การจำลองทางคณิตศาสตร์ของบรรยากาศดัดแปรภายในบรรจุภัณฑ์พอลิเมอร์ สำหรับผักและผลไม้สด

Mathematical modeling of modified atmosphere in the polymeric package for fresh produces

Name: ประพาฬรัตน์ ทองเนาวรัตน์

ThaSH: แบบจำลองทางคณิตศาสตร์

ThaSH: บรรจุภัณฑ์แบบบรรยากาศดัดแปร

ThaSH: ผัก

ThaSH: ผลไม้

ThaSH: โพลิเมอร์

Abstract: แบบจำลองคณิตศาสตร์ที่ประกอบด้วยพจน์การแพร่ผ่านฟิล์มพอลิเมอร์แบบฟิกเกียนและพจน์อัตราการหายใจของผักและผลไม้สดและโปรแกรมคอมพิวเตอร์สำหรับคำนวณความเข้มข้นของแก๊สออกซิเจนและแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ ณ เวลาใดๆ ในบรรจุภัณฑ์แบบบรรยากาศดัดแปรสำหรับผักและผลไม้สดได้ถูกพัฒนาขึ้น แบบจำลองอัตราการหายใจ 7 แบบ ได้แก่ แบบเส้นตรง แบบโพลิโนเมียล แบบเอกโปเนนเชียล แบบไมเคิลลีสเมนเทนชนิดมีการยับยั้งแบบอันคอมเพททิทีฟ แบบไมเคิลลีสเมนเทนชนิดมีการยับยั้งแบบนอนคอมเพททิทีฟ แบบไมเคิลลีสเมนเทนชนิดมีการยับยั้งแบบคอมเพททิทีฟ และแบบแลงเมียร์ได้ถูกนำมาใช้ แบบจำลองคณิตศาสตร์ถูกคำนวณเชิงตัวเลขด้วยวิธีรังกัตตาอันดับสี่ ผลการคำนวณถูกนำมาเปรียบเทียบกับผลการทดลอง 6 ชุดที่ได้รวบรวมจากงานวิจัยอื่นๆ นอกจากนี้ยังได้ศึกษาถึงผลของพื้นที่ผิวของบรรจุภัณฑ์ (A) ความหนาของพอลิเมอร์ฟิล์มที่ใช้ทำบรรจุภัณฑ์ (L) ค่าการซึมผ่านพอลิเมอร์ของแก๊สออกซิเจนและคาร์บอนไดออกไซด์ (PO2, PC) น้ำหนักของผักและผลไม้สด (W) ปริมาตรอิสระในบรรจุภัณฑ์ (V) และความเข้มข้นเริ่มต้นของแก๊สในบรรจุภัณฑ์ต่อความเข้มข้นของแก๊สออกซิเจนและแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ที่สมดุลในบรรจุภัณฑ์ (%O2(cq), %CO2(cq)) และเวลาเข้าสู่สมดุล (tcq) ผลการคำนวณพบว่า แบบจำลองที่ถูกพัฒนาขึ้นสามารถทำนายค่าความเข้มข้นของแก๊สออกซิเจนและแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ในบรรจุภัณฑ์ ณ เวลาใดๆ ได้สอดคล้องกับผลการทดลอง และโดยรวมพบว่าแบบจำลองคณิตศาสตร์ที่ใช้แบบจำลองอัตราการหายใจแบบไมเคิลลีสเมนเทนชนิดมีการยับยั้งแบบอันคอมเพททิทีฟ หรือแบบไมเคิลลีสเมนเทนชนิดมีการยับยั้งแบบนอนคอมเพททิทีฟสามารถทำนายให้ผลใกล้เคียงกับการทดลองมากกว่าแบบจำลองคณิตศาสตร์ที่ใช้แบบจำลองอัตราการหายใจอื่นๆ นอกจากนั้นพบว่าในกรณีตัวอย่างเมื่อ A เพิ่มขึ้น จะทำให้ %O2(cq)) เพิ่มขึ้นแต่ %CO2(cq) และ tcq ลดลงเมื่อ L และ W เพิ่มขึ้นทำให้ %O2(cq) ลดลงแต่ %CO2(cq) เพิ่มขึ้นแต่ L ที่เพิ่มขึ้นจะทำให้ tcq เพิ่มขึ้นในขณะที่เมื่อ W เพิ่มขึ้นค่า tcq จะลดลงเมื่อ Po เพิ่มขึ้นจะมีผลให้ค่า %O2(cq) และ tcq ลดลงเมื่อ Pc เพิ่มขึ้นจะมีผลให้ค่า %CO2(cq) และ tcq ลดลงส่วน V จะไม่มีผลต่อ %O2(cq) และ %CO2(cq) แต่เมื่อ V เพิ่มขึ้นค่า tcq จะเพิ่มขึ้นส่วนความเข้มข้นเริ่มต้นของแก๊สไม่มีผลต่อ %O2(cq) และ %CO2(cq) แต่เมื่อความเข้มข้นเริ่มต้นของแก๊สอยู่ใกล้ %O2(cq) และ %CO2(cq) จะส่งผลให้ tcq ลดลง

Abstract: The mathematical model which comprises of the Fickian diffusion term and the respiration term for calculating the concertration of oxygen and carbon dioxide gases at any time in the modified atmosphere package for ffresh produces was developed. Seven types of respiration mathematical model, namely, linear, polynomial, exponential, Michaelis-Menten: uncompetitive type, Michaelis-Menten: noncompetitive type, Michaelis-Menten: competitive type, and Langmuir were employed. The computer program was written to solve the mathematical model with the 4th order Runge Kutta method. The calculated reselts were compared with 6 experimental works available in the journals. Additionally, the effects of package surface area (A), the polymer film thickness (L), the permeability of O, and CO, through film (Po, Pc), the weight of fresh produces (W), the free volume in package (V), and the initial gas concentrations in package on the equilibrium concentration of O2 and CO2 (%O2(cq), %CO2(cq)) and the time to reach equilibrium (tcq) were studied. The developed mathematical model found to predict the concentration of O2 and CO2 at any time in good agreement with the experimental results. Overall, the mathematical model with respiration term of the Michaelis-Menten: uncompetitive type or Michsrlid-Menten: noncompetitive type were found to fit the data better than the model with other types of respiration model. Additionally, for the case studied it was found that when A was increased, the %O2(cq) was increased but %CO2(cq) and tcq were decreased. When L, W were increased, the %O2(cq) was decreased but %CO2(cq0 was increased. However, when L was increased, tcq was increased; but when W was increased, tcq was decreased. When Po was increased, %O2(cq) and tcq were decreased. When Pc was increased, %CO2(cq) and tcq were decreased. The V had not effect on %O2(cq) and %CO2(cq); but when V was increased, the tcq was increase. The initial gas concemtration had no diffect on %O2(cq) and %CO2(cq); but the closen the initial gas concentrations were to %O2(cq) and %CO2(cq) the smaller the tcq.

จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย. สำนักงานวิทยทรัพยากร

Address: กรุงเทพมหานคร

Email: cuir@car.chula.ac.th

Name: วรัญ แต้ไพสิฐพงษ์

Role: ที่ปรึกษา

Created: 2540

Modified: 2560-04-20

Issued: 2560-04-20

วิทยานิพนธ์/Thesis

application/pdf

ISBN: 9746385259

tha

DegreeName: วิศวกรรมศาสตรมหาบัณฑิต

Level: ปริญญาโท

Descipline: วิศวกรรมเคมี

Grantor: จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย

©copyrights จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย

ลำดับที่.	ชื่อแฟ้มข้อมูล	ขนาดแฟ้มข้อมูล	จำนวนเข้าถึง	วัน-เวลาเข้าถึงล่าสุด
1	Praphanrat_Th_front.pdf	941.61 KB	15	2026-05-26 18:16:01
2	Praphanrat_Th_ch1.pdf	356.28 KB	14	2026-05-26 18:16:01
3	Praphanrat_Th_ch2.pdf	2.03 MB	14	2026-05-26 18:16:01
4	Praphanrat_Th_ch3.pdf	957.15 KB	14	2026-05-26 18:16:01
5	Praphanrat_Th_ch4.pdf	1.02 MB	16	2026-05-26 18:16:01
6	Praphanrat_Th_ch5.pdf	2.35 MB	17	2026-05-26 18:16:01
7	Praphanrat_Th_ch6.pdf	253.01 KB	15	2026-05-26 18:16:01
8	Praphanrat_Th_back.pdf	2.38 MB	13	2026-05-26 18:16:01

ใช้เวลา

0.051738 วินาที