Food Processing Chapter6

3507-2107 FOOD PROCESSINGวชาการแปรรปอาหาร

อ. ตร วาทกจสาขาอตสาหกรรมเกษตร วทยาลยเกษตรและเทคโนโลยมหาวทยาลยนครพนมE-mail:[email protected]

สาขาอตสาหกรรมเกษตรวทยาลยเกษตรและเทคโนโลยนครพนม มหาวทยาลยนครพนม

Food processing

บทท 6 วธการแปรรปดวยความเยน (Heat Removal processing)


Food processing

วตถประสงคเพอใหนกศกษาทราบกรรมวธการแปรรปดวยความเยนแบบตางๆเพอใหนกศกษาทราบหลกการของการใหความเยนแกอาหารรวมทงปจจยทสาคญตอคณภาพอาหาร


Food processing

การแปรรปดวยความเยน (Heat Removal processing)วตถดบทางการเกษตรรวมทงอาหารเปนกลมทเสอม

เสยไดงาย เนองจากจลนทรย การเกบรกษาในสภาวะทควบคมอณหภมใหตาเปนการชวยถนอมรกษาอาหารใหเกบไดยาวนานมากวาเดม และปองกนการเจรญของจลนทรยสามารถรกษาคณภาพของวตถดบใหคงความสดไวไดนานทสด


Food processing

การแปรรปดวยความเยน (Heat Removal processing)การแชเยน(chilling)การแชเยอกแขง(Freezing)


Food processing

การแชเยน (Chilling)


Food processing

การแชเยน(Chilling)เปนการใชอณหภมตาเหนอจดเยอกแขง โดยปกตมกใชเครองทาความเยน(refrigerator) เชนตเยน ในการเกบรกษาผลตภณฑ อณหภมการแชเยนประมาณ 0- 5 oซการใชวธการแชเยน เปนการยบยงการเจรญเตบโตของจลนทรยเทานนทาใหอตราการเจรญชาลง ทาใหการเนาเสยเกดขนไดชาการแชเยนเปนวธการทงายและสะดวก นยมใชในการเกบรกษาวตถดบชวคราว ระหวางการจาหนายจลนทรยทสามารถเจรญไดในอณหภมตา(psychrophilic bacteria) สามารถทาใหเกดการเสอมเสยได เชน Listeria spp.


Food processing

หลกการของเครองทาความเยน


Food processing

หลกการของเครองทาความเยนEvaporator หรอเครองระเหย :ดดความรอนจากภายในหองโดยผาน filter จากนนใหอากาศสมผสกบสารทาความเยน ทวงในทอ เกดการระเหยเปนไอ (ความดนตา)Compressorหรอเครองอดไอ :อดอากาศทระเหยเปนไอใหเกดเปนอาไอความดนสง อณหภมสงCondensorหรอเครองควบแนน :รบไอรอนทมความดนสงมาผานแผงเหลกระบายความรอนทมอณหภมตาสารทาความเยนจะเกดการควบแนนเปนของเหลวเพอนากลบมาทาเยนอกExpansion valve หรอวาลวปรบแรงดน :ลดแรงดนและอณหภมของสารทาความเยนเพอใหไหลไดพอเหมาะกบพนทของ evaporator และนากบมารบความรอนไดอก


Food processing

สารทาความเยน(refrigerant)สารทาความเยนคอสารทมคณสมบตทจะดดความรอนเขาสตวเอง ทอณหภมตาแลวกลายเปนไอ และถาระบายความรอนออกทอณหภมสง กจะกลบมาเปนของเหลวอกครงหนง สารทาความเยนสามารถแบงออกไดหลายประเภท1. Inorganic Compound2. Fluorocarbons (CFCs)3. Hydrochlorofluorocarbons (HCFCs)4. Hydrofluorocarbons (HFCs)


Food processing

สารทาความเยน(refrigerant)สารทาความเยน Inorganic Compounds

เปนสารทาความเยนในยกตแรก ๆ หลงจากไดมการคดคนระบบทาความเยนในระบบ อดไอ (The Vapour Compression System) สารทาความเยนในกลมนหลายชนดถกเลกใชไปเนองจากประสบอบตเหตรวในอดตและทาให เกดการสญเสยอยางมากมาย สวนสารทาความเยนบางชนดกมอายยนยาวมา จนถงปจจบนเชน Ammonia ( R-717) ปจจบนใชเปนสารทาความเยนใน อตสาหกรรมทานาแขง และCarbon dioxide (R-744)ปจจบนใชเปนสารทาความเยน ในอตสาหกรรมทานาแขงแหง เพราะสามารถทาความเยนไดตามาก ๆ แตอปกรณของ ระบบทาความเยนตองมความแขงแรงมาก ๆ เพราะระบบมแรงดนสงสญลกษณชอทางเคมสตรเคมR-717 R-718 R-729 R-744 R-764 Ammonia Water Air Carbon dioxide Sulfur dioxide NH3 H2O -- CO 2SO2


Food processing

สารทาความเยน(refrigerant)Chlorofluorocarbons (CFCs)เปนสารทไมเปนพษ และไมตดไฟ ประกอบดวยอะตอมของ carbon, chlorine, และfluorine อยในประเภทสารประกอบ halocarbonsใชเปนสารทาความเยน ในระบบอดไอ (The Vapour Compression System) ในยกตตอจากยกตแรก หลงจากไดเกดอบตเหตสารทาความเยน รวจากตเยนในในป 1920ในป 1930 บรษท General Motors และDu Pont ไดมการกอตงบรษทเพอผลตสารทาความเยน Freon (โดยใชเปนชอทางการคาของ Du- Pont สาหรบCFCs)หลงจากนกวทยาศาสตรไดมการคนพบวาสาร CFCs เปนสารททาใหเกดชองโหวของชนโอโซน ( Ozone layer) ในชนบรรยากาศ stratosphere ทาใหไดมความตระหนกถงภยภบตทจะเกดขนแกมวลมนษยชาต


Food processing

สารทาความเยน(refrigerant)

CCl3F CCl2F2 C2F3Cl3 C2F4Cl2 C2F5Cl

Trichloromonofluoromethane

Dichlorodifluoromethane Trichlorotrifluoroethane

DichlorotetrafluoroethaneMonochloropentafluoroet

hane

CFC-11 CFC-12 CFC-113 CFC-114 CFC=115

สตรเคมชอทางเคมสญลกษณ


Food processing

สารทาความเยน(refrigerant)Hydrochlorofluorocarbons (HCFCs)สาร HCFCs ประกอบดวย carbon, hydrogen, chlorine และfluorine ซงเปนสารทเปนทางเลอกเพอใชแทนสาร chlorofluorocarbons ( CFCs) เนองจากมการคนพบวาสาร CFCs เปนสารททาใหเกดชองโหวของชน โอโซน ในชนบรรยากาศ stratosphere แตกยงจดเปนสารทดแทนอยางชวคราวเทานน ซงตามสนธสญญามอนทรออล (The Montreal Protocal) สาร HCFCs ในอนาคตสาหรบประเทศทพฒนาแลวจะตองเลกใชในป 2030 (2573) Monochlorodifluoromethane, Dichlorofluoroethane, Monochlorodifluoroethane


Food processing

สารทาความเยน(refrigerant)Hydrofluorocarbons (HFCs)สาร HFCs ประกอบดวย carbon, hydrogen, และfluorine จดเปนสารประกอบทไดรบการเลอกเปนสารทสามารถใชทดแทนระยะยาว แทนสารประกอบ chlorofluorocarbons (CFCs) และ hydrochlorofluorocarbons (HCFCs) เพราะวาสาร HFCs นไมประกอบดวย chlorine จงไมมปฏกรยาทาลายชน ozone ในชนบรรยากาศ stratosphere ถงแมวาเปนทเชอไดวาสาร HFCs จะไมทาลายชน ozone กตาม แตกคงมผลกระทบตอสงแวดลอมอน เชนศกยภาพททาใหโลกรอน (Global Warm Potential, GWP) ซงยงคงมการศกษากนตอไปเพอจะนามาพจรณา เปนกฏเกณฑบงคบในอนาคตTetrafluoromethane (CH3FCF3)


Food processing

ปจจยทมผลตอการเกบรกษาอาหารทอณหภมแชเยนปรมาณจลนทรยในอาหาร (Bacteria load)จานวนจลนทรยทปนเปอนมากทาใหอายการเกบรกษาสนลงอณหภมของหองเยน (cold storage room temperature)ตองมการรกษาอณหภมใหคงท เพอปองกนการเจรญของจลนทรย ททาอาหารเปนพษปรมาณความชนสมพนธในหองเยน(Relative Humidity)ควรอยระหวาง 88-92 % ถาคา RH ตาจะทาใหเกดการสญเสยนาหนกมาก และทา

ใหเกดการหดตวของวตถดบ ผวหนงเหยวยน เนองจากการสญเสยนาในอาหารไปถาคา RH มากจะทาใหเกดเมอกบนผวหนาอาหาร(slime)เนองจากแบคทเรย


Food processing

Chilling equipments


Food processing

การแชเยอกแขง(freezing)เปนกระบวนการลดอณหภมของวตถดบใหมอณหภมตากวา 0 oซ โดยทวไปจดเยอกแขง(freezing point) ของอาหารจะตากวานาแขง โดยทวไปจะใชอณหภม –18 oซ ในการแชเยอกแขงเนองจากนาภายในเซลลของอาหารจะมสารอนทรยและสารอนนทรยหลายชนดละลายอย โดยผลตภณฑแตละชนดจะมอณหภมเยอกแขงทตางกน

อายการเกบรกษาของอาหารแชเยอกแขงจะสามารถเกบไดนานกวาอาหารแชเยน


Food processing

การแชเยอกแขง(freezing)


Food processing

การแชเยอกแขง(freezing)การแชเยอกแขงแบบเปน 2 ประเภทการแชแขงแบบชา (slow freezing)การแชแขงแบบเรว(quick freezing)


Food processing

การแชแขงแบบชา (slow freezing)คอการทาใหอาหารแขงตวทอณหภมประมาณจดเยอกแขงอยางชาๆโดยใชเวลาประมาณ 3-72 ชวโมง วธนไดแก การแชอาหารในชองแชเยอกแขงของตเยน ซงจะมอณหภมระหวาง -1 ถง -15 oซ การแชเยอกแขงแบบชาเปนการลดอณหภมลง 1 oซ ตอนาท ใชเวลานาน 1 ชม. ในการเกดผลกนาแขงในผลตภณฑจะมขนาดใหญ ซงจะไปดนผนงเซลลของเนอสตวหรอผกและผลไม เกดการบอบชาและฉกขาดได ซงจะมผลกระทบตอคณภาพของอาหาร หลงจากทผลกนาแขงละลายจนอาหารกลบสสภาพเดม อาหารจะมลกษณะ ชมนา มสวนของเหลวภายในเซลลไหลออกมา ซงเปนประกอบดวยสารอาหาร วตามนและแรธาตตางๆ


Food processing

การแชแขงแบบเรว(quick freezing)คอการทาใหนาในอาหารกลายเปนนาแขงอยางรวดเรว โดยใชอณหภม -17 ถง -45 oซ ในระยะเวลาสนไมควรเกนกวา 30 นาท วธนพบวาผลกนาแขงจะมขนาดเลกละเอยด ไมมชนแยกแสดงใหเหนชดเจน โดยการเกดผลกนาแขงจะเกดในเซลลดวยซงจะไมทาใหเซลลของอาหารบอบชามากนก เหมอนกบการแชเยอกแขงแบบชา ซงเปนวธทนยมในอตสาหกรรมในปจจบน ทาไดหลาบวธขนอยกบการออกแบบเครองแชเยอกแขง การแชเยอกแขงแบบชากบแบบเรวมขอด-ขอเสย ดงตารางท 1


Food processing

Slow freezing vs Quick freezing


Food processing

วธการแชเยอกแขง1. วธการแชเยอกแขงโดยอาศยโลหะในการถายเทความรอน วธนเปนการอาศยเครองแชเยอกแขงแบบเพลท (contact plate freezer) ประกอบดวยแผนโลหะทบรรจอาหาร 2 แผน โดยแผนเพลทจะมลกษณะกลวงใหสารทาความเยนไหลผานได สารทาความเยนอาจใชนาเกลอเยน แอมโมเนยหรอฟรออน เมอนาอาหารมาทาการแชเยอกแขงโดยวธนทาไดโดยบรรจอาหารลงในถาดโลหะใหเตม แลวนาเขามาวางในเครอง จากนนระบบไฮโดรลคของเครองจะเลอนเพลทดานบนใหลงมาสมผสกบอาหาร แผนโลหะจะสมผสกบอาหารทงดานบนและดานลาง เกดการถายเทความรอนอยางรวดเรวอาหารจะแขงตว


Food processing

เครองแชเยอกแขงแบบเพลท (contact plate freezer)

แบบแนวนอน แบบแนวตง


Food processing

วธการแชเยอกแขงประเภทอาศยอากาศเปนตวกลางในการถายเทความรอน แบงออกเปนประเภทใหญ ๆ ไดเปน 2 แบบคอ

2.1 การอาศยอากาศทหยดนงเปนตวกลางถายเทความรอน การถายเทความรอนในลกษณะนอากาศจะเคลอนทอยางชาๆ หรอไมมการเคลอนทเลย ตวอยางทเปนการถายเทแบบนคอ หองแชเยอกแขงแบบอากาศนงหรอตแชเยอกแขง (still air freezer หรอ sharp freezer) หองแชเยอกแขงชนดนมอณหภมระหวาง -18 ถง -40 องศาเซลเซยส ในการแชเยอกแขงแบบนจะชากวาการแชเยอกแขงแบบอน แตใชกบผลตภณฑอาหารทมขนาดใหญ และจะตองนาไปทาการแปรรป ในภายหลง


Food processing

2.2 การอาศยอากาศทเคลอนทเปนตวกลางถายเทความรอน การแชเยอกแขงแบบนจะใชอากาศทมอณหภม -18 ถง -34 องศาเซลเซยส มความเรวลมในการไหลผาน 0.5-17.5 เมตรตอวนาท ซงแลวแตชนดของผลตภณฑ การแชเยอกแขงโดยวธนอาจมการสญเสยนาไปกบกระแสลมเยนในบางครงอาจสงถงรอยละ 5 ดงนนจงควรบรรจผลตภณฑในภาชนะทเหมาะสมจะชวยลดการสญเสยนาได ภาชนะบรรจอาจเปนอปสรรคในการถายเทความรอนบาง จงควรมการออกแบบการแชเยอกแขงใหเหมาะสมกบผลตภณฑ


Food processing

Air Blast Freezer


Food processing

Tunnel Freezer


Food processing

Belt Freezer


Food processing

3. วธการแชเยอกแขงโดยอาศยของเหลวเปนตวกลางในการถายเทความรอน วธการนจะอาศยของเหลวทมอณหภมตาไดแก นาเกลอเยน สารละลายโพรพลนไกลคอล สารละลายกลเซอ-รอล สารละลายแคลเซยมคลอไรด หรอสารละลายนาตาลททาใหเยนตวมาฉดพน หรอจมลง สวนใหญใชวธจมในเครองแชเยอกแขงแบบจม (immersion freezer) วธการนมขอดในแงผลตผลไม สญเสยนา เหมาะสมกบผลตภณฑทมขนาดไมสมาเสมอกนหรอมซอกมมทลมเยนพดเขาไมถง แตการแชเยอกแขงวธนใชเพยงเพอทาใหผวของผลตภณฑแขงตวเปนสวนใหญ การแชเยอกแขงนมขอไมเหมาะสมคออาจมการปนเปอนบาง โดยเฉพาะสารเคม อาจทาใหรสชาตเปลยนไป เชนมรสเคม หรออาจทาใหสารละลายขงในผลตภณฑ หากตองการใชวธนใหปลอดภยควรบรรจผลตภณฑในพลาสตกทบรรจแบบแนบเนอ การแชเยอกแขงวธนมกจะตองใชรวมกบการแชเยอกแขงวธอนๆ ดงเชนการแชเยอกแขงไก กงหรอปลาจมลงในสารละลายเยน เนองจากการแชเยอกแขงวธนเปนวธการแชเยอกแขงทมความเรวปานกลาง จงมการแชเยอกแขงผลตภณฑตอโดยใชลมเย


Food processing

immersion freezer


Food processing

4. วธการแชเยอกแขงโดยอาศยการระเหยของของเหลวในการถายเทความรอน (evapo-rating liquid freezer) วธการแชเยอกแขงโดยการระเหยนอาจเรยกวา การแชเยอกแขงแบบไครโอเจ-นค (cryogenic freezing) วธการแชเยอกแขงแบบนใชของเหลวเชนกน แตของเหลวทใชในการแชเยอกแขงวธนตองมคณสมบตในการระเหยงายเชน ไนโตรเจนเหลว (liquid nitrogen) คารบอนได-ออกไซดเหลว หรอสารประกอบฟลออโรคารบอน ซงไนโตรเจนเหลวเปนสารทไดรบความนยมมากทสดเนองจากเปนสารเฉอย ไมทาปฏกรยากบผลตภณฑ ไนโตรเจนเหลวมอณหภมประมาณ -196 องศาเซลเซยส เมอฉดพนลงบนผลตภณฑทลาเลยงอยบนสายพาน ไนโตรเจนเหลวเมอสมผสกบผลตภณฑจะเกดการแลกเปลยนความรอน ไนโตรเจนเหลวจะเดอดกลายเปนไอ โดยดดเอาความรอนจากชนของผลตภณฑ อณหภมของผลตภณฑจะเยนตวและแขงอยางรวดเรว มผลใหผลตภณฑมสภาพเนอสมผสทด วธการนทาไดงายแตคาใชจายคอนขางสง ในการแชเยอกแขงผลตภณฑ 1 กโลกรมตองใชไนโตรเจนเหลวประมาร 1-1.5 กโลกรม และการใชคอนขางจากด ตองระมดระวงเนองจากการแขงตวอยางรวดเรว อาจทาใหผวของผลไมเปนรอยแตกได และผลตภณฑอาจตดบนสายพาน


Food processing

cryogenic freezing


Food processing

อตราการแชเยอกแขง (freezing rate)•วธการแชเยอกแขงแตละแบบทกลาวมาจะมอตราเรวในการทาใหอาหารแขงตวตางกนขนกบวธการสงถายความรอนของตวกลาง ความแตกตางระหวางอณหภมเรมตนและอณหภมสดทายทตองการ และความแตกตางของอณหภมระหวางตวกลางในการถายเทความรอนและอณหภมของผลตภณฑ สามารถแบงอตราเรวการแชเยอกแขงตามประสทธภาพของเครองมอไดดงน


Food processing

Freezing rate


Food processing

การเปลยนแปลงในระหวางการแชเยอกแขง1. การเปลยนแปลงทางกายภาพ ไดแก

1.1 การเกดการแหงในผลตภณฑ (freezer burn) การเปลยนแปลงของอณหภมในหองเกบรกษาจะทาใหนาละลายและเกดการแขงตวอก โดยเฉพาะเกดเกลดนาแขงทเกาะภายในผลตภณฑทหอแบบไมแนบสนท เกลดนาแขงเหลานมกเกดการระเหดออกจากผลตภณฑอาหาร การแหงของผลตภณฑจะเกดมากขนหากมการเปลยนแปลงอณหภมของหองเกบรกษาบอยครง และมความแตกตางอณหภมของหองเกบรกษาและอณหภมของอวาพอเรเตอร


Food processing

การเปลยนแปลงในระหวางการแชเยอกแขง1.2 การเปลยนแปลงขนาดของผลกนาแขงในผลตภณฑ เกดเนองจากการเปลยนแปลงของอณหภมในหองเกบรกษามชวงกวาง ผลตภณฑอาหารแชเยอกแขงทแตเดมไดทาการแชเยอกแขงแบบทไดออกแบบไวอยางด และมผลกนาแขงทเลกในผลตภณฑ เมออณหภมในหองเกบรกษาสงขนนาแขงเกดการละลาย เมอระบบทาความเยนทางานอกอณหภมของผลตภณฑลดลง เกดการแชเยอกแขงทเปนแบบการใชอากาศทไมเคลอนท มผลใหผลกของนาแขงทเกดใหมอก (recrystallization) จะเกดอยางชาๆ นาทสามารถกลายเปนนาแขงไดจะเกดภายนอกเซลลมากขน และผลกนาแขงทเกดขนภายนอกเซลลนจะใหญ มผลใหเซลลเหยวและผลตภณฑมนาไหลเยมหลงการละลาย


Food processing

การเปลยนแปลงในระหวางการแชเยอกแขง2. การเปลยนแปลงทางเคมในระหวางการเกบรกษา ผลตภณฑอาหารแชเยอกแขงจะเกดการเปลยนแปลงทางเคมนอยกวาผลตภณฑอาหารแชเยน


Food processing

THANK YOU

Documents

Food Processing Chapter6