สาขาอุตสาหกรรมอาหาร วิศวกรรมอาหาร [หมวดเงินอุดหนุน48]

ผลของขนาดกระป๋องที่มีต่อการถ่ายเทความร้อนระหว่างการฆ่าเชื้อ
Effect of Can Size on Heat Transfer during Sterilization

ผศ.สุวิช ศิริวัฒนโยธิน (หัวหน้าโครงการ)
Suwit Siriwattanayotin. (Asst. Prof.)
สถาบันพัฒนาและฝึกอบรมโรงงานต้นแบบร่วมกับคณะวิศวกรรมศาสตร์
ผศ.ดร.ทิพาพร อยู่วิทยา
Tipaporn Yoovidhya. (Asst. Prof.)
ผศ.ดร.วิวัฒน์ เรืองเลิศปัญญากุล
Wiwat Ruenglertpanyakul. (Asst. Prof.)

ทุนหมวดเงินอุดหนุนประจำปี 2548 งบประมาณ 80,000 บาท

ความสำคัญและที่มาของการวิจัย

การใช้ความร้อนในกระบวนฆ่าเชื้อสำหรับอุตสาหกรรมอาหารกระป๋อง เป็นการฆ่าเชื้อแบบเชิงการค้า (Commercial sterility) โดยทำให้อาหารปราศจากจุลินทรีย์ ที่เป็นอันตรายต่อผู้บริโภคและเป็นสาเหตุของการเน่าเสียของอาหารในระหว่างการเก็บรักษาที่สภาวะอุณหภูมิปกติ โดยต้องคำนึงถึงการคงเหลือของคุณค่าทางโภชนาการ คุณลักษณะเนื้อสัมผัส รวมทั้งปริมาณของพลังงานที่ใช้ เป็นผลทาให้การกำหนดกระบวนการฆ่าเชื้อมีความสำคัญเป็นอย่างยิ่ง ซึ่งมีปัจจัยที่เกี่ยวข้องต่อการกำหนดกระบวนการฆ่าเชื้อเพื่อให้อาหารมีความปลอดภัยต่อผู้บริโภค อยู่ 2 ปัจจัยคือ ความต้านทานความร้อนของจุลินทรีย์ในอาหาร ซึ่งขื้นอยู่กับชนิดจำนวนเริ่มต้น อายุของจุลินทรีย์ ค่าพีเอช (PH) อุณหภูมิ และลักษณะของอาหาร กับอีกปัจจัยหนึ่งคือ การแทรกผ่านความร้อนของอาหาร เพื่อแน่ใจว่าปริมาณความร้อนที่อาหารได้รับว่าเพียงพอต่อการฆ่าเชื้อแบบเชิงการค้า

การทำนายอุณหภูมิและเวลาในการฆ่าเชื้อที่เหมาะสม ด้วยแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ของการถ่ายเทความร้อนภายในอาหารนั้น ได้มีการศึกษาไว้ในระบบการฆ่าเชื้อฉบับต่างๆ เช่น การฆ่าเชื้อดัวยหม้อฆ่าเชื้อทั้งชนิดที่มีการเคลื่อนที่ และชนิดที่ไม่มีการเคลื่อนที่ รวมไปถึงการฆ่าเชื้อในระบบปลอดเชื้อ (Aseptic System) โดยลักษณะของชิ้นอาหารที่ทำการศึกษามีทั้งรูปร่างทั่วไป เช่น ทรงกลม ทรงกระบอก และลูกบาศก์ รวมถึงชิ้นอาหารที่มีรูปร่างไม่ทั่วไป เช่น รูปทรงเห็ด และรูปทรงคล้ายทรงกลม ซึ่งจากงานวิจัยที่ผ่านมาทั้งหมด สามารถแบ่งการสร้างแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ทางการถ่ายเทความร้อนในอาหารตามสมมุติฐานของลักษณะการผสมของอาหารเหลวได้เป็น 2 แบบ คือ

1. การกำหนดให้อาหารเหลวมีการผสมกันดี

2. การกำหนดให้อาหารเหลวไม่มีการผสมกันดี

ปัจจุบันการหาเวลาในการฆ่าเชื้ออาหารกระป๋องต้องทำการทดลองวัดอุณหภูมิภายในกระป๋อง เพื่อหา ตำแหน่งของจุดร้อนช้าที่สุด แล้วนำข้อมลอุณหภูมิที่ตำแหน่งดังกล่าวมาหาเวลาในการฆ่าเชื้อ โดยการพลอทกราฟแบบทั่วไป (general method) คำนวณ (Formula methods) หรือโดยการตรวจเชื้อจุลินทรีย์โดยดรง (MicrobiologicaI Methods) ซึ่งเป็นวิธีที่มีความยุ่งยากและต้องมีการทดลองซ้ำหลายครั้งทำให้สิ้นเปลืองค่าใช้จ่าย รวมถึงอาจเกิดความผิดพลาดเนื่องจากการอ่านผลจากกราฟ และข้อจำกัดของสูตรที่ใช้ในการคำนวณหาระยะเวลาในการฆ่าเชี้อ

การคำนวณด้วยสูตรของบอลล์ มีพารามิเตอร์ที่สำคัญ คือค่า fh ซึ่งสามารถนำไปใช้คำนวณหาเวลา ในการฆ่าเชื้อ เมื่อขนาดกระป๋องเปลี่ยนไป อย่างไรก็ดีสมการที่ใช้เมื่อมีการเปลี่ยนขนาดกระป๋องดังกล่าว เป็นคณิตศาสตร์ ที่มีข้อสมมุติฐานหลายอย่าง และ ยังไม่มีผู้วิจัยเสนอถึงรายละเอียดเกี่ยวกับสมการดังกล่าวไว้มากพอ

ในงานวิจัยนี้จึงสนใจจำลองการถ่ายเทความร้อน เทียบกับการทดลอง โดยศึกษาผลของขนาดกระป๋องระหว่างกระบวนการฆ่าเชื้อ

วัตถุประสงค์ของโครงการ

ศึกษาผลของขนาดกระป๋องที่มีต่อการถ่ายเทความร้อน และค่า fh

ประโยชน์ที่คาดว่าจะได้รับจากการวิจัย

ช่วยให้กำหนดกระบวนการฆ่าเชื้อด้วย BalI Formula ได้อย่างปลอดภัย และ ประหยัดอุตสาหกรรมอาหารกระป๋อง