โจทย์ ปรนัย
What is the primary advantage of 3D food printing?

เพราะว่าในข้อความบทวิจัยมีประโยคที่ชี้ให้เห็นถึงคำตอบนี้ คือ “The field of 3D food printing is poised to revolutionize the gastronomic landscape by offering precise and customized food creations. “

• หลักการของการพิมพ์แบบเพิ่มชั้น (Additive Manufacturing) ซึ่งเป็นกระบวนการสร้างวัตถุทีละชั้นโดยใช้วัสดุที่ควบคุมอย่างแม่นยำ โดยในกรณีของ 3D food printing มีการนำแนวคิดนี้มาประยุกต์เพื่อผลิตอาหารที่มีการออกแบบเฉพาะตัวและสามารถปรับแต่งคุณค่าทางโภชนาการได้ หลักการด้านความยั่งยืน (Sustainability) 3D food printing ช่วยลดการสูญเสีย Food Waste และใช้ทรัพยากรอย่างมีประสิทธิภาพ

โจทย์ ปรนัย
Which component is NOT part of a standard 3D food printer?

เพราะในบทความมีการพูดถึงส่วนประกอบต่างๆของเครื่องปริ้นคือ “ A standard food printer is made up of three parts: a computer that allows the user to interact with the printer via software, software that enables the computer to communicate with the motor control box, and food printer motors that are controlled by the control box “

เพราะการปริ้นของเครื่องปริ้น สร้างชั้นวัสดุทีละชั้น ไม่เกี่ยวข้องกับการผสมหรือเตรียมวัสดุใหม่ในตัวเครื่องดังนั้นจึกไม่จำเป็นที่จะต้องใช้จานผสมและ เครื่องพิมพ์ 3 มิติทำงานบนระบบที่ประกอบด้วยส่วนประกอบหลัก ได้แก่ Hardware, Software, และ Mechanical Componentsซึ่งไม่จำเป็นต้องใช้ mixing bowl

โจทย์ ปรนัย
If a 3D printer deposits a food layer with a thickness of 0.1 mm and builds up to a height of 20 mm, how many layers are required?

200 ชั้น เป็นจำนวนที่ได้จากการคำนวณตามสมการทางคณิตศาสตร์ และเป็นผลลัพธ์ที่สอดคล้องกับการทำงานของเครื่องพิมพ์ 3D

คำตอบมาจากการคำนวณมาจากสูตร จำนวนชั้น=ความสูงทั้งหมด/ความหนาของแต่ละชั้น จึงได้สมการว่า 20/0.1=200 ชั้น

โจทย์ ปรนัย
A printer uses an extrusion process where the food material flows at a rate of 5 mm³/s. How long will it take to print a food item of 1000 mm³

เนื่องจากการไหลของส่วนประกอบเท่ากับ 5 mm3/s และต้องการปริ้นอาหารที่มีขนาด 1000 mm3/s หลังจากเข้าสูตรคณิตศาสตร์จะได้เท่ากับใช้เวลา 200 วินาที

จากสูตรการหาเวลาจาก ปริมาณที่ต้องการ(volume) หารด้วยอัตราการไหล(flow rate) จะแทนนตัวเลขได้เท่ากับ 1000mm3 หารด้วย 5mm3/s เท่ากับ 200 วินาที ดังั้นเราจึงต้องรอ 200 วินาที จึงจะได้ปริมาณ 1000mm3

โจทย์ ปรนัย
What role does rheology play in 3D food printing?

เพราะ rheology ในการควบคุมการไหลและความยืดหยุ่นของวัสดุอาหารในกระบวนการพิมพ์แบบ extrusion ซึ่งช่วยให้การพิมพ์ราบรื่นและสร้างชั้นอาหารที่คงตัวและแม่นยำ ตรงตามคุณภาพที่ต้องการ

จากทฤษฎี - Rheological Theory: คือการควบคุมการไหลและความยืดหยุ่นของวัสดุอาหาร - Additive Manufacturing Theory: เน้นการสร้างชั้นที่มั่นคงและแม่นยำ -Material Flow Dynamics: ควบคุมพฤติกรรมการไหลของวัสดุในหัวพิมพ์

โจทย์ ปรนัย
If the surface tension of a food material affects its ability to form shapes, what physical property does it influence the most during printing?

เพราะในบทความได้กล่าวว่า “Surface tension governs the shape and appearance of the printed food surface. Influences the ability to create intricate designs and patterns on the food’s surface.” และะข้อความนี้ระบุถึงผลกระทบต่อ adhesion

เพราะบทความชี้ให้เห็นว่าแรงตึงผิวมีผลโดยตรงต่อการกระจายตัวและะการไหลของวัสดุการพิมพ์ ซึ่งส่งผลต่อการยึดเการะหว่างชั้นดังนั้นจึงส่งผลต่อการขึ้นรูปของอาหาร

โจทย์ ปรนัย
Heat transfer in 3D food printing affects the quality of the final product. Which heat transfer method is NOT typically involved in 3D food printing?

เพราะในบทความกล่าวถึง “3D food printing transfers heat in numerous ways: Conduction, Convection, and Radiation.” แต่ไม่ได้มี Sublimation เกี่ยวข้องอยู่ในบทความ

เพราะการถ่ายเทความร้อนทั้ง4แบบมีกล่าวอยู่ในบทความวิจัย แต่การระเหิด เป็นกระบวนการที่สารเปลี่ยนจากสถานะของแข็งไปสู่ก๊าซโดยไม่ผ่านของเหลว อย่างไรก็ตาม ในบริบทของการพิมพ์อาหาร 3 มิติ กระบวนการนี้ไม่ได้มีการกล่าวถึงว่าเกี่ยวข้องโดยตรง เนื่องจากกระบวนการผลิตไม่ได้ใช้วิธีดังกล่าวอย่างแพร่หลาย

โจทย์ ปรนัย
If a 3D printer uses a laser with a power of 10 W and the efficiency of converting electrical energy to thermal energy is 80%, what is the actual thermal energy used for printing?

มาจากหลักการคำณวนที่ เลเซอร์มีพลังงานไฟฟ้า 10 W และประสิทธิภาพ 80W ดังนั้นพลังงานที่แปลงเป็นความร้อนจะเป็นสัดส่วน 80 W ของพลังงานไฟฟ้าที่ป้อนเข้า

จากสูตร thermal energy = input power * efficiency จึงได้สมการว่า thermal energy =10 W * 0.8= 8W

โจทย์ ปรนัย
Assume the thermal conductivity of a food material is 0.2 W/mK. If the temperature gradient is 10 K/m, what is the heat flux through the material?

คำตอบนี้ได้จากการประยุกต์ใช้ กฎการนำความร้อนของฟูเรียร์ (Fourier’s Law of Heat Conduction) ซึ่งระบุว่าการไหลของพลังงานความร้อนต่อหน่วยพื้นที่ (q)

กฎของฟูเรียร์เป็นกฎพื้นฐานในฟิสิกส์และวิศวกรรมความร้อน ซึ่งใช้คำนวณการนำความร้อนในวัสดุต่าง ๆคำตอบที่ได้ 2 W/m² หมายถึงปริมาณความร้อนที่ไหลผ่านต่อพื้นที่หนึ่งหน่วยในช่วงเวลาหนึ่งภายใต้เงื่อนไขที่กำหนด

โจทย์ ปรนัย
What is the significance of surface tension in the context of 3D food printing?

“Surface tension governs the shape and appearance of the printed food surface. Influences the ability to create intricate designs and patterns on the food’s surface.”  ข้อความนี้ชี้ให้เห็นว่าแรงตึงผิวมีผลโดยตรงต่อรูปร่างและลักษณะของอาหารที่พิมพ์ โดยเฉพาะความสามารถในการสร้างโครงสร้างและลวดลายที่ซับซ้อน ซึ่งเป็นคุณสมบัติสำคัญในกระบวนการพิมพ์อาหาร 3 มิติ

หลักการฟิสิกส์ที่เกี่ยวข้องกับแรงตึงผิว เช่น Laplace Equation อธิบายว่าความดันภายในพื้นผิวของของเหลวขึ้นอยู่กับแรงตึงผิวและความโค้งของพื้นผิว ซึ่งส่งผลโดยตรงต่อความเสถียรของรูปร่างในกระบวนการพิมพ์ สรุป แรงตึงผิวเป็นปัจจัยสำคัญที่กำหนดรูปร่าง ลวดลาย และความเสถียรของชั้นอาหารที่พิมพ์ ทำให้การพิมพ์อาหาร 3 มิติมีคุณภาพและตอบสนองต่อความต้องการของผู้บริโภคในด้านความสวยงามและความแม่นยำ

โจทย์ ปรนัย
What is the primary benefit of using electrostatic field-assisted freezing (EFAF) on gluten?

EFAF improved the functional properties of gluten with enhanced water holding, emulsifying, and foaming properties. The depolymerization of gluten macromolecules decreased under EFAF, maintaining the chain structure of gluten.”  ข้อความนี้ชี้ให้เห็นอย่างชัดเจนว่า EFAF ช่วยปรับปรุงคุณสมบัติการทำงานของกลูเตน (Functional Properties) โดยการเพิ่มความสามารถในการยึดน้ำ การสร้างอิมัลชัน และการเกิดโฟม พร้อมลดการสลายตัวของโครงสร้างโมเลกุลกลูเตน

EFAF ใช้ประโยชน์จากสนามไฟฟ้าสถิตเพื่อปรับปรุงคุณสมบัติการทำงานของกลูเตนผ่านการรักษาโครงสร้างโมเลกุลและลดผลกระทบจากการแช่แข็ง โดยมุ่งเน้นที่การยืดอายุการใช้งานและปรับปรุงคุณภาพของอาหารที่มีส่วนผสมของกลูเตน

โจทย์ ปรนัย
Which functional property of gluten is NOT improved by EFAF according to the article?

AFM analysis showed a more intact glutenin chain structure and smaller particle size of gliadin after EFAF, enhancing functional properties such as water-holding and foaming ability.”  ในเอกสารไม่ได้กล่าวถึงการปรับปรุงคุณค่าทางโภชนาการ (Nutritional Value) ของกลูเตน ดังนั้นจึงถือว่า Nutritional Value ไม่ได้รับการปรับปรุงจาก EFAF

อ้างอิงจากคำตอบในบทความ • Abstract: “EFAF improved the functional properties of gluten with enhanced water holding, emulsifying, and foaming properties.”  • Result: “AFM analysis showed a more intact glutenin chain structure and smaller particle size of gliadin after EFAF, enhancing functional properties such as water-holding and foaming ability.” 

โจทย์ ปรนัย
If the WHC (Water Holding Capacity) of gluten increased by 0.25% under 900 V electrostatic field compared to the control, what would be the new WHC if the original was 55%?

มาจาก ระบุว่า WHC ของกลูเตนเริ่มต้นที่ 55% ซึ่งหมายถึงความสามารถในการยึดน้ำของกลูเตนก่อนการใช้สนามไฟฟ้าสถิตและะในบทความ ระบุว่า WHC ของกลูเตนเพิ่มขึ้น 0.25% ภายใต้สนามไฟฟ้าแรงดัน 900 V: “The WHC of glutenin gradually increased with the increase of electrostatic field voltage and reached the maximum at 900 V, which increased by 0.25% compared with the control.”

เพิ่มขึ้น 0.25% คือการเปลี่ยนแปลงเชิงสัมบูรณ์จากค่า WHC เดิม (55\%):จากสูตร New WHC= original WHC + increase จึงได้คำตอบ =55.25%

โจทย์ ปรนัย
If a sample of gluten (50 mg) is added to 4 mL of water and centrifuged, resulting in a dry weight of 20 mg, what is the WHC?

: • WHC เป็นตัวชี้วัดคุณสมบัติของกลูเตนในการยึดน้ำในกระบวนการทางอาหาร ซึ่งเป็นการวัดความสามารถในการจับน้ำไว้ในโครงสร้างของโปรตีน • การใช้สูตรนี้ช่วยแสดงให้เห็นถึงความสามารถของกลูเตนในการปรับปรุงคุณภาพผลิตภัณฑ์อาหาร เช่น การเพิ่มความชุ่มชื้นและความนุ่ม • สูตรคำนวณ WHC นี้เป็นมาตรฐานที่ใช้งานในงานวิจัยเกี่ยวกับคุณสมบัติของโปรตีนในอาหาร

Water Holding Capacity (WHC) เป็นคุณสมบัติสำคัญที่ช่วยให้กลูเตนสามารถกักเก็บน้ำได้ ซึ่งส่งผลโดยตรงต่อคุณภาพและเนื้อสัมผัสของผลิตภัณฑ์อาหาร โดยการใช้สูตรคำนวณ WHC ช่วยวัดความสามารถดังกล่าวอย่างเป็นระบบและอิงหลักการทางวิทยาศาสตร์ที่ได้รับการยอมรับ

โจทย์ ปรนัย
How does EFAF affect the α-helix content of gluten proteins?

“When the electrostatic field was applied, the α-helix content and g-g-g conformation of gluten proteins increased with a maximum of 27.50% and 40.05%, respectively.” แสดงให้เห็นว่า EFAF มีผลทำให้โครงสร้าง α-helix ในโปรตีนกลูเตนเพิ่มขึ้น ซึ่งเป็นผลมาจากการรักษาและเสริมความเสถียรของโครงสร้างโปรตีนภายใต้สนามไฟฟ้าสถิต

อ้าบอิงจาก Abstract: “When the electrostatic field was applied, the α-helix content and g-g-g conformation of gluten proteins increased with a maximum of 27.50% and 40.05%, respectively.” เเละ EFAF เพิ่มปริมาณ α-Helix ในโปรตีนกลูเตนโดยการรักษาพันธะไฮโดรเจนและลดการเสียโครงสร้างรองในกระบวนการแช่แข็ง ทำให้โครงสร้างโปรตีนมีเสถียรภาพมากขึ้น ส่งผลให้กลูเตนมีคุณสมบัติการทำงานที่ดีขึ้นในกระบวนการผลิตอาหาร

โจทย์ ปรนัย
What is the effect of EFAF on the depolymerization degree of gluten macromolecules at 600 V?

“The degree of depolymerization of gluten macromolecules decreased when the electrostatic field was applied, and was obtained to be the lowest at 600 V with 5.71%.” ชี้ให้เห็นว่า EFAF ลดการสลายตัวของโมเลกุลกลูเตน (Depolymerization Degree) โดยระดับการสลายตัวลดลงเหลือเพียง 5.71% ภายใต้สนามไฟฟ้าที่แรงดัน 600 V

งานวิจัยระบุว่า: “The degree of depolymerization of gluten macromolecules decreased when the electrostatic field was applied and was obtained to be the lowest at 600 V with 5.71%.” เเละ สนามไฟฟ้าสถิตช่วยลดพลังงานอิสระ (Free Energy) ในระบบ ส่งผลให้การสร้างผลึกน้ำแข็งช้าลงและมีโครงสร้างที่เล็กลงโครงสร้างน้ำแข็งที่มีขนาดเล็กช่วยลดแรงทางกลที่อาจทำลายโครงสร้างโมเลกุลของโปรตีน

โจทย์ ปรนัย
Assuming the electrostatic field changes the orientation of water molecules, what physical property does this directly influence during freezing?

“The potential mechanism of EFAF was to reduce the free energy and thus inhibit the growth of ice crystals by changing the orientation of water molecules to form more ordered clusters, protecting cells from ice crystals and maintaining cell activity.” ชี้ให้เห็นว่า EFAF มีผลลดพลังงานอิสระ (Free Energy) ในระบบ โดยการจัดเรียงตัวของโมเลกุลน้ำอย่างเป็นระเบียบ ซึ่งช่วยป้องกันการเจริญเติบโตของผลึกน้ำแข็งและรักษาโครงสร้างของเซลล์

จาก กลไกการลด Free Energy: “The potential mechanism of EFAF was to reduce the free energy and thus inhibit the growth of ice crystals by changing the orientation of water molecules to form more ordered clusters.” เเละ Free Energy ช่วยรักษาโครงสร้างโปรตีนกลูเตน เช่น เพิ่มปริมาณ α-Helix และลดระดับการสลายตัวของโมเลกุล: “The α-helix content and g-g-g conformation of gluten proteins increased with a maximum of 27.50% and 40.05%, respectively.” 

โจทย์ ปรนัย
Given that the electrostatic field is applied at 900 V and improves the water holding capacity by 0.25%, calculate the increase if the original water holding capacity was 2.5 g/g.

จากสูตร WHC=Original WHC * Percentage increase จะได้เท่ากับ 0.00625G/G

จากงานวิจัย“The WHC of glutenin gradually increased with the increase of electrostatic field voltage and reached the maximum at 900 V, which increased by 0.25% compared with the control.” 

โจทย์ ปรนัย
If the emulsification stability of gluten increased by 10% under EFAF and the original stability index was 50, what would be the new stability index?

จากสูตรNew stability index= original stability +(original stability index*percentage increase) ได้คำตอบว่า 55

งานวิจัยระบุว่า EFAF สามารถปรับปรุงคุณสมบัติการทำงานของกลูเตน เช่น ความเสถียรของอิมัลชัน (Emulsifying Stability) โดยกลไกหลักคือการรักษาโครงสร้างโปรตีน: “EFAF improved the functional properties of gluten with enhanced water holding, emulsifying, and foaming properties.”

โจทย์ ปรนัย
What is the significance of the g-g-g configuration of disulfide bonds in gluten proteins under EFAF?

“When the electrostatic field was applied, the α-helix content and g-g-g conformation of gluten proteins increased with a maximum of 27.50% and 40.05%, respectively.”  ข้อความนี้แสดงให้เห็นว่าโครงสร้าง g-g-g conformation เป็นรูปแบบที่เสถียรที่สุดของพันธะซัลไฟด์ในกลูเตน ซึ่งช่วยรักษาเสถียรภาพของโครงสร้างโปรตีนและเพิ่มคุณสมบัติการทำงาน เช่น ความสามารถในการยึดน้ำและความยืดหยุ่นของกลูเตน

จากบทความ When the electrostatic field was applied, the α-helix content and g-g-g conformation of gluten proteins increased with a maximum of 27.50% and 40.05%, respectively, which were significantly different from the control (P < 0.05). These results indicated that EFAF improved the functional properties of gluten proteins by the mechanism of slowing down the depolymerization of gluten macromolecules, maintaining the chain structure of gluten, stabilizing the intramolecular disulfide bonds of gliadin, and stabilizing the microstructure of gluten.”อธิบายถึงผลของการใช้สนามไฟฟ้าสถิตในกระบวนการแช่แข็งที่ช่วยเพิ่มความเสถียรของพันธะไดซัลไฟด์ในกลูเตนและการปรับปรุงคุณสมบัติการใช้งานของกลูเตน