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系列红外辐射(吸收)涂料、红外加热元件、红外辐射加热模块...

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红外技术在食品工业中的应用
发布时间:2021-04-06        浏览次数:0        返回列表
 红外技术在食品工业中的应用

红外(波长0.72~1000μm之间的电磁波)技术已逐渐应用于航天、航空、遥感、工业检测、食品、医药、化工、石油工业等军民研究领域。人们根据红外光谱的不同波段合理的选择应用到其他所关心的领域,因为对红外波谱并没有一个明确的划分,在不同的研究领域有不同的划分,我们引入到食品工业中,习惯上将近红外(0.72~3μm)用来进行快速检测,例如含水量检测和蛋白质含量的检测;中红外(3~40μm)已经被广泛用来进行掺假检测;远红外(40~1000μm)更多的用来加热和干燥,例如烤烟、果蔬的脱水处理;高红外(0.76~3)一般用来加热,现在流行的光波炉就是高红外应用的典型例子。

一、原理

2.1 近红外检测原理

近红外光谱属于分子振动光谱的倍频和主频吸收光谱,主要是对含氢基团的吸收,其中包含了大多数类型有机化合物的组成和分子结构的信息。由于不同的有机化合物含有不同的基因,不同的基团有不同的能级。不同的基团和同一基团在不同的化学环境中对近红外光的吸收波长都有明显的差别,且吸收系数小,发热少,因此近红外光谱可作为获取信息的一种有效载体。近红外光照射时,频率相同的光线和基团将发生共振现象,光的能量通过分子偶极矩的变化传递给分子;而近红外光的频率和样品的振动频率不同,该频率的红外光就不会被吸收。因此,选用连续改变频率的近红外关照射某样品时,由于试样对不同频率近红外光的选择性吸收,通过试样后的近红外光线在某些波长范围内会变弱,另外一些波长范围内会变强,透射出来的红外光线就携带有机物组分和结构的信息。通过检测器分析透射或反射光线的光密度,就可以确定该组分的含量。这种通过透射光携带信息进行检测的方法,称为近红外透射检测法。

由于近红外技术能够及时快捷的对样品进行检测,在生产中可以在生产流水线上装配近红外装置,对原料和成品及半成品进行连续在线检测,有利于及时发现原料及产品品质的变化,便于及时调控,维持产品质量的稳定。

2.2 远红外干燥杀菌原理

由于红外线的谱带位于可见光和微光之间,具有光和波的性质,以光速在空间直线传播。它辐射到物体表面上能反射、透射和吸收,无介质热损失,随着波长的变化有质的变化,突出表现为它的穿透力和热效应。水和含水物质的分子或基团的固有运动(振动或转动)频率,换成波长表示大致在2.5~200μm波带,远红外线频率相匹配。远红外线能穿入食物内部粒子之间的微小间隙,激起分子内能级变化,迫使分子运动加剧而内部发热,使其温度急剧升高。同时视频内部的液态水分在温度梯度的作用方向由内向外和湿度梯度方向一致,食品内部的水分热扩散以及表面水汽的蒸发都处于正向的较好状态,从而大大加速了干燥过程,缩短了干燥时间。同时湿食品中含有的细菌体接受了红外辐射后,变化凝固、代谢障碍、活性消失以至杀死。上述作用的综合叠加,实现了高效、节能、杀菌的干燥过程。

2.3 高红外加热原理

近来在国内外,红外辐射加热技术又向短波长延伸,在杂志上也可见到“高红外”的名词,即“高密度红外辐射加热(High Density Infrared)”俗称高红外。

我们可以这样来描述高红外技术:

1.采用了高频率(短波)的红外辐射加热灯管;

2.采用了高密度的加热布局;

3.采用高辐射强度的加热方式。

红外波长越短,越容易被紧密排列分子吸收而产生热量。在对有机涂料的干燥固化过程中,金属容易吸收短波红外辐射,而有机涂料对短波红外辐射则是透明的。因此高红外管0.76~3μm波段能量透射空气与涂料,直接向金属工件加热,涂层内表面先胶化固化,同时里层的水分和空气被赶出涂层外表面。虽然金属温度高达400℃,但有机涂料表面并不先形成皮膜,这样保证了加热的有效性。