表层加热效果好，因此可以满足焙烤的要求。 实例：在酥性饼干的制造中，传统的做法是在 80下进行第一次干燥，但在该 条件下，表面和内部的水分分布不均匀，膨化是产生大小不一的气泡，因此产品咬 感较差。而采用远红外干燥，不仅无此现象，而且还可节约分钟时间。在第二 次干燥时

11、，还可节约 2/3 的时间。同时可节约 62%的厂房面积和 19%的燃料费用。三、食品远红外熟成、远红外熟成的概念 利用远红外线辐射食品时，引起食品内部水分及有机物质分子振动，导致蛋白 质、碳水化合物等物质的变化，从而达到熟化的效果。、实例实例一：降低煮蛋时的破壳率 传统方法煮蛋的过程及缺点过程是先将蛋放入的水中， 然后在水浴 中加热到，再用冷水冷却到。由于蛋与水的温差较大，所以破壳率较 高，且造成水中微生物对蛋的污染。远红外线加热的过程及优点采用干式加热，不需放入水中。加热均匀，熟 度一致，不受水中微生物的污染，破壳率由降低到，常温下放置个月 不会败坏。实例二：加速酒的陈酿速度 一般酒类的陈

12、酿时间要年至数年，但用远红外线照射，仅需数小时甚至几分 钟。实例三：加速腌渍进程四、食品远红外杀菌 优点：远红外线加热杀菌不需经过热媒。 远红外线直接照射到待杀菌的物品上， 传热直接由表面渗透到内部， 另外有部分远红外线直接穿透表面， 加热内部加热 （穿 透力比微波稍差）。因此，远红外线不仅可以用于一般粉状和块状食品的加热，而 且还可用于坚果食品如咖啡豆、花生和谷物的杀菌及灭霉，以及袋装食品的直接杀 菌。（一）谷物和果实的表层杀菌处理 常用于谷物杀菌的方法是：向谷物中通入有毒气体如氧化乙烷、氧化丙烯和溴 甲烷等，但毒气会带来安全问题。因此，美国对此工艺作了严格的限制。远红外加热处理谷物和果实表

13、面，不仅可杀灭谷物表面的微生物，还有助于脱 壳，并且无毒，而且还有助于提高产品的消化性能。图322远红外干燥流程图AJt箱B红外加热元件C 一綸送带D-振动器E-暫芒箱F-粉碎机G空气分选器H-r箱（二）谷物和果实的内部处理1、大豆的灭霉处理优点是升温快，工艺达到灭酶的要求，耗能低 赖氨酸损失小。图M-23是利用运红外线处理大豆使其脂肪氧含酵失活的流释图大豆首先盟远红外 线照射，快速升沮然后在保温仓电保温一段时间.采用该就程处理大豆不仅可比很好 地达到灭離的工艺妥求见图3-24）,而且降低軽耗另外；采用该流程处理*大豆中的 niKRm失可以威少到堆小程度。图3-23远红外处理大豆工艺流程图2、豌豆的灭酶处理 新鮮豌豆衽进冷冻保竜以前要使其脂肪氧合祥失活。同样，上述流程也适合于新鮮 绿瞬豆的灭酵处理.采用该流程处理*航垃维生素C的悍存車离于传统的热水廉烫风 味也要比传统的热水谏烫处理奸.3、饲料用蚕豆的灭酶处理、饼用小麦面粉的灭酶处理、油菜籽灭酶处理、谷物与果实内外部的同时处理五、食品远红外解冻 利用远红外线对冷冻食品进行解冻处理试验，表明内部与外部温差小，中心温 度上升快，适于解冻的要求。