第五章 焙烤设备
第五章 焙烤设备
第一节 加热、热源 一、物料的传热方式 脱水干燥：一些物质被加热后，除温度升高外，还伴有水 分的脱出，这种加热就是通常所说的脱水干燥。 人们常把物体中水分的移动称为扩散。物料内部水分移动 称为内扩散，物料表面水分向外界扩散称为外扩散。 内扩散可分水分热扩散和湿扩散。 由物料内部温度梯度引起的水分子移动（即水分子从温度 高的向低的方向移动）称为热扩散。由物料中水分梯度而引起 的水分子移动（水分子从水分含量高的向含量少的方向移动） 称为湿扩散
第一节 加热、热源 一、物料的传热方式 脱水干燥：一些物质被加热后，除温度升高外，还伴有水 分的脱出，这种加热就是通常所说的脱水干燥。 人们常把物体中水分的移动称为扩散。物料内部水分移动 称为内扩散，物料表面水分向外界扩散称为外扩散。 内扩散可分水分热扩散和湿扩散。 由物料内部温度梯度引起的水分子移动（即水分子从温度 高的向低的方向移动）称为热扩散。由物料中水分梯度而引起 的水分子移动（水分子从水分含量高的向含量少的方向移动） 称为湿扩散
⑵、物体的传热方式 热能的传递有三种形式，即传导、对流、辐射。 传导是利用传热材料中的分子互相碰撞，从而将热量传 递的过程； 对流是利用热量随物质的流动而传递能量的，大量热能 消耗在介质里； 辐射是不借助介质，而以电磁波的形式直接传播来加热 工件，热能利用 高
⑵、物体的传热方式 热能的传递有三种形式，即传导、对流、辐射。 传导是利用传热材料中的分子互相碰撞，从而将热量传 递的过程； 对流是利用热量随物质的流动而传递能量的，大量热能 消耗在介质里； 辐射是不借助介质，而以电磁波的形式直接传播来加热 工件，热能利用 高
如果物料中温度梯度与水分梯度方向一致时，热扩散与 湿扩散一致，这将加速干燥。如相反，而且当热扩散比湿扩 散强烈时，物料内部水分不但不能向外扩散，反而把水分往 内部赶，使水分不能蒸发。 为了加快水分子的内扩散速度，要控制物料表面与内部的 温度梯度不易过大，使湿扩散与热扩散方向一致。另外，由 于水分子在物料表面蒸发时，要穿过物料表面的气膜层。此 阻力大，可设法将此气膜破坏，可减少外扩散阻力，提供干 燥速度
如果物料中温度梯度与水分梯度方向一致时，热扩散与 湿扩散一致，这将加速干燥。如相反，而且当热扩散比湿扩 散强烈时，物料内部水分不但不能向外扩散，反而把水分往 内部赶，使水分不能蒸发。 为了加快水分子的内扩散速度，要控制物料表面与内部的 温度梯度不易过大，使湿扩散与热扩散方向一致。另外，由 于水分子在物料表面蒸发时，要穿过物料表面的气膜层。此 阻力大，可设法将此气膜破坏，可减少外扩散阻力，提供干 燥速度
在食品焙烤中现多用远红外加热， 辐射是主要传热方式
在食品焙烤中现多用远红外加热， 辐射是主要传热方式
二、红外线及其特性 ㈠、什么是远红外线？ 日光通过三棱镜可分为红、橙、黄、绿、青、兰、紫七色 可见光。在红色光和紫色光两端还存在着不可见光，即红外 线和紫外线。可见光、红外线和紫外线都是电磁波，它们的 区别只是波长不同而已。在电磁波频谱上我们可以看到，可 见光谱的波段极窄，从0.4-0.75μm，而红外线介于可见光与微 波之间，其波长范围是0.75μm至1000μm。红外线按波长的不 同又分为近红外和远红外，即从0.75μm至3μm为近红外，从 3μm至1000μm为远红外，也有人将红外线分成近红外、中红 外和远红外线
二、红外线及其特性 ㈠、什么是远红外线？ 日光通过三棱镜可分为红、橙、黄、绿、青、兰、紫七色 可见光。在红色光和紫色光两端还存在着不可见光，即红外 线和紫外线。可见光、红外线和紫外线都是电磁波，它们的 区别只是波长不同而已。在电磁波频谱上我们可以看到，可 见光谱的波段极窄，从0.4-0.75μm，而红外线介于可见光与微 波之间，其波长范围是0.75μm至1000μm。红外线按波长的不 同又分为近红外和远红外，即从0.75μm至3μm为近红外，从 3μm至1000μm为远红外，也有人将红外线分成近红外、中红 外和远红外线
㈡、红外线的产生 红外线的产生与温度有密切关系，研究表明，①、自然界 里任何固体或液体在其温度大于绝对零度（-273℃）时，都会 辐射红外线。其辐射能量的大小和按波长的分布情况是直接由 物体表明温度决定的。不管温度高低如何，都是相应于物体表 面温度的能量辐射。②、物体表面的辐射能量与物体表面绝对 温度千次方成正比（波尔兹曼定律）。 ③、物体辐射能量最大 的峰值波长，随温度的升高而向波长短的方向移动，则温度较 低的峰值波长比温度高的峰值波长长。 温度升高辐射能量增强，温度升高，峰值波长向着短波方 向移动，这是红外辐射的两个重要规率。由此可知，为了增大 红外辐射器的辐射能量，就得提高辐射器的表面温度，但辐射 波峰值变短，减弱了渗透能力，所以要合理地选择使用的温度， 使辐射能量适合被加热物料的吸收，以充分有效地利用能源， 同时加热效率也增高
㈡、红外线的产生 红外线的产生与温度有密切关系，研究表明，①、自然界 里任何固体或液体在其温度大于绝对零度（-273℃）时，都会 辐射红外线。其辐射能量的大小和按波长的分布情况是直接由 物体表明温度决定的。不管温度高低如何，都是相应于物体表 面温度的能量辐射。②、物体表面的辐射能量与物体表面绝对 温度千次方成正比（波尔兹曼定律）。 ③、物体辐射能量最大 的峰值波长，随温度的升高而向波长短的方向移动，则温度较 低的峰值波长比温度高的峰值波长长。 温度升高辐射能量增强，温度升高，峰值波长向着短波方 向移动，这是红外辐射的两个重要规率。由此可知，为了增大 红外辐射器的辐射能量，就得提高辐射器的表面温度，但辐射 波峰值变短，减弱了渗透能力，所以要合理地选择使用的温度， 使辐射能量适合被加热物料的吸收，以充分有效地利用能源， 同时加热效率也增高
㈢、红外线的传播 红外线与可见光一样，都是直线传播的。传播速度 C=3×10cm/s,和可见光一样，不仅具有波的性质，也具有粒 子的性质。光的能量（ ）与光的频率成正比， 当红外线辐射到达物体时，会出现以下三种情况：一部分 在物体表面被发射，一部分被物体所吸收，其余部分透过物 体。被吸收的红外线辐射能量就转变成热，使物体升温，被 吸收的能量越大，物体温度越高。 在用红外线加热时，可利用这种光学特性，将红外线聚 光、散光和反光，以适应不同的使用情况。 而不同的物质对红外线的发射、吸收和透射是不同的， 即使同一物质，也可因其结构及表面形成不同而异。同一种 物质对不同波长的红外线，其发射、吸收、透射也是不同 的。 这就要求采用发射率的材料作辐射源和缩短辐射的距离， 以使达到被加热物的辐射能量尽量大；同时要求被加热物的 红外吸收率也要大，以吸收尽可能多的辐射能
㈢、红外线的传播 红外线与可见光一样，都是直线传播的。传播速度 C=3×10cm/s,和可见光一样，不仅具有波的性质，也具有粒 子的性质。光的能量（ ）与光的频率成正比， 当红外线辐射到达物体时，会出现以下三种情况：一部分 在物体表面被发射，一部分被物体所吸收，其余部分透过物 体。被吸收的红外线辐射能量就转变成热，使物体升温，被 吸收的能量越大，物体温度越高。 在用红外线加热时，可利用这种光学特性，将红外线聚 光、散光和反光，以适应不同的使用情况。 而不同的物质对红外线的发射、吸收和透射是不同的， 即使同一物质，也可因其结构及表面形成不同而异。同一种 物质对不同波长的红外线，其发射、吸收、透射也是不同 的。 这就要求采用发射率的材料作辐射源和缩短辐射的距离， 以使达到被加热物的辐射能量尽量大；同时要求被加热物的 红外吸收率也要大，以吸收尽可能多的辐射能
㈣、远红外加热为什么比近红外加热为优？ 不同物体对红外线的吸收是不同的，就是同一物体对不 同波长红外线辐射能的吸收也是不同的。 如夏日在阳光下，在钢轨上走感觉烫脚，而在枕木上就 不烫脚。这说明不同物质对日光中红外线的吸收程度不同。 由于不同物质，它们的原子和分子结构不同，因此，对红外 线的吸收特性也不同。同一物体在不同波长上，对红外线的 吸收率也是不同的，如果辐射的红外线能量符合被加热物的 吸收特性，则吸收率就大，反之则小。在物体吸收了一定波 长红外线能量后，就产生共振现象，引起分子和原子的共振 与转动加剧，增加了运动的能量，而使物体自身发热。 并不是所有物质都吸收红外线，某些具有对称结构的分 子象氮、氢、氧等气体不 出所谓的特性，因而就不吸收红外 线。 水、水蒸气和玻璃等无机物以及绝大多数的有机物和高 分子物质都能吸收红外线，而且能够强烈的吸收红外线。通 过实验可知，物质在近红外区和远红外区都有吸收红外峰， 而远红外区的峰值带更宽，能强烈地吸收远红外辐射能量， 所以都用远红外加热
㈣、远红外加热为什么比近红外加热为优？ 不同物体对红外线的吸收是不同的，就是同一物体对不 同波长红外线辐射能的吸收也是不同的。 如夏日在阳光下，在钢轨上走感觉烫脚，而在枕木上就 不烫脚。这说明不同物质对日光中红外线的吸收程度不同。 由于不同物质，它们的原子和分子结构不同，因此，对红外 线的吸收特性也不同。同一物体在不同波长上，对红外线的 吸收率也是不同的，如果辐射的红外线能量符合被加热物的 吸收特性，则吸收率就大，反之则小。在物体吸收了一定波 长红外线能量后，就产生共振现象，引起分子和原子的共振 与转动加剧，增加了运动的能量，而使物体自身发热。 并不是所有物质都吸收红外线，某些具有对称结构的分 子象氮、氢、氧等气体不 出所谓的特性，因而就不吸收红外 线。 水、水蒸气和玻璃等无机物以及绝大多数的有机物和高 分子物质都能吸收红外线，而且能够强烈的吸收红外线。通 过实验可知，物质在近红外区和远红外区都有吸收红外峰， 而远红外区的峰值带更宽，能强烈地吸收远红外辐射能量， 所以都用远红外加热
㈤、远红外线的特性 ①、自然界里任何固体或液体在其温度大于绝对温度为 ０oK时，都会辐射红外线； ②、物体表面的辐射能量物体表面绝对温度４次方成正 比； ③、温度升高辐射峰值波长向短波方向移动； ④、直线传播有反射、吸收、透射； ⑤、辐射温度与辐射源到物料的距离的平方成正比
㈤、远红外线的特性 ①、自然界里任何固体或液体在其温度大于绝对温度为 ０oK时，都会辐射红外线； ②、物体表面的辐射能量物体表面绝对温度４次方成正 比； ③、温度升高辐射峰值波长向短波方向移动； ④、直线传播有反射、吸收、透射； ⑤、辐射温度与辐射源到物料的距离的平方成正比