Design and Experimental Study of a Prototype Device for Low-Temperature Hot Air Generation Using Atmospheric Plasma for Drying and Fungal Decontamination of Thai Herbs

Abstract

งานวิจัยนี้นำเสนอการพัฒนาเครื่องต้นแบบสำหรับสร้างลมร้อนอุณหภูมิต่ำที่มีฤทธิ์ต้านเชื้อจุลินทรีย์ด้วยกระบวนการดิสชาร์จพลาสมาที่ความดันบรรยากาศ เพื่อใช้ในการอบแห้งสมุนไพรควบคู่กับการลดการปนเปื้อนของเชื้อราในขั้นตอนเดียว ระบบประกอบด้วยชุดสร้างความร้อนพร้อมด้วยอนุภาคออกฤทธิ์จากแผ่นอิเล็กโทรดผลิตพลาสมา ร่วมกับระบบการหมุนเวียนลมร้อน ผลทดสอบพบว่าเครื่องต้นแบบเพิ่มอุณหภูมิในระบบจาก 24 °C เป็น 34 °C ด้วยการใช้อิเล็กโทรดเพียงแผ่นเดียว โดยมีอุณหภูมิบนพื้นผิวอิเล็กโทรดประมาณ 53 °C ผลการใช้งานลดความชื้นในสมุนไพรกระชายหั่นได้ 16.6% ใน 40 นาที และลดความชื้นในขิงหั่นได้ 10.53% ใน 60 นาที ในด้านประสิทธิภาพลดเชื้อราบนพื้นผิวกระชาย ลดจำนวนเชื้อรารวมจากระดับเริ่มต้นเหลือ 0.8% ถึง 7.5% ซึ่งแสดงศักยภาพของระบบในการผสานอบแห้งและลดปนเปื้อนเชื้อจุลินทรีย์ได้อย่างมีประสิทธิภาพ ผลวิจัยชี้ว่าเครื่องต้นแบบเหมาะสำหรับสมุนไพรหรือเมล็ดพันธุ์มูลค่าสูงที่ต้องการวิธีอบแห้งด้วยลมร้อนอุณหภูมิต่ำควบคู่กับการรักษาความปลอดภัยด้านจุลินทรีย์ ซึ่งสามารถช่วยเพิ่มมูลค่าและยกระดับคุณภาพผลิตภัณฑ์สมุนไพรของไทย

This study presents the design and experimental evaluation of a prototype system for generating low-temperature hot air integrated with atmospheric-pressure plasma for simultaneous herbal drying and fungal decontamination. The system combines a heat generation module with plasma-induced reactive species and a controlled hot-air circulation mechanism. Experimental results demonstrate that the prototype increased the internal air temperature from 24 °C to 34 °C using a single electrode, with an electrode surface temperature of approximately 53 °C. Drying experiments indicate that the system reduced the moisture content of sliced fingerroot by 16.6% within 40 minutes and sliced ginger by 10.53% within 60 minutes. In terms of antifungal performance, the total mold count on fingerroot surfaces was reduced to 0.8-7.5% of the initial contamination level. These results confirm the capability of the proposed system to simultaneously achieve moisture reduction and microbial decontamination within a single process. The developed prototype is particularly suitable for high-value herbs or seeds requiring low-temperature drying to preserve bioactive compounds while ensuring microbial safety, indicating strong potential for value-added processing in Thai herbal applications.