Food Processing Chapter7

3507-2107 FOOD PROCESSINGวชาการแปรรปอาหาร

อ. ตร วาทกจสาขาอตสาหกรรมเกษตร วทยาลยเกษตรและเทคโนโลยมหาวทยาลยนครพนมE-mail:tree.v@npu.ac.th

สาขาอตสาหกรรมเกษตรวทยาลยเกษตรและเทคโนโลยนครพนม มหาวทยาลยนครพนม

Food processing

บทท 7 การแปรรปอาหารโดยการทาแหง (Food dehydration)

สาขาอตสาหกรรมเกษตรวทยาลยเกษตรและเทคโนโลยนครพนม มหาวทยาลยนครพนม

Food processing

วตถประสงคเพอใหนกศกษาทราบกรรมวธการแปรรปอาหารดวยการทาแหงแบบตางๆเพอใหนกศกษาทราบหลกการของการอบแหงอาหารรวมทงปจจยตางๆทสาคญตอคณภาพอาหาร

สาขาอตสาหกรรมเกษตรวทยาลยเกษตรและเทคโนโลยนครพนม มหาวทยาลยนครพนม

Food processing

หวขอในบทเรยนความหมายของการทาแหงนาในอาหารกระบวนการถายเทความรอนเครองจกรและอปกรณในการทาแหงแบบตางๆ

สาขาอตสาหกรรมเกษตรวทยาลยเกษตรและเทคโนโลยนครพนม มหาวทยาลยนครพนม

Food processing

การทาแหง(Drying or Dehydration)วธการทาแหงเปนการดงเอานาออกจากวตถดบอาหาร เชนการอบแหงถว การอบแหงผลไม การอบแหงเนอสตว ฯลฯเปนวธการทเกาแกมานาน เพอเปนการถนอมอาหารใหเกบรกษาไวไดนาน อาจมการใชการทาแหงโดยใชแสงอาทตย หรอการใชความรอนประดษฐตวอยางผลตภณฑอบแหง เชน นมผงแหง ไขแหง กาแฟ โกโก เครองดมผงตางๆ คาวา drying มกใชเพอทาใหผลตภณฑเกดเปนลกษณะของแขง(solid)สวนEvaporationหรอการระเหยมกใชเพอใหของเหลวมความเขมขนสงขน(more concentrated liquid)

สาขาอตสาหกรรมเกษตรวทยาลยเกษตรและเทคโนโลยนครพนม มหาวทยาลยนครพนม

Food processing

ขอด/ขอเสยของการทาแหงนาหนกเบา เนองจากกาจดนาในอาหารออกกวา 80-90%มความกระชบ ตองการเนอทจดเกบนอยกวามความคงตวตอสภาวะการเกบ ไมจาเปนตองใชตเยน สามารถเกบไดนานสญเสยคณคาทางอาหาร กลน/รสทระเหยไดโครงสรางเปลยนแปลงเนองจากการหดตวเกดปฏกรยาสนาตาลทไมใชจากเอนไซม

สาขาอตสาหกรรมเกษตรวทยาลยเกษตรและเทคโนโลยนครพนม มหาวทยาลยนครพนม

Food processing

การทาแหง Drying

สาขาอตสาหกรรมเกษตรวทยาลยเกษตรและเทคโนโลยนครพนม มหาวทยาลยนครพนม

Food processing

นาในอาหารเปนสวนประกอบสวนใหญของอาหารรอยละ 65-95อาหารทมปรมาณนามากจะเสอมเสยไดรวดเรวกวานาในอาหารจะเปนตวทาละลายองคประกอบตางๆของอาหารนาในอาหารมผลตอการเปลยนแปลงคณสมบตของผลตภณฑเชนลกษณะเนอสมผส ความเตง รสชาตนาทจลนทรยสามารถนาไปใชไดเรยกวา water activity (Aw)หรอคากจกรรมของนา มกวดในรป free waterสวนนาทจลนทรยนาไปใชไมไดเรยกวา bound waterซงเปนนาทยดกนดวยพนธะทางเคมทแขงแรงคาAw มคาตงแต 0.0-1.0 เปรยบเทยบกบนาบรสทธ

สาขาอตสาหกรรมเกษตรวทยาลยเกษตรและเทคโนโลยนครพนม มหาวทยาลยนครพนม

Food processing

นาในอาหารWater Activity (aw) เปนปจจยทสาคญมากตออายการเกบของอาหาร ในขณะท อณหภม ความเปนกรด-ดาง (pH) และปจจยอน ๆ มผลกระทบตอความเรวในการเจรญของจลนทรยในอาหาร Water Activity จะเปนปจจยทสาคญทสดในการควบคมการเสยของอาหาร ตวอยางเชน แบคทเรยเกอบ ทกชนดไมสามารถเตบโตไดท Water Activity ตากวา 0.91 ในขณะทราสวนมากหยดการเจรญเตบโตเมอ Water Activity ตากวา 0.80 เราสามารถประเมนไดจากการวดคา Water Activity วาจลนทรยชนดใดเปนหรอไมเปนสาเหต ททาใหอาหารเสย Water Activity เปนปจจยชระดบปรมาณนาตาสดทมอยเพอการเจรญของจลนทรย นอกจากนน Water Activity ยงมผลกระทบตอการทางานของเอนไซม และวตามนในอาหารซงเปนสาเหตของการเปลยนแปลงส รส และกลนของอาหาร อยางชดเจน

สาขาอตสาหกรรมเกษตรวทยาลยเกษตรและเทคโนโลยนครพนม มหาวทยาลยนครพนม

Food processing

การวดคา water activity

คา Water Activity ของผลตภณฑสามารถวดไดจากคาความชนสมพทธสมดลของอากาศทปลอยใหสมดลกบผลตภณฑ ดงนนผลตภณฑจะตองถกวางไวในระบบปด เพอใหเกดความสมดลได จดทเกดความสมดลคอจดท Water Activity ของตวอยางมคาเทากบความชนสมพทธในอากาศนนเอง นอกจากการวดคา Water Activity โดยการวดความชนสมพทธสมดลแลวยงมเครองมอวดคา Water Activity โดยตรงเพอความสะดวกในการใชงานดวย

สาขาอตสาหกรรมเกษตรวทยาลยเกษตรและเทคโนโลยนครพนม มหาวทยาลยนครพนม

Food processing

คากจกรรมของนา(water activity)

สาขาอตสาหกรรมเกษตรวทยาลยเกษตรและเทคโนโลยนครพนม มหาวทยาลยนครพนม

Food processing

ความชนและ water activityความสมพนธระหวางความชนและ Water Activity เปนเรองซบซอน คา Water Activity มกจะเพมขนเมอความชนเพมขนแตเปนการเพมแบบไมเปนเสนตรง ความสมพนธระหวาง Water Activity กบความชนทอณหภมทกาหนดเรยกวา Moisture Sorption Isotherm กราฟความสมพนธดงกลาวนสรางไดจากการทาการทดลองเทานน Moisture Sorption Isotherm สาหรบอาหาร แทบทกชนดจะมรปรางแบบ Sigmoidal แตอาหารทมปรมาณนาตาลมากหรอมโมเลกลทละลายไดนอย จะไดกราฟ Isotherm รปคลายตว J กราฟ Moisture Sorption Isotherm จากการทดลองซงเรมตนจากผลตภณฑทแหงแลวเพมความชนมากขนเรอย ๆ (Adsorption) ไมจาเปนตองเหมอนกบกราฟ Isotherm จากการทดลองผลตภณฑเดยวกนในสภาพชนแลวลดความชนลงเรอย ๆ (Desorption)

สาขาอตสาหกรรมเกษตรวทยาลยเกษตรและเทคโนโลยนครพนม มหาวทยาลยนครพนม

Food processing

Moisture Sorption Isotherm

สาขาอตสาหกรรมเกษตรวทยาลยเกษตรและเทคโนโลยนครพนม มหาวทยาลยนครพนม

Food processing

ผลของ water activity ตอปฏกรยาในอาหารอาหารมกจะมโปรตนและคารโบไฮเดรทซงมแนวโนมทจะเกดปฏกรยา Millard Reaction ซงทาใหเกดสนาตาล ทไมเปนปฏกรยาทเกดจากเอนไซม การเกดสนาตาล เนองจาก Millard Reaction มแนวโนมสงขนเมอคา Water Activity สงขน โดยจะเกดไดสงสดทชวง Water Activity 0.6 ถง 0.7 แตในผลตภณฑบางชนดเมอเพมคา Water Activity กจะขดขวางการเกด Millard Reaction ได ดงนนการ ตรวจวด และควบคมคา Water Activity ในผลตภณฑ จงเปนวธทดในการควบคมปญหาการเกดสนาตาลจาก Millard Reaction

สาขาอตสาหกรรมเกษตรวทยาลยเกษตรและเทคโนโลยนครพนม มหาวทยาลยนครพนม

Food processing

ผลของ water activity ตอปฏกรยาในอาหารWater Activity มผลกระทบตอความคงตวในดานคณสมบตตามธรรมชาตของโปรตนและเอนไซมอยางชดเจน เอนไซมและโปรตนเกอบทกชนดตองรกษาสภาพตาม ธรรมชาตไวเพอใหสามารถทาหนาทไดตามปกต ดงนนการรกษาระดบของ Water Activity เพอปองกนและการ เปลยนแปลงสภาพของสารเหลานจงมความสาคญตอ คณภาพของอาหารอยางมาก ปฏกรยาจากเอนไซม สวนมากจะชาลงทระดบ Water Activity 0.8 อยางไรกตาม ปฏกรยาเหลานบางปฏกรยากสามารถเกดไดแมทระดบ Water Activity ตามาก ๆ การเสยประเภทนจะมผลใหเกดกลนและรสทรนแรงจนผบรโภคไมยอมรบได โดยทวไป การเสยเนองจากปฏกรยาของเอนไซมมกไมเกดกบผลตภณฑทผานกระบวนการใชอณหภมในการผลต

สาขาอตสาหกรรมเกษตรวทยาลยเกษตรและเทคโนโลยนครพนม มหาวทยาลยนครพนม

Food processing

ผลของ Water Activity ตอการเสยของอาหาร

เนองจาก ยสต รา และแบคทเรยจาเปนตองใชนาอสระในการเจรญเตบโต การผลตผลตภณฑทมคา Water Activity ตากวา 0.6 จะชวยควบคมการเสยเนองจากจลนทรยเหลานได ตวอยางของจลนทรยททาใหเกดการเสอมเสยของอาหารและระดบของ Water Activity ทจลนทรยเหลานสามารถเจรญเตบโตไดแสดงในตารางท 1 วธทงายทสดในการลด Water Activity ในอาหารคอการกาจดนาในอาหารเชน การทาใหสก การอบ หรอการทาใหแหง กระบวนการ ทใชอณหภมสง

สาขาอตสาหกรรมเกษตรวทยาลยเกษตรและเทคโนโลยนครพนม มหาวทยาลยนครพนม

Food processing

ตารางท 1 ตวอยางจลนทรยททาใหเกดการเสอมเสยของอาหารทระดบ Water Activity ตาง ๆ

อาหารทเนาเสยงาย เชน ผก ผลไมสด นม เนอ ปลาไสกรอก ขนมปง แฮม นาผลไมเขมขนซงมนาตาล 55% โดยนาหนกหรอ มเกลอ (NaCl) 12% แยม มารมาเลด

ผลไมแหงความชนประมาณ 15-20% นาผง ทอฟฟคาราเมล

Pseudomonas, Escherichia, Proteus, Shigella, Bacillus,, ยสตบางชนด Salmonella, Vibrioparabaenolyticus, C.botulinum,, ราบางชนด Halophilic bacteria, mycotoxigenic aspergilli

Osmophilic yeasts และ ราบางชนด

0.950

0.910

0.750

0.600

ตวอยางอาหาร จลนทรยทถกยบยง Water Activity (aw)

สาขาอตสาหกรรมเกษตรวทยาลยเกษตรและเทคโนโลยนครพนม มหาวทยาลยนครพนม

Food processing

กระบวนการถายเทความรอน(Heat transfer process)การถายเทความรอน จะเกดขนทจดทมความแตกตางกนของอณหภมในระหวางการอบแหงแบงออกเปน 3 แบบการนาความรอน(Conduction Heat) เปนการถายเทความรอนโดยการแลกเปลยนความรอนจากโมเลกลหนงกบโมเลกลขางเคยง เชนการใหความรอนผานตวกลางตางๆเพอทาใหวตถดบแหงจากการสมผสการพาความรอน(Convection Heat) เปนการถายเทความรอนภายในพวกของเหลวและกาซโดยไมตองอาศยตวกลาง แตใชอากาศเปนตวกลาง เชนการใชลมรอนทาแหงผกและผลไม ฯลฯการแผรงส (Radiation)เปนการถายเทความรอนทไมตองอาศยโมเลกลในการสงถายความรอน เชนการแผความรอนของดวงอาทตย มกใชในการอบแหงแบบสญญากาศ

สาขาอตสาหกรรมเกษตรวทยาลยเกษตรและเทคโนโลยนครพนม มหาวทยาลยนครพนม

Food processing

กระบวนการถายเทความรอน(Heat transfer process)

สาขาอตสาหกรรมเกษตรวทยาลยเกษตรและเทคโนโลยนครพนม มหาวทยาลยนครพนม

Food processing

ปจจยทเกยวของในการอบแหงธรรมชาตของวตถดบ :องคประกอบทางเคมและ

กายภาพ, ปรมาณความชนขนาด รปราง การจดเรยงในระหวางการทาแหงปรมาณความชนสมพนธในอากาศอณหภมลมรอนความเรวลม

สาขาอตสาหกรรมเกษตรวทยาลยเกษตรและเทคโนโลยนครพนม มหาวทยาลยนครพนม

Food processing

เครองจกรทใชในการอบแหง เครองอบแหงแบบถง (Bin dryer)มกใชในการทาแหงวตถดบทางการเกษตรทวๆไป โดยมหลกการคอ นาวตถดบมาวางไวในหองอบแหงจากนนใชลมรอนเบาจากขางใต ลมรอนจะทาใหวตถดบทอยดานลางแหงกอน สวนวตถดบทยงไมแหงจะอยดานบนซงจะไดรบความรอนจากวตถดบทแหงแลว โดยมชน(layer)กนกลางเรยกวา drying front

สาขาอตสาหกรรมเกษตรวทยาลยเกษตรและเทคโนโลยนครพนม มหาวทยาลยนครพนม

Food processing

เครองอบแหงแบบถง (Bin dryer)

สาขาอตสาหกรรมเกษตรวทยาลยเกษตรและเทคโนโลยนครพนม มหาวทยาลยนครพนม

Food processing

เครองจกรทใชในการอบแหงเครองอบแหงแบบต(cabinet dryer)เปนเครองอบแหงขนาดเลกมกใชกบพชผกผลไม มลกษณะเปนชนๆประกอบกน วตถดบจะถกนามาเรยงบนชน ตางๆ โดยมลมรอน(hot air)หมนเวยนอยภายในหองอบแหง ไดจากการนาลมผานเขาสขดลวดรอน เปนวธทประหยดพลงงานกวา 50% เนองจากการถายเทความรอนทมประสทธภาพมากยงขน

สาขาอตสาหกรรมเกษตรวทยาลยเกษตรและเทคโนโลยนครพนม มหาวทยาลยนครพนม

Food processing

เครองอบแหงแบบต(cabinet dryer)

สาขาอตสาหกรรมเกษตรวทยาลยเกษตรและเทคโนโลยนครพนม มหาวทยาลยนครพนม

Food processing

เครองจกรทใชในการอบแหงเครองอบแหงแบบอโมงค(tunnel dryer)

เปนเครองอบแหงทไดพฒนามาจากเครอง cabinet dryer สวนใหญใชในอตสาหกรรมอาหารขนาดใหญทตองการผลตภณฑอยางตอเนอง โดยอาหารทตองการทาแหงจะถกเรยงบนชนแตละอน ซงจะถกลาเลยงผานอโมงครอนซงมอากาศรอนสวนทาง(counter)หรอตามทาง(parallel) ของการลาเลยง วตถดบจะถกทาใหแหง เมอเคลอนทถงบรเวณปลายทางของอโมงค

สาขาอตสาหกรรมเกษตรวทยาลยเกษตรและเทคโนโลยนครพนม มหาวทยาลยนครพนม

Food processing

เครองอบแหงแบบอโมงค(tunnel dryer)

สาขาอตสาหกรรมเกษตรวทยาลยเกษตรและเทคโนโลยนครพนม มหาวทยาลยนครพนม

Food processing

เครองจกรทใชในการอบแหงเครองอบแหงแบบลกกลง(drum dryer)มกใชในการทาแหงวตถดบทมลกษณะเปน Slurry (ของเหลวทมปรมาณของแขงอยสง) มลกษณะขนหนด เพอทาใหเปนของแขงหรอบดเปนผงตอไป มการทางานโดยวตถดบจะเคลอนทผานลกกลง(drum)ทมอณหภมสง จะเกดการถายเทความรอนบรเวณลกกลง จากนนจะมใบมดขด(scraper knife) เพอขดเอาวตถดบทแหงแลวออกจากลกกลง เพอนาไปแปรรปตอไป

สาขาอตสาหกรรมเกษตรวทยาลยเกษตรและเทคโนโลยนครพนม มหาวทยาลยนครพนม

Food processing

เครองอบแหงแบบลกกลง(drum dryer)

สาขาอตสาหกรรมเกษตรวทยาลยเกษตรและเทคโนโลยนครพนม มหาวทยาลยนครพนม

Food processing

เครองจกรทใชในการอบแหงเครองอบแหงแบบพนฟอย(spray dryer)มกใชในการทาแหงวตถดบทเปนของเหลว เชน นมผง นาผลไมผง ฯลฯ โดยของแหงจะถกอดและฉดพนดวยหว อะตอมไมซ(atomizer) ทมประสทธภาพทาใหของเหลวพนฟอยเปนอนภาคขนาดเลกกระจายทวหองอบแหง(cyclone) อากาศรอนจะทาใหนาระเหยอยางรวดเรว เกดเปนของแขงตกลงดานลางผลตภณฑทไดจะมลกษณะเปนผง(powder) ขนกบปรมาณของแขงในวตถดบ

สาขาอตสาหกรรมเกษตรวทยาลยเกษตรและเทคโนโลยนครพนม มหาวทยาลยนครพนม

Food processing

เครองอบแหงแบบพนฟอย(spray dryer)

สาขาอตสาหกรรมเกษตรวทยาลยเกษตรและเทคโนโลยนครพนม มหาวทยาลยนครพนม

Food processing

เครองจกรทใชในการอบแหงเครองอบแหงแบบสญญากาศ(vacuum dryer)

เปนเครองอบแหงทใชหลกการของการถายเทมวลของนาออกจากวตถดบโดยความแตกตางของความดนระหวางภายในและภายนอกวตถดบ โดยมหลกการคอ ภายในหองอบแหงจะมการลดความดนใหตาลงกวาความดนภายในของวตถดบสงผลทาใหปรมาณนาในวตถดบเคลอนทออกมาไดอยางรวดเรว แมวาจะมการใชอณหภมอบแหงตาๆ สารอาหารรวมทง กลนรสของวตถดบยงคงถกเกบรกษาไวได

สาขาอตสาหกรรมเกษตรวทยาลยเกษตรและเทคโนโลยนครพนม มหาวทยาลยนครพนม

Food processing

เครองอบแหงแบบสญญากาศ(vacuum dryer)

สาขาอตสาหกรรมเกษตรวทยาลยเกษตรและเทคโนโลยนครพนม มหาวทยาลยนครพนม

Food processing

เครองจกรทใชในการอบแหงเครองอบแแบบแชเยอกแขงระเหดแหง(freezing drying)เปนการทาแหงทมประสทธภาพสงสด ลกษณะของผลตภณฑทไดจากวธนจะรกษามการเปลยนแปลงทางเคมกาย ภาพและคณภาพนอยมาก การทาแหงดวยวธนใชหลกการ แชเยอกแขงวตถดบ(freezing)จนเกดเปนผลกนาแขงภายในวตถดบ เปนการแชเยอกแขงแบบเรว(rapid freezing)จากนนจะมการลดความดนใหตามากๆ เพอใหเกดการระเหยของนาในอาหารออกมาภายนอก แตเปนวธทมคาใชจายสงมากในการผลตมกใชในการทาแหง เชอจลนทรยทางการคา ผลตภณฑอาหารทมคาสงๆ เปนตน

สาขาอตสาหกรรมเกษตรวทยาลยเกษตรและเทคโนโลยนครพนม มหาวทยาลยนครพนม

Food processing

การแชเยอกแขงระเหดแหง(freezing drying)

สาขาอตสาหกรรมเกษตรวทยาลยเกษตรและเทคโนโลยนครพนม มหาวทยาลยนครพนม

Food processing

การแชเยอกแขงระเหดแหง(freezing drying)

สาขาอตสาหกรรมเกษตรวทยาลยเกษตรและเทคโนโลยนครพนม มหาวทยาลยนครพนม

Food processing

การแชเยอกแขงระเหดแหง(freezing drying)

สาขาอตสาหกรรมเกษตรวทยาลยเกษตรและเทคโนโลยนครพนม มหาวทยาลยนครพนม

Food processing

เอกสารอางองไพบลย ธรรมรตนวาสก.2532.กรรมวธการแปรรปอาหาร.โอ เอส พรนตงเฮาส.

กรงเทพฯ.น.244-276วไล ลงสาดทอง.2543.เทคโนโลยการแปรรปอาหาร.สถาบนเทคโนโลยพระจอมเกลา

พระนครเหนอ.กรงเทพฯ. 226-251