红外线加热的应用有什么(红外加热)

红外光是波长比红光更长的不可见光，波长为0.7μm ~80μm，俗称红外光。根据波长范围的不同，红外线可分为短波红外线(波长小于1.5μm)、中波红外线(波长在1.5 μm-3μm之间)和长波红外线(波长大于3 μm)。自然界的一切都辐射红外线，红外线的主要作用是发热。红外加热技术就是利用这一特性发展起来的一种新型干燥技术。

波长的归类（图片来源Elstein产品手册）波长分类(图像源Elstein产品手册)

红外加热技术原理

红外加热技术是一种利用红外辐射器(如陶瓷红外辐射器、箱式应时加热器等)发出的红外线进行干燥的方法。)，被物料吸收转化为热能，达到加热干燥的目的。其本质是辐射传热过程。

材料吸收红外线的辐射能后，会将辐射能转化为材料分子的转动能或改变分子的转动能，从而加剧内部振动。因为电子的运动和分子的振动速度极快，材料之间的晶格和键群快速振动碰撞，摩擦产生热量。特别是当红外线的辐射频率与物料分子的固有频率一致时，会发生类似共振的现象，物料分子内部运动更加剧烈，温度上升更快，从而达到快速干燥的目的。

由于红外线的穿透，材料内部热量会不断积累，被红外线加热时温度会不断升高。由于水的不断吸热和蒸发，材料的外部温度相对降低；材料由内向外形成温差，所以材料的热扩散过程是由内向外进行的。况且材料内部的水分含量比外部高，水分总是从内部向外扩散。因此，物料的湿扩散和热扩散是同方向的，从而加速了水的扩散，即加速了物料的干燥过程。

远红外加热炉远红外加热炉

红外加热技术的优势

根据传热机理的不同，干燥方法可分为对流、传导和辐射。目前广泛使用的是对流和传导加热。红外加热技术作为一种新型的辐射加热技术，与传统的干燥方法相比具有以下优点。

1)效率高:红外加热技术的主要能量是电磁波。电磁波的传播速度与光速相同，不需要介质，所以传播速度快，介质损耗小，导热和温度梯度、湿度梯度方向一致，所以升温快，干燥速率高。

2)节能:红外辐射的能量与辐射温度的四次方成正比。与传统加热方式相比，生产效率提高20%~30%，节电30%~50%，其他能源节约30%左右。

3)环保:红外加热技术的能量来自电能，能量转换过程中无碳排放。而且能量可以直接被材料吸收，不会产生浪费。而且加热设备安全性高，对人体的伤害小。

4)产品质量好:物料吸收红外线时，化学性质稳定，不易变性，干燥后的产品质量好。

5)节约成本:红外线加热器投资少，生产场地小，不会产生其他费用，所以生产成本低。

6)易于精确控制:现代工业使用的辐射源，如德国爱尔斯坦陶瓷红外辐射器，配以合适的温度控制器和温控电路，可实现精确控温(+/-1℃)。

红外加热技术在果蔬干燥中的应用

水果和蔬菜在现代均衡饮食中起着非常重要的作用。而新鲜果蔬易腐，季节性、地域性强，储存运输困难。为了解决这些问题，干燥是常用的有效方法之一。常见的干燥方法包括自然干燥、阴干和热风干燥，但它们费时、低效、卫生差，且难以控制产品质量，不符合现代食品加工理念。

干燥的果蔬（图片来源网络）果蔬干(图片来源网络)

红外加热技术作为一种新型的辐射加热技术，将干燥脱水与漂烫结合起来同时灭酶，具有加热穿透力强、物料内外同时加热的优点，在国内外得到广泛应用。而且随着人们对产品质量要求的提高，红外加热技术常与其他干燥技术结合使用——联合干燥(充分利用各种干燥方法的特点，将两种或两种以上干燥方法结合起来的混合干燥技术)，可以优化干燥工艺，提高产品质量，减少干燥时间，增加经济效益。目前国内外有红外-热风(IR-HA)联合干燥、红外-微波(IR-MD)联合干燥和红外-true 空(IR-VD)联合干燥。

红外-热风联合干燥

热风干燥可以及时带走材料表面蒸发的水蒸气，使材料内部的水分得以扩散。红外加热技术可以同时加热物料内外的水分，温度梯度和湿度梯度同向，从而加快物料的干燥过程。

结果表明，该技术能显著提高干燥速率和复水率，降低产品的收缩率和硬度。

红外-微波联合干燥

红外线具有很强的穿透力，因此它可以用于干燥水果和蔬菜，速度快，质量好。微波穿透性更强，内外同时加热，更适合后期干燥脱水困难或干燥后失水的农产品。

结果表明，随着远红外和微波功率的增加，物料的脱水率也增加。远红外功率、微波功率和转变点水分含量对产品能耗率和感官质量有显著影响，成品质量更好，干燥速度更快。

红外线-真空组合干燥

红外空干燥最大的特点是在真实空的环境中进行干燥，干燥室内部压力大于外部压力，使果蔬在压差和湿度梯度的作用下快速干燥。

结果表明，整个干燥过程可分为增速、恒速和降速三个阶段，产品的干燥速率主要受辐射强度的影响。

红外加热技术作为一种新型加热技术，具有高效、节能、无污染等优点。与传统加热技术相比，应用范围更广。但在国内，红外加热技术结合其他技术在果蔬干燥中的应用还处于起步阶段，尚未形成规模。因此，联合干燥技术要实现自动控制，就必须建立合理的数学模型，这是今后研究的重点，也是难点。此外，联合干燥技术的设备也需要不断改进，自动控制、安全操作和在线精确检测将成为未来的发展方向。