ศูนย์นวัตกรรมเทคโนโลยีหลังการเก็บเกี่ยว

การกระจายอุณหภูมิและความเค้นของเมล็ดข้าวกล้องหอมมะลิในกระบวนการแช่เยือกแข็ง

ธนิต มาลีแก้ว

วิทยานิพนธ์มหาบัณฑิต วิศวกรรมเครื่องกล สาขาวิชาวิศวกรรมเครื่องกล ภาควิศวกรรมเครื่องกล มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ 212 หน้า

2544

บทคัดย่อ

ปัจจุบันความนิยมในการรับประทานข้าวกล้องหอมมะลิมีเพิ่มมากขึ้น เนื่องจากข้าวกล้องเป็นข้าวที่มีคุณค่าทางอาหารและเป็นประโยชน์ต่อร่างกายมากกว่าข้าวขาว แต่ข้าวกล้องมีอายุในการเก็บรักษาสั้นและเกิดกลิ่นหืนเร็วกว่าข้าวขาว เพราะข้าวกล้องมีปริมาณน้ำมันสูงกว่าข้าวขาว นอกจากนี้การเก็บรักษาข้าวกล้องที่มีปริมาณความชื้นและอุณหภูมิสูง จะมีผลให้เกิดความเสียหายและทำให้อายุการเก็บรักษาสั้นกว่าข้าวกล้องที่มีปริมาณความชื้นและอุณหภูมิต่ำ ดังนั้นจึงควรมีการยืดอายุการเก็บรักษาข้าวกล้องเพื่อรักษาคุณภาพทางโภชนาการไว้โดยใช้อุณหภูมิต่ำ วิธีการที่ใช้ คือ การแช่เยือกแข็ง ซึ่งโดยทั่วไปแล้วการแช่เยือกแข็งอาหารแบบไครโอเจนิกจะมีอัตราการแช่เยือกแข็งเร็วที่สุด ทำให้ได้คุณภาพอาหารดี แต่การแช่เยือกแข็งแบบไครโอเจนิกนี้จะเป็นสาเหตุให้เกิดความเค้นในผลิตภัณฑ์อาหารระหว่างการแช่เยือกแข็ง ทำให้ผลิตภัณฑ์นั้นได้รับความเสียหายจึงจำเป็นต้องทราบอุณหภูมิที่เหมาะสมในการแช่เยือกแข็งข้าวกล้องหอมมะลิ

แบบจำลองทางไฟไนต์เอลิเมนต์ของเมล็ดข้าวกล้องหอมมะลิได้ถูกสร้างขึ้นเพื่อวิเคราะห์การกระจายอุณหภูมิและความเค้นด้วยวิธีไฟไนต์เอลิเมนต์ที่เกิดขึ้นในเมล็ดข้าวกล้องหอมมะลิ ซึ่งมีลักษณะรูปวงรี และเนื่องจากแบบจำลองมีรูปร่างสมมาตร จึงวิเคราะห์พื้นที่หน้าตัดตามความยาวของเมล็ดข้าวกล้องหอมมะลิเพียงครึ่งหนึ่ง โดยแบ่งเอลิเมนต์ออกเป็น 265 เอลิเมนต์ และมีโหนดทั้งหมด 225 โหนด แล้วทำการแก้สมการการถ่ายเทความร้อนแบบจำลองที่ถูกสร้างขึ้นสำหรับประมาณค่าอุณหภูมิที่เปลี่ยนแปลงไปตามเวลา ที่ตำแหน่งต่างๆ ในเมล็ดข้าวกล้องหอมมะลิระหว่างกระบวนการแช่เยือกแข็ง โดยกำหนดสภาวะในการจำลองกระบวนการนี้ใช้อุณหภูมิในการแช่เยือกแข็ง –40 องศาเซลเซียส, -60 องศาเซลเซียส, -80 องศาเซลเซียส, -100 องศาเซลเซียส, -120 องศาเซลเซียส และใช้ค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนของการแช่เยือกแข็งแบบไครโอเจนิกแล้วนำอุณหภูมิที่เวลาและตำแหน่งต่างในเมล็ดข้าวกล้องหอมมะลิ ไปใช้ในการแก้สมการทางด้านโครงสร้างต่อไป เพื่อประมาณค่าความเค้นหลัก ณ เวลาใดๆ ที่ตำแหน่งต่างๆ ของเมล็ดข้าวกล้องหอมมะลิระหว่างกระบวนการแช่เยือกแข็ง เมื่อนำผลที่ได้มาเปรียบเทียบกับค่าความต้านทานแรงดึงและแรงกดสูงสุดของเมล็ดข้าวกล้องหอมมะลิ พบว่าอุณหภูมิที่เหมาะสม ได้แก่ อุณหภูมิที่สูงกว่า–100 องศาเซลเซียสซึ่งการแช่เยือกแข็งที่อุณหภูมิดังกล่าวไม่ทำให้เมล็ดข้าวกล้องหอมมะลิได้รับความเสียหายอันเนื่องมาจากความเค้นที่เกิดขึ้นในเมล็ดข้าวกล้องหอมมะลิ