การจำลองเพื่อออกแบบและสร้างตู้ไมโครเวฟสำหรับศึกษาอันตรกริยาระหว่างผลปาล์มน้ำมันกับคลื่นไมโครเวฟ
Article Sidebar
Main Article Content
บทคัดย่อ
ในอุตสาหกรรมการบีบปาล์มน้ำมันของโรงบีบปาล์มน้ำมันขนาดเล็ก จะได้น้ำมันปาล์มดิบ (CPO) ที่มีคุณภาพต่ำ ซึ่งมีปริมาณกรดไขมันอิสระ (FFA) สูง และค่า DOBI (Deterioration of Bleachability Index) ต่ำ เนื่องจากการให้ความร้อนด้วยลมร้อนเป็นเวลานาน ในทางตรงข้ามกันการให้ความร้อนด้วยคลื่นไมโครเวฟจะทำให้เกิดความร้อนกับผลปาล์มอย่างรวดเร็ว ทำให้สามารถยับยั้งการทำงานของเอนไซม์ไลเปสในการเกิดปฎิกริยาออกซิเดชั่น และลดค่า FFA ในขณะเดียวกันจะทำให้เกิดการละลายของน้ำมันปาล์มจากเปลือกปาล์มและเมล็ดปาล์ม ซึ่งจะทำให้น้ำมันปาล์มดิบมีค่า DOBI สูงขึ้นด้วย งานวิจัยนี้ทำการจำลองการส่งคลื่นและการเคลื่อนที่ของคลื่นไมโครเวฟในท่อนำคลื่นและห้องคลื่นด้วยโปรแกรม COMSOL Multiphysics เพื่อออกแบบตู้ไมโครเวฟสำหรับการศึกษาอันตรกริยาระหว่างคลื่นไมโครเวฟและผลปาล์มน้ำมัน โดยขนาดของตู้จะต้องทำให้สนามไฟฟ้าของคลื่นไมโครเวฟความถี่ 2.45 GHz ซึ่งถูกส่งจากแมกนีตรอนผ่านท่อนำคลื่นมีความเข้มภายในตู้สูงสุด และมีความสม่ำเสมอในบริเวณที่วางผลปาล์ม ผลการวิจัยพบว่าตู้ที่มีรูปร่างเป็นลูกบาศก์ขนาด และมีพื้นที่ตรงกลางบนระนาบที่สูงจากผนังด้านล่างประมาณ 4 cm มีขนาดสนามไฟฟ้าสม่ำเสมอ และการทดลองวัดอุณหภูมิของโหลดน้ำที่ตำแหน่งต่างๆ เมื่อดูดกลืนคลื่นไมโครเวฟพบว่ามีการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิเช่นเดียวกับการกระจายตัวของขนาดสนามไฟฟ้าจากการจำลอง ซึ่งเป็นการยืนยันความถูกต้องของการจำลอง และเมื่อนำน้ำมันปาล์มดิบที่สกัดจากผลปาล์มสดที่ผ่านการให้ความร้อนด้วยไมโครเวฟ มาวิเคราะห์ผล พบว่า ค่า FFA ลดลงเหลือ 1.5±0.3 เปอร์เซนต์ และค่า DOBI เพิ่มขึ้นที่กำลังไมโครเวฟต่ำๆ แต่ที่กำลังไมโครเวฟสูงขึ้น ค่า DOBI มีค่าลดลง
Article Details
เอกสารอ้างอิง
C. J. Vincent, R. Shamsudin, and A. S.Baharuddin, 2014, Pre-treatment of oil palm fruits: A review, J. Food Eng., vol.143, pp. 123–131.
O. I. Mba, M. J. Dumont, and M. Ngadi, 2015, Palm oil: Processing, characterization and utilization in the food industry- A review, Food Biosci., vol. 10, pp.26–41.
M. C. Law, E. L. Liew, S. L. Chang, Y. S.Chan, and C. P. Leo, 2016, Modelling microwave heating of discrete samples of oil palm kernels, Appl. Therm. Eng., vol. 98, pp. 702–726.
Department of standards Malaysia, 2007, Palm oil-spectfication (secind revision), Department of Standards Malaysia, Ministry of Science, Techonogy and Innovation, Century Square Jalan Usaberjaya, Selangor Darul Ehsan, Malaysia, 6 p.
S. F. Cheng, M. Nor L., and C. H. Chuah, 2011, Microwave pretreatment: A clean and dry method for palm oil production, Ind. Crops Prod., vol. 34, no. 1, pp.967–971.
I. Umudee, M. Chongcheawchamnan, M. Kiatweerasakul, and C. Tongurai, 2013, Sterilization of oil palm fresh fruit using microwave technique, Int. J. Chem. Eng. Appl., vol. 4, no. 3, pp. 111–113.
M. Tang et al, 2017, Effects of different pretreatments to fresh fruit on chemical and thermal characteristics of crude palm oil, J. Food Sci., vol. 82, no. 12, pp. 2857–2863.
M. C. Chow and A. N. Ma, 2007, Processing of fresh palm fruits using microwaves., J. Microw. Power Electromagn. Energy, vol. 40, pp. 165–173,.
M. Radiation and S. Handbook, 1993, RF and Microwave Radiation Safety Handbook, Reed Educational and Professional Publishing Ltd, 422 p.
D. Boonthum, 2017, The Development High-Temperatute Microwave Furnace for Sintering of Thermoelectric Materials, Ph.D. Thesis, Walailak University, Nakhon Si Thammarat.
N. M. Bobrovskij et al. , 2017, Simulation of electrical and thermal fields in a multimode microwave oven using software written in C ++, IOP Conf. Ser. Mater. Sci. Eng.
Y. E. Lin, R. C. Anantheswaran, and V. M. Puri, 1995, Finite element analysis of microwave heating of solid foods, J. Food Eng., vol. 25, no. 1, pp. 85–112.
M. Gimersky and M. Ernst, 2014, Modeling of large microwave cavities for industrial and scientific applications, Whitepaper | CST AG, pp. 1–4.
T. Santos, L. Costa, and M. Valente, 2010, 3D electromagnetic field simulation in microwave ovens: a tool to control thermal runaway, The Proceedings of the COMSOL Conference 2010 Paris, pp. 3–7.
J. Monteiro, L. C. Costa, M. A. Valente, T. Santos, and J. Sousa, 2011, Simulating the electromagnetic field in microwave ovens, SBMO/IEEE MTT-S International Microwave and Optoelectronics Conference Proceedings, pp. 493–497.
K. Pongsuwan, M. Chongcheawchamnan and C. Tongurai, 2555, Oil Palm Multilayer Dielectric Model for Microwave Drying Technique, The 50th Kasetsart University Conference on Architecture and Engineering, no. 2557-04–26, pp. 68–75. (in Thai)
K. Apinyavisit, A. Nadkorranakul and S. Soponranarit, 2017, Design of prototype of combined microwave-hot air conveyor belt dryer, KKU.Sci.J., vol. 45, no. 3, pp. 628–638. (in Thai)
P. Krishnamoorthy, 2011, Electromagnetic and heat transfer modeling of microwave heating in domestic ovens, University of Nebraska-Lincoln, 179 p.
K. Pitchai, 2012, Coupled electromagnetic and heat transfer model for microwave heating in domestic ovens, Journal of Food Engineering, pp. 100-111.
S. A. Mekonnen, S. Yenikaya, G. Yenikaya, and G. Yılmaz, 2018, Effects of Dielectric Properties of the Material located inside Multimode Applicator on Microwave Efficiency, pp. 61–66.
J. T. Ang, 2005, Permittivity And Measurements, American Cancer Society, pp. 3693-3711.
R. Nokkaew, V. Punsuvon and S. Tsuchikawa, 2019, Determination of carotenoids and DOBI content in crude palm oil by spectroscopy techniques: comparison of raman and FT-NIR spectroscopy, International of GEOMATE, pp. 92-98.
M. Mehdizadeh, 2009, Microwave/Rf Applicators And Probes For Material Heating, Sensing And Plasma Generation A Design Guide, 389 p.
P. Rattanadecho, 2008, The Basic of Microwave heating process, Thammasat University punlisher, Thammasar University, Rangsit Centre, Pathum Thani. (in Thai)
Z. Zhang, T. Su, and S. Zhang, 2018, “Shape effect on the temperature field during microwave heating process, Journal of Food Quality, 24 p.
D. C. Dibben, 1995, Numerical And Experimental Modelling Of Microwave Applicators, Ph.D thesis, University of Cambridge, 207p.
