ศูนย์นวัตกรรมเทคโนโลยีหลังการเก็บเกี่ยว

การจัดการข้าวเปลือกชื้นโดยการอบแห้งในที่เก็บรักษาภายใต้สภาวะอากาศเขตร้อนชื้น

ยุทธนา ฏิระวณิชย์กุล

ปรัชญาดุษฎีบัณฑิต (เทคโนโลยีพลังงาน) ภาควิชาเทคโนโลยีพลังงาน มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี, กรุงเทพฯ. 2546. 186 หน้า.

2546

บทคัดย่อ

  กระบวนการอบแห้ง เป็นกระบวนการสำคัญในการรักษาคุณภาพของผลิตภัณฑ์ การใช้เทคนิคการอบแห้งที่แตกต่างกัน สามารถทำให้คุณภาพของผลิตภัณฑ์ที่ได้มีลักษณะไม่เหมือนกัน สำหรับการอบแห้งข้าวเปลือกชื้นโดยใช้อัตราการไหลของอากาศสูงๆ และลมร้อนเป่าผ่านกองข้าวมีศักยภาพดีพอในการใช้งานปัจจุบัน อย่างไรก็ดีมีงานวิจัยจำนวนน้อยที่ศึกษาการอบแห้งข้าวเปลือกชื้นโดยคำนึงถึงปัจจัยของการอบแห้งที่อัตราการไหลของอากาศต่ำๆ (หรืออีกนัยหนึ่งก็คือ การอบแห้งแบบที่เก็บ) ที่ส่งผลต่อคุณภาพของข้าวภายหลังการอบแห้ง และหากพิจารณารวมไปถึงงานวิจัยที่เกี่ยวข้องกับการจัดการข้าวเปลือกชื้นขณะรอการนำไปอบแห้ง จะเห็นได้ว่า มีรายงานไว้ค่อนข้างจำกัดเช่นกัน ระบบการจัดการข้าวเปลือกชื้นดังกล่าว จัดเป็นเทคนิคที่สามารถนำไปใช้งานได้จริงในการชะลอการเสื่อมสภาพของข้าวเปลือกชื้นก่อนการอบแห้ง ด้วยเหตุผลดังกล่าวมาแล้วข้างต้น งานวิจัยนี้ถึงถูกนำเสนอขึ้นมาโดยมีวัตถุประสงค์หลัก คือ เพื่อศึกษากระบวนการอบแห้งในภาคสนามที่ท่าข้าว ทั้งนี้รวมไปถึงการศึกษาระบบการจัดการลดความชื้นของข้าวเปลือกชื้นระหว่างรอการอบแห้ง โดยอาศัยการเป่าด้วยอากาศแวดล้อมและใช้ซิลิกาเจลเป็นสารดูดซับความชื้นจากกองข้าวเปลือกขึ้น นอกจากนี้ วัตถุประสงค์หลักอีกประการ ก็เพื่อปรับปรุงแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ใช้ในการทำนายจลศาสตร์ความเหลืองของข้าว เพื่อศึกษาการเปลี่ยนแปลงทางกายภาพของข้าวขณะทำการอบแห้งแบบที่เก็บรักษาภายใต้การอบแห้งสามเงื่อนไข ได้แก่ การอบแห้งแบบต่อเนื่องโดยการเป่าด้วยอากาศสภาวะใกล้อากาศแวดล้อม [เงื่อนไขที่ 1], การอบแห้งแบบต่อเนื่องภายใต้การควบคุมความชื้นสัมพันธ์อากาศขาเข้าห้องอบแห้งต่ำกว่าร้อยละ 70 (โดยขดลวดความร้อนไฟฟ้าจะทำงานเมื่อความชื้นสัมพัทธ์ของอากาศขาเข้าเครื่องอบแห้งสูงกว่าร้อยละ 70) [เงื่อนไขที่ 2] และเงื่อนไขสุดท้ายเป็นการอบแห้งแบบไม่ต่อเนื่อง ภายใต้เงื่อนไขการหยุดทำงานของพัดลมเมื่อความชื้นสัมพัทธ์ของอากาศขาเข้าห้องอบแห้งสูงกว่าร้อยละ 70 [เงื่อนไขที่ 3]

ผลการทดลองในภาคสนาม สรุปได้ว่า การลดความชื้นข้าวเปลือกของกระบวนการอบแห้งที่ใช้งานจริงของโรงสีข้าว สามารถควบคุมการทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพโดยให้ความชื้นของข้าวเปลือกหลังการอบแห้งแต่ละขั้นตอนสม่ำเสมอ และระบบการจัดการลดความชื้นของข้าวเปลือกชื้นระหว่างรอการอบแห้งโดยการเป่าด้วยอากาศแวดล้อม เป็นเทคนิคที่สามารถนำมาใช้งานในภาคสนามได้เป็นอย่างดี อย่างไรก็ดี พบว่า เทคนิคการลดความชื้นด้วยสารดูดซับซิลิกาเจลนั้น ไม่สามารถลดความร้อนที่สะสมเนื่องจากการหายใจของเมล็ดพืชได้อย่างมีประสิทธิภาพ ความร้อนสะสมที่เกิดขึ้นนี้จะส่งผลให้ข้าวมีความเหลืองเพิ่มขึ้นได้หากอุณหภูมิในกองข้าวมีค่าสูงเป็นระยะเวลานานๆ สำหรับเทคนิคการใช้สารดูดซับลดความชื้นข้าวเปลือกขณะรอการอบแห้งหรือใช้ในการอบแห้งโดยตรงนั้น ควรจะผสมคลุกเคล้ากันอย่างดีระหว่างสารดูดซับความชื้นกับเมล็ดข้าวเปลือกชื้น ทั้งนี้ก็เพื่อให้สารดูดซับความชื้นมีประสิทธิภาพในการดูดซับไอน้ำจากข้าวเปลือกชื้นได้ดียิ่งขึ้น และค่าความชื้นเริ่มต้นของข้าวเปลือกควรมีค่าต่ำกว่าร้อยละ 21 มาตรฐานเปียก ทั้งนี้เพื่อหลีกเลี่ยงการสะสมของความร้อนเนื่องจากการหายใจของเมล็ดพืช

สำหรับการทดลองอบแห้งในที่เก็บรักษาระดับห้องปฏิบัติการ ได้เลือกใช้ข้าวอินดิกาเมล็ดยาวสองสายพันธุ์ ได้แก่ ข้าวสุพรรณบุรี 1 และข้าวปทุมธานี 1 ซึ่งมีปริมาณแอมิโลสอยู่ระหว่างร้อยละ 25-27 และร้อยละ 15-17 ตามลำดับ ข้าวเปลือกชื้นจะถูกอบแห้งที่อัตราการไหลของอากาศจำเพาะอยู่ในช่วง 0.6 ถึง 1.5 ลูกบาศก์เมตร/นาที-ลูกบาศก์เมตรของข้าวเปลือก โดยมีปริมาณข้าวเปลือกเท่ากับ 240+10 กิโลกรัมที่ความสูงของเบดข้าวเปลือกในห้องอบแห้งเท่ากับ 1 เมตร ผลการทดลองพบว่า การอบแห้งทั้งสามเงื่อนไขที่ทำการทดลอง (เงื่อนไขที่ 1-3) นั้น ไม่ส่งผลกระทบที่มีนัยสำคัญต่อคุณภาพทางกายภาพในรูปของร้อยละข้าวเต็มเมล็ดและความเหลืองของข้าว คุณภาพทางเคมีกายภาพในรูปของค่าความคงตัวของแป้งสุกและค่าการกระจายของด่าง และสมบัติความหนืดของแป้งสุก, คุณภาพด้านการหุงสุกของข้าวสาร รวมไปถึงคุณภาพทางเคมี (ปริมาณแอมิโลส ปริมาณโปรตีน และปริมาณไขมันทั้งหมด) เมื่อเปรียบเทียบกับข้าวตัวอย่างควบคุมที่อบแห้งชั้นบางแบบช้าๆ ด้วยอากาศแวดล้อม (p<0.05) อย่างไรก็ตาม พบว่า ปริมาณกรดไขมันอิสระมีแนวโน้มเพิ่มขึ้นระหว่างช่วงเวลาการอบแห้งยาวนานทั้งนี้น่าจะสืบเนื่องจากการเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชัน และขบวนการไฮดรอไลซิสตามการเสื่อมสภาพตามธรรมชาติของเมล็ดพืช

ผลของการคำนวณจากแบบจำลองทางคณิตศาสตร์แบบใกล้สมดุล พบว่า สามารถอธิบายการเปลี่ยนแปลงความชื้น และค่าความขาวของข้าวระหว่างการอบแห้งทั้งสามเงื่อนไข (เงื่อนไขที่ 1-3) สอดคล้องกับผลการทดลองได้เป็นอย่างดี โดยทั้งนี้แบบจำลองจะให้ผลการทำนายที่มีความถูกต้องสูงยิ่งขึ้นเมื่อรวมปัจจัยเนื่องมาจากการหายใจของเมล็ดพืชที่เกิดขึ้นระหว่างการอบแห้ง นอกจากนี้ ผลจากการทำนายการอบแห้งทั้งสามเงื่อนไขภายใต้อัตราการไหลของอากาศเท่ากับ 0.75 ลูกบาศก์เมตร/นาที-ลูกบาศก์เมตรของข้าวเปลือก ความชื้นเริ่มต้นของข้าวเปลือกมีค่าร้อยละ 20 มาตรฐานเปียก และสภาวะอากาศที่ใช้ในการจำลองเป็นช่วงฤดูฝน (อุณหภูมิเฉลี่ย 28.9 °ซ และความชื้นสัมพัทธ์เฉลี่ยร้อยละ 75.4) ชี้ให้เห็นว่า การอบแห้งแบบต่อเนื่องโดยการเป่าด้วยอากาศใกล้แวดล้อม เป็นวิธีการอบแห้งที่น่าสนใจที่สุดเพราะว่าความสิ้นเปลืองพลังงานจำเพาะ และการลดลงของความขาวของข้าวมีค่าต่ำเมื่อเปรียบเทียบกับการอบแห้งอีกสองเงื่อนไข ขณะที่ค่าความสูญเสียมวลแห้งในการอบแห้งด้วยเทคนิคนี้มีค่าสูงกว่าการอบแห้งในสองเงื่อนไขอื่นเล็กน้อย และมีค่าประมาณร้อยละ 1.02 และค่านี้สูงกว่าเมื่อเปรียบเทียบกับค่าความสูญเสียมวลแห้งร้อยละ 0.8 ของการอบแห้งภายใต้เงื่อนไขที่ 2.