Thermal Process Services

Temperautre distribution (TD), Heat Distribution (HD) and Heat penetration (HP) รวมทั้ง FCE and SID (Process filing)

การแปรรูปด้วยความร้อน (thermal processing) เป็นวิธีการหนึ่งในการถนอมอาหาร (food preservation)  ที่นิยมกันมาจากอดีตจนถึงปัจจุบัน   เป็นการใช้ความร้อนเพื่อทำลายจุลินทรีย์และเอนไซม์ (enzyme)     ที่เป็นสาเหตุให้เกิดการเสื่อมเสียโดยเฉพาะจุลินทรีย์ที่ทำให้เกิดโรค (pathogen) สารพิษ (toxin) พยาธิ (parasite)   และแมลงต่างๆ ที่ทำให้เป็นอันตรายต่อผู้บริโภค อาหารที่ผ่านการแปรรูปด้วยความร้อนซึ่งบรรจุในภาชนะปิดสนิท  (hermectically sealedcontainer) เพื่อป้องกันการปนเปื้อนกลับและรักษาคุณภาพของอาหาร

ความร้อนที่นิยมใช้ในการถนอมอาหารประเภทเนื้อสัตว์จัดแบ่งได้เป็น 2 ระดับ คือ 1.การใช้ความร้อนในระดับปานกลาง (moderate heating process)   ดังเช่นความร้อนที่ใช้ในการผลิตผลิตภัณฑ์เนื้อที่ผ่านหมักเกลือ (cured meat) เป็นส่วนใหญ่  เป็นความร้อนซึ่งจะช่วยยืดอายุการเก็บผลิตภัณฑ์ในตู้เย็น ความร้อนในระดับนี้สามารถทำลายจุลินทรีย์ได้บางส่วนโดยเฉพาะอย่างยิ่งจุลินทรีย์ ที่ทำให้เกิดโรค เรียกการใช้ความร้อนในระดับนี้ว่า พาสเจอไรเซชั่น (pasteurization)         ผลิตภัณฑ์เนื้อที่นิยมใช้ความร้อนระดับปานกลางได้แก่   ผลิตภัณฑ์ที่ผ่านการหมักเกลือต่าง ๆ เช่น แฮม เบคอน และไส้กรอก เป็นต้น โดยทั่วไปมักทำให้เนื้อสุกจนกระทั่งอุณหภูมิภายใน ถึง65-75 ํ ซ ซึ่งนอกจากความร้อนจะช่วยทำลายจุลินทรีย์แล้ว ยังช่วยให้ผลิตภัณฑ์มีความคงตัว มีลักษณะแน่น ซึ่งปรากฏการณ์เหล่านี้เกิดเนื่องมาจากการเสียสภาพธรรมชาติของโปรตีนเนื่องจากความร้อน 2.การใช้ความร้อนสูงกว่าจุดเดือด  (Sterilization) ดังเช่นความร้อนที่ใช้ในการผลิตผลิตภัณฑ์เนื้อกระป๋องส่วนใหญ่ ซึ่งจะได้ผลิตภัณฑ์ที่มีความคงตัวโดยไม่ต้องเก็บรักษาในตู้เย็น การใช้ความร้อนในระดับนี้จึงสามารถทำลายจุลินทรีย์ทั้งหมดในผลิตภัณฑ์เนื้อได้   ความร้อนที่ระดับสูงกว่าจุดเดือดนี้จะต้องใช้ความดันไอน้ำช่วยทำให้อุณหภูมิในหม้อนึ่งฆ่าเชื้อสูงกว่าจุดเดือด        แต่ระดับความร้อนที่ใช้มีผลต่อความอร่อยของเนื้อ หากใช้ความร้อนสูงขึ้น ความอร่อยของเนื้อสัตว์ก็จะลดลงไปด้วย

หลักการถ่ายเทความร้อน

ก่อนที่จะทราบถึงหลักการถ่ายเทความร้อน จำเป็นต้องทำความเข้าใจในเรื่องของการถ่ายเทความร้อนซึ่งเป็นพื้นฐานของการนำความร้อนไปใช้ประโยชน์ในการฆ่าเชื้อในอาหารการถ่ายเทความร้อน (heat transfer) จัดเป็นหน่วยปฏิบัติการหน่วยหนึ่งที่สำคัญในกระบวนการแปรรูปอาหาร ทั้งนี้กระบวนการแปรรูปอาหารส่วนใหญ่จำเป็นต้องอาศัยการถ่ายเทความร้อน ทั้งในแง่ของการถ่ายเทความร้อนเข้าสู่ผลิตภัณฑ์ เพื่อผลในการฆ่าเชื้อซึ่งทำให้ผลิตภัณฑ์มีความปลอดภัยต่อการนำไปบริโภค และในแง่ของการนำความร้อนออกจากผลิตภัณฑ์ เช่นที่เกิดขึ้นในกระบวนการแช่เย็นและแช่แข็ง เป็นต้น อย่างไรก็ตามในที่นี้จะเน้นเฉพาะการถ่ายเทความร้อนเข้าสู่ผลิตภัณฑ์เท่านั้น

การถ่ายเทความร้อน จะเกิดขึ้นเมื่อส่วนของระบบ 2 ส่วนมีอุณหภูมิที่แตกต่างกัน จากนั้นความร้อนจะถ่ายเทจากที่ที่มีอุณหภูมิสูงไปยังที่ที่มีอุณหภูมิต่ำ การถ่ายเทความร้อนเกิดขึ้นได้ 3 วิธี ดังนี้

  1.  การนำความร้อน (conduction) กลไกของการนำความร้อน เกิดจากการถ่ายเทพลังงานความร้อนจากโมเลกุลที่มีอุณหภูมิสูงไปยังโมเลกุลที่มีอุณหภูมิต่ำกว่า
  2.  การพาความร้อน (convection) การถ่ายเทความร้อนโดยอาศัยการพาความร้อน เกิดขึ้นระหว่างผิวของแข็งและของไหลในบริเวณใกล้เคียงกันที่มีอุณหภูมิต่างกัน ทั้งนี้ของไหลที่กล่าวถึง ได้แก่ ก๊าซ หรือ ของเหลว เป็นต้น ของไหลนี้เปรียบเสมือนตัวพาความร้อนการพาความร้อน เกิดขึ้นได้ 2 แบบ คือ

2.1 การพาความร้อนแบบบังคับ (forced convection) เกิดขึ้นในกรณีที่ของไหลพาความร้อนผ่านผิวของแข็งด้วยแรงภายนอก เช่น พัดลมเป็นต้น

2.2 การพาความร้อนแบบอิสระ (free convection) เกิดขึ้นในกรณีที่ของไหลพาความร้อนไหลผ่านผิวของของแข็งด้วยแรงลอยตัวที่เกิดขึ้น จากความแตกต่างของความหนาแน่นในของไหล เพราะมีอุณหภูมิต่างกัน
            3. การแผ่รังสี (radiation) กลไกการถ่ายเทความร้อนด้วยการแผ่รังสี มีความแตกต่างจากการถ่ายเทความร้อนด้วยการนำและการพาความร้อน   เนื่องจากการแผ่รังสีความร้อนไม่ต้องอาศัยตัวกลาง โดยถ่ายเทความร้อนในรูปของรังสีแม่เหล็กไฟฟ้า การแผ่รังสีที่เกิดในช่วงความยาวช่วงคลื่น 0.1-100 ไมโครเมตรนี้ จัดเป็นรังสีความร้อน (thermal radiation)

tham