37
3507-2107 FOOD PROCESSING วิชาการแปรรูปอาหาร . ตรี วาทกิจ สาขาอุตสาหกรรมเกษตร วิทยาลัยเกษตรและเทคโนโลยี มหาวิทยาลัยนครพนม E-mail:[email protected]

Food Processing Chapter7

  • Upload
    red-kh

  • View
    225

  • Download
    3

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Food Processing Chapter7

3507-2107 FOOD PROCESSINGวชาการแปรรปอาหาร

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

Page 2: Food Processing Chapter7

สาขาอตสาหกรรมเกษตรวทยาลยเกษตรและเทคโนโลยนครพนม มหาวทยาลยนครพนม

Food processing

บทท 7 การแปรรปอาหารโดยการทาแหง (Food dehydration)

Page 3: Food Processing Chapter7

สาขาอตสาหกรรมเกษตรวทยาลยเกษตรและเทคโนโลยนครพนม มหาวทยาลยนครพนม

Food processing

วตถประสงคเพอใหนกศกษาทราบกรรมวธการแปรรปอาหารดวยการทาแหงแบบตางๆเพอใหนกศกษาทราบหลกการของการอบแหงอาหารรวมทงปจจยตางๆทสาคญตอคณภาพอาหาร

Page 4: Food Processing Chapter7

สาขาอตสาหกรรมเกษตรวทยาลยเกษตรและเทคโนโลยนครพนม มหาวทยาลยนครพนม

Food processing

หวขอในบทเรยนความหมายของการทาแหงนาในอาหารกระบวนการถายเทความรอนเครองจกรและอปกรณในการทาแหงแบบตางๆ

Page 5: Food Processing Chapter7

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)

Page 6: Food Processing Chapter7

สาขาอตสาหกรรมเกษตรวทยาลยเกษตรและเทคโนโลยนครพนม มหาวทยาลยนครพนม

Food processing

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

Page 7: Food Processing Chapter7

สาขาอตสาหกรรมเกษตรวทยาลยเกษตรและเทคโนโลยนครพนม มหาวทยาลยนครพนม

Food processing

การทาแหง Drying

Page 8: Food Processing Chapter7

สาขาอตสาหกรรมเกษตรวทยาลยเกษตรและเทคโนโลยนครพนม มหาวทยาลยนครพนม

Food processing

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

Page 9: Food Processing Chapter7

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

Page 10: Food Processing Chapter7

สาขาอตสาหกรรมเกษตรวทยาลยเกษตรและเทคโนโลยนครพนม มหาวทยาลยนครพนม

Food processing

การวดคา water activity

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

Page 11: Food Processing Chapter7

สาขาอตสาหกรรมเกษตรวทยาลยเกษตรและเทคโนโลยนครพนม มหาวทยาลยนครพนม

Food processing

คากจกรรมของนา(water activity)

Page 12: Food Processing Chapter7

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)

Page 13: Food Processing Chapter7

สาขาอตสาหกรรมเกษตรวทยาลยเกษตรและเทคโนโลยนครพนม มหาวทยาลยนครพนม

Food processing

Moisture Sorption Isotherm

Page 14: Food Processing Chapter7

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

Page 15: Food Processing Chapter7

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

Page 16: Food Processing Chapter7

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

Page 17: Food Processing Chapter7

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)

Page 18: Food Processing Chapter7

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

Page 19: Food Processing Chapter7

สาขาอตสาหกรรมเกษตรวทยาลยเกษตรและเทคโนโลยนครพนม มหาวทยาลยนครพนม

Food processing

กระบวนการถายเทความรอน(Heat transfer process)

Page 20: Food Processing Chapter7

สาขาอตสาหกรรมเกษตรวทยาลยเกษตรและเทคโนโลยนครพนม มหาวทยาลยนครพนม

Food processing

ปจจยทเกยวของในการอบแหงธรรมชาตของวตถดบ :องคประกอบทางเคมและ

กายภาพ, ปรมาณความชนขนาด รปราง การจดเรยงในระหวางการทาแหงปรมาณความชนสมพนธในอากาศอณหภมลมรอนความเรวลม

Page 21: Food Processing Chapter7

สาขาอตสาหกรรมเกษตรวทยาลยเกษตรและเทคโนโลยนครพนม มหาวทยาลยนครพนม

Food processing

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

Page 22: Food Processing Chapter7

สาขาอตสาหกรรมเกษตรวทยาลยเกษตรและเทคโนโลยนครพนม มหาวทยาลยนครพนม

Food processing

เครองอบแหงแบบถง (Bin dryer)

Page 23: Food Processing Chapter7

สาขาอตสาหกรรมเกษตรวทยาลยเกษตรและเทคโนโลยนครพนม มหาวทยาลยนครพนม

Food processing

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

Page 24: Food Processing Chapter7

สาขาอตสาหกรรมเกษตรวทยาลยเกษตรและเทคโนโลยนครพนม มหาวทยาลยนครพนม

Food processing

เครองอบแหงแบบต(cabinet dryer)

Page 25: Food Processing Chapter7

สาขาอตสาหกรรมเกษตรวทยาลยเกษตรและเทคโนโลยนครพนม มหาวทยาลยนครพนม

Food processing

เครองจกรทใชในการอบแหงเครองอบแหงแบบอโมงค(tunnel dryer)

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

Page 26: Food Processing Chapter7

สาขาอตสาหกรรมเกษตรวทยาลยเกษตรและเทคโนโลยนครพนม มหาวทยาลยนครพนม

Food processing

เครองอบแหงแบบอโมงค(tunnel dryer)

Page 27: Food Processing Chapter7

สาขาอตสาหกรรมเกษตรวทยาลยเกษตรและเทคโนโลยนครพนม มหาวทยาลยนครพนม

Food processing

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

Page 28: Food Processing Chapter7

สาขาอตสาหกรรมเกษตรวทยาลยเกษตรและเทคโนโลยนครพนม มหาวทยาลยนครพนม

Food processing

เครองอบแหงแบบลกกลง(drum dryer)

Page 29: Food Processing Chapter7

สาขาอตสาหกรรมเกษตรวทยาลยเกษตรและเทคโนโลยนครพนม มหาวทยาลยนครพนม

Food processing

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

Page 30: Food Processing Chapter7

สาขาอตสาหกรรมเกษตรวทยาลยเกษตรและเทคโนโลยนครพนม มหาวทยาลยนครพนม

Food processing

เครองอบแหงแบบพนฟอย(spray dryer)

Page 31: Food Processing Chapter7

สาขาอตสาหกรรมเกษตรวทยาลยเกษตรและเทคโนโลยนครพนม มหาวทยาลยนครพนม

Food processing

เครองจกรทใชในการอบแหงเครองอบแหงแบบสญญากาศ(vacuum dryer)

เปนเครองอบแหงทใชหลกการของการถายเทมวลของนาออกจากวตถดบโดยความแตกตางของความดนระหวางภายในและภายนอกวตถดบ โดยมหลกการคอ ภายในหองอบแหงจะมการลดความดนใหตาลงกวาความดนภายในของวตถดบสงผลทาใหปรมาณนาในวตถดบเคลอนทออกมาไดอยางรวดเรว แมวาจะมการใชอณหภมอบแหงตาๆ สารอาหารรวมทง กลนรสของวตถดบยงคงถกเกบรกษาไวได

Page 32: Food Processing Chapter7

สาขาอตสาหกรรมเกษตรวทยาลยเกษตรและเทคโนโลยนครพนม มหาวทยาลยนครพนม

Food processing

เครองอบแหงแบบสญญากาศ(vacuum dryer)

Page 33: Food Processing Chapter7

สาขาอตสาหกรรมเกษตรวทยาลยเกษตรและเทคโนโลยนครพนม มหาวทยาลยนครพนม

Food processing

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

Page 34: Food Processing Chapter7

สาขาอตสาหกรรมเกษตรวทยาลยเกษตรและเทคโนโลยนครพนม มหาวทยาลยนครพนม

Food processing

การแชเยอกแขงระเหดแหง(freezing drying)

Page 35: Food Processing Chapter7

สาขาอตสาหกรรมเกษตรวทยาลยเกษตรและเทคโนโลยนครพนม มหาวทยาลยนครพนม

Food processing

การแชเยอกแขงระเหดแหง(freezing drying)

Page 36: Food Processing Chapter7

สาขาอตสาหกรรมเกษตรวทยาลยเกษตรและเทคโนโลยนครพนม มหาวทยาลยนครพนม

Food processing

การแชเยอกแขงระเหดแหง(freezing drying)

Page 37: Food Processing Chapter7

สาขาอตสาหกรรมเกษตรวทยาลยเกษตรและเทคโนโลยนครพนม มหาวทยาลยนครพนม

Food processing

เอกสารอางองไพบลย ธรรมรตนวาสก.2532.กรรมวธการแปรรปอาหาร.โอ เอส พรนตงเฮาส.

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

พระนครเหนอ.กรงเทพฯ. 226-251