3507-2107 FOOD PROCESSING

วิชาการแปรรูปอาหาร

อ. ตร ี วาทกิจสาขาอุตสาหกรรมเกษตร วิทยาลัยเกษตรและเทคโนโลยีมหาวิทยาลัยนครพนมE-mail:tree.v@npu.ac.th

สาขาอตุสาหกรรมเกษตรวิทยาลัยเกษตรและเทคโนโลยีนครพนม มหาวิทยาลัยนครพนม

Food processing

บทที่ 4 หลักการแปรรูปอาหาร

สาขาอตุสาหกรรมเกษตรวิทยาลัยเกษตรและเทคโนโลยีนครพนม มหาวิทยาลัยนครพนม

Food processing

การแปรรูปอาหาร(Food Processing)การแปรรูปอาหารมีวัตถุประสงคเพื่อถนอมรักษาอาหารหรือปรับปรุงคุณภาพการบริโภคอาหารเพื่อใหเพียงพอตอความตองการในการบริโภคเพื่อความหลากหลายของผลติภณัฑเพื่อใหคุณคาทางโภชนาการที่จําเปนตอรางกาย

สาขาอตุสาหกรรมเกษตรวิทยาลัยเกษตรและเทคโนโลยีนครพนม มหาวิทยาลัยนครพนม

Food processing

การแปรรูปอาหาร(Food Processing)ในการแปรรูปอาหารจะเกี่ยวของกบัขั้นตอนตางๆ ซึ่งทําใหวัตถุดบิ(raw material) เกดิการเปลี่ยนแปลงตามตองการขั้นตอนตางๆเรียกวา “ปฏิบตัิการเฉพาะหนวย” (unit operation) ซึ่งหลายๆ unit operation รวมกนัจะเรียกวากระบวนการ (Process)ลําดบัและการใชวิธกีารตางๆ เปนสิ่งกําหนดลกัษณะของผลติภัณฑสดุทาย

สาขาอตุสาหกรรมเกษตรวิทยาลัยเกษตรและเทคโนโลยีนครพนม มหาวิทยาลัยนครพนม

Food processing

กระบวนการผลิต

การฆาเชื้อ

การคัดแยก

การปอกเปลือก

การลดขนาด

การบรรจุ

การทําความสะอาด

ผลไมบรรจุกระปอง

การผสม

การบรรจุปลอดเชื้อ

การทําความสะอาด

การคัดแยก

การปอกเปลือก

การลดขนาด

การผสม

การใหความรอน

น้ําผลไมบรรจุกลอง

สาขาอตุสาหกรรมเกษตรวิทยาลัยเกษตรและเทคโนโลยีนครพนม มหาวิทยาลัยนครพนม

Food processing

การแปรรูปอาหาร(Food Processing)มีผลตอลักษณะดานตางๆของผลิตภัณฑเชนลักษณะทางดานประสาทสัมผัส(sensory properties) ซึ่งจําเปนตองเปนที่ยอมรับของผูบรโิภคลักษณะเนื้อสัมผัส(texture properties) เปนผลมาจากการเปลี่ยนแปลงองคประกอบตางๆในอาหารเชน ไขมัน โปรตีน คารโบไฮเดรตกลิ่นรสชาติและสีของผลิตภัณฑ อาจเปลี่ยนแปลงไปในระหวางกระบวนการผลิตคุณสมบัติทางโภชนการ อาจสูญเสียในกระบวนการผลิตในบางขั้นตอนเชน การอบแหง การเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชั่นเมื่อสัมผัสกับอากาศ

สาขาอตุสาหกรรมเกษตรวิทยาลัยเกษตรและเทคโนโลยีนครพนม มหาวิทยาลัยนครพนม

Food processing

Road Map of Food Processing

การเตรียมวตัถุดิบกอนการแปรรูป กระบวนการแปรรูป

การบําบัดของเสยีจากกระบวนการผลติ

1.การทําความสะอาด(cleaning)2.การคัดเลือก(grading)3.การคัดแยก(screening)4.การปอกเปลือก(Peeling)

การลดขนาดอาหารแขง็การลดขนาดอาหารเหลว

การผสมของเหลวการผสมของกึง่เหลวที่มีความหนืดสูงการผสมของแขง็

การเหวีย่งหนศีูนยกลางการกรองการบีบอัด

การแปรรูปดวยความรอน

การแปรรูปดวยความความเย็น

การแปรรูปดวยการฉายรงัสี

การแปรรูปดวยวิธี extrusion

การแปรรูปดวยวิธีการทําแหง

การแปรรูปดวยการทําใหเขมขน

การแปรรูปดวยการหมักดอง

วิธีทางกายภาพ

วิธีทางเคมี

วิธีทางชีวภาพ

ระบบบําบัดน้ําแบบตางๆ

สาขาอตุสาหกรรมเกษตรวิทยาลัยเกษตรและเทคโนโลยีนครพนม มหาวิทยาลัยนครพนม

Food processing

การเตรียมวัตถุดบิสําหรับกระบวนการแปรรูป1.การทําความสะอาด(cleaning)2.การคดัเลือก(grading)3.การคดัแยก(screening)4.การปอกเปลือก(peeling)

สาขาอตุสาหกรรมเกษตรวิทยาลัยเกษตรและเทคโนโลยีนครพนม มหาวิทยาลัยนครพนม

Food processing

สาขาอตุสาหกรรมเกษตรวิทยาลัยเกษตรและเทคโนโลยีนครพนม มหาวิทยาลัยนครพนม

Food processing

การทําความสะอาด (cleaning)การทําความสะอาดเปนขั้นตอนหนวยปฏิบัตกิารที่ทําหนาที่กําจดัสิ่งสกปรกที่ปนเปอนมากับวตัถุดิบ เชน เศษดนิ หญา หินรวมทั้งโลหะและสิ่งตางๆที่มลีกัษณะกายทางภาพ(physical properties)ตัวอยางเชน เศษแกว เศษหิน โลหะ จาระบี ขน กระดูก ใบไม เปลือกไม ดนิ เลือด แมลง เปนตน นอกจากนี้ยังเปนการลดสารเคมี ยาฆาแมลง จลุนิทรียปนเปอน สารพิษ อีกดวย

สาขาอตุสาหกรรมเกษตรวิทยาลัยเกษตรและเทคโนโลยีนครพนม มหาวิทยาลัยนครพนม

Food processing

อุปกรณ/เครื่องจักรในการทําความสะอาดการทําความสะอาดแบบเปยก(wet cleaning)เปนการทําความสะอาดทีใ่ชน้ําเปนตัวกลาง อาจใชสารฆาเชื้อ sanitizer

หรือสารทําความสะอาด(Detergent) ผสมลงไป เพื่อลดจํานวนจุลินทรียในวัตถุดิบ เชน การพนน้ําใหเปนฝอย และระบบการแชน้ํารวมกับการพนฝอย

สาขาอตุสาหกรรมเกษตรวิทยาลัยเกษตรและเทคโนโลยีนครพนม มหาวิทยาลัยนครพนม

Food processing

อุปกรณ/เครื่องจักรในการทําความสะอาดการทําความสะอาดแบบเปยกโดยวิธีการแชน้ํา(Soaking)

เปนวิธกีารทําความสะอาดโดยการแชวัตถุดบิในภาชนะขนาดใหญ เพื่อกําจดัสิ่งสกปรกเชน หิน ดนิ กระดกู ขน มักใชรวมกับการหมนุเวียนน้ํา โดยใบพดักวน(agitator) หรือใชปมสงฟองอากาศเขาทางกนถัง

สาขาอตุสาหกรรมเกษตรวิทยาลัยเกษตรและเทคโนโลยีนครพนม มหาวิทยาลัยนครพนม

Food processing

การทําความสะอาดแบบเปยกดวยวิธีการพนน้ําใหเปนฝอย(spraying)เปนวิธีการทําความสะอาดที่ใชน้ํานอยกวาและมีประสิทธิภาพมากกวา

วิธีการแชน้ํา ซึ่งขึ้นกับการออกแบบหวัฉีด (nozzle) ทําใหสามารถควบคมุแรงดนัน้ําใหคงที่ มกัใชกับวัตถุดิบที่ลําเลียงมาตามสายพานการทําความสะอาดแบบเปยกดวยวิธี Flotation washingเปนการทําความสะอาดโดยอาศัยหลักการลอยตัวในน้ําที่แตกตางกันของวัตถุดิบกับสิ่งปนเปอนตางๆ อาจมีการเติมเกลือลงในน้ําเพื่อปรับความหนาแนนของน้ําใหมีระดบัตางๆที่เหมาะสม

สาขาอตุสาหกรรมเกษตรวิทยาลัยเกษตรและเทคโนโลยีนครพนม มหาวิทยาลัยนครพนม

Food processing

การทําความสะอาดดวยการใชแปรง(brush washing)อาจใชแปรงในการทําความสะอาดผิวของวัตถดุิบรวมดวย เชน พืชผักตางๆ มีผลทําใหประสิทธิภาพการทําความสะอาดเพิ่มมากขึ้น ควรเลือกใชชนดิของขนแปรงใหเหมาะสมกับวตัถุดิบ เพื่อปองกนัการเสื่อมคุณภาพของวัตถุดบิจากแรงขัด

สาขาอตุสาหกรรมเกษตรวิทยาลัยเกษตรและเทคโนโลยีนครพนม มหาวิทยาลัยนครพนม

Food processing

การทําความสะอาดแบบแหง(dry cleaning)เหมาะกับผลติภณัฑที่มขีนาดเล็ก มคีวามแข็งแรงเชิงกลสูง มีความชื้นต่ํา เชน เมลด็พืช เมลด็ถั่ว ตนทุนคาใชจายในการทําความสะอาดต่ํากวาแบบเปยก แตอาจตองมกีารลงทุนเพือ่ปองกนัฝุนผง ซึ่งเปนอนัตรายตอสขุภาพและอาจปนเปอนกลับเขามาสูผลติภัณฑไดอกี(re-contamination) การทําความสะอาดแบบแหงไดแกเครื่องแยกโดยลม (air classifiers)เครื่องแยกโดยแมเหล็ก (magnetic separator)เครื่องรอนแยก (screen)

สาขาอตุสาหกรรมเกษตรวิทยาลัยเกษตรและเทคโนโลยีนครพนม มหาวิทยาลัยนครพนม

Food processing

เครื่องแยกโดยลม (air classifier)ใชหลกัการของกระแสลมในการแยกสิ่งปะปนออกจากอาหารโดยอาศัยความแตกตางของความหนาแนนของสารเหลานัน้ โดยที่อากาศจะเปาวัตถุดิบและสิ่งปะปนใหแยกจากกนั เชนการแยกเศษฟาง ใบไม ออกจากวัตถุดบิพวกกระเทียมเปนตน1)แบบ Vertical classifier

2)แบบ Horizontal classifier

สาขาอตุสาหกรรมเกษตรวิทยาลัยเกษตรและเทคโนโลยีนครพนม มหาวิทยาลัยนครพนม

Food processing

เครื่องแยกโดยแมเหล็ก (magnetic separator)อาหารสวนใหญตองผานเครื่องตรวจจบัโลหะ(metal detector)กอนการบรรจุ ซึ่งอาจเกดิจากชิ้นสวนเครื่องจกัร หรือ นอ็ตหลดุรวงลงไปในระหวางการผลิต ซึ่งอาจเปนอนัตรายหากหลดุรอดจากการตรวจสอบคณุภาพได

สาขาอตุสาหกรรมเกษตรวิทยาลัยเกษตรและเทคโนโลยีนครพนม มหาวิทยาลัยนครพนม

Food processing

เครื่องรอนแยก (screen)เปนการแยกสิ่งปะปนออกจากวัตถุดิบโดยการรอนแยกโดยอาศัยตะแกรงรอน(sieve)ที่มีขนาดแตกตางกนัจากหยาบไปละเอียด เชนการรอนแปงสาลี

สาขาอตุสาหกรรมเกษตรวิทยาลัยเกษตรและเทคโนโลยีนครพนม มหาวิทยาลัยนครพนม

Food processing

การคัดเลือก(Sorting)เปนการแยกประเภทของอาหารโดยอาศยัสมบัติทางภายภาพที่สามารถวัดได เชนขนาดรูปราง น้ําหนัก สี ของวัตถดุบิเปนตน ซึ่งเปนขั้นตอนแรกๆของกระบวนการแปรรูปอาหาร Size & shape sortingWeight sortingColor sorting

สาขาอตุสาหกรรมเกษตรวิทยาลัยเกษตรและเทคโนโลยีนครพนม มหาวิทยาลัยนครพนม

Food processing

Size & shape sortingBelt and roller sorterMultidesk flat and bed screenParallet drum screen

สาขาอตุสาหกรรมเกษตรวิทยาลัยเกษตรและเทคโนโลยีนครพนม มหาวิทยาลัยนครพนม

Food processing

Weight sortingเปนวิธกีารคัดเลอืกที่แมนยํากวาวิธอีืน่ๆ มักใชกับไข เนือ้ ผลไมบางชนดิ โดยใชหลกัการชั่งน้ําหนักเทียบกับตุมน้ําหนกัมาตรฐาน ถาวัตถุดบิมนี้ําหนกัมากกวาตุมถวงน้ําหนกักจ็ะถูกปลอยลงสูราง สวนวัตถดุบิที่มนี้ําหนกัเบาก็จะเคลือ่นที่ไปตามสายพานจนถึงจดุชั่งน้ําหนกัจดุตอไป

สาขาอตุสาหกรรมเกษตรวิทยาลัยเกษตรและเทคโนโลยีนครพนม มหาวิทยาลัยนครพนม

Food processing

Color sortingอาศัยหลกัการกระบวนการ Image processing ซึ่งเปนการถายภาพของวัตถุดบิ เชน ความยาว เสนผาศูนยกลาง จํานวน defect และสีของอาหารที่มีคุณภาพ ซึ่งชิ้นสวนหรืออนุภาคของอาหารจะถูกลําเลียงบนสายพานและมีกลองถายภาพซึ่งจะนําไปประมวผลดวยคอมพิวเตอร เปรียบเทียบกับฐานขอมลูที่เกบ็ไว ถาอาหารที่ไมอยูในเกณฑกจ็ะถูกคัดแยกออกโดยใชอากาศแรงดันสูง(compressed air) ผลกัแยกออกไป

สาขาอตุสาหกรรมเกษตรวิทยาลัยเกษตรและเทคโนโลยีนครพนม มหาวิทยาลัยนครพนม

Food processing

การคัดแยก( grading)เปนขั้นตอนที่ตองอาศัยผูชํานาญในการคัดแยกวัตถุดิบ ซึ่งจําเปนตองไดรับการอบรมมาเปนอยางดีรวมทั้งประสบการณ ประสิทธิภาพในการคัดแยกขึ้นอยูกับคุณภาพผลิตภัณฑอัตราการคัดแยกประสบการณและสภาวะทางภายภาพของผูตรวจสังเกตErgonomics during workความเร็วในการเคลื่อนที่ของวัตถุดิบมายังหนางาน(working)ตรวจสังเกต

สาขาอตุสาหกรรมเกษตรวิทยาลัยเกษตรและเทคโนโลยีนครพนม มหาวิทยาลัยนครพนม

Food processing

การปอกเปลือก(peeling)ปอกเปลือกโดยใชไอน้ํารอน(steam peeling)ปอกเปลือกโดยใชมีด(knife peeling)ปอกเปลือกโดยใชวิธีขัดถ(ูabrasion peeling)ปอกเปลือกโดยใชสารละลายดาง(lye peeling)ปอกเปลือกโดยใชเปลวไฟ(flame peeling)

สาขาอตุสาหกรรมเกษตรวิทยาลัยเกษตรและเทคโนโลยีนครพนม มหาวิทยาลัยนครพนม

Food processing

การลดขนาดอาหารสําหรับการแปรรูปเปนหนวยปฏิบตัิการที่ทําใหอาหารขนาดใหญลดขนาดเลก็ลง(ของแข็ง) และการผสมของเหลวใหเปนเนือ้เดยีวกัน(ของเหลว) ประโยชนของการลดขนาดอาหาร ไดแกเพิ่มอตัราสวนพื้นที่ผิวตอปริมาตร ทําใหอตัราการถายเทความรอน อตัราการถายเทมวลใหเพิ่มมากขึ้นใชรวมกบัการคัดเลอืกดวยตะแกรงจะไดอาหารที่มีขนาดตามตองการ และคณุภาพของผลติภณัฑสดุทายชวยในการผสมใหเปนไปอยางสมบูรณ

สาขาอตุสาหกรรมเกษตรวิทยาลัยเกษตรและเทคโนโลยีนครพนม มหาวิทยาลัยนครพนม

Food processing

การลดขนาดของแข็งอุปกรณตัด (cutting equipment) เชนมีด เลื่อย กรรไกรแบบตางๆและเสนลวดSlicersDicersMeat Mincers

อุปกรณลดขนาด-Blake jaw-Dodge crusher-Gyratory crusher-Roll crusher-Single roll toothed crusher-Hammer mill-Ball mill-Attrition mill-Pin mill

สาขาอตุสาหกรรมเกษตรวิทยาลัยเกษตรและเทคโนโลยีนครพนม มหาวิทยาลัยนครพนม

Food processing

Slicers

Dicers

Meat Mincers

สาขาอตุสาหกรรมเกษตรวิทยาลัยเกษตรและเทคโนโลยีนครพนม มหาวิทยาลัยนครพนม

Food processing

Blake jaw Single roll toothed crusher Gyratory crusher

สาขาอตุสาหกรรมเกษตรวิทยาลัยเกษตรและเทคโนโลยีนครพนม มหาวิทยาลัยนครพนม

Food processing

Hammer mill

Roll crusher

Ball mill

สาขาอตุสาหกรรมเกษตรวิทยาลัยเกษตรและเทคโนโลยีนครพนม มหาวิทยาลัยนครพนม

Food processing

Pin mill

Hammer mill

Attrition mill

สาขาอตุสาหกรรมเกษตรวิทยาลัยเกษตรและเทคโนโลยีนครพนม มหาวิทยาลัยนครพนม

Food processing

การลดขนาดของเหลวของเหลวที่ผสมกนัอยูสามารถรวมกนัไดชั่วระยะเวลาหนึ่ง จากนัน้จะเกดิการแยกชั้นกนัระหวางน้ําและน้าํมัน เรียกระบบนี้วา อิมลัชัน่ (Emulsion)ในอาหารแบงเปน 2 ระบบไดแกระบบน้ํามนักระจายในน้ํา (oil-in-water)ระบบน้ํากระจายในน้ํามนั (water-in-oil) กระบวนการผสมของเหลวใหเปนเนือ้เดยีวกันเรียกวา โฮโมจิไนเซชัน่ (Homogenization)โดยอาศัยหลกัการของเหลวผานชองแคบดวยแรงดนัสงูจนเกดิการลดขนาดจากแรงเฉือน (shear force) นิยมใชกบั นม และผลติภณัฑนม

สาขาอตุสาหกรรมเกษตรวิทยาลัยเกษตรและเทคโนโลยีนครพนม มหาวิทยาลัยนครพนม

Food processing

อุปกรณในการลดขนาดของเหลวHigh-speed mixersPressure homogenizerColloid millUltrasonic homogenizer

สาขาอตุสาหกรรมเกษตรวิทยาลัยเกษตรและเทคโนโลยีนครพนม มหาวิทยาลัยนครพนม

Food processing

สาขาอตุสาหกรรมเกษตรวิทยาลัยเกษตรและเทคโนโลยีนครพนม มหาวิทยาลัยนครพนม

Food processing

การผสม(mixing)การผสมอาศยัหลักการนําวัตถุดบิทั้ง 2 ชนดิหรือมากกวามารวมกันโดยอาศยัแรงกลภายนอก ทําใหวัตถุดบิผสมเปนเนื้อเดียวกันการผสมของเหลวการผสมของกึ่งเหลวที่มีความหนืดสูงการผสมของแข็ง

สาขาอตุสาหกรรมเกษตรวิทยาลัยเกษตรและเทคโนโลยีนครพนม มหาวิทยาลัยนครพนม

Food processing

การแยกโดยทางกลการเหวี่ยงหนีศนูยกลางการกรองการบีบอัด

สาขาอตุสาหกรรมเกษตรวิทยาลัยเกษตรและเทคโนโลยีนครพนม มหาวิทยาลัยนครพนม

Food processing

การผสมของเหลวมักใชกับของเหลวทีม่ีความหนืดต่ําถึงปานกลาง เชนของเหลว-ของเหลว ของเหลว-กาซ ของแข็ง-เหลว อาศัยหลักการผสมโยใชแรงกลภายนอก เพื่อทําใหวัตถุดิบที่ตองการผสมเกิดการเคลื่อนตัวและมีการกระจายตัวอยางสม่ําเสมอเครื่องผสมที่ใชจะเปนถังผสมที่มใีบผสมที่หมุน ทําใหเกิดการเคลื่อนที่ของของเหลวในขณะผสม โดยจะมีการหมุนใน3 ทิศทางคือการเคลื่อนที่ในแนวตั้งฉากกับแกนหมุน(radial flow)การเคลื่อนที่ในแนวขนานกับแกนหมุน(axial flow)การเคลื่อนที่ในแนววงกลมรอบแกนหมุน(rotational flow)

สาขาอตุสาหกรรมเกษตรวิทยาลัยเกษตรและเทคโนโลยีนครพนม มหาวิทยาลัยนครพนม

Food processing

(axial flow) (radial flow) (rotational flow)

สาขาอตุสาหกรรมเกษตรวิทยาลัยเกษตรและเทคโนโลยีนครพนม มหาวิทยาลัยนครพนม

Food processing

การผสมของกึ่งเหลวที่มีความหนดืสูงการผสมของเหลวที่มีความหนดืสูงจะไมสามารถทําใหเกดิการเคลือ่นที่ไดแบบการผสมของเหลว ซึ่งจะมีการออกแบบใหมีการเกดิแรงมวนตัวของสวนผสมและปาดของหนดื เชน การผสมแปงเพื่อทําขนมปง แปงชุบทอด อุปกรณการผสมที่ใชไดแก

-เครื่องผสมแบบถังผสมอยูกับที่ (stationary pan mixer)-เครื่องผสมแบบถังหมนุ(rotary pan mixer)

สาขาอตุสาหกรรมเกษตรวิทยาลัยเกษตรและเทคโนโลยีนครพนม มหาวิทยาลัยนครพนม

Food processing

การผสมของแข็ง แบงเปน 2 ประเภทFree flowing powder เปนของแข็งที่มีขนาดใหญ ปกตจิะผสมงาย แตก็สามารถแยกชัน้ไดงายจากขบวนการขนถายผลติภัณฑในเวลาตอมาCohesive powder เปนของแข็งที่มีขนาดคอนขางเล็ก สามารถรวมตัวกันไดโดยแรงไฟฟาสถิตย(electrostatic force)หรือความชื้น ซึง่จะไมมีปญหาดานการไหลและการเก็บ

สาขาอตุสาหกรรมเกษตรวิทยาลัยเกษตรและเทคโนโลยีนครพนม มหาวิทยาลัยนครพนม

Food processing

การผสมวัตถดุิบที่อยูในสภาพของแข็ง เชนการผสมเมล็ดธัญพืช แปง น้ําตาล สวนใหญเครื่องผสมของแข็งทีใ่ชจะใชหลักการ กลิ้งหมุนถังผสม เพื่อทําใหวัตถุผสมกัน หรือการหมุนสกรูในถัง ทําใหวัตถุเกิดการเคลื่อนที่และผสมกัน เครื่องผสมมหีลายชนิด เชน เครื่องผสมแบบถังหมุน(tumble mixer) เครื่องผสมของแขง็แบบสกรู(screw mixer) ปจจัยที่มีผลตอประสิทธิภาพการผสม ขึ้นกับชนิดของเครื่องผสม รวมทั้งขนาดของวัตถุดิบทีน่ํามาผสม ลักษณะทางกายภาพของสวนผสม และอัตราการสวนของวัตถุที่นํามาผสมดวย