Ambient temperature processingPlengsuree Thiengnoi

Food Technology Program

MU @ Kanchanaburi

• Raw material preparation

• Size reduction

• Mixing & forming

• Mechanical separation

Ambient temperature processing

Raw material preparation

Cleaning Sorting Grading Peeling

วัตถุดิบหลังการเก็บเกี่ยวหรือการเชือด

สิ่งปลอมปน + คุณสมบัติทางกายภาพเปลี่ยนแปลง

ขั้นตอนการเตรียมวัตถุดิบ

อาหารมีคุณภาพสูง + เหมาะกับการแปรรูปขั้นต่อไป

Cleaning• เพื่อล้างสิ่งสกปรกและท าให้วัตถุดิบมีผิวหน้าที่เหมาะกับกระบวนการ

แปรรูปขั้นต่อไป

• Cleaning = การปอกเปลือกผลไม้ การลวกผัก การหั่นเนื้อปลา การตัดแต่งเนื้อหมู

• เป็นขั้นตอนที่ควรท าในตอนต้นของการแปรรูป ?

• การเลือกวิธีท าความสะอาดขึ้นกับลักษณะของผลิตภัณฑ์ที่จะท าความสะอาดหรือสิ่งปลอมปนที่ต้องการก าจัด

Wet cleaning

• ใช้ในการชะล้างดินออกจากรากพืช ก าจัดฝุ่นและยาก าจัดศัตรูพืชออกจากผักผลไม้

• อาจใช้น้ ายาล้างหรือน้ ายาฆ่าเชื้อที่อุณหภูมิต่าง ๆ ร่วมด้วย แต่ต้องควบคุมระยะเวลาในการล้างและระยะเวลาก่อนเข้าสู่ขั้นตอนการแปรรูปขั้นต่อไป

• เสียค่าใช้จ่ายสูงในการบ าบัดน้ าเสีย

Spray washer

เครื่องล้างประกอบด้วยการแช่ 2 ขั้นตอน การฉีดพ่นน้ า การสะเด็ดน้ าและการท าให้แห้ง

• เหมาะกับผลิตภัณฑ์ที่มีขนาดเล็ก มีความแข็งแรงเชิงกลสูง มีความชื้นต่ า ?

• หลังท าความสะอาด ผิวหน้าวัตถุดิบจะแห้งจึงง่ายต่อการเก็บรักษา

• ต้นทุนต่ ากว่าแบบเปียกทั้งในด้านเครื่องมือและการก าจัดของเสีย

• ข้อจ ากัดคือ ฝุ่นที่เกิดขึ้นในระบบ

Dry cleaningเครื่องมือส าคัญที่ใช้คือ

เครื่องแยกโดยลม

(air classifiers)

เครื่องแยกโดยแม่เหล็ก

(magnetic separator)

เครื่องร่อนแยก

(screen)

Disc separator

• การคัดเลือกอาหารเป็นการคัดเลือกอาหารออกเป็นกลุ่ม ๆ ตามลักษณะทางกายภาพ

• เพื่อให้ผลิตภัณฑ์มีลักษณะเดียวกันก่อนเข้าสู่กระบวนการแปรรูปขั้นต่อไป

• คุณสมบัติทางกายภาพที่ใช้คือ ขนาด รูปร่าง น้ าหนัก สี

Sorting

1. Shape & size sorting• รูปร่างของอาหารมีความส าคัญมากในการก าหนดวิธีแปรรูป

หรือก าหนดราคาขายปลีก

• การร่อนเพื่อแยกขนาด (sieving or screening) เป็นการแยกของแข็งออกเป็น 2 ส่วนหรือมากกว่าโดยอาศัยความแตกต่างด้านขนาด

• ส าคัญมากกับอาหารที่ต้องเข้าสู่กระบวนการท าแห้งหรือท าให้เย็น เพื่อป้องกัน over-processing or under-

processing

• โดยทั่วไปเป็นแบบแบนราบและแบบลูกกลิ้ง

1.1 Fixed aperture screens

• อัตราเร็วในการคัดแยกขึ้นกับ การกระจายของขนาดและรูปร่างของวัตถุดิบ / ลักษณะทางธรรมชาติของวัตถุดิบที่ท าการร่อน / ขนาดและความถี่ของการสั่นสะเทือน / ประสิทธิภาพของวิธีป้องกันการอุดตันของตะแกรงเครื่องร่อน

• ความสามารถในการร่อน = ปริมาณวัตถุดิบหรืออาหารที่เคลื่อนที่ผ่านพื้นที่ของตะแกรงร่อน 1 ตารางเมตรในเวลา 1 วินาที

• นิยมใช้ในการคัดแยกอาหารแห้ง เช่น แป้ง น้ าตาล เครื่องเทศ

• ปัญหาที่พบ ?

• เป็นเครื่องร่อนที่มีช่องที่แผ่ออกอย่างต่อเนื่องหรือมีขนาดใหญ่ขึ้นเป็นช่วง ๆ

• ใช้กับอาหารที่มีความบอบบาง ผัก ผลไม้หรืออาหารอื่นท่ีเสียหายง่าย

• คัดแยกอาหารโดยอาศัยความแตกต่างด้านขนาด ความยาว เส้นผ่าศูนย์กลาง ต าหนิบนผิว ทิศทาง และสีของอาหารที่อยู่บนสายพาน

• ตัวอย่างเช่น การคัดแยกข้าวโพด ซึ่งเคลื่อนที่ผ่านเครื่องวีดีโอซึ่งติดตั้งห่างกันท ามุม 120 องศาเหนือสายพานล าเลียง

1.2 Variable-aperture screens

1.3 Image processing

• เครื่องคัดแยกสีควบคุมโดยคอมพิวเตอร์ท าให้คัดแยกอาหารที่เป็นชิ้นเล็ก ๆ ได้ในอัตราเร็วสูง

• เครื่องจับภาพจะวัดสีสะท้อนจากวัตถุแต่ละชิ้นและเทียบกับมาตรฐานที่ตั้งไว้

• ใช้แสง UV ส่องดูเมล็ดกาแฟเพื่อตรวจสอบจุลินทรีย์

• ใช้เลเซอร์ส่องมะเขือเทศ

2. Color sorting

• วิธีนี้เที่ยงตรงมากกว่าวิธีอื่น นิยมใช้กับอาหารมูลค่าสูง ?

• การคัดแยกโดยใช้ลมเป่าหรือการลอยน้ าเป็นการอาศัยความแตกต่างด้านความหนาแน่น

• การแยกถั่วลันเตาหรือถั่วลิสงใช้การลอยในน้ าเกลือ วัตถุดิบที่แก่กว่าจะจมน้ า ?

• การจัดเรียงอาหารจ าพวกเนื้อปลาแช่แข็ง ท าอย่างไร ?

3. Weight sorting

• เน้นคุณภาพโดยรวมของอาหารซึ่งขึ้นกับปัจจัยหลายอย่าง จึงแตกต่างจากการคัดแยก (ขึ้นกับคุณลักษณะเพียง 1 อย่าง จึงถือเป็นส่วนหนึ่งของการคัดเกรด)

• อาหารที่ต้องคัดเกรด ได้แก่ เนยแข็ง ใบชา

• อาจใช้ผลการวิเคราะห์ในห้องปฏิบัติการร่วมด้วย

• เสียค่าใช้จ่ายสูงเพราะต้องอาศัยผู้ช านาญการ

Grading

Peeling

Flash steam

peeling

Knife peeling

Abrasion peeling

Caustic peeling

Flame peeling

Peeling

• จ าเป็นในการแปรรูปผักผลไม้

• มีความส าคัญในการลดต้นทุนการผลิต (ลดการใช้แรงงานและพลังงาน)

• วิธีที่นิยมใช้มี 5 วิธี

Size reduction• เป็นการลดขนาดชิ้นอาหารที่เป็นของแข็งให้เล็กลงโดยการบด กดอัดหรือใช้แรง

กระแทก

• comminution / homogenization or emulsification / atomization / extrusion or forming

• ประโยชน์คือ เพิ่มพื้นที่ผิวต่อปริมาตรของอาหาร มีผลต่ออัตราการท าแห้ง การให้ความร้อนหรือความเย็น และเพิ่มอัตราการสกัดสารที่ละลายได้ในน้ า / ช่วยให้การแปรรูปขั้นต่อไปง่ายขึ้น / ขนาดอนุภาคของอาหารที่ใกล้เคียงกันจะช่วยให้การผสมส่วนผสมท าได้ดีขึ้น

1. การลดขนาดของอาหารเส้นใย ได้แก่ ผัก ผลไม้ เนื้อสัตว์ ซึ่งเคร่ืองลดขนาดที่ใช้คือ

เครื่องฝานบาง ประกอบด้วยใบมีดที่หมุนเป็นวงกลมหรือเคลื่อนที่ไปกลับ

Size reduction of solid foods

เครื่องตัดอาหารให้เป็นรูปลูกเต๋า ประกอบด้วยใบมีดหมุน 2 ชุด

เครื่องท าให้เป็นแผ่น ใช้ส าหรับเนื้อปลา ถั่ว เนื้อสัตว์ คล้ายเครื่องฝานบาง

เครื่องหั่นละเอียด ดัดแปลงมาจากเครื่องบดแบบใช้ค้อน (hammer hill) โดยใช้ใบมีดแทนค้อนเพื่อให้เกิดการตัดเป็นชิ้น

เครื่องท าพัลพ์ (pulp) ใช้ในการสกัดน้ าผลไม้หรือน้ าผักจากเนื้อหรือชิ้น ๆ หรือลักษณะของผักผลไม้ที่บดละเอียดแล้ว โดยใช้แรงบีบอัดและแรงเฉือนประกอบกัน

Screw press / roller press

2. การลดขนาดของอาหารแห้ง

Ball mills ประกอบด้วยกระบอกโลหะวางในแนวนอนซึ่งหมุนช้า ๆ ภายในกระบอกบรรจุลูกบอลโลหะที่มีเส้นผ่าศูนย์กลาง 2.5-1.5 ซม.ประมาณครึ่งหนึ่งของปริมาตรเครื่อง

ลูกบอลขนาดเล็ก หรือใช้ความเร็วต่ า แรงเฉือน

ลูกบอลขนาดใหญ่ หรือใช้ความเร็วสูง แรงกระทบ

Rod mill ใช้แท่งวัตถุแทนลูกบอลเพื่อขจัดปัญหาลูกบอลติดกับอาหารที่มีความหนืดเหนียว

Size reduction of solid foods

2. การลดขนาดของอาหารแห้ง

Disc mills เครื่องแบบจานดิสก์มีหลายชนิด แต่ละชนิดใช้แรงเฉือนส าหรับการบดละเอียดและแรงกระทบส าหรับการบดหยาบ

Size reduction of solid foods

Pin-and-disc mills

2. การลดขนาดของอาหารแห้ง

Hammer mills อาศัยแรงกระแทกเป็นหลัก แต่มีแรงเฉือนร่วมด้วยเพื่อให้ละเอียดมากขึ้น

Roller mills แรงกระท าที่ส าคัญเมื่อลูกกลิ้งหมุนด้วยความเร็วต่างกันคือ แรงบีบอัดและแรงเฉือน

Size reduction of solid foods

Hammer mills Roller mills

สมบัติและการประยุกต์ใช้เครื่องลดขนาดชนิดต่าง ๆ

ผลกระทบต่ออาหาร• การลดขนาดอาหารช่วยควบคุมคุณสมบัติของอาหารและปรับปรุงประสิทธิภาพในการ

ผสมและถ่ายเทความร้อน

• คุณสมบัติทางประสาทสัมผัส เกิดการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยในเรื่องสี กลิ่น รส

การสูญเสียองค์ประกอบพวกสารระเหยในเครื่องเทศจะสูงขึ้นถ้าอุณหภูมิในการโม่สูง

การท าให้องค์ประกอบภายในเซลล์หลุดออกมาภายนอกเป็นการเรง่การเจรญิของจุลินทรีย์

• คุณค่าทางโภชนาการ การมีพื้นที่ผิวมากขึ้นท าให้เกิดการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อย

การสูญเสียสารอาหารระหว่างการเก็บรักษาขึ้นกับอุณหภูมิ ความชื้นและปริมาณออกซิเจน

Size reduction of liquid foods

Emulsification / Homogenization

อิมัลชันในธรรมชาติ ได้แก่ ไข่แดง (lecithin & lysolecithin)

นม ครีม (phospholipid)

อาหารในรูปอิมัลชัน ?

ปัจจัยที่มีผลต่อความคงตัวของอิมัลชัน?

Equipments :

o High-speed mixers แบบใบพายหรือใบพัด ใช้ผสมของเหลวที่มีความหนืดต่ าในขั้นแรก อาศัยแรงเฉือนที่เกิดขึ้นบริเวณขอบและ

ปลายใบพาย / พัด

Size reduction of liquid foods

Equipments :

o Pressure homogenizers

Equipments :

o Colloid mills เป็นแบบจานที่มีช่องแคบ ๆ ระหว่างจานที่ตั้งและหมุนด้วยความเร็วสูง 3000-15000 รอบต่อนาที กับจานที่มีขนาดใกล้เคียงกันที่อยู่กับที่จึงเกิดแรงเฉือนสูงมาก

Size reduction of liquid foods

Equipments :

o Ultrasonic homogenizers

ผลกระทบต่ออาหาร• ความหนืดหรือลักษณะเนื้อสัมผัส คัดเลือกชนิดของสารคงตัว และควบคุมสภาวะการผสมที่เหมาะสม ท าให้ได้ผลิตภัณฑต์ามต้องการ

เนื้อสัมผัสของอิมัลชันในอาหารแข็งก าหนดโดยองค์ประกอบของอาหาร สภาวะการผสม และกระบวนการหลังการแปรรูป เช่น ไส้กรอก เนย

• สี กลิ่น คุณค่าทางโภชนาการ โฮโมจิไนเซชันมีผลกระทบต่อสีของอาหารบางชนิด เชน่ นม

อาหารส่วนใหญ่เมื่อผ่านโฮโมจิไนเซชันจะมีกลิ่น รสดีขึ้น สารระเหยกระจายตัวในอาหารได้ดีขึ้น

คุณค่าทางโภชนาการจะเปลี่ยนไปถ้ามกีารแยกองค์ประกอบบางส่วนออกไป

อนุภาคไขมัน โปรตีนมีขนาดเล็กลงจงึย่อยได้ดีขึ้น

Mixing

• เป็นการท าให้ของผสมตั้งแต่สองชนิดขึ้นไปรวมเป็นเนื้อเดียวกันโดยการกระจายส่วนผสมหนึ่งในส่วนผสมอื่น แต่ไม่ใช่อิมัลชัน

• เป็นกรรมวิธีช่วยในการแปรรูปหรือเพื่อเปลี่ยนคุณภาพการบริโภค

Forming

• ใช้กับอาหารที่มีความหนืดสูงหรือมีลักษณะเนื้อสัมผัสเหมือนโดขนมปัง (ใช้แม่พิมพ์)

• นิยมขึ้นรูปหลังการผสมทันที ช่วยเพิ่มความหลากหลายและความสะดวกส าหรับพวกอาหารอบ ขนมขบเคี้ยว ลูกกวาด

Mixing and Forming

Solid mixing• ยากกว่าการผสมของเหลว ระดับของการผสมขึ้นกับ

ค่าสัมพัทธ์ของขนาดอนุภาค รูปร่าง ความหนาแน่นของส่วนประกอบแต่ละชนิด

ประสิทธิภาคของเครื่องผสมส าหรับส่วนประกอบเหล่านั้น

แนวโน้มที่วัตถุดิบเหล่านั้นจะจับตัวกัน

ปริมาณความชื้น สมบัติของผิวหน้าและการไหลของส่วนประกอบแต่ละชนิด

Mixing

Liquid mixingA = ความเร็วในแนวตั้ง (ขนานกับแกนของเครื่องผสม)

B = ความเร็วในแนวหมุน

C = ความเร็วในแนวรัศมี เป็นความเร็วที่เกิดในทิศทางตั้งฉากกับแกนเครื่องผสม

ในการผสมของเหลวความหนืดต่ าต้องท าให้ของเหลวเคลื่อนที่แบบ turbulance หลีกเลี่ยงการเคลื่อนที่แบบ vortex ท าได้อย่างไร ?

Mixing

Liquid mixingส าหรับการผสมอาหารความหนืดสูง อาหารบดละเอียดหรือโดขนมปัง ต้อง

• นวดวัตถุดิบกับผนังเครื่องหรือกับวัตถุดิบอีกชนิดหนึ่ง

• ม้วนพับอาหารที่ยังไม่ได้ผสมกันเข้าไปในอาหารที่ผสมกันแล้ว

• รีดเฉือนเพื่อยืดวัตถุดิบ

การผสมอย่างมีประสิทธิภาพท าได้โดยท าให้เกิดผิวหน้าใหม่ของอาหาร นั่นคือ ผสมกันให้มากครั้งที่สุด

Mixing

เครื่องมือที่ใช้ : การเลือกชนิดและขนาดของเครื่องผสมขึ้นกับชนิดและปริมาณของอาหารที่ต้องการผสมและความเร็วในการผสมเพื่อให้ได้ผลผลิตที่ต้องการโดยใช้พลังงานให้น้อยที่สุด จึงแบ่งตามการใช้งานได้ดังนี้

1. เครื่องผสมอาหารเหลวที่มีความหนืดต่ าหรือปานกลาง

2. เครื่องผสมอาหารเหลวหรืออาหารบดที่มีความหนืดสูง

3. เครื่องผสมอาหารที่เป็นผงแห้ง เป็นชิ้น หรือเม็ด

Mixing

1. เครื่องผสมอาหารเหลวที่มีความหนืดต่ าหรือปานกลางI. เครื่องผสมใบพาย (paddle agitator)

II. เครื่องผสมใบพัด (impeller agitator)

Mixing

2. เครื่องผสมอาหารเหลวหรืออาหารบดที่มีความหนืดสูง

เครื่องนวดแป้งชนิดถังผสมอยู่นิ่งกับที ่(stationary pan mixer)

เครื่องนวดแป้งแบบถังผสมหมุนพร้อมการขยบัตัวของตัวนวด

(rotary pan mixer)

Mixing

เครื่องผสมใบผสมรูปซิกมา

(sigma blade mixer)

3. เครื่องผสมอาหารที่เป็นผงแห้ง เป็นชิ้น หรือเม็ด

ผลกระทบต่ออาหาร

• ไม่มีผลโดยตรงต่อคุณค่าทางโภชนาการหรืออายุการเก็บรักษาอาหาร แต่อาจเกิดผลทางอ้อมคือ ท าให้ให้องค์ประกอบของอาหารท าปฏิกิริยากันง่ายขึ้น และจะเกิดได้เร็วขึ้นถ้าอุณหภูมิในการผสมสูง

• มีผลต่อคุณภาพทางประสาทสัมผัสและด้านการท างานของอาหาร คือ จะเพิ่มความเป็นเนื้อเดียวกันของผลิตภัณฑ์โดยการกระจายส่วนผสมอย่างท่ัวถึง ช่วยเพิ่มการยอมรับจากผู้บริโภคและลดปริมาณของเสีย

Forming

• การแยกองค์ประกอบของอาหารโดยทางกายภาพมีดังนี้– การเหวี่ยงหนีศูนย์กลาง แยกของเหลวที่ไม่ละลายในกันและกัน หรือแยกของแข็งออกจาก

ของเหลวโดยใช้แรงเหวี่ยงหนีศูนย์กลาง

– การกรอง แยกของแข็งออกจากของเหลวโดยให้ของผสมไหลผ่านวัตถุที่มีรูพรุน

– การบีบอัด แยกของเหลวออกจากของแข็งโดยใช้ความดัน

Mechanical separation

Centrifugation = เกิดขึ้นเมื่อวัตถุดิบถูกหมุนเหวี่ยง ขนาดของแรงขึ้นกับรัศมีและความเร็วของการหมุนรวมทั้งความหนาแน่นของวัตถุที่ถูกเหวี่ยงไปรอบ ๆ

Mechanical separation

Filtration = เป็นการท าของเหลวให้ใสโดยการก าจัดอนุภาคเล็ก ๆ ของของแข็งซึ่งมีความเข้มข้นต่ า เช่น ไวน์ เบียร์ น้ าเชื่อม หรือเพื่อแยกของเหลวออกจากของแข็งโดยการกรองเนื้ออาหาร เช่น น้ าผลไม้

Mechanical separation

Expression = ใช้ในการสกัดน้ ามันและน้ าผลไม้ เพื่อเพิ่มผลผลิต สามารถสกัดองค์ประกอบของสารจากวัตถุดิบพืชเพื่อการบริโภคโดยตรงหรือเพื่อใช้ในกระบวนการแปรรูปต่อไปได้ ปัจจัยที่มีผลต่อปริมาณผลผลิตของของเหลวจากการอัด คือ ความสุกและสภาวะการเจริญเติบโตของวัตถุดิบ / ปริมาณการแตกของเซลล์ / ความต้านทานของของแข็งต่อการท าลายเชิงกล / อัตราเร็วของการเพิ่มความดัน / เวลาในการบีบอัด / ความดันสูงสุดที่ใช้ / ความหนาของของแข็งที่ถูกบีบอัด / อุณหภูมิของของเหลวและของแข็ง / ความหนืดของของเหลวที่ถูกบีบอัด

Mechanical separation

1.

2.

3.