远红外线技术讲解.ppt

远红外技术,,,,目录,,1、什么是远红外？ 2、远红外技术的原理 3、远红外技术在食品中应用及问题 4、专业联想---远红外技术在乳制品中的应用 5、总结 6、参考文献,,什么是远红外?,,,,,,,,,,,,,10-9,10-6,10-3,m,,可见光,,,1.5,,,0.72,5.6,,,1000μm,X射线波长＜0.01μm；0.01〈紫外线＜0.38 0.38〈可见光线＜0.72；,根据图示可以看出红外线介于可见光和微波之间的电磁波，且分为近、中、远红外 远红外实际上就是远红外线即介于5.6~1000μm之间的电磁波 远红外技术：利用热辐射对原料进行加热干燥的一种方法远红外技术的原理,,远红外加热是利用辐射能进行加热的过程, 其能量是通过辐射方式而传递分子总是在不断地运动着的,或者是振动或者是转动, 它们都有自己固有的频率当辐射体发出的远红外线到达物体上时, 会出现反射、吸收或穿透等现象若辐射体射出的远红外线辐射波长与被照物体吸收波长一致时，该物体就会大量吸收远红外线，从而改变物体本身分子的振动和运动状态，扩大了以平衡位置为中心的振幅，增加了运动能量，分子由摩擦和运动而产生热，用于能量的转换使物质里外同时变热。

远红外技术的特点,1、热辐射效率高 所有的辐射加热都需要一个热辐射源,由物理学可知:作为热源物体的热辐射效率与物体的材质有关,把热辐率最大的理想物质称为黑体,黑体不仅有最大的热辐率,同时也有最大的对外来辐射的吸收率远红外线加热时为了提高热辐射效率,热源的材质一般都选用热辐射率接近黑体的物质 2、热损失小，易控制 远红外辐射热在空气中传播时的损失很小,可以把热直接辐射到被加热体的表面;因为不存在传热界面, 并且同其他光波一样具有直线传播、漫反射和镜反射的性质,因此可以通过光的集散、遮断机构来使辐射热在加热器中更有效地被利用和控制,提高加热质量,减少不必要的热损失3、传热效率高 食品物料在加工工程中大都对于温度的限制比较严格,例如:有许多食品的加热要求不超过1000C在这样的要求下,使热源的温度也受到限制例如:热风干燥时,热风的温度就不能高于物料的温度因为热源与物料的温差不能过大,那么单位时间的能量传递也必然受到限制然而远红外辐射的特点之一就是在不使物料过热的情况下,可以使热源有较高的温度 4、热吸收效率高 在热辐射传播中,物体吸收、透过和反射辐射波的程度不仅与其表面状况有关,而且也与共材质有关，被照射物质对该辐射波反射、透过的损失越少,吸收效率越高。

部分学者的研究表明食品材料例如水、淀粉、纤维素等的电磁波吸收峰值多集中在 2~ 20μm的远红外线的波长范围内,也就是说大部分食品材料对远红外辐射的吸收率最高5、加热引起食物材料的变化损失较小 在食品的烘烤、干燥等加热工程中,避免食物成份的变化和损失是很重要的问题在热辐射电磁波中远红外线的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,而不会引起物质的化学变化而且,因为远红外辐射加热的效率较高,可使加热时间大大缩短,这也使得食品成份受热分解的可能性大为减少许多实验已证明:一些含有叶绿素、Vc等易分解成份的果蔬,采用远红外辐射代替传统的干燥方法后,可以使这些成份的损失大大减少 6、辐射可达一定深度,受热均匀 从电磁波传播的原理可知,波长越长,透过物体的深度越大因此比起其他光波,远红外热辐射不仅可以把热能传播到物体的表面,而且还能把热能直接传播到物体的一定深度, 可以显著提高加热效率;同时远红外被物体吸收的程度与被照射物体的抓色无关,因此远红外辐射加热时,可使物料不受本身颜色的影响,受热比较均匀,避免局部的过热损失1、只有一个出入炉门的密闭的箱式加热炉，称为烘箱，或烤箱常见的远红外加热设备及种类,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,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”，有时也称为隧道炉灯状远红外辐射器 (1)棒状辐射体 (2)梨状轴射体 (3)弯月型辐射体 1.灯头 2.辐射体 3.反射罩,平板状辐射加热器,1、根据结构形式：灯状、管状和板状辐射器食品工业用远红外加热元件,通过电极加热电阻丝发热，使金属管壳发热并辐射远红外对原料进行干燥处理其能量比较低, 最近人们发现在金属管表面涂上一层金属氧化物, 比如氧化铁、氧化锆、氧化钛等, 将大大提高红外辐射能量2、根据制作材料： 碳化硅红外加热元件,,,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℃，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，并且外涂金属效果更好 ②缺点：抗机械振动性能差 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,金属管状远红外加热元件,,远红外技术在食品中应用及问题,,基于远红外线的特性, 这一技术在食品工业中的应用,主要应用在以下几个方面: 1.促进食品的成熟 国外食品专家已成功地试验出,利用远红外线使水产制品蛋白质易于成胶,促进面筋形成,达到成熟;鸡蛋用远红外线照射受热均匀,热度一致,风味胜过水煮。

在茶叶生产中,用远红外线照射可以使茶叶的温度达到30～40℃凋萎,从而可以增加茶叶的香味,保持良好的品质 2.用于防腐杀菌 远红外线用于照射食品可以起到防腐杀菌的作用例如:用远红外线照射刚采集的高水分的新鲜柑桔、桔子、苹果等,能降低其水分含量,减少储存过程中因水分过大而造成的腐烂现象采用远红外线辐射加热,还能杀死细菌和微生物,可以用于各种袋装食品的灭菌处理, 例如：奶制品、豆制品等食品的加工业和保鲜技术3.脱水干燥处理 食品应用红外线脱水干燥具有加热速度快、加热方式均匀、传热效应高等优点这种原理和微波炉的原理是一样的,现今也出现了光波炉这种烹调技术日本就开发出一种远红外线蔬菜干燥装置根据蔬菜的不同种类和状态采取不同的措施,在短时间内将蔬菜烘干这样不仅减少了蔬菜营养成分的流失,且蔬菜的外形变化不大,用冷水或温水浸泡后,蔬菜能很快的恢复原状该装置既能生产出冷冻干燥食品相媲美的干燥蔬菜,且成本比热风干燥低很多 4.远红外线烘烤食品 远红外线具有表面加热均匀的性能,因此可用于烘烤食品远红外烘烤食品的优点在于,不会产生类似膨化造成的内外表面的水分分布不均匀、口感较差的现象,能使食物的内外表面水分一致,口感好。

常见用于如炸鱼、煎蛋等5.检验食品的营养 利用远红外线分析食品营养成分,是远红外在食品工业中的又一新应用美国科学家利用红外光谱法测定麦类制品的面粉及烘烤食品原料的蛋白质、微量元素、脂肪及含水量等应用这项技术的目的在于实现食品质量常规检验程序的自动化这种红外线检测仪大小和影碟机类似,具有携带方便、分析速度快等特点,测定全过程仅2～3分钟 6.在榨油业中的应用 远红外线在榨油业中应用效果颇佳日本一公司率先造出一种远红外线食品榨油机,以碳化硅发热体作为远红外线发热体,表面涂有氧化物陶瓷,该装置不仅加热的时间缩短40%,而且可以防止食油氧化7、在酿酒业中的应用 日本轻金属公司成功地开发出远红外线酿酒器,只需要十几个小时便能酿出美味的果子酒这种酿酒器是利用铝材经过特殊加工后,再经过加温就会散发出远红外线,从而代替了传统的自然放置的酿酒工业在类似电饭锅容器里装上铝制电气加热器便制成使用时,接通电源,可以使锅内保持28摄氏度,这一温度促使果汁外流,从而迅速地酿出果酒远红外技术利用工程中存在的向题,1、远红外远红外辐射的产品规格缺乏标准； 2、远红外引起的电力紧张； 3、对远红外辐射作用的误解和夸大；,,4、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； 5、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专业联想---红外技术在乳制品中的应用,,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（40℃），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（100℃），8kw以上的照射功率，10min的照射时间就可将活菌完全杀死 虽然远红外照射能够很好的将乳品中的细菌杀死，但对于乳品风味的保留，对营养物质的破坏程度还有待研究1、对袋装奶进行杀菌处理,,低温远红外进行乳酸菌的保留杀菌技术的研究，也有待探索和发展 2、另外中红外技术在乳制品掺假中的应用 物质在中红外光谱区具有一定的吸收特性,像中红外技术已用于测定啤酒和酒精饮料中乙醇含量、原料肉中蛋白质和脂肪含量、黄油中的脂肪和水分、牛奶的分析测定、某些食品的掺假检测、食用油脂特性的研究等等,它已成为现代结构化学、分析化学最常用和最不可缺少的工具之一。

总结,,远红外技术是一门跨学科的多边科学，具有广泛的应用领域，与其他先进技术相结合，必将推动科学技术的发展低温远红外辐射技术的研制开发对食品工程的产品多样化、提高产品的加工品质也有着重要的意义目前远红外技术在果汁、牛乳、啤酒等液体杀菌防腐的研究应用较少远红外用于固体的杀菌技术是否适合果汁、 牛乳、啤酒等液体杀菌，如何借鉴远红外的固体杀菌技术及其他方式的杀菌技术来设定适合果汁、 牛乳、啤酒等液体杀菌器的发射、接收装置及自动控制等方面使得使用该技术后“果汁、牛乳、啤酒等液体达到杀菌防腐的目的”品质和风味更适合人民健康生活的要求这也是远红外技术的新的应用领域研究参考文献,,,[1] 吴继红,张欣,葛毅强,蔡同一.特征远红外技术用于果蔬干制的研究[J].食品科学,1998, 19(8):26-29 [2] 武晓鲁,吴忠林.远红外加热技术的发展及远红外定向强辐射器的应用.中国能源,1999(1):44-46 [3]徐怀平.远红外加热技术.河北人民出版社,1975 [4]程晓燕,刘建学.远红外技术在食品工程中的应用与进展.食品科技出版，2003,,,,谢谢大家,。