Influence of Hot Air Drying Combined with Ultrasonic Vibration System on the Energy Consumption and Bioactive Compounds of White Fingerroot Drying
Abstract
งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาผลของการอบแห้งลมร้อนร่วมกับระบบสั่นสะเทือนอัลตร้าโซนิกในการอบแห้งกระชายขาวที่มีต่อปริมาณการใช้พลังงานและคุณสมบัติของกระชายขาวหลังการอบแห้ง โดยใช้ตู้อบแห้งลมร้อนร่วมกับระบบสั่นสะเทือนอัลตร้าโซนิก ซึ่งติดตั้งระบบสั่นสะเทือนอัลตร้าโซนิก 40 กิโลเฮิรตซ์ ที่ถาดวางผลิตภัณฑ์ โดยมีระบบระบายความร้อนให้กับหัวสั่นสะเทือนเพื่อลดการสะสมความร้อนของชุดสั่นสะเทือน ทำให้สามารถอบแห้งที่อุณหภูมิสูงขึ้นได้ ตัวอย่างที่ใช้ในการทดลอง คือ กระชายขาวซึ่งเป็นสมุนไพรที่มีสรรพคุณด้านการรักษาโรคและมีสารสำคัญภายในหลายชนิด โดยการทดลองทดสอบการอบแห้งที่อุณหภูมิ 50 60 และ 70 องศาเซลเซียส ด้วยตู้อบแห้งลมร้อนและตู้อบแห้งลมร้อนร่วมกับระบบสั่นสะเทือนอัลตร้าโซนิก เพื่อเปรียบเทียบประสิทธิภาพการอบแห้งผลการทดลองพบว่า ตู้อบแห้งลมร้อนร่วมกับระบบสั่นสะเทือนอัลตร้าโซนิกใช้เวลาในการอบแห้งกระชายขาวมีอัตราการระเหยน้ำ และประสิทธิภาพการอบแห้งสูงกว่าตู้อบแห้งลมร้อนในทุกช่วงอุณหภูมิการอบแห้ง อีกทั้งที่อุณหภูมิ 70 องศาเซลเซียส มีการใช้พลังงานจำเพาะในการอบแห้งผลิตภัณฑ์ต่ำที่สุด พร้อมวิเคราะห์เปรียบเทียบสีผลิตภัณฑ์ ค่าการต้านอนุมูลอิสระ ค่าฟีนอลิก ฟลาโวนอยด์ พินอสตรอบิน และ แพนดูเรทิน เอ โดยสภาวะที่เหมาะสมที่สุดในการรักษาสาระสำคัญในกระชายขาวแห้งได้ในปริมาณสูงที่สุดคือการอบแห้งที่อุณหภูมิ 60 องศาเซลเซียส ร่วมกับระบบสั่นสะเทือนอัลตร้าโซนิก โดยมีอัตราการระเหยน้ำ ประสิทธิภาพทางความร้อนในการอบแห้ง และการใช้พลังงานจำเพาะในการอบแห้ง 0.250 กิโลกรัม/ชั่วโมง 20.72 เปอร์เซ็นต์ และ 29.960 กิโลวัตต์ชั่วโมง/กิโลกรัม ตามลำดับ
This research aims to investigate the efficiency of combining a hot air dryer with an ultrasonic vibration system in drying white turmeric and to study the properties of white turmeric after drying. For the hot air dryer combined with the 40 kilohertz of ultrasonic vibration system, a product placement tray was developed, with the installation of the ultrasonic vibration system along with a heat dissipation system for the vibrating head to dissipate accumulated heat. This system design allowed drying at higher temperatures. White turmeric was chosen as the experimental sample due to its medicinal properties and the presence of various important compounds. The drying experiments were conducted at temperatures of 50, 60, and 70 degrees Celsius using both the hot air dryer and the hot air dryer combined with the ultrasonic vibration system to compare drying performance. The results showed that the hot air dryer combined with the ultrasonic vibration system required less time for drying white turmeric, exhibited higher moisture removal rates, and achieved better drying efficiency compared to the hot air dryer alone at all drying temperature ranges. Additionally, at 70 degrees Celsius, the lowest specific energy consumption for drying the product was observed. Comparative analysis of product color, antioxidant activity, phenolics, flavonoids, pinostrobin, and panduratin A was also conducted. The optimal condition for preserving the active compounds in dried white fingerroot at the highest levels is drying at 60 degrees Celsius combined with an ultrasonic vibration system. The evaporation rate, thermal efficiency, and energy consumption were 0.250 kilogram/hour, 20.72 percent, and 29.960 kilowatt-hour/kilogram, respectively.
Keywords
[1] S. Saeed, A. Naim, and P. Tariq, “In vitro antibacterial activity of peppermint,” Pakistan Journal of Botany, vol. 38, no. 3, pp. 869–872, 2006.
[2] T. Pennapa, “Study of local herbal plants and folk wisdom for wage: Case study: Kaeng Krung National Park, Suratthani Province,” M.S. thesis, Department of Environmental Management, Prince of Songkhla University, 2016 (in Thai).
[3] T. Rongdet, “Antibacterial activity of extracts substance from some Zingiberaceae against Streptococcus pyogenes,” Research report of Faculty of Science, Naresuan University, 2013 (In Thai).
[4] Ultrasound in Food Processing, T.J. Eds., Blackie Academic and Professional: London, 1998, pp. 105–126.
[5] D. J. McClements, “Ultrasonic characterization of foods and drinks: principles, methods, and application,” Critical Reviews In Food Science and Nutrition, vol. 37, no. 1, pp. 1–46, 1997.
[6] A.Mizrach, N.Galili, and G.Rosenhouse, “Determining quality of fresh products by ultrasonic excitation,” Food Technology, vol. 48, pp. 68–71. 1994.
[7] A.William, “New technologies in food preservation and processing: part II,” Nutrition & Food Science, vol. 94, no. 1, pp. 20–23, 1994.
[8] P. Thanompongchart, P. Pintana, T. Tangoon, and N. Tippayawong, “Effect of ultrasonic vibration on pineapple drying,” in Proceeding The 3rd International Conference on Energy and Power, 2021, pp. 1–5.
[9] P.Thanompongchart, P. Pintana, and N. Tippayawong, “Thermal performance enhancement in hot air and solar drying of pineapple slices with ultrasonic vibration,” Case Studies in Thermal Engineering, vol. 37, pp. 1–5, 2022.
[10] M. J. W. Povey, “Ultrasonics in food engineering. Part II : Applications,” Journal of Food Engineering, vol. 9, no. 1, pp. 1–20, 1989.
[11] F. J. Sala, J. Burgos, S. Condon, P. Lopez, and J. Raso, “Effect of heat and ultrasound on microorganisms and enzymes,” in New methods of food preservation, Glasgow, G. W. Gould (ed.) Blackie Academic & Professional, pp. 176–204, 1995.
[12] H. Bozkir and A. R. Ergün, “Effect of sonication and osmotic dehydration applications on the hot air-drying kinetics and quality of persimmon,” Lwt-Food Science and Technology, vol. 131, 2020.
[13] V. Rungsardthong, Food Processing Technology, 2nd ed. Bangkok: KMUTNB Textbook Publishing Center, 2002 (in Thai).
[14] P. Thanompongchart, P. Pintana, and N. Tippayawong, “Improving solar dryer performance with automatic control of auxiliary heated air,” Energy Report, vol. 9, pp. 109–113, 2023.
[15] S. Jakhom, “Fruit and herb drying using combined techniques of heat pump and far-infrared radiation,” M.S. Thesis, Department of Energy Technology, King Mongkut’s University of Technology Thonburi, 2003 (in Thai).
[16] CIE 15.2: 1986 Colorimetry, 2nded The International Commission (CIE), Vienna, 1986.
[17] W. Chomkitichai, “Effect of salinity stress on seed germination and antioxidant activities of germinated cereal grains,” PSRU Journal of Science and Technology, vol. 8, no. 2, pp. 40–55, 2023 (in Thai).
[18] A. S. N. Formagio, C. R. F. Volobuff, M. Santiago, C. A. L. Cardoso, M. D. C. Vieira, and Z. V. Pereira, “Evaluation of antioxidant activity, total flavonoids, tannins and phenolic compounds in psychotria leaf extracts,” Antioxidants, vol. 3, no. 4, pp. 745–757, 2014.
[19] S. Jansuna, L. Charoensup, Y. Jirakiattikul, and B. Harakotr, “Effects of drying temperatures and times on antioxidant contents and their activities of Centella asiatica (L.) Urb. leaves,” Thai Science and Technology Journal, vol. 28, no. 12, pp. 2261–2272, 2020 (in Thai).
[20] K. Sooksing and W. Jirapakkul, “Effect of drying on flavonoid content and antioxidant capacity in fingerroots (Boesenbergia pandurate),” in Proceeding The 49th Kasetsart University Annual Conference, 2011, pp. 641–648 (in Thai).
[21] S. Chinnasarn, W. Yuenyongputtakal, N. Krasae chol, M. Khaenman, and A. Chalongjan, “Effect of processing on antioxidant activity of bustard cardamom powder,” Huachiew Chalermprakiet Science and Technology Journal, vol. 5, no. 1, pp. 41–51, 2019 (in Thai).
[22] M. A. Martin-Cabrejas, Y. Aguilera, M. M. Pedrosa, C. Cuadrado, T. Hernandez, S. Diaz, and R. M. Esteban, “The impact of dehydration process on antinutrients and protein digestibility of some legume flours,” Food Chemistry, vol. 114, pp. 1063–1068, 2009.
[23] P. C. H. Hallamn, “Evidence for health benefits of plant phenols: local or systemic effects,” Journal of the Science of Food and Agriculture, vol. 81, no. 9, pp. 842–852, 2001.
[24] S. Ruangsawang, and H. Niamsup, “Antioxidant activity of galangal: Effects of cooking methods,” in Proceedings The 7th International Conference on Biochemistry and Molecular Biology, pp. 1–7, 2021.
DOI: 10.14416/j.kmutnb.2024.11.004
ISSN: 2985-2145
Email this article 
Hide
Show all