Food science, food industrial technology on blog

สำหรับบทความนี้นั่งจิ้มให้ท่านๆอ่านกันก็เพราะว่ารู้สึกผิดนะครับ ผมดองเรื่องการทำแห้งไว้ชาติเศษ ส่วนหนึ่งก็เพราะว่าเข้เกียจ แถมยังมีคะแนนจากการโหวตเป็นอันดับสองอีกต่างหาก   ดังนั้นเลยรวบรวมพลัง(ที่มีอยู่น้อย) จัดการจิ้มๆพิมพ์ๆ สักกะหน่อย เอาเป็นว่าเข้าเรื่องเลยดีกว่า 

อย่างที่ทราบกันอยู่แล้วกระบวนการทำแห้งเป็นการถนอมอาหารที่ทำให้อาหารมีปริมาณน้ำอิสระลดลง ซึ่งตัวกลางในการทำแห้งที่หาง่ายที่สุดคือ อากาศแห้ง โดยทั่วไปในการทำแห้ง เราต้องการอากาศที่มีความชื้นสัมพัทธ์ต่ำ หรือ สูง ? อันนี้ใช้ Common Sense ก็น่าจะตอบถูกนะครับ เราต้องใช้อากาศที่มีความชื้นสัมพัทธ์ต่ำ เพื่อที่จะได้พาน้ำออกไปได้มากๆ ในส่วนนี้ให้ลองศึกษาเรื่อง สมบัติอากาศจากไซโครเมทริกส์ ประกอบด้วยนะครับ

น้ำที่เป็นองค์ประกอบของชิ้นอาหารส่วนที่เราดึงออกไปได้ง่าย จะเรียกว่า น้ำอิสระ (Free water) และอีกส่วนคือ bound water ตัวนี้ภาษาไทยเขาบัญญัติศัพท์ไว้ว่าอะไร ผมก็จำไม่ได้ ใครทราบก็ช่วยบอกทีละกันครับ ไอ้เจ้า bound water เนี่ยก็จะเป็นน้ำส่วนที่เกาะเกี่ยวพันธะเคมีภายในเนื้ออาหารที่เราเรียกว่าอยู่ในชั้น molecular layer ซึ่งต้องอาศัยแรงมากระทำเพื่อที่จะทำลายพันธะเคมีที่ว่า ดังนั้นเพื่อที่จะประหยัดเวลาการทำแห้ง และเพื่อดำรงคุณภาพของชิ้นอาหาร เราึจึงสนใจที่จะดึงน้ำอิสระออกไปมากกว่า แต่....ในระหว่างการทำแห้งก็มีคาบของการทำแห้งชนิดหนึ่งๆอย่างน้อยๆก็ 2 คาบละครับซึ่งก็ขึ้นกับอัตราการทำแห้ง

ภาพทางขวามือ เป็นตัวอย่างของการพลอทกราฟทำแห้ง โดยที่แกนy เป็นความชื้นฐานแห้ง(ย้ำนะครับ ต้องพลอทเป็นค่าความชื้นฐานแห้ง) และแกน x เป็นเวลา ในการวิเคราะห์อัตราการทำแห้ง ถ้าหากเราใช้ความชื้นฐานเปียกในการคำนวณ เราจะพบปัญหาตัวแปรอย่างน้อยๆสองตัวที่ไม่เป็นอิสระต่อกัน สองตัวที่ว่าก็คือ น้ำ และของแข็ง ดังนั้นในการคำนวณอัตราการทำแห้ง หรือ พยากรณ์เวลาในการทำแห้งจะมีวิธีในการคำนวณ โดยการแปลงค่าความชื้นฐานเปียกให้เป็นค่าความชื้นฐานแห้งเสียก่อน เพื่อที่จะได้คำนวณกันง่ายๆ  ส่วนวิธีการแปลงความชื้นฐานเปียกให้เป็นความชื้นฐานแห้ง ลองค้นๆหาอ่านในเว็บนี้ดูนะครับ

ช่วงการทำแห้งตามภาพทางขวาจะเห็นว่า แบ่งตามจุดต่างๆออกเป็น a, b, c, d และ e โดยมีจุดสำคัญๆดังนี้

• a เป็น ค่าความชื้นเริ่มต้น
• c เป็น ค่าความชื้นวิกฤต
• d เป็น จุดที่ bound water เริ่มถูกดึงต่อจากน้ำอิสระ
• e เป็น ค่าความชื้นสุดท้ายของการทำแห้ง

อัตราการทำแห้ง

ดูภาพประกอบพร้อมๆกันไปเลยนะครับ เราจะสามารถจำแนกได้เป็นสามช่วง

คาบการทำแห้งตอนต้น (Settle down period of drying)

จาก a ไป b ในช่วงนี้ความชื้นที่ผิวหน้าจะค่อยๆถูกอากาศแห้งดึงออกไปอย่างช้าๆเนื่องจากผลของแรงตึงผิว และลักษณะเนื้อสัมผัสของชิ้นอาหาร เมื่อเป่าอากาศแห้งเข้าไปสักพัก อัตราการทำแห้งจะค่อยๆ เพิ่มขึ้นตามลำดับ

คาบการทำแห้งคงที่ (Constant-rate period of drying)

จาก b ไป c ระยะนี้ น้ำที่ผิวหน้าส่วนที่เป็นน้ำอิสระ จะถูกดึงออกไปก่อน ซึ่งน้ำอิสระนี้จะถูกอากาศแห้ง ดึงออกไปเรื่อยๆ จนกระทั่ง น้ำอิสระหมดไปก็จะเข้าสู่คาบถัดไป

เป็นที่น่าสังเกตว่า ในท้ายที่สุดของคาบการทำแห้งคงที่ เมื่อเข้าสู่จุดค่าความชื้นวิกฤตของการทำแห้ง อากาศที่ใช้ทำแห้งจะมีอุณหภูมิกระเปาะเปียกเท่ากับอุณหภูมิที่ผิวหน้าของชิ้นอาหาร ซึ่งในส่วนนี้จะเริ่มส่งผลทำให้อัตราการลดลงในท้ายที่สุด

คาบการทำแห้งลดลง (Falling-rate period of drying)

เมื่อการทำแห้งเลยจุด c ไปแล้ว อัตราการทำแห้งจะเริ่มลดลง อุณหภูมิของชิ้นอาหารก็จะไม่เกินอุณหภูมิกระเปาะเปียกของอากาศ ในอาหารที่เป็น non-hygroscopic อาจจะมีช่วงคาบการทำแห้งคงที่อีกรอบก็ได้ เนื่องจากระดับความเข้มข้นของสารบางชนิดในตัวชิ้นอาหาร เช่น ความเข้มข้นของน้ำตาล เกลือ เป็นต้น และคาบการทำแห้งลดลงจะดำเนินต่อไปเรื่อยๆ จนถึงจุดยุติ ที่การทำแห้งไม่เกิดขึ้นอีกต่อไป อันเนื่องมาจากอากาศที่ใช้ทำแห้งอิ่มตัวไปด้วยน้ำ