Drying of Silkworm Pupae by Microwave-hot Air Combination

Abstract

The aims of this research are to study the effect of microwave density, drying temperature and air velocity on drying kinetics of silkworm pupae, quality, mathematical model, specific energy consumption and moisture diffusivity coefficient. The experiment was divided into 2 parts. The first part was the drying of silkworms with hot air only at temperature of 50, 60 and 70 °C with air velocity of 0.5 and 1.0 m/s. The second part was microwave drying with hot air combination at microwave density of 0.67, 1.00 and 1.33 W/g with hot air at 50, 60 and 70 °C at air velocity of 1 m/s. Initial moisture of silkworm pupae at about 72 percent wet basis was dried until the final moisture content down to 10 percent wet basis.After drying, color values, brightness (L*), redness (a*), and yellowness (b *) were determined.

Results showed that only hot air drying, drying rate was increased with drying temperature and air velocity. Drying at 50, 60 and 70 degrees Celsius at air velocity of 0.5 m/s took 945, 585 and 405 min, at 1.0 m/s took465, 345 and 225 min, respectively. Moreover, the drying rate of drying with microwave-hot air combination was increased with microwave density, while as the temperature did not affect to the drying rate. The drying time of drying at microwave density of 1.33 W/g with hot air temperature was 16 min. When considering in specific energy consumption found that drying at microwave density of 1.33 W/g combined with air temperature of 50 °C had the lowest value of 12 kJ/kg. For color values, the trend of L* was decreased and a* b* were increased when the drying temperature and microwave density increased. The L* of drying by microwave-hot air combination was higher than only hot air drying. For the moisture diffusivity coefficient, it was increased with microwave density which was in the range of 0.00775-0.0186 cm2/min. For mathematical prediction of microwave assisted hot air drying found that Page’s model was the best for prediction.

งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาผลของความหนาแน่นกำลังไมโครเวฟ อุณหภูมิอากาศร้อน และความเร็วลมต่อจลนพลศาสตร์การอบแห้งดักแด้ไหม คุณภาพ แบบจำลองคณิตศาสตร์ การใช้พลังงานจำเพาะและสัมประสิทธิ์การแพร่ความชื้น การทดลองแบ่งเป็น 2 ส่วน ส่วนแรกเป็นการอบแห้งดักแด้ไหมด้วยอากาศร้อนเพียงอย่างเดียวที่อุณหภูมิอากาศร้อน 3 ระดับ คือ 50 60 และ 70 องศาเซลเซียส และความเร็ว 0.5 และ1.0 เมตรต่อวินาที ส่วนที่สอง การอบแห้งด้วยไมโครเวฟร่วมกับอากาศร้อน ที่ความหนาแน่นไมโครเวฟ 0.67 1.00 และ 1.33 วัตต์ต่อกรัม ร่วมกับอากาศร้อน 3 ระดับ คือ 50 60 และ 70 องศาเซลเซียส และใช้ความเร็วลมคงที่ 1 เมตรต่อวินาที ความชื้นดักแด้ไหมเริ่มต้นประมาณร้อยละ 72 ฐานเปียก อบแห้งจนได้ความชื้นสุดท้ายร้อยละ 10 ฐานเปียก หลังการอบแห้งวิเคราะห์คุณภาพด้านสี ความสว่าง (L*) ความเป็นสีแดง (a*) และความเป็นสีเหลือง (b*)

จากผลการทดลองพบว่า การอบแห้งด้วยอากาศร้อนเพียงอย่างเดียว อัตราการอบแห้งเพิ่มขึ้นตามอุณหภูมิอากาศร้อนและความเร็วลม โดยการอบแห้งที่อุณหภูมิ 50, 60 และ 70 องศาเซลเซียส ความเร็วลม 0.5 เมตรต่อวินาที ใช้เวลาในการลดความชื้น 945 585 และ 405 นาที ที่ความเร็วลม 1.0 เมตรต่อวินาที ใช้เวลาอบแห้ง 465 345 และ 225 นาที ตามลำดับส่วนอัตราการอบแห้งด้วยไมโครเวฟร่วมกับอากาศร้อนจะมีค่าเพิ่มขึ้นตามความหนาแน่นไมโครเวฟ โดยอุณหภูมิไม่มีผลต่ออัตราการอบแห้ง การอบแห้งที่ความหนาแน่นไมโครเวฟ 1.33 วัตต์ต่อกรัม ร่วมกับลมร้อนทุกระดับอุณหภูมิ ใช้เวลาในการอบแห้ง 16 นาที เมื่อพิจารณาค่าพลังงานจำเพาะพบว่าการอบแห้งด้วยไมโครเวฟ 1.33 วัตต์ต่อกรัม ร่วมกับอากาศร้อน 50 องศาเซลเซียส ใช้พลังงานจำเพาะน้อยที่สุด 12 กิโลจูลต่อกิโลกรัม สำหรับค่าสี พบว่า ค่า L* ของดักแด้ไหมมีแนวโน้มลดลง ค่า a* และ b* เพิ่มขึ้น เมื่ออุณหภูมิและความหนาแน่นไมโครเวฟเพิ่มขึ้น โดยค่า L* ของการอบแห้งด้วยไมโครเวฟร่วมกับอากาศร้อนจะมีค่าสูงกว่าการอบแห้งด้วยอากาศร้อนเพียงอย่างเดียว สำหรับค่าสัมประสิทธิ์การแพร่มีค่าเพิ่มขึ้นตามความหนาแน่นไมโครเวฟ ซึ่งมีค่าอยู่ในช่วง 0.00775 - 0.0186 ตารางเซนติเมตรต่อนาที การทำนายผลการอบแห้งดักแด้ไหมด้วยไมโครเวฟร่วมกับอากาศร้อนด้วยสมการแบบจำลองทางคณิตศาสตร์พบว่า สมการของ Page สามารถทำนายผลการอบแห้งได้ดีที่สุด