จลนพลศาสตร์การอบแห้งและคุณภาพของกระชายดำที่อบแห้งด้วยเทคนิคสุญญากาศร่วมกับไมโครเวฟ

จามร  ภักดิ์ศรีแพง; ตวงสิริ สยมภาค; กิตติศักดิ์ วิธินันทกิตต์

ผู้แต่ง

จามร ภักดิ์ศรีแพง นักศึกษา, หลักสูตรวิศวกรรมศาสตรมหาบัณฑิต (สาขาวิชาเทคโนโลยีพลังงาน) สำนักวิชาวิศวกรรมศาสตร์และนวัตกรรม มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลตะวันออก, 43 ม.6 ต.บางพระ อ.ศรีราชา จ.ชลบุรี 20110
ตวงสิริ สยมภาค อาจารย์, หลักสูตรวิทยาศาสตรบัณฑิต (สาขาวิชาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีการอาหาร) คณะวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลตะวันออก, 43 ม.6 ต.บางพระ อ.ศรีราชา จ.ชลบุรี 20110
กิตติศักดิ์ วิธินันทกิตต์ อาจารย์, หลักสูตรวิศวกรรมศาสตรมหาบัณฑิต (สาขาวิชาเทคโนโลยีพลังงาน) สำนักวิชาวิศวกรรมศาสตร์และนวัตกรรม มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลตะวันออก, 43 ม.6 ต.บางพระ อ.ศรีราชา จ.ชลบุรี 20110

คำสำคัญ:

กระชายดำ, การอบแห้ง, ไมโครเวฟ, สุญญากาศ

บทคัดย่อ

งานวิจัยนี้เป็นการศึกษาการอบแห้งกระชายดำด้วยเทคนิคสุญญากาศร่วมกับไมโครเวฟ เพื่อศึกษาจลนพลศาสตร์และแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ของการอบแห้ง ความสิ้นเปลืองพลังงานจำเพาะ และคุณภาพของกระชายดำหลังจากการอบแห้ง ในด้านสี ปริมาณน้ำอิสระและการต้านอนุมูลอิสระ กระชายดำมีความชื้นเริ่มต้นประมาณ 121.58% d.b. อบแห้งจนมีความชื้นสุดท้ายประมาณ 7.47-12.18% d.b. โดยความดันห้องอบแห้ง 3 ระดับ คือ ความดันบรรยากาศ ความดันสัมบูรณ์ 20 และ 5 กิโลปาสคาล และแหล่งความร้อนจากไมโครเวฟกำลัง 800 วัตต์ จากการศึกษาพบว่าการอบแห้งที่ความดันสัมบูรณ์ 5 kPa ใช้เวลาในการอบสั้นที่สุด 150 นาที แต่การอบแห้งที่ความดัน 20 kPa จะมีความสิ้นเปลืองพลังงานจำเพาะต่ำที่สุด 50.73 MJ/kg_{water evap.} และความแตกต่างของสีโดยรวมต่ำที่สุด คือ 8.21 นอกจากนี้ ในทุกเงื่อนไขการทดลองมีค่าปริมาณน้ำอิสระอยู่ในเกณฑ์มาตรฐาน คือ ไม่เกิน 0.6 และสารฟีนอลิกรวมและฤทธิ์ต้านอนุมูลอิสระมีค่าลดลงเมื่อเปรียบเทียบกับกระชายดำสด ซึ่งกระชายดำหลังอบแห้งที่ความดันสัมบูรณ์ 5 kPa มีสารฟีนอลิกรวม 2.73 mg GAE/g f.w. และฤทธิ์ต้านอนุมูลอิสระ 1.00 mg AAE/g f.w. สูงที่สุด และมีค่าสูงกว่าการตากแดด สำหรับแบบจำลองทางคณิตศาสตร์เอมพิริคัลที่สามารถทำนายจลนพลศาสตร์การอบแห้งกระชายดำได้เหมาะที่สุดคือแบบจำลองของ Midilli โดยมีค่าสัมประสิทธิ์การตัดสินใจ (R²) 0.99936 สูงที่สุด และรากที่สองของความคลาดเคลื่อนกำลังสองเฉลี่ย (RMSE) 0.00737 ต่ำที่สุด

เอกสารอ้างอิง

Department of Agricultural Extension. Krachaidum production for export. Agricultural Extension Journal 2020:295:27-9. (In Thai)

National Science and Technology Development Agency. Project to study the market opportunity of targeted. Thai Herbs Journal 2018:61-72. (In Thai)

Li Z, Raghavan GSV, Orsat V. Optimal power control strategies in microwave drying. Journal of Food Engineering 2010;99:263-8.

Lv HF, Ma XX, Zhang B, Chen XF, Liu XM, Fang CH, et al. Microwave-vacuum drying of round bamboo: a study of the physical properties. Construction and Building Materials 2019;211:44-51.

Songsermpong S. Microwave Processing of Food. Bangkok: Danex Intercorporation; 2016. (In Thai)

Chahbani A, Fakhfakh N, Baltia MA, Mabrouk M, El-Hatmi H, Zouari N, et al. Microwave drying effects on drying kinetics, bioactive compounds andantioxidant activity of green peas (Pisum sativum L.). Food Bioscience 2018;25:32-8.

Keser D, Guclu G, Kelebek H, Keskin H, Soysal Y, Sekerli YE, et al. Characterization of aroma and phenoliccomposition of carrot (Daucus carota ‘Nantes’) powders obtained from intermittent microwavedrying using GC–MS and LC–MS/MS. Food and Bioproducts Processing. 2020;119:350-9.

National Bureau of Agricaultural Commodity and Food Standards. Thai agricultural Standard. TAS 3005 PART 2-2020. (In Thai)

AOAC. Official Methods of Analysis of the Association of Official Analysis Chemists.17th ed. Maryland: Gaithersburg; 2000.

Manangan W, Witinantakit K. Water lily drying using pulsed vacuum-infrared combined with silica sand embedding, Kasem Bundit Engineering Journal 2020;10(3):84-98. (In Thai)

Tirawanichakul S, Chanchiew S, Tirawanichakul Y. Pennywort drying using infrared radiation drying kinetics, energy consumption and quality aspect. KKU Research Journal 2013;18(2):311-24. (In Thai)

Zhoua YH, Pei YP, Sutar PP, Liu DH, Deng LZ, Duan X, et al. Pulsed vacuum drying of banana: Effects of ripeness on drying kinetics and physicochemical properties and related mechanism. Food and Science Technology 2022;161:113362.

Devahastin S. Drying of Foods and Biomaterials. Bangkok: Top Publishing; 2012. (In Thai)

Magalhaes LM, Segundo MA, Reis S, Lima JL. Methodological aspects about in vitro evaluation of antioxidant properties. Analytica Chimica Acta 2008;613(1):1-19.

Ainsworth EA, Gillespie KM. Estimation of total phenolic content and other oxidation substrates in plant tissues using Folin-Ciocalteu reagent. Nature Protocol 2007;2(4): 875-7.

Rungsawang S, Jaekhom S, Uengkimbuan N, Witinantakit K. Shiitake mushroom drying using vacuum and infrared radiation technique. SWU Engineering Journal 2019;14(3):1-13. (In Thai)

Lui Q, Bakker-Arkema FW. Stochastic modeling of grain drying: part 2 mode development. Journal of Agricultural Research 1997;66:275-80.

Diamante LM, & Munro PA. Mathematical modeling of the thin layer solar drying of sweet potato slices. Solar Energy 1993;51:271-6.

Doymaz I. Convective air drying characteristics of thin layer carrots. Journal of Food Engineering 2004;61:359-64.

Togrul IT, Pehlivan D. Mathematical modeling of soar drying of apricots in thin layers. Journal of Food Engineering 2002;55:209-16.

Midilli A, Kucuk H, Yapar Z. A new model for single- layer drying. Drying Technology 2002;20(7):1503-13.

Faruq AA, Zhang M, Fan D. Modeling the dehydration and analysis of dielectric properties of ultrasound and microwave combined vacuum frying apple slices. Drying Technology 2019;37(3):409-23.

Song C, Wu T, Li Z, Li J, Chen H. Analysis of the heat transfer characteristics of blackberries during microwave vacuum heating. Journal of Food Engineering 2018;22:70-8.

Cuccurullo G, Giordano L, Metallo A, Cinquanta L. Drying rate control in microwave assisted processing of sliced apples. Biosystems Engineering 2018;180:24-30.

Poogungploy P. Effect of black galingale drying by microwave-hot air combination on drying behavior, temperature, color, shrinkage and specific energy consumption. Journal of Science & Technology MSU 2017;36(6):661-7.

Zeng S, Wang B, Lv W, Wu Y. Effects of microwave power and hot air temperature on the physicochemical properties of dried ginger (Zingiber officinale) using microwave hot-air rolling drying. Food Chemistry 2023;404(Pt B):134741.