紅外（波長0.72~1000μm之間的電磁波）技術(shù)已逐漸應(yīng)用于航天、航空、遙感、工業(yè)檢測、食品、醫(yī)藥、化工、石油工業(yè)等軍民研究領(lǐng)域。人們根據(jù)紅外光譜的不同波段合理的選擇應(yīng)用到其他所關(guān)心的領(lǐng)域，因為對紅外波譜并沒有一個明確的劃分，在不同的研究領(lǐng)域有不同的劃分，我們引入到食品工業(yè)中，習(xí)慣上將近紅外（0.72~3μm）用來進行快速檢測，例如含水量檢測和蛋白質(zhì)含量的檢測；中紅外（3~40μm）已經(jīng)被廣泛用來進行摻假檢測；遠紅外（40~1000μm）更多的用來加熱和干燥，例如烤煙、果蔬的脫水處理；高紅外（0.76~3）一般用來加熱，現(xiàn)在流行的光波爐就是高紅外應(yīng)用的典型例子。

一、原理

2.1 近紅外檢測原理

近紅外光譜屬于分子振動光譜的倍頻和主頻吸收光譜，主要是對含氫基團的吸收，其中包含了大多數(shù)類型有機化合物的組成和分子結(jié)構(gòu)的信息。由于不同的有機化合物含有不同的基因，不同的基團有不同的能級。不同的基團和同一基團在不同的化學(xué)環(huán)境中對近紅外光的吸收波長都有明顯的差別，且吸收系數(shù)小，發(fā)熱少，因此近紅外光譜可作為獲取信息的一種有效載體。近紅外光照射時，頻率相同的光線和基團將發(fā)生共振現(xiàn)象，光的能量通過分子偶極矩的變化傳遞給分子；而近紅外光的頻率和樣品的振動頻率不同，該頻率的紅外光就不會被吸收。因此，選用連續(xù)改變頻率的近紅外關(guān)照射某樣品時，由于試樣對不同頻率近紅外光的選擇性吸收，通過試樣后的近紅外光線在某些波長范圍內(nèi)會變?nèi)?，另外一些波長范圍內(nèi)會變強，透射出來的紅外光線就攜帶有機物組分和結(jié)構(gòu)的信息。通過檢測器分析透射或反射光線的光密度，就可以確定該組分的含量。這種通過透射光攜帶信息進行檢測的方法，稱為近紅外透射檢測法。

由于近紅外技術(shù)能夠及時快捷的對樣品進行檢測，在生產(chǎn)中可以在生產(chǎn)流水線上裝配近紅外裝置，對原料和成品及半成品進行連續(xù)在線檢測，有利于及時發(fā)現(xiàn)原料及產(chǎn)品品質(zhì)的變化，便于及時調(diào)控，維持產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定。

2.2 遠紅外干燥殺菌原理

由于紅外線的譜帶位于可見光和微光之間，具有光和波的性質(zhì)，以光速在空間直線傳播。它輻射到物體表面上能反射、透射和吸收，無介質(zhì)熱損失，隨著波長的變化有質(zhì)的變化，突出表現(xiàn)為它的穿透力和熱效應(yīng)。水和含水物質(zhì)的分子或基團的固有運動（振動或轉(zhuǎn)動）頻率，換成波長表示大致在2.5~200μm波帶，遠紅外線頻率相匹配。遠紅外線能穿入食物內(nèi)部粒子之間的微小間隙，激起分子內(nèi)能級變化，迫使分子運動加劇而內(nèi)部發(fā)熱，使其溫度急劇升高。同時視頻內(nèi)部的液態(tài)水分在溫度梯度的作用方向由內(nèi)向外和濕度梯度方向一致，食品內(nèi)部的水分熱擴散以及表面水汽的蒸發(fā)都處于正向的最佳狀態(tài)，從而大大加速了干燥過程，縮短了干燥時間。同時濕食品中含有的細菌體接受了紅外輻射后，變化凝固、代謝障礙、活性消失以至殺死。上述作用的綜合疊加，實現(xiàn)了高效、節(jié)能、殺菌的干燥過程。

2.3 高紅外加熱原理

近來在國內(nèi)外，紅外輻射加熱技術(shù)又向短波長延伸，在雜志上也可見到“高紅外”的名詞，即“高密度紅外輻射加熱（High Density Infrared）”俗稱高紅外。

我們可以這樣來描述高紅外技術(shù)：

1.采用了高頻率（短波）的紅外輻射加熱燈管；

2.采用了高密度的加熱布局；

3.采用高輻射強度的加熱方式。

紅外波長越短，越容易被緊密排列分子吸收而產(chǎn)生熱量。在對有機涂料的干燥固化過程中，金屬最容易吸收短波紅外輻射，而有機涂料對短波紅外輻射則是透明的。因此高紅外管0.76~3μm波段能量透射空氣與涂料，直接向金屬工件加熱，涂層內(nèi)表面首先膠化固化，同時里層的水分和空氣被趕出涂層外表面。雖然金屬溫度高達400℃，但有機涂料表面并不先形成皮膜，這樣保證了加熱的有效性。

二、紅外技術(shù)在食品工業(yè)中的實際應(yīng)用

3.1近紅外技術(shù)在食品工業(yè)的應(yīng)用

3.1.1 近紅外技術(shù)的特點

1.無前處理、無污染、方便快捷

近紅外光線具有很強的穿透能力，在檢測樣品時，不需要進行任何前處理可以穿透玻璃和塑料包裝進行直接檢測，也不需要任何化學(xué)試劑。和常規(guī)分析方法相比，既不會對環(huán)境造成污染，又可以節(jié)約大量的試劑經(jīng)費。近紅外儀器的測定時間短，幾分鐘幾秒鐘就可以完成檢測，并打印出結(jié)果。

2.無破壞性

無破壞性是近紅外技術(shù)的一大優(yōu)點，根據(jù)這一優(yōu)點，近紅外技術(shù)可以用于果蔬原料及成品的無損檢測。在果品儲藏庫中安裝近紅外裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)果蔬的自動檢測，節(jié)省大量的人力物力。

3.在線檢測

由于近紅外技術(shù)能夠技術(shù)快捷的對樣品進行檢測，在生產(chǎn)中，可以在生產(chǎn)流水線上配置近紅外裝置，對原料和成品及半成品進行連續(xù)在線檢測，有利于及時的發(fā)現(xiàn)原料及產(chǎn)品品質(zhì)的變化，便于及時調(diào)控，維持產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定。光纖導(dǎo)管和光纖探頭的開發(fā)應(yīng)用使遠距離檢測成現(xiàn)實。并且遠距離檢測技術(shù)特別適用于污染嚴重、高壓、高溫等對人體和儀器有損害的環(huán)境應(yīng)用，為近紅外網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

4.多組分同時檢測

多組分同時檢測，是近紅外技術(shù)得以大力推廣的主要原因。在同一模式下，可以同時測定多種組分，比如在測小麥的模式中，可以同時測定其蛋白質(zhì)含量、水分含量、硬度、沉淀值、快速混合比等指標，這樣大大簡化了測定操作。不同的組分對測定結(jié)果都有一定的影響，因為在測定過程中，其他組分對近紅外光線也有吸收。

3.1.2 近紅外技術(shù)在食品工業(yè)中的應(yīng)用

近紅外技術(shù)的研究始于1930年。50年代Curcio和Petty利用近紅外的投射光譜“不透明”體，測定其透射率具有一定的進行水分檢測的研究。但是，大多數(shù)食品和農(nóng)產(chǎn)品的無破壞、無損傷對近紅外來說都是困難。60年代初，Norris和Buller將近紅外的反射光譜技術(shù)用于分析谷物類農(nóng)產(chǎn)品的濕度研究，揭示了這一技術(shù)在農(nóng)產(chǎn)品及其加工領(lǐng)域、食品工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用研究新的篇章。從而近紅外技術(shù)在食品和農(nóng)業(yè)產(chǎn)品加工中的應(yīng)用實例及方法被不斷的提出，主要應(yīng)用在工程中的食品成分分析、品質(zhì)檢測以及在線的品質(zhì)檢測與控制。而品質(zhì)檢測和在線檢測與控制往往是基于成分分析之上的。常規(guī)化學(xué)分析具有較高的準確度和可靠性，而且還是很多近代儀器分析技術(shù)的基礎(chǔ)。但是，無論是化學(xué)分析還是儀器分析，其試樣的前處理、實驗本身的耗時性以及對物料的破壞性又是許多場合不允許的。例如：小麥和油菜籽按品質(zhì)分倉輸運，用標準化學(xué)分析測定小麥中蛋白質(zhì)需2小時，油菜籽中油脂含量需18小時，賴氨酸含量大約需兩天，而卡車的卸貨時間僅需5分鐘，到貨后，用化學(xué)分析鑒定其品質(zhì)，再進行按質(zhì)分倉，需要很長的等待時間，勢必影響整個經(jīng)營步驟。

近紅外技術(shù)則能以它的快速、準確和實時性及時反饋有關(guān)信息，彌補這一缺陷，因此受到越來越多的行業(yè)研究者的青睞。