《农业工程学报》年第32卷第10期刊载了河南科技大学刘云宏、李晓芳、苗帅、殷勇与朱文魁的论文——“超声-远红外辐射干燥南瓜片的干燥特性及微观结构”。该研究由国家自然科学基金（U）等资助。
干燥是农产品和食品加工领域中重要的单元操作。物料干燥快慢主要取决于物料内部质热传递的难易，若采取有效措施促进物料干燥过程中的质热传递，将有助于实现物料快速、高质的干燥。远红外辐射具有改善物料传热的优点，超声波具有促进物料传质的特点，将超声技术与远红外辐射相结合，理论上可同时改善物料的传热与传质状况，从而提高干燥速率。该文将直触式超声与远红外辐射相结合并应用到南瓜片干燥工艺中，探讨了超声功率及远红外辐射温度对南瓜片干燥速率及微观结构的影响。
该文的研究结果表明提高远红外辐射温度可提高干燥速率。远红外辐射板发射的辐射能量穿过干燥介质到达物料，物料中水分子吸收远红外辐射能量后运动加剧，增强了水分子以平衡位置为中心的各种运动幅度及其化学键的转动与伸缩，致使内能增大及能级跃迁，进而产生显著的热效应，促使水分蒸发与扩散。此外，在干燥过程的前半阶段，物料内部1~2mm处的温度要高于远红外辐射的物料表面温度，说明远红外辐射可进行内部加热，有利于改善干燥过程中物料的受热状态、提高温度梯度，从而实现更为有效的热量传递。
在南瓜片远红外辐射干燥过程中利用直触式超声进行干燥强化，可有效提高干燥速率。该文认为，将物料直接放在超声辐射盘上，超声能量可不经过任何介质直接传播到物料内部，高频超声导致物料内部受到快速、反复挤压与扩张，这种机械效应能够增强物料内部水分湍动及提高水分子能量，从而加快水分扩散速率。超声的空化作用可在物料内部产生大量微小的空泡，这些微泡形成后的瞬间破碎会产生强烈冲击波，克服物料对内部不易流动水分与半结合水分的吸附力，增强这些水分的流动性，从而提高水分迁移速率。随着干燥的进行及物料含水率的下降，超声在物料中传播的衰减升高，导致用于强化传质的超声能量减少，对干燥的强化效应随之变弱。
该文通过分析有效水分扩散系数，发现超声和远红外辐射在干燥过程中会产生交互影响。辐射板温度升高会导致物料水分子运动加剧及扩散速率加快，而超声的高频振荡及其机械效应会进一步加强水分子的运动和内能，从而提升远红外辐射加热对内部传质的促进效果。直触式超声辐射利用其空化效应及机械效应提高物料水分扩散速率，而远红外辐射加热温度升高会导致物料水分的温度升高，相应的蒸汽分压随之升高，不利于超声在物料内部产生微细空泡，已形成微泡的表面张力也有所下降，从而增加了微泡爆破难度，在一定程度上弱化了超声的空化作用及其对内部传质的强化效应。
该文通过扫描电镜观察，发现直触式超声和远红外辐射对南瓜片的微观结构均有显著影响。超声机械效应产生的快速振荡对物料组织结构进行高频的挤压与剪切，扩张了原有的微毛细管，而超声空化效应的微泡爆破则对组织结构进行强烈冲击与破坏，能够产生新的微细孔道。提高远红外辐射温度会产生更高的水分汽化速率及汽化膨胀强度，导致物料表面及物料内部热源区域中微细管道的扩张与增多。将远红外辐射加热技术与超声强化技术同时应用于干燥过程，可增加物料内部区域的微孔数目与孔径，进而强化物料内部质热传递，从而实现干燥速率的提高及干燥能耗的降低。
