CASSAVA CLEANING MACHINE

การประชุมวิชาการโครงงานวิศวกรรมเกษตรแหงชาติ ครั้งที่ 16 29 มกราคม 2553 มหาวิทยาลัยขอนแกน

เครื่องทําความสะอาดมันสําปะหลัง CASSAVA CLEANING MACHINE

ศานติ กองคํา1, อารีรัตน ผลไธสง1, พยุงศักดิ์ จุลยุเสน2 และคธา วาทกิจ2 Santi Kongkam1, Areerat Pholtaisong1, Payungsak Junyusen2 and Khata Vatakit2 นักศึกษาปริญญาตรี1 , อาจารยที่ปรึกษา2 , Undergraduate student1, Advisor2 Email Address: arm_bear@homail.com¹, nt7128@windowslive.com ¹, payugs@sut.ac.th² , vkata@g.sut.ac.th² สาขาวิชาวิศวกรรมเกษตร สํานักวิชาวิศวกรรมศาสตร มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีสุรนารี 30000โทร. 0-4422-4225 School of Agricultural Engineering, Institute of Engineering, Suranaree University 30000 Tel.: 0-4422-4225

g n ri

e e in

l a r

g n E

u t l u ่องทําความสะอาดมันสําปะหลัง เครื่อง โครงงานวิศวกรรมเกษตรนี้มีวัตถุประสงคเพื่อออกแบบและทดสอบเครื c i r าหรับทําความสะอาดและชุดขับ ตะแกรงมีขนาดเสนผาน ทําความสะอาดเปนแบบตะแกรงหมุนประกอบดวย ชุดg กลไกสํ Aนผานศูนยกลาง 25.4 มิลลิเมตร ชุดขับประกอบดวยมอเตอรขนาด ศูนยกลาง 1 เมตร ยาว 4.8 เมตร รูตะแกรงมีขนาดเส f 1.5 กิโลวัตต ตอเขากับชุดเกียรทด จากการทดสอบพบว า ความสามารถในการทําความสะอาดขึ้นอยูกับความเร็วรอบ ที่ o y ความเร็วรอบ 6 รอบตอนาที มีคาประสิ ทธิภาพการทําความสะอาดสูงสุด เทากับ 25.7 เปอรเซ็นต โดยมีเปอรเซ็นตการ t e สูญเสียเนื้อมันต่ําที่สุด เทากัc บ i2.5 เปอรเซ็นต o มันสําปะหลัง, ตะแกรงหมุน คําสําคัญ : เครื่องทําความสะอาด, S i a ThThe objective of this study was to design andAbstract test a cassava cleaning machine. The cleaning machine was a บทคัดยอ

trommel-type cassava cleaning machine which comprise of cleaning mechanism unit and power drive unit. The trommel was designed with 1 m. diameter, 4.8 m long and hole size of 25.4 mm. The drive unit consisted of a 1.5 kW motor equipped with speed reducing gearbox. The results showed that the cleaning capability was dependent on the trommel rotation speed. At 6 rpm, it showed the highest cleaning efficiency of 25.7 % with the lowest percentage of damage of 2.5%.

Keywords: cassava cleaning machine, cassava, trommel

8

การประชุมวิชาการโครงงานวิศวกรรมเกษตรแหงชาติ ครั้งที่ 16 29 มกราคม 2553 มหาวิทยาลัยขอนแกน

บทนํา มันสํ าปะหลังเปนพืชเศรษฐกิจที่สําคัญ อยางยิ่งของประเทศไทย เนื่อ งจากเปนพืชที่สามารถทนแลงไดดี ขยายพันธุงาย จึงเปนพืชที่เกษตรกรนิยมปลูก ประเทศไทยเปนผูสงออกมันสําปะหลังรายใหญที่สุด การสงออกนั้นจําแนก เปน มันเสน/มันอัดเม็ด และแปงมันสําปะหลัง แปงมันสําปะหลังสามารถนําไปใชในอุตสาหกรรมตางๆ ไดมากมาย เชน อุตสาหกรรมผงชูรส กระดาษ อาหาร สิ่งทอ กาวไมอัดเปนตน (กรมการคาตางประเทศ, 2544) การทําความสะอาดและการ สับมันสําปะหลังใหมีขนาดที่เหมาะสมเปนขั้นตอนสําคัญในการผลิตมันเสนคุณภาพดีเพื่อเปนวัตถุดิบในอุตสาหกรรมตาง ๆ โรงงานแปรรูป มันสําปะหลังขนาดใหญ นิยมใชวิธีการทําความสะอาดแบบเปยกโดยการใชน้ําทําความสะอาดมัน สําปะหลังและสับดวยเครื่องสับขนาดใหญกอนที่จะนํามันเสนที่ไดไปตากหรืออบแหงตอไป แมวากระบวนการดังกลาวจะ สงผลใหมีกําลังการผลิตที่สูงแตก็ทําใหมีคาใชจายที่สูงมากดวยเชนกัน สําหรับขัดสี เปนตน (วิรัตน, 2547; ศุภศันส, 2548) ในการนํามันเสนมาผลิตแอลกอฮอลและกรดอินทรีย เพื่อใหการผลิตแอลกอฮอลและกรดอินทรียมีประสิทธิภาพนั้น คุณภาพของมันเสนเปนสิ่งที่สําคัญมาก หากใชมันเสนที่มีคุณภาพดี มีดินทราย และเยื่อใยต่ําก็จะไดปริมาณแอลกอฮอลหรือ กรดมาก มีกากหรือเศษเหลือทิ้งนอย (กรมการคาตางประเทศ , 2544) การทําความสะอาดหัวมันสําปะหลังกอนเขาเครื่องสับ มันสําปะหลังจึงมีความสําคัญ มาก โครงงานวิจัยนี้มีวัตถุป ระสงคเพื่อออกแบบและทดสอบเครื่อ งทําความสะอาดมัน สําปะหลัง

g n ri

e e in

อุปกรณและวิธีการ

u t l ir cu

l a r

g n E

อุปกรณ 1. เครื่องทําความสะอาดมันสําปะหลังตนแบบเปนแบบตะแกรงหมุน (Trommel-Type Cassava Cleaning Machine) เครื่องทําความสะอาดประกอบดวยชุดทําความสะอาดและชุดขับ ชุดทําความสะอาดสรางมาจากแผนเหล็กตะแกรงรู กลมขนาด 25.4 มิลลิเมตร โดยมีลักษณะเปนถังทรงกระบอกมีขนาดเสนผานศูนยกลางเทากับ 1.0 เมตร และยาว 4.8 เมตร ภายในตะแกรงติดตั้งครีบพาเพื่อทําหนาที่พามันสําปะหลังสูทางออก และติดตั้งใบมีดระหวางเกลียวของ ครีบพาในทิศทางตามแนวการไหลของมันสําปะหลังเพื่อทําหนาที่ขูดเปลือกและสิ่งเจือปนออกจากมันสําปะหลัง ตัว ตะแกรงจะถูกปดดวยฝาครอบเพื่อลดปริมาณฝุนที่ฟุงกระจายในอากาศ และดานลางของตะแกรงมีพื้นเอียงสําหรับ รวบรวมเศษเปลือกมันสําปะหลัง ดิน และสิ่งเจือปน ใหไหลออกมาทางดานขางของเครื่อง ชุดขับประกอบดวย มอเตอรขนาด 1.5 กิโลวัตต ตอเขากับชุดเกียรทดที่สามารถปรับอัตราทดได ดังที่ไดแสดงไวในภาพที่ 1 2. เครื่องวัดความเร็วรอบ 3. เครื่องมือวัดกําลังไฟฟา 4. เครื่องชั่งน้ําหนัก 5. กระสอบ 6. นาฬิกาจับเวลา

t e ci

g A f

o y

o S i a h

T

9

การประชุมวิชาการโครงงานวิศวกรรมเกษตรแหงชาติ ครั้งที่ 16 29 มกราคม 2553 มหาวิทยาลัยขอนแกน

ตะแกรงรอนหัวมันสําปะหลัง ที่รองเศษดินและเศษ เปลือกมันสําปะหลัง

มอเตอ

ภาพที่ 1 ลักษณะของเครื่องทําความสะอาดมันสําปะหลัง

ทางออกของหัวมันสําปะหลัง

g n ri

ขั้นตอนการทดสอบ 1. ทําการสุมหัวมันสําปะหลังจากลานมันมาชั่งเปนกอง 5 กองกองละ 500 กิโลกรัม 2. ใชรถตักตักมันสําปะหลังที่ไดจากขอที่ 1 เขาเครื่องทําความสะอาด ซึ่งทางเขาเปดเต็มที่โดยไมมีอะไรกั้น และ ความเร็วรอบของถังตะแกรงรอน ที่ความเร็ว 2 รอบตอนาที 3. จับเวลาการทํางานตั้งแตใสหัวมันชิ้นแรกเขาเครื่องทําความสะอาดจนกระทั่งหัวมันสําปะหลังชิ้นสุดออกจากถัง ตะแกรงรอน แลวบันทึกผล 4. นําภาชนะไปรองรับหัวมันสําปะหลังที่ไหลออกมาจากเครื่องทําความสะอาด แลวนําไปชั่งน้ําหนักและบันทึกผล 5. นําภาชนะไปใสเศษดินและเศษเปลือกของมันสําปะหลัง แลวนําไปชั่งน้ําหนักและบันทึกผล 6. นําหัวมันสําปะหลังที่ไดจากขอที่ 4 มาจํานวน 5 หัว แลวชั่งน้ําหนักและบันทึกผล 7. วัดคากําลังไฟฟาที่ใชไปแลวบันทึกผล 8. ทําการทดสอบซ้ําขอที่ 1-7 แตเปลี่ยนความเร็วรอบของถังตะแกรงรอนเปน 4 รอบตอนาที 9. ทําการทดสอบซ้ําขอที่ 1-7 แตเปลี่ยนความเร็วรอบของถังตะแกรงรอนเปน 6 รอบตอนาที 10.ทําการทดสอบซ้ําขอที่ 1-7 แตเปลี่ยนความเร็วรอบของถังตะแกรงรอนเปน 8 รอบตอนาที

e e in

t e ci

g A f

u t l ir cu

l a r

g n E

o y

o S หลักการทํางานของเครื i ่องทําความสะอาด a เมื่อหัวมันสําปะหลังถูกลําเลียงเขามาในเครื่องทําความสะอาด หัวมันสําปะหลังจะกลิ้งอยูภายในตะแกรง รูตะแกรง h T ดที่ติดอยูภายในจะขูดเปลือกมันและรอนสิ่งเจือปนที่ติดกับหัวมันสําปะหลัง การทําความสะอาดเกิดจากการสัมผัส และใบมี กันเองของหัวมันสําปะหลังและการสัมผัสกันของหัวมันสําปะหลังกับตะแกรง ใบมีด และครีบพา เศษเปลือกมันและ สิ่งเจือปนจะหลนลงดานลางของตะแกรงและจะถูกรวบรวมใหออกมาทางดานขางของเครื่องดวยพื้นเอียง หัวมันสําปะหลัง จะถูกพาไปยังทางออกโดยครีบพา ดังที่แสดงไวในภาพที่ 2

10

การประชุมวิชาการโครงงานวิศวกรรมเกษตรแหงชาติ ครั้งที่ 16 29 มกราคม 2553 มหาวิทยาลัยขอนแกน

g n ri

ภาพที่ 2 แสดงการทํางานของเครื่องทําความสะอาดมันสําปะหลัง

ผลการทดสอบและอภิปลายผล

l a r

e e in

g n E

อัตราการทํางาน ความสั ม พั น ธ ร ะหว า งความเร็ ว รอบของถั ง ตะแกรงร อ น อั ต ราการทํ า งานของเครื่ อ งทํ า ความสะอาดและ กําลังไฟฟาแสดงไวในตารางที่ 1 เมื่อความเร็วรอบของถังตะแกรงรอนมากขึ้นจะทําใหอัตราการทํางานและกําลังไฟฟาของ เครื่องเพิ่มมากขึ้นดวย ตารางที่ 1 อัตราการทํางานของเครื่องทําความสะอาดที่ความเร็วรอบตาง ๆ ความเร็วรอบ อัตราการทํางาน กําลังไฟฟา (rpm) (ton/h) (kW) 2 0.80 0.79 4 1.26 0.98 6 1.96 1.05 8 2.79 1.14

t e ci

g A f

u t l ir cu

o y

o S i a h

T

ประสิทธิภาพการทําความสะอาด ประสิทธิภาพการทําความสะอาดหัวมันสําปะหลังกอนและหลังเขาเครื่องทําความสะอาดจากตารางที่ 2พบวา ประสิทธิภาพการทําความสะอาดที่ความเร็วรอบ 6 รอบตอนาที มีคาสูงสุด และที่ความเร็วรอบ 2 รอบตอนาที มีคาต่ําสุด เทากับ 25.7 เปอรเซ็นต และ 6.8 เปอรเซ็นต ตามลําดับ สวนที่ความเร็วรอบ 4 รอบตอนาที และ8 รอบตอนาที มีคาใกลเคียง กัน เครื่องทําความสะอาดสามารถขูดผิวนอกของเปลือกมันสําปะหลังและรอนดินและสิ่งเจือปนไดเปนอยางดี ภาพที่ 3-6 แสดงลักษณะของหัวมันสําปะหลังที่ถูกทําความสะอาดที่ความเร็วรอบตางๆ

11

การประชุมวิชาการโครงงานวิศวกรรมเกษตรแหงชาติ ครั้งที่ 16 29 มกราคม 2553 มหาวิทยาลัยขอนแกน

ตารางที่ 2 สัดสวนของเปลือกและเนื้อมันสําปะหลังกอนและหลังการทําความสะอาด สัดสวนของเนื้อและเปลือกมัน สัดสวนของเนื้อและเปลือกมัน สําปะหลังหลังทําความสะอาด สําปะหลังกอนทําความสะอาด ความเร็วรอบ (%) (%) (rpm)

ประสิทธิภาพการ ทําความสะอาด (%)

เนื้อมัน

เปลือกมัน

เนื้อมัน

เปลือกมัน

2

85.2

14.8

86.2

13.8

6.8

4 6 8

85.2 85.2 85.2

14.8 14.8 14.8

87.1 89.0 87.3

12.9 11.0 12.7

12.8 25.7 14.2

g n ri

e e in

g A f

u t l ir cu

l a r

g n E

ภาพที่ 3 แสดงลักษณะหัวมันสําปะหลังที่ถูก ภาพที่ 4 แสดงลักษณะหัวมันสําปะหลังที่ถูก ทําความสะอาดที่ความเร็วรอบเทากับ 2 รอบตอนาที ทําความสะอาดที่ความเร็วรอบเทากับ 4 รอบตอนาที

t e ci

o y

o S i a h

T

ภาพที่ 5 แสดงลักษณะหัวมันสําปะหลังที่ถูก ภาพที่ 6 แสดงลักษณะหัวมันสําปะหลังที่ถูก ทําความสะอาดที่ความเร็วรอบเทากับ 6 รอบตอนาที ทําความสะอาดที่ความเร็วรอบเทากับ 8 รอบตอนาที

12

การประชุมวิชาการโครงงานวิศวกรรมเกษตรแหงชาติ ครั้งที่ 16 29 มกราคม 2553 มหาวิทยาลัยขอนแกน

การสูญเสียเนื้อมันสําปะหลัง เศษมันสําปะหลังที่เครื่องทําความสะอาดสามารถแยกออกมาจากหัวมันสําปะหลังไดประกอบดวย 3 สวน คือ เศษ เปลือกและดิน เศษเนื้อมันสําปะหลัง และมันสําปะหลังหัวเล็ก ผลการคํานวณหาสัดสวนของสวนประกอบของเศษมัน สําปะหลังถูกแสดงไวในตารางที่ 3 ตารางที่ 4 แสดงเปอรเซ็นตการสูญเสียเนื้อมันสําปะหลังหลังจากกาทําความสะอาด จากตารางพบวา การสูญเสีย เนื้อมันที่ความเร็วรอบ 8 รอบตอนาที มีคาสูงที่สุด เทากับ 5.4 เปอรเซ็นต สวนการสูญเสียเนื้อมันที่ความเร็วรอบ 2 และ 6 มี คาใกลเคียงกัน คือ 2.64 เปอรเซ็นต และ 2.54 เปอรเซ็นต ตามลําดับ สวนเปอรเซ็นต มันสําปะหลังหัวเล็กมีคาอยูในชวง 1.4 - 2.34 เปอรเซ็นต โดยมีคาเพิ่มขึ้นเมื่อความเร็วรอบเพิ่มขึ้น ตารางที่ 3 สวนประกอบของเศษมันสําปะหลังหลังจากทําความสะอาด เศษมันสําปะหลังรวม สวนประกอบของเศษมันสําปะหลัง (%) ความเร็วรอบ (rpm) (kg) เปลือก เศษเนื้อ หัวเล็ก 2 37.85 48.0 34.0 18.0 4 44.35 43.0 36.0 21.0 6 51.00 57.0 24.0 19.0 8 67.75 43.0 40.0 17.0

g n ri

e e in

u t l ir cu การสูญเสียเนื้อมัน (%)

ตารางที่ 4 การสูญเสียเนื้อมันสําปะหลังหลังจากการทําความสะอาด น้ําหนักมันสําปะหลังกอนทําความ ความเร็วรอบ สะอาด (rpm) (kg) 2 4 6 8

o S i a h

t e ci

T

g A f

o y 500 500 500 500

l a r

g n E

เศษเนื้อ 2.6 3.2 2.5 5.4

หัวเล็ก 1.4 1.9 1.9 2.3

สรุปและขอเสนอแนะ

จากผลการทดสอบเครื่องทําความสะอาดพบวา ความสามารถในการทําความสะอาดมีคาเทากับ 0.8, 1.27, 1.96 และ 2.79 ตันตอชั่วโมง ที่ความเร็วรอบของการทํางาน 2, 4, 6 และ 8 รอบตอนาที ตามลําดับ ประสิทธิภาพการทําความสะอาดที่ ความเร็วรอบ 6 รอบตอนาที มีคาสูงสุด เทากับ 25.7เปอรเซ็นต โดยมีเปอรเซ็นตการเสียเนื้อมันต่ําที่สุด เทากับ 2.5 เปอรเซ็นต เครื่องทําความสะอาดตนแบบนี้สามารถแยกสิ่งเจือปนและขูดเปลือกนอกของหัวมันสําปะหลังไดเปนอยางดี แต เมื่อพิจารณาผลการทดสอบพบวา ประสิทธิภาพการทําความสะอาดอยูในเกณฑต่ํา เพราะวาเครื่องทําความสะอาดสามารถ รอนดินและสิ่งเจือปน และขูดเปลือกนอกของเปลือกมันสําปะหลังไดดี แตขูดเปลือกในของมันสําปะหลังไดเพียงเล็กนอย เทานั้น

13

การประชุมวิชาการโครงงานวิศวกรรมเกษตรแหงชาติ ครั้งที่ 16 29 มกราคม 2553 มหาวิทยาลัยขอนแกน

กิตติกรรมประกาศ ขอขอบพระคุณอาจารยทุกทาน ในสาขาวิชาวิศวกรรมเกษตรมหาวิทยาลัยเทคโนโลยีสุรนารี ที่ใหความรูมา ประกอบในการทําโครงงานวิศวกรรมเกษตรฉบับนี้รวมทั้งผูที่ไมไดกลาวถึงใน ณ ที่นี่

เอกสารอางอิง กรมการคาตางประเทศ กระทรวงพาณิชย, 2544. ประกาศกรมการคาตางประเทศเรื่อง การกําหนดคุณภาพและมาตรฐานมันเสนสะอาด. 20 กรกฎาคม 2544. วิรัตน หวังเขื่อนกลาง, 2547. การศึกษาเครื่องสับมันสําปะหลังแบบใบมีดโยกสําหรับผลิตชิ้นมันเสน วิทยานิพนธปริญญาวิศวกรรมศาสตร มหาบัณฑิต สาขาวิชาเครื่องจักรกลเกษตร มหาวิทยาลัยขอนแกน . ศุภศันส ศุขโรจน, 2548. การศึกษาการหั่นชิ้นมันสําปะหลังเพื่อการผลิตแปงดิบมันสําปะหลัง. วิทยานิพนธปริญญาวิศวกรรมศาสตรมหาบัณฑิต สาขาวิชาเครื่องจักรกลเกษตร มหาวิทยาลัยขอนแกน.

g n ri

e e in

t e ci

g A f

u t l ir cu

o y

o S i a h

T

14

l a r

g n E