一、定义与工作原理
定义:
IR红外线输送干燥机是一种利用红外线辐射能进行干燥的设备。它通过红外线发射器产生红外线,红外线穿透被干燥物料的表面,使物料内部的水分子等溶剂分子产生振动,从而将辐射能转化为热能,实现物料的干燥。这种干燥方式具有高效、节能、干燥质量好等优点,广泛应用于化工、食品、制药等众多行业。

工作原理:红外线是一种电磁波,其波长范围在 0.76 - 1000μm 之间。在 IR 红外线输送干燥机中,红外线发射器(通常是红外灯管或红外陶瓷板)发出红外线。当红外线照射到物料上时,物料中的分子吸收红外线的能量,引起分子的振动和转动能级跃迁。对于含有水分的物料,水分子吸收红外线能量后,运动加剧,克服分子间的作用力,从液态转变为气态,从而实现干燥过程。由于红外线能够穿透物料一定深度,所以可以在物料内部和表面同时产生热量,使干燥过程更加均匀、快速。
二、主要结构组成
红外线发射器
红外灯管:红外灯管是常见的红外线发射源之一。它一般由石英玻璃外壳、灯丝和填充气体组成。灯丝在通电后发热,产生红外线辐射。红外灯管的功率和波长可以根据干燥需求进行选择。例如,短波红外灯管(波长在 1 - 3μm)具有较高的能量密度,能够快速加热物料表面;长波红外灯管(波长在 3 - 10μm)则可以更好地穿透物料,适用于较厚物料的干燥。不同的填充物(如卤素气体)可以改变灯管发射的红外线波长和强度。
红外陶瓷板:红外陶瓷板是另一种重要的红外线发射材料。它是由陶瓷材料制成,内部含有能够发射红外线的特殊成分。红外陶瓷板的优点是发热均匀、寿命长、热效率高。与红外灯管相比,陶瓷板发射的红外线波长范围更宽,能够更好地适应不同物料的吸收特性。例如,一些高性能的红外陶瓷板可以在整个中长波红外线范围(3 - 10μm)内提供稳定的辐射,使得干燥过程更加高效、稳定。
输送系统
输送带:输送带是输送物料通过红外线干燥区域的关键部件。它通常由耐高温、耐腐蚀的材料制成,如不锈钢网带或特氟龙输送带。输送带的速度可以调节,根据物料的干燥特性和生产要求,控制物料在红外线照射下的停留时间。例如,对于一些容易干燥的物料,可以适当提高输送带速度,提高生产效率;而对于干燥难度较大的物料,则可以降低速度,延长干燥时间。
驱动电机和传动装置:驱动电机为输送带提供动力,传动装置(如齿轮、链条或皮带)将电机的动力传递给输送带,确保输送带平稳运行。传动装置的精度和稳定性对于保持输送带的速度均匀性至关重要。因为如果输送带速度不稳定,物料在红外线干燥区域的停留时间不一致,会导致干燥质量不均匀。
温度控制系统
温度传感器:温度传感器用于实时监测干燥区域的温度。常见的温度传感器有热电偶和红外温度传感器。热电偶通过测量红外线辐射产生的热电势来确定温度,其优点是精度高、稳定性好;红外温度传感器则是直接测量物体的红外辐射强度来获取温度信息,它可以非接触式测量,不会干扰物料的干燥过程。温度传感器将测量到的温度信号反馈给控制器。
控制器和调节装置:控制器根据温度传感器反馈的信号,与设定的干燥温度进行比较。如果实际温度高于或低于设定温度,控制器会调节红外线发射器的功率,或者通过调节输送带速度来控制物料的干燥温度。例如,当干燥温度过高时,控制器可以降低红外灯管的功率,或者加快输送带速度,减少物料在高温区域的停留时间,从而使干燥温度回到设定范围内。
三、应用优势
干燥效率高:IR 红外线输送干燥机的干燥速度相对较快。由于红外线能够直接穿透物料表面,在物料内部产生热量,使水分等溶剂分子快速蒸发。例如,在食品加工中,对于一些含水量较高的蔬菜(如土豆片)进行干燥,IR 红外线输送干燥机比传统的热风干燥机干燥速度可提高 3 - 5 倍,大大缩短了干燥时间,提高了生产效率。
干燥质量好:红外线干燥可以使物料干燥得更加均匀。因为红外线的辐射是全方位的,物料在输送带上不断移动过程中,各个部分都能接收到均匀的红外线照射。同时,由于干燥过程是从物料内部和表面同时进行的,能够避免物料表面过度干燥而内部仍含有较多水分的情况。例如,在制药行业,对于一些对干燥质量要求极高的药品颗粒进行干燥,IR 红外线输送干燥机可以确保药品颗粒的含水量均匀,有效防止药品因局部含水量过高而变质。
节能与环保:IR 红外线输送干燥机在能源利用方面具有优势。红外线的能量可以直接被物料吸收并转化为热能,相比传统的热风干燥方式,减少了热量在空气中的散失。而且,红外线干燥不需要大量的热风循环,降低了风机的能耗。例如,在化工行业的某些干燥应用中,IR 红外线输送干燥机的能耗比传统热风干燥设备降低约 30% - 50%,同时也减少了废气排放,更加环保。
四、应用领域与注意事项
应用领域
食品行业:用于干燥各种食品,如水果片(苹果片、香蕉片等)、蔬菜干、坚果、肉类干制品等。例如,在制作水果干时,IR 红外线输送干燥机可以在保留水果营养成分的同时,快速将水果中的水分蒸发掉,制成口感良好、色泽鲜艳的水果干。
化工行业:对化工原料、颜料、涂料、塑料颗粒等进行干燥。在塑料颗粒的干燥过程中,红外线干燥可以有效去除颗粒中的水分,提高塑料的加工性能,防止在塑料制品成型过程中因水分产生气泡等缺陷。
制药行业:应用于药品原料、药丸、药粉等的干燥。对于一些热敏性药物,IR 红外线输送干燥机的温和干燥方式可以避免药物因高温而失去活性,确保药品质量。
注意事项
物料特性匹配:不同的物料对红外线的吸收特性不同,在使用 IR 红外线输送干燥机时,需要根据物料的成分、含水量、厚度等特性选择合适的红外线波长、功率和干燥时间。例如,对于颜色较深的物料,由于其对红外线的吸收能力较强,可能需要适当降低红外线功率,防止物料表面温度过高而损坏。
安全操作与维护:IR 红外线输送干燥机在运行过程中会产生高温,操作人员要注意防止烫伤。同时,要定期对设备进行维护,检查红外线发射器的工作状态、输送带的磨损情况和温度控制系统的准确性。例如,红外灯管在使用一段时间后可能会出现老化、损坏等情况,需要及时更换,以确保干燥效果和设备安全。