《食品加工机械与设备》第9章焙烤机械.pptx

第9章 焙烤机械;红外线的吸收、反射与透射性;;3. 透射率 (τ) 透射率随材料的性质及厚度不同而变化。 不同材料的有效透射范围也不一样。 通常把非透明材料的透射率τ看作零。;热辐射基本定律 (一) 普朗克定律 黑体为绝对温度T时，在单位时间内、从黑表面的单位面积上，向半球面内所辐射的能量与波长的分部关系，称为普朗克定律。 工程技术上常遇到的温度区间，辐射能几乎都集中在(0.8-10um) 红外线范围内，而可见光射线（0.38-0.76um）的辐射能小得可以忽略不计。 这就是红外加热技术被广泛应用的原因之一。 ;;(二) 斯忒芬·玻尔兹曼定律 当黑体为绝对温度 T时，在单位时间内，从单位表面积向半球面内所辐射的总的辐射通量，称为辐射通量密度或辐射强度。 W =δ·T4 黑体在任何给定温度下都具有最大的发射能力，而其它物质的发射能力绝不会超过黑体两者比值称为全辐??率ε。 ε=W1/W 式中 W1——某温度下物质的辐射通量密度 W——同温度下黑体的辐射通量密度 对于黑体辐射源ε= l，而其它材料ε均小于1。 ;W1=εW =εδT 4 从上式 可以看出，在红外辐射加热技术中，红外涂层物质的全辐射率ε及表面温度的高低是直接影响加热效果的重要因素。 ;(三) 维恩位移定律 维恩位移定律确定了黑体的辐射通量密度的峰值波长与绝对温度T的关系。即 λm ·T = a 维恩位移定律说明辐射通量密度的峰值波长与绝对温度成反比，即当温度升高时，最大辐射强度向较短的波长方向移动。 ;;;常见金属材料的辐射率 ;第二节 远红外线烘烤的基本原理;1、远红外辐射加热原理 (1) 物质吸收红外线的原理 在不对称的分子中，每个基型振动均可引起偶极距的变化，并产生相应的吸收； 在对称的分子中有一个或多个基型振动，不会引起偶极矩的变化，因而不产生吸收。 ;(2) 选择性辐射与选择性吸收 对红外线能产生吸收的物质，并非对所有波长都可以产生吸收，而是在某几个波长范围上吸收比较强烈，物质的这种特性通常叫做物质的选择性吸收。 对辐射体来说，也并不是对所有波长的辐射能都具有很高的辐射强度，也是按波长不同而变化的，辐射体的这种特性叫做选择性辐射。 ;对于只要求表层吸收的食品（如饼干），应使辐射峰带与吸收峰带相对应，使入射辐射能在刚进入受热体表层时，即引起强烈的共振吸收，而转变为热量，这种匹配叫“正匹配”； 对于表里同时吸收均匀升温的物质（如面包），应根据受热体的不同厚度，使入射辐射的波长不同程度的偏离吸收峰带所在波长范围。一般说来，偏离越远则透射越深，从而使表里同时均热。这种匹配方法称为“偏匹配”。 ;2、水分扩散 一些物质被加热后除表现为温度升高外，还常伴有水分和有机溶剂的脱出，这种加热就是通常所说的脱水干燥。 物体中水分的移动称为扩散。 物料内部水分移动的现象称为内扩散； 物料表面的水分向外界扩散的现象称为外扩散。 内扩散可分为水分热扩散和湿扩散。 ;3、食品物料对远红外辐射的吸收光谱;二、红外辐射干燥的特点及应用;第三节 远红外辐射元件及涂料 ;红外辐射元件分类;(二) 管状辐射元件 ;2.碳化硅管;3 硅碳棒电热元件 碳硅棒是以高纯度的碳化硅 (含量达98%以上) 作主要原料，用有机物作结合剂，经高温挤压成型、预烧、最后再经电阻炉高温硅化再结晶而制得的非金属直热式电热元件。 4 SHQ乳白石英管 SHQ元件结构 SHQ元件由发热丝、乳白石英玻璃管及引出端组成。发热丝材料为Ni80Cr20镍铬丝或Cr25Al5铁铬铝丝。乳白石英玻璃管直径通常为18-25mm，常用直径是18±1mm。其作用是辐射、支承和绝缘。SHQ元件与反射罩配套使用，反射罩内抛光铝板按抛物线形状压制而成。;SHQ元件的节电机理 红外加热能否取得节电效果，主要取决于两个重要因素，一是辐射能在整个电热转换中占的比例大小。二是主要辐射波段与被烘烤物的主要吸收波段是否相匹配。 外在因素：在食品烘烤过程中，加热形式主要以辐射为主，因此辐射在电热转换中占的比例越大越好。 内在因素：乳白石英管由于在管壁中含有0.05-0.5mm的气泡，2000-8000个/cm2，气泡与玻璃折射率不同，形成乳白效应。 ;(三) 板状辐射元件;;2 碳化硅板状元件的优点 ①碳化硅板的热传导性能好，因此用电较省。 ②平板式加热比管式加热温度分布较均匀。 ③碳化硅板耐高温性能好，因此使用寿命长。如果电阻丝损坏，只需更换电阻丝，碳化硅板仍可继续使用。 ④辐射器的适应性好，它可根据烤炉的结构和规格任意设计所需的辐射板尺寸。;3碳化硅板状元件的缺点 ①装在碳化硅