远红外技术原理 2.1 远红外辐射原理  红外辐射习惯上称为红外线或红外, 也有称为热辐射。构成物质的基本质点:电子、原子或分子, 都在不停地运动着——振动或转动,物质的基本质点不仅发生转动能级的跃迁, 也扩大了以平衡位置为中心的各种运动幅度, 质点的内部能量加大。当物质(同种双原子分子构成的物质除外)遇到具有某个振动数的红外线辐照时, 如果红外线的振动数与基本质点的固有频率相等,则会发生与振动学中共振运动相似的情况。物料内部发生分子之间的碰撞, 产生自热效应,部分分子挣脱了原来物质对它的束缚, 水分或有机溶剂脱离原来的物质,从而快速有效地加热物质。 2.2  红外辐射特点 2.2.1 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,把热辐率大的理想物质称为黑体, 黑体不仅有大的热辐率, 同时也有基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。普通食品加工中所使用的加热温度范围一般在300K-500K左右，在这一温度范围内,黑体或者近似黑体的物质热辐射能量密度大的波长正是在2.5-20um的远红外线的波长范围内，也就是说在食品工程加热的温度范围内使用远红外线有着较高的辐射效率。  2.2.2 热损失小，易于控制  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, 所以在食品的冻结干燥和冻结升华过程中可以加速干燥过程，这是其他加热方式难以办到的。另外, 远红外射线同其他光波一样具有直线传播、专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。 2.2.3 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1000℃。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。为了提高工作效率就必然要增加加热设备的体积和规模。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。因为两物体之间热辐射传播的速度与这两物体之间的温度差的四次方成正上匕因此远红外辐射的实用能流密度比起传导和对流传热大得多, 不仅可以缩短加热时间和节约设备费用, 而且可使一些如烧鸡、烤鸭等烤制食品表面很快形成皮膜, 减少内部香味成份的损失。 2.2.4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。因为物体的温度是其分子运动动能的表现, 从分子运动的观点看, 物体的分子结构与共对各种电磁波的吸收关系很大。不同结构的分子都有其固有的振动频率,当辐射电磁波的频率与分子的固有振动频率相同时, 就会产生共振现象, 也就是说被照射物质能够完全地吸收这一电磁波而激起本身分子更强烈地振动, 该物体温度的升高也就较快, 换句话讲: 就是被照射物质对该辐射波反射、透过的损失少, 吸收效率聂高。 2.2.5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、V c 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。常见的远红外加热器 3.1金属管状加热器  它是靠电阻丝通电加热后, 金属壳管也随着发热, 并发射出红外辐射。但是, 其能量比较低, 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碳化硅板状加热器  碳化硅本身是良好的远红外辐射材料, 用它制成的加热器效果比金属管状效果好。但是碳化硅加热器不是所有波段都理想, 所以要在其表面涂加高辐射材料, 才能达到预期效果（图二2）只有当物料吸收红外线时，红外线能量才被转换成热量旧。现实中被加热干燥的谷物是由许多不同的成分组成的，如水分、蛋白质、淀粉等。因为每种成分的结构、组成不一样，所以它们吸收不同波长的红外线。对于宏观的谷物来说，它的红外吸收波段是内部成分相应吸收波段相互叠加、耦合的结果。虽然每种成分对红外各波段的吸收强弱不同，但由于各个成分吸收的红外辐射频率并不互补，所以整体叠加、耦合的结果是谷物对红外辐射各波段的吸收强弱不一样的。即谷物对红外吸收具有选择性。

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