ความร้อนจำเพาะของน้ำนม (specific heat of milk) หมายถึงปริมาณความร้อนที่ทำให้น้ำนมที่มวลหนึ่งหน่วยมีอุณหภูมิสูงขึ้น ค่าความร้อนจำเพาะ (specific heat) ของน้ำนม (milk) ขึ้นอยู่กับองค์ประกอบของน้ำนม เช่น ไขมันนม (milk fat) ของแข็งในน้ำนม (milk solid) และอุณหภูมิ ค่าความร้อนจำเพาะของไขมันนม เท่ากับ 2.177 KJ/Kg oC ปริมาณไขมันในน้ำนมจึงมีผลอย่างยิ่งต่อค่าความร้อนจำเพาะของน้ำนม ค่าความร้อนจำเพาะของน้ำนมที่มีไขมันสูง จะมีผลกระทบต่อความร้อนที่ถูกดูดเข้าไปเพื่อละลายผลึกไขมันนมที่มีกรดไขมันที่เป็นองค์ประกอบ ซึ่งค่าความร้อนแฝงของการหลอมเหลว (latent heat of fusion) ของไขมันนม ประมาณ 84 จูลต่อกรัม (Jule g-1) ความร้อนจำเพาะของน้ำนมที่วัดได้ ขึ้นกับสัดส่วนของผลึกไขมันนมที่อยู่ในสภาวะของแข็ง ดังนั้นจึงมักรายงานเป็นค่าความร้อนจำเพาะปรากฎ (apparent specific heat) ซึ่งเป็นผลรวมของค่าความร้อนจำเพาะ กับค่าความร้อนแฝงที่ใช้เพื่อละลายผลึกไขมัน ค่าความร้อนจำเพาะปรากฏของน้ำนมพบสูงสุดในช่วงแรก ที่อุณหภูมิช่วง 15-20 องศาเซลเซียส และจะสูงขึ้นอีกครั้งในช่วงอุณหภูมิประมาณ 35 องศาเซลเซียส ผลของอุณหภูมิต่อความร้อนจำเพาะของน้ำนม ความร้อนจำเพาะของน้ำนมขาดมันเนย (skim milk) เพิ่มขึ้นจาก 3.906 ถึง 3.993 KJ/Kg oC เมื่ออุณหภูมิเพิ่มจาก 1 ถึง 50 องศาเซลเซียส ที่อุณหภูมิ 80 องศาเซลเซียส ความร้อนจำเพาะของน้ำนมไขมันเต็ม (whole milk) ถูกรายงานว่ามีค่าเท่ากับ 3.931 ขณะที่น้ำนมขาดมันเนยมีค่าเท่ากับ 4.052 ที่อุณหภูมิเดียวกัน

ค่าสัมประสิทธิ์สมรรถนะปั๊มความร้อน (COPh) หมายถึง อัตราส่วนของปริมาณความร้อนที่เกิดขึ้นในบริเวณที่สนใจต่อปริมาณงานที่ให้ ค่าสัมประสิทธิ์สมรรถนะปั๊มความร้อนมีค่ามากแสดงถึงประสิทธิภาพที่ดีของปั๊มความร้อน ปั๊มความร้อน ใช้อธิบายถึง ลักษณะของระบบที่ำทำงานคล้ายกับปั๊ม ที่ทำหน้าที่ในการส่งความร้อนเข้ามายังบริเวณที่ต้องการความร้อนนั้น อาจเพื่อช่วยปรับอุณหภูมิห้องให้เหมาะสมกับการอยู่อาศัย (ในต่างประเทศที่มีอุณหภูมิต่ำ) หรือเพื่อใช้ในการอบแห้ง เป็นต้น โดยระบบปั๊มความร้อนมีอุปกรณ์เหมือนกับระบบปรับอากาศทุกอย่าง แต่ต่างกันที่ระบบปั๊มความร้อนให้ความสนใจปริมาณความร้อนที่เกิดขึ้นที่ condenser ต่างกับระบบปรับอากาศที่จะให้ความสนใจกับปริมาณความเย็น (ปริมาณความร้อนที่ถูกดูดออกจากห้อง) ที่เกิดขึ้นที่ evaporator ค่าสัมประสิทธิ์สมรรถนะปั๊มความร้อน สามารถคำนวนหาได้จากสมการ โดย Qh คือ ปริมาณความร้อนที่เกิดขึ้น, kJ/s W คือ พลังงานที่ใช้, kJ/s ค่าสัมประสิทธิ์สมรรถนะปั๊มความร้อนสูงสุดของระบบที่จะเป็นไปได้ สามารถคำนวนได้จากสมการ โดย Thot คือ อุณหภูมิของคอยล์ร้อนหรือ condensor Tcold คือ อุณหภูมิของคอยล์เย็นหรือ evaporator ที่มารูป : http://www.fluorocarbons.org/uploads/images/Heat_Pumps.jpg

line heat source thermal conductivity probe หรือ โพรบค่าการนำความร้อนแบบเส้นลวดกำเนิดความร้อน คือ อุปกรณ์ที่ใช้วัดค่าการนำความร้อน (thermal conductivity) ของอาหาร ประเภท non steady state method หลักการทำงาน โพรบค่าการนำความร้อนแบบเส้นลวดกำเนิดความร้อน มีลักษณะเป็นเข็มทรงกระบอกปลายปิดขนาดเล็ก (probe housing) ภายในมีลวดความร้อน (heating wire) และ เทอร์มอคัปเปิล (thermocouple) ใช้วัดอุณหภูมิ หากวัสดุที่มีการนำความร้อนต่ำ ความร้อนจะสะสมอยู่ใกล้โพรบวัด ทำให้อุณหภูมิที่อ่านได้จากเทอร์มอคับเปิลเพิ่มขึ้นอย่ารวดเร็ว ตรงข้ามกับกรณีซึ่งวัสดุที่มีการนำความร้อนสูง ความร้อนนำผ่านเนื้อวัสดุอย่างรวดเร็ว ทำให้อุณหภูมิเพิ่มขึ้นช้า

Condensing Water The water that removes heat from the chiller heat exchanger is called the condensing water. This is not because the water condenses, but because it causes the high-pressure gaseous Freon in the heat exchanger to condense into a liquid. This liquid Freon goes to an evaporator that causes its temperature to decrease so that it can extract heat from the water in the chilled water system. The condensing water carries the heat outside the building by being pumped to a cooling tower. Here, the heat is removed by the evaporation of some of the condensing water. Read more: What Is Condensing Water in a Chiller? | eHow.com http://www.ehow.com/info_8743111_condensing-water-chiller.html#ixzz2BKxTVLep น้ำหล่อเย็น คือ น้ำสำหรับถ่ายเทความร้อนออกจากอุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อน (heat exchanger) ของเครื่องทำน้ำเย็น (chiller) บางครั้งเรียกว่า น้ำคอนเดนซิ่ง (condensing water) ซึ่งในความเป็นจริงไม่ได้เิิกิดการกลั่นตัวของน้ำ แต่เป็นเพราะไอของสารทำความเย็นในอุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อน

ตะกรัน (fouling) คือ คราบ เมือก ตะกอนสะสม เช่น คราบ ที่เกิดขึ้นบนเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน (heat exchanger) คราบดังกล่าว มีผลทำให้การถ่ายเทความร้อนช้าลงบนพื้นที่แลกเปลี่ยนความร้อน อุปกรณ์แลกเปลียนความร้อน (heat exchanger) เช่น เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบแผ่น (plate heat exchanger) เครื่องระเหย (evaporator) ทำให้สัมประสิทธิ์การถ่ายโอนความร้อนลดลงอย่างต่อเนื่อง การเกิด fouling บน plate heat exchanger ที่มาของภาพ : http://www.tempcoblog.it/wp-content/uploads/2007/07/plate_02.jpg คราบ ตะกรันจากการตกผลึก (Crystallisation fouling) เกิดจากตกผลึกของสารละลายเกลือ กลุ่มหินปูนพวกเกลือแคลเซียม และแมกนีเซียม หรือซิลิก้า ตามปกติพบ เช่น แคลเซียม และแมกนีเซียมคาร์บอเนต (CaCO3 และ MgCO3) จากความกระด้างของน้ำ การให้ความร้อนนำที่อุณหภูมิสูงกว่า45°C to 55°C ทำให้คาร์บอเนตจะตกผลึก เกิดเป็นฟิมส์จับแน่น และพอกหนาขึ้นเรื่อยๆ คราบ ตระกรันจากสารอินทรีย์ โดยเฉพาะ เกิดจากอาหารโดยเฉพาะโปรตีน (protein) ซึ่งได้รับความร้อนสูงเกิดการตกตะกอนเนื่องจากการสูญเสียสภาพธรรมชาติ (protein denaturation) และคาร์โบไฮเดรท (carbohydrate) จับแน่นเป็นคราบ คราบ ตะกรัน จากจุลินทรีย์ เกิดจากแบคทีเรีย (bacteria) ยีสต์ (yeast) หรือรา (mold) ที่สร้างเมือก เป็นฟิมส์เหนียวเกาะติดแน่นบนพื้นผิว หรือท่อ ซึ่งเรียกว่าไบโอฟีสม์ (biofilm)

Ultra high temperature เรียกย่อ ว่า UHT เป็นชื่อเรียกกระบวนการแปรรูปอาหารด้วยความร้อน (thermal processing) เป็นการใช้อุณหภูมิสูงมาก (ultra high temperature) และใช้เวลาสั้นมาก เพื่อทำให้อาหารปลอดเชื้อทางการค้า (commercial sterilization) ส่วนประกอบสำคัญของระบบ UHT 1. เครื่องกำจัดอากาศ (deaerator) 2. ส่วนให้ความร้อนและส่วนทำให้เย็น (heating and cooling section) 2.1 Direct heating method steam injection steam infusion 2.2 Indirect heating method เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบแผ่น (plate heat exchanger) เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบท่อ (tubular heat exchanger) เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบใบมีดขูดผิว (scraped surface heat exchanger) 3. ส่วนคงอุณหภูมิ (holding section) ในท่อคงอุณหภูมิ (holding tube) 4. ระบบการบรรจุแบบปลอดเชื้อ (aseptic packaging system)

Steam injection เป็นอุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อน (heat exchanger) ที่ใช้เพื่อให้ความร้อนแก่อาหารเหลวในระบบยูเอชที (UHT) โดยหัวฉีดไอน้ำ (steam injection head) ฉีดไอน้ำที่มีความดันสูง ให้สัมผัสกับอาหารที่ต้องการเพิ่มอุณหภูมิ เพื่อเพิ่มอุณหภูมิของอาหารให้สูงขึ้นอย่างรวดเร็ว แล้วคงอุณหภูมิในท่อคงอุณหภูมิ (holding tube) ก่อนที่จะทำให้ตัวอย่างเย็นอย่างรวดเร็ว ไอน้ำจะกลั่นตัวเป็นน้ำทำให้อาหารเหลวเจือจางลง นำไปแยกน้ำออก เพื่อให้ได้มาตรฐานตามที่ต้องการ

Elastomer เป็นวัสดุประเภทพอลิเมอร์ ที่มีลักษณะยืดหยุ่น (elastic) คล้ายยางธรรมาติ มีการนำ elastomer มาใช้เป็นวัสดุที่พื้นผิวสัมผัสอาหาร (food contact surface) สำหรับเครื่องจักรและอุปกรณ์แปรรูปอาหาร เช่น เป็น วัสดุเชื่อม กันรั่ว กันซึม เช่น ประเก็น (gasket) วงแหวน ที่ใช้กับปั๊ม (pump) เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน (heat exchanger) เช่น เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบแผ่น (plate heat exchanger) หรือใช้เคลือบผนัง ฝ้า พื้น โรงงาน เพื่อให้ผิวเรียบ ล้างทำความสะอาดได้ง่าย elastomer ที่ให้ใช้กับพื้นผิวสัมผัสอาหารอาหาร ได้แก่ ethylene propylene diene monomer (EPDM) แต่ไม่ทนทานต่อน้ำมันและไขมัน, nitrile rubber, nitrile butyl rubber (NBR), silicon rubber และ Fluoroelastromer (viton) (เหมาะกับการใช้งานที่อุณหภูมิสูงถึง 180 องศาเซลเซียส) การใช้แรงบีบอัดที่มากเกินไปจะทำให้สารดังกล่าวเกิดความเสียหายและ ปนเปื้อนกับอาหารได้ นอกจากนี้ควรระมัดระวังด้านการขยายตัวขณะให้ความร้อนกับผลิตภัณฑ์ Finished ceiling with Elastomer Food Grade Coating. image: http://www.tmicoatingsblog.net/archives/537

มีคำเต็มว่า high temperature short time pasteurization เป็นกระบวนการทำลายจุลินทรีย์ที่ก่อโรคที่มีอยู่ในอาหาร เพื่อยืดอายุการเก็บรักษา หรือการวางจำหน่ายให้นานขึ้น นิยมใช้กับน้ำนมและน้ำผลไม้ การให้ความร้อนใช้ plate heat exchanger หลังจากนั้นน้ำนมจะต้องนำไปเก็บรักษาไว้ที่อุณหภูมิต่ำกว่า 4 องศาเซลเซียสทันที

ประเก็น (gasket) เป็นวัสดุยืดหยุ่นที่ใช้สำหรับผนึกผิวของแผ่นวัตถุ เพื่อให้โลหะสองชิ้นตินแนบสนิท พบได้ในปั๊มอุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อนแบบแผ่น (plate heat exchanger) หน้าแปลน (flange) วัสดุที่ใช้สำหรับผลิตประเก็น เป็นวัสดุที่สามารถดูดซับแรงกระแทกแล้วกลับสู่สภาพเดิมได้ ได้แก่ ยาง พลาสติก elastomerหรือ โลหะอ่อน ปะเก็นสำหรับเครื่องจักรและอุปกรณ์แปรรูปอาหาร โดยเฉพาะส่วนที่สัมผัสกับอาหาร (food contact surface) จะต้องถูกออกแบบอย่างถูกสุขลักษณะ

การทำให้ปลอดเชื้อ (aseptic processing) เป็นส่วนหนึ่งของระบบ aseptic processing and packaging system ซึ่งเป็นระบบ การแปรรูปอาหารด้วยความร้อน (themal processing) แบบต่อเนื่อง ระดับการให้ความร้อนเพื่อทำให้อาหารปลอดเชื้อ 1. ระดับพาสเจอร์ไรซ์ (pasteurization) ด้วยระบบการพาสเจอไรซ์แบบต่อเนื่อง (in-line pasteurization) 2. Ultra High Temperature (UHT) ส่วนประกอบหลักของการทำให้ปลอดเชื้อ ส่วนให้ความร้อน (heating section) การให้ความร้อนเพื่อทำให้อุณหภูมิของอาหารเหลวเท่ากับอุณหภูมิที่ต้องการใช้ในการฆ่าเชื้อ เช่น อุณหภูมิพาสเจอไรซ์น้ำนมเท่ากับ 72 องศาเซลเซียส ส่วนคงอุณหภูมิ holding section เป็นช่วงที่คงอุณหภูมิอาหารเหลวไว้ที่อุณหภูมิไม่ต่ำกว่าอุณหภูมิที่ใช้พาสเจอร์ไรซ์ ตามระยะเวลาที่กำหนด เพื่อเพียงพอกับการพาสเจอร์ไรซ์ โดยให้อาหารไหลอยู่ในท่อ เรียกว่า holding tube เช่น น้ำนม ( 72 องศาเซลเซียส) ให้ครบ 15 วินาที ควบคุมด้วยความยาวท่อ และ/ หรือ อัตราไหล (flow rate) Cooling section เป็นการลดอุณหภูมิของอาหารเหลวที่ผ่านการพาสเจอร์ไรซ์แล้ว อย่างรวดเร็วให้เหลือ 2-4องศาเซลเซียส เพื่อยับยั้งการเจริญของ mesophile และ thermophile ที่เหลือรอด การออกแบบระบบการทำให้อาหารปลอดเชื้อ อุปกรณ์ในระบบการทำให้อาหารปลอดเชื้อ 1. Balance tank 2. อุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อน (heat exchanger) 3. Holding tube 4. ปั๊ม 5. อุปกรณ์ควบคุม

Plate evaporator หรือ plate heat evaporator คือเครื่องระเหย (evaporator) มีส่วนประกอบสำคัญคือ plate heat exchanger เครื่องระเหยประเภทนี้มีข้อจำกัดในการใช้กับผลิตภัณฑ์ที่มีความหนืดสูง และผลิตภัณฑ์ที่ไม่มีของชิ้นของแข็ง ได้แก่ น้ำตาล (sugar) สารให้ความหวาน (sweetener) น้ำผลไม้ (fruit juice) ของเหลวที่สกัดจากเนื้อสัตว์และปลา References http://www.alfalaval.com/solution-finder/products/alfa-vap/Documents/alfavap.pdf

การทำความสะอาดแบบไม่ถอดชิ้นส่วน (cleaning in place) เขียนย่อยว่า CIP (มักเรียกว่า ซี ไอ พี) เป็นระบบการทำความสะอาดอุปกรณ์แปรรูปอาหารที่ต่อกันเป็นสายการผลิต หรือเครื่องจักรแต่ละตัวแบบอัตโนมัติโดยไม่ต้องถอดชิ้นส่วนต่างๆ ของอุปกรณ์ออกจากกัน เป็นการทำความสะอาดแบบเปียก (wet cleaning) ด้วยสารละลาย CIP (CIP solution) หลายชนิด ได้แก่ น้ำ สารซักฟอก (detergent) สารทำความสะอาด (cleaning agent) น้ำยาฆ่าเชื้อ (sanitizer) ประสิทธิภาพของ ระบบ CIP ขึ้นอยุ่กับ 5 T's Time ระยะเวลาการสัมผัส (contact time) ระหว่างพื้นผิวที่ต้องการทำความสะอาดและสารละลาย CIP Temperature อุณหภูมิของสารละลาย CIP Titration ปฏิกิริยาระหว่าง สารละลาย CIP กับสิ่งสกปรก Turbulence เกิดการไหลแบบปั่นป่วน (turbulent flow) เพื่อให้เกิดแรงในการชะล้าง Technology Single Pass systems Recirculation system ที่มา: http://www.l-h-s.co.uk/cleaninginplace.php Source: Dairy Processing Handbook. Published by Tetra Pak Processing Systems AB, S-221 86 Lund, Sweden. pg. 411. Cleaning in place เป็นระบบทำความสะอาดที่นิยมใช้ในอุตสาหกรรมผลิตอาหารเหลวและเครื่องดื่ม ประเภท in-line pasteurization, ยูเอชที (ultra high temperature, UHT) อุปกรณ์ต่างๆ ดังนี้ ปั๊มสำหรับงานสุขอนามัย (hygienic pump) Homogenizer Plate heat exchanger Tubular heat exchanger Pipe

Freeze concentration เป็นการแปรรูปอาหาร โดยการทำให้เข้มข้น (concentration) ด้วยการลดอุณหภูมิของอาหารให้ต่ำกว่าจุดเยือกแข็ง เพื่อให้น้ำบางส่วนเกิดเป็นผลึกน้ำแข็ง (ice crystal formation) แล้วแยกผลึกน้ำแข็งออก อาหารเหลวที่ทำให้เข้มข้นด้วยวิธีนี้ ไม่สัมผัสกับความร้อนเหมือนการทำให้เข้มข้นด้วยเครื่องระเหย (evaporator) จึงให้อาหารเข้มข้นที่ได้ยังคงกลิ่นรสของอาหารสดได้ดีและคุณค่าทางโภชนาการไว้ได้ดีกว่า เหมาะสำหรับใช้กับการทำอาหารเหลวให้เข้มข้น เช่น น้ำผลไม้เข้มข้น กาแฟ ชา เบียร์ ไวน์ เป็นต้น กระบวนการทำให้เข้มข้นแบบแช่เยือกแข็ง กระบวนการทำให้เข้มข้นแบบแช่เยือกแข็ง 1. การแช่เยือกแข็งอาหารเหลว เพื่อให้เกิดผลึกน้ำแข็งในอาหารเหลว โดยการสัมผัสอาหารเหลวกับสารทำความเย็น (refrigerant) โดยตรง หรือ สัมผัสโดยอ้อมโดยอุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อน (heat exchanger) ได้แก่ เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบใบมีดขูดผิว (scraped surface heat exchanger) เกิดนิวเคลียสของผลึกน้ำแข็ง (nucleation) จำนวนมากในอาหารเหลว แล้วเพิ่มขนาดของนิวเคลียสของผลึกน้ำแข็ง (crystal growth) เพื่อให้ได้ผลึกน้ำแข็งที่มีขนาดเหมาะสม ได้อาหารเหลว ที่มีลักษณะเป็นกึ่งของเหลวกึ่งของแข็ง (slurry) ประกอบไปด้วยผลึกน้ำแข็ง อยู่รวมกับส่วนที่เป็นของเหลว 2. การแยกผลึกน้ำแข็ง เพื่อแยกผลึกน้ำแข็งออกจากสารสะลาย โดยให้ของเหลวติดไปกับผลึกน้ำแข็งน้อยที่สุด ทำให้ได้ของเหลวที่เข้มข้นเพิ่มขึ้นมักใช้เครื่องแยกแบบหมุนเหวี่ยง (centrifuge) เพราะความหนาแน่นของผลึกน้ำแข็งต่ำกว่าความหนาแน่นของอาหารเหลวเข้มข้น หรือใช้การกรอง (filtration) ก็ได้ Reference http://202.44.47.77/tam/SubjectsbyWASAN/673352%20FoodProcessingII/freeze%20concentration.pdf

ปั๊มแบบหมุนเหวี่ยง (centrifugal pump) อาจเรียกว่า ปั๊มหอยโข่ง เป็นปั๊ม (pump) ชนิดหนึ่งที่นิยมใช้อย่างกว้างขวางตามบ้านเรือน เกษตรกรรม และอุตสาหกรรม centrifugal pump มีหลักการทำงานโดยใช้แรงเหวี่ยงหนีศูนย์กลาง (centrifugal force ) ของใบพัดปั๊ม (impeller) ทำให้ของเหลวมีความเร็วเพิ่มขึ้น เป็นปั๊มสำหรับใช้งานทั่วไป เพื่อขนถ่ายของเหลวเข้าสู่อุปกรณ์ต่างๆ เหมาะกับอาหารเหลวที่มีความหนืด (viscosity) ต่ำ (น้อยกว่า 500 centipoise) แต่ไม่เหมาะกับของเหลวที่มีชิ้นเนื้อปนอยู่ด้วย หากมีชิ้นเนื้อจะเกิดการอุดตันขึ้น และไม่เหมาะกับของเหลวที่มีฟองอากาศ (aerated liquid) เนื่องจากจะเกิด cavitation ของปั๊มได้ง่าย Single stage centrifugal pump หมายถึงปั๊มแบบหมุนเหวี่ยงที่มีใบพัดชุดเดียว ให้ความดันเพิ่มขึ้นไม่เกิน 5 บาร์ Multistage centrifugal pump หมายถึงปั๊มแบบหมุนเหวี่ยงที่มีใบพัด ตั้งแต่ 2-6 ชุด (stage) ใช้กับงานที่ต้องการแรงดันสูงขึ้น เช่น ปั๊มป้อนเข้า plate heat exchanger, reverse osmosis, ultra filtration เป็นต้น การใช้งาน ปั๊มชนิดนี้เหมาะกับของไหลประเภท Newtonian fluid เช่น น้ำ น้ำมันพืช เครื่องดื่มเช่น น้ำนม น้ำผลไม้ชนิดใส น้ำเชื่อม เครื่องดื่มแอลกอฮอล์เป็นต้น

Maximum density at 4oC 1,000 kg/m3 1.940 slugs/ft3 Specific Weight at 4oC 9.807 kN/m3 62.43 Lbs./Cu.Ft Freezing point 0oC Boiling point 100oC Latent heat of melting 334 kJ/kg Latent heat of vaporization 2,270 kJ/kg Critical temperature - 380oC-386oC Critical pressure 221.2 bar 22.1 MPa (MN/m2) Specific heat (water) 4.187 kJ/kgK Specific heat (ice) 2.108 kJ/kgK Specific heat (vapor) 1.996 kJ/kgK Bulk modulus elasticity 2.15 x 109 Pa, N/m2

การไหลแบบปั่นป่วน (tubulent flow)หรือการไหลที่ไม่เป็นระเบียบ โดยทั่วไปเกิดขึ้นกับของไหลที่มีค่าความหนืด (viscosity) ต่ำและไหลด้วยความเร็วสูง หรือขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางของท่อที่ของไหลไหลผ่านมีขนาดเล็กเมื่อเปรียบเทียบกับปริมาณของไหลที่ไหลภายในท่อ รูปแบบการไหลของของไหลมีทิศทางและความเร็วที่ไม่แน่นอน และมีการผสมกันระหว่างชั้นของไหลในขณะเคลื่อนที่ ลักษณะการไหลของของไหลมีความสำคัญต่อการเลือกใช้ชนิดของเครื่องมือวัด (instrument) ให้เหมาะสมกับการใช้งาน สามารถพิจารณาได้จากค่าตัวเลขเรย์โนลด์ (Reynolds number, Re) ซึ่งเป็นตัวเลขที่แสดงความสัมพันธ์ระหว่างสมบัติของของไหลที่เปลี่ยนแปลงไปตามอุณหภูมิ (temperature) และความดัน (pressure) ได้แก่ ความหนาแน่น (ρ) และความหนืด (μ) ความเร็วของของไหล (v) ที่ไหลภายในท่อ และขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางของท่อ (D) ของไหลที่ไหลในท่อที่มีการไหลแบบปั่นป่วนจะมีตัวเลขเรย์โนลด์สูง โดยมีค่าเรย์โนลด์นัมเบอร์วิกฤตเป็นตัวบ่งบอกถึงการเปลี่ยนลักษณะการไหลของของไหลจากแบบราบเรียบ (laminar flow) ไปเป็นการไหลแบบปั่นป่วน (turbulent flow) สำหรับของไหลที่ไหลในท่อมีค่าเรย์โนลด์นัมเบอร์วิกฤตเท่ากับ 2,300 ถ้า Re มีค่าน้อยกว่าหรือเท่ากับ 2000 (Re≤ 2000) ของไหลจะมีลักษณะการไหลแบบราบเรียบ (laminar flow) ถ้า Re มีค่ามากกว่าหรือเท่ากับ 4000 (Re ≥4000) ของไหลจะมีลักษณะการไหลแบบปั่นป่วน (turbulent flow) ลักษณะการไหลของของไหล ตัวอย่างกระบวนการแปรรูปอาหารที่ต้องการให้ของไหลมีลักษณะการไหลในท่อในรูปแบบการไหลแบบปั่นป่วน ได้แก่ การไหลในเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน เช่น เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบแผ่น (plate heat exchanger)มีการออกแบบ และขึ้นรูป ผิวหน้าของแผ่นแลกเปลี่ยนความร้อนให้เป็นลอนเป็นคลื่นเพื่อให้เกิดการไหลแบบปั่นป่วน เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการถ่ายเทความร้อน การทำความสะอาดแบบ Cleaning in place ต้องการการไหลของ CIP solution ให้เป็นแบบปั่นป่วนเพื่อให้เกิดแรงชะล้างสิ่งสกปรกได้อย่างมีประสิทธิภาพ ที่มา: การวัดและเครื่องมือวัด ประยุกต์ใช้ในอุตสาหกรรมอาหาร (นวภัทรา และ ทวีพล , 2555)

การพาสเจอไรซ์แบบต่อเนื่อง (in-line pasteurization อาจเรียกว่า continuous pasteurization) หมายถึง การพาสเจอไรซ์ (pasteurization) โดยที่อาหารไหลอยู่ในท่อ (in-line) อย่างต่อเนื่อง ด้วยระบบ aseptic processingมีขั้นตอนหลัก คือ การทำให้อุณหภูมิของอาหารสูงขึ้นจนถึงอุณหภูมิที่ต้องการฆ่าเชื้อระดับพาสเจอไรซ์ด้วยอุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อน (heat exchanger) แล้วคงอุณหภูมิไว้ในท่อคงอุณหภูมิ (holding tube) ระยะเวลาหนึ่ง แล้วจึงทำให้เย็นลง การพาสเจอไรซ์ด้วยระบบ in-line pasteurization เป็นการพาสเจอไรซ์แบบใช้อุณหภูมิสูง ระยะเวลาสั้น (high-temperature short-time (HTST) เพื่อรักษาคุณภาพอาหารอาหารที่ผ่านการพาสเจอไรซ์แล้วอาจนำมาบรรจุแบบปลอดเชื้อ (aseptic packaging) และเก็บรักษาที่อุณหภูมิต่ำ (cold storage) หรืออาจนำไปแปรรูปในกระบวนการต่อไป เช่น น้ำนมที่ผ่านการพาสเจอไรซ์ นำไปแปรรูปต่อเป็น นมผง นมข้นไม่หวาน โยเกิร์ต ไอศกรีม เนยแข็ง เป็นต้น เนื้อหาที่เกี่ยวข้อง การพาสเจอไรซ์ (pasteurization) ผลิตภัณฑ์อาหารแปรรูปด้วยระบบการพาสเจอไรซ์แบบต่อเนื่อง ขั้นตอนหลักของการพาสเจอไรซ์แบบต่อเนื่อง ส่วนประกอบของเครื่องพาสเจอไรซ์แบบต่อเนื่อง ผลิตภัณฑ์อาหารแปรรูปด้วยระบบการพาสเจอไรซ์แบบต่อเนื่อง การพาสเจอไรซ์แบบ in-line pasteurization เหมาะสำหรับการพาสเจอไรซ์อาหารเหลว เช่น เครื่องดื่มน้ำนมเบียร์ไอศกรีมน้ำผลไม้ที่ต้องการกำลังการผลิตสูง และทำอย่างต่อเนื่อง ซึ่งอาหารเหลวที่ใช้ฆ่าเชื้อระบบนี้ ต้องไหลผ่านท่อได้ ปั๊มได้ น้ำนมพาสเจอร์ไรซ์ (pasteurized milk) นมเปรี้ยวพร้อมดื่มพาสเจอไรซ์ (pasteurized fermented milk drink) ไอศกรีม น้ำผลไม้ ขั้นตอนหลักของการพาสเจอไรซ์แบบต่อเนื่อง 1. ช่วงให้ความร้อน (heating section) ขั้นตอนนี้เป็นการทำให้อุณหภูมิของอาหารร้อนขึ้นจนได้อุณหภูมิสูงกว่าหรือเท่ากับอุณหภูมิที่ใช้เพื่อการพาสเจอไรซ์ (pasteurization temperature) โดยอาหารเหลวจะถูกปั๊มจากถังเก็บวัตถุดิบ (balance tank) ด้วยปั๊มป้อน (feed pump) เข้าสู่เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน (heat exchanger) ซึ่งเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนที่นิยมใช้ ได้แก่ เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบแผ่น (plate heat exchanger) เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบท่อ (tubular heat exchanger) เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบใบมีดขูด (scraped surface heat exchanger) 2. ช่วงคงอุณหภูมิ (holding section) อาหารเหลวที่มีอุณหภูมิสูงกว่า หรือเท่ากับอุณหภูมิพาสเจอไรซ์จะผ่านเข้าท่อคงอุณหภูมิ (holding tube) เพื่อรักษาอุณหภูมิพาสเจอไรซ์ไว้ให้ได้ระยะเวลาที่กำหนดโดยระยะเวลา ควบคุมด้วยเครื่องควบคุมอัตราการไหล (flow controller) โดยระยะเวลาการคงอุณหภูมิกำหนดจากขนาดของท่อ และอัตราการไหลของอาหารเหลว เพื่อให้อาหารผ่านการพาสเจอไรซ์อย่างสมบูรณ์ เช่นมีวัตถุประสงค์เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการใช้พลังงานความร้อน โดยใช้เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน เพื่อแลกเปลี่ยนความร้อนระหว่างผลิตภัณฑ์ที่ผ่านการพาสเจอไรซ์แล้ว 3. ช่วงลดอุณหภูมิ (cooling section) 4. Regenerative preheating sectionsวัตถุดิบที่ยังไม่ผ่านการพาสเจอไรซ์เพื่อเพิ่มอุณหภูมิเริ่มต้นให้กับวัตถุดิบ หรือลดอุณหภูมิของผลิตภัณฑ์ ระบบการฆ่าเชื้อ Batch pasteurization (LTLT) heating temperature ( oC) holding time อุณหภูมิ เก็บรักษา น้ำนมพาสเจอไรซ์ 63 30 นาที < 4 ซ น้ำนมเปรี้ยวพร้อมดื่มพาสเจอไรซ์ 63 30 นาที < 4 ซ ไอศกรีมผสม (ice cream mix) 69 30 นาที < 4 ซ In-line pasteurization (HTST) heating temperature ( oC) holding time อุณหภูมิ เก็บรักษา น้ำนมพาสเจอไรซ์ (ไขมันนมน้อยกว่า 10%, นมวัว นมแพะ เวย์) : 72 15 วินาที < 4 ซ น้ำนมเปรี้ยวพร้อมดื่มพาสเจอไรซ์ 72 15 วินาที < 4 ซ ผลิตภัณฑ์นม-ไขมันนมมากกว่าหรือเท่ากับ 10% หรือเติมน้ำตาล (ครีม นมช๊อกโกแลต, น้ำนมปรุงแต่ง เป็นต้น) 75 15 วินาที < 4 ซ Frozen Dairy Product Mixes, Egg Nog 80 25 วินาที < 4 ซ Ultra High Temperature (UHT) ส่วนประกอบที่สำคัญของเครื่องพาสเจอไรซ์แบบต่อเนื่อง Balance tank เป็นถังเก็บวัตถุดิบ Feed pump ปั๊มป้อน Flow controller เครื่องควบคุมอัตราการไหล Regenerative preheating sections ส่วนของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนที่ใช้เพื่อ แลกเปลี่ยนความร้อนระหว่างผลิตภัณฑ์ที่ผ่านการพาสเจอไรซ์แล้ว กับ วัตถุดิบที่ยังไม่ผ่านการพาสเจอไรซ์ เพื่อเพิ่มอุณหภูมิเริ่มต้นให้กับวัตถุดิบ หรือลดอุณหภูมิของผลิตภัณฑ์ Centrifugal clarifier เครื่องทำให้ใส เพื่อกรองสิ่งสกปรกออกจากอาหารเหลวด้วยการใช้แรงเหวี่ยงหนีศูนย์ Heating section ส่วนให้ความร้อนอาหารเหลวให้มีอุณหภูมิเท่ากับหรือสูงกว่าอุณหภูมิที่ต้องการพาสเจอไรซ์ Holding tube Booster pump Hot water heating system Regenerative cooling sections Cooling sections Flow diversion valve Control panel การบรรจุผลิตภัณฑ์ที่ผ่านการพาสเจอไรซ์แบบต่อเนื่อง หลังผ่านช่วงคงอุณหภูมิ อาหารเหลวจะถูกทำให้เย็นลงอย่างรวดเร็ว เพื่อยับยั้งการเจริญและเพิ่มจำนวนของจุลินทรีย์ โดยเฉพาะแบคทีเรียที่ทนอุณหภูมิสูง (thermophilic bacteria) และสปอร์ของแบคทีเรีย (bacterial spore) ซึ่งไม่ได้ถูกทำลายระหว่างการพาสเจอไรซ์ และหลังผ่านการพาสเจอไรซ์แล้วอาหารประเภทกรดต่ำ (low acid food) จะต้องเก็บรักษาที่อุณหภูมิต่ำ ตลอดระยะเวลาการเก็บรักษา

Maximum density at 4oC 1,000 kg/m3 1.940 slugs/ft3 Specific Weight at 4oC 9.807 kN/m3 62.43 Lbs./Cu.Ft Freezing point 0oC Boiling point 100oC Latent heat of melting 334 kJ/kg Latent heat of evaporation 2,270 kJ/kg Critical temperature - 380oC-386oC Critical pressure 221.2 bar 22.1 MPa (MN/m2) Specific heat (water) 4.187 kJ/kgK Specific heat (ice) 2.108 kJ/kgK Specific heat (vapor) 1.996 kJ/kgK Bulk modulus elasticity 2.15 x 109 Pa, N/m2 โมเลกุลของน้ำ (water molecule) ความหนาแน่นของน้ำ

Food processing equipment หมายถึงเครื่องจักร และอุปกรณ์ต่างๆ ที่ใช้ในกระบวนการแปรรูปอาหาร (food processing) ซึ่งจะต้องเป็นเครื่องจักรที่ออกแบบอย่างถูกสุขลักษณะ (hygienic designed equipment) โดยเฉพาะบริเวณที่สัมผัสโดยตรงกับอาหาร (food contact surface) เพื่อป้องกันการปนเปื้อน ที่จะนำมาสู่อันตรายในอาหาร (food hazard) ตัวอย่างเครื่องจักรและอุปกรณ์แปรรูปอาหาร กระบวนการแปรรูปอาหาร เครื่องจักรและอุปกรณ์การแปรรูป การเตรียมวัตถุดิบ (raw material preparation) เครื่องคัดขนาด (sizer) เครื่องปอกเปลือก (peeler) เครื่องบดแบบฆ้อน (hammer mill) เครื่องบดแบบลูกบอล (ball mill) เครื่องหั่นเต๋า (dicer) เครื่องลวก (blancher) เครื่องหมุนเหวี่ยง (centrifuge,decanter centrifuge) เครื่องผสม (mixer) เครื่องกวน การกรอง (filtration) Plate and frame filter การกรองด้วยเยื่อ (membrane filtration) Reverse osmosis (RO) Ultra filtration (UF) Micro filtration (MF) การทำแห้ง (dehydration) ตู้อบแห้ง (cabinet drier) เครื่องอบแห้งแบบถัง (bin drier) เครื่องอบแห้งแบบสายพาน (belt drier) เครื่องทำแห้งแบบพ่นฝอย (spray drier) เครื่องทำแห้งแบบฟลูอิดไดซ์ เบด (fluidized bed drier) เครื่องอบแห้งแบบแฟลช (flash drier) เครืองอบแห้งแบบลม (pneumatic drier) เครื่องอบแห้งแบบถังหมุน (rotary drier) เครื่องทำแห้งแบบลูกกลิ้ง (drum drier) การทำแห้งด้วยแสงอาทิตย์ (sun drying) เครื่องอบแห้งแสงอาทิตย์ (solar drier) เครื่องอบแห้งด้วยอินฟราเรด (infrared drier) การทำแห้งด้วยไมโครเวฟ (microwave drier) เครื่องอบแห้งแบบระเหิด (freeze drier) การแช่เยือกแข็ง (freezing) plate freezer fluidized bed freezer spiral freezer cryogenic freezer การแปรรูปอาหารด้วยความร้อน (thermal processing) heat exchanger plate heat exchanger steam retort hydrostatic sterilizer การทำให้เข้มข้น (concentration) evaporator vacuum evaporator falling film evaporator multiple effect evaporator ปั๊ม (pump) centrifugal pump positive displacement pump กลุ่มปั๊มแบบหมุน (rotary pump) กลุ่มปั๊มแบบเคลื่อนที่กลับไปมา (reciprocating pump) vacuum pump อุปกรณ์ลำเลียง (conveyor) screw conveyor flat top plate conveyor flight conveyor chain conveyor belt conveyor bucket elevator roller conveyor magnetic elevator อุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อน (heat exchanger) เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบแผ่น (plate heat exchanger) เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบท่อ (tubular heat exchanger) เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบใบมีดขูดผิว (scraped surface heat exchanger) เครื่องบรรจุ Filling machineเครื่องปิดฝาขวด in-line filling machine rotary filling machine เครื่องปิดฝากระป๋อง เครื่องปิดฉลาก เครื่องพิมพ์รหัส ระบบทำความสะอาด cleaning in place (CIP)

ภาระการทำความเย็น (cooling load) เป็นปริมาณความร้อนที่เกิดขึ้นในบริเวณปรับอากาศหรือทำความเย็น ที่ระบบทำความเย็นต้องกำจัดความร้อนนี้ออกไปจากพื้นที่ปรับอากาศ ในอุตสาหกรรมอาหารภาระทำความเย็นหรือแหล่งความร้อน เกิดจากปัจจัยต่างๆ ดังนี้ 1. พนักงานที่ทำงานในพื้นที่ดัีงกล่าว 2. แหล่งความร้อนจากอุปกรณ์ต่างๆ ในบริเวณนั้น เช่น หม้อต้ม ขดลวดความร้อน หลอดไฟ เครื่องปิดผนึก มอเตอร์ ฯลฯ 3. ความร้อนจากภายนอกที่ผ่านเข้ามาทางผนัง พื้นและเพดาน ด้่วยการนำความร้อน (heat conduction) การแผ่รังสีความร้อน (heat radiation) และการพาความาร้อน (heat convection) 4. ความร้อนจากกระบวนการเผาผลาญอาหารของผัก/ผลไม้ที่เก็บด้วยการแช่เย็น 5. ผลิตภัณฑ์ที่ต้องการแช่เย็นหรือแช่แข็ง 6. ความชื้นที่เกิดขึ้นในบริเวณดังกล่าว 7. การแทรกซึม/รั่วไหลของอากาศ ภาระในการทำความเย็น มีความสำคัญกับการออกแบบและเลือกใช้อุปกรณ์ทำความเย็นให้เหมาะสมกับความร้อนที่เกิดขึ้น โดยจะมีการเผื่อขนาดประมาณ 10% ของภาระการทำความเย็นเพื่อเลือกอุปกรณ์ที่เหมาะสม ที่มารูป : http://www.mech.hku.hk/bse/MEBS6006/acload.jpg

หอทำเย็น คือ อุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อนระหว่างน้ำกัับอากาศ เพื่อทำให้น้ำร้อนมีอุณหภูมิที่ลดลงจากการแลกเปลี่ยนความร้อนกับอากาศ หลักการของหอทำความเย็น คือ มีอุปกรณ์ที่ช่วยในการฉีด พ่นน้ำที่มีอุณหภูมิสูง ให้กระจายไปเป็นละออง ฝอย ขนาดเล็ก แล้วอาจตกผ่านแผงกระจายละอองน้ำ ซึ่งจะสัมผัสกับอากาศที่ถูกดูดผ่านแผงกระจายละอองน้ำและก่อให้เกิดกระบวนการถ่ายเทความร้อนสัมผัส (Sensible heat) ระหว่างหยดน้ำที่มีอุณหภูมิสูงกับอากาศที่มีอุณหภูมิต่ำกว่า ขณะเดียวกันหยดน้ำบางส่วนจะระเหยกลายเป็นไอน้ำลอยไปกับอากาศ การระเหยดังกล่าวจะใช้ความร้อนแฝง (Latent heat) ดังนั้นไอน้ำที่ระเหยจึงดึงความร้อนจากปริมาณน้ำในส่วนที่ยังเป็นของเหลว ปัจจัยที่มีผลต่อประสิทธิภาพของของหอทำเย็น คือ 1. ขนาดละออง ฝอยของน้ำที่ถูกพ่นขณะแลกเปลี่ยนความร้อนกับอากาศ 2. พื้นผิวเปียก (Fill) ที่เกิดการแลกเปลี่ยนความร้อนระหว่างอากาศกับน้ำ 3. อัตราการไหลของอากาศ ขนาดหรือความสามารถในการระบายความร้อนของหอทำความเย็น นิยมบอกกันในหน่วยตัน (Ton of cooling tower) โดย 1 ตันของหอทำความเย็น เท่ากับความสามารถระบายความร้อนออกจากน้ำได้ 15,000 Btu/hr หรือ 3,900 kcal/hr เทียบเท่ากับความสามารถในการระบายความร้อนออกจากน้ำที่มีอัตราไหล 13 ลิตร/นาที ให้อุณหภูมิำขาเข้ากับขาออกต่างกัน 5 องศาเซลเซียส ที่มารูป : http://www.southernwatertreatment.org/cooling-tower-induced-flow.gif

เหล็กกล้าไร้สนิม (stainless steel) เป็นโลหะผสม (alloy) ที่นิยมใช้เพื่อเป็นวัสดุสร้างเครื่องจักรและอุปกรณ์แปรรูปอาหาร (food processing equipment) เนื่องจากมีความแข็งแรง ทนทาน และทนต่อการกัดกร่อน พื้นผิวที่สัมผัสกับอาหาร (food contact surface) มีความปลอดภัยและถูกสุขลักษณะ ทำความสะอาดง่าย เป็นกลาง และไม่ทำปฏิกิริยากับอาหาร ส่วนประกอบของเหล็กกล้าไร้สนิม เหล็กกล้าไร้สนิมมีส่วนผสมหลักคือ โครเมียม (chromium) ซึ่งช่วยป้องกันการกัดกร่อน และนิกเกิล (Ni) มีผลต่อความแข็งแรงของโครงสร้าง โครเมียมป้องกันการกัดกร่อนจากปฏิกิริยาการรวมตัวกับออกซิเจน (oxidation) เป็นโครเมียมออกไซด์ (chromium oxide film : CrO2 หรือเรียกว่า passive film) ซึ่งเป็นฟิล์มบางมาก ติดแน่นที่ผิวของเหล็กกล้า ถ้าฟิล์มนี้ถูกทำลายจากแรงกล สารเคมี หรือออกซิเจน จะถูกสร้างทดแทนขึ้น ใหม่ด้วยตัวเอง เหล็กกล้าไร้สนิมต้องมีโครเมียม (chromium) ผสมอยู่อย่างน้อย 10.5 เปอร์เซ็นต์ และอาจมีส่วนผสมอื่นๆ เพื่อเพิ่มสมบัติการต้านทานการกัดกร่อน เช่น โมลิบดินัม (molybdenum) และไนโตรเจน (nitrogen) ซึ่งช่วยขจัดการเกิดการกัดกร่อนประเภทรูเข็มและมุมอับ ทองแดง (copper) จะช่วยเพิ่มคุณสมบัติการต้านทานการกัดกร่อนในสภาพแวดล้อมที่ไม่เหมาะสม ส่วนประกอบของเหล็กกล้าไร้สนิม มักบอกเป็นสัดส่วน เช่น สเตนเลส 18/8 เป็นเหล็กกล้าไร้สนิมที่มีโครเมียม 18 เปอร์เซ็นต์และนิกเกิล 8 เปอร์เซ็นต์ ชนิดของเหล็กกล้าไร้สนิม เหล็กกล้าไร้สนิมชนิดออสเทนนิติก (Austenitic) เป็นเหล็กกล้าไร้สนิมที่ The American Iron and Steel Institute (ASAI) จัดอยู่ในซีรี่ส์ 300 (series 300) เป็นเหล็กกล้าไร้สนิมที่นำใช้งานอย่างกว้างขวางในเครื่องจักรและอุปกรณ์แปรรูปอาหาร เกรดที่นิยมใช้มากที่สุด คือ 304 และ 316มีส่วนผสมของโครเมียม (Cr) อย่างน้อย 16 เปอร์เซนต์ และมีนิกเกิล (Ni) ซึ่งช่วยปรับปรุงสมบัติในการขึ้นรูป ความแข็งแรง บางเกรดจะมี โมลิบดินัม (Mo) ผสมอยู่ด้วยเพื่อเพิ่มความทนทานต่อการกัดกร่อน สเตนเลส 304 อาจเรียกว่าสเตนเลส เกรด 18/8 เป็นสเตนเลสในตระกูลออสเทนนิติก มีโครเมียม 18 เปอร์เซนต์ นิกเกิล 9 เปอร์เซ็นต์ เป็นสเตนเลสที่ The American Iron and Steel Institute (AISI) แนะนำให้ใช้เป็นพื้นผิวที่สัมผัสอาหาร (food contact surface) แต่ 3A Sanitary Standards อนุญาติให้ใช้เฉพาะในส่วนสนับสนุน (utility) เช่น ท่อ (pipe) เหมาะสำหรับการใช้งานที่อุณหภูมิห้อง ที่ความดันบรรยากาศ มีค่าพีเอชอยู่ในช่วง 6.5-8.0 สามารถทนการกัดกร่อนของสารละลายคลอรีนความเข้มข้นไม่เกิน 50 มิลลิกรัมต่อลิตร (ppm) สเตนเลส 316 เป็นสเตนเลสในตระกูลออสเทนนิติก ที่มีส่วนประกอบคือ โครเมียม 17 เปอร์เซ็นต์ นิกเกิล 10 เปอร์เซ็นต์ และเพิ่มส่วนผสมของโมลิบดินัม 2 เปอร์เซ็นต์ เพื่อป้องกันการกัดกร่อน ซึ่ง 3A แนะนำให้ใช้เป็นพื้นผิวสัมผัสกับอาหาร (food contact surface) มีราคาแพงกว่า สเตนเลส 304 สามารถทนอุณหภูมิสูงได้ ทนอุณหภูมิต่ำได้มากกว่า และทนการกัดกร่อนของคลอรีนที่ความเข้มข้นสูงกว่าสเตนเลส 314 ประมาณเท่าตัว ใช้เป็นวัสดุสำหรับเครื่องจักรอุปกรณ์แปรรูปอาหาร เช่น เครื่องจักรอุปกรณ์ในการผลิตเบียร์ (beer) ผลิตภัณฑ์นม (dairy product) ผลิตภัณฑ์เครื่องดื่ม (beverage) เนื้อสัตว์ (meat) เครื่องบรรจุปั๊ม วาล์ว ใบพัด อุปกรณ์เครื่องครัว เครื่องใช้บนโต๊ะอาหาร สามารถใช้งานที่อุณหภูมิต่ำติดลบได้ สำหรับถังเก็บแก๊สเหลว เช่น ไนโตรเจนเหลว (liquid nitrogen) และสามารถใช้งานที่อุณหภูมิสูง เช่น แผ่นแลกเปลี่ยนความร้อน (plate heat exchanger) ท่อและอุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อน (tubular heat exchanger) ถังเก็บ (storage tank) ภาชนะที่ใช้ในงานอุตสาหกรรมอาหาร และรถเข็นอาหาร สเตนเลส 316 L มีโครเมียน 18 เปอร์เซ็นต์ นิกเกิล 14 เปอร์เซ็นต์ และโมลิบดินัม 3 เปอร์เซ็นต์ จึงแข็งแรงและทนการกัดกร่อนได้ดีกว่า สเตนเลส 316 สำหรับเครื่องจักรอุปกรณ์แปรรูปอาหารที่ใช้งานที่อุณหภูมิกว่า 150 องศาเซลเซียส และสัมผัสกับคลอรีนที่ความเข้มข้นสูง สเตนเลส 316 จะเกิดความเครียดและแตกร้าวได้ แนะนำให้ใช้สเตนเลส 410, 409 หรือ 329 การใช้แสตนเลสในเครื่องจักรอุปกรณ์ในการผลิตผลิตภัณฑ์นม (dairy product) เครื่องจักร อุปกรณ์ ประเภทของผลิตภัณฑ์ เกรด Refrigerated storage tank ผลิตภัณฑ์นม (dairy product) ทุกชนิด 304 Centrifuge, pasteurizer น้ำนม, โยเกิร์ต, ครีม, เนย 304, 316 Plate heat exchanger, tubular heat exchanger น้ำนม, เนยแข็ง, ครีม, เนย, โยเกิร์ต 316 Packaging machine น้ำนม, ครีม, โยเกิร์ต 316 Ultra filtration equipment เนยแข็ง 316 Maturation tank เนยแข็ง,ไอศกรีม, ครีม, เนย 304 ,316 Cheese racks เนยแข็ง 304 อุปกรณ์อื่นๆ ผลิตภัณฑ์นม (dairy product) ทุกชนิด 304,316 การเชื่อมสเตนเลสตระกูลออสเทนนิติก (Austenitic) ทำได้ง่ายที่สุด และเชื่อมได้โดยไม่จำเป็นต้องให้ความร้อนก่อนทำการเชื่อม หรือให้ความร้อนภายหลังการเชื่อม แต่สิ่งที่ต้องระวัง คือผลของความร้อนที่สูงเกินไปจะทำให้เกรนหยาบและไม่ทนต่อแรงกระแทก นอกจากนี้อุณหภูมิสูงจะทำให้ชิ้นงานเชื่อมบิดเบี้ยวได้ เนื่องจากเหล็กกล้าไร้สนิมกลุ่มนี้จะขยายตัวได้มากที่อุณหภูมิสูง (high thermal expansion) แต่การนำความร้อน (thermal conductivity) ต่ำเมื่อเปรียบเทียบกับเหล็กกล้าคาร์บอน การแก้ไขทำโดยการปรับกระแสไฟฟ้าในการเชื่อมให้ต่ำเพื่อควบคุมปริมาณความร้อนที่ให้กับชิ้นงาน หรือทำ preheat เพื่อให้ชิ้นงานมีอุณหภูมิสม่ำเสมอ นอกจากนี้อาจป้องกันโดยการใช้ clamp หรือ jig ช่วยยึดชิ้นงานเชื่อม การเชื่อมแบบ back step welding การเชื่อมแบบ balanced sequence welding หรือการเชื่อมทีละน้อยๆ จะลดการบิดเบี้ยวได้ ปัญหาอีกประการ คือการเกิดโครเมียมคาร์ไบด์บริเวณรอยเชื่อม ทำให้ขาดการสร้างฟิล์มโครเมียมออกไซด์เพื่อป้องกันการเกิดสนิม ดังนั้นบริเวณรอยเชื่อมจะถูกกัดกร่อนได้ง่าย การแก้ไขสามารถทำได้โดยการใช้เหล็กกล้าไร้สนิมที่มีปริมาณคาร์บอนต่ำ เช่น 316L หรือใช้ชนิดที่มีส่วนผสมของไททาเนียม หรือไนโอเบียม (stabilized grades) เช่น 347 สเตนเลสตระกูลเฟอร์ริติกมีสมบัติดูดแม่เหล็ก พับม้วน ได้ง่าย แต่ไม่ทนต่อการกัดกร่อนและการขูดขีด มีราคาถูก มีโครเมียมเป็นธาตุผสมหลักระหว่าง 10.5-27 เปอร์เซ็นต์ บางเกรดผสมนิกเกิลลงไปเล็กน้อย บางเกรดผสมโมลิบดินัม หรืออลูมิเนียม ไททาเนียม เป็นตระกูลที่นิยมใช้ในงานผลิตเครื่องใช้บนโต๊ะอาหาร ช้อนส้อม มีด และเครื่องใช้ในครัว อ่างล้าง เป็นต้น สเตนเลสตระกูลมาร์เทนซิติกเป็นตระกูลที่มีความต้านทานการกัดกร่อนน้อยกว่าออสเทนนิติกและเฟอร์ริติก แต่มีความทนทานและแข็งแรงมากกว่า มีสมบัติดูดแม่เหล็ก โดยทั่วไปจะมีส่วนผสมของโครเมียม 12-14 เปอร์เซ็นต์ โมลิบดินัม 0.2-1 เปอร์เซ็นต์ มีนิกเกิล 0-2 เปอร์เซ็นต์ และมีคาร์บอนผสมอยู่ประมาณ 0.1-1 เปอร์เซ็นต์ ซึ่งสามารถชุบแข็งได้โดยการให้ความร้อนแล้วทำให้เย็นตัวอย่างรวดเร็วและอบคืนตัว โดยทั่วไปจะรู้จักกันใน "ซีรี่ส-00" สามารถนำไปใช้ในงานที่ต้องการความทนทานและมีความแข็ง เช่น ทำใบมีด (knife) ตัวยึด กระสวยหรือแกนเพลา หัวฉีด เพลา และสปริง โดยทั่วไปผลิตออกมาในรูปเป็นท่อนแบน แผ่น และงานหล่อ สเตนเลสตระกูลดูเพล็กซ์ โครงสร้างมีส่วนผสมระหว่างโครงสร้างเฟอร์ไรต์และออสตไนต์ จึงทำให้มีความแข็งแรงมากกว่าออสเทนนิติกและมีความทนทานต่อการกัดกร่อนชนิดรูเข็มและซอกอับ มีโครเมียมเป็นธาตุผสมอยู่ระหว่าง19 ถึง 28 เปอร์เซ็นต์ มีโมลิบดินัมสูงกว่า 5 เปอร์เซ็นต์ และมีนิกเกิลน้อยกว่าตระกูลออสเทนนิติก ใช้งานมากในสภาพแวดล้อมที่มีคลอไรด์สูง นำไปใช้ในการทำแผงและท่ออุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อน (heat exchanger) อุปกรณ์ขนถ่ายวัสดุ (material handling) ถังเก็บ ( storage tank) และถังหมัก (fermentor) ซึ่งต้องทนความดันในบรรยากาศแวดล้อมของคลอไรด์ที่มีความเข้มข้นสูง ตระกูลเพิ่มความแข็งโดยการตกผลึก มีความต้านทานการกัดกร่อนเทียบเคียงกับตระกูลออสเทนนิติก มีความแข็งแรงมากกว่าตระกูลมาร์เทนซิติก เกรด 17-4H ที่รู้จักกันทั่วไป มีโครเมียมผสมอยู่ 17 เปอร์เซ็นต์ และมีนิกเกิล 4 เปอร์เซ็นต์ ทองแดง และไนโอเบียมผสมอยู่ด้วย เนื่องจาก สเตนเลสชนิดนี้สามารถชุบแข็งได้ในคราวเดียว จึงเหมาะสำหรับทำแกน ปั๊ม (pump) และหัววาล์ว (valve) Reference การเชื่อมเหล็กกล้าไร้สนิม มาตรฐานผลิตภัณฑ์อุตสาหกรรม เครื่องใช้เหล็กกล้าไร้สนิม : ภาชนะหุงต้มที่มีรอยประสาน (มอก.2440-2552) บทวิภาค มาตรฐานผลิตภัณฑ์อุตสาหกรรม เครื่องใช้เหล็กกล้าไร้สนิม : ภาชนะหุงต้มที่มีรอยประสาน (มอก.2440-2552) http://www.3-a.org/resource/papers/stainless_steel_dairy_industry.pdf http://www.ehedg.org/uploads/DOC_08_E_2004.pdf

เป็นของเหลวที่ใช้หล่อเย็น ระบายความร้อนมีสมบัติคือ มีค่าความร้อนจำเพาะ (specific heat) สูง ความหนืด (viscoisity) ต่ำ ไม่เป็นพิษ ไม่กัดกร่อน เช่น น้ำ

การแปรรูปอาหารเหลว ด้วยความร้อน (thermal processing) แบบต่อเนื่อง โดยใช้ความร้อนสูงอย่างรวดเร็ว ทำให้รักษาคุณภาพด้านต่างๆ ของอาหารได้ดี ส่วนประกอบของการแปรรูปและการบรรจุแบบปลอดเชื้อ ประกอบด้วย 2 ขั้นตอนหลัก คือ การทำให้อาหารปลอดเชื้อ (aseptic processing) อย่างต่อเนื่องโดยใช้อุณหภูมิสูง ระยะเวลาสั้น และทำให้เย็นลงอย่างรวดเร็ว โดยอาจให้อาหารสัมผัสกับตัวกลางความร้อนโดยตรง (direct heating) หรือใช้เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน (heat exchanger) การบรรจุแบบปลอดเชื้อ (aseptic packaging system) ซึ่งเป็นการบรรจุและปิดผนึกอาหารที่ผ่านการฆ่าเชื้อแล้วในบรรจุภัณฑ์ที่ผ่านการฆ่าเชื้อ (pre-sterilized container) ในสภาวะที่ปลอดเชื้อ (aseptic condition)

สมบัติทางความร้อน (thermal properties) เป็นสมบัติทางวิศวกรรมของอาหาร (engineering properties of food) ของวัสดุที่เกี่ยวข้องกับการถ่ายเทความร้อน (heat transfer) ได้แก่ ความร้อนจำเพาะ (specific heat) การนำความร้อน (thermal conductivity) การแพร่กระจายความร้อน (thermal diffusivity) Reference http://www.tandfonline.com/doi/abs/10.1081/JFP-100000345

Enterotoxigenic E. coli เขียนย่อว่า ETEC เป็นสาเหตุของโรคอุจจาระร่วงอย่างรุนแรง โดยแบคทีเรียสายพันธุ์นี้มีการสร้างเอนเทอโรทอกซิน 2 แบบ คือ แบบที่ทนความร้อน (heat-stable toxins - ST) จำแนกย่อยออกได้อีก 2 ชนิด เรียกย่อว่า STA หรือ ST-I และ STA หรือ ST-II มีสมบัติคล้ายสารพิษของชิเจลลา และแบบที่ไม่ทนความร้อน (heat-labile toxins - LT) จำนนกออกได้เป็น 2 ชนิดเช่นกัน คือ LTA และ LTB มีสมบัติคล้ายสารพิษของเชื้ออหิวาต์ โรคอาหารเป็นพิษจาก ETEC เริ่มจากการบริโภคอาหารที่มีแบคทีเรียที่มีชีวิตประมาณ 106-1010 cfu/g เข้าไป แบคทีเรียสามารถเจริญเพิ่มจำนวนในลำไส้เล็ก พร้อมกับขับสารพิษออกมา ทำให้ผู้ป่วยเกิดอาการท้องร่วง ถ่ายอุจจาระเหลวเป็นน้ำคล้ายได้รับเชื้ออหิวาต์ แต่อาการรุนแรงน้อยกว่า อุจาระมักไม่มีเลือดปน อาการท้องร่วงเป็นผลมาจากสารพิษชนิดที่ไวต่อความร้อนกระตุ้นให้ขับสารแอดีนิล เลตไซเคลส (adenylate cyclase) จากผนังลำไส้ ซึ่งเป็นผลให้มีสาร cAMP (cyclic 3',5'-adenosine monophosphate) เพิ่มขึ้น ทำให้มีของเหลวหลั่งออกมามากในทางเดินอาหาร ส่วนสารพิษที่ทนความร้อนกระตุ้นให้มีการหลั่ง cGMP (cyclic guanosine monophosphate) เพิ่มขึ้นในเยื่อเมือก ทำให้เกิดการสูญเสียของเหลวและอิเล็กโตรไลต์ของร่างกาย ETEC ได้ชื่อว่าเป็นโรคท้องร่วงของนักเดินทาง โดยเฉพาะนักเดินทางจากประเทศที่พัฒนาแล้ว ที่เพิ่งกลับจากการเดินทางไปประเทศที่ทำลังพัฒนา เช่น นักเดินทางกลุ่มอาสาสมัครพิชคอร์พ (peace Corps volunteers) ที่เดินทางไปในชนบทในประเทศไทย ร้อยละ 57 จาก 35 คนมีอาการท้องร่วงในช่วง 5 สัปดาห์แรก และร้อยละ 50 พบ ETEC

Thermal diffusivity หรือ ค่าการแพร่ความร้อน เป็นสมบัติทางความร้อน (thermal properties) ได้จากอัตราส่วนของค่าการนำความร้อน (thermal conductivity) ของวัสดุต่อผลคูณของค่าความหนาแน่น (density) กับค่าความร้อนจำเพาะ (specific heat) ของวัสดุนั้น

Enterotoxigenic E. coli เขียนย่อว่า ETEC เป็นสาเหตุของโรคอุจจาระร่วงอย่างรุนแรง โดยแบคทีเรียสายพันธุ์นี้มีการสร้างเอนเทอโรทอกซิน 2 แบบ คือ แบบที่ทนความร้อน (heat-stable toxins - ST) จำแนกย่อยออกได้อีก 2 ชนิด เรียกย่อว่า STA หรือ ST-I และ STA หรือ ST-II มีสมบัติคล้ายสารพิษของชิเกลลา และแบบที่ไม่ทนความร้อน (heat-labile toxins - LT) จำแนกออกได้เป็น 2 ชนิดเช่นกัน คือ LTA และ LTB มีสมบัติคล้ายสารพิษของเชื้ออหิวาต์ โรคอาหารเป็นพิษจาก ETEC เริ่มจากการบริโภคอาหารที่มีแบคทีเรียที่มีชีวิตประมาณ 106-1010 cfu/g เข้าไป แบคทีเรียสามารถเจริญเพิ่มจำนวนในลำไส้เล็ก พร้อมกับขับสารพิษออกมา ทำให้ผู้ป่วยเกิดอาการท้องร่วง ถ่ายอุจจาระเหลวเป็นน้ำคล้ายได้รับเชื้ออหิวาต์ แต่อาการรุนแรงน้อยกว่า อุจจาระมักไม่มีเลือดปน อาการท้องร่วงเป็นผลมาจากสารพิษชนิดที่ไวต่อความร้อนกระตุ้นให้ขับสารแอดีนิลเลตไซเคลส (adenylate cyclase) จากผนังลำไส้ ซึ่งเป็นผลให้มีสาร cAMP (cyclic 3',5'-adenosine monophosphate) เพิ่มขึ้น ทำให้มีของเหลวหลั่งออกมามากในทางเดินอาหาร ส่วนสารพิษที่ทนความร้อนกระตุ้นให้มีการหลั่ง cGMP (cyclic guanosine monophosphate) เพิ่มขึ้น ในเยื่อเมือก ทำให้เกิดการสูญเสียของเหลวและอิเล็กโตรไลต์ของร่างกาย ETEC ได้ชื่อว่าเป็นโรคท้องร่วงของนักเดินทาง โดยเฉพาะนักเดินทางจากประเทศที่พัฒนาแล้ว ที่เพิ่งกลับจากการเดินทางไปประเทศที่กำลังพัฒนา เช่น นักเดินทางกลุ่มอาสาสมัครพิชคอร์พ (peace corps volunteers) ที่เดินทางไปในชนบทในประเทศไทย ร้อยละ 57 จาก 35 คนมีอาการท้องร่วงในช่วง 5 สัปดาห์แรก และร้อยละ 50 พบ ETEC

ไอน้ำ คือ น้ำที่ระเหยกลายเป็นไอเมื่อได้รับความร้อนถึงอุณหภูมิ 100 องศาเซลเซียส มีสถานะเป็นก๊าซ ในอุตสาหกรรมอาหารนิยมใช้ไอน้ำเป็นแหล่งพลังงานความร้อน เพื่อการแปรรูปอาหาร เช่น การทำให้อาหารสุก (cooking) การลวกอาหาร การแปรรูปอาหารด้วยความร้อนและการทำแห้ง เป็นต้น ไอน้ำเป็นแหล่งพลังงานที่สะดวก สะอาด สามารถนำไอน้ำมาใช้ซ้ำแล้วซ้ำอีกได้ เนื่องจากน้ำและไอน้ำสามารถเปลี่ยนสถานะกลับไปมาได้ สมบัติของไอน้ำ ความร้อนที่ได้จากไอน้ำ มี 2 ส่วน ส่วนแรก เรียกว่า ความร้อนสัมผัส (sensible heat) ซึ่งทำให้อุณหภูมิเพิ่มขึ้น ความร้อนส่วนที่สอง เรียกว่า ความร้อนแฝง (letent heat) ตารางไอน้ำ (steam table) อุปกรณ์การผลิต ส่งจ่าย และควบคุมไอน้ำ ไอน้ำที่ใช้ในอุตสาหกรรมอาหารมักผลิตจากหม้อไอน้ำ (boiler) โดยใช้พลังงานจากการเผาไหม้เชื้อเพลิง ไอน้ำที่ผลิตได้ ส่งมายังเครื่องจักรและอุปกรณ์แปรรูปอาหารทางท่อจ่าย - ท่อจ่ายไอน้ำ - ฉนวน - อุปกรณ์ใช้ไอน้ำ - อุปกรณ์ลดความดันไอน้ำ - ระบบนำความร้อนทิ้งกลับ - อุปกรณ์ในเส้นท่อ เช่น เกจความดัน (pressure gauge) วาล์ว หน้าแปลน

ไครโอเจน (cryogen) คือ ของเหลวที่มีจุดเดือด (boiling point) ต่ำมาก ใช้เป็นตัวกลางสำหรับการแช่เยือกแข็งอาหาร (freezing) เรียกว่า การแช่เยือกแข็งแบบไครโอจินิก (cryogenic freezing) โดยสารไครโอเจนเมื่อสัมผัสกับอาหารในบรรยากาศปกติจะเดือดอย่างรวดเร็วและเปลี่ยนสถานะเป็นไอ ดึงความร้อนแฝง (latent heat) ออกจากอาหาร ทำให้อาหารถูกแช่เยือกแข็งอย่างรวดเร็ว สารไครโอเจนที่นิยมใช้ ได้แก่ ไนโตรเจนเหลว (liquid nitrogen) และคาร์บอนไดออกไซด์เหลว (liquid carbon dioxide) เป็นต้น Cryogen Property Value Units Comments Liquid Nitrogen Boiling Point 77.348 K 1 Atm Melting Point 63.2 K 1 Atm Triple Point 63.2 K triple point temperature 0.127 Atm triple point pressure Critical Point 126.19 K critical point temperature 33.534 Atm critical point pressure 0.31311 g/ml critical point density Density 0.80663 g/ml liquid, 1 Atm, @ boiling point Dielectric Constant 1.434 liquid, 1 Atm, @ boiling point Latent Heat 198.3 kJ/kg vaporization @ 1 Atm Ammonia (NH3) Boiling Point 239.82 K 1 Atm Melting Point 195.5 K 1 Atm Triple Point 195.49 K triple point temperature 6.06 kPa triple point pressure Critical Point 405.40 K critical point temperature 111.85 Atm critical point pressure 0.22500 g/ml critical point density Density 0.68197 g/ml liquid, 1 Atm, @ boiling point Dielectric Constant 22 liquid, 1 Atm, @ boiling point Latent Heat 1369 kJ/kg vaporization @ 1 Atm Argon (Ar) Boiling Point 87.3 K 1 Atm Melting Point 83.8 K 1 Atm Triple Point 83.8 K triple point temperature 0.679 Atm triple point pressure Critical Point 150.7 K critical point temperature 48.3 Atm critical point pressure 0.544 g/ml critical point density Density 1.403 g/ml liquid, 1 Atm, @ boiling point Dielectric Constant 1.520 liquid, 1 Atm, @ boiling point Latent Heat 161.6 kJ/kg vaporization @ 1 Atm Liquid Carbon dioxide(CO2) Sublimation Point 194.7 K 1 Atm Triple Point 216.6 K triple point temperature 5.12 Atm triple point pressure Critical Point 304.21 K critical point temperature 72.878 Atm critical point pressure 0.46650 g/ml critical point density Density 1.563 g/ml subliming solid @ 1 Atm Latent Heat 573 kJ/kg subliming solid @ 1 Atm

สมบัติคอลลิเกทีฟ (colligative properties) คือสมบัติของสารละลาย ซึ่งขึ้นอยู่กับความเข้มข้นของสารละลาย ได้แก่ การลดลงของอุณหภูมิจุดเยือกแข็ง (freezing point depression) การเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิจุดเดือด (boiling point elevation) ความดันไอของสารละลาย (vapor pressure) ความร้อนแฝงของการเป็นไอ (latent heat of vaporization) ความดันออสโมติก (osmotic pressure) เป็นต้น

ความสามารถในการนำพลังงานผ่านเนื้อของวัสดุ เช่น heat conduction หมายถึงการนำความร้อน; electrical conduction หมายถึงการนำไฟฟ้า

ความกระด้างของน้ำ (water hardness) คือน้ำที่มีส่วนผสมของธาตุโลหะที่อยู่ในสภาพไอออนที่มีประจุบวก (cation) โดยเฉพาะอย่างยิ่งในสภาพไอออนที่มีประจุ +2 ทำให้น้ำมีแรงตึงผิว (surface tension) มาก เกิดฟองกับสารซักฟอก (detergent) ได้ยาก ไอออนของโลหะที่มีอยู่ในน้ำกระด้าง เช่น แคลเซียมไอออน (Ca2+) แมกนีเซียมไอออน (Mg2+) ธาตุอื่นๆ เล็กน้อย เช่น เหล็ก (II) ไอออน (Fe2+) , แมงกานีส (II) ไอออน (Mn2+) และ สทรอนเซียมไอออน (Sr2+) โดยทั่วไปใช้ปริมาณเกลือแคลเซียมและแมกนิเซียมเป็นตัวชี้วัดความกระด้างของน้ำ สาเหตุที่น้ำมีความกระด้าง น้ำมีความกระด้าง เกิดจากการที่ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ในบรรยากาศ หรือเกิดจากการย่อยสลายสารอินทรีย์บนชั้นผิวหน้าดินโดยแบคทีเรียแล้วรวมตัวกับน้ำเกิดเป็นกรดคาร์บอนิก (carbonic acid) ซึ่งเป็นกรดอ่อน เมื่อไหลซึมไปสัมผัสกับชั้นหินที่เป็นด่าง โดยเฉพาะชั้นหินปูนซึ่งมีแคลเซียมคาร์บอเนต (CaCO3) และแมกนีเซียมคาร์บอเนต (MgCO3) เป็นองค์ประกอบหลัก จะละลายหินปูนมากับน้ำทำให้มีปริมาณ Ca2+ และ Mg2+ มากขึ้น ส่งผลให้ความกระด้างของน้ำเพิ่มขึ้น ระดับความกระด้างของน้ำ ค่าความกระด้างของน้ำแสดงได้ด้วยค่า total hardness ซึ่ง คำนวณเป็นแคลเซียมคาร์บอเนต (CaCO3) มีหน่วยเป็น มิลลิกรัมต่อลิตร (หรือ 1 ส่วนในล้านส่วน, ppm) ค่าความกระด้างของน้ำ (total hardness) มิลลิกรัมต่อลิตร ชนิดของน้ำ 0-75 น้ำอ่อน น้ำฝน น้ำกลั่น 75-150 น้ำกระด้างปานกลาง น้ำประปา 150-300 น้ำกระด้าง >300 น้ำกระด้างมาก ประเภทของน้ำกระด้างและการแก้ไขความกระด้างของน้ำ ความกระด้างในน้ำที่มีอยู่ทุกประเภท จะรวมเรียกว่า ความกระด้างทั้งหมด (total hardness) แบ่งตามไอออนที่มีอยู่ในน้ำได้เป็น 2 ประเภท ดังนี้ ความกระด้างชั่วคราว (temporary hardness) หรือความกระด้างคาร์บอเนต (carbonate hardness) ซึ่งได้แก่ คาร์บอเนตไอออน (CO32- ) และไบคาร์บอเนตไอออน (HCO3- ) โดยส่วนใหญ่ในน้ำจะเป็นจำพวก Ca(HCO3)2 ซึ่งเมื่อทำให้น้ำมีอุณหภูมิสูงขึ้น เช่น การต้มน้ำให้เดือดจะสามารถกำจัดความกระด้างประเภทนี้ได้ เพราะเมื่อถูกความร้อนจะตกตะกอนกลายเป็นหินปูน Calcium hardness ไอออนประจุบวกในน้ำส่วนใหญ่เป็น Ca 2+ Magnesium hardnessไอออนประจุบวกในน้ำส่วนใหญ่เป็น Mg 2+ ความกระด้างถาวร (permanent hardness) เป็นความกระด้างที่ไม่ใช่เกิดจากเกลือคาร์บอเนต (non-carbonate hardness) ซึ่งเกิดจากไอออนอื่น ได้แก่ ซัลเฟตไอออน (SO42- ) คลอไรด์ไอออน (Cl-) ซึ่งอยู่ในรูปเกลือ ได้แก่ แคลเซียมซัลเฟต และแคลเซียมคลอไรด์ หรือ แมกนีเซียมซัลเฟต และแมกนีเซียมคลอไรด์ ละลายอยู่ ความกระด้างประเภทนี้ไม่สามารถถูกกำจัดได้ด้วยการต้มน้ำให้เดือด จะต้องทำให้ไอออนที่มีอยู่ตกตะกอน แล้วอาจแยกออกด้วยการกรองสารเคมีที่ไช้แก้ไขความกระด้างถาวร ได้แก่ ปูนขาว (แคลเซียมไฮดรอกไซด์, Ca(OH)2 ) และ โซดาแอช (โซเดียมคาร์บอเนต, Na2CO3) เติมลงไปเพื่อตกตะกอนความกระด้างถาวรชนิดคลอไรด์และซัลเฟตของแคลเซียมและแมกนีเซียมให้เกิดตะกอนของแคลเซียมคาร์บอเนตและแมกนีเซียมไฮดรอกไซด์ เพื่อทำปฏิกิริยาทางเคมีเปลี่ยนรูปเกลือแคลเซียมและแมกนีเซียมซึ่งอยู่ในรูปสารละลายในน้ำให้อยู่ในรูปตะกอน ปฏิกิริยากำจัดความกระด้างไบคาร์บอเนตโดยใช้ปูนขาว Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2 ---------->2 CaCO3 + 2H2O Mg(HCO3) 2 + Ca(OH)2 -----------> 2 CaCO3 + Mg(OH)2 ปฏิกิริยากำจัดความกระด้างแมกนีเซี่ยมด้วยปูนขาว MgCO3 + Ca(OH)2 ----------> CaCO3 + Mg(OH)2 MgSO4 + Ca(OH)2 -----------> Mg(OH)2 + CaSO4 MgCl2 + Ca(OH)2 -----------> Mg(OH)2 + CaCl2 ปฏิกิริยากำจัดความกระด้างถาวรเนื่องจากคลอไรด์และซัลเฟตของเกลือแคลเซียม ด้วยโซดาแอช CaSO4 + Na2CO3----------> CaCO3 + Na2SO4 CaCl2 + Na2CO3 ----------->CaCO3 + NaCl ปฏิกิริยากำจัดความกระด้างบางชนิดคลอไรด์ และซัลเฟตของแมกนีเซี่ยมด้วยปูนขาว ปูนขาวและโซดาแอช MgSO4 + NaCO3 + Ca(OH)2-------->Mg(OH)2 + CaCO3 + Na2SO4 MgCl2 + NaCO3 + Ca(OH)2 ---------->Mg(OH)2 + CaCO3 + 2NaCl ปฏิกิริยาระหว่างแคลเซียมคลอไรด์กับแมกนีเซียมคาร์บอเนตและโซดาแอชที่เหลือ MgCO3 + CaCl2--------> MgCl2 + CaCO3 Na2CO3 + CaCl2 --------> 2NaCl + CaCO3 สารส้ม เป็นสารช่วยตกตะกอน เพื่อให้ตะกอนจับตัวกันเป็นก้อนใหญ่ และเกิดปฏิกิริยาเคมีเร่งให้เกิดการตกตะกอนได้เร็วยิ่งขึ้น สารจับโลหะ (chelating agent) ได้แก่ EDTA ความกระด้างเทียม (pseudo hardness) ในกรณีที่น้ำนั้นมีปริมาณ Ca2+ และ Mg2+ น้อยแต่มีปริมาณของโซเดียมไอออน (Na+) สูงมากเพียงพอจะทำให้น้ำนั้นไม่เป็นฟองกับสบู่ได้ ความสำคัญของความกระด้างน้ำกับน้ำบริโภคและน้ำที่ใช้ในการแปรรูปอาหาร ผลต่อรสชาติของน้ำ เกลือแร่ที่มีอยู่ในน้ำมีผลต่อรสชาติของน้ำดื่ม (ดูมาตรฐานคุณภาพน้ำบริโภค) และอาหารที่มีน้ำเป็นส่วนประกอบ ผลต่อการล้างทำความสะอาด น้ำกระด้างทำให้เกิดคราบตกค้างอยู่นบนพื้นผิวของเครื่องใช้ ภาชนะต่างๆ และเครื่องจักรท่ีใช้แปรรูปอาหาร (food processing equipment) ที่มีพื้นผิวสัมผัสอาหาร (food contact surface) ถ้าเป็นตะกอนหรือคราบอ่อน เรียกว่า fur แต่ถ้าเป็นคราบแข็ง เรียกว่า scale คราบที่เกิดจะทำให้ผิวหน้าหยาบขึ้น เกิดการสะสมของสิ่งสกปรกต่างๆ ได้ง่ายโดยเฉพาะจุลินทรีย์ ทำให้การล้างทำความสะอาดพื้นผิวยากกว่าพื้นผิวเรียบ ผลต่อการไหลของน้ำและไอน้ำ น้ำกระด้างทำให้เกิดตะกรันภายในท่อไอน้ำ รูระบายไอน้ำ ทำให้รูหรือท่ออุดตัน น้ำหรือไอน้ำไหลผ่านไม่สะดวก ต่อความปลอดภัยของอาหารและสิ้นเปลืองพลังงาน การสะสมของตะกรัน เรียกว่า fouling หากเกิดบนพื้นผิวเครื่องจักรที่ใช้เพื่อการแปรรูปอาหารด้วยความร้อน (thermal processing) โดยเฉพาะระบบการฆ่าเชื้อแบบต่อเนื่อง (in-line pasteurization) ได้แก่ อุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อนเช่น plate heat exchange คราบตะกรันที่พอกหนาขึ้น จะเป็นเหมือนฉนวน ทำให้ลดประสิทธิภาพของการถ่ายเทความร้อน ซึ่งทำให้การฆ่าเชื้ออาหารไม่สมบูรณ์ และอาจทำให้มีจุลินทรีย์ หลงเหลืออยู่จนเป็นอันตรายต่อผู้บริโภค เนื่องจากการฆ่าเชื้อไม่สมบูรณ์ หรือทำให้ต้องใช้พลังงานเพิ่มขึ้นเพื่อให้ได้ปริมาณความร้อนเท่าที่ต้องการ ต่อคุณภาพของขนมปัง ในผลิตภัณฑ์เบเกอรี่ น้ำอ่อนไม่เหมาะสำหรับทำขนมปัง เพราะทำให้กลูเตน (gluten) ไม่แข็งแรง ทำให้แป้งโด (dough) ที่ผสมเสร็จแล้วเหนียวแฉะติดมือ แป้งโดกักเก็บแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ที่ยีสต์ (yeast) ผลิตระหว่างการหมักได้น้อย ขนมปังจะมีปริมาตรน้อย แบนราบ แต่ถ้าจำเป็นต้องใช้น้ำอ่อนในการทำขนมปัง ควรจะเพิ่มเกลือในสูตรประมาณ 2 - 5 เปอร์เซ็นต์ หรืออาจจะเพิ่มยีสต์ให้มากขึ้น เพื่อให้ยีสต์ผลิตแก๊สได้ตามปกติและกลูเตนจะกักเก็บแก๊สได้ดีระหว่างการหมัก ทำให้แป้งที่ผสมแล้วมีลักษณะนุ่มพอดี ไม่เหนียวติดมือหรือแข็งกระด้าง แต่การใช้น้ำกระด้างมากในการผลิตขนมปัง ทำให้ไม่เหมาะกับการเจริญของยีสต์. กลูเตนจับตัวกันแน่น การขึ้นฟูของปริมาตรโด (dough) น้อยลง ขนมปังแข็ง Reference http://www.mwa.co.th/2010/ewt/mwa_internet/ewt_dl_link.php?nid=506 http://www.epa.gov/glnpo/lmmb/methods/titratio.pdf การแก้ไขความกระด้างของน้ำ คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล http://www.fisheries.go.th/cf-chan/visit-water-room/calcium/cal-page.htm

ตารางไอน้ำ เป็นตารางความสัมพันธ์ระหว่างอุณหภูมิไอน้ำกับ ความดันสัมบูรณ์ (absolute pressure) ความร้อนแฝง (latent heat) Enthalpy (saturated vapour) Specific volume เกี่ยวข้องกับกระบวนการแปรรูปอาหาร (food processing) ที่ใช้ไอน้ำ (steam) เป็นตัวกลางพาความร้อน เช่น หม้อฆ่าเชื้อ (retort) เครื่องระเหย (evpaporator) เครื่องทำแห้ง (drier) เป็นต้น Reference โปรแกรมคำนวณสมบัติของไอน้ำ online http://www.buildingdesign.co.uk/mech-technical/spirax-sarco-t2/Saturated-Steam-Tables.jpg http://www.nzifst.org.nz/unitoperations/appendix8.htm

จูล (Joule สัญญลักษณ์ J) เป็นหน่วยอนุพันธ์ (derived unit) ในระบบ SI 1 ปริมาณความร้อน (quantity of heat) ซึ่งในระบบเมตริกมีหน่วยเป็น แคลอรี่ (calorie) 1 แคลอรี เท่ากับ 4.186 จูล (Joule) 2 งาน (work) งาน 1 จูลหมายถึง งานที่ได้ จากแรง 1 นิวตัน ( Newton, N) กระทำให้วัตถุเคลื่อนที่ไปเป็นระยะ ทาง 1 เมตร (N m) แสดงในรูป SI base unit คือ kg m2 s-2

ตัวเลขเรย์โนลด์ (Reynolds number, Re) เป็นความสัมพันธ์ระหว่าง RE คือ ค่าเรย์โนลด์นัมเบอร์ (Reynolds number) ซึ่งเป็น ตัวเลขไร้หน่วย (dimensionless number) v ความเร็วเฉลี่ย (average velocity) (m/s) D เส้นผ่านศูนย์กลาง ภายในขอ่งท่อ (inside pipe diameter) (m) μ ความหนืดสัมบูรณ์ (absolute viscosity) (Pa.s) ρ ความหนาแน่นของของเหลว (liquid density) ของของเหลว (kg/m3) ค่าเรย์โนลด์นัมเบอร์วิกฤต (Critical Reynolds number) เป็นตัวบ่งชี้ถึงอัตราการไหลที่การไหลเปลี่ยนจากการไหลแบบลามินาร์ (laminar flow) ไปเป็นการไหลแบบเทอร์บิวเลนต์ (turbulent flow) สำหรับของไหลในท่อ ถ้าค่าเรย์โนลด์นัมเบอร์วิกฤตมากกว่า 2,300 การไหลจะเปลี่ยนจากการไหลแบบลามินาร์ไปเป็นการไหลแบบเทอร์บิวเลนต์ Reynolds number มีประโยชน์ต่อการออกแบบเครื่องจักรอุปกรณ์แปรรูปในอุตสาหกรรมอาหาร โดยเฉพาะการแปรรูปอาหารเหลวซึ่งมีการไหลในท่อ เช่น เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน (heat exchanger)การพาสเจอไรซ์แบบต่อเนื่องในท่อ (in-line pasteurization) การล้างทำความสะอาดเครื่องด้วยระบบ cqleaning in place (CIP)

Steam retort อาจเรียกว่า saturated steam retort เป็น รีทอร์ต (retort) หรือ หม้อฆ่าเชื้อ เพื่อฆ่าเชื้ออาหารด้วยความร้อน (thermal processing) ใช้ฆ่าเชื้ออาหารที่บรรจุในบรรจุภัณฑ์ ที่ปิดผนึกสนิท (hermectically sealed container) โดยเฉพาะสำหรับอาหาร นกลุ่มกรดต่ำ (low acid food) ซึ่งต้องการฆ่าเชื้อที่อุณหภูมิสูงกว่า 100องศาเซลเซียส เพื่อการฆ่าเชื้อระดับ commercial sterilization Steam retort เป็นชนิดของหม้อฆ่าเชื้อที่ใช้กันอย่างกว้างขวางในประเทศไทยและทั่วโลก หม้อฆ่าเชื้อชนิดนี้ใช้ไอน้ำอิ่มตัว (saturated steam) ภายใต้แรงดัน เป็นตัวกลางถ่ายเทความร้อน ระหว่างการฆ่าเชื้ออาหารไอน้ำอิ่มตัว (saturated steam) ภายใน steam retort เมื่อสัมผัสกับบรรจุภัณฑ์ จะกลั่นตัวเป็นหยดน้ำ (condensate) และคายความร้อนแฝง (latent heat) ให้กับบรรจุภัณฑ์ บรรจุภัณฑ์สำหรับ steam retort ต้องทนต่อแรงดันได้ดี ซึ่งบรรจุภัณฑ์ที่เหมาะสมใช้ ได้แก่ กระป๋องโลหะ (can) บทความที่เกี่ยวข้อง ส่วนประกอบของหม้อฆ่าเชื้ออาหารกระป๋อง คำแนะนำการออกแบบหม้อฆ่าเชื้ออาหารกระป๋อง แนวทางการศึกษาการกระจายความร้อนสำหรับการฆ่าเชื้อด้วยไอน้ำและนิ่ง

Rising film evaporator หรือ climing film evaporator หมายถีง เครื่องระเหย (evaporator) ซึ่งเป็นอุปกรณ์ที่ใช้รระเหยอาหารเหลว เพื่อการทำให้เข้มข้น อาหารเหลวจะป้อนเข้าจากด้านล่าง (A) ของท่อแลกเปลี่ยนความร้อนทรงกระบอกที่วางตามแนวตั้ง มีความสูง 10-15 เมตร ซึ่งด้านนอกมีไอน้ำเป็นตัวกลางให้ความร้อน เมื่อได้รับความร้อนอาหารเหลวจะเดือด และเกิดเป็นไอลอยขึ้นด้านบน มีผลให้ของเหลวเคลื่อนที่ขี้นไปตามผนังท่อเป็นฟีมส์บางๆ เกิดการระเหยและเคลื่อนที่ขึ้นไปอย่างต่อเนื่องโดยหลักการ "thermo-siphon" อาหารเหลวจะเข้มข้นขึ้น และได้อาหารเหลวเข้มข้น (concentrate) ออกทางด้านบน (C) เครื่องระเหยแบบ rising flim evaporator ทำให้เกิดการไหลแบบปั่นป่วน (turbulent flow) ซึ่งมีค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนสูง ลดปัญหาการเกิดตะกรัน (fouling) ของผลิตภัณฑ์ที่มีความหนืดสูง ความแตกต่างระหว่างอุณหภูมิของเหลวและตัวกลาง อย่างน้อย 14องศาเซลเซียส ทำให้เกิดฟีมส์ที่ดีและต่อเนื่อง A: Feed B: Vapor C: Concentrate D: Heating Steam E: Condensate

อัตราการทำแห้ง (drying rate) คือ อัตราการระเหยน้ำออกจากวัสดุต่อพื้นที่ที่เกิดการระเหยต่อหน่วยเวลาระหว่างการทำแห้ง (dehydration) สมการของอัตราการทำแห้ง สามารถแสดงได้ดังสมการ R = -1 dm A dt เมื่อ R = อัตราการแห้งหรืออัตราการระเหย , kg/m2.hr A = พื้นที่ผิว ที่เกิดการระเหย (m2) dm = มวลของน้ำที่ระเหยต่อหนึ่งหน่วยเวลา, kg/hr dt อัตราการทำแห้งของอาหาร ขึ้นอยู่กับสภาพธรรมชาติของอาหารเริ่มต้นก่อนการทำแห้ง และสภาวะแวดล้อมระหว่างการทำแห้ง เช่น ชนิดของเครื่องทำแห้ง (drier) อุณหภูมิ เวลา ความชื้นสัมพัทธ์ สัมประสิทธิ์การพาความร้อน (heat transfer coefficient) เป็นต้น กราฟระหว่างอัตราการทำแห้ง (drying rate) และความชื้นในสารนั้น (moisture content) แบ่งออกเป็น 3 ช่วง คือ 1. ช่วงการปรับสภาวะเบื้องต้น (Initial adjustment period -AB ) เป็นช่วงเริ่มต้นที่อาหารที่ใช้ในการอบแห้ง มีความชื้นเริ่มต้น (A) ของอาหารยังสูงอยู่ ผิวของอาหารจะมีลักษณะเปียกชื้นมาก เกิดการถ่ายเทความร้อนระหว่างตัวกลางลมร้อนกับอาหาร ทำให้อุณหภูมิพื้นผิวอาหาร มีค่าใกล้เคียงกับอุณหภูมิกระเปาะเปียก (wet bulb temperature) ของกระแสลมร้อนที่ใช้เป็นตัวกลาง อัตราการทำแห้งค่อยๆ เพิ่มขึ้น จนถึงช่วงอัตราทำแห้งคงที่ (constant rate) 2. ช่วงอัตราการแห้งคงที่ (Constant rate period-BC) เป็นช่วงที่น้ำภายในวัสดุเคลื่อนที่มาที่ผิวหน้า พลังงานความร้อนที่วัสดุได้รับจะใช้ในการระเหยน้ำออกจากของวัสดุอย่างต่อเนื่อง ความชื้นเฉลี่ยของวัสดุจะลดลงเป็นสัดส่วนกับเวลาในการอบแห้ง จุดสุดท้ายของช่วงการอบแห้งความเร็วคงที่ อัตราเร็วในการอบแห้งจะเริ่มลดลง ความชื้นของวัสดุ ณ เวลานี้ เรียกว่า ความชื้นวิกฤต (critical moisture content) การคำนวณอัตราการอบแห้งในช่วงนี้ สามารถเขียนเป็นสมการได้ ดังนี้ เมื่อ Rc คือ อัตราการอบแห้งในช่วงความเร็วคงที่ hv คือ สัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อน (heat transfer coefficient, w/m2oC) Tv คือ อุณหภูมิของลมร้อน, oC และ Ti คือ อุณหภูมิที่ผิวของวัสดุ เท่ากับ TW, oC 3. ช่วงอัตราการอบแห้งลดลง (Falling rate period CD และ DE) เป็นช่วงที่ความชื้นในอาหารเหลือน้อยจนแพร่ไปยังผิวหน้าอาหารอย่างไม่ต่อเนื่อง ผิวหน้าของอาหารเริ่มแห้ง ทำให้อุณหภูมิที่ผิวของอาหารสูงขึ้นเรื่อยๆ อัตราการอบแห้งจะลดลงความชื้นจะลดลงเรื่อยๆ จนถึงค่าความชื้นสมดุล (equilibrium moisture content, XE) ซึ่งเป็นความชื้นที่ต่ำสุด ภายใต้สภาวะที่ใช้อยู่ในขณะนั้น ที่ความชื้นนี้ อัตราการทำแห้งเป็นศูนย์ น้ำในอาหารไม่สามารถระเหยออกมาได้อีก ปัจจัยที่มีอิทธิพลต่ออัตราการอบแห้ง อัตราเร็วของการทำแห้งอาหารขี้นอยู่กับ 1. ลักษณะธรรมชาติของอาหาร อาหารที่มีลักษณะเป็นรูพรุน มีความพรุน (porosity) มาก จะมีอัตราการอบแห้งเร็วเนื่องจากน้ำในอาหารสามารถเคลื่อนจากภายในออกมาภายนอกได้ง่าย นอกจากนี้อาหารที่มีพื้นที่ผิวมากอัตราการอบแห้งสามารถเกิดได้เร็วเช่นกัน ทั้งนี้ก็เนื่องจากพื้นที่การระเหยของน้ำในวัสดุเพิ่มขึ้นมากนั่นเอง 2. ขนาด รูปร่าง ปริมาตร และพื้นที่ผิวของอาหาร เป็นสมบัติทางกายภาพของอาหาร ที่มีผลต่อการทำแห้ง อาหารที่มีอัตราส่วนระหว่างพื้นที่ผิวต่อปริมาตรมาก จะมีพื้นที่ระเหยน้ำมาก จะมีอัตราการทำแห้งเร็วขึ้น ดังนั้นหากอาหารที่มีความหนามากอัตราการอบแห้งจะช้ากว่าอาหารที่มีความหนาน้อยกว่าเนื่องจากอัตราการทำแห้งจะเป็นสัดส่วนผกผันกับความหนาของอาหาร 3. ปริมาณของอาหารที่นำมาอบแห้ง อาหารที่นำมาอบแห้งในปริมาณมากๆ จะมีอัตราการอบแห้งที่ช้าเนื่องจากอากาศร้อนไม่สามารถสัมผัสกับอาหารที่นำมาอบแห้งได้อย่างทั่วถึง จึงไม่สามารถถ่ายเทความร้อนให้กับอาหารได้ จึงทำให้อัตราการอบแห้งช้าลง 4. ความสัมพันธ์ของอุณหภูมิ ความชื้นสัมพัทธ์ ความเร็วลม และความชื้นจำเพาะ (specific humidity) ของอากาศเป็นสิ่งสำคัญมาก การระเหยน้ำออกจะทำได้ดีหรือไม่ขึ้นอยู่กับความชื้นของอากาศและความเร็วลม 5. ความดัน เกี่ยวเนื่องกับการระเหยของน้ำ เนื่องจากในที่ความดันต่ำๆ ลงมา น้ำจะเดือดได้ที่อุณหภูมิต่ำลง ดังนั้นการทำแห้งภายใต้ความดันจะทำให้อัตราการทำแห้งเร็วขึ้น References http://www.fao.org/docrep/X5036E/x5036E0x.htm การอบแห้งและการประยุกต์ใช้งานเครื่องอบแห้งด้วยพลังงานแสงอาทิตย์ C.L. Hii , C.L. Law, M. Cloke. 2009. Modeling using a new thin layer drying model and product quality of cocoa. Journal of Food Engineering 90 (2009) 191-198 http://www.nzifst.org.nz/unitoperations/drying.htm