การศึกษาแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ของความชื้นสมดุลของกล้วยน้ำว้า

เพ็ญพร นิ่มนวล; นภาลัย  เหล่ามะลอ; สราวุฒิ แนบเนียร

เพ็ญพร นิ่มนวล สาขาวิชาคณิตศาสตร์ คณะวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี มหาวิทยาลัยราชภัฏเทพสตรี
นภาลัย เหล่ามะลอ สาขาวิชาฟิสิกส์ คณะวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี มหาวิทยาลัยราชภัฏเทพสตรี
สราวุฒิ แนบเนียร สาขาวิชาศึกษาทั่วไป คณะศิลปศาสตร์ มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลรัตนโกสินทร์

Keywords: ความชื้นสมดุล, กล้วยน้ำว้า, ความชื้นสัมพัทธ์, แบบจำลองทางคณิตศาสตร์

Abstract

ในงานวิจัยนี้ ผู้วิจัยได้ทำการศึกษาแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ของความชื้นสมดุลของกล้วยน้ำว้า สำหรับการหาค่าความชื้นสมดุลนั้น ผู้วิจัยได้ทำการสร้างอุปกรณ์สำหรับหาความชื้นสมดุล จำนวน 3 ชุด แต่ละชุดประกอบด้วยตู้อบไฟฟ้าแบบควบคุมอุณหภูมิได้ ภายในตู้ที่ติดตั้งขดลวดให้ความร้อนด้วยไฟฟ้าขนาด 1,500 วัตต์และกล่องบรรจุตัวอย่างที่มีฝาปิดป้องกันอากาศไหลผ่านจำนวน 6 กล่อง ภายในกล่องบรรจุตัวอย่างแต่ละกล่องบรรจุสารละลายอิ่มตัวเพื่อควบคุมความชื้นสัมพัทธ์ของอากาศภายในกล่อง อุณหภูมิอากาศที่ใช้ในการทดลองหาค่าความชื้นสมดุลนี้เท่ากับ 30°C 40°C และ 50°C กับค่าวอเตอร์แอคทิวิตี (water activity, a_w) แปรค่าระหว่าง 0.11-0.97 เส้นกราฟซอบชันไอโซเทอมที่ได้มีความสัมพันธ์กันระหว่างอุณหภูมิและค่าวอเตอร์แอคทิวิตี สุดท้ายผู้วิจัยได้หาความสัมพันธ์ทางคณิตศาสตร์ระหว่างค่าความชื้นสมดุลกับค่าวอเตอร์แอคทิวิตีตามแบบจำลองซอบชันไอโซเทอม 5 แบบจำลอง แล้วเปรียบเทียบกับผลการทดลอง จากผลการทดลองพบว่า แบบจำลอง modified GAB มีสมรรถนะที่ดีที่สุดสำหรับอธิบายความชื้นสมดุลของกล้วยน้ำว้า โดยมีค่า R² เฉลี่ยเท่ากับ 0.99 และมีค่า RMSD และ MBD เท่ากับ 8.17% และ 1.58% ตามลำดับ

References

P. Udomkun, S. Romuli, S. Schock, B. Mahayothee, M. Sartas, T. Wossen, E. Njukwe, B. Vanlauwe, and J. Müller, “Review of solar dryers for agricultural products in Asia and Africa: An innovation landscape approach,” Journal of Environmental Management, Vol. 268, 110730, pp.1-14, May. 2020.

O. Olagunju, N. Mchunu, N. Durand, N. Spigolon, P. Alter, D. Montet, and O. Ijabadeniyi, “Effect of mulling, fermentation of roasting on water activity, fungal growth, and aflatoxin contamination of Bambara groundnut (Vigna subterranean (L.) Verdc),” LWT-Food Science and Technology, Vol. 98, pp.533-539, December. 2018.

S. Valente, G.R. Meloni, S. Prencipe, N. Spigolon, M. Somenzi, M. Fontana, M.L. Gullino, and D. Spadaro, “Effect of drying temperatures and exposure times on aspergillus flavus growth and aflatoxin production on artificially inoculated hazelnuts,” Journal of Food Protection, Vol. 83, no. 7, pp.1241-1247, March. 2020.

J. Yang, A. Martin, S. Richardson, and C.H. Wu, “Microstructure investigation and its effects on moisture sorption in fried potato chips,” Journal of Food Engineering, Vol. 214, pp.117-128, December. 2017.

K. Fan, M. Zhang, and B. Bhandari, “Osmotic-ultrasound dehydration pretreatment improves moisture adsorption isotherms water state of microwave-assisted fried purple-fleshed sweet potato slices,” Food and Bioproducts Processing,

Vol. 115, pp.154-164, April. 2019.

J.A.C. Echavarria, A.M.R. Torres, and J.E.Z. Montoya, “Sorption isotherms and thermodynamic properties of the dry silage of red tilapia viscera (Oreochromis spp.) obtained in a direct solar dryer,” Heliyon, Vol. 7, e06798, pp.1-8, April. 2021.

S. Basu, U.S. Shivhare, and A.S. Mujumdar, “Models for sorption isotherms for foods: A review,” Drying Technology, Vol. 24, pp.917-930, February. 2006.

A. Iguaz, and P. Vírseda, “Moisture desorption isotherms of rough rice at high temperatures,” Journal of Food Engineering, Vol. 79, pp.794-802, April. 2007.

N.A. Aviara, “Moisture sorption isotherms and isotherm model performance evaluation for food and agricultural products,” In Sorption in 2020s, pp.1-33, IntechOpen. 2020.

H.A. Igleasias, and J. Chirfe, “An empirical for fitting water sorption isotherms of fruits and related products,” Canadian Institute of Food and Technology Journal, Vol. 11, pp.12-15, April. 1978.

S. Janjai, K. Tohsing, and B.K. Bala, “Moisture sorption isotherms of Lincheu Mushroom (Ganoderma lucidum),” Food Science and Technology Research, Vol. 13, no. 4, pp.315-320, May. 2007.

S. Janjai, B.K. Bala, K. Tohsing, B. Mahayothee, M. Haewsungcharern, W. Mühlbauer, and J. Müller, “Equilibrium moisture content and heat of sorption of longan (Dimocarpus longan Lour.),” Drying Technology, Vol. 24, no. 12, pp.1691-1696, April. 2007.

S. Nabnean, S. Thepa, and S. Janjai, “Sorption Isotherm of osmotic dehydration of cherry tomato,” in Proceeding of The 5th International Science, Social Science, Engineering and Energy Conference, Kanchanaburi Thailand, December. 18-20, 2013, pp. 219-224.

AOAC, Official Methods of Analysis (17th ed.), Association of Official Analytical Chemists, Washington. DC, 2000.

C. Chen, “A study of equilibrium relative humidity for yellow-dent corn kernels,” Ph.D. thesis, University of Minnesota: St. Paul, 1988.

T.L. Thompson, R.M. Peart, and G.H. Foster, “Mathematical simulation of corn drying a new model,” Transactions of the ASAE, Vol. 11, no. 4, pp.582-586, November. 1968.

H.B. Pfost, S.G. Mourer, D.S. Chung, and G.A. Milliken, “Summarizing and reporting equilibrium moisture data for grains,” ASAE meeting, St. Joseph, Mi. (Paper,76-3520), 1976.

H.A. Iglesias, and J. Chirifie, “Prediction of the effect of temperature on water sorption isotherms of food material,” Journal of Food Technology, Vol. 11, pp.109-116, April. 1976.

D.S. Jayas, and G. Mazza, “Comparison of five three-parameter equations for the description of adsorption data of oats,” Transactions of the ASAE, Vol. 36, pp.119-125, February. 1993.

H.A. Iglisias, and J. Chirife, “Water sorption parameters for food and food components,” Handbook of Food Isotherm, Academic Press, New York, 1982.

B. Susilo, D.M. Maharani, L.C. Hawa and D.N.K. Fitri, “Study of sorption isotherm and isosteric heat of Kepok Banana (Musa paradisiaca F.) slice,” IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, Vol. 230, 012017, pp.1-10, September. 2019.