การประยกตใชรงสอนฟราเรดในการอบแหงผลตผลทางการเกษตร

Applications of Infrared Ray for Drying Agricultural Products

จกรมาส เลาหวณช

อาจารยคณะวศวกรรมศาสตร มหาวทยาลยมหาสารคาม

บทนา

การลดความช�นเปนกระบวนการสาคญกระบวนการหน� งในการจดการผลตผลทางการเกษตร

ภายหลงข�นตอนการเกบเก�ยว ซ� งโดยท�วไปจะใชวธการตากผ�งบนลานใหผลผลตไดรบความรอนจากการแผรงสของดวงอาทตยเพ�อลดความช�นผลตผลทางการเกษตร เน�องจากมคาใชจายต�า แตอาจตอง

อาศยระยะเวลานาน และอาจมส�งแปลกปลอมปะปนมาในระหวางการตาก หรอสภาวะอากาศอาจไม

เอ�ออานวยทาใหตองใชเวลานาน ดงน�นจงมการพฒนาวธการท�ทาใหสามารถลดความช�นดวยเวลาท�ส�นลงโดยอาศยหลกการแลกเปล�ยนความรอนของวตถ ท�งการนา การพา และการแผรงส ซ� งเคร�องอบแหงแบบลมรอน ถอเปนวธท�นยมและแพรหลายมากท�สด โดยมการใชงานท�งในระดบโรงงานอตสาหกรรมเกษตรขนาดใหญจนถงกลมเกษตรกรท�แปรรปผลผลตจาหนาย อาทเชน เคร�องอบแหงแบบพนฝอย เคร� องอบแหงแบบฟลอไดซเบด เคร� องอบแหงแบบฮตป7ม และเคร� องอบแหงแบบถงเกบเปนตน อยางไรกดการใชลมรอนเปนตวกลางในการอบแหงน�นจะมคาใชจายท�เพ�มข�นเม�อเทยบกบการตากผ�งบนลาน

นอกเหนอจากวธการดงกลาว การลดความช�นวสดดวยการแผรงสอนฟราเรดซ� งเปนคล�นแมเหลกไฟฟา เปนอกเทคโนโลยหน�งท�กาลงไดรบความสนใจมากข�นในการประยกตใชกบงานดานอตสาหกรรมเกษตร เน�องจาก ประหยดพลงงานและสามารถทาความรอนวสดไดอยางรวดเรว โดยรงส

ความรอนท�แผออกมาจะถายโอนความรอนใหกบผววสดโดยตรงและสามารถทะลผานเขาไปในเน�อวสดไดระดบหน�ง จงเหมาะสมกบการอบแหงวสดช�นบาง นอกจากน�นขอดของการใชรงสอนฟราเรด

คอ โครงสรางของอปกรณประกอบยงไมยงยากซบซอน อกท�งยงสามารถตอการประยกตใชรวมกบ

เทคนคการอบแหงอ�นๆ อาท รวมกบการใชลมรอน การใชคล�นไมโครเวฟ หรอแมแตการทาความรอน

ในระบบสญญากาศ เปนตน

บทความน� เปนการอธบายถง หลกการทางานของรงสอนฟราเรด ประเภทของอปกรณกาเนด

รงสฯ การถายโอนความรอนระหวางอปกรณกาเนดรงสกบวสดเกษตร งานวจยท�นารงสอนฟราเรดมาประยกตใชในการอบแหง และสรปถงแนวทางการนารงสอนฟราเรดมาประยกตใชในการอบแหง

ผลตผลทางการเกษตร ซ� งมงหวงใหเปนประโยชนตอการนาไปใชงานอตสาหกรรมเกษตร การวจยดาน

วศวกรรมและเทคโนโลยหลงการเกบเก�ยวตอไป

หลกการทางานของรงสอนฟราเรดสาหรบการอบแหง

รงสอนฟราเรด (Infrared ray) ถกคนพบโดยบงเอญโดย Sir William Herschel นกดาราศาสตร

ชาวองกฤษในป ค.ศ. 1800 ขณะทาการศกษาเก�ยวกบแสงจากดวงอาทตย ซ� งคณสมบตของรงส

อนฟราเรด เปนคล�นแมเหลกไฟฟา (Electromagnetic wave) ท�สงผานพลงงานออกมาจากวตถรอนในรปของการแผรงสความรอน (Thermal radiation) ดวยอณหภมของตววตถเองโดยไมตองอาศยตวกลาง

หรอตวนาในการสงผานความรอนไปยงวตถเยน ตวอยางเชนดวงอาทตยท�แผรงสความรอนออกมาท�อณหภมผวประมาณ 5,487 °C โดยมรงสอนฟราเรดเปนสวนประกอบประมาณ 48% ของรงสท�แผออกมาท�งหมด นอกจากน�นยงประกอบดวยรงสท�มองไมเหนดวยตาเปลาคอ รงสอลตราไวโอเลต

(Ultraviolet ray, UV) และรงสท�มองเหนไดดวยตาเปลา (Visible ray) ซ� งรวมเรยกวา Solar radiation

โดยมชวงความยาวคล�น (Wave length, λ) อยระหวาง 0.1 µm ถง 3 µm ซ� งเปนรงสอนฟราเรดในชวง

ความยาวคล�นระหวาง 0.1 µm ถง 0.4 µm (ภาพท� 1) อยางไรกด การใหความรอนโดยรงสอนฟราเรดน�จะไมกอใหเกดปฏกรยาทางเคมทางแสง (Photochemical) เหมอนกบรงสอลตราไวโอเลต จงไมทาให

เกดการเผาไหมโดยตรงกบผวหนงรางกายของคน [7] [11]

ภาพท� 1 ชวงความยาวคล�นแมเหลกไฟฟาท�มคณสมบตเปนรงสความรอน [11]

อนฟราเรดเปนคล�นแมเหลกไฟฟาท�มคาความยาวคล�นอยระหวาง 0.7 - 1,000 µm [11] แตชวง

คล�นท�มคณสมบตในการแผรงสความรอนน�นมคาความยาวคล�นอยระหวาง 0.1 - 100 µm โดยจาแนก

ไดเปน 3 ชวงคอ อนฟราเรดยานใกล (Near infrared มชวงความยาวคล�น 0.7 - 3 µm) อนฟราเรดยาน

กลาง (Medium infrared มชวงความยาวคล�น 3 - 25 µm) และ อนฟราเรดยานไกล (Far infrared มชวง

ความยาวคล�น 25 - 100 µm)

วตถรอนท�แผรงสสมบรณ (Perfect radiator) จะเรยกวาวตถดา (Black body) ซ� งคณสมบตการแผรงส (Emissivity, ε) คอ ε = 1 ตามกฎการแผรงสความรอนของเคอรชอฟฟ (Kirchhoff’ s law of

thermal radiation) เม�อเกดการแลกเปล�ยนความรอนจากวตถรอนท�แผรงสความรอนไปยงวตถท�เยนกวาน�น จะมการดดซบพลงงานไวภายในวสด (Absorptivity, α) ซ� งจะแปลงเปนพลงงานความรอน มการ

สงผาน (Transmissivity, τ) และมการสะทอนกลบ (Reflectivity, ρ) ข�นอยกบคณสมบตของวตถน�น

(ภาพท� 2) โดยพลงงานท�วตถไดรบการแผรงสมาท� งหมดสามารถเขยนเปนความสมพนธไดเปน

α+τ+ρ = 1 หากวตถท�รบรงสมคาดดซบพลงงานเทากบคาการแผรงสของวตถรอน โดยท�ไมมการ

สะทอนกลบและสงผานทะลเน�อวตถไป พลงงานท�วตถไดรบการแผรงสมาท�งหมดสามารถเขยนเปนความสมพนธไดเปน α =ε = 1 [9] [11]

ภาพท� 2 การสะทอน การดดซม และการสงผานพลงงานของวตถท�รบรงสอนฟราเรด [11]

วตถดาน�นเปนวตถในอดมคต (ε = 1) ซ� งสาหรบวตถจรงน�นคณสมบตการแผรงสท�ปลดปลอยออกมาจะข�นอยกบคณสมบตของวตถน�น เชน อณหภมผววตถรอน ส มมการแผรงส ความหยาบมนเงา

ของผวเปนตน ทาใหคาพลงงานท�ปลดปลอยออกมามคาไมถงหน�ง (ε < 1) โดยพลงงานความรอนจาก

การแผรงสออกมา (Thermal radiation power) สามารถคานวณดวยกฏของ สเตฟาน–โบลแมน (Stefan-

Boltzmann law) ดงสมการท� (1)

Q = εσAT4 (1) โดย Q = พลงงานความรอนจากการแผรงส (watt, W หรอ J/s)

ε = คาความสามารถในการแผรงสของวตถเทา (มคา 0 ถง 1) σ = คาคงท�ของ สเตฟาน – โบลแมน (5.67 x 10-8 W/m2 K4)

A = พ�นท�ผว (m2) T = อณหภมสมบรณ (K, °C + 273)

สวนวตถท�รบรงสอนฟราเรดน�น ปรมาณรงสท�ถกดดซบดวยวตถเทาน�น ความสามารถในการดดซบรงส (α) จะถกสมมตใหมคาเทากบความสามารถในการแผรงสของวตถน�น (ε) โดยท�เม�อความยาวคล�นของรงสอนฟราเรดกาหนดโดยตนกาเนดรงสอณหภมท�สงกวาจะใหความยาวคล�นท�ส�นกวาและการแทรกซมลกกวา ปรมาณสทธของการถายโอนความรอนสวตถจงเทากบอตราการดดซบลบจาก

อตราการแผรงสดงสมการท� (2)

Q = εσA(T1

4 - T2

4) (2)

โดย T1 = อณหภมของวตถท�แผรงส (K)

T2 = อณหภมของวตถท�ดดซบรงส (K)

การปลดปลอยพลงงานของวตถจากการแผรงสตอหนวยพ�นท�ของวตถรอนท�อณหภมตาง ๆ (Spectral blackbody emissive power) มความสมพนธกบความยาวคล�นของวตถรอนน�น ซ� งหากกาหนดคาความยาวคล�นกบอณหภมสมบรณของวตถ จะสามารถสรางกราฟความสมพนธระหวางความ

ยาวคล�นกบอณหภมคาตางๆ ของวตถท�พลงงานจากการแผรงสอนฟราเรดของวตถดา (ภาพท� 3)

ภาพท� 3 แสดงคาอณหภมท�ตาแหนงความยาวคล�นสงสดจากกบคาพลงงานจากการแผรงสอนฟราเรด

ของวตถดา [11]

ซ� งวตถรอนจะแผรงสออกมาใหเหนเปนชวงความยาวคล�นท�กวางและมจดสงสด (Peak

wavelength, λmax

) ของเสนกราฟแสดงถงตาแหนงท�วตถปลดปลอยพลงงานออกมาสงสดในขณะน�น ซ� งความยาวคล�นสงสดจะสมพนธกบคาอณหภมผวของวตถรอนน�นในขณะท�แผรงสและเปนไปตามกฏของเวนน (Wien’s displacement law) โดยคานวณไดดงสมการท� (3) [9] [11]

λmax

T = 2897.6 µm.K (3)

เม�อ λmax

= ความยาวคล�นสงสดท�แผรงส (µm)

T = อณหภมผวของวตถท�แผรงส (K)

ตวอยางเชน วตถดามอณหภมผว 1000 K (727 °C) จะมคาความยาวคล�นสงสดท�แผรงส 2.898 µm อยางไรกตามความสมพนธดงกลาวหากเปนการแผรงสของวตถจรง ยอมจะปลดปลอยพลงงาน (Q)

ออกมาไดนอยกวาวตถดาเสมอข�นอยกบคาความสามารถในการแผรงส (ε) ของวตถน�นๆ

ประเภทของอปกรณกาเนดรงสอนฟราเรด

การใหความรอนโดยใชรงสอนฟราเรด เปนการใหความรอนในรปของคล�นแมเหลกไฟฟาโดยวตถรอน ซ� งหากแบงตามแหลงการใชพลงงานของกบอปกรณกาเนดรงส สามารถแบงไดเปน 2

ประเภทคอ ชนดใชไฟฟากบชนดใชกาซปโตเลยมเหลว หรอ LPG (ภาพท� 4) โดยอปกรณกาเนดรงส

แบบใชไฟฟา (Electrically heated radiator) ทางานดวยการปลอยกระแสไฟฟาผานตวกระจายความรอน

เชน ลวดนโครม หรอ ทงสเตน ซ� งจะกระจายความรอนใหแกวตถกาเนดรงส ท�มหลายประเภทไดแก Tungsten filament lamp Metal sheath Radiant rod Quartz tubes และแบบ Quartz lamp เปนตน สวน

อปกรณกาเนดรงสแบบใช LPG จะประกอบดวยแผนรพรน (Perforate plate) ซ� งดานบนจะเปนโพรงสาหรบผสมอากาศกบกาซ เม�อเกดการเผาไหมพลงงานความรอนจะแพรผานรพรนจะทาให แผนรพรนท�ทาจากเซรามก (Ceramic emitter) แลวแผรงสความรอนออกมา โดยมประสทธภาพการแผรงส

ประมาณ 60% นอกจากน�นอปกรณกาเนดรงสยงสามารถแบงตามชวงความยาวคล�นท�ทางานเปน 3 ชวงคอ

ชวงความยาวคล�น 0.7-2 µm 2-4 µm และมากกวา 4 µm มชนดและชวงอณหภมของแหลงกาเนด

แตกตางกน ดงแสดงในตารางท� 1 ซ� งแตละชวงความยาวคล�นจะมความเหมาะสมในการนามาประยกตใชในงานอตสาหกรรม เชน อตสาหกรรมส�งทอ กระดาษ เคลอบสผลตภณฑ ผลตภณฑเซรามก ทาแหงกาว รวมถงการอบสพนสรถยนต เปนตน

(a) (b)

ภาพท� 4 อปกรณกาเนดรงสอนฟราเรดโดยใชพลงงานไฟฟา (a) และแบบใชกาซปโตเลยมเหลว (b)

ตารางท� 1 ประเภทของอปกรณกาเนดรงสอนฟราเรดแบงตามชวงความยาวคล�นแมเหลกไฟฟา

Infrared peak wavelengths

0.7 – 2 (µm) 2 – 4 (µm) > 4 (µm)

Emitter types Tungsten filament lamp

T-3 Quartz lamp

Coil or wire in unsealed

Quartz tube or panel

Metal radiant tube

Electric ceramic emitter

Gas-fired ceramic emitter

Glass panel

Ceramic panel

Ceramic tube

Radiant source

temperature °C 500 - 2,200 °C 500 – 900 °C 300 – 700 °C

Emissivity 86 – 72 % 60 – 40 % 50 – 20 %

Typical

Applications

>Preheating

>Surface coating

>Electronic parts drying

>Gelling PVC

>Coating on fabric

>Preheating

>Drying

- silk screen inks

- papers

- grain & fruit

>Heating wooden panels

>Preheating

>Drying

- silk screen inks

- textiles

- paint & lacquers

- grain & fruit

ดดแปลงจาก [11] [13] [14] [16] [20]

การถายโอนความรอนระหวางรงสอนฟราเรดกบวสดเกษตร

ในอตสาหกรรมแปรรปผลตผลเกษตร พบวามการพฒนาใชรงสอนฟราเรดอยระดบหน� ง อาทเชนในประเทศญ�ปนมการใชในการทาแหงสาหราย ผงกะหร� แครอท และฟกทอง อกท�งยงพบวาสามารถใชไดดในอตสาหกรรมการทาแหงอาหารท�มความช�นต�า เชน ผงโกโก แปง เมลดธญพช มอลท ผลตภณฑพาสตาและผงชา เปนตน สวนวสดท�มความหนา ยงคงพบวามขอจากดในการใชงานอย ซ� งตองมการพฒนารวมกบเทคนคการอบแหงอ�นๆ เชน รวมกบการใชคล�นไมโครเวฟ หรอลมรอน รงสอนฟราเรดน�นเหมาะสาหรบใชในการใหความรอนวตถโดยเฉพาะท�บรเวณผว (Surface

drying) ดงน�นวตถท�จะรบการถายโอนความรอนจากรงสอนฟราเรดไดดน�น ควรมลกษณะบาง มคาการสะทอนรงสต�า ผวไมมลกษณะมนวาว มคณสมบตการดดซบสง (High absorptivity) นอกจากน�นอตรา

การถายโอนความรอนของวตถยงข�นอยกบปจจยไดแก ระดบการแผรงสท�แสดงคาเปนอณหภมของผวหนาวตถรอนท�แตกตางกน และระดบความเขมของรงสซ� งข�นอยกบระยะหางระหวางวตถรอนกบวตถรบความรอน [7] [11] ซ� งสาหรบวสดทางการเกษตรท�เปนวตถช�น (Moist materials) นอกจาก

คณสมบตการดดซบและสงผานพลงงานของวตถแลว ตองศกษาคณสมบตในแงของ ความยาวคล�นของวตถรอน และความหนาของวตถท�รบพลงงานซ� งจะเก�ยวพนกบปรมาณน� าในวตถดวย แตโดยท�วไปวตถช�นสวนมากจะมคาการดดซบพลงงานต�าหากคาการสงผานพลงงานมคาสง โดยความสมพนธของ

การดดซบคล�นอนฟราเรดของน� าในวตถ (ภาพท� 5) มกจะพบวามคาการสงผานพลงงานสงท�ความยาวคล�นส�นถงปานกลาง [11] ซ� งชวงความยาวคล�นท�เหมาะสมมคาประมาณใกลเคยง 3 และ 6 µm ท�พบวาน�ามคา การดดซบพลงงานเกนกวา 80% [15] [20]

ภาพท� 5 ความสมพนธของการดดซบ (Absorptivity) คล�นอนฟราเรดของน�าในวตถ [20]

การอบแหงผลตผลเกษตรดวยรงสอนฟราเรดโดยตรง

เคร�องอบแหงท�ใหความรอนโดยการแผรงสอนฟราเรดน�นมท�งแบบเปนงวด (Batch type) และ

แบบตอเน�อง (Continuous type) แตจดหลกในการออกแบบและสรางเคร�องอบแหงเหมอนกนคอ ตองเกดการแผรงสตรงสวตถท�ตองการใหความรอน ซ� งมการออกแบบใชงานในหลายรปแบบ อาท แบบ

สายพานลาเลยง (Conveyor type) แบบถงหมน (Rotary drum type) แบบรางเขยา (Vibrating tray type)

แบบอโมงค (Tunnel type) เปนตน (ภาพท� 6)

ภาพท� 6 ตวอยางเคร�องอบแหงท�ใชอปกรณกาเนดรงสอนฟราเรดใหความรอน [17] [18] [19]

จะสงเกตไดวาการอบแหงโดยใชรงสอนฟราเรดอาศยหลกการท�คลายคลงกบการตากวสดบนลานเพ�อรบการแผรงสจากแสงอาทตย วสดจะไดรบความรอนท�บรเวณผวเปนสวนใหญ (Surface

drying) ซ� งแตกตางจากการอบแหงดวยวธการอ�นๆ ดงน�นการใชรงสอนฟราเรดจาเปนตองคานงถงลกษณะการแผรงสกระจายใหแกวสดซ� งข�นอยกบเง�อนไขสาคญเชน ระดบความเขมของรงส (Radiant

intensity) ระยะหางระหวางอปกรณกาเนดรงสถงผววสดท�ตองการใหความรอน ขนาดความหนาบางของวสด และการเคล�อนท�คลกเคลาไปมาภายในถงหมนหรอแผบางอยภายในถาดของวสดในระหวางการอบแหง เปนตน ซ� งนกวจยไดมการพฒนาหองอบ (Drying chamber) สาหรบการใหความรอนโดย

ใชรงสอนฟราเรดเพ�อการวจยอาท [1] ไดศกษาการเปล�ยนแปลงความช�นของขาวบารเลย ดวยชดทดสอบท�ใช อนฟราเรดฮตเตอรไฟฟาขนาด 0.4x0.3 m2 ตดต�งหางจากถาดอบแหงขนาด 0.2x0.2 m2 ท�อยดานลาง 0.15 m [3] ไดวจยและประเมนคณภาพขาวน�งจากการทดสอบอบแหงดวยรงสอนฟราเรดโดยมปจจยท�ทดสอบประกอบดวยระดบความเขมของรงส ระยะหางระหวางแหลงกาเนดรงสถงถาดอบ

และระดบช�นความหนาของขาวเปลอกน� งในถาดซ� งมระบบส�นสะเทอนเพ�อชวยใหขาวเปลอกพลกไปมาและไดรบรงสท�สม�าเสมอ (ภาพท� 7a) นอกจากน�นแลว [2] ทาการศกษาการอบแหงขาวเปลอกดวย

รงสอนฟราเรดเชนกนโดยใช Laboratory catalytic infrared (CIR) dryer ท�มแหลงกาเนดรงสอนฟราเรดแบบใชกาซธรรมชาตเปนเช�อเพลง โดยอณหภมผวของแหลงกาเนดมคาประมาณ 500 °C คาความยาว

คล�นสงสด (λmax

) ประมาณ 3.3 µm โดยตดต�งถาดอบแบบส�นท�ระยะหางจากแหลงกาเนดรงสประมาณ 0.265 m (ภาพท� 7b)

ภาพท� 7 อปกรณทดสอบการอบแหงโดยใชรงสอนฟราเรดโดยตรง (a) แบบใช Electric infrared heater

[2] (b) แบบใช Gas-fired infrared heater [3]

Laohavanich et al. [8] ไดทดลองใหเหนถงผลของปจจยตางๆ ภายในหองอบแหงดวยรงส

โดยตรงตอลกษณะการกระจายของรงสบนระนาบราบภายในหองอบแหงโดยทดสอบดวยหองอบแบบ

เปนงวด ใชอปกรณกาเนดรงสแบบ Gas-fired infrared emitter ซ� งมอณหภมผวขณะทางาน 700 – 900 °C ตรงกบคาความยาวคล�นสงสดประมาณ 2.9 – 2.5 µm (ภาพท� 8) ซ� งปจจยท�ศกษาไดแก ระดบความ

ยาวคล�นของอปกรณกาเนดรงส ระยะหางระหวางอปกรณกาเนดรงสกบระนาบอบแหง และตาแหนง

ตางๆ บนระนาบ โดยพบวาทกปจจยมผลตอระดบการรบรงสท�แสดงดวยคาอณหภมอากาศในหองอบท�ตาแหนงตางๆ ซ� งหากรงสท�แผมคาความยาวคล�นต�า หรอระยะหางระหวางอปกรณกาเนดรงสกบระนาบอบแหงมคานอย จะทาใหมความแตกตางของระดบอณหภมอากาศสงอยางชดเจนดงแสดงใน

ภาพท� 9 โดยพ�นท�บรเวณใกลแหลงกาเนดจะไดรบรงสความรอนมากทาใหกราฟแสดงเสนความชนสง

แตหากเพ�มระยะหางของระหวางอปกรณกาเนดกบระนาบอบแหงจะพบวากราฟพ�นผวมความราบเรยบแสดงใหเหนวาทกตาแหนงบนระนาบภายในหองอบแหงไดรบรงสความรอนใกลเคยงกน

Data monitoringand logging

Gas-firedinfraredemitter

Exhaust airslide door

Natural gasTank and controller

Air Temperature

sensors(Thermocouples)

Absorbing surface

on horizontal plane

Gas-firedinfraredemitter

Aluminumwall

Drying Chamber

Data monitoringand logging

Gas-firedinfraredemitter

Exhaust airslide door

Natural gasTank and controller

Air Temperature

sensors(Thermocouples)

Absorbing surface

on horizontal plane

Gas-firedinfraredemitter

Aluminumwall

Drying Chamber

ภาพท� 8 Gas-fired infrared dryer ตดต�งอปกรณวดอณหภมอากาศบนระนาบราบภายในหองอบแหง [8]

ภาพท� 9 กราฟพ�นผวแสดงการกระจายรงสบนระนาบราบภายในหองอบโดยแสดงเปนอณหภมอากาศ

เม�อทดสอบท�ระดบ ความยาวคล�นสงสดของอปกรณกาเนดรงส 2.70 µm มระยะหางถงระนาบ

อบแหง 0.20, 0.30, 0.40 และ 0.50 m [8]

ดงน�นในการออกแบบสรางเคร�องอบแหงดวยรงสอนฟราเรดสาหรบผลตผลเกษตรโดยตรงน�นมเง�อนไขการออกแบบท�ตองคานงถงไดแก ระดบความยาวคล�นท�เลอกใช ระยะหางระหวางอปกรณกาเนดรงสกบระนาบอบแหง ชนดของผนงหองอบท�ตองคานงถงคณสมบตในการสะทอนรงส

คณสมบตของของวสดเชน ความช�น มตความหนา รวมท�งช�นความหนาของวสดในหองอบ ท�งน� จะเปนการพจารณาเพ�อเลอกเง�อนไขการอบแหงท�วสดจะไดรบปรมาณรงสเทาเทยมกนและเปนเง�อนท�วสดสามารถดดซบพลงงานความรอนไวไดมากซ� งจะมผลทาใหระยะเวลาในการอบแหงส� นในขณะท�ไดวสดท�มคณภาพตามความตองการ

การอบแหงผลตผลเกษตรดวยรงสอนฟราเรดรวมกบเทคนคอ�น

นอกเหนอจากการอบแหงดวยรงสอนฟราเรดอบแหงผลตผลเกษตรโดยตรงแลว ยงมการ

ประยกตใชรวมกบเทคนคการอบแหงอ�นๆ ท�งน� เน�องจากรงสอนฟราเรดจะมประสทธภาพสงเฉพาะใน

ลกษณะการอบแหงช�นบางโดยเฉพาะบรเวณผวของผลตผลเกษตรท�รบรงสโดยตรง การใชงานรวมกบ

คล�นไมโครเวฟซ�งสามารถส�นสะเทอนโมเลกลน�าภายในวสดไดจะทาใหวสดไดรบการถายเทความรอน

อยางท�วถง นอกจากน�นการใชระบบสญญากาศและลมรอนรวมกบรงสอนฟราเรดกพบวาทาใหอตรา

การแพรของความช�นสงข�นซ� งจะทาใหสามารถยนระยะเวลาท�ใชในการอบแหงผลผลตไดผลเปนอยางด

ตวอยางของอปกรณอบแหงท�ทางานรวมกบอปกรณกาเนดรงสอนฟราเรดมอยหลายลกษณะ อาทเชน Nathakaranakule et al. [10] ทดสอบการอบแหงลาไยโดยใชเคร�องอบแหงแบบลมรอน

เปรยบเทยบกบแบบฮตป7มโดยตดต�งอปกรณกาเนดรงสอนฟราเรดไกลชนดแทงอยภายในหองอบผล

ลาไย (ภาพท� 10(a)) Dondee et al. [4] ทดสอบอบแหงถ�วเหลองดวยเคร�องอบแหงแบบฟลอไดซเบดและตดต�งอปกรณกาเนดรงสอนฟราเรดใกลท�ดานบนของหองอบแหง (ภาพท� 10(b)) Swasdisevi et al.

[12] ทดสอบอบแหงกลวยแผนดวยเคร�องอบแหงสญญากาศ โดยตดต�งอปกรณกาเนดรงสอนฟราเรด

ไกลภายในหองอบแหง(ภาพท� 10(c)) และ Glouannec et al. [5] ท�ศกษาการอบแหงวสดพรนโดยใชท�งรงสอนฟราเรด ไมโครเวฟ และลมรอน (ภาพท� 10(d)) เปนตน

(a) (b)

(c) (d)

ภาพท� 10 ตวอยางเคร�องอบแหงแบบผสมระหวางการใชรงสอนฟราเรดกบเทคนคอบแหงตางๆ (a)

เคร�องอบแหงแบบลมรอนและแบบฮตป7มตดต�งอปกรณกาเนดรงสอนฟราเรดไกล (b) เคร�อง

อบแหงแบบฟลอไดซเบดตดต�งอปกรณกาเนดรงสอนฟราเรดใกล (c) เคร�องอบแหงสญญากาศตดต�งอปกรณกาเนดรงสอนฟราเรดไกล (d) เคร�องอบแหงแบบใชรงสอนฟราเรดรวมกบคล�นไมโครเวฟและลมรอน

จดเดนของการใชรงสอนฟราเรดในการอบแหงคออปกรณรงสอนฟราเรดสามารถตดต�งไดสะดวกกบทกเทคนคการอบแหง มชนดของอปกรณใหเลอกประยกตใชจานวนมาก ซ� งสามารถนาเขาไปเสรมหรอรวมกบเทคนคการอบแหงอ�นๆ เพ�อทาใหไดเง�อนไขการถายเทความรอนท�เหมาะสมกบวสดมากข�น นอกจากน�นยงสามารถลดการใชพลงงานลง ดงเชนผลการวจยของ Hebbar et al. [6] ท�ทาการศกษาการอบแหงแครอทและมนฝร�งโดยใชรงสอนฟราเรดรวมกบลมรอน พบวาสามารถลดระยะเวลาการอบแหงได 48% ลดการสญเสยในการใชพลงงานสาหรบการอบแหงได 63% เม�อเทยบกบการอบแหงดวยลมรอนเพยงอยางเดยวเปนตน

บทสรปแนวทางการนารงสอนฟราเรดมาประยกตใชในการอบแหงผลตผลทางการเกษตร

รงสอนฟราเรดน�นเหมาะสาหรบใชในการใหความรอนวสดโดยเฉพาะท�บรเวณผว ดงน�นการประยกตใชรงสอนฟราเรดอบแหงผลตผลทางการเกษตรโดยตรงซ� งเปนวสดช�น จงควรออกแบบหอง

อบแหงใหวสดสามารถแผเปนช�นบางไดด และมกลไกในการพลกหรอเขยาใหวสดไดรบรงสเทาเทยม

กน สวนในกรณท�ปอนวสดใหมช�นความหนาเพ�มข�นอาจเลอกใชเปนอปกณอบแหงแบบโรตารตดต�งครบสาหรบพลกผสมวสดภายในดรมเพ�อรบรงสเปนตน อยางไรกดการปอนวสดดวยช�นความหนาท�มากเกนไปจนเกนขอบเขตท�รงสอนฟราเรดจะแผกระจายถงอาจไมมประโยชนและจะทาใหตองใชเวลา

ในการอบแหงเพ�มข�น นอกจากน�นการเลอกชนดของอปกรณกาเนดรงสอนฟราเรดใหเหมาะสมกบชวง

ท�ผลผลตมคาความสามารถในการดดซบพลงงานสงยงเปนส�งท�ตองคานงถงโดยตองพจารณาเลอก

อปกรณใหมคาความยาวชวงคล�นสงสดท�ปลดปลอยออกมาสมพนธคณสมบตของวสด สวนตาแหนง

ในการตดต�งอปกรณกาเนดรงสท�เหมาะสมน�นจะพจารณาตามรปแบบอปกรณอบแหง เชนเคร� องอบแหงแบบเปนงวดหรอสายพานลาเลยง อปกรณกาเนดรงสจะตดต�งท�ดานบน และดานลางของระนาบอบแหง โดยพ�นท�อบแหงจะแปรผนตามระยะหางระหวางแหลงกาเนดรงสกบระนาบอบแหง สาหรบการประยกตใชอปกรณกาเนดรงสรวมกบเทคนคการอบแหงอ�นๆ จะเปนการนาจดเดนของแตละ

อปกรณมาทางานรวมกนเพ�อลดความช�นวสด ทาใหเคร�องอบแหงมประสทธภาพสงข�น โดยอปกรณกาเนดรงสอนฟราเรดท�เลอกใชน�นจะพจารณาเชนเดยวกนกบกรณท�กลาวมาขางตน รวมกบลกษณะ

เฉพาะท�ตองการพจารณาของอปกรณท�ตดต�งรวมกน ท�งน� จะตองคานงถงการเปล�ยนแปลงของผลผลตในระหวางการอบแหงเปนหลกเพ�อใหไดผลตภณฑท�มคณภาพดวยเปนสาคญ

เอกสารอางอง

[1] Afzal T.M., Abe T. (2000). Simulation of moisture changes in barley during far infrared radiation drying. Computers Electronics in Agriculture: 26(2); 137–145.

[2] Amaratunga K.S.P., Pan Z., Zheng X., Thompson J.F. (2005). ASAE Annual International Meeting, Tampa Convention Center, Tampa, Florida, 17-20 July 2005, Paper Number 056005, 10 p.

[3] Das I, Das S.K., Bal K.S. (2004) Drying performance of a batch type vibration aided infrared dryer. Journal of Food Process Engineering: 64; 129-133.

[4] Dondee S., Meeso N., Soponronnarit S., Siriamornpun S. (2011). Reducing cracking and breakage of soybean grains under combined near-infrared radiation and fluidized-bed drying. Journal of Food Process Engineering: 104; 6-13.

[5] Glouannec P., Lecharpentier D., Noel H. (2002) Experimental survey on the combination of radiating infrared and microwave sources for the drying of porous material. Applied Thermal Engineering: 22; 1689–1703.

[6] Hebbar U.H., Ramesh M.N. (2004). A combined infrared and hot air heating system for food processing, Indian patent application 2001; 366/DEL/02.

[7] Fellows P. (1990) Food Processing Technology. Cornwall: Ellis Horwood Limited; 1988. [8] Laohavanich J. Yangyuen S. Wongpichet S. (2009) The Application of Response Surface

Methodology for Designing The Drying Area for Gas-Fired Infrared Dryer. in The 20th DAAAM World Symposium “Intelligent Manufacturing & Automation: “Theory, Practice & Education” 25-28 November 2009. Viena. Austria.

[9] Mujumdar A.S. editor. (1995) Handbook of industrial drying. volume 1. 2nd ed. New York: Marcel Dekker.

10] Nathakaranakule A., Jaiboona P., Soponronnarit S. (2010) Far-infrared radiation assisted drying of longan fruit. Journal of Food Engineering: 100(4); 662-668.

[11] Ozisik M.N. (1985) Heat transfer: a basic approach. New York: McGraw-Hill; 1985. [12] Swasdisevia T., Devahastin S., Sa-Adchoma P., Soponronnarita S. (2008) Mathematical

modeling of combined far-infrared and vacuum drying banana slice. Journal of Food Engineering: 92(1); 100-106

[13] http://wetheadmedia.com/mr-heater-40000-btu-low-intensity-infrared-tube-heater-review/ [14] http://www.acim-jouanin.fr/anglais/gamme_infrarouge_GB.html [15] http://www.adventures-in-dialectics.org/Adventures-In-Dialectics/Crises-by-Nature/Crises-

by-Nature.htm [16] http://www.best-b2b.com/Sub-cat/545/580/heating-refrigeration-temperature-control_37.html [17] http://www.bestengineeringtechnologies.com/fruits-vegetables-dehydration-machinery.html [18] http://www.kaalco.com/kreyenborg2.html [19] http://www.kerone.net/flask-cure-infrared-dryers.html [20] http://www2.dede.go.th/bhrd/old/web_display/factory/factory_infrared.html