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紅外技術(shù)在食品工業(yè)中的應(yīng)用
點(diǎn)擊次數(shù):703 更新時(shí)間:2023-11-27

2.1 近紅外檢測(cè)原理

近紅外光譜屬于分子振動(dòng)光譜的倍頻和主頻吸收光譜,主要是對(duì)含氫基團(tuán)的吸收,其中包含了大多數(shù)類型有機(jī)化合物的組成和分子結(jié)構(gòu)的信息。由于不同的有機(jī)化合物含有不同的基因,不同的基團(tuán)有不同的能級(jí)。不同的基團(tuán)和同一基團(tuán)在不同的化學(xué)環(huán)境中對(duì)近紅外光的吸收波長(zhǎng)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(shí),頻率相同的光線和基團(tuán)將發(fā)生共振現(xiàn)象,光的能量通過(guò)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(dòng)頻率不同,該頻率的紅外光就不會(huì)被吸收。因此,選用連續(xù)改變頻率的近紅外關(guān)照射某樣品時(shí),由于試樣對(duì)不同頻率近紅外光的選擇性吸收,通過(guò)試樣后的近紅外光線在某些波長(zhǎng)范圍內(nèi)會(huì)變?nèi)?,另外一些波長(zhǎng)范圍內(nèi)會(huì)變強(qiáng),透射出來(lái)的紅外光線就攜帶有機(jī)物組分和結(jié)構(gòu)的信息。通過(guò)檢測(cè)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(guò)透射光攜帶信息進(jìn)行檢測(cè)的方法,稱為近紅外透射檢測(cè)法。

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

2.2 遠(yuǎn)紅外干燥殺菌原理

由于紅外線的譜帶位于可見(jiàn)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(wú)介質(zhì)熱損失,隨著波長(zhǎng)的變化有質(zhì)的變化,突出表現(xiàn)為它的穿透力和熱效應(yīng)。水和含水物質(zhì)的分子或基團(tuán)的固有運(yùn)動(dòng)(振動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng))頻率,換成波長(zhǎng)表示大致在2.5~200μm波帶,遠(yuǎn)紅外線頻率相匹配。遠(yuǎn)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(jí)變化,迫使分子運(yùn)動(dòng)加劇而內(nèi)部發(fā)熱,使其溫度急劇升高。同時(shí)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(kuò)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(guò)程,縮短了干燥時(shí)間。同時(shí)濕食品中含有的細(xì)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(shí)現(xiàn)了高效、節(jié)能、殺菌的干燥過(guò)程。

2.3 高紅外加熱原理

近來(lái)在國(guó)內(nèi)外,紅外輻射加熱技術(shù)又向短波長(zhǎng)延伸,在雜志上也可見(jiàn)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(lái)描述高紅外技術(shù):

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(qiáng)度的加熱方式。

紅外波長(zhǎng)越短,越容易被緊密排列分子吸收而產(chǎn)生熱量。在對(duì)有機(jī)涂料的干燥固化過(guò)程中,金屬最容易吸收短波紅外輻射,而有機(jī)涂料對(duì)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(shí)里層的水分和空氣被趕出涂層外表面。雖然金屬溫度高達(dá)400℃,但有機(jī)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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