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紅外技術在食品工業(yè)中的應用
點擊次數(shù):927 更新時間:2023-11-27

2.1 近紅外檢測原理

近紅外光譜屬于分子振動光譜的倍頻和主頻吸收光譜,主要是對含氫基團的吸收,其中包含了大多數(shù)類型有機化合物的組成和分子結構的信息。由于不同的有機化合物含有不同的基因,不同的基團有不同的能級。不同的基團和同一基團在不同的化學環(huán)境中對近紅外光的吸收波長都有明顯的差別,且吸收系數(shù)小,發(fā)熱少,因此近紅外光譜可作為獲取信息的一種有效載體。近紅外光照射時,頻率相同的光線和基團將發(fā)生共振現(xiàn)象,光的能量通過分子偶極矩的變化傳遞給分子;而近紅外光的頻率和樣品的振動頻率不同,該頻率的紅外光就不會被吸收。因此,選用連續(xù)改變頻率的近紅外關照射某樣品時,由于試樣對不同頻率近紅外光的選擇性吸收,通過試樣后的近紅外光線在某些波長范圍內(nèi)會變?nèi)酰硗庖恍┎ㄩL范圍內(nèi)會變強,透射出來的紅外光線就攜帶有機物組分和結構的信息。通過檢測器分析透射或反射光線的光密度,就可以確定該組分的含量。這種通過透射光攜帶信息進行檢測的方法,稱為近紅外透射檢測法。

由于近紅外技術能夠及時快捷的對樣品進行檢測,在生產(chǎn)中可以在生產(chǎn)流水線上裝配近紅外裝置,對原料和成品及半成品進行連續(xù)在線檢測,有利于及時發(fā)現(xiàn)原料及產(chǎn)品品質(zhì)的變化,便于及時調(diào)控,維持產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定。

2.2 遠紅外干燥殺菌原理

由于紅外線的譜帶位于可見光和微光之間,具有光和波的性質(zhì),以光速在空間直線傳播。它輻射到物體表面上能反射、透射和吸收,無介質(zhì)熱損失,隨著波長的變化有質(zhì)的變化,突出表現(xiàn)為它的穿透力和熱效應。水和含水物質(zhì)的分子或基團的固有運動(振動或轉動)頻率,換成波長表示大致在2.5~200μm波帶,遠紅外線頻率相匹配。遠紅外線能穿入食物內(nèi)部粒子之間的微小間隙,激起分子內(nèi)能級變化,迫使分子運動加劇而內(nèi)部發(fā)熱,使其溫度急劇升高。同時視頻內(nèi)部的液態(tài)水分在溫度梯度的作用方向由內(nèi)向外和濕度梯度方向一致,食品內(nèi)部的水分熱擴散以及表面水汽的蒸發(fā)都處于正向的最佳狀態(tài),從而大大加速了干燥過程,縮短了干燥時間。同時濕食品中含有的細菌體接受了紅外輻射后,變化凝固、代謝障礙、活性消失以至殺死。上述作用的綜合疊加,實現(xiàn)了高效、節(jié)能、殺菌的干燥過程。

2.3 高紅外加熱原理

近來在國內(nèi)外,紅外輻射加熱技術又向短波長延伸,在雜志上也可見到“高紅外"的名詞,即“高密度紅外輻射加熱(High Density Infrared)"俗稱高紅外。

我們可以這樣來描述高紅外技術:

1.采用了高頻率(短波)的紅外輻射加熱燈管;

2.采用了高密度的加熱布局;

3.采用高輻射強度的加熱方式。

紅外波長越短,越容易被緊密排列分子吸收而產(chǎn)生熱量。在對有機涂料的干燥固化過程中,金屬最容易吸收短波紅外輻射,而有機涂料對短波紅外輻射則是透明的。因此高紅外管0.76~3μm波段能量透射空氣與涂料,直接向金屬工件加熱,涂層內(nèi)表面首先膠化固化,同時里層的水分和空氣被趕出涂層外表面。雖然金屬溫度高達400℃,但有機涂料表面并不先形成皮膜,這樣保證了加熱的有效性。


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