การใช้เครื่องไมโครเวฟแบบไหลต่อเนื่องในการแปรรูปอาหาร
Use of a continuous microwave in food processing
            กระบวนการทำความร้อนด้วยไมโครเวฟ เป็นเทคโนโลยีใหม่ที่สามารถทดแทนการให้ความร้อนแบบดั้งเดิมที่อาศัยกลไกการถ่ายเทความร้อนด้วยการนำ และ การพาความร้อน โดยการทำความร้อนด้วยคลื่นไมโครเวฟจะอาศัยคุณสมบัติการดูดซับพลังงานจากคลื่นไมโครเวฟ และเปลี่ยนพลังงานที่ดูดซับไปเป็นพลังงานความร้อน โดยโมเลกุลของน้ำและเกลือที่มีขั้วทางไฟฟ้าจะเคลื่อนที่ไปมาหลายล้านครั้งในหนึ่งวินาทีตามความถี่ของไมโครเวฟที่ใช้ส่งผลให้เกิดการเสียดสีและเกิดความร้อนขึ้นภายในวัสดุอย่างรวดเร็ว จึงมีแนวความคิดในการประยุกต์ระบบไมโครเวฟในการแปรรูปอาหารได้แก่ การให้ความร้อนเพื่อทำลายเอนไซม์ในรำข้าวเพื่อยืดอายุการเก็บรักษารำข้าว การให้ความร้อนเพื่อเร่งความเก่าของข้าวเปลือกและข้าวสาร การทำแห้งข้าวเปลือก ข้าวกล้อง ข้าวสาร ข้าวกล้องเริ่มงอก พืช ผัก ผลไม้ สมุนไพร เนื้อสัตว์ และอาหารทะเล การพาสเจอร์ไรส์ น้ำผลไม้ นม เครื่องดื่มต่างๆ การละลายน้ำแข็ง การอบขนมอบ การทำข้าวพอง การทอด และอื่นๆอีกมากมาย

            ข้อดีของการทำความร้อนด้วยคลื่นไมโครเวฟคือ ใช้เวลาน้อย ประหยัดเนื้อที่ แรงงาน มีประสิทธิภาพสูง ทำให้ประหยัดพลังงานได้มาก เป็นเทคโนโลยีสะอาด ไม่สร้างมลภาวะ ซึ่งต่างจากกระบวนการให้ความร้อนแบบอื่นที่ใช้เชื้อเพลิงในการเผาไหม้ทำให้มีก๊าซไอเสียออกมาด้วย การควบคุมระบบสามรถกระทำได้ดีและรวดเร็วกว่า ไม่จำเป็นต้องอุ่นเตาให้ร้อนล่วงหน้า ผลิตภัณฑ์ร้อนเร็วและทั่วถึง สามารถให้ความร้อนแก่ผลิตภัณฑ์ที่บรรจุหีบห่อได้โดยไม่ทำลายหีบห่อนั้น คุณภาพผลิตภัณฑ์ดีขึ้นเมื่อเทียบกับการทำความร้อนแบบดั้งเดิม

            สำหรับการนำเสนอในงานนิทรรศการบนเส้นทางงานวิจัย มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ ปี 2554 จะนำเสนอการใช้เครื่องไมโครเวฟแบบไหลต่อเนื่องในการให้ความร้อนเพื่อทำลายเอนไซม์ในรำข้าวเพื่อยืดอายุการเก็บรักษารำข้าว การให้ความร้อนเพื่อเร่งความเก่าของข้าวเปลือกและข้าวสาร การทำแห้ง พืช ผัก ผลไม้ สมุนไพร  โดยใช้เครื่องต้นแบบไมโครเวฟแบบสายพานไหลต่อเนื่องที่ออกแบบโดย ศ.ดร. โมไนย ไกรฤกษ์ สถาบันเทคโนโลยีพระจอมเกล้าลาดกระบัง ติดตั้งแมกนีตรอนขนาด 1,000 วัตต์  2 ตัว ความถี่ 2,450 MHz และสามารถปรับความเร็วของสายพานได้ โดยมีการสาธิตการใช้เครื่องต้นแบบไมโครเวฟแบบสายพานไหลต่อเนื่องทุกวันและยินดีให้ผู้สนใจนำผลิตภัณฑ์มาทดลองได้ด้วย

การยืดอายุการเก็บรักษารำข้าวโดยใช้ความร้อนจากเครื่องไมโครเวฟแบบต่อเนื่องเพื่อยับยั้งเอนไซม์ไลเปสและเอนไซม์ไลพอกซิจิเนส

            ปัจจุบันการใช้ประโยชน์จากรำข้าวยังมีข้อจำกัดอยู่มาก เนื่องจากรำข้าวมีอายุการเก็บที่สั้น ไม่สามารถเก็บไว้ได้นาน ต้องรีบใช้ภายใน 24 ชั่วโมง ไม่เช่นนั้นรำข้าวจะเกิดกลิ่นหืนและสกัดน้ำมันได้น้อย ซึ่งปัญหาดังกล่าวเป็นปัญหาสำคัญในอุตสาหกรรมการสกัดน้ำมันรำข้าว ด้วยเหตุนี้จึงจำเป็นต้องมีการศึกษาหาวิธีทำให้รำข้าวมีความคงตัว โดยการยับยั้งเอนไซม์ในรำข้าวด้วยการใช้ความร้อนจากเครื่องไมโครเวฟแบบต่อเนื่อง มีการปรับความชื้นรำข้าวเป็นร้อยละ 21 จากนั้นป้อนรำข้าวเข้าไปในเครื่องไมโครเวฟแบบต่อเนื่องที่กำลังต่างกัน คือ 1000 และ 2000 วัตต์ โดยให้มีความร้อน 100 และ 107 องศาเซลเซียส ตามลำดับ และบรรจุในสภาพที่ต่างกัน คือ ในสภาพบรรยากาศ และสภาพสุญญากาศ และเก็บรักษาที่อุณหภูมิ 4 องศาเซลเซียสและที่อุณหภูมิห้อง (25 องศาเซลเซียส) ตรวจวัดปริมาณกรดไขมันอิสระ เพอร์ออกไซด์ และกรดไทโอบาบิทูริก ผลที่ได้ พบว่า การใช้เครื่องไมโครเวฟแบบต่อเนื่องที่ระดับ 2000 วัตต์ สามารถยับยั้งการทำงานของเอนไซม์ไลเพสและเอนไซม์ไลพอกซิจิเนส ได้ดีกว่าที่ระดับ 1000 วัตต์ เมื่อเปรียบเทียบระหว่างรำข้าวที่ผ่านไมโครเวฟระดับเดียวกันและบรรจุภายใต้สภาวะเหมือนกัน  การเก็บรักษารำข้าวที่อุณหภูมิ 4 องศาเซลเซียส สามารถเก็บรักษาได้เป็นเวลานานกว่าที่อุณหภูมิห้อง (25 องศาเซลเซียส) และเมื่อเปรียบเทียบรำข้าวที่ผ่านไมโครเวฟระดับเดียวกันและเก็บรักษาที่อุณหภูมิเดียวกัน พบว่า การบรรจุรำข้าวภายใต้สภาวะสุญญากาศสามารถเก็บรักษารำข้าวได้เป็นเวลานานกว่าการบรรจุภายใต้สภาวะบรรยากาศ การใช้ความร้อนจากเครื่องไมโครเวฟแบบต่อเนื่องเป็นวิธีที่สามารถทำให้รำข้าวมีความคงตัว และยืดอายุการเก็บรักษารำข้าวได้เป็นเวลานานขึ้น สามารถเก็บรักษารำข้าวได้เป็นเวลานาน 2 เดือน ที่อุณหภูมิ 4 องศาเซลเซียส และเก็บได้นาน 3 สัปดาห์ ที่อุณหภูมิห้อง (25 องศาเซลเซียส) ในสภาพสุญญากาศและสภาพบรรยากาศ โดยการบรรจุในถุงโพลีเอทธิลีนชนิดหนา ซึ่งมีราคาถูกกว่าถุงไนลอน/โพลีเอทธิลีน งานวิจัยนี้เป็นประโยชน์ต่อผู้ประกอบการสกัดน้ำมันรำข้าวอย่างมากและสามารถนำไปประยุกต์ ใช้จริงในระดับอุตสาหกรรมได้ต่อไป

การเร่งความเก่าของข้าวเปลือกพันธุ์ พิษณุโลก 2 โดยการอบแห้งด้วยคลื่นไมโครเวฟแบบต่อเนื่อง

            คุณภาพความเก่าของข้าวเป็นปัจจัยสำคัญในการบริโภค  ประเทศในแถบเขตร้อนส่วนใหญ่รวมทั้งประเทศไทยนิยมบริโภคข้าวเก่า  ซึ่งกรรมวิธีแบบเดิมในการผลิตข้าวเก่านั้นจะต้องทำการเก็บรักษาข้าวเปลือกไว้เป็นระยะเวลาอย่างน้อย  4 เดือน  การเร่งความเก่าของข้าวเปลือกนั้น  สามารถที่จะทำได้โดยนำข้าวเปลือกมาผ่านกระบวนการให้ความร้อนโดยกระบวนการให้ความร้อนที่ใช้เร่งความเก่าของข้าวเปลือกนั้นมีหลากหลายวิธี  โครงการเทคนิควิจัยนี้ได้ทำการศึกษาการเร่งความเก่าในข้าวพันธุ์พิษณุโลก2 ซึ่งเป็นข้าวที่มีปริมาณแอมิโลสสูง โดยใช้กระบวนการให้ความร้อนด้วยคลื่นไมโครเวฟแบบต่อเนื่องกำลัง 1,000 วัตต์ โดยควบคุมให้มีอุณหภูมิที่ผิวเปลือกของข้าวหลังออกจากกระบวนการให้อยู่ในช่วง 43-46 องศาเซลเซียส ข้าวเปลือกที่ใช้ทำการทดลองมีความชื้นเริ่มต้น ร้อยละ 22.20ได้ถูกแบ่งออกเป็นสองส่วน ส่วนหนี่งนำไปให้ความร้อนโดยไมโครเวฟจนกว่าจะมีความชื้นอยู่ในช่วงระหว่าง 13-14 % และอีกส่วนหนึ่งนำไปอบในตู้อบลมร้อนที่อุณหภูมิ 40 องศาเซลเซียสจนเหลือความชื้นประมาณ14 %ซึ่งใช้เป็นตัวอย่างควบคุม เก็บรักษาไว้ในสภาวะอับอากาศ ณ อุณหภูมิห้อง เป็นระยะนาน 16 สัปดาห์  ทั้งนี้ในระหว่างการเก็บรักษาได้ทำการตรวจวัด สมบัติการหุงต้ม ค่าสี และคุณภาพการสีของข้าวทั้งสองวิธีมาเปรียบเทียบกันในระยะเวลาต่างๆ พบว่าสำหรับข้าวเปลือกที่ผ่านกระบวนการเร่งความเก่าโดยใช้คลื่นไมโครเวฟกำลัง 1000 วัตต์และนำไปเก็บรักษาต่อไปอีก 2 สัปดาห์ จะสามารถเร่งความเก่าของข้าวเปลือกพันธุ์พิษณุโลก 2 ให้มีคุณสมบัติเสมือนข้าวเปลือกควบคุมที่เก็บได้ 14 สัปดาห์ 11 สัปดาห์และ 7 สัปดาห์ ในกรณีที่วัดด้วยดัชนี อัตราการอุ้มน้ำ อัตราการขยายปริมาตร และ  อัตราการยืดตัวของเมล็ด  ตามลำดับ  และข้าวเปลือกที่ผ่านการเร่งความเก่าจะมีคุณสมบัติเสมือนข้าวเก่า ( 4 เดือน)ได้  เมื่อเก็บรักษาข้าวเปลือกหลังกระบวนการเร่งความเก่าเอาไว้  7 สัปดาห์  4-7 สัปดาห์ และ 12 สัปดาห์ ในกรณีที่วัดด้วยค่าดัชนี อัตราการขยายปริมาตร  อัตราการดูดซับน้ำ และ อัตราการยืดตัวของเมล็ดตามลำดับ  และข้าวเปลือกที่ผ่านการเร่งความเก่าจะมีคุณสมบัติเสมือนข้าวเปลือกควบคุมที่เก็บไว้เป็นเวลานาน 4 เดือนได้เมื่อเก็บรักษาข้าวเปลือกหลังกระบวนการเร่งความเก่าอาไว้ 5 สัปดาห์ 6 สัปดาห์และ 12 สัปดาห์ตามลำดับ ค่าสีของทั้งสองทรีทเมนต์หลังเก็บรักษา 12 สัปดาห์พบว่าไม่มีความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญ แต่คุณภาพการสีของข้าวที่ผ่านการเร่งความเก่าด้วยไมโครเวฟนั้นลดลงอย่างมีนัยสำคัญเมื่อเปรียบเทียบกับข้าวเปลือกควบคุม

            นอกจากนี้ยังได้มีการศึกษาการเร่งความเก่าข้าวสาร การอบแห้งกล้วยและขนุน การอบแห้งมะพร้าวชิ้นเล็กอบแห้งและเนื้อมะพร้าวขูดฝอย การอบแห้งใบมะกรูด พริก เห็ด และสมุนไพร การอบแห้งก๋วยเตี๋ยว ขนมจีนและบะหมี่

            งานวิจัยนี้จะทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงการผลิตในอุตสาหกรรมอาหาร โดยจะสามารถเพิ่มประสิทธิภาพการผลิต ลดต้นทุนการผลิตโดยเฉพาะอย่างยิ่งพลังงาน ยกระดับคุณภาพและความปลอดภัยแก่ผู้บริโภค

 





คณะผู้วิจัย
ดร. สิริชัย ส่งเสริมพงษ์
ภาควิชาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีการอาหาร คณะอุตสาหกรรมเกษตร มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์
โทร. 0-2562-5024