Drying of Macadamia Nuts by Microwave - Hot Air Combination

Abstract

The objectives of this work are to study the effect of microwave power control on macadamia drying kinetics, quality, energy consumption and drying efficiency. The experiment was divided into 2 parts; part I was drying with surface temperature control in the range of 60-80 °C using a thermal radiation detector. A 850 W of microwave power combined with hot air drying at temperature in the range of 40-70 °C were used. Microwave was automatically worked when the surface temperature was lower than setting. Part II, drying without surface temperature control was using microwave power in the range of 1.37-4.39 W/g combined with hot air drying at temperature in the range of 40-60 °C. The constant air velocity was fixed at 1 m/s. The initial nut moisture content of 13% dry basis (nut in shell) was dried down to ~3.5 % dry basis. Quality assessment, colour L* (lightness), a* (redness), b* (yellowness), water activity, hardness and rancidity by peroxides value were determined.

Results showed that the highest drying rate was drying without surface temperature control at 2.80 g evaporated water per minute. The highest drying rate of with surface temperature control was 0.97 g evaporated water per minute. The higher drying temperature and microwave power resulted in increase in drying rate. For the quality of macadamia after drying found that the trend of L* of kernel of drying with surface temperature control was higher than without surface temperature control. The a* and b* of high temperature drying was higher than low temperature drying. When considering in the highest lightness, the drying with surface temperature control at 60 °C combined with hot air at 60 °C. The kernel hardness of drying with and without surface temperature control was 84-143 N and 63-108 N. Moreover, the peroxide value of high drying temperature was lower than low drying temperature. The peroxide value was decreased when the microwave power increased. For the total energy consumption, it was decreased when the microwave power increased. The lowest total energy consumption of drying with and without surface temperature control was 0.42 and 0.06 kW-h. Drying efficiency of drying without surface temperature control was higher than drying with surface temperature control and only hot air drying, respectively.

From the result when considering in energy consumption and quality, it could be concluded that drying with surface temperature control of 60 C and hot air at 60 C is appropriate for macadamia drying due to highest L* value, low level of peroxides value and energy consumption was less than hot air drying alone.

งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาผลของการควบคุมกำลังไมโครเวฟต่อจลนพลศาสตร์การอบแห้งแมคคาเดเมีย คุณภาพ การใช้พลังงานและประสิทธิภาพการอบแห้ง การทดลองแบ่งเป็น 2 ส่วน ส่วนแรก มีการควบคุมอุณหภูมิผิวของเมล็ดแมคคาเดเมียที่ 60-80 องศาเซลเซียส ด้วยเครื่องตรวจจับความร้อนแบบแผ่รังสี และใช้กำลังไมโครเวฟ 850 วัตต์ ร่วมกับลมร้อนอยู่ในช่วง 40-70 องศาเซลเซียส โดยไมโครเวฟจะทำงาน เมื่ออุณหภูมิผิวต่ำกว่าค่าที่กำหนดไว้ ส่วนที่สอง การอบแห้งแบบไม่มีการควบคุมอุณหภูมิผิวใช้กำลังไมโครเวฟ 1.57-4.39 วัตต์ต่อกรัม ร่วมกับลมร้อนอยู่ในช่วง 40-60 องศาเซลเซียส และใช้ความเร็วลมคงที่ 1 เมตรต่อวินาที ความชื้นเมล็ดแมคคาเดเมียในกะลาเริ่มต้นประมาณร้อยละ 13 ฐานแห้ง อบแห้งจนได้ความชื้นสุดท้ายร้อยละ 3.5 ฐานแห้ง วิเคราะห์คุณภาพด้านค่าสี ความสว่าง (L*) ความเป็นสีแดง (a*) ความเป็นสีเหลือง (b*) ค่าน้ำอิสระ ค่าความแข็ง และความหืนโดยวิเคราะห์ค่าเปอร์ออกไซด์

จากผลการทดลองพบว่าอัตราการอบแห้งสูงสุด 2.80 กรัมน้ำระเหยต่อนาที ในกรณีที่ไม่มีการควบคุมอุณหภูมิผิว และมีการควบคุมอุณหภูมิผิวมีค่า 0.97 กรัมน้ำระเหยต่อนาที โดยอุณหภูมิและกำลังไมโครเวฟที่สูงขึ้นส่งผลให้อัตราการอบแห้งเพิ่มขึ้น สำหรับคุณภาพของเมล็ดแมคคาเดเมียหลังการอบแห้ง พบว่าการควบคุมอุณหภูมิผิวค่า L* ของเนื้อในมีแนวโน้มสูงกว่าการอบแห้งที่ไม่มีการควบคุมอุณหภูมิผิว เมื่ออบแห้งที่อุณหภูมิสูงค่า a* และค่า b* จะสูงกว่าการอบแห้งที่อุณหภูมิต่ำ เมื่อพิจารณาที่ความสว่างสูงสุด พบว่าอยู่ที่เงื่อนไขการควบคุมอุณหภูมิผิว 60 องศาเซลเซียส ร่วมกับอากาศร้อน 60 องศาเซลเซียส และผลการเปรียบเทียบค่า L* พบว่าการควบคุมอุณหภูมิผิวมีความแตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญกับไม่มีการควบคุมอุณหภูมิผิวในทุกเงื่อนไข (p<0.05) ค่าความแข็งของเนื้อในที่มีการควบคุมอุณหภูมิผิวอยู่ในช่วง 84 ถึง 143 นิวตัน และไม่มีการควบคุมอุณหภูมิผิว อยู่ในช่วง 63 ถึง 108 นิวตัน นอกจากนี้พบว่าการอบแห้งที่อุณหภูมิสูงขึ้นจะทำให้ค่าเปอร์ออกไซด์สูงกว่าการอบแห้งที่อุณหภูมิต่ำ และค่าเปอร์ออกไซด์จะมีค่าลดลงเมื่อระดับกำลังไมโครเวฟเพิ่มขึ้น สำหรับการใช้พลังงานรวมพบว่ามีค่าลดลงเมื่ออุณหภูมิและกำลังไมโครเวฟเพิ่มขึ้น พลังงานรวมต่ำสุดของการควบคุมอุณหภูมิผิวและไม่มีการควบคุมอุณหภูมิผิวมีค่า 0.42 และ0.06 กิโลวัตต์ – ชั่วโมง สำหรับการอบแห้งที่ไม่มีการควบคุมอุณหภูมิผิวมีประสิทธิภาพสูงกว่าการอบแห้งที่มีการควบคุมอุณหภูมิผิว และการอบแห้งลมร้อนเพียงอย่างเดียว ตามลำดับ

จากผลการทดลองเมื่อพิจารณาในด้านพลังงานและคุณภาพ สามารถสรุปได้ว่าการควบคุมอุณหภูมิผิวแมคคาเดเมียที่ 60 องศาเซลเซียส ด้วยไมโครเวฟร่วมกับอากาศร้อนที่อุณหภูมิ 60 องศาเซลเซียส มีความเหมาะสมสำหรับการอบแห้งเมล็ดแมคคาเดเมีย เนื่องจากค่าสีความสว่างสูงสุด มีค่าความหืนในระดับต่ำและการใช้พลังงานต่ำกว่าการอบแห้งลมร้อนเพียงอย่างเดียว