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