ส่วนประกอบ หรืออุปกรณ์ที่ใช้ในระบบการทำความร้อนแบบไดเล็กทริก ทั้งคลื่นวิทยุ และคลื่นไมโครเวฟ สำหรับส่วนประกอบและอุปกรณ์ในการให้ความร้อนด้วนคลื่นไมโครเวฟ มีการใช้งานกันอย่างกว้างขวางในอุตสาหกรรมอบแห้ง
แนวทางเลือกเทคโนโลยีการอบแห้งในอุตสาหกรรมและ
เทคโนโลยีการอบแห้งเพื่อลดต้นทุนการผลิต (ตอนจบ)
ทนงศักดิ์ วัฒนา
ส่วนประกอบ อุปกรณ์ในกระบวนให้ความร้อนแบบไดอิเล็กทริก
ส่วนประกอบ หรืออุปกรณ์ที่ใช้ในระบบการทำความร้อนแบบไดเล็กทริก ทั้งคลื่นวิทยุ และคลื่นไมโครเวฟประกอบด้วย ส่วนประกอบหลัก 3 ส่วน คือ ส่วนกำเนิดคลื่น ส่วนกระจายคลื่น และส่วนของโครงสร้างเตา ในบทความนี้ จะขอกล่าวเฉพาะส่วนประกอบและอุปกรณ์ในการให้ความร้อนด้วนคลื่นไมโครเวฟ เท่านั้น เนื่องจากมีการใช้งานกันอย่างกว้างขวางในการให้ความร้อนหรือการอบแห้งอุตสาหกรรม ส่วนประกอบและอุปกรณ์ในการให้ความร้อนด้วนคลื่นไมโครเวฟ โดยทั่วไป ดังแสดงในรูปที่ 7 ซึ่งประกอบด้วย 7 อุปกรณ์ คือ แมกนีตรอน (Magnetron), แหล่งจ่ายกำลังไฟฟ้า (Power Supply), ท่อนำคลื่น (Wave Guide) อุปกรณ์ป้องกัน (Circulator), Directional Coupler, Tuner และ Cavity
รูปที่ 7 ส่วนประกอบ อุปกรณ์พื้นฐานในการทำความร้อนแบบไมโครเวฟ
1. แมกนีตรอน (Magnetron) แมกนีตรอนเป็นอุปกรณ์ที่สร้างคลื่นไมโครเวฟโดยการเปลี่ยนพลังงานไฟฟ้า ภายใต้แรงดันไฟฟ้าสูง ภายในแมกนีตรอนประกอบด้วย ขั้วแคโทด (Cathode) ขั้วแอโนด (Anode) แม่เหล็กถาวร และ Antenna
ก) ส่วนประกอบภายในแมกนีตรอน
ข) การเกิดคลื่นไมโครเวฟในแอโนด
รูปที่ 8 แสดงส่วนประกอบของแมกนีตรอน และลักษณะการเกิดคลื่นไมโครเวฟ (ที่มา: http://mainland.cctt.org)
รูปที่ 9 แสดงส่วนประกอบ และรูปร่างภายนอกของแมกนีตรอน (ที่มา: http://www.upv.es/gcm)
แมกนีตรอน จะสามารถส่งคลื่นไมโครเวฟออกมาได้ โดยการเริ่มต้นด้วยการจ่ายไฟฟ้ากระแสสลับแรงดันต่ำประมาณ 3-4 โวลต์ กระแสประมาณ 10 แอมแปร์ ไปที่ไส้หลอด จะทำให้เกิดอิเล็กตรอนวิ่งออกมา และเมื่อจ่ายไฟฟ้าแรงดันสูงไปที่ขั้วแคโทด ก็จะทำให้อิเล็กตรอนถูกทำให้เคลื่อนที่ภายใต้อิทธิพลของสนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็กถาวร จะทำให้เกิดความต่างศักย์ขึ้น และถ้าความต่างศักย์สูงถึงค่าหนึ่งก็จะปล่อยคลื่นไมโครเวฟออกมา โดยผ่านทาง Antenna คลื่นไมโครเวฟที่สร้างโดยแมกนีตรอนจะมีความถี่แตกต่างกันออกไป ขึ้นอยู่กับโครงสร้างภายในช่องสุญญากาศระหว่างขั้วแอโนดและแคโทด ความถี่ที่แมกนีตรอนสร้างขึ้น เช่น 915 MHz, 2,450 MHz เป็นต้น
แมกนีตรอนสามารถแบ่งได้เป็น 2 ประเภท คือ แมกนีตรอนที่ทำงานเป็นจังหวะ (Pulse Magnetron) ซึ่งใช้ในงานด้านการสื่อสาร เช่น ในงานเรดาร์ ดังแสดงในรูปที่ 10 และชนิดที่ทำงานต่อเนื่อง (Continuous Wave Magnetron) ซึ่งจะใช้ในงานการให้ความร้อนทั้งในบ้านเรือน เช่น ในเตาไมโครเวฟ หรือแม้แต่งานให้ความร้อนในอุตสาหกรรม ดังแสดงในรูปที่ 11 แต่สำหรับการใช้งานจริงในระดับอุตสาหกรรมซึ่งส่วนใหญ่เครื่องจะถูกออกแบบมาให้ทำงานแบบต่อเนื่อง
ดังนั้นแมกนีตรอนจึงเป็นแมกนีตรอนที่แตกต่างจากแมกนีตรอนที่ใช้ในเตาอบไมโครเวฟบ้าน (Domestic Microwave) เป็นแมกนีตรอนอุตสาหกรรม ซึ่งแมกนีตรอนแบบนี้จะทำงานได้อย่างต่อเนื่องและยาวนาน ซึ่งชั่วโมงทำงานมากสุดของแมกนีตรอนสูงถึง 10,000 ชั่วโมง หรือประมาณ 10 ปี
ก) W-band Pulse Magnetron, 95 GHz
ข) D-band Pulse Magnetron, 120-150 95 GHz
รูปที่ 10 แสดงลักษระของแมกนีตรอนที่ทำงานเป็นจังหวะ (ที่มา: http://www.insight-product.com)
ก) ประยุกต์ใช้กับเตาอบในครัวเรือน
ข) ประยุกต์ใช้กับเครื่องอบแห้งแบบสายพานในอุตสาหกรรม
รูปที่ 11 แสดงการประยุกต์ใช้แมกนีตรอนชนิดทำงานต่อเนื่อง
2. ท่อนำคลื่น (Wave Guide) ท่อนำคลื่นเป็นสายส่งสัญญาณชนิดหนึ่งใช้ในการส่งคลื่นไมโครเวฟ ลักษณะโดยทั่วไปจะมีลักษณะเป็นท่อกลม หรือท่อสี่เหลี่ยม ทำจากท่อทองแดงหรืออะลูมิเนียม ด้านในฉาบด้วยเงินเพื่อให้ท่อนำคลื่นเป็นตัวนำที่ดี ซึ่งสาเหตุที่ท่อนำคลื่นต้องทำเป็นท่อ เพราะจะทำให้คลื่นไมโครเวฟสูญเสียพลังงานน้อยกว่าการทำเป็นรูปแบบอื่น รูปแบบของท่อนำคลื่นที่ใช้ในระบบทำความร้อนด้วยไมโครเวฟ ดังแสดงในรูปที่ 12 และรูปที่ 13
รูปที่ 12 แสดงลักษณะของท่อนำคลื่น
รูปที่ 13 แสดงท่อนำคลื่นที่ใช้ในงานไมโครเวฟ (ที่มา: http://www.microwaveengservices.com)
ในการเคลื่อนที่ของคลื่นไมโครเวฟในท่อนำคลื่น มีค่าความถี่ของคลื่นที่สามารถคลื่นที่ได้ โดยค่าความถี่ต่ำสุดที่สามารถเคลื่อนที่ได้ เราเรียกว่า ความถี่คัตออฟ ซึ่งถ้าความถี่ของคลื่น สูงกว่าความถี่คัตออฟก็จะสามารถคลื่นที่ได้ โดยขนาดของท่อนำคลื่นต่างกัน ค่าความถี่คัตออฟ ก็ต่างกัน ซึ่งคำนวณได้จาก สมการที่ 9, รูปที่ 7 และรูปที่ 14
รูปที่ 14 แสดงมิติต่าง ๆ ของท่อนำคลื่น
3. อุปกรณ์ป้องกัน (Circulator) เป็นอุปกรณ์เพื่อป้องกันการสะท้อนของคลื่นไมโครเวฟกลับไปยังแมกนีตรอน เพื่อยืดอายุการใช้งานของแมกนีตรอน รูปแบบของ Circulator ดังแสดงในรูปที่ 15
รูปที่ 15 แสดงลักษณะของ Circulator ในระบบ Microwave
(ที่มา: http://www.aft-microwave.com)
4. อุปกรณ์ปรับค่าคลื่น (Matching Turner) เป็นอุปกรณ์ที่ปรับค่าของคลื่นไมโครเวฟให้เหมาะกับการใช้งานหรือเหมาะกับวัสดุให้ความร้อน และต้องใช้ร่วมกับอุปกรณ์วัดกำลังคลื่น (Power Monitor)
รูปที่ 16 แสดงลักษณะของ Turner ในระบบ Microwave
5. Directional Coupler เป็นอุปกรณ์ที่เพิ่มประสิทธิภาพการทำงานของระบบให้มีประสิทธิภาพสูงขึ้น
6. คาวิตี้ (Cavity) ซึ่งเป็นส่วนที่บรรจุวัสดุเพื่อทำให้วัสดุร้อนขึ้น หรือต้องการไล่น้ำออกจากวัสดุอบเพื่อทำให้แห้ง โดยคลื่นไมโครเวฟที่ออกจากจากแมกนีตรอนจะส่งท่อนำคลื่น และอุปกรณ์ประกอบต่าง ๆ ส่งผ่านไปยังคาวิตี้ ซึ่งต้องได้รับการออกแบบให้เหมาะสมกับวัสดุ และกำลังของคลื่นไมโครเวฟที่ใช้ในการทำความร้อน คาวิตี้สามารถแบ่งได้เป็น 2 แบบ คือ คาวิตี้ชนิดทำงานเป็นกะ และคาวิตี้ชนิดทำงานเป็นแบบต่อเนื่อง
โดยทั่วไปคาวิตี้จะมีขนาดใหญ่ และทำจากโลหะเพื่อทำให้คลื่นไมโครเวฟเกิดการสะท้อนไปมาได้ภายในคาวิตี้ และเกิดความร้อนขึ้นในวัสดุได้อย่างสม่ำเสมอ คาวิตี้ที่มีการใช้งานในอุตสาหกรรมจะประกอบกันเป็นอุโมงค์และภายในมีสายพานลำเลียงเพื่อลำเลียงวัสดุที่ต้องการทำให้ร้อนหรืออบแห้งเคลื่อนที่เข้าไปในคาวิตี้และเคลื่อนที่ออกแบบต่อเนื่อง ทำให้กำลังการผลิตสูง แต่คาวิตี้แบบนี้มักจะประสบปัญหาเรื่องความไม่สม่ำเสมอของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่มากระทบกับวัสดุซึ่งส่งผลโดยตรงต่อการกระจายความร้อนภายในวัสดุภายในคาวิตี้ ซึ่งวิธีการแก้ปัญหา โดยการใช้ใบพัดโลหะที่มีความเร็วรอบต่ำ ตรงทางออกของท่อนำคลื่น ดังแสดงในรูปที่ 17 หรือแม้แต่การเพิ่มช่องทางออกของคลื่นไมโครเวฟให้มีจำนวนมากขึ้นเพื่อเพิ่มการกระจายคลื่นให้มากขึ้น
รูปที่ 17 แสดงการเพิ่มใบกวนในคาวิตี้เพื่อเพิ่มการกระจายคลื่นไมโครเวฟ
7.แหล่งจ่ายกำลังไฟฟ้า (Power Supply) และระบบควบคุม (Power control) เป็นระบบที่จ่ายกำลังไฟฟ้าและควบคุมการทำงานของระบบไมโครเวฟ ให้ทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพและสมบูรณ์ เป็นไปตามความต้องการใช้งาน
การประยุกต์ใช้เทคโนโลยีการอบแห้งด้วยไมโครเวฟในงานอุตสาหกรรม
ในส่วนประกอบของระบบไมโครเวฟซึ่งกล่าวไปแล้วนั้น จะประกอบด้วยส่วนย่อย ๆ หลาย ๆ ส่วนเพื่อให้ระบบทำงานอย่างมีประสิทธิภาพและประหยัดพลังงาน แต่ในการประยุกต์ใช้ในการให้ความร้อน หรือการอบแห้งวัสดุในทางอุตสาหกรรม ส่วนประกอบอย่างอื่นในระบบจะไม่เปลี่ยนแปลง ยกเว้น คาวิตี้ซึ่งออกแบบตามกำลังการผลิต วัสดุที่นำมาอบ และในบางครั้งยังเพิ่มอุปกรณ์หรือระบบบางอย่าง เพื่อให้เหมาะสมกับวัสดุ คุณภาพของวัสดุที่ต้องการ หรือแม้แต่กำลังการผลิตที่ต้องการ เช่น เพิ่มระบบสุญญากาศในคาวิตี้ หรือการเพิ่มระบบลมร้อนเพื่อให้การพาความชื้นบริเวณผิวหน้าได้ดีขึ้น เป็นต้น ซึ่งในส่วนนี้จะกล่าวถึงการประยุกต์การใช้เทคโนโลยีไมโครเวฟในการทำให้วัสดุร้อน หรือการอบแห้งวัสดุที่ใช้งานในอุตสาหกรรม ดังนี้
1. ระบบทำความร้อนด้วยไมโครเวฟร่วมกับสายพานลำเลียงแบบต่อเนื่อง ในปัจจุบันความก้าวหน้าในการพัฒนาทางด้านเทคโนโลยีการทำความร้อนด้วยไมโครเวฟทำให้หน่วยงานต่าง ๆ ทั้งในประเทศและต่างประเทศได้พัฒนาเครื่องอบแห้งหรือให้ความร้อนแบบต่อเนื่องเพื่อใช้ในเชิงพาณิชย์เพื่อให้ความร้อนหรืออบแห้งวัสดุอุตสาหกรรม หรือพืชผลทางการเกษตรให้มีความรวดเร็ว ประหยัดพลังงาน และมีกำลังการผลิตที่มีปริมาณมากเพื่อลดต้นทุนการผลิตในภาคการผลิต
ระบบทำความร้อนด้วยไมโครเวฟร่วมกับสายพานลำเลียงแบบต่อเนื่องที่มีใช้ในอุตสาหกรรม สามารถแบ่งออกได้เป็น 2 ประเภทตามแหล่งจ่ายไมโครเวฟกับระบบ คือ ระบบที่ใช้แมกนีตรอนกำลังสูงเพียงตัวเดียว และแบบใช้แมกนีตรอนกำลังต่ำหลายตัว ระบบที่ใช้แมกนีตรอนกำลังสูงเพียงตัวเดียวระบบจะประกอบด้วยส่วนประกอบในหน่วยย่อยต่าง ๆ หลายตัว ดังแสดงในรูปที่ 7 และรูปที่ 18 ระบบแบบนี้ต้องใช้เงินลงทุนตัวอุปกรณ์ไมโครเวฟค่อนข้างสูงเนื่องจาก ประกอบด้วยอุปกรณ์หลายตัว โดยเฉพาะอย่างยิ่งแมกนีตรอนอุตสาหกรรมที่กำลังวัตต์สูง จะมีราคาสูงมาก แต่ระบบแบบนี้ยังมีข้อดี คือ ระบบสามารถดูแลรักษาและซ่อมบำรุงง่ายเนื่องจากมีแหล่งกำเนิดเพียงชุดเดียว
รูปที่ 18 แสดงส่วนประกอบของระบบที่ใช้แมกนีตรอนกำลังสูงเพียงตัวเดียว
สำหรับระบบไมโครเวฟที่ใช้แมกนีตรอนหลายตัวในการให้ความร้อน ระบบแบบนี้จะมีเงินลงทุนเบื้องต้นต่ำ เนื่องจาก ราคาแมกนีตรอนมีราคาถูก เพราะแมกนีตรอนมีกำลังต่ำ และยังไม่มีอุปกรณ์ประกอบของระบบอื่น ๆ ทำให้ชุดแหล่งกำเนิดคลื่นมีราคาถูก โดยระบบแบบนี้จะติดตั้งตัวแมกนีตรอนไว้รอบ ๆ ของคาวิตี้ ซึ่งมีความอิสระต่อกัน ระบบแบบนี้เมื่อเกิดการชำรุดเสียหายของแมกนีตรอนตัวใดตัวหนึ่งระบบยังทำงานได้ต่อไป หรือการปิดตัวใดตัวหนึ่งเพื่อซ่อมบำรุงทำได้ง่ายดาย ปัจจุบันระบบทำความร้อนด้วยไมโครเวฟร่วมกับสายพานลำเลียงแบบต่อเนื่องใช้ระบบแมกนีตรอนหลายตัวเกือบทั้งหมด เนื่องจากมีราคาถูก ระยะคืนทุนน้อย จึงทำให้ระบบแบบนี้ผลิตออกจำหน่ายในเชิงพาณิชย์ค่อนข้างมาก ระบบแบบนี้ สามารถแสดงได้ในรูปที่ 19
รูปที่ 19 ระบบทำความร้อนด้วยไมโครเวฟร่วมกับสายพานลำเลียงแบบต่อเนื่องชนิดแมกนีตรอนหลายตัว
ปัจจุบันมีหน่วยงานมากมายที่เห็นความสำคัญของระบบไมโครเวฟชนิดสายพานลำเลียงแบบต่อเนื่อง ได้พัฒนาเครื่องอบแห้งเพื่อใช้งานในการอบแห้งพืชผลทางการเกษตร โดยเฉพาะมหาวิทยาลัย มีงานวิจัยออกมามากมายในการพัฒนาเครื่องอบแห้งแบบนี้ ให้ออกมาในเชิงพาณิชย์ เช่น การพัฒนาเครื่องอบแห้งโดยใช้คลื่นไมโครเวฟร่วมกับสายพานลำเลียงแบบต่อเนื่องในการอบสมุนไพร อบที่นอนโฟมจากยางพารา อบหมาก หรือพืชผลทางการเกษตรอีกมากมาย ซึ่งจากข้อมูลพบว่า เทคโนโลยีนี้ ในการอบแห้งบางผลิตภัณฑ์ สามารถลดระยะเวลาในการอบแห้งลงได้มากว่าครึ่ง และประหยัดค่าใช้จ่ายด้านพลังงานลงมากมาย แต่ปัจจุบันเทคโนโลยีนี้ก็ยังมีต้นทุนเริ่มต้นยังสูงอยู่ ดังนั้น ในการพัฒนาคงเน้นเรื่องทำอย่างไรจึงให้เทคโนโลยีนี้มีต้นทุนเริ่มต้นที่ถูกลง เพื่อให้สามารถใช้เทคโนโลยีการอบแห้งได้อย่างกว้างขวาง แม้แต่ระดับเกษตรกรรายย่อย
2. ระบบไมโครเวฟภายใต้ภาวะสุญญากาศ เป็นระบบให้ความร้อนที่มีประสิทธิภาพสูง และต้องใช้เทคโนโลยีในการออกแบบขั้นสูง โดยเทคโนโลยีไมโครเวฟ ร่วมกับเทคโนโลยีไมโครเวฟ เป็นเทคโนโลยีที่ใช้นวัตกรรมการใหม่สำหรับการอบแห้ง ระบบอบแห้งด้วยไมโครเวฟภายใต้สุญญากาศ มีองค์ประกอบพื้นฐาน ดังแสดงในรูปที่ 20 ซึ่งประกอบด้วย 1.เจเนอเรเตอร์ ซึ่งประกอบด้วยแมกนีตรอน (Magnetron) และระบบจ่ายกำลังไฟฟ้า (Power Supply) ซึ่งระบบเจเนอเรเตอร์เป็นระบบที่ทำหน้าที่ผลิตคลื่นไมโครเวฟเพื่อนำไปใช้ในการทำความร้อนวัสดุในคาวิตี้
2.ท่อนำคลื่น เป็นส่วนเชื่อมต่อระหว่างเจเนอเรเตอร์กับคาวิตี้ ซึ่งเป็นส่วนส่งคลื่นไมโครเวฟจากเจเนอเรเตอร์ไปยังคาวิตี้ภายใต้สุญญากาศ (Vacuum Cavity) 3.คาวิตี้สุญญากาศ เป็นส่วนซึ่งบรรจุวัสดุที่ต้องการทำความร้อน หรือการอบแห้ง มีการเชื่อมต่อกับปั๊มสุญญากาศซึ่งทำหน้าที่ปรับความดันเป็นความดันสุญญากาศ ตามความดันออกแบบ นอกจากนี้ยังมีอุปกรณ์ประกอบอื่นๆ เช่น ช่องมองกระจกรับแรงดัน เพื่อสามารถให้มองเห็นวัสดุในคาวิตี้ ตัววัดความดันภายในถัง เป็นต้น
ก) เครื่องอบแห้งด้วยไมโครเวฟภายใต้ความดันสุญญากาศแบบ Batch
ข) เครื่องอบแห้งด้วยไมโครเวฟภายใต้ความดันสุญญากาศแบบต่อเนื่อง
รูปที่ 20 เครื่องอบแห้งด้วยไมโครเวฟภายใต้ความดันสุญญากาศ
ปัจจุบันมีหน่วยงานหลายหน่วยงานในการพัฒนาระบบอบแห้งไมโครเวฟภายใต้ความดันสุญญากาศ รวมถึงบริษัทเอกชน เพื่อผลิตในเชิงพาณิชย์ให้กับกิจการบางประเภทที่ต้องการอุณหภูมิต่ำ เช่น อุตสาหกรรมยา พืชผลทางการเกษตรที่ต้องการความคงอยู่ของสี รูปร่าง รสชาติ เครื่องอบแห้งไมโครเวฟภายใต้ความดันสุญญากาศมีลักษณะเด่นกว่าเครื่องอบแห้งแบบอื่น พอสรุปข้อดีได้ ดังนี้
1. ประสิทธิภาพการอบแห้งสูงกว่าการอบแห้งแบบธรรมดาถึงสี่เท่า ทำให้การอบแห้งแบบนี้ มีอัตราการทำแห้งสูง นั้นหมายถึงการอบแห้งมีความรวดเร็วในการอบแห้ง
2. การให้ความร้อนแก่วัสดุอบแห้งมีความสม่ำเสมอมีความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างด้านนอกและด้านในของวัสดุน้อยกว่าการอบแห้งแบบอื่น ซึ่งส่งผลให้คุณภาพการอบแห้งสูงมากกว่า การอบแห้งแบบอื่น ๆ มาก
3. ง่ายต่อการควบคุมระบบ
4. เครื่องอบแห้งมีขนาดเล็ก
5. คุณภาพของวัสดุอบแห้งมีคุณภาพสูง เนื่องจากอุณหภูมิในกระบวนการต่ำ
6. ประหยัดพลังงานได้มากกว่า 50% เมื่อเทียบกับการอบแห้งแบบธรรมดา หรือแบบเดิม
เครื่องอบแห้งแบบไมโครเวฟร่วมกับสุญญากาศที่มีการพัฒนาขึ้นในไทย เช่น เครื่องอบแห้งที่พัฒนาโดยมหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี ร่วมกับบริษัท มาร์ช คูล อินดัสทรี จำกัด ดังแสดงในรูปที่ 21 ซึ่งสามารถอบแห้งได้ทั้งพืชผลทางการเกษตร หรือแม้แต่เนื้อสัตว์ เช่น อาหารทะเล เหมาะสำหรับผลิตภัณฑ์ที่ต้องการการอบที่รวดเร็ว ได้คุณภาพสูง และสีสรรใกล้เคียงของดั้งเดิม
รูปที่ 21 เครื่องอบแห้งไมโครเวฟร่วมกับสุญญากาศที่พัฒนาโดยมหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี
นอกจากนี้ยังมีเครื่องอบแห้งแบบไมโครเวฟร่วมกับสุญญากาศที่พัฒนาโดยต่างประเทศ ซึ่งดังแสดงในรูปที่ 22
รูปที่ 22 เครื่องอบแห้งไมโครเวฟร่วมกับสุญญากาศที่พัฒนาโดยบริษัท Puesshner
เครื่องทำความร้อนหรืออบแห้งโดยเทคโนโลยีไมโครเวฟ เป็นเทคโนโลยีใหม่สำหรับประเทศไทย และสามารถประยุกต์ใช้ได้หลากหลายอุตสาหกรรม ดั้งนั้น หน่วยงานที่เกี่ยวข้องต้องพัฒนาเทคโนโลยีการทำความร้อนด้วยไมโครเวฟอย่างจริงจังและมีการถ่ายทอดเทคโนโลยีไปยังภาคเอกชน เพื่อให้สามารถใช้งานได้จริง ตัวอย่างการประยุกต์ใช้งานเทคโนโลยีไมโครเวฟในอุตสาหกรรม เช่น
1. อุตสาหกรรมเคมี เช่น การอบแห้งสารเคมีชนิดต่าง ๆ การให้ความร้อนสารกัดกร่อน การเร่งปฏิกิริยาเคมี การอบแห้งสารติดไฟง่าย การให้ความร้อนภายใต้แรงดันสูงสำหรับปฏิกิริยาเคมีต่าง ๆ เป็นต้น
2. อุตสาหกรรมยา เช่น ใช้ในกระบวนการอบแห้งเม็ดยาและวัสดุออกฤทธิ์ชนิดต่าง ๆ ภายใต้ความดันสุญญากาศ การพาสเจอร์ไรเซชันเพื่อยืดอายุการจัดเก็บผลิตภัณฑ์ยา การให้ความร้อน/สเตอร์รีไรเซชั่นโปรตีน การอบแห้งภายใต้สุญญากาศแบบต่อเนื่อง
3. อุตสาหกรรมเซรามิก เช่น ใช้ในกระบวนการการให้ความร้อนและอบแห้งผลิตภัณฑ์เซรามิกชนิดต่าง ๆ การอบแห้งเร่งปฏิกิริยาเซรามิก การทำรูพรุนเม็ดเซรามิกแบบต่อเนื่อง
4. อุตสาหกรรมพลาสติก เช่น การให้ความร้อนแผ่นอัดซ้อน การทำโพลิเมอร์ของวัสดุเสริมไฟเบอร์กลาส การให้ความร้อนแก่พลาสติกชนิดต่าง ๆ การให้ความร้อนท่อ Epoxy ชนิดต่าง ๆ การอบแห้งวัตถุดิบพลาสติก
5. อุตสาหกรรมทางการแพทย์ เช่น การอบแห้งแผ่นเยื้อชนิดต่าง ๆ การให้ความร้อน/หลอมท่อ Polyamide สำหรับทางการแพทย์
6. อุตสาหกรรมกระดาษและวัสดุแผ่น เช่น กระบวนการให้ความร้อนใยกระดาษในอุตสาหกรรมการพิมพ์ด้วยความเร็วสูง การอบแห้งเคลือบกระดาษชนิดต่าง ๆ
7. อุตสาหกรรมอาหาร เช่น การให้ความร้อนในกระบวนการผลิต หรืออบแห้งวัตถุดิบหรือผลิตภัณฑ์อาหาร
8. อุตสาหกรรมยาง เช่น การให้ความร้อน หรืออบแห้งแผ่นยางธรรมชาติในอุตสาหกรรม
9. อุตสาหกรรมไม้และเครื่องเรือน เช่น การอบแห้งผลิตภัณฑ์ไม้ชนิดต่าง ๆ
ผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมและการประหยัดพลังงานในเทคโนโลยีไมโครเวฟ
เทคโนโลยีการให้ความร้อนหรือการอบแห้งด้วยไมโครเวฟ เป็นเทคโนโลยีสะอาดไม่ก่อการเกิดมลพิษทางอากาศเนื่องจากใช้พลังงานไฟฟ้าเปลี่ยนเป็นพลังงานคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าหรือไมโครเวฟ โดยใช้แมกนีตรอนเป็นตัวกำเนิดคลื่น อีกทั้งเครื่องอบแห้งที่ผลิตจำหน่ายต้องมีการตรวจสอบด้านความปลอดภัยในเรื่องการรั่วไหลของคลื่นไมโครเวฟ โดยการรั่วไหลที่ระยะ 5 เซนติเมตรจากตัวเครื่องต้องมีการรั่วไหลของคลื่นไม่เกิน 5 mW/cm2 ส่วนในเรื่องการประหยัดพลังงานของเทคโนโลยีการทำความร้อน/อบแห้ง ด้วยไมโครเวฟ เนื่องจากว่าการทำความร้อนด้วยวิธีนี้มีประสิทธิภาพสูง โดยพลังงานคลื่นที่ส่งผ่านไปยังวัสดุและมีการถ่ายเทความร้อนเกิดขึ้นในวัสดุโดยตรง ทำให้ประสิทธิภาพโดยรวมในการถ่ายเทพลังงานจะอยู่ที่ 50-70% เมื่อเทียบกับการอบแห้งแบบเดิม เช่น การใช้ลมร้อน หรือการแผ่รังสี ประสิทธิภาพจะอยู่ที่ประมาณ 10-30% เท่านั้น
เอกสารอ้างอิง
* เครื่องมือที่ใช้ในการอบแห้ง. [Online]. Available: http://guru.sanook.com/search/knowledge_search.php
* ข้อมูลเทคโนโลยีเชิงลึกการให้ความร้อนแบบไดอิเล็กตริก, โครงการพัฒนาประสิทธิภาพการใช้พลังงานในภาคอุตสาหกรรมและธุรกิจ, กรมพัฒนาพลังงานทดแทนและอนุรักษ์พลังงาน
* ดร.วิวัฒน์ ตัณฑะพานิชกุล, อุปกรณ์อบแห้งอุตสาหกรรม, กรุงเทพมหานคร, สมาคมส่งเสริมเทคโนโลยี , 2522
สงวนลิขสิทธิ์ ตามพระราชบัญญัติลิขสิทธิ์ พ.ศ. 2539 www.thailandindustry.com
Copyright (C) 2009 www.thailandindustry.com All rights reserved.
ขอสงวนสิทธิ์ ข้อมูล เนื้อหา บทความ และรูปภาพ (ในส่วนที่ทำขึ้นเอง) ทั้งหมดที่ปรากฎอยู่ในเว็บไซต์ www.thailandindustry.com ห้ามมิให้บุคคลใด คัดลอก หรือ ทำสำเนา หรือ ดัดแปลง ข้อความหรือบทความใดๆ ของเว็บไซต์ หากผู้ใดละเมิด ไม่ว่าการลอกเลียน หรือนำส่วนหนึ่งส่วนใดของบทความนี้ไปใช้ ดัดแปลง โดยไม่ได้รับอนุญาตเป็นลายลักษณ์อักษร จะถูกดำเนินคดี ตามที่กฏหมายบัญญัติไว้สูงสุด