1.2.1.Теоритические основы инфракрасного излучения

Открыто инфракрасное излучение было в 1800 г. английским ученым В. Гершелем. Гершель обнаружил, что в полученном им с помощью призмы спектре Солнца за границей красного, т.е. уже в невидимой области, температура термометра повышается.

Термометр, помещенный в эту область, показывал большую температуру, чем контрольный термометр. Далее было доказано, что излучение в этой области подчиняется законам оптики, следовательно, имеет ту же природу, что и свет.

Спустя 123 года после открытия инфракрасного излучения советский физик А.А. Глаголева-Аркадьева получила радиоволны с длинной волны равной приблизительно 80 мкм, т.е. располагающиеся в инфракрасном диапазоне длин волн.

Это доказало, что свет, инфракрасные лучи и радиоволны имеют одинаковую природу, все это лишь разновидности обычных электромагнитных волн. Электромагнитные волны окружают нас повсеместно. Они везде. С их помощью мы слушаем радио, смотрим телевизор, общаемся по мобильному телефону. Без всего этого наша жизнь была бы не просто другой, намного более тяжелой или неудобной, наша жизнь была бы просто невозможной!

Ведь свет – это тоже электромагнитные волны. С помощью электромагнитных волн у нас есть возможность видеть окружающие нас предметы.

Итак, инфракрасные волны располагаются в диапазоне между красным концом видимого спектра с длиной волны 7,4х10-7м и короткими радиоволнами 2х10-3м. Сейчас весь диапазон инфракрасного излучения подразделяют на три составляющих:

- коротковолновая область: 1=0,74 – 2,5 мкм;

- средневолновая область: 1=2,5-50мкм;

- длинноволновая область: 1=50-2000мкм.

Так же необходимо знать, что все тела, твердые и жидкие, нагретые до определенной температуры излучают энергию в инфракрасном спектре.

При этом длины волн, излучаемым телом, зависят от температуры нагревания: чем выше температура, тем короче длина волны и выше интенсивность излучения. При температуре, не превышающей 300 градусов Цельсия, излучение происходит полностью в инфракрасном спектре.

При этом тело кажется темным. При повышении температуры тела-излучателя спектр излучения смещается в видимую область, при этом тело становится сначала темно-красным, затем красным, потом желтым и уже при очень высоких температурах (»5000 градусов Цельсия) оно кажется белым.

Все это необходимо знать при выборе инфракрасного излучателя. Многие производители нагревателей указывают на своих изделиях нечто вроде: темные нагреватели, длинноволновые или светлые нагреватели. Не так просто разобраться, что к чему. Все это инфракрасные нагреватели, их отличают лишь длины волны и температура излучающей поверхности.

1.2.2.Применение инфракрасной техники в пищевой промышленности

В промышленности инфракрасное излучение применяется для сушки и нагрева материалов и изделий при их облучении, а также для обнаружения скрытых дефектов изделий.

Для пищевых продуктов глубина проникновения инфракрасных лучей достигает 6-12 мм. На эту глубину проникает небольшая часть энергии излучения, но температура слоя, лежащего на расстоянии 6-7 мм от поверхности материала, растет значительно интенсивнее, чем при нагреве конвективным способом. Средневолновое и коротковолновое инфракрасное излучение оказывают более сильное воздействие на пищевые продукты как за счет большой глубины проникновения, так и более эффективного воздействия на молекулярную структуру продуктов.

Инфракрасная сушка продуктов питания основана на том, что инфракрасное излучение активно поглощается водой, содержащейся в продукте, но не поглощается тканью высушиваемого продукта, поэтому удаление влаги возможно при невысокой температуре (40-60 градусов Цельсия). Это дает практически полностью сохранить витамины, биологически активные вещества, естественный цвет, вкус и аромат подвергающихся сушке продуктов, что в свою очередь является одной из важнейших задач в области переработки продуктов питания. Сушка продуктов по данной технологии позволяет сохранить содержание витаминов и других биологически активных веществ в сухом продукте на уровне 80-90% от исходного сырья.

При непродолжительном замачивании (10-20мин.) прошедший инфракрасную (ИК) сушку продукт восстанавливает все свои натуральные органолептические, физические и химические свойства и может употребляться в свежем виде или подвергаться любым видам кулинарной обработки. Сушка овощей и фруктов, круп и т.д. таким способом дает возможность производства разнообразных пищевых концентратов быстрого приготовления, которые используются в хлебопекарной, кондитерской промышленности, как компонент сухих смесей детского питания. По сравнению с традиционной сушкой, овощи, обработанные инфракрасной сушкой после восстановления обладают вкусовыми качествами, максимально приближенными к свежим. Кроме того, порошки, прошедшие инфракрасную сушку, обладают противовоспалительными, детоксирующими и антиоксидантными свойствами. Применение продуктов, прошедших инфракрасную сушку, в молочной, кондитерской, хлебопекарной промышленности дает возможность расширить ассортимент пищевой продукции со специфическими вкусовыми свойствами. Инфракрасная сушка позволяет выпускать продукты не содержащие консервантов и других посторонних веществ. Прошедший инфракрасную сушку продукт более стоек к развитию микрофлоры.

Еще один положительный момент состоит в том, что технология инфракрасной сушки влажных продуктов позволяет практически на 100% использовать подведенную к продукту энергию. В отличие от всех других видов сушки, при инфракрасной (ИК) сушке энергия подводится непосредственно к воде, содержащейся в продукте, чем и достигается высокое КПД и, следственно, значительно экономится электроэнергия.

Установлено, что термообработка продуктов инфракрасным излучением позволяет сократить время обработки различных изделий в несколько раз, расход энергии до 15 раз. При этом продукт стерилизуется, что значительно повышает срок его хранения.