วิทยากระแส (rheology) กับการห่อไส้: ทำไมความสามารถในการไหลของวัตถุดิบจึงสำคัญนัก
วิทยากระแสคืออะไร
วิทยากระแส (rheology) ศึกษาว่าวัสดุไหลและเปลี่ยนรูปอย่างไรเมื่อได้รับแรง น้ำไหลง่าย เหล็กเปลี่ยนรูปยาก สองขั้วนี้คาดการณ์ได้ง่าย ที่ยากที่สุดคือวัสดุที่อยู่ตรงกลาง เช่น แป้ง ถั่วกวน ไส้เนื้อ และโมจิ (麻糬) ซึ่งเมื่อได้รับแรงจะไหล แต่เมื่อปล่อยมือก็จะคืนตัวกลับเล็กน้อย
เครื่องห่อไส้มีความสัมพันธ์ลึกซึ้งกับวิทยากระแส ชื่อบริษัท RHEON (雷恩) ของญี่ปุ่นก็มาจากคำว่า rheology ประวัติบริษัทระบุชัดว่า Torahiko Hayashi (林虎彥) ผู้ก่อตั้งพัฒนาเครื่องห่อไส้โดยอาศัยวิทยากระแสเป็นพื้นฐาน และเมื่อสมาคมวิศวกรเครื่องกลแห่งญี่ปุ่นขึ้นทะเบียนเครื่องห่อไส้รุ่น 105 เป็นมรดกทางเครื่องกล ก็ระบุว่าเครื่องนี้สร้างขึ้นบนทฤษฎีการขึ้นรูปของวิทยากระแสประยุกต์
แป้งคือ “ของแข็งที่ไหลได้”
งานวิจัยทางวิชาการเกี่ยวกับแป้งสาลีพบมานานแล้วว่า พฤติกรรมของแป้งเหมือนทั้งของแข็งที่ยืดหยุ่นและของเหลวที่หนืดในเวลาเดียวกัน บทความทบทวนแบบจำลองวิทยากระแสของแป้งที่ Hosseinalipour และคณะจากมหาวิทยาลัยวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีอิหร่านตีพิมพ์ในปี 2012 ชี้ว่า เมื่อผสมน้ำ แป้ง และส่วนผสมปริมาณเล็กน้อยอย่างเกลือและยีสต์ จะเกิดเป็นแป้งที่มีสมบัติหนืดหยุ่น หัวใจสำคัญคือโครงข่ายสามมิติที่กลูเตนสร้างขึ้น และส่วนผสมต่าง ๆ รวมถึงปริมาณน้ำล้วนเปลี่ยนสมบัติทางวิทยากระแสของแป้งได้อย่างมาก ทำให้พฤติกรรมของแป้งเป็นแบบไม่เชิงเส้น
พูดให้เป็นภาษาชีวิตประจำวัน:
- ความหนืด กำหนดว่า “ดันง่ายหรือไม่”: วัตถุดิบที่หนืดสูงต้องใช้แรงมากขึ้นจึงจะอัดออกมาได้
- ความยืดหยุ่น กำหนดว่า “จะหดกลับหรือไม่”: แป้งที่ยืดหยุ่นสูงเมื่อถูกดึงยาวจะหดกลับ รอยตัดจึงเปิดอ้าได้ง่าย
- ความไม่เชิงเส้น หมายถึง “ดันเร็วหรือช้า พฤติกรรมไม่เหมือนกัน”: แป้งก้อนเดียวกัน ดันช้า ๆ จะลื่นไหล แต่ดันเร็วอาจแข็งขึ้นหรือขาด
ความหนืดและความยืดหยุ่นมีผลต่อการห่อไส้อย่างไร
ขณะอัดรีดร่วม แป้งหุ้มและไส้ต้องเคลื่อนลงไปด้วยกันในหัวฉีด สภาพที่ดีที่สุดคือทั้งสองไหลด้วยความเร็วใกล้เคียงกัน ดูที่ หลักการอัดรีดร่วม
- แป้งหุ้มแข็งเกิน ไส้อ่อนเกิน: แป้งหุ้มดันไม่ไป ไส้พุ่งออกก่อน ไส้จะเบี้ยวไปด้านหนึ่ง ทำให้ด้านหนึ่งหนาอีกด้านบาง
- แป้งหุ้มอ่อนเกิน ไส้แข็งเกิน: ไส้แข็งดันแป้งหุ้มอ่อนจนขาด หรือดันปากให้เปิดขณะปิดปาก
- แป้งหุ้มยืดหยุ่นเกินไป: หลังชัตเตอร์ปิดปาก แป้งหุ้มหดกลับ รอยตัดปิดได้ไม่สนิท RHEON จึงเปิดตัว CN601 สำหรับ “แป้งหมักที่ยืดหยุ่นสูง” โดยเฉพาะ และให้ปรับอัตราการป้อนของสองช่วงคือกระบอกวัตถุดิบและตัวปรับการไหลได้ตามวัตถุดิบ
- ไส้เหนียวเกินไป: ติดใบมีดชัตเตอร์ได้ง่าย ต้องโรยแป้งหรือใช้การออกแบบที่ไม่ติด ดูที่ การโรยแป้งและกันติด
ที่วงการชอบพูดว่า “แป้งหุ้มกับไส้ต้องแข็งอ่อนเท่ากัน” แท้จริงก็คือการบอกว่าสมบัติทางวิทยากระแสของวัตถุดิบทั้งสองต้องใกล้เคียงกัน
ทำไมเครื่องเดิมเปลี่ยนวัตถุดิบแล้วทำไม่ได้ดี?
นี่คือสถานการณ์ที่ลูกค้าพบบ่อยที่สุด: ตอนทดลองเครื่องทุกอย่างดี แต่พอเปลี่ยนเป็นสูตรของตัวเอง แป้งก็แตก ไส้เบี้ยว น้ำหนักไม่คงที่ สาเหตุส่วนใหญ่ไม่ใช่เครื่องเสีย แต่เป็นเพราะสมบัติทางวิทยากระแสของวัตถุดิบเปลี่ยนไป:
- ปริมาณน้ำ: น้ำมากขึ้น 2%～3% แป้งก็นิ่มลงมาก ถั่วกวนที่ใส่น้ำตาลน้อยลงเล็กน้อย ความแข็งก็ต่างไป
- อุณหภูมิ: แป้งและถั่วกวนเมื่ออุ่นขึ้นหรือผ่านการแช่เย็น ความหนืดเปลี่ยนชัดเจน แป้งหมักที่ทิ้งไว้นานก็ยังเปลี่ยนต่อไป
- ชนิดของน้ำมัน น้ำตาล และแป้งในสูตร: ไส้ถั่วแดงเหมือนกัน แต่ที่น้ำมันมากจะลื่น ที่น้ำตาลมากจะเหนียว
- ระดับการนวด: ยิ่งนวดจนกลูเตนสมบูรณ์ ความยืดหยุ่นก็ยิ่งสูง
- เวลาพัก: ก่อนและหลังแป้งคลายตัว ความยืดได้ต่างกันมาก
ดังนั้นเมื่อเปลี่ยนวัตถุดิบ ต้องปรับอัตราการป้อน ความเร็วการจ่าย และจังหวะชัตเตอร์ใหม่ทั้งหมด เครื่องรุ่นใหม่ที่บันทึกสูตรได้ก็เพื่อจดจำเงื่อนไขที่ดีที่สุดของวัตถุดิบแต่ละชนิด ดูที่ ระบบควบคุม
นำวิทยากระแสมาใช้ที่หน้างาน
ไม่ต้องซื้อเครื่องวัดวิทยากระแส ก็ใช้แนวคิดวิทยากระแสบริหารการผลิตได้:
- กำหนดสูตรและขั้นตอนให้ตายตัว: เขียนปริมาณน้ำ เวลานวด และเวลาพักเป็นมาตรฐาน
- ควบคุมอุณหภูมิวัตถุดิบ: บันทึกอุณหภูมิขณะเติมวัตถุดิบ แยกเก็บเงื่อนไขของฤดูร้อนกับฤดูหนาว
- ทดลองปริมาณน้อยก่อน: ทุกครั้งที่เปิดเครื่องแต่ละล็อต ให้ทำสิบกว่าชิ้นก่อน ยืนยันว่าไม่แตกไม่เบี้ยวแล้วจึงผลิตจำนวนมาก
- ปรับแป้งหุ้มและไส้ไปพร้อมกัน: อย่าปรับเพียงด้านเดียว ทั้งสองแข็งอ่อนใกล้เคียงกันจะห่อได้ง่ายที่สุด
DY-201 เครื่องทำซาลาเปาและหมั่นโถวอัตโนมัติ ของ Dong-Yih Machinery ชูจุดเด่น “ใช้วิธีแบบดั้งเดิม ไม่ทำลายโครงสร้างแป้ง” ซึ่งก็คือการจัดการปัญหาวิทยากระแสของแป้งนั่นเอง หากต้องการทราบว่าวัตถุดิบของคุณเหมาะกับการผลิตด้วยเครื่องหรือไม่ ยินดีให้นำวัตถุดิบมาพูดคุย ติดต่อได้ที่โทร 06-257-4644
คำถามที่พบบ่อย
ถาม: วิทยากระแสคืออะไร?
ตอบ: ศาสตร์ที่ศึกษาว่าวัสดุไหลและเปลี่ยนรูปอย่างไรเมื่อได้รับแรง “ของแข็งที่ไหลได้” อย่างแป้ง ถั่วกวน และไส้เนื้อ คือวัตถุที่ศึกษาโดยทั่วไป
ถาม: ชื่อ RHEON เกี่ยวข้องกับวิทยากระแสไหม?
ตอบ: เกี่ยวข้อง ประวัติบริษัทระบุว่า Torahiko Hayashi ผู้ก่อตั้งพัฒนาเครื่องห่อไส้โดยอาศัยวิทยากระแส (レオロジー) เป็นพื้นฐาน และชื่อบริษัทก็มาจากศาสตร์นี้
ถาม: ทำไมตอนทดลองเครื่องดี แต่พอเปลี่ยนเป็นสูตรของฉันกลับทำไม่ได้?
ตอบ: ปริมาณน้ำ สัดส่วนน้ำมันและน้ำตาล อุณหภูมิ เวลานวดและเวลาพักในสูตร เปลี่ยนความหนืดและความยืดหยุ่นของวัตถุดิบ จึงต้องปรับเงื่อนไขการป้อนและชัตเตอร์ใหม่
ถาม: แป้งหุ้มและไส้ต้องนิ่มแค่ไหนจึงห่อได้ดี?
ตอบ: ไม่มีตัวเลขตายตัว หลักการคือทั้งสองแข็งอ่อนใกล้เคียงกัน ในทางปฏิบัติต้องทดลองผลิตด้วยวัตถุดิบของคุณเพื่อหาเงื่อนไขที่ดีที่สุด