远红外干燥技术及应用前景研究

李建军

（塔里木大学机械电气化工程学院，新疆阿拉尔843300）

远红外干燥技术及应用前景研究

李建军

（塔里木大学机械电气化工程学院，新疆阿拉尔843300）

介绍了远红外干燥技术研究现状，阐明了远红外技术的发展前景，远红外干燥和其他干燥技术相结合是今后干燥技术研究的方向.

远红外；干燥；应用

1 远红外干燥

1.1 红外的特点与利用

红外线是波长范围为0.75～1000μm的电磁波.而远红外是红外线中一部分波段，也是电磁波的特定区段.分子、原子的运动是产生红外辐射的原因.不同的运动形式对应于波长不同的红外线.红外线（包括远红外线）的特点：一方面当其发射时，能使热量高度集中；另一方面能被自然界中大部分物质所吸收.此外，红外线有很强的穿透力，能直接穿透厚层的不透明体[1].因此红外线的应用越来越广泛，近年来在干燥上应用开始增多，尤其是对蔬果的干燥更是新技术.

1.2 红外干燥机理

干燥主要用红外线中的长波段即远红外，其波长范围为25～1000μm，当蔬果吸收红外线时，几乎不发生化学变化，只引起粒子的加剧运动，使蔬果温度上升.特别是当蔬果分子、原子遇到辐射频率与其固有频率相一致的辐射时，会产生类似共振的情况，从而使蔬果升温，干燥得以实现.在红外辐射的干燥过程中，由于红外线有一定的穿透性，在蔬果内部形成热量积累，再加上被干燥蔬果面水分不断蒸发吸热，使蔬果表面温度降低，造成了蔬果内部比外部温度高，使蔬果的热扩散过程由内部向外部进行.同时，由于蔬果内部的水分梯度引起的水分移动，总是由水分较多的内部向水分较少的外部移动，所以蔬果内部水分的湿扩散与热扩散方向是一致的，这将加速水分的扩散过程，也即加速了干燥进程[2,3].

1.3 红外干燥的特点

和远红外干燥相比，传统的热风干燥时间过长，干燥蔬果等农产品营养成分有损失，产品的色泽发生变化以及干燥物质品质下降.远红外干燥由于能流密度大，穿透性性强，在使产品外表受热的同时也让其内部受热、温度升高，并且内外均匀.因此，使传热效率大大提高，从而干燥效率也相应得到提高，干燥时间大大缩短，避免了蔬果等农产品营养成分的损失，保持了产品色泽，提高了品质.

因此红外干燥特点有：穿透力强，不但能加热物质表面，还能加热物质内部；热量损失少，直接把热量传递到物质上，不需要中间媒介；光子能力低，蔬果等产品收其分解的可能性比较小；辐射干燥均匀，干燥品质高，没有色泽的变化；营养成分流失比较少，能够保障物质的品质；清洁能源，对物品没有污染；加热速度快，比热风干燥效率高；红外加热装置简单，投资费用低，节省成本.

2 远红外干燥研究

2.1 概况

上个世纪三十年代美国福特汽车公司首次将红外灯用于油漆固化，开创了红外加热历史.由于世界煤炭、石油等能源紧缺，各国都在寻求利用其他能源，在加拿大Cascades等十余个公司所使用的红外干燥装置，都是由魁北克水力电力公司的LTEE以实验为依据进行工业化设计的.近年来，红外线干燥技术在欧美呈每年较快增长的需求；在日本较早应用远红加热，欧洲使用最广，其中法国的理论处于先进水平.其中日本的Afzal和Abe等(1998)利用远红外线对土豆的水分扩散进行了研究，重点就辐射强度和切片厚度对远红外干燥过程中土豆的水分扩散特性进行了研究，并建立了相应的数学模型.2001年日本的Mongpraneet，Abe和Tsurusaki等人采用远红外真空干燥的方法对威尔士洋葱进行干燥研究，得到的脱水洋葱质量好[4-6].

2.2 我国红外干燥技术研究现状

近年来，远红外技术在我国干燥领域的研究和应用也发展很快.目前国内对于远红外线进行干燥所作的研究中，单独的远红外干燥比较多.王俊，许乃章等(1992)也用远红外线进行了蘑菇的干燥实验，对其脱水温度特性和干燥产品的品质进行了研究，并建立了干燥过程中恒速和降速两阶段的速率模型，同时研究中还分析了平均脱水率与干后产品品质之间的关系，另外其他联合干燥技术如红外真空、红外微波干燥等已经开始出现研究[7-9].

3 远红外干燥技术应用前景

远红外干燥技术应用有很好的前景，有自己的优势.

3.1 节约能源

远红外干燥和传统干燥如热风干燥相比节约能源、效果显著.现在各国都在采取提高能源效率和改善能源结构的措施，即发展环保新能源，都在大力研究与开发其他能源利用技术，包括在使用能源干燥领域中的应用.在我国，远红外干燥不仅可以缓解我国不可再生能源如煤炭、石油等紧缺问题，还可以减少由于煤炭等燃烧所释放的有害物质对于环境所造成的负面影响，如环境污染、气候变化生态平衡破坏等.

3.2 加热温度稳定、产品质量好

红外线干燥对各种食品、果品等农副产品的干燥尤为适宜.而我国是农业大国，很多粮食和蔬果需要干燥处理，目前大部分采用的是自然干燥法，即在阳光下露天晒干的自然干燥法或阴干法，这样虽然简单，但是无法保证卫生状况，而且易受到天气的影响，并且干燥周期过长，干燥后的产品质量无法得到保证，色泽发生变化，品质无法得到保证.

4 联合干燥技术

随着科学技术的发展，单独使用远红外干燥已经不能满足干燥要求，现在远红外与其他先进干燥技术联合干燥成为现在研究干燥的热点，目前国内已经有远红微波干燥、远红外真空干燥等研究.远红外真空干燥.远红外真空干燥对蔬果的研究表明：真空状态下产品的干燥效果明显优于常压下的干燥效果.在用红外真空干燥研究蔬果脱水过程中，得出了影响蔬果脱水主要因素对蔬果干燥特性的影响规律，并可以得出复水比、脱水速率等指标的回归数学模型和最佳参数范围.

红外微波干燥.远红外具有一定的穿透性，干燥高水分果蔬时具有保质，速度快，节能等特点.微波的穿透性更强，且干燥环境不会产生高温，适宜用来干燥较难脱水或在后期干燥难以失去水分的农产品.因此对于果品较大不易干燥的可以采用远红外微波联合干燥，通过对干燥后蔬果质量的研究，可以得出红外微波的最优组合.

5 结束语

对于远红外干燥，研究时应该注意：

（1）要利用几种干燥相互结合进行联合干燥，这样有利把各自干燥的优势发挥出来，实现最优干燥.

（2）应加深对红外干燥机理研究，从而有利于用红外干燥技术对蔬果的干燥过程进行实时的控制，以达到最佳干燥.

（3）多种干燥方案进行比较，从而既节能环保又减少干燥时间.

〔1〕君轩.红外和远红外技术[J].世界橡胶工业，2009, 36(1):43-45.

〔2〕杨瑞金,邵佩兰.远红外干燥及杀菌[J].粮油食品科技，1998.7-8.

〔3〕夏朝勇,朱文学,张仲欣.红外辐射技术在农副产品加工中的应用与进展[J].农机化研究，2006（1）:196-201.

〔4〕孙中伟.红外干燥技术进展[J].南京林业大学学报，1997（21）:150-151.

〔5〕AfzalTM,AbeT.DiffusioninPotatoDuringFarInfraredRadiationDrying[J].Journal ofFoodEngineering,1998,37:353－365.

〔6〕MongpraneetS,AbeT,TsurusakiT.Accelerateddryingofwelshonionbyfarinfraredradiationundervacuumconditions[J].Journalof FoodEngineering,2002(55):147－156.

〔7〕王俊,许乃章.远红外干燥香菇及苹果的机理研究[J].农业机械学报，1992,23(3):43-48.

〔8〕肖旭霖,张宝善.洋葱真空远红外干燥规律研究[J].农业工程学报,1999,15(3):246－250.

〔9〕王俊,蒋生昕,金红良，等.微波远红外联合干燥黄桃的试验研究[J].浙江农业学报,1999,11(1)：26－28.

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1673-260X（2013）03-0058-02