สมบัติทางวิศวกรรมของเนื้อมะละกอตีป่นและการเพิ่มความเข้มข้นของเนื้อมะละกอตีป่นด้วยวิธีการให้ความร้อนแบบต่าง ๆ

นักวิจัย/สังกัด :

  1. รองศาสตราจารย์ ดร. อัมพวัน ตั๊นสกุล
    มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี

ปี พ.ศ. ที่โครงการเสร็จ : 2554

   งานวิจัยเรื่องสมบัติทางวิศวกรรมของเนื้อมะละกอตีป่นและการเพิ่มความเข้มข้นของเนื้อมะละกอตีป่นด้วยวิธีการให้ความร้อนแบบต่างๆ มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาผลของปริมาณของแข็งที่ละลายได้และอุณหภูมิต่อสมบัติทางกายภาพและความร้อน สมบัติทางรีโอโลยี และสมบัติทางไดอิเล็กทริกของเนื้อมะละกอตีป่น รวมถึงได้ศึกษาจลนพลศาสตร์ของการเปลี่ยนแปลงสีของเนื้อมะละกอตีป่นที่ผ่านการระเหยน้ำด้วยวิธีต่างๆ

ในส่วนของสมบัติทางกายภาพและความร้อนของเนื้อมะละกอตีป่น ได้ทดลองวัดค่าความหนาแน่นด้วย Pycnometer ค่าความร้อนจำเพาะวัดด้วย Differential Scanning Calorimeter (DSC) และค่าการนำความร้อนวัดด้วยอุปกรณ์วัดค่าการนำความร้อนแบบ Line heat source probe และนำค่าความร้อนจำเพาะ ค่าการนำความร้อน และค่าความหนาแน่นที่วัดได้ ไปคำนวณหาการแพร่กระจายความร้อน จากการศึกษาผลของปริมาณของแข็งที่ละลายได้ และอุณหภูมิของเนื้อมะละกอตีป่นในช่วงความเข้มข้น 10, 15, 20 และ 25ºBrix และในช่วงอุณหภูมิ 40, 50, 60, 70, และ 80ºC พบว่ามีความหนาแน่น เฉลี่ยอยู่ในช่วง 1014.61 - 1098.86 kg/m3 และมีความร้อนจำเพาะเฉลี่ยในช่วง 3.652 -4.092 kJ/kgºC ส่วนค่าการนำความร้อน และค่าการแพร่กระจายความร้อนมีค่าเฉลี่ยในช่วง 0.452 -0.685 W/m°C และ 1.127×10-7 - 1.650×10-7 m2/s ตามลำดับ ทั้งนี้ความหนาแน่นจะมีค่าเพิ่มขึ้นเมื่อปริมาณของแข็งที่ละลายได้เพิ่มขึ้น แต่จะมีค่าลดลงเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น ส่วนค่าความร้อนจำเพาะค่าการนำความร้อน และค่าการแพร่กระจายความร้อนจะมีค่าเพิ่มขึ้นเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น และจะมีค่าลดลงเมื่อปริมาณของแข็งที่ละลายได้เพิ่มขึ้น นอกจากนี้แบบจำลองที่เป็นฟังก์ชันของปริมาณของแข็งที่ละลายได้ และอุณหภูมิได้ถูกพัฒนาขึ้นมาจากผลข้อมูลการทดลองของสมบัติดังกล่าว

ในส่วนของจลนพลศาสตร์ของการเปลี่ยนแปลงสีของเนื้อมะละกอตีป่นที่ผ่านการระเหยน้ำด้วยวิธีต่างๆ ได้ศึกษาการเปลี่ยนแปลงของสีระหว่างกระบวนการทำเข้มข้นมะละกอตีป่นด้วยวิธีการให้ความร้อนแบบดั้งเดิม การให้ความร้อนภายใต้ระบบความดันสุญญากาศ และการให้ความร้อนด้วยเครื่องไมโครเวฟ โดยความเข้มข้นเริ่มต้นและความเข้มข้นสุดท้ายของมะละกอตีป่นเป็น 10 และ 25ºBrix ตามลำดับ สภาวะที่ใช้ในการศึกษาในงานวิจัยนี้คือ อุณหภูมิ 70 80 90 ºC สำหรับกรณีการให้ความร้อนแบบดั้งเดิมและการให้ความร้อนภายใต้ระบบความดันสุญญากาศ และกำลังของเครื่องไมโครเวฟที่ 200 300 400 วัตต์ สำหรับกรณีการให้ความร้อนด้วยเครื่องไมโครเวฟ เวลาในการระเหยน้ำในการทำเข้มข้นมะละกอตีป่นให้มีความเข้มข้น 25 ºBrix คือ 455 340 และ240 นาที สำหรับการให้ความร้อนแบบดั้งเดิม 38.75 35.25 และ20.75 นาที สำหรับการให้ความร้อนภายใต้ระบบความดันสุญญากาศ และ 29.75 18.50 และ15.50 นาที สำหรับการให้ความร้อนด้วยเครื่องไมโครเวฟนอกจากนี้ยังได้ทำการศึกษาการเปลี่ยนแปลงสีโดยรวม (ΔE) พบว่า จลนพลศาสตร์ของการเปลี่ยนแปลงสีโดยรวม (ΔE) เป็นไปตาม ปฏิกิริยาลำดับที่ศูนย์ ในกรณีที่เป็นการให้ความร้อนแบบดั้งเดิม เป็นไปตามปฏิกิริยาแบบผสม ในกรณีที่เป็นการให้ความร้อนภายใต้ระบบความดันสุญญากาศและเป็นไปตามปฏิกิริยาลำดับที่ศูนย์ ในกรณีที่เป็นการให้ความร้อนด้วยเครื่องไมโครเวฟ

ในส่วนของสมบัติทางรีโอโลยีของเนื้อมะละกอตีป่น ได้ศึกษาผลของอุณหภูมิและปริมาณของแข็งที่ละลายได้ต่อพฤติกรรมการไหลของเนื้อมะละกอตีป่น ที่มีปริมาณของแข็งที่ละลายได้เท่ากับ 10, 15, 20 และ 25 ºBrix ณ อุณหภูมิ 5, 20, 35, 50, 65 และ 80 ºC ด้วยเครื่อง rotationalviscometer พบว่าสมการของHerschel – Bulkley สามารถอธิบายพฤติกรรมทางการไหลของมะละกอตีป่นได้ดี เมื่ออัตราเฉือนเพิ่มขึ้นเนื้อมะละกอตีป่นมีพฤติกรรมการไหลแบบซูโดพลาสติกที่มีความเค้นคลาก นอกจากนี้พบว่าความหนืดปรากฏเพิ่มขึ้นเมื่อปริมาณของแข็งที่ละลายได้เพิ่มขึ้นและอุณหภูมิลดลง

ในส่วนของสมบัติทางไดอิเล็กทริกของเนื้อมะละกอตีป่น ได้ศึกษาผลของปริมาณของแข็งที่ละลายได้ และอุณหภูมิของเนื้อมะละกอตีป่น ในช่วงความเข้มข้น 10, 15, 20 และ 25 ºBrix และในช่วงอุณหภูมิ 40, 50, 60, 70, และ 80ºC ด้วยวิธี open-ended coaxial probe พบว่าค่าคงที่ไดอิเล็กทริกมีค่าลดลงเมื่อปริมาณของแข็งที่ละลายได้เพิ่มขึ้นและอุณหภูมิเพิ่มขึ้น ณ ความถี่ 915 และ2450 MHz ในขณะที่ค่าแฟคเตอร์การสูญเสียไดอิเล็กทริกมีค่าเพิ่มขึ้นเมื่อปริมาณของแข็งที่ละลายได้เพิ่มขึ้นและอุณหภูมิเพิ่มขึ้น ณ ความถี่ 915 MHz แต่ที่ความถี่ 2450 MHz ผลของอุณหภูมิไม่มีแนวโน้มที่ชัดเจน