เทคโนโลยีไมโครเวฟเพื่อชุมชนและ SME

15 กันยายน 2559

           ปัจจุบันเรารู้กันดีว่าเตาไมโครเวฟช่วยให้การเข้าครัวหุงหาอาหารสะดวกขึ้นมาก แต่เตาไมโครเวฟยังมีประโยชน์ในวงการอุตสาหกรรมด้วย

           เทคโนโลยีไมโครเวฟเป็นเทคโนโลยีที่มีประสิทธิภาพสูงในการให้ความร้อนกับวัสดุเนื่องจากคลื่นไมโครเวฟ ซึ่งมีความถี่อยู่ระหว่างคลื่นวิทยุกับรังสีอินฟราเรด สามารถเคลื่อนที่ผ่านอากาศโดยไม่มีการสูญเสียพลังงานไปเปล่าๆจากการทำให้ตู้อบและอากาศภายในร้อนขึ้นด้วย  อีกทั้งคลื่นไมโครเวฟจะสามารถทะลุเข้าไปเนื้อวัสดุแล้วทำให้เกิดความร้อนพร้อมๆกันทั้งภายในและที่ผิวของวัสดุ  ทำให้เกิดความร้อนขึ้นอย่างสม่ำเสมอ 

           การทำแห้งนั้นเกิดจากการที่พลังงานของคลื่นไมโครเวฟทำให้น้ำภายในวัสดุร้อนขึ้น แล้วระเหยออกไปโดยมีผลกระทบต่อโมเลกุลอื่นๆน้อยมาก ทำให้ผลิตภัณฑ์แห้งยังคงมีคุณค่าทางชีวภาพสูง เทคโนโลยีไมโครเวฟจึงมีความเหมาะสมอย่างยิ่งที่จะนำไปใช้ประโยชน์ในการอบแห้งผลผลิตทางการเกษตร โดยในการอบแห้งด้วยคลื่นไมโครเวฟนั้นจะสามารถรักษาคุณค่าต่างๆเช่นสี กลิ่น สารอาหาร วิตามินและโปรตีนไว้ได้มากกว่าวิธีการอบแห้งด้วยลมร้อนหรือรังสีอินฟราเรด อีกทั้งยังใช้เวลาสั้นกว่า ทำให้ได้ผลิตภัณฑ์ที่มีคุณภาพสูงซึ่งสามารถสร้างมูลค่าเพิ่มให้กับเกษตรกรและผู้ประกอบการได้เป็นอย่างดี  นอกจากนั้นยังใช้ประโยชน์ในลักษณะอื่นๆได้ด้วย เช่น การนึ่ง  การฆ่าเชื้อ และการคืนตัวของอาหารแช่แข็ง เป็นต้น

           เทคโนโลยีการอบแห้งด้วยคลื่นไมโครเวฟยังมีประสิทธิภาพสูงในการใช้พลังงานเมื่อเทียบกับการใช้ลมร้อนและรังสีอินฟราเรด  การอบแห้งด้วยคลื่นไมโครเวฟจะมีประสิทธิภาพในการใช้พลังงาน มากกว่าการใช้ลมร้อนประมาณ 2-3 เท่า    

การพัฒนาแบบยั่งยืน

           ห้องปฏิบัติการวิจัยพลาสมาเพื่อการประยุกต์ทางกสิกรรม ศูนย์วิจัยความเป็นเลิศนวัตกรรมฟิสิกส์ยั่งยืนสำหรับอุตสาหกรรมเกษตร ได้ดำเนินการค้นคว้าวิจัยเพื่อพัฒนาเทคโนโลยีการอบแห้งประสิทธิภาพสูงด้วยคลื่นไมโครเวฟมาอย่างต่อเนื่องกว่า 10 ปี โดยได้รับทุนสนับสนุนการวิจัยจากหน่วยงานต่างๆตามลำดับดังนี้คือ หน่วยวิจัยฟิสิกส์ทดลอง มหาวิทยาลัยวลัยลักษณ์ เครือข่ายสกอ. ภาคใต้ตอนบน ศูนย์ความเป็นเลิศด้านฟิสิกส์ iTAB อุทยานวิทยาศาสตร์ภาคใต้ สวทช. วช. และสกว.

           ห้องปฏิบัติการวิจัยฯได้ศึกษาทั้งองค์ความรู้พื้นฐานทางฟิสิกส์และวิศวกรรมของคลื่นไมโครเวฟ เพื่อเข้าใจพฤติกรรมการเคลื่อนที่ของคลื่นไมโครเวฟในท่อนำคลื่น อันตรกริยาระหว่างคลื่นไมโครเวฟกับวัสดุเพื่อให้ความร้อน รวมถึงได้ทำการพัฒนาส่วนประกอบต่างๆในการควบคุมการกำเนิดคลื่นไมโครเวฟด้วย เช่น แมกนีตรอน ชุดจ่ายกำลังศักย์สูง ชุดควบคุมกำลัง และระบบการส่งคลื่นไมโครเวฟ  ซึ่งประกอบด้วย ท่อนำคลื่น และ ห้องเก็บคลื่น เป็นต้น

           จากการทำงานอย่างต่อเนื่องนับทศวรรษทำให้มีความรู้และความเข้าใจเกี่ยวกับคลื่นไมโครเวฟเป็นอย่างดี สามารถออกแบบและสร้างระบบกำเนิดและควบคุมคลื่นไมโครเวฟได้ จนสามารถพัฒนาเทคโนโลยีต้นแบบระดับห้องปฏิบัติการ และระดับอุตสาหกรรมขนาดเล็กและขนาดกลาง (SME) ที่มีความปลอดภัยและมีประสิทธิภาพในการใช้พลังงานสูง  มีประสบการณ์ที่จะแนะนำและออกแบบเตาไมโครเวฟและส่วนประกอบต่างๆ ตามความต้องการของผู้ใช้งาน  และมีความสามารถปรับปรุงแก้ไขเมื่อเกิดปัญหาในการใช้งาน

           หัวหน้าห้องปฏิบัติการวิจัยฯ คือ ผู้ช่วยศาสตราจารย์ ดร. หมุดตอเล็บ  หนิสอ ได้นำผลสัมฤทธิ์ของห้องปฏิบัติการวิจัยฯไปเผยแพร่ในการประชุมระดับนานาชาติ 2 แห่งคือที่ The 20th International Drying Symposium (IDS2016) ณ เมืองกิฟุ ประเทศญี่ปุ่น และที่ The 3^rd International Conference on Agricultural and Food Engineering (CAFEi2016) ณ  กรุงกัวลาลัมเปอร์ ประเทศมาเลเซีย ดังปรากฏรายละเอียดในภาคผนวก-1 และ ภาคผนวก-2 ตามลำดับ

ตัวอย่างการประยุกต์

รูปที่ 1 การทำลายไข่มอดและตัวมอดในไม้ยางด้วยไมโครเวฟสำหรับนำมาทำเป็นผลิตภัณฑ์ของเล่นจากไม้ยางแบบปลอดสารเคมีที่สามารส่งไปจำหน่ายในตลาดต่างประเทศได้

รูปที่ 2 การละลายน้ำแข็งและการนึ่งปลาทูน่าแช่แข็งด้วยไมโครเวฟ ซึ่งพบว่าในการนึ่งปลาทูน่า ถ้าใช้ไมโครเวฟจะเสียค่าพลังงาน 1.16 บาท / กก. ในขณะที่การใช้ไอน้ำจะเสียค่าพลังงาน 1.4 บาท / กก. แต่เนื่องจากอตสาหกรรมประเภทนี้จะผลิตปลาทูน่านึ่งระดับวันละ 200  ตัน ดังนั้นผู้ประกอบการจะสามารถประหยัดค่าไฟฟ้าได้วันละประมาณ 48,000 บาท หรือเดือนละ 1,440,000 บาท

รูปที่ 3 การอบใบทุเรียนน้ำด้วยเตาอบแห้งไมโครเวฟ เพื่อผลิตเป็นชาใบทุเรียนน้ำเสริมสุขภาพ ซึ่งใช้เวลาในการอบน้อยกว่า 2 ชั่วโมง โดยมีการเปลี่ยนแปลงของสีและกลิ่นน้อยมาก ชาใบทุเรียนน้ำขนาดบรรจุ 25 กรัม ราคา 250 บาท

รูปที่ 4 เตาอบแห้งรังนกแอ่นด้วยไมโครเวฟ ที่สามารถอบแห้งรังนกแอ่น (หลังทำความสะอาดแล้ว) ได้ภายในเวลา 1- 2 ชั่วโมง  อีกทั้งยังสามารถรักษาคุณสมบัติต่างๆเช่น สี ความยืดหยุ่น การดูดซับน้ำ และสารอาหาร ได้ดีกว่าการวิธีตากลมที่ใช้กันอยู่

รูปที่ 5 ในกระบวนการผลิตยางแท่ง STR20 การอบแห้งเป็นขั้นตอนที่สำคัญที่สุด  ปัจจุบันใช้ลมร้อนจากการเผาไหม้ของแก๊สหรือน้ำมันเตา ซึ่งต้องใช้เวลาในการอบแห้งมากกว่า 3 ชั่วโมง แต่การอบแห้งโดยใช้ลมร้อนร่วมกับคลื่นไมโครเวฟ (ดังรูป) ทำให้การอบแห้งมีประสิทธิภาพสูงขึ้นมาก โดยสามารถอบแห้งก้อนยางที่มีความหนา 30 เซนติเมตร ได้ภายในเวลา 1 ชั่วโมง นั่นคือมีอัตราการอบแห้งมากกว่า 30 กิโลกรัม / ชั่วโมง

​

การผลิตและให้คำปรึกษา

สำหรับผู้ที่สนใจ สามารถติดต่อได้ที่

ผู้ช่วยศาสตราจารย์ ดร. หมุดตอเล็บ  หนิสอ

ห้องปฏิบัติการวิจัยพลาสมาเพื่อการประยุกต์ทางกสิกรรม

ศูนย์วิจัยความเป็นเลิศนวัตกรรมฟิสิกส์ยั่งยืนสำหรับอุตสาหกรรมเกษตร

สำนักวิทยาศาสตร์  มหาวิทยาลัยวลัยลักษณ์ 

222 ต. ไทยบุรี อ. ท่าศาลา จ. นครศรีธรรมราช 80160

โทรศัพท์ : 092-270-8037,  โทรสาร : 0-7567-3000

E-mail : mnisoa@yahoo.com

ภาคผนวก - 1

การเผยแพร่ผลงานที่ The 20^th International Drying Symposium (IDS2016) ณ เมืองกิฟุ ประเทศญี่ปุ่น เรื่อง “Development of Industrial Prototype of Microwave Technology for Drying of Agricultural Products” <<คลิ๊กที่นี่>>

ภาคผนวก - 2

การเผยแพร่ผลงานที่ The 3^rd International Conference on Agricultural and Food Engineering (CAFEi2016) ณ กรุงกัวลาลัมเปอร์ ประเทศมาเลเซีย เรื่อง “Low-pressure Microwave Heating System for Drying of Swiftlet Bird’s Nest” <<คลิ๊กที่นี่>>