輻射干燥是一類以紅外線、微波等電磁波為熱源，通過輻射方式將熱量傳遞給待乾食品進行乾燥的方法，可在常壓和真空兩種條件下進行。
輻射干燥作為新興的乾燥技術，具有節能、環保以及乾燥後糧食品質好的優點，在農業生產中具有很好的套用前景。
基本介紹
- 中文名：輻射干燥
- 外文名：radiation drying
- 分類：紅外線乾燥、微波乾燥
- 套用：糧食的乾燥
簡介,紅外輻射干燥,微波乾燥,
簡介
輻射干燥作為新興的乾燥技術，具有節能、環保以及乾燥後糧食品質好的優點，在農業生產中具有很好的套用前景。
紅外輻射干燥
1、概況
紅外輻射干燥是通過輻射器發射的(0.75~1000)μm的紅外線照射穀物，穀物中的分子在此波段有較大的吸收，吸收的能量加劇了穀物中分子的運動，從而使穀物內部溫度升高，促進水分子的蒸發，達到乾燥穀物的目的。
2、特點
紅外輻射干燥技術具有節能、高效、烘後糧食品質好等優點。
3、機理
紅外機理研究的進展，對紅外乾燥技術起著重要推動作用，也是研製高性能紅外輻射穀物乾燥機的基礎。紅外乾燥穀物機理的主要部分是紅外對穀物的輻射傳熱，屬於傳熱傳質學的研究範圍。穀物與環境之間輻射傳熱的研究歷史還不長，目前仍在不斷發展之中。對不同因素的穀物紅外輻射光譜分析後發現，穀物表皮的紅外吸收特性與內部組織存在一定差異，可以根據穀物表皮和內部組織對紅外輻射的選擇性設計紅外輻射源，提高幹燥效率。現已得到了紅外熱風組合乾燥稻穀的最佳化參數。試驗過程以改變輻射強度、對流介質溫度、物料的初始含水率、對流風速、輻射板的輻照距離、物料的裝載厚度等因素來考察對乾燥指標的影響。發現除輻射強度和初始含水率外，輻照距離的變化對物料的降水及溫度影響也較大。隨著輻照距離的減小，物料的降水幅度增大溫度增高。輻照距離不變時，輻射強度的影響要大於對流速度。另外，輻射強度與物料層厚度耦合作用會加劇影響物料的降水和溫度變化。乾燥速率並不是簡單的與料層厚度成反比, 而是隨著含水率的增加，物料層厚度對乾燥速率的影響也增大。該結論可為穀物紅外乾燥機的設計提供參考。
3、套用
紅外輻射干燥的工藝會影響乾燥效果。有學者對稻穀的紅外輻射干燥工藝進行了研究，以初始含水率、乾燥溫度和裝載量為因素進行正交試驗，通過評價乾燥後稻穀的直鏈澱粉、膠稠度、鹼消值、蛋白質含量和整精米率，得出了乾燥溫度、初始含水率和裝載量的最佳組合，即乾燥溫度66.27℃、初始含水率28.89%、裝載量51.40 g，在此工藝條件下，乾燥後的稻穀品質較佳。紅外輻射干燥的速率與乾燥過程中糧食的水分擴散係數有關，擴散係數越大，乾燥速率越大，加熱過程糙米的溫度與擴散係數呈正相關，乾燥後的緩蘇過程也能去除一部分水分；乾燥後採用強制對流冷卻與自然對流冷卻相比，能明顯提高水分擴散係數，但是會造成大米裂縫，所以採用自然對流方式更好。紅外輻射干燥的效果與輻射源的材料、種類以及糧食自身的吸收特性有關係。碳化矽的輻射特性與糧食吸收特性有較好的匹配，管式排列式組合輻射和燈式輻射在輻射距離為(150~250)mm時具有較好的輻射效果，糧食在(2.5~3.5)μm的波段對紅外輻射的吸收逐漸增大，並且糧食初始含水率的大小對紅外輻射穿透作用影響不大。紅外輻射干燥過程中糧食的水分和溫度不斷變化，及時了解糧食在不同時間點的溫度和水分含量，能夠更好地指導乾燥過程以及為乾燥機的設計提供參考。乾燥過程水分和溫度的變化可以通過傳質傳熱方程進行預測，採用傳質傳熱方程預測的水分和溫度的最大差別分別是2.5%和5℃，此外，傳質傳熱方程還能合理地預測稻穀的溫度和水分分布。
微波乾燥
1、概況
微波乾燥利用波長在(1~1000)mm的電磁波輻射糧食，糧食中的極性分子會吸收微波的能量在極短時間內發生頻繁且極快速的旋轉，導致其與周圍分子的摩擦而生熱，使糧食溫度升高，促使水分蒸發，達到乾燥的目的。微波乾燥具有加熱快、選擇性強、清潔無污染的優點，相對於傳統的乾燥方式具有極大的優勢，但是它的能源利用效率低，微波場的不均勻性以及單次處理量小都制約了微波乾燥的推廣。
2、套用
在微波功率0.2W/g、糧溫40℃和風速45 m/min的工藝條件下乾燥玉米，玉米的發芽率、爆腰率和澱粉得率具有較佳的水平，說明微波乾燥能夠保持玉米的種用價值和食用品質。微波還可以對種子糧進行乾燥。在微波功率為700W，微波間歇時間比為10%時，對初始水分含量≤17.3%的玉米種子進行乾燥，以及在微波功率800W，微波間歇時間比為10%時，對初始水分含量≤16.4%的玉米種子進行乾燥能夠保證乾燥後種子發芽率大於85%；在微波功率800W，微波間歇時間比20%對含水量≤20.3%的小麥種子進行乾燥，在微波功率800W，微波間歇時間30%對含水量≤16.7%的小麥種子進行乾燥，可以保證小麥種子的發芽率大於85%。用4 W/g的微波強度對玉米種子進行間歇乾燥時，不僅能夠保持種子的發芽率不變，同時可以在短時間內達到乾燥效果。利用微波乾燥的方式降低種子糧的水分，乾燥速率快而且易於操作，在合適的乾燥條件下不會影響種子的發芽率，是一種理想的乾燥方式。
採用一定的微波條件乾燥小麥會影響小麥麵筋蛋白的結構和功能，微波處理後的小麥籽粒製備的麵團缺乏彈性和伸縮性，微波乾燥的小麥不易於製作對麵筋特性要求高的食品。將稻穀分別運用微波乾燥、熱風乾燥和自然乾燥後進行人工模擬儲藏180d，發現相對於熱風乾燥和自然乾燥，微波乾燥後的稻穀在儲藏期間其理化特性、質構特性和糊化特性的劣變較為緩慢，說明微波乾燥能夠提高稻穀的儲藏品質。此外，在567W的中高火下對糙米進行微波乾燥時，發現相對於未處理的糙米，乾燥後糙米的還原糖、可用性蛋白和γ-氨基丁酸含量均有所提高，表明微波乾燥也有利於發芽糙米品質的改善。
微波乾燥能夠抑制糧食中微生物的生長，抑制作用主要來源於微波的熱效應，因為微生物吸收了微波的能量後體溫快速上升，導致其代謝紊亂，從而引起死亡。在微波功率為60W，微波間歇時間比為3 min/3 min的條件下對稻穀進行乾燥，檢測實驗前後稻穀的黴菌和細菌總數，發現經過微波乾燥後稻穀的黴菌和細菌總數都大幅度下降，表明微波乾燥能夠很好地抑制稻穀中微生物的繁殖。
