รายการวิทยุ เรื่อง จลนศาสตร์การถ่ายเทมวลสาร วิธีการออสโมซิสผลแก้วมังกร/เสาวณีย์ เลิศวรสิริกุล

บทวิทยุรายการ “จากแฟ้มงานวิจัย มก.”

ออกอากาศวัน เสาร์ ที่ 20 เดือน ธันวาคม พ.ศ. 2557

เรื่อง จลนศาสตร์การถ่ายเทมวลสาร วิธีการออสโมซิสผลแก้วมังกร

บทวิทยุโดย วิทวัส ยุทธโกศา 

 …………………………………………………………………………………………

 -เพลงประจำรายการ-

สวัสดีครับ คุณผู้ฟังทุกท่านครับ พบกันอีกครั้งกับรายการ “จากแฟ้มงานวิจัย มก.” ซึ่งออกอากาศเป็นประจำทุกวันเสาร์ ทางสถานีวิทยุ มก. แห่งนี้ครับ รายการนี้ผลิตโดย ฝ่ายเผยแพร่งานวิจัย สถาบันวิจัยและพัฒนาแห่งมหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ รายการของเราเป็นรายการที่จะนำเสนอเรื่องราวผลงานวิจัยดีๆ ของมหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์เพื่อให้คุณผู้ฟังได้นำมาปรับใช้ในชีวิตประจำวันหรือเพื่อสร้างรายได้ให้กับตนเอง โดยมีกระผม วิทวัส ยุทธโกศา เป็นผู้ดำเนินรายการครับ คุณผู้ฟังครับ วันนี้ก็อีกเช่นเคยนะครับ กระผมก็มีผลงานวิจัยที่น่าสนใจมาฝาก เป็นผลงานเรื่อง จลนศาสตร์การถ่ายเทมวลสารระหว่างการทำแห้งด้วยวิธีการออสโมซิสผลแก้วมังกร ผลงานของ รศ.ดร.เสาวณีย์ เลิศวรสิริกุล จากภาควิชาพัฒนาผลิตภัณฑ์ คณะอุตสาหกรรมเกษตร บางเขน คุณผู้ฟังครับ คำว่าจลนศาสตร์อาจเป็นคำที่ไม่ค่อยคุ้นหูเท่าไร ความหมายคือ ว่าด้วยการเคลื่อนที่ของเทหวัตถุที่เป็นของแข็ง หรือการคำนวณหาความเร็วของการเกิดปฏิกิริยาเคมี โดยไม่คํานึงถึงแรงที่ก่อให้เกิดการเคลื่อนที่นั้น จลนศาสตร์เป็นศาสตร์ย่อยอีกทีของพลศาสตร์นั้นเองครับ ซึ่งในการวิจัยในครั้งนี้เป็นการศึกษาผลของปัจจัยต่างๆ ได้แก่ ความเข้มข้นของสารละลายออสโมซิส อุณหภูมิในการแช่อิ่มและเวลาในการแช่อิ่ม ที่มีต่ออัตราการถ่ายเทมวลสารระหว่างการทำแห้งด้วยวิธีการออสโมซิสผลแก้วมังกร และเป็นการศึกษาค่าสัมประสิทธิ์การแพร่ของผลแก้วมังกร และพัฒนาแบบจำลองในการทำนายค่าร้อยละความชื้น ร้อยละการสูญเสียน้ำ และร้อยละของของแข็งที่เพิ่มขึ้น เมื่อใช้สภาวะในการแช่อิ่มที่แตกต่างกัน ช่วงนี้พักกันก่อนสักครู่นะครับ แล้วช่วงหน้ามาทำความรู้จักกับผลไม้ที่ชื่อว่า “แก้งมังกร” กันครับ

 -เพลงคั่นรายการ-

 คุณผู้ฟังครับ ก่อนอื่นเรามาทำความรู้จักกับแก้วมังกรกันเลยครับ แก้วมังกร เป็นไม้เลื่อยในตระกูลกระบองเพชรมีถิ่นกำหนดในทวีปอเมริกากลาง แถบหมู่เกาะเวสต์ อินดีส โคลอมเบีย กัวเตมาลา และเวเนซูเอล่า สันนิษฐานว่าเจ้าแก้วมังกรนี้เข้ามาในเอเซียโดยบาทหลวงชาวฝรั่งเศสที่ได้นำพันธุ์นี้มาจากอเมริการกลางมาปลูกในประเทศเวียดนาน ซึ่งเป็นเวลาไม่น้อยกว่าหนึ่งศตวรรษ มีชื่อสามัญว่า Pitayaส่วนชื่อ Dragonfruit เป็นชื่อสามัญที่นิยมเรียกกันในฝั่งเอเชียครับ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเอเชียตะวันออก อย่าง จีน ญี่ปุ่น เกาหลีเหนือ – ใต้ ไต้หวัน ลักษณะลำต้นนะครับเป็นแฉก 3 แฉก คล้ายกับมังกร มีหนามเป็นกระจุกอยู่ที่ตา 4-5 หนาม ลำต้นเดียว แผ่ก้านออกไปรอบๆ ต้องมีคางคอยพยุง ดอกสีขาว เป็นรูปทรงกรวยขนาดใหญ่ มีกลีบยาวเรียวทับซ้อนกัน บานในเวลากลางคืน จึงเรียกว่า moonflower หรือ lady of the night หรือ queen of the  night ผลของแก้วมังกรนะครับเมื่อมันดิบก็จะเป็นสีเขียว รูปทรงกลมรี ขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางของผล 6-10 ซม. กลีบเลี้ยงติดอยู่ตามเปลือกผล เมื่อสุกผิวเปลือกจะเปลี่ยนเป็นสีแดงอมชมพู เนื้อในมีทั้งสีแดงและสีขาวขุ่น มีเมล็ดเล็กๆสีดำคล้ายเมล็ดแมงลักกระจายทั่วทั้งผล ในประเทศไทยจะปลูกได้ทุกภาคทั่วประเทศเลยครับ แต่แหล่งที่จะมีการปลูกมากอยู่ที่จังหวัดจันทบุรี ชลบุรี กาญจนบุรี สระบุรีและสมุทรสงคราม แก้วมังกรจะมีหลากหลายพันธุ์ด้วยกันครับ เช่น แก้วมังกรพันธุ์เนื้อขาวเปลือกแดง ผลทรงกลมรี ผิวเปลือกสีชมพูสด มีกลีบเขียนตามผิวเปลือก เนื้อสีขาวมีเมล็ดสีดำแทรกอยู่ในเนื้อ รสชาติจะหวานนิดๆ อมเปรี้ยวหน่อยๆ บางผลก็หวานจัด แล้วแต่ลูกครับ อีกพันธุ์ คือ แก้วมังกรพันธุ์เนื้อขาวเปลือกเหลือง ผลเป็นรูปไข่ ขนาดเล็กกว่าทุกพันธุ์ เปลือกหนาสีเหลือง เมล็ดสีดำมีขนาดใหญ่และปริมาณน้อยกว่าพันธุ์อื่นๆ รสชาติจะหวานเลยล่ะครับ คุณผู้ฟังครับแก้วมังกรในประเทศไทยนี้ จะมีผลดกในช่วงเดือนมีนาคมถึงพฤศจิกายน แต่ก็จะมีผลประปลายไปตลอดทั้งปี แก้งมังกรโดยทั่วไปแล้วมักนิยมกินกันเป็นผลไม้สด หรือกินรวมกับผลไม้อื่นๆเป็นฟลุตสลัด หรือจะนำไปปั่นเป็นน้ำแก้วมังกร เพราะเนื้อจะเยอะฉ่ำน้ำ รสชาติจะอมเปรี้ยวนิดหน่อยครับ ส่วนแก้วมังกรในพันธุ์เนื้อแดงเปลือกแดงเป็นพันธุ์ที่ผสมใหม่จากไต้หวั่นผลของพันธุ์นี้จะเป็นทรงกลม เปลือกสีแดงจัด ผลมีขนาดเล็กกว่าพันธุ์เนื้อขาวเปลือกแดง เนื้อจะสีแดงจัด มีเมล็ดสีดำกระจายอยู่ทั่ว รสชาติจะหวานกว่าพันธุ์เนื้อขาวเปลือกแดงครับช่วงนี้พักกันก่อนสักครู่นะครับ

-เพลงคั่นรายการ-

คุณผู้ฟังทราบไหมครับว่าผลแก้วมังกรเป็นผลไม้ที่มีประโยชน์หลายประการเลยทีเดียวครับ เนื่องจากมีสารกลุ่ม Fructooligosaccharides(FOS) ในปริมาณที่สูงอยู่ครับ สารนี้นะครับ มีคุณสมบัติเป็นสาร พรีไบโอติก ที่เป็นที่รู้จักและมีการใช้กันมานาน นั่นก็คือ น้ำตาลสายสั้น (Oligosaccharides) ซึ่งมี กลูโคส กาแลคโตส และ ฟรุคโตส รวมทั้ง เอ็น-อาเซทิลกลูโคซามีน เป็นองค์ประกอบ ด้วยโครงสร้างซึ่งซับซ้อน ทำให้เอนไซม์ในกระเพาะอาหารและลำไส้เล็กไม่สามารถย่อยสลาย เพื่อนำไปใช้ประโยชน์ได้ แต่แบคทีเรียในลำไส้ใหญ่ โดยเฉพาะกลุ่มที่ผลิตกรดนม หรือกรดแลคติก สามารถใช้เป็นแหล่งอาหารได้ดีกว่าแบคทีเรียชนิดอื่นๆ และเมื่อเรารับประทานพรีไบโอติกไประยะหนึ่ง ประชากรแบคทีเรียในลำไส้ของเราก็จะมีการเปลี่ยนแปลงไปในทางที่ดีต่อสุขภาพนั่นเองล่ะครับคุณผู้ฟัง ตัวพรีไบโอติกนี้จะช่วยปรับสมดุลแบคทีเรียในลำไส้ ช่วยแก้ปัญหาการขับถ่ายต่างๆได้ดี ส่วนประกอบที่เป็นไฟเบอร์ ซึ่งมีปริมาณสูงในแก้วมังกร จะช่วยบำรุงการทำงานของระบบขับถ่ายและในสายเส้นใย ส่วนเนื้อของแก้วมังกรจะมีสารที่เรียกว่า Complex Polysaccharides ซึ่งเป็นตัวช่วยที่จะลดการดูดซึมของไขมันประเภทไตรกลีเซอร์ไรด์ ส่วนเมล็ดของแก้วมังกร อุดมไปด้วยไขมันไม่อิ่มตัว สามารถที่จะต่อต้านปฏิกิริยาออกซิเดชันได้ และเมื่อเรารับประทานแก้วมังกรแล้ว นอกจากจะดับร้อน แก้กระหาย ยังบำรุงคุณภาพให้ผิวพรรณสดชื่น ในสุภาพสตรีจะช่วยกระตุ้นต่อมน้ำนม ใช้เป็นผลไม้เสริมสุขภาพและความงามได้เป็นอย่างดี นอกจากนี้เมล็ดของแก้วมังกร ซึ่งเป็นสารคลอโรฟิลล์อุดมไปด้วยไขมันไม่อิ่มตัวช่วยบำรุงสุขภาพ เห็นไหมครับนี้ว่านี่เป็นแค่ส่วนหนึ่งของประโยชน์ที่เราได้จากผลแก้วมังกร ที่เรารับประทานเข้าไปเท่านั้น ดังนั้นผลไม้ชนิดนี้กระผมสรุปได้เลยว่าน่าสนใจจริงๆครับ คุณผู้ฟัง

เรามาฟังการใช้ประโยชน์เนื้อแก้วมังกรกันครับ ส่วนใหญ่จะเป็นการบริโภคสด หรือนำมาใช้ทำเป็นเครื่องดื่ม เป็นส่วนผสมในฟรุ๊ตสลัด การนำเนื้อแก้วมังกรมาแปรรูปนั้นยังไม่หลากหลายมากนัก ดังนั้นการนำเนื้อแก้วมังกรมาแปรรูปเป็นผลิตภัณฑ์แช่อิ่มจะช่วยเพิ่มมูลค่าวัตถุดิบ ยืดอายุการเก็บรักษา เสริมให้เกษตรกรมีงานทำและเพิ่มรายได้ และสามารถนำไปเป็นส่วนผสมของผลิตภัณฑ์อื่นๆ เช่น ไอศกรีม โยเกิร์ต แยม เป็นต้น เพิ่มทางเลือกให้กับผู้บริโภค นอกจากนี้นะครับยังไม่มีงานวิจัยที่ศึกษาเกี่ยวกับกระบวนการออสโมซิสของเนื้อแก้วมังกร รวมถึงลักษณะของแก้วมังกรแช่อิ่มที่ผู้บริโภคต้องการ ช่วงนี้พักกันก่อนสักครู่นะครับ ช่วงหน้ามาฟังวิธีการแปรรูปเจ้าผลแก้วมังกรกันครับ

 -เพลงคั่นรายการ-

คุณผู้ฟังครับ ผลไม้แช่อิ่ม เป็นผลิตภัณฑ์ที่ได้จากการนำผลไม้สด หรือผลไม้ดองมาตัดแต่ง เช่น ปอกเปลือก คว้านเมล็ด ล้างยาง ผ่าเป็นชิ้น แกะสลักลวดลาย อาจนำไปใช้แช่น้ำปูนใส หรือสารช่วยทำให้กรอบ อาจต้มก่อนนำไปแช่อิ่มในน้ำเชื่อมด้วยกรรมวิธีการแช่อิ่มแบบช้าหรือเร็วก็ได้จนอิ่มตัว โดยอาจผสมส่วนประกอบอื่น เช่น เกลือกรดซิตริก ลงน้ำเชื่อมก็ได้ การผลิตผลไม้แช่อิ่มอาศัยหลักการของการทำให้น้ำตาลในรูปของ น้ำเชื่อมค่อยๆซึมเข้าไปในเนื้อของผลไม้ เพื่อดึงน้ำออกจากผลไม้ ด้วยการค่อยๆเพิ่มความเข้มข้นของน้ำเชื่อมที่ใช้แช่ผลไม้ขึ้นเรื่อยๆ โดยการเปลี่ยนน้ำเชื่อมที่ใช้แช่ผลไม้ออก แล้วนำมาตั้งไฟ เติมน้ำตาลเพิ่มความเข้มข้น 3-4 ครั้ง จนเนื้อผลไม้อิ่มน้ำตาลแล้วจึงตักขึ้น การแช่อิ่มทำให้ได้ผลิตภัณฑ์ที่สามารถเก็บไว้บริโภคยาวนานขึ้นครับ

มาฟังการทำแห้งแบบออสโมซิสกันนะครับ หรือที่รู้จักของในนามว่าการแช่อิ่มนั้นเองครับ เป็นการถนอมอาหารโดยการใช้น้ำตาลเป็นเครื่องช่วยรักษาอายุของอาหาร ผักและผลไม้ให้เก็บไว้ให้นานมากขึ้น มีการทำลายคุณภาพความสดของผลิตภัณฑ์น้อยที่สุด โดยการผ่านกระบวนการที่ใช้อุณหภูมิน้อย ซึ่งจะไม่มีผลกระทบต่อลักษณะการเลือกผ่านของเยื่อหุ้มเซลล์ นอกจากในกระบวนการทำแห้งโดยวิธีออสโมสิสนั้น น้ำจะถูกนำออกมาจากตัวผลิตภัณฑ์ในรูปของเหลว ไม่ใช่ในรูปของน้ำ ทำให้การทำแห้งโดยวิธีออสโมซิสนี้สามารถรักษาความเสถียรของผลิตภัณฑ์ไว้ได้

ในระหว่างกระบวนการแช่อิ่มนั้นจะมีการเทมวลสารของน้ำและสารละลายออสโมซิส โดยน้ำจะเคลื่อนที่จากผลิตภัณฑ์ผ่านผนังเซลล์ไปยังสารละลายออสโมซิสภายนอก ในขณะที่สารละลาย ออสโมซิสจะถ่ายเทจากสารละลายผ่านผนังเซลล์ไปยังสารละลายออสโมซิสภายนอก ในขณะที่สารละลาย ออสโมซิสจะถ่ายเทจากสารละลายผนังเซลล์เข้าไปในตัวผลิตภัณฑ์ การถ่ายเทมวลสารในกระบวนการแช่อิ่มจะเกิดได้เร็วหรือช้าขึ้นอยู่กับปัจจัยและสภาวะต่างๆ ที่ใช้ในกระบวนการออสโมซิส ได้แก่ ลักษณะโครงสร้างตามธรรมชาติของผลไม้ ขนาดรูปร่างของผลไม้ ชนิดของออสโมติสเอเจนต์ ความเข้มข้นของสารละลายออสโมซิส อัตราส่วนระหว่างผลไม้และสารละลาย การเคลื่อนที่ของสารละลาย และอุณหภูมิ

-เพลงคั่นรายการ-

จากกระบวนการออสโมซิสแก้วมังกรที่ความเข้มข้นของสารละลายน้ำตาลซูโครส 3 ระดับ พบว่า เมื่อการออสโมซิสสนานขึ้นความชื้นจะลดลงช้าๆจนถึงจุดสมดุล โดยอุณหภูมิที่สูงขึ้นส่งผลให้ความชื้นลดลงอย่าวลวดเร็วกว่าอุณหภูมิที่ต่ำ ในขณะปริมาณความชื้นของแก้วมังกรที่ผ่านการออสโมซิสลดลงเล็กน้อยเมื่อใช้ความเข้มข้นของสารละลายออสโมซิสเพิ่มขึ้น ส่วนปริมาณร้อยละขอแข็งที่เพิ่มขึ้น และร้อยละการสูญเสียน้ำจะเพิ่มสูงขึ้นอย่างรวดเร็วในช่วงแรกของกระบวนการออสโมซิส จากนั้นจะเพิ่มน้อยลงจนถึงจุดสมดุล และอุหภูมิของการออสโมวิสมีผลต่ออัตราการถ่ายเทมวลสาร โดยเมื่ออุหภูมิเพิ่มสูงขึ้นส่งผลให้ของแข็งที่ละลายได้ในสารละลายออสโมซิสแพร่เข้าสู่เนื้อแก้วมังกรมากขึ้นและรวดเร็วขึ้น และมีการสูญเสียน้ำเพิ่มมากขึ้นด้วยครับ แก้วมังกรที่ผ่านกระบวนการออสโมซิส ณ สภาวะต่างๆที่ศึกษา เมื่อเข้าสู่จุดสมดุล มีความชื้น ค่าความสว่าง ค่า a_w และค่าความแข็งลดลง แต่มีปริมาณน้ำตาลรีดวซ์ และปริมาณน้ำตาลทั้งหมดเพิ่มขึ้น เมื่อเปรียบเทียบกับเนื้อแก้วมังกรสด และการพัฒนาแบบจำลองเครือข่ายประสาทเทียมโดยใช้ตัวแปรต้น เป็นเครือข่ายที่เหมาะสมในการทำนายค่าจึงสามารถนำแบบจำลองที่พัฒนาไปใช้ในการควบคุมกระบวนการแช่อิ่มแก้วมังกรได้ ค่าสัมประสิทธิ์การแพร่ของน้ำจากกระบวนการออสโมซิสแก้วมังกรที่ความเข้มข้นของสารละลาย 3 ระดับ  ได้ค่าความสามารถในการแพร่ของน้ำออกจากเนื้อแก้วมังกรมีค่าสูงขึ้น ในขณะที่เมื่อความเข้มข้นของสารละลายออสโมซิสสูงขึ้น ค่าสัมประสิทธิ์การแพร่ของน้ำมีแนวโน้มลดต่ำลง

ดังนั้นนะครับ งานวิจัยนี้จึงมีจุดมุ่งหมาย เพื่อการศึกษาถึงอัตราการถ่ายเทมวลสารระหว่างการทำแห้งด้วยวิธีการออสโมซิสผ่านแก้วมังกร โดยมีปัจจัยที่ศึกษา คือ ความเข้มข้นของสารละลายออสโมซิส อุณหภูมิในการแช่อิ่มและเวลาในการแช่อิ่ม หาค่าสัมประสิทธิ์การแพร่ของน้ำ รวมถึงการศึกษาผลของการทำแห้งด้วยวิธีการออสโมวซิสต่อคุณลักษณะของผลิตภัณฑ์ เพื่อการพัฒนากระบวนการผลิตแก้วมังกรอบแห้งที่เหมาะสม ช่วนลดการใช้พลังงานในขั้นตอนการอบแห้งและทำให้ได้ผลิตภัณฑ์ที่มีคุณภาพดีครับ

สัปดาห์หน้ากระผมจะนำเรื่องราวผลงานวิจัยอะไรดีๆ มาฝากคุณผู้ฟังอีก อย่าลืมติดตามรับฟังได้ในรายการ “จากแฟ้มงานวิจัย มก.” ในวันและเวลาเดียวกันนี้ หากคุณผู้ฟังมีข้อเสนอแนะนำติชมรายการหรือจะสอบถามข้อมูลเพิ่มเติม สามารถเขียนจดหมายมายังรายการ “จากแฟ้มงานวิจัย มก.” ตู้ ปณ. 1077 ปทฝ. เกษตรศาสตร์ กรุงเทพฯ 10903 หรือโทรสอบถามได้ที่ 0-2561-1474 สำหรับวันนี้รายการจากแฟ้มงานวิจัย มก. ได้หมดเวลาลงแล้วครับ พบกันใหม่ในสัปดาห์หน้า สำหรับวันนี้ลาไปก่อน สวัสดีครับ