紅外線是波長比紅光長的非可見光，波長為0.75～1000μm，俗稱紅外光。紅外線根據(jù)波長的長短可分為三部分，即：近紅外線，波長在1～3μm;中紅外線，波長在3～40μm;遠(yuǎn)紅外線，波長在40～1000μm。

自然界中的任何物體都在向外輻射紅外線，紅外線的主要作用是熱作用，紅外加熱技術(shù)就是利用這種特性而發(fā)展起來的一種新型干燥技術(shù)。

紅外加熱技術(shù)是利用紅外輻射元件發(fā)出的紅外線被物料吸收直接轉(zhuǎn)變成熱能而達(dá)到加熱干燥目的的一種干燥方法。其實質(zhì)就是紅外線的輻射傳熱過程，紅外線作為一種電磁波，有一定的穿透性，能夠通過輻射傳遞能量。

物料吸收紅外線的輻射能后，將輻射能完全轉(zhuǎn)變?yōu)槲锪戏肿拥霓D(zhuǎn)動能量或使分子的轉(zhuǎn)動能量發(fā)生改變。并且，振動光譜可使物料分子的振動或轉(zhuǎn)動作用的振幅加大，從而加劇其內(nèi)部的振動。

由于電子的運動和分子的振動速度極快，因此物料間的晶格和鍵團的振動碰撞較快，摩擦生熱較快，所以，物料在使用紅外加熱時升溫速度較快。特別是紅外線的輻射頻率與物料分子的固有頻率一致時，會產(chǎn)生類似共振的現(xiàn)象，因此物料分子內(nèi)部的運動更加劇烈，升溫更快，從而達(dá)到快速干燥的目的。

由于紅外線有一定的穿透性，紅外加熱時物料內(nèi)部熱量不斷積累，溫度不斷升高;物料外部由于水分的不斷蒸發(fā)吸熱，溫度不斷降低;物料形成一個由內(nèi)到外的溫度差，因此物料的熱擴散過程由內(nèi)向外進(jìn)行。

除此之外，物料內(nèi)部水分含量大于外部，水分總是由內(nèi)向外擴散。因此，物料的濕擴散和熱擴散方向一致，從而加速水分的擴散，即加速物料的干燥過程。

1、紅外線加熱管具有熱效應(yīng)，在加熱的時候其所帶來的加熱效應(yīng)是目前加熱方法方式當(dāng)中最為突出的加熱方法之一。

2、在加熱的時候其所具有的加熱穿透能力極強。在穿透云霧狀態(tài)下的加熱效果也是很強的，另外這種投云霧方面的加熱效果主要受限于加熱管的波長問題，不同特性的加熱物體其所發(fā)射的紅外線波長也是不同的，不同特性的紅外線最容易被特性相同的物體所接收，而不被一些氣體所接收。

3、紅外線加熱技術(shù)加熱烘干的時候其所具有的熱能主要以輻射的方法來進(jìn)行傳遞的，其幅攝的強度與溫度是按照四次方的正比例關(guān)系存在的。

4、所幅射的熱能吸收與能力是和受熱物體的表面黑度成正比例關(guān)系的。

5、在使用紅外線加熱技術(shù)加熱烘干的時候其所加熱烘干的物體的熱能傳導(dǎo)強度主要是和溫度梯度成正比例關(guān)系。而與熱阻卻成反比例關(guān)系。

根據(jù)傳熱機理的不同，食品干燥可分為對流、傳導(dǎo)和輻射三種。目前，對流和傳導(dǎo)加熱是應(yīng)用得比較多也是研究得比較深入的。紅外加熱技術(shù)作為一種新型的輻射加熱技術(shù)，與傳統(tǒng)干燥方法相比具有以下的優(yōu)點。

1、高效：紅外加熱技術(shù)的主要能量是電磁波，傳遞速度快、介質(zhì)損耗小，且傳熱傳質(zhì)和溫度梯度濕度梯度的方向均一致，因此升溫快、干燥速率大。

2、節(jié)能：紅外加熱技術(shù)輻射的能量與輻射溫度的4次方成正比，與傳統(tǒng)加熱方式相比，生產(chǎn)效率提高20%～30%，節(jié)電30%～50%，節(jié)省其他能源約30%。

3、環(huán)保：紅外加熱技術(shù)輻射的能量直接被物料吸收，不會產(chǎn)生任何廢棄物污染周圍環(huán)境，并且加熱設(shè)備的安全性較高，對人體傷害較小。

4、產(chǎn)品質(zhì)量好：物料在吸收紅外線加熱干燥時，其化學(xué)性質(zhì)較穩(wěn)定不易改變，干燥后的產(chǎn)品質(zhì)量好。

5、節(jié)約成本：紅外加熱器投資少、生產(chǎn)場地小，不會產(chǎn)生其他的費用，因此生產(chǎn)成本較低。

紅外輻射能發(fā)生器也稱紅外輻射器或輻射元件，是指能發(fā)射遠(yuǎn)紅外線的設(shè)備。它由三個部分組成：

1、紅外輻射部分：很多為涂層，其作用是能在一定溫度下發(fā)射出具有所需要的波段寬度和較大輻射功率的遠(yuǎn)紅外線。

2、熱源：一般是指電熱、蒸汽熱和氣體燃燒熱(包括煙氣余熱)。熱源的作用是給輻射部分(如涂層)提供熱能。

3、基體與附件：基體用于安置發(fā)熱體或涂層之類物體，一般可以金屬或陶瓷等制成。附件是裝配時用的附屬零件，如接線、固定螺栓等。

紅外輻射器按不同需要有各種分類方法。如：①固定式和移動式;②直熱式和旁熱式;③敞開式和封閉式;④電加熱式和熱能加熱式;⑤常壓式和真空式;⑥間歇式和連續(xù)式;⑦高溫型和低溫型;⑧燈式、管式、板式和異型等。實際上一種型式的紅外輻射器包插其它一種或幾種上述類型的內(nèi)容。目前常用的標(biāo)準(zhǔn)制品有燈、管、板式三種遠(yuǎn)紅外輻射器。

1、輻射涂料

紅外輻射器輻射部分一般多用輻射涂層，紅外輻射涂料就是利用輻射遠(yuǎn)紅外線好的物質(zhì)所制成，其種類很多，如在門捷列夫元素周期表第2、3、4、5周期的大多數(shù)元素(多為金屬)的氧化物、碳化物、氮化物、硫化物、硼化物等，當(dāng)它們受熱時就不同程度地輻射出紅外線，可以選用其中對輻射遠(yuǎn)紅外線較好的物質(zhì)作為涂料。

單一物質(zhì)往往僅在某一個較窄的主波長范圍內(nèi)有較大的輻射率，因此為了制成效果高能在相當(dāng)寬度的波長范圍內(nèi)有較大輻射率的涂層，那就要使用兩種或兩種以上的材料混合后制成。還有在制備過程中，除了對配方內(nèi)的組成進(jìn)行選擇外，其它如物體粒度、表面狀況、涂復(fù)方式等都同它的輻射率有一定影響，也應(yīng)予考慮。

現(xiàn)在一般常用的涂料有鐵、鋯、鈦、錳、鉻、釔等金屬的氧化物。例如ZrO2單體在加熱時能輻射出5～50微米波長的遠(yuǎn)紅外線。但為了提高輻射性能以及穩(wěn)定性與色度(黑色程度)等，還常在ZrO2中混入TiO2等金屬氧化物。如上海硅酸鹽研究所研制的鈦一鋯系涂料，改進(jìn)配方為80%TiO2+17%ZrO2+3%Nb2O5，其中Nb2O5的加入還提高了涂層的結(jié)合力。

2、涂料涂法

有直接涂刷、火焰噴涂、等離子噴涂、高溫?zé)Y(jié)等各種方法。采用等離子噴涂工藝，其涂層與基體的結(jié)合牢度高，使用壽命長;采用陶瓷高溫?zé)Y(jié)工藝，制造技術(shù)簡單，成本低，不但壽命長監(jiān)且耐腐蝕。

一、果蔬干燥中紅外加熱技術(shù)單獨使用的研究

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，國內(nèi)外的專家學(xué)者對紅外加熱技術(shù)進(jìn)行了大量的研究。

張麗麗等研究了不同干燥參數(shù)下蒜片的紅外干燥特性，并通過軟件對其干燥模型進(jìn)行了擬合求解，結(jié)果表明：Diffusion Approach模型的相關(guān)系數(shù)較高、誤差平方和與根均方差較低，因此該模型能較準(zhǔn)確地擬合蒜片的紅外干燥特性。

張慜等對香菇的紅外干燥特性進(jìn)行了研究，結(jié)果表明：干燥時間的長短與干燥參數(shù)息息相關(guān)，隨著干燥溫度和風(fēng)速的增加，輻射距離和裝載系數(shù)的減小，香菇的干燥時間不斷降低。

巨浩羽等研究了蘋果片的紅外干燥特性，結(jié)果表明：干燥溫度、切片厚度和輻射距離對蘋果片的干燥特性和色澤影響較大。

徐鳳英等應(yīng)用Image-Pro、SPSS軟件對荔枝紅外干燥的均勻性與果殼孔隙分形色變進(jìn)行了研究。

隋銀強等報道了釀酒葡萄皮渣的紅外干燥特性，結(jié)果表明：連續(xù)紅外干燥的干燥速率最高且對總多酚和原花青素具有較好的保護作用。

除此之外，紅外干燥作為一種高效的干燥方法還廣泛用于諸如洋蔥、草莓、蘋果、杏仁等果蔬的干燥處理，其干燥速度快、干燥品質(zhì)好、干燥過程方便，易操作，而且殺菌效果明顯。

二、果蔬干燥中紅外加熱技術(shù)與其他技術(shù)聯(lián)合應(yīng)用的研究

隨著人們對產(chǎn)品品質(zhì)要求的提高，單獨使用紅外加熱技術(shù)已經(jīng)不能滿足干燥要求，這就促使人們將紅外加熱技術(shù)與其他先進(jìn)干燥技術(shù)聯(lián)合使用。所謂聯(lián)合干燥是指充分利用各自干燥方式的特點，將2種或2種以上的干燥方式相結(jié)合的一種混合干燥技術(shù)。

可優(yōu)化干燥過程，達(dá)到提高產(chǎn)品品質(zhì)，減少干燥時間，增加經(jīng)濟效益的目的。目前，國內(nèi)外已經(jīng)有紅外-熱風(fēng)(IR-HA)聯(lián)合干燥、紅外-微波(IR-MD)聯(lián)合干燥、紅外-真空(IR-VD)聯(lián)合干燥以及紅外加熱技術(shù)與其他先進(jìn)技術(shù)聯(lián)合干燥的方式。

1、紅外-熱風(fēng)聯(lián)合干燥

熱風(fēng)干燥能及時帶走物料表面蒸發(fā)出的水蒸汽，使物料內(nèi)部水分得到擴散，紅外加熱技術(shù)能使物料內(nèi)外水分同時加熱，溫度梯度和濕度梯度方向一致，從而加快物料的干燥過程。

Nathakaranakule等研究了龍眼的遠(yuǎn)紅外輔助熱風(fēng)干燥，結(jié)果表明：該技術(shù)不僅能顯著提高干燥速率和復(fù)水率，降低產(chǎn)品的收縮率和硬度，而且龍眼干制品外觀呈深紅色。

Ponkham等對環(huán)形菠蘿片進(jìn)行了遠(yuǎn)紅外熱風(fēng)聯(lián)合干燥研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：擴散系數(shù)主要受遠(yuǎn)紅外強度和熱風(fēng)溫度的影響;4次方模型對干燥過程中色澤的變化擬合度較高;修正的Midilli-Kucuk模型對干制品的剪切力比擬合度較高;二次模型對干燥過程中的收縮動力學(xué)擬合度較高。

Somkiat等也系統(tǒng)地研究了水果皮遠(yuǎn)紅外熱風(fēng)聯(lián)合干燥的傳熱和傳質(zhì)過程。

2、紅外-微波聯(lián)合干燥

紅外線穿透力較強，用于果蔬干燥時速度快、品質(zhì)佳。微波的穿透性更強，且內(nèi)外同時加熱，對于較難干燥脫水或在后期干燥難以失去水分的農(nóng)產(chǎn)品較適宜。

Wang等研究了桃子的遠(yuǎn)紅外-微波(FIR-MD)干燥特性，結(jié)果表明：隨著遠(yuǎn)紅外和微波功率的增加，脫水速率亦增加;遠(yuǎn)紅外功率、微波功率和轉(zhuǎn)換點含水率對能耗率和產(chǎn)品感官質(zhì)量有顯著影響。

曹新志等研究了胡蘿卜的紅外-微波(IR-MD)聯(lián)合干燥特性，以胡蘿卜的品質(zhì)為評價指標(biāo)，通過儀器和感官分析得出紅外-微波聯(lián)合干燥時成品的品質(zhì)較好且干燥速率較快。

甘斯佳先利用遠(yuǎn)紅外將黃花菜殺青到一定程度(含水率為40%)，再利用微波干燥到規(guī)定的含水率(13%)，這種方法既可縮短干燥時間，又可保證產(chǎn)品質(zhì)量，經(jīng)測定蛋白質(zhì)保存率為87.3%。

3、紅外-真空聯(lián)合干燥

紅外真空干燥最大的特點是在真空環(huán)境下進(jìn)行干燥，干燥室的內(nèi)壓大于外壓，果蔬在壓力差和濕度梯度的作用下達(dá)到快速干燥的目的。

Mongpraneet等研究了威爾士洋蔥的遠(yuǎn)紅外真空干燥，結(jié)果表明：整個干燥過程可分為升速、恒速和降速3個階段，產(chǎn)品干燥速率和葉綠素保存率主要受輻射強度的影響。

楊志偉等采用響應(yīng)面法對芒果果脯加工工藝條件進(jìn)行了優(yōu)化，最佳工藝為：干燥時間4.5h、絕壓42.3kPa、遠(yuǎn)紅外加熱溫度55.4℃。

Swasdisevi等對香蕉片進(jìn)行了遠(yuǎn)紅外-真空(FIR-VD)聯(lián)合干燥研究，通過對聯(lián)合干燥過程中含水率和溫度的預(yù)測值與實驗對比，表明所建立的數(shù)學(xué)模型完全能夠描述聯(lián)合干燥過程中含水率及溫度的變化。

4、其他聯(lián)合干燥技術(shù)

除此之外，也有研究報道了紅外加熱技術(shù)與熱泵、氣體射流沖擊方法和低壓過熱蒸汽聯(lián)合干燥。

徐剛等對胡蘿卜片進(jìn)行了遠(yuǎn)紅外-熱泵(FIR-HPD)聯(lián)合干燥工藝研究，得出胡蘿卜FIR-HPD聯(lián)合干燥工藝的最佳工藝參數(shù)為：物料熱燙時間120s，HPD溫度45℃，F(xiàn)IR熱源輻射功率2kW，HPD與FIR切換點的物料含水率為50%。

鄭霞等研究了哈密瓜片的紅外聯(lián)合氣體射流沖擊方法，結(jié)果表明：整個干燥過程均為降速階段;采用該方法可使干燥時間縮短到2.0～3.5h。

Nimmol等研究了遠(yuǎn)紅外和低壓過熱蒸汽聯(lián)合干燥香蕉片的傳熱過程，結(jié)果表明：香蕉片干燥動力學(xué)和熱傳遞受干燥介質(zhì)溫度和壓強的影響較大。

紅外加熱技術(shù)作為一種新型的加熱技術(shù)，具有高效、節(jié)能、無污染的優(yōu)點，與傳統(tǒng)的加熱技術(shù)相比應(yīng)用范圍更廣泛。但在我國，紅外加熱技術(shù)與其他技術(shù)的聯(lián)合在果蔬干燥中的應(yīng)用仍處于起步階段，還未形成規(guī)模，尤其是在紅外加熱機理及其最佳轉(zhuǎn)換點的確定方面，與發(fā)達(dá)國家相比還存在很大的差距。

因此，若要將聯(lián)合干燥技術(shù)做到自動控制，就需建立合理的數(shù)學(xué)模型，這是以后研究的一個重點，也是難點所在。另外，聯(lián)合干燥技術(shù)的設(shè)備也需要不斷改進(jìn)，自動化控制、安全操作、在線精確檢測將成為未來的發(fā)展方向。