TSAE Journal Vol.13





ว า ร ส า ร ส ม า ค ม วิ ศ ว ก ร ร ม เ ก ษ ต ร แ ห ง ป ร ะ เ ท ศ ไ ท ย

THAI SOCIETY OF AGRICULTURAL ENGINEERING JOURNAL ISSN 1685-406X ปที่ 13 ฉบับที่ 1 มกราคม - ธันวาคม 2550 (Volume 13 No. 1 January - December 2007)

สารบัญ z เครือ ่ งปอกกลีบกระเทียมขนาดเล็ก. ....................................................................................................................... 3

อภิชาติ จิรฐั ติยางกูร, กิตติรตั น รุง รัตนาอุบล

g n ri

A Small-Scale Garlic Clove Machine Apichart Chirattyangkur, Kittirat Rungrattanaubol z เครื่องใหความรอนรําขาวสําหรับการเก็บรักษา. ....................................................................................................... 10

e e in

อภิชาติ จิรฐั ติยางกูร, นัยวัฒน สุขทัง่

g n E

A Rice Bran Heat - Treatment Device for Storages Apichart Chirattiyangkur, Naiyawat Sukthang z การเปลีย ่ นแปลงคุณภาพขาวเปลือกเมือ่ เก็บรักษาในไซโลเหล็ก. ................................................................................ 16

l a r

u t l u Changes in Paddy Quality when Stored in Steel Silo ic r Winit Chinsuwan, Sirorat Pilawut, Nipon Pongjan g Aอนรวมกับไมโครเวฟ................................................................... 23 การอบแหงไพลดวยเครือ่ งอบแหงระบบปม ความร f เทวรัตน ทิพยวิมล, สมยศ เชิญอักษร, ศิวo ลักษณ ปฐวีรตั น, อนุพนั ธ เทอดวงศวรกุล, เชาว อินทรประสิทธ y t Phlai (Zingiber cassumunar Roxb.)

Drying with Heat Pump-Microwave Combination Dryer e i Chirnaksorn, Siwalak Pathaveerat, Anupun Terdwongworakul, Chouw Inprasit Tawarat Tipyavimol, Somyot c o ลนี จากเอทานอล. ............................................................................................................ 30 การศึกษาการผลิตS กาซเอทิ สังวรณ ศรีหริ ญ ั i ต, ศิวลักษณ ปฐวีรตั น a Studyh of Ethylene Production from Ethanol T Sungwon Srihirun, Siwalak Pathaveerat วินติ ชินสุวรรณ, ศิโรรัตน พิลาวุธ, นิพนธ ปองจันทร

z

z

z การศึกษาอัตราการปอนและความเร็วของลูกยางทีม ่ ผี ลตอการกะเทาะขาวเปลือกนึง่ . ................................................. 37

พิศมาส หวังดี, ธวัชชัย ทิวาวรรณวงศ

Effects of Feeding Rate and Hulling Speed on Parboiled Paddy Phisamas Hwangdee, Thavachai Tivavarnvongs

g n ri

e e in

t e ci

T

o S i a h

o y

g A f

u t l ir cu

l a r

g n E

แบบการเขียนงานวิจยั /บทความ ชือ่ เรือ่ ง (ภาษาไทย) ชือ่ เรือ่ ง (ภาษาอังกฤษ) ชือ่ -นามสกุล (ผูเ ขียนคนที่ 1)1) ชือ่ -นามสกุล (ผูเ ขียนคนที่ 2)2) (ภาษาไทยและภาษาอังกฤษ) 1) ทีอ่ ยูข องหนวยงานของผูเ ขียนคนที่ 1 (ภาษาไทยและภาษาอังกฤษ) 2) ทีอ่ ยูข องหนวยงานของผูเ ขียนคนที่ 2 (ภาษาไทยและภาษาอังกฤษ) Abstract สรุปสาระสําคัญ วัตถุประสงค วิธกี าร สถานที่ และผลทีไ่ ดรบั เปนภาษาอังกฤษ บทคัดยอ สรุปสาระสําคัญ วัตถุประสงค วิธกี าร สถานที่ และผลทีไ่ ดรบั

g n ri

e e in

คํานํา ความสําคัญ หลักการและเหตุผล ปญหา วัตถุประสงคและเปาหมายของงานวิจยั

g n E

อุปกรณและวิธีการ อธิบายเปนแบบรอยแกว การวางแผน การดําเนินงาน การบันทึกขอมูล เวลาและสถานทีท่ าํ การทดลอง

l a r

u t l ผลการทดลองและวิ จารณ u c กลาวถึงผลทีไ่ ดจากการทดลอง ควรเสนอในรูปของตาราง iหรือกราฟ (แทง หรือเสนตรง 2 มิต)ิ หรือรูปภาพประกอบ r หากมีการวิจารณผลทดลอง อธิบายถึg งเหตุผลทีไ่ ดผลการทดลองเชนนัน้ เพือ่ สนับสนุน A หรือคัดคานทฤษฎีของผู ท เี่ สนอมากอน เปรียบเทียบกับผลการทดลองอืน่ ๆ f o หรือเนนปญหาสาระสํ าคัญ (ตารางหรือภาพเปนภาษาไทย หรืออังกฤษ) y t สรุปผลการทดลอง e i สรุปเนืc ้อหาสาระสําคัญของผลงานที่ไดรับวานําไปใชประโยชนหรือแนะนําอยางไร o S i คําขอบคุณ a Th เอกสารอางอิง ตนฉบับ : สงไดที่ รศ.พินยั ทองสวัสดิว์ งศ ภาควิชาวิศวกรรมเครือ่ งกล คณะวิศวกรรมศาสตร มหาวิทยาลัยธรรมศาสตร อ.คลองหลวง จ.ปทุมธานี 12121 จํานวน 3 ชุด พรอม แผน ดิสเก็ตหรือซีดรี อม โดยใชโปรแกรม Microsoft Word, ใช Font BrowalliaUPC 14 points มีความยาว 5-15 หนากระดาษ A4

g n ri

e e in

t e ci

T

o S i a h

o y

g A f

u t l ir cu

l a r

g n E

 

ว า ร ส า ร ส ม า ค ม วิ ศ ว ก ร ร ม เ ก ษ ต ร แ ห ง ป ร ะ เ ท ศ ไ ท ย THAI SOCIETY OF AGRICULTURAL ENGINEERING JOURNAL ISSN 1685-408X ปที่ 13 ฉบับที่ 1 มกราคม - ธันวาคม 2550 ( Volume 13 No. 1 January - December 2007)

เจาของ : สมาคมวิศวกรรมเกษตรแหงประเทศไทย สํานักงาน : ภาควิชาวิศวกรรมเกษตร คณะวิศวกรรมศาสตร มหาวิทยาลัยขอนแกน จ.ขอนแกน 40002 โทร 0-4336-2148 โทรสาร 0-4336-2149 E-mail: enagri@kku.ac.th

วารสารสมาคมวิศวกรรมเกษตรแหงประเทศไทย เปนวารสารเผยแพรผลงานวิจยั ดานวิศวกรรมเกษตร บทความทีล่ งตีพมิ พจะตองผานการพิจารณาจากผูท รงคุณวุฒทิ มี่ คี วามเชีย่ วชาญในแตละสาขาวิชาของ วิศวกรรมเกษตร และไมมชี อื่ หรือเกีย่ วของในผลงานวิจยั นัน้ จํานวน 2 ทานตอ 1 ผลงานวิจยั

g n i r เพือ่ เปนการสนับสนุนใหวารสารนีส้ ามารถจัดทําไดอยางตอเนือ่ ง เจาของผลงานทีไ่ ดรบั การคัดเลือกลง e e ตีพมิ พ จะตองจายเงินเพือ่ สนับสนุนการจัดทําวารสาร 250 บาท/หนา n i g n E l aจัย r ผูทรงคุณวุฒิพิจารณาผลงานวิ u t l uนเทคโนโลยีพระจอมเกลาเจาคุณทหารลาดกระบัง สถาบั จุฬาลงกรณมหาวิทยาลัย c i r รศ.ดร. ปานมนัส สิรสิ มบูรณ ศ.ดร.สุรนิ ทร พงศศภุ สมิทธิ์ g มหาวิทยาลัยขอนแกน รศ. สาทิป รัตนภาสกร A f รศ.ดร. ธวัชชัย ทิวาวรรณวงศ o รศ. จิราภรณ เบญจประกายรัตน รศ.ดร. วินติ ชินสุวรรณ ty มหาวิทยาลัยธรรมศาสตร ผศ.ดร.เสรี วงสพเิ ชษฐie รศ. พินยั ทองสวัสดิว์ งศ c ผศ.ดร.สมโภชนoสุดาจันทร รศ. นรินทร วัฒนกุล มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร ดร. มาลี สันติคณ ุ าภรณ S i ศ.ดร.aบัณฑิต จริโมภาส สถาบันวิจยั เกษตรวิศวกรรม กรมวิชาการเกษตร ดร.ชูศกั ดิ์ ชวประดิษฐ Tผศ.รศ.hวิภรตชา หมักุญน่ ชรทําณการอยุธยา ดร. อนุชติ ฉ่าํ สิงห มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกลาธนบุรี

ศ.ดร.สมชาติ โสภณรณฤทธิ์

บรรณาธิการ : รศ.พินยั ทองสวัสดิว์ งศ กองบรรณาธิการ : ผศ.ดร.สมโภชน สุดาจันทร รศ.จิราภรณ เบญจประกายรัตน อ.นเรนทร บุญสง

(ราคา 80 บาท)

วารสารสมาคมวิศวกรรมเกษตรแหงประเทศไทย ปที่ 13 ฉบับที่ 1 มกราคม - ธันวาคม 2550

1

เครื่องปอกกลีบกระเทียมขนาดเล็ก A Small-Scale Garlic Clove Machine

อภิชาติ จิรฐั ติยางกูร1) กิตติรตั น รุง รัตนาอุบล2) Apichart Chirattyangkur1) Kittirat Rungrattanaubol2) Abstract The objectives of this study is to design, develop, and construction of a small scale garlic clove machine which can produce both Thai and Chinese garlic. Operation of the research consists of studying of basic properties of Thai and Chinese garlic cloves for a design and construction of the prototype. Suitable test and manual operation for the improvement of the machine leaded to a construction and test of a final machine for the convenience of practice and with suitable dimensions and weight. The machine comprises WxLxH as 240x430x380 mm and weighs 16 kilograms. The garlic cloves are contacted and rolled between one rubber sheet and another plastic cylinder covered by rubber sheet. Several light springs are used to control normal force of the rubber sheet acting on garlic cloves. A small alternating current motor 25 watts 96 rpm is used for power supply which enables a working capacity for Thai garlic cloves of 3.01 kg/hr with efficiency 34.71%, and enables a working capacity for Chinese garlic cloves of 8.8 kg/h with efficiency 79.01%.

Keywords: garlic clove, design, construction.

g n ri

บทคัดยอ

e e in

l a r

g n E

การศึกษาเรื่องนี้มีวัตถุประสงคเพื่อการออกแบบ พัฒนา และสรางเครื่องปอกกลีบกระเทียมขนาดเล็กที่สามารถ ปอกกระเที ย มไทยและกระเที ย มจี น ได ขั้ น ตอนการดํ า เนิ น งานประกอบด ว ยการศึ ก ษาคุ ณ สมบั ติ ท างกายภาพเบื้ อ งต น ของกลีบกระเทียมไทยและกระเทียมจีนเพือ่ การออกแบบและสรางเครือ่ งตนแบบ ทําการปรับปรุงโดยการทดสอบดวยมือถึงความ เหมาะสมในการปอกเปลือกเพื่อใหเครื่องเหมาะกับการใชงานและมีขนาดและน้ําหนักเหมาะสม ซึ่งเครื่องมีขนาดกวางxยาวxสูง เทากับ 240x430x380 มม. น้าํ หนักรวม 16 กิโลกรัม การทํางานของเครือ่ งนีอ้ าศัยหลักการเสียดสีของกลีบกระเทียมระหวางลูกกลิง้ ยางหุม พลาสติกกับแผนยาง ใชสปริงปรับควบคุมระยะระหวางแผนยางกับลูกกลิง้ และปรับแรงกดของแผนยางบนกลีบกระเทียม ขณะกําลังเคลือ่ นที่ ใชมอเตอรไฟฟาขนาดเล็กกระแสสลับ 25 วัตต ทีค่ วามเร็วรอบ 96 รอบ/นาที เปนตนกําลัง สมรรถนะในการ ปอกเปลือกกระเทียมไทย 3.01 กิโลกรัม/ชั่วโมง ประสิทธิภาพในการปอกเปลือก 34.71% และสมรรถนะในการปอกเปลือก กระเทียมจีน 8.8 กิโลกรัม/ชัว่ โมง ประสิทธิภาพในการปอกเปลือก 79.01%

t e ci

g A f

u t l ir cu

o y

oบทนํา S i นพืชเศรษฐกิจที่มีบทบาทสําคัญในชีวิต กระเที ย มเป a ประจําวัh นของคนไทยมาชานาน เชน เปนสวนประกอบอาหาร T าไปแปรรูปเปนอาหารเสริมสุขภาพ การที่จะนํา และการนํ กระเที ย มไปผ า นกระบวนการต า งๆ เพื่ อ ให ไ ด ผ ลิ ต ภั ณ ฑ กระเทียมตามตองการ บางกรณีมคี วามจําเปนทีจ่ ะตองนําเปลือก กระเทียมออกกอน และเนื่องจากเปลือกกระเทียมบางและติด ผิวกระเทียม ทําใหปอกเปลือกไดยาก อีกทัง้ กระเทียมมียางและ สารระเหยสงกลิ่นติดมือและบางครั้งทําใหมืออักเสบไดงาย ขณะปอกเปลือก ทําใหเกิดความไมสะดวกในการปฏิบตั งิ าน ซึง่

เครื่องปอกเปลือกกระเทียมที่มีใชในปจจุบันยังมีขนาดใหญ ราคาแพง เหมาะสําหรับใชในโรงงานอุตสาหกรรมขนาดใหญ มากกวาที่จะนํามาใชในครัวเรือน และรานอาหารทั่วไป จึง จําเปนตองมีการวิจัยและพัฒนาเครื่องปอกกลีบกระเทียมที่มี ขนาดเล็กเหมาะกับการใชงานและประสิทธิภาพเหมาะสม โดย สามารถปอกเปลื อ กกระเที ย มกลี บ ทั้ ง กระเที ย มไทยและ กระเทียมจีนได เหมาะสมกับการใชงานในครัวเรือน ภัตตาคาร และรานอาหารทั่วไป มีน้ําหนักเบา ใชงานไดสะดวก สวน ของกระเทียมเนื้อลวนและกระเทียมที่มีเปลือกติดบางสวนก็ สามารถใชในการประกอบอาหารไดอยางดี

1) รองศาสตราจารย ภาควิชาวิศวกรรมเกษตร คณะวิศวกรรมศาสตร กําแพงแสน มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร 2) นักศึกษาปริญญาโท สาขาวิศวกรรมเกษตร บัณฑิตวิทยาลัย มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร วารสารสมาคมวิศวกรรมเกษตรแหงประเทศไทย ปที่ 13 ฉบับที่ 1 มกราคม - ธันวาคม 2550

3

N

input

สวนอยูก บั ที่

ทิศทางวัตถุเคลื่อนที่

f

N

output

(ก)

ภาพที่ 1 หลักการปอกเปลือกกระเทียม

หลักการที่ใชปอกเปลือกกระเทียม เปนการเสียดสีกัน input ของกระเทียมและแผนยาง Davia et al. (1977) เสนอวาเมือ่ วัตถุ

2 อัน คือ ยางและผิวกระเทียมมีพนื้ ทีผ่ วิ สัมผัสกัน แรงทีว่ ตั ถุอนั หนึง่ กระทําตอวัตถุอกี อันหนึง่ จะมีองคประกอบของแรงกด (N) สวนอยูก บั ที่ ในแนวตัง้ ฉากกับพืน้ ผิวทัง้ สองของวัตถุตรงจุดทีส่ มั ผัสกัน และ องคประกอบของแรงเสียดทาน (f) ขนานกับพืน้ ผิวทีส่ มั ผัสกัน

และมีทศิ ทางตรงขามกับทิศทางทีผ่ วิ หนาสัมผัสของวัตถุทเี่ ลือ่ น torque output หรือพยายามจะเลือ่ น สัมพัทธกบั ผิวหนาของอีกวัตถุหนึง่ ดังภาพ (ข) ที่ 1 f = µk N (วัตถุเคลือ่ นที)่ ภาพที่ 2 หลักการทีใ่ ชในการปอกเปลือกกระเทียม ก) การปอก f ≤ µ s N (วัตถุหยุดนิง่ ) เปลือกกระเทียมโดยใชจานหมุน (สุวิทยและคณะ (2539)) ข) การปอกเปลือกกระเทียมโดยใชกระบอก โดยที่ µk และ µs เปนสัมประสิทธิ์ความเสียดทานจลน ทรง (กรวย ชานนท และพชร (2545), อภิชาติ และ และสัมประสิทธิ์ความเสียดทานสถิตตามลําดับ ซึ่งแรงเสียด สุวฒ ั น (2545)) ทานนีจ้ ะเปนตัวชวยใหเกิดแรงเฉือนใหผวิ กระเทียมเกิดการฉีก

4

u t l ir cu

l a r

g n ri

e e in

g n E

g A ขาด โดยสวนใหญวธิ ที ใี่ ชจะเปนการปอกแบบจานหมุfนและการ ปอกแบบกระบอกทรงกรวยดังภาพที่ 2 ซึ่งเครื่อo งปอกเปลือก ครัวเรือน ภัตตาคารหรือรานอาหารทั่วไป ทั้งนี้อาจเปนเพราะ y t กระเทียมที่ตรวจเอกสารพบสวนมากจะเป นเครื่องที่มีขนาด กระเทียมเปนวัสดุเกษตรทีม่ ขี นาดไมแนนอน ทําใหหลักการทัง้ e iตสาหกรรมมากกวาใชตาม สองที่กลาวมามีปญหาในเรื่องของการปรับระยะหางของแผน ใหญเหมาะสําหรับใชในโรงงานอุ c o S i a Th

(ก) (ข) ภาพที่ 3 วิธกี ารปอกเปลือกกระเทียมอยางงายของครัวเรือนในตางประเทศโดยใชแผน ยางในการขัดสีทงั้ แบบ ก) และ ข) 4

Thai Society of Agricultural Engineering Journal, Vol. 13 No. 1, January - December 2007

ยางที่เสียดสี จนทําใหเครื่องปอกฯ ที่เคยมีมาตองมีขนาดใหญ (2) เครือ่ ง UTM-Instron Series 5590 เพราะตองรองรับการปอกกระเทียมจํานวนครัง้ ละมากๆ แลว ยัง (3) ตูอ บหาความชืน้ เผื่อพื้นที่ไวสําหรับใหกระเทียมเกิดการเสียดสีอยูในเครื่องใน (4) เวอรเนีย ลักษณะและจังหวะที่เหมาะสมอีกดวย (5) ไมโครมิเตอร สวนการปอกเปลือกกระเทียมโดยทัว่ ไป คนไทยจะใชมดี (6) นาฬกาจับเวลา ปอกเปลือก แตสําหรับตางประเทศนั้น การปอกกระเทียมตาม 3. คาชีว้ ดั ครัวเรือนจะใชแผนยางในการปอกเปลือกกระเทียม ดังภาพที่ 3 ผลที่ไดจากการทดสอบการปอกกระเทียม นํามาคิดเปน (ก) โดยวางกลีบกระเทียมไวกลางแผนยาง แลวมวนแผนยาง เปอรเซ็นตกระเทียมทีป่ อกเปลือกออกหมด กระเทียมทีแ่ ตกและ จากนัน้ ก็ทาํ การคลึงไปมาจนเปลือกกระเทียมหลุดออกจากเนือ้ ช้ํา กระเทียมที่ปอกเปลือกออกไมหมด และกระเทียมที่ปอก ในภาพที่ 3 (ข) มี ก ารออกแบบให ย างมี ลั ก ษณะรู ป ทรง เปลือกไมออก ดังนี้ คลายกระเทียม ใสกระเทียมเขาไป แลวทําการถูจนเปลือกหลุด กระเทียมทีป่ อกเปลือกออกหมด (%) = (W1/WT) x 100 ออก แผนยางทั้ง 2 แบบนี้สามารถปอกเปลือกไดทีละไมมาก เหมาะสําหรับการทําอาหารตามครัวเรือนในแตละมือ้ มากกวาที่ กระเทียมทีแ่ ตกและช้าํ (%) = (W2/WT) x 100 จะนําไปใชตามภัตตาคารหรือรานอาหารทั่วไปที่มีความตอง กระเทียมทีป่ อกเปลือกออกไมหมด (%) = (W3/WT) x 100 การจํานวนมาก เปอรเซ็นตกระเทียมทีป่ อกเปลือกไมออก = (W4/WT) x 100 เมือ่ WT = น้าํ หนักกระเทียมทัง้ หมด (กรัม) อุปกรณและวิธีการ W1 = น้าํ หนักกระเทียมทีป่ อกเปลือกออกหมด (กรัม) 1. วิธดี าํ เนินการวิจยั W2 = น้าํ หนักกระเทียมทีแ่ ตกและช้าํ (กรัม) การดําเนินงานมี 5 ขัน้ ตอน คือ W3 = น้าํ หนักกระเทียมทีป่ อกเปลือกออกไมหมด(กรัม) (1) ศึกษาคุณสมบัตทิ างกายภาพของกระเทียม W4 = น้าํ หนักกระเทียมทีป่ อกเปลือกไมออก(กรัม) (2) ศึกษาลักษณะการปอกกลีบกระเทียมดวยมือและ เครื่องปอกกระเทียม (3) ออกแบบและสรางเครื่องปอกเปลือกกระเทียมตน ผลการทดลอง แบบ 1. คุณสมบัตทิ างกายภาพของกระเทียม (4) ทดสอบเครือ่ งปรับปรุงและแกไข ผลการศึกษาคุณสมบัตทิ างกายภาพของกระเทียม พบวา (5) ออกแบบและสรางเครือ่ งปอกกลีบกระเทียม กระเทียมไทยมีนา้ํ หนักหัวและกลีบเฉลีย่ 16.4 และ 0.63 (6) วิเคราะหเชิงเศรษฐศาสตรวศิ วกรรม กรัม ตามลําดับ มีความสูง ความยาว ความกวางเฉลีย่ 8.5, 18.17, 8.5 มิลลิเมตร ตามลําดับ มีความหนาของเปลือกเฉลีย่ 0.00843 2. อุปกรณ มิลลิเมตร เมื่อนําไปทดสอบกับเครื่อง UTM (Instron Series (1) กระเทียมไทยและกระเทียมจีน

g n ri

e e in

t e ci

g A f

u t l ir cu

l a r

g n E

o y

o S i a h

T

ภาพที่ 4 เครือ่ งปอกเปลือกกลีบกระเทียมเพือ่ ทดสอบเบือ้ งตน วารสารสมาคมวิศวกรรมเกษตรแหงประเทศไทย ปที่ 13 ฉบับที่ 1 มกราคม - ธันวาคม 2550

5

5590) พบวา แรงกดนอยทีส่ ดุ ทําใหกระเทียมแตก-ช้าํ 9.01 นิวตัน กระเทียมจีนมีน้ําหนักหัวและกลีบเฉลี่ย 71.9 และ 3.81 กรัม ตามลําดับ มีความสูง ความยาว ความกวางเฉลี่ย 17.47, 31.47, 16.05 มิลลิเมตร ตามลําดับ มีความหนาของเปลือกเฉลีย่ 0.01742 มิลลิเมตร เมือ่ นําไปทดสอบกับเครือ่ ง UTM พบวา แรง กดนอยทีส่ ดุ ทําใหกระเทียมแตก-ช้าํ 67.91 นิวตัน สวนการยอมรับของกลีบกระเทียมหลังการปอก พบวา การทีเ่ กิดรอยช้าํ เพียงนอยซึง่ ยังไมถงึ ขัน้ แตกนัน้ ยังอยูใ นเกณฑ ทีย่ อมรับได เนือ่ งจากหลังจากปอกเปลือกกระเทียมเสร็จแลวจะ มีการนํากระเทียมไปใชในการประกอบอาหารในลําดับตอไป 2.ลั ก ษณะการปอกกลี บ กระเที ย มด ว ยมื อ และเครื่ อ ง ปอกกระเทียม ไดใชถงุ มือยางมาทดสอบดวยการถูไปถูมา 2 ลักษณะ คือ ถูขึ้นและลง กับการถูแบบหมุนเปนวงกลม พบวา ลักษณะวิธี การถูนนั้ มีผลตอการปอกเปลือกกระเทียม คือ การถูในลักษณะ หมุนวนเปนวงกลมนั้นทําใหกระเทียมเคลื่อนที่ในแนวโคงสง ผลใหเปลือกกระเทียมเกิดการฉีกขาดและหลุดไดงายกวาการถู ขึ้นลง ทั้งนี้อาจเปนเพราะการถูแบบวงกลมนั้นความเร็วที่ผิว ของเปลือกกระเทียมที่สัมผัสกับถุงมือนั้นไมเทากัน (เกิดการ slip) ทําใหเปลือกของกระเทียมเกิดการฉีกขาดและหลุดออก จากการทดสอบกั บ วิ ธี ก ารหมุ น แบบวนเป น วงกลมพบว า สามารถปอกกระเที ย มให ไ ด เ นื้ อ กระเที ย มสมบู ร ณ เ ฉลี่ ย ประมาณ 22 วินาทีตอ ครัง้ ทัง้ นีข้ นึ้ อยูก บั แรงทีใ่ ชในการกดดวย จากนั้นสรางเครื่องสําหรับทดสอบปอกเปลือกกลีบกระเทียม ตนแบบดังภาพที่ 4 เพือ่ ใหทราบถึงวิธกี ารและปญหาทีจ่ ะนําไป ปรับปรุงแกไขในการสรางเครื่องตนแบบ การสรางเครื่องปอกเปลือกกลีบกระเทียม เพื่อทดสอบ ตามหลักการเบือ้ งตน ไดใชทอ PVC ขนาดเสนผานศูนยกลาง 2

t e ci

o S i a h

o y

g A f

นิ้ ว ทํ า เป น ลู ก กลิ้ ง หุ ม ยางสองชั้ น ชั้ น แรกเป น ยางหนา 3 มิลลิเมตร สําหรับลดการเสียหายของกระเทียมขณะหมุน สวน แผนยางชัน้ ทีส่ องเปนยางชนิดเดียวกับถุงมือ แผนโคงมีการหุม ยางในลักษณะเดียวกัน เมื่อใสกลีบกระเทียมลงไปในเครื่อง กลีบกระเทียมจะเกิดการเสียดสีกันระหวางแผนยางทั้งสองซึ่ง จะใชลกู กลิง้ เปนตัวหมุน สวนแผนโคงจะอยูก บั ทีแ่ ละสามารถ หอยตัวได เมือ่ นํามาทดลองปอกกระเทียมกลีบ พบวา เมือ่ หมุน จนกระเทียมหลุดออกมาในหนึง่ รอบนัน้ เปลือกกระเทียมมีการ ฉีกขาดเทานัน้ แตยงั ไมหลุดออกจากเนือ้ กระเทียม จึงไดทาํ การ ทดลองตอไปโดยการหมุนลูกกลิ้งกลับไปกลับมา 6-7 รอบ เปลือกกระเทียมจึงจะหลุดออกจากเนื้อโดยสมบูรณ ทั้งนี้อาจ เปนเพราะระยะในการเสียดสีระหวางเปลือกกระเทียมกับแผน ยางน อ ยเกิ น ทํ า ให แ รงกดไม พ อเพี ย งที่ จ ะทํ า ให เ ปลื อ ก กลีบกระเทียมฉีกขาด ระยะหางของลูกรีดกับแผนโคงควรจะ เปลีย่ นเปนใชสปริงดึงเพือ่ ลดปญหาในการปรับระยะหาง และ สปริงจะชวยเพิ่มแรงกด ดังนั้นจึงทําการปรับปรุงแกไขเครื่อง ปอกเปลือกกลีบกระเทียมเบื้องตน และสรางเครื่องตนแบบ ดังภาพที่ 5

g n ri

e e in

l a r

g n E

3) เครือ่ งปอกเปลือกกระเทียมตนแบบ ออกแบบและสรางเครื่องปอกเปลือกกระเทียมตนแบบ โดยอาศัยหลักการเสียดสีกันของลูกกลิ้งยางกับแผนยางโคง ใชลูกกลิ้งเสนผานศูนยกลาง 6 เซนติเมตร ยาว 20 เซนติเมตร ทํามุม 20 องศากับพืน้ เพือ่ ใหกลีบกระเทียมเคลือ่ นทีอ่ อกนอกตัว เครือ่ ง เมือ่ ไดเครือ่ งตนแบบแลว สิง่ ทีต่ อ งทดสอบเพือ่ ใหไดคา ทีเ่ หมาะสม คือ คาคงทีข่ องยางและสปริง ความเร็วรอบ และ ประสิทธิภาพของเครื่อง วิธกี ารทดสอบไดใชลกู กลิง้ ยาง Food grade ทีค่ วามแข็ง 2 ระดับ คือ ความแข็งยาง 40H (Hardness) และ 60H กับสปริง

u t l ir cu

T

ภาพที่ 5 เครือ่ งปอกเปลือกกลีบกระเทียมขนาดเล็กตนแบบ

6

Thai Society of Agricultural Engineering Journal, Vol. 13 No. 1, January - December 2007

ตารางที่ 1 การทดสอบหาความแข็งของยางและคาคงที่ของสปริงที่เหมาะสมในการปอกเปลือกกระเทียมไทย และกระเทียมจีน คาคงที่สปริง (N/mm)

พันธุกระเทียม ไทย

0.15 0.30 0.45 0.15 0.30 0.45

จีน

ยาง 40H ปอกได (%) แตก-ช้าํ (%) 4.73 (81.5%) 0 13.18 (38.65%) 0 31.37 (16.46%) 0 32.38 (14.49%) 0 40.89 (14.54%) 0 59.17 (3.7%) 0

ยาง 60H ปอกได (%) แตก-ช้าํ (%) 5.01 (35.20%) 0 34.06 (8.57%) 3.09 (61.62%) 12.97 (55.76%) 5.60 (77.24%) 28.82 (14.71%) 0 56.10 (7.61%) 0 53.92 (11.39%) 0

หมายเหตุ คาในวงเล็บเปนคา (Coefficient of Variation) ทีม่ คี า คงที่ 0.15, 0.3, 0.45 นิวตัน/มิลลิเมตร โดยมีขนั้ ตอนการ ทดสอบคือ 1. คัดกลีบกระเทียมมาทําการทดสอบครั้งละ 50 กรัม โดยพยายามใหมีขนาดใกลเคียงกัน 2. ใชลกู กลิง้ ยางทีค่ วามแข็ง 40H กับสปริงคาคงที่ 0.15, 0.3, 0.45 นิวตัน/มิลลิเมตร ทําการทดสอบ และบันทึกคา 3. ใชลกู กลิง้ ยางทีค่ วามแข็ง 60H กับสปริงคาคงที่ 0.15, 0.3, 0.45 นิวตัน/มิลลิเมตร ทําการทดสอบ และบันทึกคา ผลการทดสอบแสดงในตารางที่ 1 พบวา การใชย าง 40H คาคงทีส่ ปริง 0.45 นิวตัน/มิลลิเมตร และ ยาง 60H คาคงทีส่ ปริง 0.3 นิวตัน/มิลลิเมตร จะมีคาอยูในกลุมเดียวกัน และจัดเปนคา เปอร เ ซ็ น ต ที่ ดี ที่ สุ ด ในการปอกเปลื อ กกลี บ กระเที ย มไทย สําหรับยาง 60H คาคงที่สปริง 0.45 นิวตัน/มิลลิเมตร นั้น เปอรเซ็นตการปอกเปลือกไดลดลงเนื่องจากอัตราการสูญเสีย (แตก-ช้าํ ) ของกลีบกระเทียมมาก ดังนัน้ การใชยางทีม่ คี วามแข็ง น อ ยๆ จะลดความเสี ย หายของกลี บ กระเที ย ม ส ว นผล ของกระเทียมจีนนั้นไมพบความเสียหายในขณะปอกของทุกๆ ความแข็งยาง แตทคี่ า สปริง 0.15 นัน้ เปอรเซ็นตการปอกไดนอ ย เนื่องจากแรงที่ใชกดนอย ดังนั้นเมื่อใชปอกกระเทียมไทยและ กระเทียมจีน การเลือกใชยาง 40H จึงเหมาะสมทีส่ ดุ การทดสอบหาความเร็วรอบที่เหมาะสมโดยใชมอเตอร ไฟฟากระแสสลับ 1200-1500 รอบตอนาที ทําการทดลองโดย เปลีย่ นอัตราชุดเฟองทดเพือ่ ใหมคี วามเร็วตางกัน ซึง่ ไดความเร็ว 192, 96 และ 48 รอบตอนาที ตามลําดับ โดยวิธกี ารทดสอบคือ 1. คัดกลีบกระเทียมทีม่ ขี นาดใกลเคียงกันมาชัง่ น้าํ หนัก 50 กรัม 2. ปอนกระเทียมลงเครือ่ งฯ จับเวลาและบันทึกคา 3. ทดสอบทีค่ วามเร็ว 192, 96 และ 48 รอบตอนาที โดย แตละความเร็วรอบใชกระเทียม 20 ตัวอยาง

t e ci

o S i a h

T

o y

g A f

g n ri

ผลการทดสอบแสดงในตารางที่ 2 พบวาความเร็วรอบ มากเปอรเซ็นตการปอกก็จะมากตาม โดยที่ความเร็วรอบ 192, 96, 48 รอบตอนาทีนั้น สามารถปอกกระเทียมไทยได 34.71, 24.40, และ 16.62 เปอรเซ็นต ตามลําดับ สวนกระเทียมจีน ทีค่ วามเร็วรอบ 192, 96, 48 รอบตอนาที สามารถปอกได 76.75, 79.11 และ 65.23 เปอรเซ็นต ตามลําดับ เปอรเซ็นตการปอกกลีบกระเทียมจีนจะทีด่ สี ดุ ทีค่ วามเร็ว 96 รอบตอนาที สวนการปอกกลีบกระเทียมไทย ความเร็ว 192 รอบ ตอนาที อาจยังไมใชความเร็วรอบที่ดีที่สุด แตในการเลือกใช ความเร็วรอบสูงและแรงบิดสูงนัน้ ตองใชมอเตอรทมี่ ขี นาดใหญ และหนักมากขึน้ เพราะฉะนัน้ จึงเลือกใชความเร็วรอบ 96 เปน ความเร็วที่เหมาะสมสําหรับเครื่องปอกกระเทียมนี้

e e in

u t l ir cu

l a r

g n E

4. ทดสอบเครือ่ งปรับปรุงและแกไข โดยการทดสอบการทํางานแบบตอเนื่องของเครื่องปอก เปลือกกระเทียม วิธกี ารทดสอบคือ 1. ปอนกลีบกระเทียมเขาเครือ่ งฯ เปนเวลา 5 นาทีแลวนํา กระเทียมที่ปอกไดไปคัดเปอรเซ็นตการปอก ตารางที่ 2 การหาความเร็วรอบของมอเตอรทเี่ หมาะสม พันธกระเทียม ความเร็วรอบของมอเตอร (รอบตอนาที) 192 96 48 ไทย จีน

34.71 (14.46%) 76.752 (12.12%)

24.40 16.62 (35.05%) (32.92%) 79.11 65.23 (14.95%) (21.93%)

หมายเหตุ คาในวงเล็บเปน Coefficient of Variation

วารสารสมาคมวิศวกรรมเกษตรแหงประเทศไทย ปที่ 13 ฉบับที่ 1 มกราคม - ธันวาคม 2550

7

ตารางที่ 3 อัตราเฉลี่ยการปอกเปลือกกระเทียมจีนและ ไทย (กรัม/นาที) จีน

ไทย

146.564 (10.15%)

50.488 (16.31%)

หมายเหตุ คาในวงเล็บเปนคา (Coefficient of Variation) 2. ปอกกระเทียมตอไปอีก 5 นาทีโดยยังไมตอ งทําความ สะอาดเครือ่ งฯ แลวนํากระเทียมทีป่ อกไดไปคัดเปอรเซ็นตการ ปอก ภาพที่ 6 เครื่องปอกเปลือกกระเทียมหลังจากการทําการปรับ 3. ทําซ้าํ วิธกี ารที่ 2 แลววิเคราะหผล ปรุงแลว พบวา การทดสอบเมือ่ เวลามากขึน้ เปอรเซ็นตการปอกก็ จะนอยลง เนือ่ งจากเศษของเปลือกกระเทียมจะเขาไปเกาะแผน DP = (P-S)/L ยาง ทําใหยางเกิดความลื่นจนไมเกิดการเสียดสีกันระหวาง เปลือกกระเทียมกับแผนยาง โดยทีค่ า เฉลีย่ ของกระเทียมทีป่ อก เมือ่ P = ราคาซือ้ ของเครือ่ งจักร (บาท) ไดสมบูรณที่เวลา 5, 10 และ 15 นาที ไดเปอรเซ็นตการปอก S = ราคาขายหรือคงเหลือเมือ่ เครือ่ งจักร 74.57, 56.91 และ 37.61 เปอรเซ็นต ตามลําดับ หมดอายุ (บาท) ดังนั้น การทําความสะอาดเครื่องปอกกระเทียมอยูเสมอ L = อายุการใชงานของเครือ่ งจักร (ป) ในระหวางการปอก จะชวยใหประสิทธิภาพการปอกคงที่ ข. ดอกเบีย้ หรือคาเสียโอกาส เมื่อทําการทดสอบอัตราการปอกเปลือกกระเทียมจีน I = (P+S)/2 x (i/100) และกระเทียมไทยจากเครือ่ งปอกเปลือกกลีบกระเทียมไดผลดัง เมือ่ i = อัตราดอกเบีย้ ตอป (เปอรเซ็นต) แสดงในตารางที่ 3 เมือ่ คิดเปนชัว่ โมงจะไดอตั ราการปอกเปลือก I = คาเสียโอกาส กระเทียมจีนเทากับ 146.564 x 60 = 8793.84 กรัมตอชั่วโมง ดังนัน้ รวมตนทุนคงที่ = DP + I และอัตราการปอกเปลือกกระเทียมไทยเทากับ 50.488 x 60 = 2) ตนทุนผันแปร ประกอบดวย 3029.28 กรัมตอชัว่ โมง ก. คาบํารุงรักษา ดังนั้น การทําความสะอาดเครื่องปอกกระเทียมอยูเสมอ ข. คาไฟฟา ในระหวางการปอก จะชวยใหประสิทธิภาพการปอกคงที่ และ ค. คาเสือ่ มราคาของแผนยาง จากการใชงานจริง ถาใชมือหมุนเครื่องปอกกระเทียมเปนเวลา นานจะเกิดการลาขณะทํางานไดงาย จึงเลือกใชมอเตอรไฟฟา 5.2 ระยะเวลาคืนทุน = ราคาซือ้ เครือ่ ง . กระแสสลับขนาด 25 วัตต ความเร็ว 96 รอบตอนาที เปนตน ผลประโยชนสทุ ธิ กําลัง และหลังจากการทดสอบเครือ่ งปอกเปลือกกระเทียมเสร็จ จากการทดสอบเครื่องปอกเปลือกกระเทียม เมื่อปฏิบัติ สมบูรณแลว ไดทาํ การปรับปรุงแกไขเครือ่ งในสวนภายนอกให งาน 1 เครือ่ ง สามารถวัดกําลังไฟฟาทีใ่ ชขณะทํางานได 0.025 มีความเหมาะสมและมีขนาดกระทัดรัด ดังภาพที่ 6 กิ โ ลวั ต ต ชั่ ว โมง สมรรถนะของเครื่ อ งสามารถปอกเปลื อ ก กระเทียมไทยได 3.02 กิโลกรัมตอชัว่ โมง และกระเทียมจีนได 5. การวิเคราะหเชิงเศรษฐศาสตรวศิ วกรรม 8.8 กิโลกรัมตอชัว่ โมง เมือ่ กําหนดใหการใชงาน 300 วันตอป 5.1 คาใชจายในการทํางานคํานวณไดจากตนทุนคงที่ ปริมาณกระเทียมทีน่ าํ มาปอกเปลือก 1 กิโลกรัมตอวัน ราคาซือ้ และตนทุนผันแปร เครือ่ งปอกเปลือกกระเทียม 3,500 บาท มูลคาซากของเครือ่ งเมือ่ 1) ตนทุนคงที่ ไมรวมคาใชจายของคาใชสถานที่ในการ สิน้ ปที่ 5 เหลือ 10% ของราคาซือ้ กําหนดใหอตั ราดอกเบีย้ ตอป สรางเครื่อง เทากับ 5.5% คาบํารุงรักษา 150 บาทตอป คาไฟฟาเฉลีย่ 0.025 ก. คาเสือ่ มราคา คิดแบบ Straight line method คือ กิโลวัตตตอ ชัว่ โมง ราคาไฟฟา หนวย (กิโลวัตต - ชัว่ โมง) ละ 3

g n ri

e e in

t e ci

g A f

u t l ir cu

l a r

g n E

o y

o S i a h

T

8

Thai Society of Agricultural Engineering Journal, Vol. 13 No. 1, January - December 2007

บาท ถาความตองการในการปอกเปลือกกระเทียมไทยตอวัน 1 กิโลกรัมตอวัน จะใชเวลาปอกเปลือก 20 นาที คิดเปนคาไฟ 7.5 บาทตอป คาเสือ่ มราคาของยางจากราคายางตอเครือ่ ง 1000 บาท มีอายุการใชงาน 3 ป ดังนัน้ เทากับ 333.33 บาทตอป และอัตรา จางในการปอกเปลือกกระเทียม 10 บาทตอกิโลกรัม จะไดคา ใช จายในการทํางานของเครื่อง 4.10 บาทตอวัน ระยะคืนทุน 23 เดือน และเมื่อเทียบกับอัตราจางปอก 10 บาทตอวัน ถือวา สามารถลดคาใชจา ยลงได 5.91 บาทตอวัน และเมือ่ มีอตั ราการ ปอกในแตละวันมากก็จะยิ่งลดตนทุนไดมาก

สรุปและขอเสนอแนะ การออกแบบและสร า งเครื่ อ งปอกเปลื อ กกระเที ย ม ขนาดเล็ก ขนาดกวาง x ยาว x สูงเทากับ 240 x 430 x 380 มิลลิเมตร น้าํ หนัก 16 กิโลกรัม โดยอาศัยหลักการของลูกกลิง้ เมื่อทําการทดสอบหาคาที่เหมาะสม พบวา เครื่องปอกเปลือก กลีบกระเทียมขนาดเล็กนี้ใชลูกกลิ้งขนาดเสนผานศูนยกลาง 6 เซนติเมตร ความยาว 20 เซนติเมตร ทํามุม 20 องศากับพืน้ เพือ่ ใหกลีบกระเทียมเคลือ่ นทีอ่ อกนอกตัวเครือ่ ง แรงทีใ่ ชกดจนเกิด การเสียหายของกระเทียมจีนและกระเทียมไทย 67.91 นิวตัน และ 9.01 นิวตัน ตามลําดับ สวนยางทีใ่ ชในการปอกเปลือกยิง่ มีความแข็งนอยจะลดการเสียหายไดมากโดยไดใชความแข็งยาง 40H คาคงทีส่ ปริง 0.45 (N/mm) และความเร็วรอบทีเ่ หมาะสม ของตนกําลัง 96 รอบ/นาที การทดสอบสมรรถนะของเครื่องพบวา สามารถปอก เปลือกกระเทียมไทย 3.02 กิโลกรัมตอชัว่ โมง ประสิทธิภาพการ ปอกเปลื อ กเฉลี่ ย 34.71 เปอร เ ซ็ น ต ส ว นการปอกเปลื อ ก กลีบกระเทียมจีน สามารถปอกเปลือก 8.8 กิโลกรัมตอชัว่ โมงได ประสิทธิภาพการปอกเปลือกเฉลีย่ 79.10 เปอรเซ็นต และใน การวิเคราะหเชิงเศรษฐศาสตรวิศวกรรม พบวา เครื่องปอก เปลื อ กกลี บ กระเที ย มขนาดเล็ ก นี้ เ หมาะสํ า หรั บ ใช ต ามร า น อาหาร โดยคาใชจายในการทํางานที่ความตองการกระเทียม 1 กิโลกรัมตอวัน เทากับ 4.10 บาทตอวัน ระยะเวลาคืนทุน 23 เดือน และเมือ่ มีอตั ราการปอกในแตละวันมากก็จะยิง่ ลดตนทุน ไดมากดวย เครือ่ งปอกเปลือกกลีบกระเทียมนีย้ งั มีราคาทีส่ งู เนือ่ งจาก

t e ci

o S i a h

T

o y

g A f

ใชวสั ดุจาํ พวก Food grade และ Stainless ถาสามารถปรับเปลีย่ น บางสวนที่ไมสัมผัสอาหารเปนวัสดุอยางอื่น เชน เหล็ก หรือ พลาสติกแข็ง ตามความเหมาะสม จะสามารถชวยลดตนทุนและ น้ําหนักได สวนตนกําลังเครื่องปอกเปลือกกระเทียมเครื่องนี้ เลือกใชมอเตอรขนาดเล็กกินไฟนอย เพือ่ ใหผบู ริโภคเกิดความ สะดวกสบายขณะทํางาน

คําขอบคุณ ขอขอบคุ ณ สถาบั น วิ จั ย และพั ฒ นาแห ง มหาวิ ท ยาลั ย เกษตรศาสตร ทีก่ รุณาใหทนุ สนับสนุนการวิจยั

เอกสารอางอิง ชานนท ภูท อง และพชร หมัน่ เพียร. 2545. การออกแบบและ สรางเครือ่ งแกะกลีบกระเทียมสําหรับครัวเรือน. โครง งานวิ ศ วกรรมเกษตร, ภาควิ ช าวิ ศ วกรรมเกษตร, คณะวิศวกรรมศาสตร, มหาวิทยาลัยเกษตร วิทยาเขต กําแพงแสน, นครปฐม. นิรนาม. 2546. การปอกกระเทียมของตางประเทศ. แหลงที่ มา : http://seriousshopping.catalogcity.com/cc.class/ cc?pcd=7841338, 15 กันยายน 2546 วรานุรกั ษ สินประเสริฐ, ณัฐ เทาลิม้ และปยะ สิงหนาท. 2544. การออกแบบและพัฒนาเครือ่ งแกะกระเทียม. ปริญญา นิพนธ, ภาควิชาเครื่องกล. คณะวิทยาลัยเทคโนโลยี อุตสาหกรรม, สถาบันเทคโนโลยีพระจอมเกลาพระ นครเหนือ. กรุงเทพฯ สุวทิ ย คําอัน, สายัณห สังวาลวงษ และสมมาตร แหละปานแกว.

2539. เครือ่ งปอกเปลือกกระเทียม. โครงการเทคโนโลยี ขนถายวัสดุ, ภาควิชาเทคโนโลยีขนถายวัสดุ, สถาบัน เทคโนโลยีพระจอมเกลาฯ พระนครเหนือ, นนทบุรี อภิชาติ จิรฐั ติยางกูร และสุวฒ ั น ตันฑศริ .ิ 2545. การออกแบบ และสรางเครือ่ งจักรแปรรูปกระเทียมครบวงจร. วารสาร วิศวกรรมสาร มก. ฉบับที่ 46 Davia H., R. Robert and W. Jearl. 1997. Fundamentals of Physics Extended. John Wiley & Sons Inc, USA.

u t l ir cu

g n ri

e e in

l a r

g n E

วารสารสมาคมวิศวกรรมเกษตรแหงประเทศไทย ปที่ 13 ฉบับที่ 1 มกราคม - ธันวาคม 2550

9

เครื่องใหความรอนรําขาวสําหรับการเก็บรักษา A Rice Bran Heat - Treatment Device for Storages อภิชาติ จิรฐั ติยางกูร1) นัยวัฒน สุขทัง่ 2) Apichart Chirattiyangkur1) Naiyawat Sukthang2) Absract A rice bran heat - treatment devices was designed and construted. The device comprises of 2 thin shell cylinder of which the outer cylinder can be rotated by motor power. The device has volume capacity of rice bran up to 13 litres. From experiments, we found that the suitable capacity of rice bran loaded was 4 kg with revolution speed 30 rpm. The effects of rice bran heat - treatment to enzyme activity by this device could reduce active enzyme lipase. The effects of quality change during storage after rice bran were heated by the device were studied by analyzing samples about increasing free fatty acid through 16 weeks. The result showed that heated rice bran could decrease free fatty acid increment rate during storage. The best packaging condition was by aluminum foil bag kept in refrigerator of which free fatty acid was generated up to 6.9% for the whole time storage.

Key words: rice bran, heat - treatment device, storage

g n ri

e e in

บทคัดยอ

g n E

ทําการออกแบบและสรางเครือ่ งใหความรอนรําขาว ลักษณะเปนทรงกระบอกหมุน 2 ชัน้ ชัน้ นอกหมุนไดดว ยมอเตอร สามารถบรรจุราํ ขาวได 13 ลิตร จากการทดสอบเครือ่ งพบวาสภาวะการทํางานทีเ่ หมาะสม คือ การบรรจุราํ ขาวครัง้ ละ 4 กิโลกรัม และความเร็วรอบ 30 รอบ/นาที การทดสอบผลของการใหความรอนรําขาวทีม่ ตี อ กิจกรรมเอนไซมไลเพสพบวา การใหความรอน ดวยเครื่องใหความรอนนี้สามารถลดกิจกรรมเอนไซมไลเพสลงได สวนการทดสอบผลของการใหความรอนรําขาวที่มีตอการ เปลีย่ นแปลงคุณภาพในระหวางการเก็บรักษา โดยนํารําขาวทีผ่ า นการใหความรอนมาทดสอบการเพิม่ ขึน้ ของกรดไขมันอิสระเปน เวลา 16 สัปดาห พบวารําขาวทีผ่ า นการใหความรอนสามารถชะลอการเกิดกรดไขมันอิสระในระหวางการเก็บรักษาได การเก็บรักษา ทีด่ ที สี่ ดุ คือ ใชถงุ อะลูมเิ นียมฟอยลทเี่ ก็บรักษาในตูเ ย็นซึง่ มีกรดไขมันอิสระเพิม่ ขึน้ เปน 6.9 เปอรเซ็นต ตลอดระยะเวลาการเก็บ รักษา

g A f

o y

t e i ผลผลิตรวมมากกวา ในกระบวนการผลิตขาวของโลกมี c o 550 ลานตันตอป สวนประเทศไทยสามารถผลิ ตขาวไดถึง S 25,608,000 ตัน ผลผลิ ตเฉลีย่ 419.76 กิโลกรัมตอไร (ธรรมศักดิ,์ i a 2547) และเปh นแหลงอาหารสวนใหญของประชากรทัง้ หมด เมือ่ มีการเก็T บเกี่ยวและลดความชื้นแลวก็จะนําเขาสูกระบวนการ คํานํา

กะเทาะเปลือกทําใหไดขา วกลอง และขัดสีไดขา วขาว ผลพลอย ไดทอี่ อกมาจากกระบวนการก็คอื รําขาว ซึง่ มาจากกระบวนการ กะเทาะเปลือกประมาณ 5-8 เปอรเซ็นต และจากกระบวนการขัด สีจะไดประมาณ 10 เปอรเซ็นต ขาวขาวทีไ่ ดกจ็ ะนํามาบริโภค สวนรําขาวที่ออกมาจากกระบวนการ สวนหนึ่งจะนํามาผาน

u t l ir cu

l a r

กระบวนการสกัดน้ํามันรําขาวเพื่อบริโภค และสวนที่เหลือ รวมทั้ ง กากที่ เ หลื อ จากการสกั ด น้ํ า มั น ออกไปแล ว ก็ ใ ช เ ป น อาหารสัตวราคาถูก แตหากคํานึงถึงประโยชนจากรําขาวทีอ่ ดุ ม ไปดวยคุณคาทางอาหาร ไวตามิน แรธาตุ และใยอาหาร พรอม ทั้งยังสามารถเพิ่มมูลคารําขาวดวยการนําไปแปรรูปเปนอาหาร เสริมเพื่อสุขภาพแลว จะเห็นวานาจะมีการใชประโยชนจากรํา ขาวเพื่อการบริโภคใหมากขึ้น แตเนื่องจากยังไมมีวิทยาการใน การคงสภาพรําขาวที่เหมาะสม ดังนั้นจะเห็นไดวาปริมาณสาร อาหารจากรําขาวมากกวาครึง่ ตองสูญเสียไป (จันทรสม, 2546) รําขาว เปนผลผลิตจากการเกษตรทีม่ คี วามไวตอความเสีย หายมากหากมีการเก็บรักษาไวในสภาพทีไ่ มเหมาะสม เนือ่ งจาก

1) รองศาสตราจารย ภาควิชาวิศวกรรมเกษตร คณะวิศวกรรมศาสตร กําแพงแสน มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร Assoc. Prof. of Agricultural Engineering Department, Faculty of Engineering at Kaphaengsaen, Kasetsart University.

2) นิสติ ปริญญาโท ภาควิชาวิศวกรรมเกษตร คณะบัณฑิตวิทยาลัย มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร Graduate Student of Agricultural Engineering Department, Graduate School. Kasetsart University.

10

Thai Society of Agricultural Engineering Journal, Vol. 13 No. 1, January - December 2007

มีองคประกอบทางเคมีบางสวนอยูในรูปไขมัน และมีกิจกรรม ของเอนไซมทอี่ ยูภ ายในทําใหเกิดปฏิกริ ยิ าเคมีและไดกรดไขมัน อิสระ และกรีเซอรอล ซึ่งเมื่อกรดไขมันอิสระทําปฏิกิริยากับ ออกซิเจนจะทําใหเกิดการเหม็นหืน (ศิรวิ ฒ ั น, 2545) ซึง่ เปนการ บงบอกถึงการเสือ่ มคุณภาพของรําขาวนัน่ เอง ดังนัน้ การหาวิธที ี่ เหมาะสมก็จะสามารถยืดอายุการเก็บรักษาไวได แตเนือ่ งจากรํา ขาวยังคงมีเอนไซมไลเพสซึง่ อาจกอใหเกิดการเสือ่ มคุณภาพได จึงตองทําใหรําขาวมีความคงสภาพกอนที่จะนําเขาสูกระบวน การเก็บรักษา เพื่อเปนการลดกิจกรรมของเอนไซมไลเพสลง ซึ่งในการคงสภาพของรําขาวอาจทําไดหลายวิธี เชน การใช ความรอน การใชสารเคมี และการปรับสภาพบรรยากาศดัด แปลง เปนตน แตละวิธกี จ็ ะมีขอ ดี และขอเสียแตกตางกัน ดังนัน้ จึงควรคํานึงถึงความแตกตางนีเ้ พือ่ เปนขอพิจารณาในการเลือก ใชตามความเหมาะสม งานวิ จั ย นี้ มี วั ต ถุ ป ระสงค เ พื่ อ ศึ ก ษาการทํ า งานของ เครือ่ งใหความรอนรําขาวจากทีไ่ ดออกแบบและสรางขึน้ พรอม ทั้งศึกษาการเปลี่ยนแปลงทางคุณภาพของรําขาวที่ผานการให ความรอนในระหวางการเก็บรักษา

บรรจุราํ ขาวมีลกั ษณะเปนทอทรงกระบอก 2 ชัน้ ชัน้ ในเปนแหลง ความรอน ชัน้ นอกสามารถบรรจุราํ ขาวได 13 ลิตร พรอมทัง้ มี ครีบกวน 3 ครีบ ติดหางกัน 120 องศา เพือ่ กวนรําขาวใหมคี วาม สม่ําเสมอ 2) ชุดอุปกรณใหความรอนรําขาวจากขดลวดความ รอนไฟฟาขนาด 1500 วัตต ติดตั้งอยูภายในทอชั้นในของ ชุดกระบอกบรรจุราํ ขาว ควบคุมและวัดอุณหภูมโิ ดยตัวควบคุม อุณหภฺมแิ บบตัวเลขโดยใชเซ็นเซอรเทอรโมคัปเปล ชนิด K 3) ชุดมอเตอรสง กําลังขนาด 25 วัตต สามารถควบคุมความเร็วรอบ ทีก่ ระบอกบรรจุราํ ขาวได 0 ถึง 40 รอบ/นาที ระบบสงกําลังเปน แบบสายพาน 4) ชุดโครงสรางฐานทําจากเหล็กกลองรูปพรรณ ขนาด 1.5 นิว้ ประกอบขึน้ เปนฐานรองรับชุดกระบอกบรรจุราํ ขาว ถาดรองรับรําขาว และสวนประกอบอืน่ ๆ

g n ri

วัสดุและอุปกรณ

1. เครือ่ งใหความรอนรําขาว 2. รําขาวพันธุห อมมะลิ 105 (บริษทั โรงสีขา วสวนดุสติ

e e in

จํากัด)

g n E

3. เซ็นเซอรเทอรโมคัปเปลชนิด K เพื่อใชในการวัด อุณหภูมริ าํ ขาว 4. เครื่องชั่งดิจิตอล 2 ตําแหนง (AND รุน Precision อุปกรณและวิธีการ เครื่องใหความรอนรําขาวที่ไดออกแบบและสรางขึ้น Balance) 5. ตูอ บไฟฟา (Memmert รุน UM-100) (นัยวัฒน, 2550) มีสวนประกอบสําคัญดังนี้ คือ 1) กระบอก

t e ci

g A f

u t l ir cu

l a r

o y

o S i a h

T

1. โครงสรางฐาน 2. ตุกตา 3. ทอความรอน 4. กระบอกใสราํ ขาว 5. ตลับลูกปนขางซาย 6. ตลับลูกปนขางขวา 7. พูเลยกระบอกรําขาว 8. ถาดรองรับรําขาว 9. กลองควบคุม 10. เหล็กฉากฐานวางมอเตอร 11. ฝาปดกระบอกใสราํ ขาว 12. มอเตอร 13. หนาแปลนมอเตอร 14. พูเลยมอเตอร 15. ฮีตเตอร 16. สายพาน

รูปที่ 1 เครือ่ งใหความรอนรําขาว

วารสารสมาคมวิศวกรรมเกษตรแหงประเทศไทย ปที่ 13 ฉบับที่ 1 มกราคม - ธันวาคม 2550

11

6. ถุงกระสอบโพลีเอทิลีน, ถุงซิปโพลีเอทิลีน และถุง ไลเพสตามวิธขี อง Hoi et al. (1999) อะลูมิเนียมฟอยล 3. การทดสอบผลของการใหความรอนรําขาวทีม่ ตี อ การ เปลีย่ นแปลงในระหวางการเก็บรักษา โดยใชภาชนะบรรจุทแี่ ตก ตางกัน 2 แบบเพื่อบรรจุตัวอยางรําขาวที่ผานการใหความรอน วิธกี ารทดลอง การทดลองแบงเปน 3 สวนคือ การทดสอบหาสภาวะการ คือ ถุงซิปโพลีเอทิลนี ซอนกัน 2 ชัน้ และถุงอะลูมเิ นียมฟอยลปด ทํางานของเครือ่ งใหความรอนรําขาว การทดสอบผลของการให ผนึกแบบสุญญากาศ พรอมทัง้ มีตวั ควบคุม คือ รําขาวสดทีบ่ รรจุ ความร อ นรํ า ข า วที่ มี ต อ กิ จ กรรมเอนไซม ไ ลเพส และการ ในถุงกระสอบโพลีเอทิลนี โดยแตละตัวอยางจะบรรจุราํ ขาวเปน ทดสอบผลของการใหความรอนรําขาวที่มีตอการเปลี่ยนแปลง ปริมาณ 150 กรัม แลวนําไปเก็บรักษาในสภาพแวดลอมทีแ่ ตก ตางกัน 2 สภาวะ คือ เก็บในอุณหภูมหิ อ งปกติ (25 - 32 องศา คุณภาพในระหวางการเก็บรักษา 1. การทดสอบหาสภาวะการทํางานของเครื่องใหความ เซลเซียส) และเก็บในอุณหภูมติ เู ย็น (3 - 5 องศาเซลเซียส) เปน รอนรําขาว โดยศึกษาปจจัยทีอ่ าจมีผลตออัตราการรับความรอน เวลา 16 สัปดาห และนําตัวอยางมาวิเคราะหทกุ ๆ 2 สัปดาห โดย ของรําขาว 2 ปจจัย คือ ปริมาณการบรรจุ และความเร็วรอบใน จะทําการตรวจสอบการเปลีย่ นแปลงทางเคมีของตัวอยางรําขาว การหมุน ซึง่ ในการทดลองนีจ้ ะกําหนดอุณหภูมแิ หลงความรอน เปนกรดไขมันอิสระตามวิธขี อง AOAC Cd - 63. (1995) เนือ่ ง ใหคงทีค่ อื 185 องศาเซลเซียส ซึง่ เปนคากลางของชวงอุณหภูมิ จากสามารถบงชีถ้ งึ การเกิดสภาวะกลิน่ เปลีย่ นแปลง (off-flavor) แหลงความรอนทีเ่ ลือกมาจากการทดสอบเบือ้ งตนดังนี้ คือ ชวง หรือเกิดการเหม็นหืนได ของอุณหภูมแิ หลงความรอนอยูร ะหวาง 170 - 200 องศาเซลเซียส เมื่อใหความรอนที่ 170 องศาเซลเซียส รําขาวมีอัตราการรับ ผลและวิจารณ ความรอนต่ํามาก และอุณหภูมิที่สูงกวา 200 องศาเซลเซียส 1. การทดสอบหาสภาวะการทํางานของเครื่องใหความรอนรํา ทําใหรําขาวไหมในทันที ขาว การทดสอบหาปริมาณการบรรจุทเี่ หมาะสม โดยกําหนด ผลการทดลองแสดงในรูปที่ 2 พบวาระดับการบรรจุที่ ระดับความเร็วรอบในการทดลอง 30 รอบ/นาที แลวเปลี่ยน เหมาะสมคือ 4 กิโลกรัม ทําใหไดอตั ราการรับความรอนสูงทีส่ ดุ แปลงระดับปริมาณการบรรจุ 3 ระดับ คือ 3, 4 และ 5 กิโลกรัม โดยมีคา เฉลีย่ อุณหภูมริ าํ ขาว 53.8 องศาเซลเซียส การทีร่ ะดับการ โดยวัดอุณหภูมริ าํ ขาวทุกๆ 10 นาที เปนจํานวน 6 ครัง้ จากนัน้ บรรจุที่ 3 และ 4 กิโลกรัม มีคา เฉลีย่ อุณหภูมริ าํ ขาวนอยเนือ่ งจาก ทําการวิเคราะหผลการทดลองและเลือกระดับการบรรจุทเี่ หมาะ ปริมาณรําขาวไมเหมาะสมกับพื้นที่ผิวสัมผัสแหลงความรอน สม การทดสอบหาระดับความเร็วรอบที่เหมาะสม (รูปที่ 3) การทดสอบหาระดั บ ความเร็ ว รอบที่ เ หมาะสม โดย พบวาระดับความเร็วรอบของกระบอกบรรจุรําขาวที่ 30 รอบ/ กําหนดระดับปริมาณการบรรจุทดี่ ที ส่ี ดุ จากการทดลองหาระดับ นาที มีคา เฉลีย่ อุณหภูมริ าํ ขาวสูงสุด 53.8 องศาเซลเซียส ความ ปริมาณการบรรจุที่เหมาะสม แลวทําการเปลี่ยนแปลงระดับ เร็วรอบที่ชาเกินไปทําใหรําขาวเกิดการเคลื่อนที่ไดนอย สวน ความเร็วรอบ 3 ระดับ คือ 20, 30 และ 40 รอบ/นาที โดยวัด ความเร็วรอบทีเ่ ร็วเกินไปทําใหราํ ขาวเคลือ่ นทีเ่ ร็วซึง่ เปนผลทํา อุณหภูมริ าํ ขาวทุกๆ 10 นาที เปนจํานวน 6 ครัง้ จากนัน้ ทําการ 65 วิเคราะหผลการทดลองและเลือกระดับความเร็วรอบที่เหมาะ สม 60 2. การทดสอบผลของการใหความรอนรําขาวทีม่ ตี อ กิจ 55 กรรมเอนไซมไลเพส โดยทดลองทีร่ ะดับปริมาณการบรรจุ และ 50 ความเร็วรอบที่ไดจากที่ไดศึกษาไวแลวตอนตนจากนั้นทําการ 45 เปลีย่ นแปลงความรอน 3 ระดับ คือ 170, 185 และ 200 องศา 40 เซลเซียส พรอมทัง้ ทําการเปลีย่ นแปลงเวลาในการใหความรอน 35 3 ระดับ คือ 30, 60 และ 90 นาที แลววัดอุณหภูมิรําขาวใน 0 10 20 30 40 50 60 กระบอกบรรจุราํ ขาว จากนัน้ เก็บตัวอยางรําขาวสด และรําขาว เวลา (นาที) ที่ผานการใหความรอนทุกๆ การเปลี่ยนแปลง ในบรรจุภัณฑ รูปที่ 2 การเปรี ย บเที ย บอุ ณ หภู มิ รํ า ข า วทั้ ง สามระดั บ ของ แบบถุงซิปโพลีเอทิลนี เพือ่ นําไปวิเคราะหคา กิจกรรมเอนไซม ปริมาณการบรรจุ

g n ri

e e in

t e ci

g A f

u t l ir cu

l a r

g n E

o y

T

12

อุณหภูมิ (oซ.)

o S i a h

Thai Society of Agricultural Engineering Journal, Vol. 13 No. 1, January - December 2007

แลวควรมีความชืน้ ต่าํ กวา 5 เปอรเซ็นต และกิจกรรมเอนไซมตา่ํ กวา 2 เปอรเซ็นตจงึ จะทําใหคา กรดไขมันอิสระเพิม่ ขึน้ นอยใน ระหวางการเก็บรักษา สวนการใหความรอนรําขาวนานเกิน 60 นาที พบวารําขาวมีความหนืดเพิม่ ขึน้ เนือ่ งจากความชืน้ และทํา ใหติดเปนชั้นหนาอยูที่ผิวของกระบอกรําขาวซึ่งอาจสงผลตอ ความไมสม่าํ เสมอในการถายเทความรอน จึงไมพจิ ารณาทีร่ ะดับ เวลา 90 นาที

อุณหภูมิ (oซ.)

70 60 50 40 30

10

20

30 40 50 3. การทดสอบผลของการใหความรอนรําขาวทีม่ ตี อ การเปลีย่ น ความเร็ว (รอบ/นาที) แปลงในระหวางการเก็บรักษา รูปที่ 3 การเปรียบเทียบอุณหภูมริ าํ ขาวทัง้ สามระดับของความการทดสอบโดยให ค วามร อ นตั ว อย า งรํ า ข า ว โดยใช เร็วรอบการหมุน สภาวะการทํางานของเครื่องใหความรอนรําขาวที่ไดทําการ ศึกษาไวแลว และใชอุณหภูมิแหลงความรอนที่ 200 องศา ใหรําขาวรับความรอนจากแหลงความรอนไดไมดีเทากับความ เซลเซียส เปนเวลา 60 นาที แลวนํามาเก็บรักษาในภาชนะบรรจุ เร็วรอบ 30 รอบ/นาที ตางกัน 2 แบบคือ ถุงซิปโพลีเอทิลีนซอนกัน 2 ชั้น และถุง อะลูมิเนียมฟอยล เก็บรักษาในสภาพแวดลอมที่แตกตางกัน 2 2. การทดสอบผลของการใหความรอนรําขาวที่มีตอกิจกรรม สภาวะคือ เก็บรักษาในอุณหภูมิหอง และเก็บรักษาในตูเย็น เอนไซมไลเพส พรอมทัง้ ตัวอยางควบคุมซึง่ เปนรําขาวสดทีบ่ รรจุในถุงกระสอบ ผลการทดลอง (ตารางที่ 1) พบวารําขาวที่ผานการให โพลีเอทิลนี โดยทําการเก็บตัวอยางมาวิเคราะหความชืน้ ตามวิธี ความรอนดวยเครื่องใหความรอนมีคาความชื้นและกิจกรรม ของ AOAC, 925.10, (1995) และคากรดไขมันอิสระตามวิธขี อง เอนไซมไลเพส ลดลงเมือ่ เทียบกับรําขาวสด และเมือ่ พิจารณาคา AOAC Cd - 63. (1995) ทุกๆ 2 สัปดาห เปนระยะเวลารวมทัง้ กิจกรรมเอนไซมไลเพสพรอมกับคาความชืน้ พบวา สภาวะการ สิน้ 16 สัปดาห ผลการทดลองแสดงดังรูปที่ 4 และ 5 ใหความรอนรําขาวที่เหมาะสมที่สุด คือ การใหความรอนที่ การเปลี่ ย นแปลงความชื้ น รํ า ข า วในระหว า งการเก็ บ ระดับอุณหภูมแิ หลงความรอน 200 องศาเซลเซียส เปนเวลา 60 รักษาแสดงดังรูปที่ 4 จะเห็นวารําขาวสดทีบ่ รรจุในถุงกระสอบ นาที ซึง่ ทําใหตวั อยางรําขาวมีความชืน้ ต่าํ กวา 5 เปอรเซ็นต และ ทีเ่ ก็บรักษาในอุณหภูมหิ อ ง และตูเ ย็นมีความชืน้ เพิม่ ขึน้ สูงมาก มีคา กิจกรรมเอนไซมไลเพสต่าํ กวา 2 เปอรเซ็นต ซึง่ สอดคลอง เมื่ อ เที ย บกั บ ในสั ป ดาห แ รก โดยรํ า ข า วสดที่ เ ก็ บ รั ก ษาใน กับรายงานของจันทรสม (2546) วารําขาวที่ผานการคงสภาพ

g n ri

e e in

g A f

u t l ir cu

l a r

g n E

o y

t e i ตารางที่ 1 ผลของการหาความชื น้ รําขาว และกิจกรรมเอนไซมไลเพสในแตละการเปลีย่ นแปลง c ิแหลงความรอน เวลา อุณหภูมริ าํ ขาว ความชื้นรําขาว กิจกรรมเอนไซม อุณหภูมo S i (องศาเซลเซียส) (นาที) (องศาเซลเซียส) (%มาตรฐานเปยก) (%ไฮโดรไลซิส) a 30 66.6 8.2 2.2 h

T

170

185

200 รําขาวสด

60 90 30 60 90 30 60 90 -

75.5 79.9 73.7 81.1 84.3 76.5 84.4 86.4 27.1

5.6 4.8 6.8 5.2 3 5.3 3.3 2.6 9.5

วารสารสมาคมวิศวกรรมเกษตรแหงประเทศไทย ปที่ 13 ฉบับที่ 1 มกราคม - ธันวาคม 2550

2.2 1.9 1.4 1.4 1.3 1.2 1 0.9 4.3

13

13

ความชืน้ (% w.b.)

12 11 10 9 8 7 6 5 0

2

4

6

8

10

12

16

เวลา (สัปดาห) รูปที่ 4 การเปลีย่ นแปลงความชืน้ ของตัวอยางรําขาวสด และรําขาวทีผ่ า นการใหความรอนเก็บรักษา ในภาชนะบรรจุแบบตางๆ เปนเวลา 16 สัปดาห

g n ri

80

กรดไขมันอิสระ (%)

70

e e in

60 50 40 30

l a r

20

g n E

u t l u เวลา (สัปดาห) c i rวอยางรําขาวสด และรําขาวที่ผานการใหความ รูปที่ 5 การเปลี่ยนแปลงคากรดไขมันอิสระของตั g Aางๆ เปนเวลา 16 สัปดาห รอนเก็บรักษาในภาชนะบรรจุแบบต f o y อุ ณ หภู มิ ห อ งความชื้ น จะเพิ่ ม สู ง สุ ด ในสั ป ดาห ที่ 6 (9.5 ถุงอะลูมิเนียมฟอยลซึ่งพบวาปริมาณความชื้นเปลี่ยนแปลงเล็ก t เปอรเซ็นต) และในรําขาวสดทีเ่ ก็บiรักe ษาในตูเ ย็น ความชืน้ เพิม่ นอย รองลงมาคือ ถุงซิปโพลีเอทิลีน 2 ชั้น การเปลี่ยนแปลง c ขึน้ สูงสุดในสัปดาหที่ 10 และ 12 (12.6 และ 12.7 เปอรเซ็นต) ปริมาณความชืน้ ของตัวอยางรําขาวแบบตางๆ เปนผลมาจากการ o S จากนั้นจะลดลงในสัi ปดาหสุดทาย การเพิ่มขึ้นของความชื้นรํา ถายเทความชื้นระหวางภาชนะบรรจุกับสภาพแวดลอม และ ขาวสดที่เก็บรัa กษาในถุงกระสอบนั้น อาจเปนผลมาจากถุง ตัวอยางรําขาวในภาชนะบรรจุหนึง่ ๆ อาจไมเปนเนือ้ เดียวกันทัว่ h กระสอบมี รเู ล็กๆ จํานวนมาก ความชืน้ สามารถผานเขาออกได ทั้งภาชนะบรรจุ ทําใหการสุมตัวอยางมาทดสอบแตละครั้งให T ทํ า ให ค วามชื้ น ในรํ า ข า วมี ก ารแปรปรวนไปตามความชื้ น ผลของคาความชืน้ ทีแ่ ตกตางกันไป โดยลักษณะการถายเทปริมาณ 10

0

2

4

6

8

10

สัมพัทธบรรยากาศ เนื่องจากรําขาวมีคุณสมบัติในการดูดซับ และคายความชืน้ ไดดมี าก (จันทรสม, 2546)) นอกจากนีย้ งั พบ ว า รํ า ข า วสดที่ เ ก็ บ รั ก ษาในภาชนะบรรจุ แ บบถุ ง กระสอบที่ อุณหภูมหิ อ ง มีการเจริญเติบโตของหนอน และแมลงมอดตัง้ แต ในสัปดาหที่ 4 เนือ่ งจากการเจือปนของสิง่ มีชวี ติ ขนาดเล็กจาก กระบวนการสีขาว และการเขาทําลายในระหวางการเก็บรักษา สวนตัวอยางอื่นๆไมพบการเจริญเติบโตของหนอนและแมลง สําหรับตัวอยางรําขาวที่ผานการใหความรอน พบวา ภาชนะบรรจุ ที่ ใ ห ผ ลการป อ งกั น ความชื้ น ได ดี ที่ สุ ด คื อ 14

12

14

16

ความชื้ น ในถุ ง ซิ ป โพลี เ อทิ ลี น 2 ชั้น มี ลั ก ษณะคล า ยกั น กั บ ตัวอยางรําขาวที่บรรจุในถุงอะลูมิเนียมฟอยล แตในตัวอยางรํา ขาวทีบ่ รรจุในถุงอะลูมเิ นียมฟอยลทเี่ ก็บรักษาในตูเ ย็น พบวามี ความชืน้ มากกวาการเก็บรักษาทีอ่ ณ ุ หภูมหิ อ งเล็กนอย อาจเนือ่ ง มาจากขั้นตอนในการวัดปริมาณความชื้นตองมีการนําตัวอยาง รําขาวออกจาก ตูเ ย็นซึง่ มีอณ ุ หภูมติ า่ํ ประมาณ 3 - 5 องศาเซลเซียส และมีความชืน้ ต่าํ เมือ่ นําออกมาภายนอกทําใหราํ ขาวซึง่ มีความ สามารถในการถายเทความชืน้ ไดดรี บั ความชืน้ จากภายนอกเขา ไปได

Thai Society of Agricultural Engineering Journal, Vol. 13 No. 1, January - December 2007

รําขาวที่ผานการใหความรอนดวยเครื่องใหความรอน สามารถชะลอการเกิดกรดไขมันอิสระอยางเห็นไดชดั เมือ่ เปรียบ เทียบกับตัวอยางรําขาวสด ซึ่งพบวาตัวอยางรําขาวสดที่เก็บ รักษาในถุงกระสอบมีกรดไขมันอิสระเพิม่ ขึน้ สูงมากตลอดการ เก็บรักษา โดยสูงถึง 74.9 เปอรเซ็นตในสัปดาหที่ 16 ในสภาพ การเก็บรักษาทีอ่ ณ ุ หภูมหิ อ ง และ 51.7 เปอรเซ็นตในสภาพการ เก็บรักษาในตูเย็น สาเหตุที่ตัวอยางรําขาวสดที่บรรจุในถุง กระสอบมีกรดไขมันอิสระสูงเปนผลเนือ่ งมาจากถุงกระสอบที่ ใชบรรจุตัวอยางรําขาวสดนี้มีรูใหความชื้นเขาออกไดงาย ซึ่ง ความชืน้ ทีอ่ ยูใ นรําขาวจะเปนตัวเรงปฏิกริยาไฮโดรไลซิสในรํา ขาวไดเปนอยางดี พรอมทั้งตัวอยางรําขาวสดยังไมไดผานการ ใหความรอนจึงมีกิจกรรมเอนไซมไลเพสสูงอยู และยังเปนผล เนือ่ งมาจากหนอนและแมลงมอดทีเ่ จริญเติบโตไดสรางเอนไซม ไลเพสเสริ ม กั บ เอนไซม ไ ลเพสที่ มี อ ยู เ ดิ ม ในรํ า ข า วทํ า ให เอนไซมไลเพสทําปฏิกริยากับไตรกลีเซอไรดในรําขาว ไดมาก ขึน้ เปนผลใหเกิดกรดไขมันอิสระเพิม่ มากขึน้ (จันทรสม, 2546) การเปลี่ยนแปลงของกรดไขมันอิสระในรําขาวเกิดขึ้น นอยทีส่ ดุ ในภาชนะบรรจุแบบถุงอะลูมเิ นียมฟอยลปด ผนึกแบบ สุญญากาศ และเก็บรักษาทีต่ เู ย็น โดยมีปริมาณกรดไขมันอิสระ เพิ่มขึ้นตลอดระยะเวลาการเก็บรักษา 16 สัปดาห เพียง 6.9 เปอรเซ็นต ภาชนะบรรจุที่ใหผลรองลงมาคือ ตัวอยางรําขาวที่ บรรจุในถุงซิปโพลีเอทิลีน 2 ชั้นที่เก็บรักษาในตูเย็นโดยมี ปริมาณกรดไขมันอิสระเพิม่ ตลอดระยะเวลาการเก็บรักษา 13.8 เปอรเซ็นต สวนการเก็บรักษาที่อุณหภูมิหองพบวามีคากรด ไขมั น อิ ส ระสู ง กว า การเก็ บ รั ก ษาในตู เ ย็ น เมื่ อ เปรี ย บเที ย บ ระหวางภาชนะบรรจุแบบเดียวกัน แสดงใหเห็นไดวาภาชนะ บรรจุและอุณหภูมิในการเก็บรักษามีความสําคัญในการเก็บ รักษา พรอมทั้งจะเห็นไดวารําขาวที่ไดผานการใหความรอน สามารถชะลอการเกิดกรดไขมันอิสระได

t e ci

g A f

กิจกรรมเอนไซมไลเพสเพียง 1.0 เปอรเซ็นต ตามรายงานของ จันทรสม (2546) 3. รําขาวทีผ่ า นการใหความรอนดวยเครือ่ งใหความรอน สามารถชะลออัตราการเกิดกรดไขมันอิสระลงได โดยตัวอยาง ทีใ่ หผลดีทสี่ ดุ คือ ตัวอยางรําขาวทีบ่ รรจุในถุงอะลูมเิ นียมฟอยล ปดผนึกแบบสุญญากาศ และเก็บรักษาในตูเย็นซึ่งมีกรดไขมัน อิสระเพิม่ ขึน้ เพียง 6.9 เปอรเซ็นต ตลอดระยะเวลาการเก็บรักษา สวนตัวอยางรําขาวแบบอืน่ ๆ พบวามีกรดไขมันอิสระเพิม่ ขึน้ สูง กวา แสดงใหเห็นวามีการคืนสภาพตามธรรมชาติไดของกิจกรรม เอนไซมไลเพส การเก็บรักษาทีเ่ หมาะสมควรจะเก็บในภาชนะ ทีส่ ามารถปองกันความชืน้ ไดดี และเก็บในสภาพทีม่ อี ณ ุ หภูมติ า่ํ

คํานิยม

g n ri

ผูวิจัยขอขอบคุณ คณะวิศวกรรมศาสตร กําแพงแสน มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร วิทยาเขตกําแพงแสน และคณะ บัณฑิตวิทยาลัย มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร ทีส่ นับสนุนทุนวิจยั

e e in

g n Eการทําใหรําขาวมีความคงตัวดวย จันทรสม แกวอุดร.l2546. a วิทยานิพนธปริญญาโท มหาวิทยาลัย ไมโครเวฟ. r u , กรุงเทพฯ. เกษตรศาสตร t l ธรรมศั กดิ์ พันธุแ สนศรี. 2547. การประหยัดพลังงานในระบบ u c ri ระบายอากาศของไซโลเก็บขาวเปลือกโดยใชทอความ

o y

o S i สรุป a h

1. สภาวะการทํางานของเครื่องใหความรอนรําขาวที่ T เหมาะสม คือ ใหความรอนรําขาวในแตละครัง้ โดยบรรจุราํ ขาว ปริ ม าณ 4 กิ โ ลกรั ม และเลื อ กใช ค วามเร็ ว รอบการหมุ น ของกระบอกบรรจุราํ ขาว 30 รอบ/นาที จึงจะทําใหอตั ราการรับ ความรอนของรําขาวสูงสุด 2. รําขาวทีผ่ า นการใหความรอนแลวสามารถลดกิจกรรม เอนไซมไลเพสลงได โดยสภาวะที่เหมาะสมคือการใหความ รอนที่ 200 องศาเซลเซียส เปนเวลา 60 นาที ทําใหรําขาวมี อุณหภูมิ 84.4 องศาเซลเซียส ความชืน้ 3.3 เปอรเซ็นต และมี

เอกสารอางอิง

ร อ นเทอร โ มไซฟอน. วิ ท ยานิ พ นธ ป ริ ญ ญาโท มหาวิทยาลัยเชียงใหม, เชียงใหม. ศิรวิ ฒ ั น มงคลกาญจนสิร.ิ 2545. การผลิตโปรตีนเขมขนจากรํา ข า ว. วิ ท ยานิ พ นธ ป ริ ญ ญาโท มหาวิ ท ยาลั ย เกษตร ศาสตร, กรุงเทพฯ. นัยวัฒน สุขทั่ง. 2550. การออกแบบเครื่องใหความรอนรํา ขาวสําหรับการเก็บรักษา วิทยานิพนธปริญญาโท มหาวิทยาลัย เกษตรศาสตร, กรุงเทพฯ.

A.O.A.C. 1995. Official Method of Analysis. The d., William, S., Ed Washington, DC., Official Method Cd3d - 63.

Sampling and Analysis of Commercial Fat and Oil. Hoi, S. W., J. B. Holland and E. G. Hammond. 1999.

Heritability of lipase activity of oat caryopsis. Crop Sci. 39: 1056 - 1059.

Hu, W., J. H. Wells., T - S. Shin and J. S. Godber. 1996.

Comparison of isopropanol and hexane for extraction of vitamin E and oryzanol from stabilized rice bran. J. Am. Oil Chem. Soc. 73(12): 1653 - 1656.

วารสารสมาคมวิศวกรรมเกษตรแหงประเทศไทย ปที่ 13 ฉบับที่ 1 มกราคม - ธันวาคม 2550

15

การเปลี่ยนแปลงคุณภาพขาวเปลือกเมื่อเก็บรักษาในไซโลเหล็ก Changes in Paddy Quality when Stored in Steel Silo

วินติ ชินสุวรรณ1) ศิโรรัตน พิลาวุธ2) นิพนธ ปองจันทร2) Winit Chinsuwan1) Sirorat Pilawut2) Nipon Pongjan2) Abstract The objective of this study is to determine changes in paddy quality when stored in steel silo for 4 months during dry season. The paddy used for the study is Khao Dok Mali 105 variety with 11.8 % (wb) initial moisture content for the amount of 31.8 tons. The results indicate that period of storage, direction in silo, horizontal and vertical depth of paddy in silo are significantly affect paddy quality but the amount is minimal.

Keywords : Changes in Paddy Quality, Steel Silo, Storage of Paddy

บทคัดยอ

g n ri

การศึกษานีม้ วี ตั ถุประสงคเพือ่ ศึกษาการเปลีย่ นแปลงคุณภาพขาวเปลือกเมือ่ เก็บรักษาในไซโลเหล็กเปนระยะเวลา 4 เดือน ในชวงฤดูแลง ขาวทีใ่ ชศกึ ษาเปนขาวพันธุข าวดอกมะลิ 105 ทีม่ คี วามชืน้ เริม่ ตน 11.8 เปอรเซ็นต (มาตรฐานเปยก) จํานวน 31.8 ตัน ผลการศึกษาพบวาระยะเวลาเก็บรักษา ตําแหนงทิศทางในไซโล ความลึกในแนวระดับ และความลึกในแนวดิง่ มีผลตอคุณภาพ ของขาวเปลือกอยางมีนยั สําคัญทางสถิติ แตมคี า นอยมาก คําสําคัญ : การเก็บรักษาขาวเปลือก, การเปลีย่ นแปลงคุณภาพขาวเปลือก, ไซโลเหล็ก

e e in

u t l u ขาวเปนพืชทีม่ คี วามสําคัญมากทีส่ ดุ ของประเทศไทยทัง้ c i ในดานเศรษฐกิจ สังคม และการเมือง ในแตละปประเทศไทย r ปลูกขาวประมาณ 63 ลานไร โดยมีผลผลิตรวมปละประมาณ 19g A ถึง 22 ลานตันขาวเปลือก ซึ่งใชบริโภคภายในประเทศป f ละ o ประมาณ 13 ลานตัน สวนทีเ่ หลือสงออกในรูปของขาวสารและ y t ผลิตภัณฑจากขาว คิดเปนมูลคาประมาณป ล ะมากกวาหนึง่ แสน e i ลานบาท (สํานักงานเศรษฐกิจการเกษตร, 2548) ซึ่งนับไดวา c o ประเทศไทยเปนผูส ง ออกขาวรายใหญของโลก (สํานักงานกอง S ทุนสนับสนุนการวิiจยั , 2542) การเก็h บเกีa ่ยวขาวในปจจุบันนิยมใชเครื่องเกี่ยวนวด โดย Tางยิง่ ในเขตภาคกลางและภาคเหนือตอนลางซึง่ มีเครือ่ ง เฉพาะอย บทนํา

เกีย่ วนวดใชงานประมาณ 3,000 เครือ่ ง ในป พ.ศ. 2538 (วินติ ชินสุวรรณ และคณะ, 2538) แลวเพิ่มขึ้นเปน 3,500 คัน ในป พ.ศ. 2542 (วินติ ชินสุวรรณ และคณะ, 2542ก) และคาดวามีเพิม่ ขึน้ เปนประมาณ 5,000 คัน ในปจจุบนั เครือ่ งเกีย่ วนวดดังกลาว นีเ้ กือบทัง้ หมดเปนเครือ่ งทีผ่ ลิตในประเทศ สวนภาคอืน่ การใช เครื่องเกี่ยวนวดเริ่มนิยมใชมากขึ้นเปนลําดับ และคาดวาในอีก

l a r

g n E

10 ป ขางหนา การเก็บเกีย่ วขาวจะดําเนินการโดยใชเครือ่ งเกีย่ ว นวดเกือบทั้งหมด โดยที่มีการพัฒนาเครื่องเกี่ยวนวดสําหรับ กระทงนาขนาดเล็กเพือ่ เสริมการใชงานในระบบปจจุบนั (วินติ ชินสุวรรณ และคณะ, 2544ข; วินติ ชินสุวรรณ และคณะ, 2543ก; วินติ ชินสุวรรณ และคณะ, 2543ข; วินติ ชินสุวรรณ และคณะ, 2543ค; วินติ ชินสุวรรณ และคณะ, 2542ก) ทัง้ นีเ้ พราะการใช เครือ่ งเกีย่ วนวดอยางเหมาะสมจะชวย ลดความสูญเสีย เพิม่ คุณ ภาพขาวเปลือก และลดตนทุนการผลิต (วินติ ชินสุวรรณ และ คณะ, 2542ข; วินติ ชินสุวรรณ และคณะ, 2540) การที่เกษตรกรนิยมใชเครื่องเกี่ยวนวดสําหรับเก็บเกี่ยว อยางแพรหลาย จึงทําใหในชวงเก็บเกี่ยวมีขาวออกสูตลาดใน ระยะเวลาอันสั้น มีสวนทําใหขาวเปลือกที่เกษตรกรขายไดมี ราคาต่าํ การเก็บรักษาขาวเปลือกจํานวนหนึง่ ในชวงฤดูเก็บเกีย่ ว มีสว นชวยทําใหเกษตรกรขายขาวเปลือกไดราคาดีขนึ้ แตตอ งใช โรงเรือนเก็บรักษาเปนจํานวนมาก การเก็บรักษาธัญพืชในปริมาณมากๆ โดยใชไซโลเหล็ก นิยมใชกันมากในประเทศที่อยูในเขตอบอุน การเก็บรักษาใน ปริมาณมากๆโดยใชไซโลเหล็กจําเปนตองมีเทคนิคและการ

1) รองศาสตราจารย ภาควิชาวิศวกรรมเกษตร คณะวิศวกรรมศาสตร มหาวิทยาลัยขอนแกน 2) นักวิจยั ภาควิชาวิศวกรรมเกษตร คณะวิศวกรรมศาสตร มหาวิทยาลัยขอนแกน

16

Thai Society of Agricultural Engineering Journal, Vol. 13 No. 1, January - December 2007

บริหารจัดการทีด่ จี งึ จะกอใหเกิดประโยชนและไมทาํ ใหผลผลิต ทีท่ าํ การเก็บรักษาเสือ่ มคุณภาพ แตในประเทศไทยยังไมมขี อ มูล ดานนี้มากนัก ดังนั้นการศึกษานี้จึงมีวัตถุประสงคเพื่อศึกษา พฤติกรรมการเปลีย่ นแปลงอุณหภูมิ ความชืน้ และคุณภาพของ ขาวเปลือกที่เก็บรักษาในไซโลเหล็ก

วิธกี ารศึกษา การศึกษานี้ดําเนินการโดยใชไซโลเหล็ก ขนาดเสนผาน ศูนยกลาง 3 เมตร สูง 7 เมตร (ภาพที่ 1) ณ สถานีทดลองและฝก อบรมเกษตรกรรม มหาวิทยาลัยขอนแกน จังหวัดรอยเอ็ด ซึ่ง ภายในไซโลมีทอ สําหรับเก็บตัวอยางขาวเปลือกเพือ่ วัดความชืน้ และคุณภาพ (ภาพที่ 2) ซึง่ ทอเก็บตัวอยางนีว้ างอยูใ นแนวเหนือ - ใต และตะวันออก - ตะวันตก โดยมีระยะหางกัน 1 เมตรในแนว ดิง่ ทอดังกลาวนีไ้ ดรบั การออกแบบใหสามารถสุม ตัวอยางขาว เปลือกออกจากไซโล ณ ตําแหนงขอบถังและลึกเขาไปในถัง ทุกๆระยะ 0.5 เมตร จนกระทัง่ ถึงกึง่ กลางถัง การวัดอุณหภูมขิ อง ขาวภายในไซโลดําเนินการโดยการติดตั้งหัววัดอุณหภูมิใน ไซโลโดยยึดติดกับทอสุม ตัวอยางขาวเปลือก (ภาพที่ 3) หัววัด อุณหภูมิดังกลาวมีจํานวน 65 จุด ซึ่งติดตั้ง ณ ตําแหนงตางๆ ดังแสดงในภาพที่ 4 การบันทึกขอมูลอุณหภูมิขาวเปลือกใน ไซโลดําเนินการโดยใชอุปกรณบันทึกขอมูลซึ่งติดตั้งภายใน อาคาร นอกจากนีแ้ ลวยังติดตัง้ อุปกรณวดั สภาพอากาศแวดลอม ไว ณ สวนบนของไซโล

t e ci

g A f

ขาวเปลือกทีใ่ ชในการศึกษาการเก็บรักษา เปนขาวเปลือก พันธุขาวดอกมะลิ 105 ที่มีความชื้นเฉลี่ย 11.8 เปอรเซ็นต (มาตรฐานเปยก) จํานวน 31.8 ตัน บรรจุลงไปในไซโล เพือ่ เก็บ รักษาเปนเวลา 4 เดือน ในระหวางการเก็บรักษาดําเนินการ บันทึกขอมูลของอุณหภูมิภายในไซโลและสภาพอากาศแวด ลอมทุกๆ ชั่วโมง ขอมูลดังกลาวนี้ทําการจัดเก็บทุกๆ 15 วัน การวัดความชื้นและคุณภาพขาวเปลือกดําเนินการโดยการสุม ตัวอยางขาวเปลือกออกจากไซโลทุกๆ 15 วัน เพือ่ นํามาหาความ ชืน้ โดยวิธกี ารอบ และหาเปอรเซ็นตตน ขาว เปอรเซ็นตขา วสาร รวม และความขาวของขาวสารในหองปฎิบตั กิ ารโดยใชอปุ กรณ ยี่หอ Satake การศึกษานี้ดําเนินการในชวง วันที่ 27 มกราคม ถึงวันที.่ 27 พฤษภาคม พ.ศ. 2549

g n ri

e e in

u t l ir cu

l a r

g n E

o y

o S i a h

ภาพที่ 2 ทอสําหรับเก็บตัวอยางขาวเปลือก

T

ภาพที่ 1 ไซโลเหล็กทีใ่ ชในการศึกษา

ภาพที่ 3 อุปกรณวัดอุณหภูมิของขาวเปลือกที่ติดตั้งในไซโล เหล็ก

วารสารสมาคมวิศวกรรมเกษตรแหงประเทศไทย ปที่ 13 ฉบับที่ 1 มกราคม - ธันวาคม 2550

17

g n ri

e e in

ภาพที่ 4 ตําแหนงวัดอุณหภูมใิ นไซโลเหล็ก

ผลการศึกษา ในชวงระยะเวลาที่ศึกษาสภาพอากาศแวดลอมในแตละ วัน มีอุณหภูมิสูงสุดและต่ําสุดดังแสดงในภาพที่ 5 มีความชื้น สัมพัทธสูงสุดและต่ําสุดดังแสดงในภาพที่ 6 และมีปริมาณน้ํา ฝนดังแสดงในภาพที่ 7 โดยทีข่ อ มูลในชวงวันที่ 93 ถึงวันที่ 104 ของการเก็บรักษาไมสามารถบันทึกคาได จากการเปรียบเทียบคุณภาพขาวเปลือกเฉลี่ย ในไซโลที่ เปลีย่ นแปลงตามระยะเวลาเก็บรักษา ตําแหนงทิศทาง ความลึก ในแนวระดับ และความลึกในแนวดิง่ (ตารางที่ 1) พบวาปจจัย ดั ง กล า วมี ผ ลต อ คุ ณ ภาพของข า วเปลื อ กในด า นความชื้ น เปอร เ ซ็ น ต ต น ข า ว เปอร เ ซ็ น ต ข า วสารรวม และความขาว ที่ระดับนัยสําคัญ 0.05 ทางสถิติ ยกเวนทิศทางซึ่งไมมีผลตอ

t e ci

g A f

o y

o S i a h

30 20

อุณหภูมสิ งู สุด (องศาเซลเซียส) อุณหภูมติ า่ํ สุด (องศาเซลเซียส)

0

80 60 40 20

ความชืน้ สูงสุด (%)

15

30

45

60

75

ระยะเวลาทดลอง (วัน)

90

105

120

ภาพที่ 5 อุณหภูมสิ งู สุดและต่าํ สุดแตละวันในชวงทีศ่ กึ ษา

ความชืน้ ต่าํ สุด (%)

0 0

0

18

u t l ir cu

100

40

10

ความชืน้ เฉลีย่ ของขาวในไซโล และความลึกในแนวระดับซึง่ ไม มีผลตอเปอรเซ็นตขาวสารรวม อยางไรก็ตามแมวาปจจัยตางๆ ดังกลาวมีผลตอคุณภาพขาวเปลือกแตความแตกตางมีคานอย มาก การทีค่ ณ ุ ภาพของขาวเปลือกไมมกี ารเปลีย่ นแปลงมากนัก อาจเปนเพราะขาวเปลือกทีเ่ ก็บรักษามีความชืน้ เริม่ ตนต่าํ (11.8 % wb) และมีความชืน้ ใกลเคียงกันอยางสม่าํ เสมอ อยางไรก็ตาม จากการสังเกตตัวอยางขาวเปลือกทีส่ มุ ตัวอยางทุกๆ 15 วัน พบวา มีมอดจํานวนมากขึน้ ตามระยะเวลาทีเ่ ก็บรักษา แตการศึกษานีม้ ิ ไดครอบคลุมถึงการศึกษาความเสียหายเนื่องจากแมลง สําหรับอุณหภูมขิ องขาวในไซโล เนือ่ งจากในชวงเวลาที่ เก็บรักษาอุณหภูมิของอากาศภายนอกมีคาสูงสุดเทากับ 38.4 องศาเซลเซียส ณ เวลา 15.00 น. ของวันที่ 50 ในระหวางการ

ความชืน้ สัมพัทธ (%)

อุณหภูมิ (องศาเซลเซียส)

T

l a r

g n E

15

30

45

60

75

90

105

120

ระยะเวลาทดลอง (วัน)

ภาพที่ 6 ความชื้นสัมพัทธสูงสุดและต่ําสุดแตละวันในชวงที่ ศึกษา

Thai Society of Agricultural Engineering Journal, Vol. 13 No. 1, January - December 2007

ปริมาณน้าํ ฝน (มม.)

20 15 10 5 0 0

15

30

45

60

75

90

105

120

ระยะเวลาทดลอง (วัน)

ภาพที่ 7 ปริมาณน้าํ ฝนแตละวันในชวงทีศ่ กึ ษา ตารางที่ 1 การเปรียบเทียบคุณภาพขาวเปลือกเฉลี่ยในไซโล ที่เปลี่ยนแปลงตามระยะเวลาเก็บรักษา ตําแหนงทิศทาง ความลึกในแนวระดับ และความลึกในแนวดิง่ ระยะเวลาเก็บรักษา (วัน)

g n ri

e 120 e ความชืน้ เฉลีย่ (% wb) 10.86 b 11.95 e 11.60 d 11.36 cd 11.13 c 10.56 a in 10.87 b 10.39 a เปอรเซ็นตตนขาวเฉลี่ย 42.25 b 42.00 b 41.86 b 41.72 ab 41.25 a 41.80gb 41.74 ab 42.02 b n เปอรเซ็นตขาวสารรวมเฉลี่ย 64.33 d 63.82 c 62.66 a 62.75 ab 62.54 a 62.94 b 62.93 b 63.68 c E l h 47.49 e 46.91 d 45.69 b ความขาวของขาวสารเฉลี่ย 45.22 a 46.27 c 47.84 f 48.06 g 48.26 a r ตําแหนงทิศทาง u t l คุณภาพขาวเปลือก เหนือ ใต ตะวัu นออก ตะวันตก c i ความชืน้ เฉลีย่ (% wb) 11.06 11.13r 11.25 11.09 g เปอรเซ็นตตนขาวเฉลี่ย 42.21 bc A41.73 a 42.06 b 42.41 c fb 63.13 a 63.16 a 63.26 ab เปอรเซ็นตขาวสารรวมเฉลี่ย 63.38 o ความขาวของขาวสารเฉลี่ย y 46.85 a 47.09 b 47.07 b 46.78 a t ie งไปยังจุดศูนยกลาง, เมตร) ความลึกในแนวระดับc(ระยะจากผนั oอก คุณภาพข าวเปลื 0 0.5 1.0 S ความชื น้ iเฉลีย่ (% wb) 11.55 c 11.08 b 10.77 a a h เซ็นตตนขาวเฉลี่ย 43.03 c 41.83 b 41.44 a Tเปอร คุณภาพขาวเปลือก

เปอรเซ็นตขาวสารรวมเฉลี่ย ความขาวของขาวสารเฉลี่ย

15

30

45

60

75

90

105

63.20 63.24 63.25 46.89 a 46.95 ab 47.00 b

ความลึกในแนวดิง่ (ระยะเหนือกรวยลาง, เมตร) คุณภาพขาวเปลือก

1-2

3-4

5-6

ความชืน้ เฉลีย่ (% wb) เปอรเซ็นตตนขาวเฉลี่ย เปอรเซ็นตขาวสารรวมเฉลี่ย ความขาวของขาวสารเฉลี่ย

10.94 a 40.70 a 62.90 a 47.05 b

11.25 b 43.27 c 63.46 b 46.93 a

11.21 b 42.34 b 63.35 b 46.87 a

วารสารสมาคมวิศวกรรมเกษตรแหงประเทศไทย ปที่ 13 ฉบับที่ 1 มกราคม - ธันวาคม 2550

19

g n ri

e e in

g n E

แนว เหนือ-ใต แนว ตะวันตก-ตะวันออก ภาพที่ 8 อุณหภูมขิ องขาวในไซโล เมือ่ อุณหภูมขิ องอากาศภายนอกเทากับ 38.4 องศาเซลเซียส

t e ci

g A f

u t l ir cu

l a r

o y

o S i a h

T

แนว เหนือ-ใต แนว ตะวันตก-ตะวันออก ภาพที่ 9 อุณหภูมขิ องขาวในไซโล เมือ่ อุณหภูมขิ องอากาศภายนอกเทากับ 15.2 องศาเซลเซียส 20

Thai Society of Agricultural Engineering Journal, Vol. 13 No. 1, January - December 2007

เก็บรักษา และอุณหภูมิของอากาศภายนอกมีคาต่ําสุดเทากับ 15.2 องศาเซลเซียส ณ เวลา 05.00 น.ของวันที่ 35 ในระหวาง การเก็บรักษา จึงเลือกพิจารณาเฉพาะกรณีทงั้ สองดังกลาว โดย แสดงอุณหภูมขิ องขาวในไซโลเมือ่ อุณหภูมขิ องอากาศภายนอก มีคา สูงสุด และต่าํ สุด ในภาพที่ 8 และ 9 ตามลําดับ ซึง่ ภาพที่ 8 แสดงใหเห็นวาเมื่ออุณหภูมิของอากาศภายนอกมีคาสูงเกิดการ ถายเทความรอนเขาไปยังขาวเปลือกในไซโล แตอณ ุ หภูมสิ งู สุด ของขาวเปลือกในไซโลยังคงต่าํ กวาอุณหภูมขิ องอากาศภายนอก โดยทีอ่ ณ ุ หภูมขิ องขาวในแนวทิศเหนือ - ใต คอนขางมีความสม่าํ เสมอและไมแตกตางกันมากนัก (32 ถึง 35 องศาเซลเซียส) แต อุณหภูมขิ องขาวในแนวทิศตะวันตก - ตะวันออก มีความแตก ตางกันมากกวาเล็กนอย (32 ถึง 36 องศาเซลเซียส) โดยทีอ่ ณ ุ หภูมิ ดานทิศตะวันตกมีคา สูงกวาเนือ่ งจากไดรบั แสงแดดโดยตรงใน ชวงเวลาบาย อยางไรก็ตามระดับของอุณหภูมสิ งู สุดของขาวใน ไซโลซึง่ มีคา เพียง 36 องศาเซลเซียส อาจไมทาํ ใหขา วเปลือกเกิด การเสือ่ มคุณภาพ ในกรณีที่อุณหภูมิของอากาศภายนอกต่ําลง (ภาพที่ 9) จะเกิดการถายเทความรอนจากขาวในไซโลออกไปยังอากาศ ภายนอกทําใหขา วบริเวณผนังไซโลมีอณ ุ หภูมติ า่ํ กวาขาวทีอ่ ยูใ น สวนทีล่ กึ เขาไป โดยทีอ่ ณ ุ หภูมขิ องขาว ณ ตําแหนงตางๆ มีคา ตางกัน 11 องศาเซลเซียส (20 ถึง 31 องศาเซลเซียส) ความแตก ตางของอุณหภูมทิ เี่ กิดขึน้ นีอ้ าจมีคา มาก แตอณ ุ หภูมขิ องขาวโดย รวมยังคงอยูในระดับที่ไมกอใหเกิดการเสื่อมคุณภาพ เมือ่ พิจารณาการเปลีย่ นแปลงอุณหภูมขิ องขาว ณ ตําแหนง หนึ่งๆ (ภาพที่ 8 และ 9) จะเห็นไดวาอุณหภูมิของขาวมีการ เปลี่ยนแปลงถึง 14 องศาเซลเซียส (20 ถึง 34 และ 22 ถึง 36 องศาเซลเซียส) ซึง่ เปนการเปลีย่ นแปลงทีค่ อ นขางมาก และอาจ สงผลตอคุณภาพของขาว แตการเปลีย่ นแปลงดังกลาวนีม้ ไิ ดเกิด ขึ้ น สลั บ ไปสลั บ มาอย า งทั น ที ทั น ใด โดยเป น การเปลี่ ย น แปลงอยางชาๆ จึงอาจไมมผี ลตอการเปลีย่ นแปลงคุณภาพของ ขาวมากนัก

t e ci

g A f

ผูเ ขียนขอขอบคุณ ศูนยนวัตกรรมเทคโนโลยีหลังการเก็บ เกี่ยว และศูนยวิจัยเครื่องจักรกลเกษตรและวิทยาการหลังการ เก็บเกีย่ ว มหาวิทยาลัยขอนแกน ทีใ่ หการสนับสนุนการศึกษานี้

เอกสารอางอิง วินติ ชินสุวรรณ, สุเนตร โมงปราณีต และณรงค ปญญา. ระยะ เวลาที่เหมาะสมในการเก็บเกี่ยวขาวหอมมะลิโดยใช เครือ่ งเกีย่ วนวด. วารสารวิจยั มข. 2540 ; 2(1): 54-63. วินิต ชินสุวรรณ, สุเนตร โมงปราณีต, สุรเวทย กฤษณะเศรณี และพินัย ทองสวัสดิ์วงศ. การศึกษาเพื่อปรับปรุงวิธีการ เก็บเกีย่ ว. รายงานผลการศึกษาเสนอตอสํานักงานกองทุน สนับสนุนการวิจยั (สกว.) ; 2538. วินติ ชินสุวรรณ, ณรงค ปญญา, สมชาย ชวนอุดม, วราจิต พยอม และคณะ. 2544ข. รายงานความก า วหน า งวดที่ 3 โครงการ การพั ฒ นาเครื่ อ งจั ก รกลเกษตรเพื่ อ เพิ่ ม ประสิทธิภาพการผลิตขาวหอมมะลิในภาคตะวันออก เฉียงเหนือ. รายงานผลการศึกษาเสนอตอสํานักงานกอง ทุนสนับสนุนการวิจยั (สกว.) วินติ ชินสุวรรณ, ณรงค ปญญา, สมชาย ชวนอุดม และวราจิต พยอม. 2543ก. รายงานความกาวหนา งวดที่ 2 โครงการ การพัฒนาเครือ่ งจักรกลเกษตรเพือ่ เพิม่ ประสิทธิภาพการ ผลิตขาวหอมมะลิในภาคตะวันออกเฉียงเหนือ. รายงาน ผลการศึกษาเสนอตอสํานักงานกองทุนสนับสนุนการวิจยั (สกว.) วินติ ชินสุวรรณ, ณรงค ปญญา, สมชาย ชวนอุดม และวราจิต พยอม. 2543ข. รายงานความกาวหนา งวดที่ 1 โครงการ การพัฒนาเครือ่ งจักรกลเกษตรเพือ่ เพิม่ ประสิทธิภาพการ ผลิตขาวหอมมะลิในภาคตะวันออกเฉียงเหนือ. รายงาน ผลการศึกษาเสนอตอสํานักงานกองทุนสนับสนุนการวิจยั (สกว.) วินติ ชินสุวรรณ, วสุ อุดมเพทายกุล, สมชาย ชวนอุดม, วราจิต พยอม, ณรงค ปญญา และคณะ. 2543ค. ระบบการใช เครื่องจักรกลเกษตรสําหรับเพิ่มประสิทธิภาพการผลิต และเพิ่มคุณภาพของผลผลิตขาวหอมมะลิในเขตทุงกุลา รองไห. รายงานผลการศึกษาเสนอตอสํานักงานกองทุน สนับสนุนการวิจยั (สกว.) วินติ ชินสุวรรณ, วสุ อุดมเพทายกุล, สมชาย ชวนอุดม, วราจิต พยอม, ณรงค ปญญา และคณะ. 2542ก. แนวทางการจัด ระบบการใช เ ครื่ อ งจั ก รกลเกษตรสํ า หรั บ เพิ่ ม ประสิทธิภาพการผลิตและเพิ่มคุณภาพของผลผลิตขาว

u t l ir cu

o y

o S i a h

T

คําขอบคุณ

สรุปผลการศึกษา

การเก็บรักษาขาวเปลือกในไซโลเหล็ก เปนระยะเวลา 4 เดือน ในชวงฤดูแลง มีผลตอการเปลี่ยนแปลงคุณภาพของขาว เปลือกทีเ่ ก็บรักษาไมมากนัก ทัง้ นีข้ า วเปลือกทีจ่ ะเก็บรักษาตอง มีความชื้นอยูในระดับที่ปลอดภัยตอการเก็บรักษาและมีความ ชืน้ อยูใ นระดับใกลเคียงกันอยางสม่าํ เสมอ อยางไรก็ตามควรมี การศึกษาเพิ่มเติมของการเก็บรักษาในชวงฤดูฝน และศึกษา ความเสียหายจากแมลงควบคูกันไปดวย

g n ri

e e in

l a r

g n E

วารสารสมาคมวิศวกรรมเกษตรแหงประเทศไทย ปที่ 13 ฉบับที่ 1 มกราคม - ธันวาคม 2550

21

หอมมะลิในเขตทุง กุลารองไห. รายงานผลการศึกษาเสนอ สํานักงานกองทุนสนับสนุนการวิจยั . ชุดโครงการ "ขาว พืชไร ตอสํานักงานกองทุนสนับสนุนการวิจยั (สกว.) สําคัญ และพืชอุตสาหกรรม". เอกสารประกอบสัมมนา วิชาการครัง้ ที่ 3; 17-18 สิงหาคม 2542; โรงแรมทอปแลนด วินติ ชินสุวรรณ, สมชาย ชวนอุดม, วสุ อุดมเพทายกุล, วราจิต พยอม และณรงค ปญญา. ความสูญเสียในการเก็บเกี่ยว พิษณุโลก. [ม.ป.ท.: ม.ป.พ.] ; 2542. ขาวหอมมะลิโดยใชแรงงานคนและใชเครื่องเกี่ยวนวด. สํานักงานเศรษฐกิจการเกษตร. สถิตกิ ารเกษตรของประเทศไทย วารสารวิจยั มข. 2542ข; 4(2) : 4-12. ปเพาะปลูก 2547. [ออนไลน] 2548 [อางเมื่อ สิงหาคม วินติ ชินสุวรรณ, สุเนตร โมงปราณีต และณรงค ปญญา. ระยะ 2548]. จาก http://www.oae.go.th/statistic/yearbook47/ เวลาที่เหมาะสมในการเก็บเกี่ยวขาวหอมมะลิโดยใช Section1/sec1 table2.pdf เครือ่ งเกีย่ วนวด. วารสารวิจยั มข. 2540; 2(1): 54-63. วินิต ชินสุวรรณ, สุเนตร โมงปราณีต, สุรเวทย กฤษณะเศรณี และพินยั ทองสวัสดิว์ งศ. 2538. การศึกษาเพือ่ ปรับปรุงวิธี การเก็บเกีย่ ว. รายงานผลการศึกษาเสนอตอสํานักงานกอง ทุนสนับสนุนการวิจยั (สกว.)

g n ri

e e in

t e ci

g A f

u t l ir cu

l a r

g n E

o y

o S i a h

T

22

Thai Society of Agricultural Engineering Journal, Vol. 13 No. 1, January - December 2007

การอบแหงไพลดวยเครื่องอบแหงระบบปมความรอนรวมกับไมโครเวฟ Phlai (Zingiber cassumunar Roxb.) Drying with Heat Pump-Microwave Combination Dryer

เทวรัตน ทิพยวิมล1) สมยศ เชิญอักษร2) ศิวลักษณ ปฐวีรตั น3) อนุพนั ธ เทอดวงศวรกุล4) เชาว อินทรประสิทธ4) Tawarat Tipyavimol1) Somyot Chirnaksorn2) Siwalak Pathaveerat3) Anupun Terdwongworakul4) Chouw Inprasit4) Abstract Phlai (Zingiber cassumunar Roxb.) samples were dried in a heat pump-microwave combination dryer. Two dryer operating modes were used. The first mode, only heat pump system was used to dried samples at drying air temperatures of 40 and 50 oC, air flow rate of 0.621 m3/s and 66.95% of bypass air. The second mode, microwave power at 445.52 W was added to the heat pump system at the same condition as the first mode. The microwave power was controlled by a timer set in pulse operating system for 5 minutes on and 5 minutes off. Drying rate, specific energy consumption (SEC), color and chemical compound of dried Phlai were evaluated. The results show clearly that the microwave power can increase the drying rate and reduce SEC when compare with only heat pump drying at the same drying air condition. The color of dried products is light yellow and all of the drying conditions have not effect to chemical compound of dried Phlai.

g n ri

Keywords : drying, heat pump, microwave, herb

e e in

บทคัดยอ

g n E

งานวิจยั นีไ้ ดศกึ ษาการอบแหงไพลดวยเครือ่ งอบแหงระบบปม ความรอนรวมกับไมโครเวฟ โดยทําการศึกษาเปรียบเทียบ การอบแหงดวยปมความรอนเพียงอยางเดียวกับการอบแหงดวยปมความรอนรวมกับไมโครเวฟ โดยมีสภาวะการอบแหงคือ อุณหภูมอิ ากาศอบแหง 40 และ 50oC อัตราการไหลอากาศ 0.621 m3/s อัตราสวนอากาศขามเครือ่ งทําระเหย 66.95% สําหรับการอบ แหงดวยปม ความรอนรวมกับไมโครเวฟทําการทดสอบทีส่ ภาวะการอบแหงเดียวกับการอบแหงดวยปม ความรอนแตทาํ การเสริม พลังงานไมโครเวฟ 445.52 W แบบเปนชวง คือ ชวงใหพลังงาน 5 นาที ชวงพัก 5 นาที ควบคุมการใหพลังงานไมโครเวฟโดยชุด ไทมเมอร ทําการประเมินประสิทธิภาพการอบแหงจากคา อัตราการอบแหง อัตราการสิน้ เปลืองพลังงานจําเพาะ (SEC) สี และ สวนประกอบทางเคมีของผลิตภัณฑหลังอบแหง ผลจากการทดสอบพบวาการเสริมพลังงานไมโครเวฟชวยเพิม่ อัตราการอบแหง และลดคาอัตราความสิ้นเปลืองพลังงานจําเพาะ โดยผลิตภัณฑที่ไดหลังการอบแหงมีลักษณะเปนสีเหลืองออนและการเสริม พลังงานไมโครเวฟไมสงผลกระทบตอสวนประกอบทางเคมีของไพล

t e cบทนํi า

o S i a h

g A f

u t l ir cu

o y

ไพล (Zingiber cassumunar Roxb.) เปนพืชสมุนไพรซึง่ เปนไมลงหัวอยูใ นแฟมมิลเี่ ดียวกับขิง (วันดี, 2537) เนือ้ ในหัว เหง า ไพลจะมี สี เ หลื อ ง มี ก ลิ่ น เฉพาะตั ว มี ส รรพคุ ณ เป น ยา บรรเทาอาการปวด มีฤทธิแ์ กบดิ ขับลม แกอาการหอบหืด แก ปวดเมื่อยโดยสารที่ออกฤทธิ์ยับยั้งการอักเสบ ลดการบวมคือ (E)-1-(3,4-dimethoxyphenyl) butadiene หรือเรียกวาสาร D

T

l a r

(สุนทรี, 2536) สถาบันวิจัยวิทยาศาสตรและเทคโนโลยีแหง ประเทศไทยไดทําการพัฒนาครีมน้ํามันไพลชื่อวา ไพลจีซาล เพื่อใชบรรเทาอาการปวดบวม อักเสบของกลามเนื้อ เคล็ดขัด ยอก ฟกช้าํ ซึง่ พบวาใชไดผลดีและกําลังพัฒนาเปนอุตสาหกรรม เพื่อการพึ่งพาตนเอง (กระทรวงสาธารณสุข, 2533) การใช ประโยชนจากไพลสามารถใชเปนทัง้ ยาภายในและภายนอกและ สามารถใชไดทั้งในลักษณะไพลสดและไพลแหง ปจจุบันยังมี

1) นิสติ บัณฑิตศึกษา 2) รองศาสตราจารย 3) ผูช ว ยศาสตราจารย ภาควิชาวิศวกรรมเกษตร คณะวิศวกรรมศาสตร กําแพงแสน มหาวิทยาลัย เกษตรศาสตร วิทยาเขตกําแพงแสน อ.กําแพงแสน จ.นครปฐม 73140 4) ผูช ว ยศาสตราจารย ภาควิชาวิศวกรรมการอาหาร คณะวิศวกรรมศาสตร กําแพงแสน มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร วิทยาเขตกําแพงแสน อ.กําแพงแสน จ.นครปฐม 73140 1) Graduate student 2) Associate Professor 3) Assistant Professor Department of Agriculture Engineering, Faculty of Engineering at Kamphaengsaen, Kasetsart University, Kamphaengsaen Campus, Nakhon Pathom, 73140, Thailand 4) Assistant Professor Department of Food Engineering, Faculty of Engineering at Kamphaengsaen, Kasetsart University, Kamphaengsaen Campus, Nakhon Pathom, 73140, Thailand วารสารสมาคมวิศวกรรมเกษตรแหงประเทศไทย ปที่ 13 ฉบับที่ 1 มกราคม - ธันวาคม 2550

23

การนําไปใชเปนสวนผสมในเครื่องสําอางคหลายชนิด เชน แชมพู สบู โลชัน่ บํารุงผิว เปนตน ชวงทีไ่ พลออกสูต ลาดมาก เกษตรกรไดมกี ารทําแหงไพล เก็บไวขายในชวงนอกฤดู การทําแหงไพลสามารถทําไดโดยการ นําหัวหรือเหงาไพลมาหั่นเปนชิ้นบางๆ ตากแดดประมาณ 1 สัปดาห ซึง่ การทําไพลแหงจากการตากแดดจะทําใหสขี องไพล แหงมีลกั ษณะซีดขาว นอกจากนีก้ ารตากแดดในพืน้ ทีโ่ ลงกวาง จะทําใหมีการปนเปอนของฝุน เศษใบไมและยังขึ้นอยูกับ สภาวะอากาศทําใหผลิตภัณฑแหงทีไ่ ดไมมคี ณ ุ ภาพ การอบแหง ดวยเครื่องอบแหงจึงเปนแนวทางหนึ่งในการแกปญหาเรื่อง คุณภาพของผลิตภัณฑ แตเนื่องจากไพลเปนสมุนไพรที่มีสวน ประกอบของน้ํามันหอมระเหย จึงจําเปนตองทําการอบแหงที่ อุณหภูมิต่ําเพื่อคงรักษาคุณสมบัติความเปนสมุนไพรใหคงอยู ดังนั้น การเลือกระบบปมความรอนในการอบแหงจึงเปนแนว ทางหนึ่งที่เหมาะสม เนื่องจากวิธีนี้สามารถทําการอบแหงไดที่ อุณหภูมิต่ํา และไมขึ้นอยูกับสภาวะอากาศแวดลอมหากทํา การอบแหงแบบระบบปด และสามารถควบคุมสภาวะการอบ แหงไดงา ย (Kudra and Mujumdar, 2002) ทําใหผลิตภัณฑหลัง การอบแหงมีคุณภาพที่ดี นอกจากนี้การอบแหงดวยระบบปม ความรอนยังมีประสิทธิภาพในการใชพลังงานสูงกวาการอบ แหงโดยใชลมรอนโดยทัว่ ไปทีใ่ ชแหลงพลังงานจาก แกส น้าํ มัน ดีเซล หรือขดลวดไฟฟา (Prasertsan and Saen-saby, 1998) ซึง่ ในปจจุบนั การอบแหงระบบปม ความรอนกําลังไดรบั ความนิยม เนื่ อ งจากผลิ ต ภั ณ ฑ ที่ อ บแห ง ด ว ยป ม ความร อ นมี คุ ณ ภาพดี สามารถใชอบผลิตภัณฑไดหลายชนิด เชน ผลไม (Soponronnarit et al., 1998) เมล็ดพันธุ (Soponronnarit et al., 2000) รวมทั้ง สมุนไพร (Fatouh et al., 2006) สมยศและสุทธิศกั ดิ์ (2543) ได พัฒนาเครื่องอบแหงระบบปมความรอนโดยการเพิ่มชุดกาลัก ความรอนเขาไปในระบบ เพือ่ ชวยลดภาระใหกบั ระบบปม ความ รอนหลัก ถึงแมการอบแหงดวยระบบปม ความรอนจะมีขอ ดีใน เรื่องประสิทธิภาพการใชพลังงานและคุณภาพของผลิตภัณฑ หลังการอบแหง แตการอบแหงดวยวิธีนี้ยังคงเปนการอบแหง แบบใชอากาศอบแหงเปนตัวกลางในการพาความชื้นออกจาก วัสดุ ซึง่ หากมีการทําใหความชืน้ ภายในเนือ้ วัสดุเคลือ่ นทีอ่ อกมา สูผ วิ ของวัสดุไดเร็วขึน้ ก็จะทําใหสามารถเพิม่ อัตราการอบแหง ได จากแนวคิดนี้ ไมโครเวฟซึง่ มีคณ ุ สมบัตใิ นการทําใหวสั ดุ ได อิเล็กทริกเกิดความรอนขึ้นภายในจึงไดถูกนํามาใชรวมกับ การอบแหงแบบตางๆ เชน การใชไมโครเวฟรวมกับการอบ แหงแบบฟลูอิดไดซเบด (Kaensup and Wongwise, 2004) แบบสูญญากาศ (Kiranoudis et al.,1997) และการอบแหงดวย ลมรอน(Tulasidas et al.,1995, Prabhanjan et al.,1995, Maskan,

t e ci

o S i a h

o y

g A f

2001) ทําใหสามารถลดระยะเวลาในการอบแหงลงได โดย ผลิตภัณฑหลังการอบแหงมีคุณภาพดี ในการอบแหงดวยลม รอนรวมกับไมโครเวฟ เทวรัตน และสมยศ (2548) ไดรายงาน วาการใหพลังงานไมโครเวฟแบบเปนชวงในการอบแหงพริก จะทําใหมีอัตราการอบแหงสูงสุด และสิ้นเปลืองพลังงานนอย สุดโดยไมกอ ใหเกิดความเสียหายตอผลิตภัณฑทไี่ ดหลังการอบ แห ง เมื่ อ เปรี ย บเที ย บกั บ การอบแห ง ด ว ยลมร อ นร ว มกั บ ไมโครเวฟแบบตอเนือ่ ง แบบใหความรอนในชวงตน และแบบ ใหความรอนในชวงทาย งานวิ จั ย นี้ มี วั ต ถุ ป ระสงค ใ นการศึ ก ษาผลกระทบต อ การอบแหงไพลจากการเสริมไมโครเวฟแบบเปนชวงในระบบ การอบแหงแบบปมความรอน โดยเปรียบเทียบจากคาอัตรา การอบแหง ความสิ้นเปลืองพลังงานจําเพาะ และคุณภาพของ ผลิตภัณฑหลังการอบแหง

g n ri

e e in

อุปกรณและวิธีการ

1. ไพล การทดสอบการอบแหง ไดใชไพลสดจากเกษตรกรใน เขตอําเภอกําแพงแสน จังหวัดนครปฐมโดยการเหมาทั้งแปลง ตลอดชวงการทดสอบโดยในการทดลองแตละครั้งใชไพลสด 20 kg นําหัวไพลทีไ่ ดจากเกษตรกรมาทําความสะอาดเอาเศษดิน ออก จากนัน้ ทําการหัน่ เปนชิน้ ความหนาอยูใ นชวง 3-4 mm กอน ทําการทดลองแตละครั้งทําการหาคาความชื้นเริ่มตนของไพล ดวยวิธี hot air oven โดยนําไพลเขาอบทีอ่ ณ ุ หภูมิ 103 oC เปน เวลา 72 ชัว่ โมง ซึง่ จะไดความชืน้ เริม่ ตนของไพลอยูใ นชวง 250350 %db

u t l ir cu

l a r

g n E

2. เครือ่ งอบแหง เครื่องอบแหงระบบปมความรอนรวมกับไมโครเวฟตน แบบ (ภาพที่ 1) ไดถกู ออกแบบและสรางขึน้ โดยมีสว นประกอบ หลักคือ 1) ระบบปม ความรอนขนาด 1¼ ตันความเย็น ประกอบ

T

24

(ก) ดานขาง

(ข) ดานหนา

ภาพที่ 1 เครือ่ งอบแหงระบบปม ความรอนรวมกับไมโครเวฟ

Thai Society of Agricultural Engineering Journal, Vol. 13 No. 1, January - December 2007

ไฟฟาของเครื่องอบแหงทุกๆ 3 ชั่วโมงจนกระทั่งการเปลี่ยน แปลงน้ําหนักของไพลนอยกวา 10 กรัมตอถาด จึงหยุดการทํา การอบแหง 4) ในระหวางการอบแหงทําการเก็บคาอุณหภูมิของ อากาศและสารทําความเย็นโดยใช thermocouple type K ตอเขา กับ data logger โดยกําหนดใหเก็บคาอุณหภูมทิ กุ ๆ 10 นาที สํ า หรั บ การอบแห ง ด ว ยระบบป ม ความร อ นร ว มกั บ ไมโครเวฟ ทําการอบแหงในสภาวะเดียวกับการอบแหงดวย ระบบปมความรอนเพียงอยางเดียวแตเสริมพลังงานไมโครเวฟ ขนาด 445.52 W แบบเปนชวงโดยกําหนดชวงใหพลังงาน 5 นาที หยุดใหพลังงาน 5 นาที ภาพที่ 2 ทิศทางการไหลของอากาศ การทดสอบทั้งสองกลุมจะทําการทดลอง 3 ซ้ํา แลวทํา ดวย เครือ่ งอัดไอ เครือ่ งทําระเหย เครือ่ งควบแนนตัวใน เครือ่ ง การวิเคราะหเปรียบเทียบผลที่ไดจากการทดลอง ควบแนนตัวนอก และ วาลวขยาย 2) หองอบแหง บรรจุชดุ ถาด 4. การประเมินประสิทธิภาพ ขนาดพืน้ ทีใ่ ชสอย 0.65x0.60 m2 จํานวน 13 ถาด ทําจากพลาสติก ทําการประเมินประสิทธิภาพ การอบแหงดวยวิธีตางๆ โพลีโพพีลนี (pp) เกรดสําหรับอาหาร 3) ชุดระบบไมโครเวฟ ดังกลาวขางตนจากเสนคุณลักษณะการอบแหง (Drying curve) ทีร่ ะดับความถี่ 2450 MHz ใหพลังงานสูงสุด 650 W จํานวน 3 อัตราการอบแหงเฉลี่ย (DR) ตลอดชวงการอบแหงหาไดจาก ชุด บรรจุอยูใ นกลองเหล็ก (ภาพที่ 1 (ก)) เพือ่ ปองกันการรัว่ ของ สมการ (1) และค า อั ต ราความสิ้ น เปลื อ งพลั ง งานจํ า เพาะ คลื่นไมโครเวฟ 4) พัดลม 5) ชุดควบคุมใชสําหรับควบคุม (Specific Energy Consumption, SEC) ซึ่งมีหนวยเปน MJ/kg อุณหภูมอิ ากาศอบแหง ระดับพลังงานไมโครเวฟ และชวงเวลา หาไดจากสมการ (2) ในการทํางานของชุดไมโครเวฟ W −W เครื่องอบแหงระบบปมความรอนรวมกับไมโครเวฟทํา DR = (1) งานแบบระบบปด มีทศิ ทางการไหลของอากาศดังแสดงในภาพ t ที่ 2 เริม่ จากอากาศอบแหงไหลผานหองอบแหงเพือ่ นําความชืน้ 3.6 Pe SEC = (2) ออกจากวัสดุอบแหง จากนัน้ อากาศจะถูกแบงออกเปน 2 สวน W −W สวนหนึ่งจะถูกลดความชื้นที่เครื่องทําระเหย หลังจากนั้นจะ ผสมกับอากาศอีกสวนหนึ่งที่ขามเครื่องทําระเหย (bypass air) เมื่อ W คือ มวลของวัสดุ (kg) t คือ เวลาทีใ่ ชในการอบแหง (h) แลวรับความรอนคืนทีเ่ ครือ่ งควบแนนแลวสงผานเขาสูห อ งอบ Pe คือ พลังงานไฟฟาตลอดชวงการอบแหง (kWh) แหง ตัวหอย i และ f แทนกอนและหลังการอบแหง 3. วิธกี ารทดสอบ ตามลําดับ การทดสอบแบงออกเปน 2 กลุมคือ การอบแหงดวย สํ า หรั บ ระบบป ม ความร อ น ประเมิ น สมรรถนะของ ระบบปมความรอนอยางเดียวและการอบแหงดวยระบบปม ระบบดวยคา Coefficient of Performance (COP) ซึง่ หาไดจาก ความรอนรวมกับไมโครเวฟ ซึง่ ขัน้ ตอนการทดสอบการอบแหง สมการ (3) ดวยปมความรอนอยางเดียวมีดังนี้ Q Useful heat output 1) ชัง่ น้าํ หนักถาดอบแหงเปลาทัง้ 13 ถาด บันทึกน้าํ หนัก COP = = (3) W Power input ถาดไว จากนั้นนําชิ้นไพลที่เตรียมไว จัดเรียงบนถาดอบแหง แบบชัน้ บาง บันทึกเปนน้าํ หนักเริม่ ตนของแตละถาดไว เมื่อ Qc คือ คาความรอนทีไ่ ดจากเครือ่ งควบแนน (kW) 2) นําไพลที่จัดเรียงแลวเขาหองอบแหง โดยกําหนด Wcom คือ กําลังงานทีใ่ หกบั เครือ่ งอัดไอ (kW) สภาวะการอบแหงดังนี้ อุณหภูมอิ ากาศอบแหง 40 และ 50 oC 5. คุณภาพของผลิตภัณฑ ทีอ่ ตั ราการไหลอากาศ 0.621 m3/s อากาศ bypass 66.95% ผลิตภัณฑทไี่ ดหลังการอบแหง ทําการตรวจสอบคุณภาพ 3) บันทึกการเปลีย่ นแปลงน้าํ หนักและคาการใชพลังงาน In ternal condenser

Evap orato r

Blow er

Compressor

W ire mesh

D rying chamber

M icrowave g enerator

g n ri

e e in

t e ci

o y

g A f

u t l ir cu

g n E

l a r

i

f

i

f

o S i a h

T

c

com

วารสารสมาคมวิศวกรรมเกษตรแหงประเทศไทย ปที่ 13 ฉบับที่ 1 มกราคม - ธันวาคม 2550

25

จากการวัดสีเปรียบเทียบความแตกตางของสีที่ไดหลังการอบ แหงและจากทองตลาดกับสีของไพลสด และการตรวจคาองค ประกอบทางเคมีของไพล การวัดสีทาํ การวัดในเทอม L* (degree of lightness), a* (degree of redness), b* (degree of yellowness) โดยใช ERISTIMULUS Colorimeter (JC 801, Color Technosystem, Japan) คาความแตกตางสุทธิ (∆E) จากไพลสดคํานวนจาก (3) เพื่อ แสดงการเปลี่ยนแปลงสีจากการอบแหง E = ( L*o − L* )2 + (ao* − a* ) 2 + (bo* − b* )2 (4)

เมือ่ ตัวหอย "0" คือคาสีของไพลสด การตรวจสอบคุณภาพไพลที่ไดจากการอบแหงดวยการ ตรวจสอบองคประกอบทางเคมีของผลิตภัณฑหลังการอบแหง เปรียบเทียบกับผลิตภัณฑสด การตรวจสอบทําโดยการสง ตัวอยางที่ไดจากการอบแหงและไพลสดไปยังฝายเภสัชและ ผลิตภัณฑธรรมชาติ สถาบันวิจัยวิทยาศาสตรและเทคโนโลยี แหงประเทศไทยเพื่อตรวจวิเคราะหองคประกอบทางเคมี

ภาพที่ 2 ซึง่ ผลทีไ่ ดสอดคลองกับการอบแหงดวยลมรอนทัว่ ไป ทีว่ า เมือ่ อุณหภูมกิ ารอบแหงเพิม่ ขึน้ เวลาทีใ่ ชในการอบแหงเพือ่ ใหไดความชืน้ สุดทายทีต่ อ งการจะลดลง ภาพที่ 2 (ก) แสดงให เห็นวาหากตองการลดความชืน้ ไพลใหเหลือ 14%db ทีอ่ ณ ุ หภูมิ o การอบแหง 50 C ใชเวลา 27 ชัว่ โมง ในขณะทีอ่ ณ ุ หภูมกิ ารอบ o แหง 40 C ใชเวลาในการอบแหงถึง 33 ชัว่ โมง ถึงแมวา ความชืน้ เริ่มตนจะนอยกวาก็ตามทั้งนี้เนื่องจากที่อุณหภูมิการอบแหง 50oC มีอัตราการอบแหงที่สูงกวา (ภาพที่ 2 (ข)) จึงใชเวลาใน การอบแหงสั้นกวา และการอบแหงไพลดวยปมความรอนมี พฤติกรรมอยูในชวงอัตราการอบแหงลดลง ผลการอบแหงไพลดวยปมความรอนรวมกับไมโครเวฟ และสภาวะของการอบแหงแสดงในตารางที่ 2 และในภาพที่ 3 แสดงพฤติกรรมการอบแหง ซึ่งจะเห็นวาการอบแหงไพลดวย ปม ความรอนรวมกับไมโครเวฟมีลกั ษณะเหมือนกับการอบแหง ไพลดวยระบบปม ความรอนเพียงอยางเดียว คือ การอบแหงอยู ในชวงอัตราการอบแหงลดลง แตใชเวลาในการอบแหงสัน้ กวา ในการลดความชื้นไพลใหเหลือ 14%db โดยที่อุณหภูมิ 40oC ใชเวลาในการอบแหง 25 ชัว่ โมง และทีอ่ ณ ุ หภูมิ 50oC ใชเวลา

g n ri

e e in

ผลการทดลองและวิจารณ

3 50

ตารางที่ 1 Heat pump drying of Phlai results.

g Drying air temperature A Parameters 50fC 40 C o y Ambient air conditions t e 26.95 i27.85 - temperature ( C) c - relative humidity (%) o 75.23 67.21 S Drying air conditions i (%) 23.42 24.88 - relative humidity a - flowT rateh (m /s) 0.621 0.621 Material o

u t l ir cu M ois tu re c on te n t (%d b)

ผลการอบแหงไพลดวยระบบปมความรอนและสภาวะ การอบแหงแสดงในตารางที่ 1 พฤติกรรมการอบแหงแสดงใน

3 00

o

26

HP D5 0

2 50

2 00

1 50

1 00

0 0

5

10

15

20

25

30

35

T im e ( h )

(ก) Drying curve 40

3

35

30

Dryin g R ate (% db /h)

294.81 14.00 14.23 27

HP D4 0

50

o

- initial moisture content (%db) 279.78 - final moisture content (%db) 14.09 - moisture removed (kg) 13.984 - drying time (h) 33 Performance - evaporation rate (kgwater/h) 0.424 - SEC (MJ/kgwater) 19.36 - COP 4.26

l a r

g n E

25

20

15

10 HP D4 0 5

HP D5 0

0

0.527 17.42 3.78

0

50

100

1 50

2 00

25 0

300

3 50

M ois t ure co nt e nt (% db)

(ข) Drying rate curve ภาพที่ 2 ผลการอบแหงไพลดวยระบบปม ความรอน

Thai Society of Agricultural Engineering Journal, Vol. 13 No. 1, January - December 2007

ตารางที่ 2 Microwave assisted heat pump drying of Phlai results.

Ambient air conditions - temperature (oC) - relative humidity (%) Drying air conditions - relative humidity (%) - flow rate (m3/s) - microwave power (W) Material - initial moisture content (%db) - final moisture content (%db) - moisture removed (kg) - drying time (h) Performance - evaporation rate (kgwater/h) - SEC (MJ/kgwater) - COP

27.85 69.11

26.95 69.54

HP MD 50

250

200

150

100

50

20.14 21.12 0.621 0.621 445.52 445.52 257.48 317.78 14.00 14.00 13.63 14.54 25 18 0.545 17.19 4.44

0.808 14.33 3.64

0 0

5

10

15

20

25

30

35

T im e (h)

(ก) Drying curve 60

50 Mo isture R ate (%d b/h)

Parameters

HP MD 40 300

Moisture content (%db )

Drying air temperature 50oC 40oC

350

g n ri

40

30

e e in

20

ng

10

0 0

50

a r tu

l(ข) EDrying rate curve 10 0

15 0

2 00

2 50

HPM D40 HPM D50

30 0

35 0

M o is tu r e C o n te n t (%db )

ในการอบแห ง 18 ชั่ ว โมง ซึ่ ง จะเห็ น ว า การเพิ่ ม พลั ง งาน ไมโครเวฟแบบเปนชวงขนาด 445.52 W สามารถชวยลดระยะ ภาพที่ 3 ผลการอบแหงไพลดวยระบบปมความรอนรวมกับ เวลาในการอบแหงลงได เมือ่ เปรียบเทียบกับการอบแหงดวยปม ไมโครเวฟ ความรอนที่อุณหภูมิเดียวกัน โดยสามารถประหยัดเวลาใน การอบแหงไพลได 24.24% และ 33.33% ทีอ่ ณ ุ หภูมกิ ารอบแหง o 40 และ 50 C ตามลํ า ดั บ ทั้ ง นี้ เ นื่ อ งจากการเพิ่ ม พลั ง งาน ไมโครเวฟเขาไปในระบบการอบแหงจะทําใหเกิดความรอนขึน้ ภายในเนื้อวัสดุซึ่งจะทําหนาที่ในการเรงใหความชื้นออกมาสู ผิวหนาของวัสดุอบแหง (Funebo and Ohlsson, 1998) เมื่อพิจารณาดานประสิทธิภาพการอบแหงจากภาพที่ 4 จะเห็นวา อัตราการอบแหงเฉลี่ยมีความสัมพันธกับ Drying kinetic curve ทีแ่ สดงในภาพที่ 2 และภาพที่ 3 คืออัตราการอบ ภาพที่ 4 อัตราการอบแหงเฉลีย่ แหงดวยปมความรอนรวมกับไมโครเวฟที่อุณหภูมิอากาศอบ แหง 50oC (HPMD50) ใหคา อัตราการอบแหงสูงสุดและการอบ แหงดวยปม ความรอนทีอ่ ณ ุ หภูมอิ ากาศอบแหง 40oC (HPD40) มีอัตราการอบแหงต่ําสุด สวนการเพิ่มไมโครเวฟเขาไปใน การอบแหงดวยปมความรอนที่อุณหภูมิอากาศอบแหง 40oC (HPMD40) ทําใหอัตราการอบแหงเพิ่มขึ้นเทียบเทากับการอบ แหงดวยปม ความรอนทีอ่ ณ ุ หภูมอิ ากาศอบแหง 50oC (HPD50) โดยคาอัตราการอบแหงเฉลี่ยเมื่อคิดที่ความชื้นสุดทาย 14%db ทีไดจากแตละสภาวะการอบแหงคือ 0.424 0.527 0.545 และ 0.808 kg/h สําหรับการอบแหงดวย HPD40 HPD50 HPMD40 ภาพที่ 5 คา SEC ของการอบแหง

o S i a h

0 .9

0.80 8

0 .8 0 .7

water /h)

0 .6

D R (kg

t e ci

o y

g A f

l u ric

0.527

0.54 5

0 .5

0 . 424

0 .4 0 .3 0 .2 0 .1 0

HP D 40

H PD 50

H PM D40

17 .4 2

17. 19

H P M D5 0

T

25

S EC (M J /kg

water )

20

19. 36

14 .3 3

15

10

5

0

H P D40

วารสารสมาคมวิศวกรรมเกษตรแหงประเทศไทย ปที่ 13 ฉบับที่ 1 มกราคม - ธันวาคม 2550

HP D 50

H PM D 40

H P M D5 0

27

และ HPMD50 ตามลําดับ สําหรับคา SEC ซึง่ เปนคาวัดการใชพลังงานในการระเหย น้าํ 1 kg ออกจากวัสดุอบแหง ผลจากการทดลองพบวาการอบ แหงไพลที่ HPMD50 ไดคา SEC ต่าํ สุดเมือ่ คิดทีค่ วามชืน้ สุดทาย 14 %db ดังแสดงในภาพที่ 5 ซึง่ จากการเพิม่ ไมโครเวฟเขาไปใน การอบแหงดวยระบบปมความรอนพบวาสามารถลดการใช พลังงานในการอบแหงลงได 17.75% ทีอ่ ณ ุ หภูมอิ ากาศอบแหง o 50 C และ 12.60% ทีอ่ ณ ุ หภูมอิ ากาศอบแหง 40oC ซึง่ การลดลง ของคา SEC นีเ้ ปนผลเนือ่ งมาจาก volumetric heating ทีเ่ กิดขึน้ ภายในวัสดุชวยทําใหอัตราการอบแหงเพิ่มขึ้นและใชเวลาใน การอบแหงลดลง (Shama and Prasad, 2006) เมือ่ พิจารณาคา COP ของระบบปม ความรอน จากตาราง ที่ 1 และตารางที่ 2 พบวาคา COP ทีอ่ ณ ุ หภูมอิ ากาศอบแหงสูง กวาจะมีคา COP ต่าํ กวาทัง้ นีเ้ นือ่ งจากภาระความรอนทีเ่ พิม่ ขึน้ เมือ่ เปรียบเทียบคา COP ของ HPD กับ HPMD ทีอ่ ณ ุ หภูมอิ ากาศ อบแหงเดียวกันพบวาไมมคี วามแตกตางกัน (P>0.05) ทัง้ นีเ้ นือ่ ง จากไมโครเวฟทีเ่ พิม่ เขาไปในระบบการอบแหงทําใหเกิดความ รอนขึ้นภายในเนื้อวัสดุเทานั้น โดยไมกอใหเกิดความรอนเพิ่ม ขึ้นกับอากาศอบแหง เมื่อพิจารณาดานคุณภาพของผลิตภัณฑหลังการอบแหง ตารางที่ 3 แสดงคาสีของผลิตภัณฑทไี่ ดหลังการอบแหง พบวา คาสีของไพลอยูใ นโทนสีเหลือง โดยไพลทีไ่ ดจากการอบแหงมี คา b* สูงอยูใ นชวง 72-83 มีคา ของ a* ต่าํ และมีคา ความสวาง (L*) สูง ซึ่งแสดงวาผลิตภัณฑแหงไมเกิดสีคล้ําอันเปนผลเนื่องจาก การอบแหงดวยปมความรอนและปมความรอนรวมกับไมโคร เวฟ เมือ่ เปรียบเทียบการเปลีย่ นแปลงคาสีพบวา ไพลทีไ่ ดจาก การอบแหงทั้งหมดมีคาความแตกตางอยูในกลุมเดียวกัน สวน

t e ci

o S i a Compound h

g A f

o y

ตารางที่ 3 Color parameters of fresh and dried Phlai.

Methods

L* Fresh 66.97 Market 74.7200 HPD40 81.2200 HPD50 81.6733 HPMD40 81.7467 HPMD50 80.4567

Parameter a* b* 10.49 75.89 -2.7433 48.7300 -2.9400 72.2178 -3.5789 79.8567 -2.8089 79.3011 -2.1756 83.1544

∆E1)

31.1877a 19.2872b 20.7874b 20.2266b 19.9455b

1) อักษรที่เหมือนกันในแนวตั้งไมมีความแตกตางกันทางสถิติ (P>0.05)

g n ri

e e in

l a r

g n E

u t l ir cu่ 6 สีของไพลสดและไพลแหงจากการอบแหงและจาก ภาพที ตลาด

ผลิตภัณฑจากตลาดจะมีคา ความแตกตางสูงกวาเนือ่ งจากมีคา สี เหลืองทีต่ า่ํ กวา และจากการสังเกตดวยตาเปลา จะเห็นไดชดั เจน วาผลิตภัณฑจากตลาดมีสซี ดี กวาทีไ่ ดจากการอบแหง (ภาพที่ 6)

ตารางที่ 4 Chemical compound analysis.

T -pinene α

sabinene α-terpine γ-terpine Terpinen-4-ol DMPBD1) Essential oil (%yield)

Fresh 0.94 31.56 2.39 4.44 23.57 23.71 0.88

Percent of compound in essential oil HPD40 HPD50 HPMD40 HPMD50 1.13 1.01 0.93 1.06 45.15 40.22 37.78 38.11 2.26 2.02 2.08 2.88 4.14 3.66 3.92 5.07 18.31 15.14 16.96 33.28 17.01 24.52 25.22 8.55 1.50 2.17 2.16 1.47

TIS2) 1-3 31-48 3-8 6-10 19-36 -

EOU3) 25-45 2-5 5-10 25-45 1-10

1) : (E)-1-(3,4-dimethoxyphenyl) butadiene 2) : สํานักงานมาตรฐานผลิตภัณฑอตุ สาหกรรม (2541) 3) : Essential Oil University (2550) 28

Thai Society of Agricultural Engineering Journal, Vol. 13 No. 1, January - December 2007

สําหรับคาองคประกอบทางเคมีของไพลสด และไพล แหงที่ไดจากการอบแหงดวยปมความรอนและปมความรอน รวมกับไมโครเวฟแสดงในตารางที่ 4 ซึง่ จะพบวาการอบแหง ดวย HPD และ HPMD ไมทําใหองคประกอบทางเคมีภายใน น้ํามันไพลที่ไดมีคาลดลงเมื่อเปรียบเทียบกับองคประกอบทาง เคมีของไพลสดจากแหลงเดียวกัน และเมื่อเปรียบเทียบกับคา มาตราฐานขององคประกอบสารเคมีในน้ํามันไพลของสํานัก งานมาตรฐานผลิตภัณฑอตุ สาหกรรม(มอก.) และคาทีก่ าํ หนดไว ของ Essential Oil University (EOU) พบวา คาองคประกอบทาง เคมีของไพลทุกการทดลองอยูใ นชวงของคามาตรฐาน ยกเวนคา γ-terpine ซึง่ จะมีคา นอยกวาทัง้ สองมาตรฐาน สวนคา DMPBD1) สูงกวามาตรฐานทัง้ คาทีไ่ ดจากไพลสดและไพลผานการอบแหง ทุกวิธกี ารทดลอง ซึง่ อาจเปนผลเนือ่ งจากแหลงการผลิต

สรุปผลการทดลอง จากการศึกษาการอบแหงไพลดวยปมความรอนรวมกับ ไมโครเวฟ พบวา การเสริมพลังงานไมโครเวฟในการอบแหง ชวยทําใหอัตราการอบแหงไพลเพิ่มขึ้นสงผลใหประหยัดเวลา ในการอบแหง และยังชวยประหยัดพลังงานทีใ่ ชในการอบแหง เพราะ SEC ลดลง โดยการอบแหงดวยปม ความรอนและการอบ แห ง ด ว ยป ม ความร อ นร ว มกั บ ไมโครเวฟให คุ ณ ภาพของ ผลิตภัณฑหลังการอบแหงมีคุณภาพดี และไมสงผลกระทบตอ องคประกอบทางเคมีของไพลซึ่งเปนคุณสมบัติที่สําคัญของ สมุ น ไพร ดั ง นั้ น การอบแห ง ด ว ยป ม ความร อ นร ว มกั บ ไมโครเวฟจึงเปนอีกแนวทางหนึ่งในการอบแหงผลิตภัณฑที่ ตองคํานึงถึงคุณภาพของผลิตภัณฑหลังการอบแหง

g A f

ดวยลมรอนรวมกับไมโครเวฟ. เอกสารประกอบการ ประชุมวิชาการสมาคมวิศวกรรมเกษตรแหงประเทศไทย ครัง้ ที่ 6. หนา 602-609. วันดี กฤษณพันธ. 2537. สมุนไพรนารู. สํานักพิมพจฬุ าลงกรณ มหาวิทยาลัย, กรุงเทพ. สุ น ทรี สิ ง หบุ ต รา. 2536. สรรพคุ ณ สมุ น ไพร 200 ชนิ ด . โอ.เอส.พริน้ ติง้ เฮาส, กรุงเทพ. สํานักงานมาตรฐานผลิตภัณฑอุสาหกรรม. 2541. น้ํามันไพล มอก. 1679-2541. กระทรวงอุตสาหกรรม.

Essential Oil University. 2550. Plai. http://www.essentialoils. org/plai.htm, 22/03/2007.

Fatouh, M., M.N. Metwally, A.B. Helali, and M.H.Shedid.

2006. Herbs drying using a heat pump dryer. Energy Cnversion and Mangement, 47:2629-2643.

Funebo, T. & T. Ohlsson. 1998. Microwave-assisted Air Dehydration of Apple and Mushroom. Journal of Food Engineering, 38 : 353-367 Kaensup, W. and S. Wongwise. 2004. Combined Microwave/ Fluidized bed Drying of Fresh Peppercorns. Drying technology, 22(4), 779-794.

Kiranoudis C.T., E.Tsami and Z.B.Maroulis. 1997. Microwave vacuum drying kinetrics of some fruits. Drying technology, 15(10), 2421-2440.

Kudra, T. and Arun S. Mujumdar. 2002. Advanced Drying Technologies. Marcel Dekker. New York.

Maskan, M. 2001. Drying, shrinkage and rehydration characteristics of kiwifruits during hot air and microwave drying. Journal of Food Engineering, 48 : 177-182.

Pasertsan, S. and P. Saen-saby. 1998. Heat pump drying of Agricultural Materials. Drying Technology,16(1&2), 235250.

Prabhanjan, D. G., H. S. Ramaswamy and G. S. V. Raghvan.

1995. Microwave-assisted Convective Air Drying of Thin Layer Carrots. Journal of Food Engineering, 25 : 177182283-293.

Soponronnarit, S., A. Nathakaranakule, S. Wetchacama, T. Swasdisevi and P. Runkpang. 1998. Fruit drying using heat pump. International Energy Journal, 20:39-53.

Soponronnarit, S., S. Wetchacama and T. Kanphukdee. 2000.

Seed drying Using heat pump. International Energy Journal,1:97-102.

Shama G. P. and S. Prasad. 2006. Specific energy consumption in microwave drying of garlic cloves. Energy, 1585-1590.

Tulasidas, T.N., G.S.V. Raghavan and A.S.Mujumdar. 1995.

Microwave drying of grapes in a single mode cavity at 2450 MHz-I: Drying kinetics. Drying Technology, 13(8&9), 1949-1971

u t l ir cu

o y

t e iณ คําc ขอบคุ o นวิจยั และพัฒนาแหงมหาวิทยาลัยผูว จิ ยั ขอขอบคุณสถาบั S เกษตรศาสตร และคณะวิ ศวกรรมศาสตร กําแพงแสน ทีใ่ หทนุ i a สนับสนุh นงานวิจัย T เอกสารอางอิง

กระทรวงสาธาณสุข. 2533. สมุนไพรในงานสาธารณสุขมูลฐาน สําหรับบุคลากรสาธารณสุข. โรงพิมพองคการสงเคราะห สงเคราะหทหารผานศึก, กรุงเทพ. สมยศ เชิ ญ อั ก ษร และสุ ท ธิ ศั ก ดิ์ ภั ท รสถาพรกุ ล . 2543. การพัฒนาเครือ่ งอบแหงระบบปม ความรอนดวยชุดกาลัก ความรอน. เอกสารประกอบการประชุมวิชาการสมาคม วิศวกรรมเกษตรแหงประเทศไทยครัง้ ที่ 1 หนา137-145. เทวรัตน ทิพยวิมล และสมยศ เชิญอักษร. 2548. การอบแหงพริก

g n ri

e e in

l a r

วารสารสมาคมวิศวกรรมเกษตรแหงประเทศไทย ปที่ 13 ฉบับที่ 1 มกราคม - ธันวาคม 2550

g n E

29

การศึกษาการผลิตกาซเอทิลีนจากเอทานอล Study of Ethylene Production from Ethanol

สังวรณ ศรีหริ ญ ั ต 1) ศิวลักษณ ปฐวีรตั น2) Sungwon Srihirun1) Siwalak Pathaveerat2) Abstract The experimental apparatus for ethylene production from ethanol was set up in order to study the relationship between the feed flow rates for ethylene production and the flow rate of product gas. The results showed that the feeding flow rates of ethanal at 50, 60, 70, 80, 90, 100, 110, and 120 milliliter per hour can produce the ethylene at the flow rate of 13.92, 15.23, 19.01, 21.91, 22.87, 25.61, 26.79, and 29.23 millilitre per hour, respectively

บทคัดยอ

g n ri

การศึกษานีไ้ ดสรางเครือ่ งผลิตกาซเอทิลนี โดยใชสารสําหรับผลิตกาซทีป่ ระกอบดวยเอทานอล 87% และสารอืน่ อีก 13% โดยปริมาตร เปนสารตั้งตน เพื่อศึกษาความสัมพันธระหวางอัตราการปอนสารสําหรับผลิตกาซเขาสูขบวนการเปลี่ยนเปนกาซ เอทิลนี และอัตราการไหลของกาซทีผ่ ลิตไดพบวา อัตราการปอนสารสําหรับผลิตกาซที่ 50 60 70 80 90 100 110 และ 120 มิลลิลติ รตอชัว่ โมง สามารถผลิตกาซเอทิลนี ทีอ่ ตั ราการไหล 13.92 15.23 19.01 21.91 22.87 25.61 26.79 และ 29.23 ลิตร/ ชัว่ โมง ตามลําดับ

e e in

บทนํา เอทิลนี เปนฮอรโมนพืชทีม่ สี ถานะเปนกาซ สามารถแพร กระจายไปยังสวนตางๆ ของพืชไดงา ย โดยทัว่ ไปเอทิลนี จะไป เรงอัตราการเสื่อมสภาพของพืชหรือสวนของพืช ทั้งนี้เพราะ เอทิลีนสามารถกระตุนเนื้อเยื่อทุกชนิดใหมีอัตราการหายใจสูง ขึน้ ในใบพืชเอทิลนี สามารถกระตุน ใหเกิดการหลุดรวงของใบ ในดอกทําใหดอกเหีย่ วเร็วขึน้ หรือไมบาน สวนในผลไมเอทิลี นจะกระตุนใหสุกเร็วขึ้น ในอุตสาหกรรมผลไม เอทิลีนถูกใช ชวยในการบมผลไมสาํ หรับการคา เอทิลนี เปนทีร่ จู กั กันดีในการ ใชเริ่มตนการสุกของผลไมตางๆ เชนเดียวกับการทํา degreen ผลไมตระกูลสม เอทิลนี เปนสารไฮโดรคารบอน (hydrocarbon) มีสตู รทาง เคมีคอื CH2 = CH2 ประกอบดวยคารบอน 2 อะตอม ทีเ่ ปนพันธะ คูม นี า้ํ หนักโมเลกุล 28.05 มีจดุ เยือกแข็ง -181 oC จุดหลอมเหลว 169 oC และมีจดุ เดือด -103.7 oC เปนกาซทีไ่ มมสี ี มีกลิน่ หวาน สามารถติดไฟไดเมือ่ มีความเขมขน 3.1 - 30 % ในอากาศ เนือ่ ง

t e ci

o S i a h

T

o y

g A f

l a r

g n E

จากมีพนั ธะคู จึงสามารถดูดแสงทีค่ วามยาวคลืน่ 161 166 และ 175 nm และมีสมั ประสิทธิก์ ารละลาย (extinction coefficient) ที่ 3.94 3.80 และ 3.7 ตามลําดับ เอทิลนี สามารถละลายน้าํ ไดดี ุ หภูมิ 0 oC มีคา สัมประสิทธิก์ ารดูดซับ กวาออกซิเจน 5 เทา ทีอ่ ณ (α) 0.2666 และทีอ่ ณ ุ หภูมิ 25 oC มีคา 0.108 (คาสัมประสิทธิ์ การดูดซับเปนปริมาณของกาซที่ลดลงจากสภาพอุณหภูมิและ ความดันมาตรฐาน จากการละลายน้าํ ปริมาตรหนึง่ ) แสดงวาที่ อุณหภูมิต่ําจะละลายน้ําไดดี ที่ความเขมขน 1 ppm ของสภาพ กาซจะมีอยูใ นน้าํ 10.1x10- 9 โมล (Gessner, 1987) การเตรียมกาซเอทิลีน ทําไดโดยนําแอลกอฮอลไปทํา ปฏิกิริยากับกรดแกที่อุณหภูมิสูง จะเกิดปฏิกิริยาดีไฮเดรชั่น (หมายถึงดึงเอาน้ําออก) เชน เอทิลแอลกอฮอลทําปฏิกิริยากับ กรดซัลฟวริกเขมขนทีอ่ ณ ุ หภูมิ 170oC จะไดเอทิลนี ดังสมการ

u t l ir cu

CH 3 -CH 2 -OH

concH 2SO4 ⎯⎯⎯⎯ → CH 2 =CH 2 +H 2 O 170°C

วิธีเตรียมที่งายและใชกันมากที่สุดคือไดจากการผานไอ

1) นิสติ ปริญญาโท โครงการสหวิทยาการระดับบัณฑิตศึกษา สาขาวิชาเทคโนโลยีหลังการเก็บเกีย่ ว คณะบัณฑิตวิทยาลัย มหาวิทยาลัย เกษตรศาสตร วิทยาเขตกําแพงแสน จ.นครปฐม 73140 Graduate student, Multidiscipline Graduate Project in Postharvest Technology, Faculty of Graduate School, Kasetsart University, Kamphaengsaen Campus, Nakhon Pathom 73140 2) อาจารย ภาควิชาวิศวกรรมเกษตร คณะวิศวกรรมศาสตร มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร วิทยาเขตกําแพงแสน จ.นครปฐม 73140 Instructor, Department of Agricultural Engineering, Faculty of Engineering, Kasetsart University, Kamphaengsaen Campus, Nakhon Pathom 73140 30

Thai Society of Agricultural Engineering Journal, Vol. 13 No. 1, January - December 2007

แอลกอฮอล ลงบนผิวอลูมินา (Al2O3) ซึ่งทําใหรอนอยูในชวง อุณหภูมิ 350 - 400oC ซึ่งอลูมินาจะทําหนาที่เปนกรด และ ปฏิกริ ยิ าจะเกิดขึน้ เหมือนกับการดีไฮเดรชัน่ ของแอลกอฮอลใน กรด (อุดม และคณะ, 2543) การใหเอทิลนี กับผลไมเพือ่ ใชในการบม อาจหาซือ้ ไดใน รูปของกาซเอทิลีน คอนขางบริสุทธิ์ในถังความดันสูง การใช เอทิลีนโดยตรงจากถังนี้คอนขางอันตรายเนื่องจากเอทิลีนอาจ เกิดการระเบิดไดในชวงความเขมขน 3.1-30% (จริงแท, 2538) หากมีเปลวไฟหรือประกายไฟเกิดขึ้นระดับของความเขมขนนี้ แมวา จะสูงกวาชวงทีใ่ ชประโยชน (ประมาณ 100 ppm) ถึง 3003000 เทาก็ตาม แตอาจจะเกิดขึน้ ไดในขณะทีก่ า ซถูกปลอยออก จากทอนํากาซ ดังนัน้ จึงตองระมัดระวังเปนพิเศษ ตองระวังไม ใหมีเปลวไฟหรือประกายไฟเกิดขึ้นในบริเวณใกลเคียงกับถัง กาซเอทิลนี ปญหาทีม่ กั พบในการใหเอทิลนี จากถังไดแก การรัว่ ไหลของกาซเอทิลีนจากรอยตอตางๆ เชนระหวางถังกับประตู ปดเปด (valve) ปรับแรงดัน valve ปรับแรงดันกับทอนํากาซและ ทอนํากาซกับเครือ่ งวัดอัตราการไหลของกาซ (flow meter) ซึง่ กอใหเกิดอันตรายขึน้ ไดงา ย จึงจําเปนตองตรวจสอบการรัว่ ไหล ตามขอตอเหลานีเ้ ปนอยางดี ถาพบการรัว่ ไหลตองรีบทําการแก ไข ปญหาอีกอยางหนึง่ คือ ประตูปด เปดหรือ valve ทีใ่ ชในการ ปดเปดกาซกอนเขา เครื่องวัดอัตราการไหลของกาซ มักจะไม สามารถปรับใหเอทิลนี ผานออกไดละเอียดเทาทีค่ วร จําเปนตอง ใชประตูปดเปดที่มีคุณภาพดีและราคาแพง นอกจากนั้นที่เห็น ไดชัดเจน คือ ทอเหล็กที่ใหญและเทอะทะกอใหเกิดปญหาใน การปฏิบตั งิ าน คาใชจา ยและพืน้ ทีใ่ นการเก็บถังกาซไดกอ ใหเกิด ความความไมสะดวกตอผูใ ช จากปญหาความปลอดภัยของการใชกาซเอทิลีนจากถัง ดังกลาว ในตางประเทศไดมกี ารนําเครือ่ งผลิตกาซเอทิลนี มาใช ในการบมผลไม ซึง่ เครือ่ งผลิตกาซเอทิลนี ทัว่ ไป อัตราการผลิต กาซเอทิลีนขึ้นอยูกับอัตราการปอนสารสําหรับผลิตกาซเอทิลี นที่อยูในภาชนะบรรจุสําหรับปอนสารเขาสูทอทําปฏิกิริยาที่ มีแทงทําความรอนและสารเรงปฏิกิริยาอยูขางใน โดยอาศัย น้ําหนักของสารสําหรับผลิตกาซซึ่งสารที่อยูในถังเก็บจะลดลง เรือ่ ยๆ ทําใหแรงดันในการปอนสารสําหรับผลิตกาซลดลงอัตรา การผลิตก็จะลดลงตามไปดวยในการควบคุมอัตราการปอนอาจ ใชประตูปดเปดที่ใชมือปรับ (United States Patent Number 3951610, 1976) หรือใชประตูปดเปดไฟฟา (Solenoid valve) ควบคุมการปอนสารเขาสูท อ ทําปฏิกริ ยิ าทีส่ ามารถควบคุมอัตรา การปอนไดหลายรูปแบบ ใน United States Patent Number 5116580, 1992 ไดออกแบบระบบควบคุมทีส่ ามารถเลือกอัตรา การผลิตกาซเอทิลีนไดโดยการเลือกขนาดของขวดบรรจุของ

t e ci

o S i a h

T

o y

g A f

สารสําหรับผลิตกาซเอทิลีนทํางานรวมกับประตูปดเปดแบบ ใชไฟฟาควบคุมและวงจรอิเล็กทรอนิคส จากความก า วหน า ของเทคโนโลยี ท างด า นไมโคร อิ เ ล็ ก ทรอนิ ก ส ทํ า ให เ กิ ด การพั ฒ นาการทางด า นไมโคร โปรเซสเซอร ซึ่ ง ได เ ข า มามี บ ทบาทเป น อย า งมากทางด า น อิเล็กทรอนิกส และคอมพิวเตอร ใน การศึกษานี้ ไดสรางเครือ่ ง ผลิตกาซเอทิลีนและเครื่องควบคุมการทํางานสําหรับผลิตกาซ เอทิ ลี น ที่ ค วบคุ ม การทํ า งานด ว ยไมโครคอนโทรลเลอร (Microcontroller ) ตระกูล MCS-51เปนเครือ่ งตนแบบเพือ่ ในการ ศึกษาความสัมพันธระหวางอัตราการปอนสารตั้งตนสําหรับ ผลิ ต ก า ซเข า สู ข บวนการเปลี่ ย นสภาพเป น ก า ซและอั ต ราการไหลกาซเอทิลีนที่ผลิตขึ้นจากเครื่องผลิตกาซเอทิลีนตน แบบเพือ่ ใชเปนขอมูลพืน้ ฐานในการออกแบบพัฒนาเครือ่ งผลิต กาซเอทิลนี ทีม่ รี าคาถูกทดแทนการนําเขาจากตางประเทศ และ เพื่อใหเครื่องสามารถผลิตกาซไดสม่ําเสมอสามารถเลือกอัตรา การผลิตกาซได

g n ri

e e in

g n E

อุปกรณและวิธีการ อุปกรณ

l a r

1. เครือ่ งผลิตกาซเอทิลนี ทีส่ รางขึน้ ประกอบดวยภาชนะ สําหรับบรรจุสารตั้งตนสําหรับผลิตกาซเอทิลีน ดานลางของ ภาชนะบรรจุสารมี Solenoid Valve สําหรับกําหนดอัตราการ ไหลของสารผลิตกาซเขาสูท อ ทําปฏิกริ ยิ าโดยอาศัยน้าํ หนักของ ของสารตั้งตนผลิตกาซ ลักษณะของทอทําปฏิกิริยาเปนทรง กระบอกที่วางในแนวตั้งดานลางปดดานบนเปดเปนทางออก ของกาซสูบรรยากาศ ดานขางของทอตอนลางมีชองใหสารตั้ง ตนสําหรับผลิตกาซไหลเขาไปทําปฏิกริ ยิ าเปลีย่ นเปนกาซ ดาน ขางทอบริเวณตรงกลางมีชองสําหรับเสียบเทอรโมคัปเปลวัด อุณหภูมภิ ายในซึง่ มีแทงใหความรอน (heater) อยูต รงกลางและ ใสสารเรงปฏิกริ ยิ า อลูมนิ า (Al2O3) ไวระหวางชองวางของแทง ใหความรอนกับผิวดานในของทอ สวนดานนอกของทอทํา ปฏิกริ ยิ า มีฉนวนกันความรอนหุม (ภาพที1่ ) 2. ชุดควบคุมอัตราการปอนของสารตั้งตนสําหรับผลิต กาซเขาสูทอทําปฏิกิริยา ออกแบบโดยใช Microcontroller ตระกูล MCS-51 เปนตัวควบคุม (ภาพที่ 2) และเขียนโปรแกรม ควบคุมการทํางานดวยโปรแกรมภาษาซี ซึ่งไดกําหนดการทํา งานของเครือ่ งควบคุมใหสามารถเลือกอัตราการไหลของสารตัง้ ตนสําหรับผลิตกาซไดโดยกดสวิทชเลือกโปรแกรมการทํางาน ตั้งแต 00-08 แตละโปรแกรมไดกําหนดอัตราการปอนสาร สําหรับผลิตกาซมี 8 ระดับ คือ 00 = 50 มิลลิลิตร 01 = 60 มิลลิลติ ร 02 = 70 มิลลิลติ ร 03 = 80 มิลลิลติ ร 04 = 90 มิลลิลติ ร

u t l ir cu

วารสารสมาคมวิศวกรรมเกษตรแหงประเทศไทย ปที่ 13 ฉบับที่ 1 มกราคม - ธันวาคม 2550

31

ภาพที่ 1 แผนภาพเครือ่ งผลิตกาซเอทิลนี

g n ri

e e in

g A f

u t l ir cu

g n E

l a r

o y

ภาพที่ 2 แผงวงจรชุดควบคุมอัตราการปอนสารเริม่ ตน 6

1

5

2

4

R16 VCC 100

E1 E2

S

3

Q4

C8 1/50

C9 0.01

20

MOC3041M

TRIAC

10

360

1 9

3 9 8 6 7 4 1 2

18 16 14 12 9 7 5 3

a b c d

a f

e f g dp

D.1

1Y1 1Y2 1Y3 1Y4 2Y1 2Y2 2Y3 2Y4

D.2

1A1 1A2 1A3 1A4 2A1 2A2 2A3 2A4 1G 2G

GND

a 2 b 4 c 6 d 8 e 11 f 13 g 15 dp17

Vcc

U2 R10 390

SOL

g

e

a bf

g

ce d

b c

d dp

dp

D? 7_SEG_2DIG 74LS244

VCC S1 RST RESET S2 R22 10Kx8

S2 S3 S3 S4 S4

1 2 3 4 5 6 7 8 9

T

VCC U3

R4

R2 360

10

o S i a h

L

5

t e ci

40

S5 S5

RST

C6 1/50 R17 10K LED2

LED3

LED4

LED5

LED6

LED7

LED8

S4 S5

LED9

S 3 4 5 6 7 8 OP

P1.0 (T2) P1.1 (T2 EX) P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7 RST P3.0 (RXD) P3.1 (TXD) P3.2 (INT0) P3.3 (INT1) P3.4 (T0) P3.5 (T1) P3.6 (WR) P3.7 (RD) XTAL2 XTAL1

GND

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19

S1 RST

VCC

U6 a b c d e f g dp

VCC

XTAL

P0.0 P0.1 P0.2 P0.3 P0.4 P0.5 P0.6 P0.7 EA/VPP ALE/PROG PSEN P2.7 P2.6 P2.5 P2.4 P2.3 P2.2 P2.1 P2.0

39 38 37 36 35 34 33 32 31 30 29 28 27 26 25 24 23 22 21

S

OP VCC

OP VCC

RB2 RB1

S5 S4 S3 S2

AT89C52

20

R18 R19 R20 R21 10K 10K 10K 10K

24 MHz C5 33

VCC

VCC

1

C4 33

Q1 BC547

2

Q2 BC547

2

1

RB1 R12

1

330

D1

N

1K

2

9V

1

1A 400V

3

Vin

+5V

3

VCC

RB2 R13

VCC

1K

+ C1 2200/50

AC_0 220:12V

3

U4 7805 4

3

AC_12

GND

T1

C2 .001uf

2

L

R9 330

E1

C3 .001uf

E2 C10 0.01

LED1

ภาพที่ 3 Schematic diagram เครือ่ งควบคุมอัตราการปอนสารตัง้ ตน 32

Thai Society of Agricultural Engineering Journal, Vol. 13 No. 1, January - December 2007

1.

2.

3.

4. เครือ่ งผลิตกาซเอทิลนี

เครือ่ งผลิตกาซเอทิลนี เครือ่ งควบคุมอุณหภูมิ แผงวงจรควบคุม ชุดวัดอัตราการไหล ของกาซเอทิลนี

ฟอง

ทางกาซเขา น้ําสบู

ภาพที่ 4 ชุดวัดอัตราการไหลของกาซ

g n i า 05 = 100 มิลลิลติ ร 06 = 110 มิลลิลติ ร และ 07 = 120 มิลลิลติ ร ปฏิ กิ ริ ย า ต อ ท อ ขนาดเล็ ก ผ า นขวดดั ก น้ํ า ที่ เ กิ ดrจากการทํ 3. เครื่องควบคุมอุณหภูมิ 0- 600 C ในการควบคุ ม ปฏิกริ ยิ าจํานวนสองขวด แลวตอไปยังชุดวัดอัตe ราการไหล โดย e อุณหภูมิภายในทอทําปฏิกิริยา ขณะที ก า ซไหลผ า นระบบ บี บ กระเปาะยางทํ า ให เ กิ ด ฟอง n i g วขึ้นไปดานบน 60 4. ชุดสําหรับวัดอัตราการไหลของกาซ ที่ผลิตไดจาก จับเวลาการเคลื่อนที่ของฟองผานหลอดแก n เครือ่ งผลิตกาซเอทิลนี (ภาพที่ 4) ประกอบดวยหลอดแกว ทีม่ ี มิลลิลติ ร (80-20 มิลลิลติ ร)E จํานวน 20 ครัง้ ตออัตราการไหล นําคา l ขีดบอกปริมาตรขนาด 100 มิลลิลติ ร ทีต่ อ อยูก บั ขอตอสามทาง เฉลี่ยของเวลาไปคํานวณอัตราการไหลของกาซตอวินาที นาที a ดานลางของขอตอสามทางตออยูกับกระเปาะยางที่บรรจุสารที่ และชัว่ โมงuทําrซ้าํ อัตราการไหลละ 4 ครัง้ t l ทําใหเกิดฟองเชน น้ําสบู น้ําผงซักฟอกหรือน้ํายาลางจานสวน ตรวจสอบก าซที่ผลิตไดจากเครื่องผลิตกาซเอทิลีนตน u ทีเหลือเปนทางเขาของกาซที่จะทําการวัดอัตราการไหลโดย ic แบบโดยเก็บตัวอยางกาซทีผ่ ลิตไดไปวิเคราะหชนิดของกาซดวย r บันทึกเวลาที่ฟองอากาศเคลื่อนที่ เครือ่ ง Gas Chomatograph ยีห่ อ SHIMADZU รุน GC-14A เทียบ g 5. สารสําหรับผลิตกาซเอทิลีนในการทดลองนี A้ใชสาร กับโครมาโตแกรม (chromatogram) ของกาซเอทิลีน 99.99% f สําหรับผลิตกาซที่ประกอบดวย Ethanol 87%, Methanol 4%, จากถังกาซอัดแรงดัน o Isopropanol 5%, Ethyl Acetate 3%,tและ Amyl Acetate 1% y eNumber 4400291, 1983) โดยปริมาตร (United States Patent i ผลการทดลองและวิจารณ c 6. เครือ่ ง Gas Chromatograph ยี ห ่ อ  SHIMADZU รุ น  GCจากผลการทดลอง การเปลี่ยนอัตราการปอนสารตั้งตน o 14A ที่มีเครื่องบันทึS ก Chromatopac CR 8 A แลวบันทึกผลที่ สําหรับผลิตกาซทีป่ ระกอบดวยเอทานอล 87% และสารอืน่ อีก i ได a 13% โดยปริมาตรเขาสูทอทําปฏิกิริยาที่มีอลูมินา (Al O ) เปน 7.hอุปกรณอื่นๆ ไดแก นาฬกาจับเวลา อุปกรณบันทึก ตัวเรงปฏิกริ ยิ าโดยใชอณ ุ หภูมิ 350 C ไดผลตามตารางที่ 1 คือ T ขอมูล กระบอกตวงขนาดตางๆ เมือ่ ปอนสารสําหรับผลิตกาซดวยอัตรา 50 มิลลิลติ รตอชัว่ โมง ภาพที่ 5 การตอทอกาซไปยังชุดวัดอัตราการไหลของกาซ

o

o

วิธีการ ศึกษาความสัมพันธระหวางอัตราการไหลของสารสําหรับ ผลิตกาซ กับอัตราการไหลของกาซทีผ่ ลิตไดจากเครือ่ งตนแบบ ที่ไดสรางขึ้นโดยที่อัตราการไหลของสารสําหรับผลิตกาซที่ใช ในการทดลองคือ 50 60 70 80 90 100 110 มิลลิลติ ร และ 120 มิลลิลติ ร/ชัว่ โมง ใชสารในการทดลองครัง้ ละ 300 มิลลิลติ ร วัดอัตราการไหลของกาซโดยการปดสวนดานบนของทอทํา

2 3

สารสําหรับผลิตกาซจะทําปฏิกิริยาภายในทอทําปฏิกิริยาผลิต กาซดวยอัตราการไหล 3.88 มิลลิลติ รตอวินาที หรือเทากับ 13.96 ลิตร/ชัว่ โมง เมือ่ ปรับอัตราการปอนสารสําหรับผลิตกาซเปน 60 70 80 90 100 110 และ120 มิลลิลติ ร/ชัว่ โมง สามารถผลิต กาซดวยอัตราการไหล 4.03 5.20 6.01 6.38 7.12 7.46 และ 8.14 มิลลิลติ ร/วินาที หรือเทากับ 14.53 18.72 21.64 22.95 25.62 26.87 และ 29.31 ลิตร/ชัว่ โมง ตามลําดับ ซึง่ จะเห็นวา อัตราการไหลของกาซที่ผลิตไดจะเปลี่ยนแปลงตามอัตราการ

วารสารสมาคมวิศวกรรมเกษตรแหงประเทศไทย ปที่ 13 ฉบับที่ 1 มกราคม - ธันวาคม 2550

33

g n ri

e e in

t e ci

g A f

u t l ir cu

l a r

g n E

o y

o S i a h

T

ภาพที่ 6 แผนผังลําดับงานของชุดคําสัง่ ควบคุมอัตราการปอนสารตัง้ ตน

34

Thai Society of Agricultural Engineering Journal, Vol. 13 No. 1, January - December 2007

ตารางที่ 1 อัตราการไหลเฉลีย่ ของกาซเอทิลนี ทีผ่ ลิตไดจากเครือ่ งตนแบบ อัตราการปอนสารตั้งตน (มิลลิลติ ร/ชัว่ โมง)

เวลาทีก่ า ซไหลเฉลีย่ (วินาที)

50 60 70 80 90 100 110 120

15.52 14.18 11.36 9.86 9.44 8.43 8.06 7.37

สวนเบี่ยงเบน อัตราการไหลเฉลีย่ มาตรฐาน (ลิตร / ชัว่ โมง) 1.697 1.700 0.791 0.702 0.595 0.488 0.849 0.579

13.92 15.23 19.01 21.91 22.87 25.61 26.79 29.23

g n ri

ปอนสารสําหรับผลิตกาซเขาสูท อ ทําปฏิกริ ยิ าดังแสดงในภาพที่ 7 คือเมื่อปอนสารตั้งตนสําหรับผลิตกาซนอยเครื่องผลิตกาซ ออกมานอย ปอนสารตัง้ ตนมากขึน้ เครือ่ งผลิตกาซมากขึน้ ดวย ซึง่ มีความสัมพันธกนั เชิงเสนตรง โดยมีคา R2 = 0.98 กาซที่ผลิตจากเครื่องตนแบบซึ่งใชสารตั้งตนสําหรับ ผลิตกาซที่ประกอบดวยเอทานอล 87% และสารอื่นอีก 13% โดยปริมาตร เมื่อนําตัวอยางกาซไปวิเคราะหดวยเครื่อง Gas Chromatograph ยีห่ อ SHIMADZU รุน GC-14A ทีม่ เี ครือ่ งบัน ทึก Chromatopac CR 8 A ซึ่งสารตัวอยางจะถูกตรวจจับดวย เครือ่ งวัดผล (detector) และสงสัญญาณการตรวจวัดไปยังหนวย แสดงผลโดยจะแสดงในรูปของกราฟทีเ่ รียกวาโครมาโตแกรม

e e in

ภาพที่ 7 อัตราการผลิตกาซเอทิลนี

t e ci

g A f

u t l ir cu

l a r

g n E

o y

o S i a h

T

ภาพที่ 8 โครมาโตแกรมของกาซเอทิลนี 99.99% และกาซจากเครือ่ งตนแบบ วารสารสมาคมวิศวกรรมเกษตรแหงประเทศไทย ปที่ 13 ฉบับที่ 1 มกราคม - ธันวาคม 2550

35

(chromatogram) ซึ่งโครมาโตแกรมของกาซที่ผลิตจากเครื่อง ชัยยุทธ ชางสาร. 2543. เคมีประยุกต. ว.เพ็ชรสกุล, กรุงเทพฯ. ผลิตกาซเอทิลีนตนแบบมีเวลาในการเคลื่อนที่ผานคอลัมน M. S. Reid. 1992. Ethylene in Postharvest Technology, pp. 97(retention time) 0.7 นาทีตรงกับ retention time ของกาซเอทิลนี 108. In: Adel A. Kader. Postharvest technology of มาตรฐาน 99.99% จากถังกาซอัดแรงดัน (ภาพที่ 8) หมายความ Horticulture crops, Secon Edition, Technical Editor. วากาซที่ผลิตจากเครื่องตนแบบเปนกาซเอทิลีน United States Patent and Trademark Office, 1933. United States Patent: 1,913,938. แหลงที่มาhttp://patft.uspto.gov/ netacgi/nph-Parser?Sect1=PTO1&Sect2=HITOFF สรุป &d=PALL&p=1&u=/netahtml/srchnum.htm&r จากผลการทดลองโดยใชเครือ่ งผลิตกาซเอทิลนี ตน แบบ =1&f=G&l=50&s1=3951610.WKU.&OS=PN/1913938 ทีใชอลูมนิ า (Al2O3) เปนตัวเรงปฏิกริ ยิ า อัตราการไหลของกาซ &RS=PN/1913938, 25 มิถนุ ายน 2546 เอทิลนี จะเพิม่ ขึน้ เมือ่ เพิม่ อัตราการปอนสารสําหรับผลิตกาซเขา สูท อ ปฏิกริ ยิ า ซึง่ มีความสัมพันธกนั เชิงเสนตรง ซึง่ สามารถนํา United States Patent and Trademark Office, 1976. United States Patent: 3,951,610. แหลงที่มา http://patft.uspto.gov/ ไปใชในการออกแบบระบบควบคุมการทํางานของเครื่องผลิต netacgi/nph-Parser?Sect1=PTO1&Sect2=HITOFF&d กาซเอทิลีนที่สมบูรณตอไปได =PALL&p=1&u=/netahtml/srchnum.htm&r=1 &f=G&l=50&s1=3951610.WKU.&OS=PN/ กิตติกรรมประกาศ 3951610&RS=PN/3951610, 25 มิถนุ ายน 2546 ผูวิจัยขอขอบคุณโครงการพัฒนาบัณฑิตศึกษาและวิจัย United States Patent and Trademark Office, 1983. United States เทคโนโลยีหลังการเก็บเกี่ยว (ADB) ที่กรุณาสนับสนุนงบ Patent: 4,400,291. แหลงที่มาhttp://patft.uspto.gov/ ประมาณวิจัย netacgi/nph-Parser?Sect1=PTO1&Sect2=HITOFF&d= PALL&p=1&u=/netahtml/srchnum.htm&r=1&f=G เอกสารอางอิง &l=50&s1=3951610.WKU.&OS=PN/4400291&RS อุดม กกผล,โสภณ เริงสําราญ และอมร เพชรสม. 2534. อินทรีย =PN/4400291, 25 มิถนุ ายน 2546 เคมี 1. สํานักพิมพแหงจุฬาลงกรณมหาวิทยาลัย, กรุ United States Patent and Trademark Office, 1992. United States งเทพฯ. 486 น.

Patent: 5,116,580. แหลงที่มา http://patft.uspto.gov/ จริงแท ศิรพิ านิช. 2538. สรีรวิทยาและเทคโนโลยีหลังการเก็บ netacgi/nph-Parser?Sect1=PTO1&Sect2=HITOFF&d เกี่ยวผักและผลไม. โรงพิมพศูนยสงเสริมและฝกอบรม =PALL&p=1&u=/netahtml/srchnum.htm&r=1&f=G การเกษตรแหงชาติ, นครปฐม. 396 น. &l=50&s1=3951610.WKU.&OS=PN/5116580&RS= อินทิรา หาญพงศพนั ธ. 2534. เคมีทวั่ ไป สําหรับนิสติ วิศวกรรม PN/5116580, 25 มิถนุ ายน 2546 ศาสตร. พิมพครั้งที่ 2 ฉบับแกไขเพิ่มเติม, จุฬาลงกรณ มหาวิทยาลัย,กรุงเทพฯ. 485 หนา: ภาพประกอบ, 26 ซม. ชัยวัฒน เจนวานิชย. 2531. เคมีอินทรียพื้นฐาน. สํานักพิมพ โอเดียนสโตร, กรุงเทพฯ. 453 น.

g n ri

e e in

t e ci

g A f

u t l ir cu

l a r

g n E

o y

o S i a h

T

36

Thai Society of Agricultural Engineering Journal, Vol. 13 No. 1, January - December 2007

การศึกษาการผลิตกาซเอทิลีนจากเอทานอล Study of Ethylene Production from Ethanol

สังวรณ ศรีหริ ญ ั ต 1) ศิวลักษณ ปฐวีรตั น2) Sungwon Srihirun1) Siwalak Pathaveerat2) Abstract The experimental apparatus for ethylene production from ethanol was set up in order to study the relationship between the feed flow rates for ethylene production and the flow rate of product gas. The results showed that the feeding flow rates of ethanal at 50, 60, 70, 80, 90, 100, 110, and 120 milliliter per hour can produce the ethylene at the flow rate of 13.92, 15.23, 19.01, 21.91, 22.87, 25.61, 26.79, and 29.23 millilitre per hour, respectively

บทคัดยอ

g n ri

การศึกษานีไ้ ดสรางเครือ่ งผลิตกาซเอทิลนี โดยใชสารสําหรับผลิตกาซทีป่ ระกอบดวยเอทานอล 87% และสารอืน่ อีก 13% โดยปริมาตร เปนสารตั้งตน เพื่อศึกษาความสัมพันธระหวางอัตราการปอนสารสําหรับผลิตกาซเขาสูขบวนการเปลี่ยนเปนกาซ เอทิลนี และอัตราการไหลของกาซทีผ่ ลิตไดพบวา อัตราการปอนสารสําหรับผลิตกาซที่ 50 60 70 80 90 100 110 และ 120 มิลลิลติ รตอชัว่ โมง สามารถผลิตกาซเอทิลนี ทีอ่ ตั ราการไหล 13.92 15.23 19.01 21.91 22.87 25.61 26.79 และ 29.23 ลิตร/ ชัว่ โมง ตามลําดับ

e e in

บทนํา เอทิลนี เปนฮอรโมนพืชทีม่ สี ถานะเปนกาซ สามารถแพร กระจายไปยังสวนตางๆ ของพืชไดงา ย โดยทัว่ ไปเอทิลนี จะไป เรงอัตราการเสื่อมสภาพของพืชหรือสวนของพืช ทั้งนี้เพราะ เอทิลีนสามารถกระตุนเนื้อเยื่อทุกชนิดใหมีอัตราการหายใจสูง ขึน้ ในใบพืชเอทิลนี สามารถกระตุน ใหเกิดการหลุดรวงของใบ ในดอกทําใหดอกเหีย่ วเร็วขึน้ หรือไมบาน สวนในผลไมเอทิลี นจะกระตุนใหสุกเร็วขึ้น ในอุตสาหกรรมผลไม เอทิลีนถูกใช ชวยในการบมผลไมสาํ หรับการคา เอทิลนี เปนทีร่ จู กั กันดีในการ ใชเริ่มตนการสุกของผลไมตางๆ เชนเดียวกับการทํา degreen ผลไมตระกูลสม เอทิลนี เปนสารไฮโดรคารบอน (hydrocarbon) มีสตู รทาง เคมีคอื CH2 = CH2 ประกอบดวยคารบอน 2 อะตอม ทีเ่ ปนพันธะ คูม นี า้ํ หนักโมเลกุล 28.05 มีจดุ เยือกแข็ง -181 oC จุดหลอมเหลว 169 oC และมีจดุ เดือด -103.7 oC เปนกาซทีไ่ มมสี ี มีกลิน่ หวาน สามารถติดไฟไดเมือ่ มีความเขมขน 3.1 - 30 % ในอากาศ เนือ่ ง

t e ci

o S i a h

T

o y

g A f

l a r

g n E

จากมีพนั ธะคู จึงสามารถดูดแสงทีค่ วามยาวคลืน่ 161 166 และ 175 nm และมีสมั ประสิทธิก์ ารละลาย (extinction coefficient) ที่ 3.94 3.80 และ 3.7 ตามลําดับ เอทิลนี สามารถละลายน้าํ ไดดี ุ หภูมิ 0 oC มีคา สัมประสิทธิก์ ารดูดซับ กวาออกซิเจน 5 เทา ทีอ่ ณ (α) 0.2666 และทีอ่ ณ ุ หภูมิ 25 oC มีคา 0.108 (คาสัมประสิทธิ์ การดูดซับเปนปริมาณของกาซที่ลดลงจากสภาพอุณหภูมิและ ความดันมาตรฐาน จากการละลายน้าํ ปริมาตรหนึง่ ) แสดงวาที่ อุณหภูมิต่ําจะละลายน้ําไดดี ที่ความเขมขน 1 ppm ของสภาพ กาซจะมีอยูใ นน้าํ 10.1x10- 9 โมล (Gessner, 1987) การเตรียมกาซเอทิลีน ทําไดโดยนําแอลกอฮอลไปทํา ปฏิกิริยากับกรดแกที่อุณหภูมิสูง จะเกิดปฏิกิริยาดีไฮเดรชั่น (หมายถึงดึงเอาน้ําออก) เชน เอทิลแอลกอฮอลทําปฏิกิริยากับ กรดซัลฟวริกเขมขนทีอ่ ณ ุ หภูมิ 170oC จะไดเอทิลนี ดังสมการ

u t l ir cu

CH 3 -CH 2 -OH

concH 2SO4 ⎯⎯⎯⎯ → CH 2 =CH 2 +H 2 O 170°C

วิธีเตรียมที่งายและใชกันมากที่สุดคือไดจากการผานไอ

1) นิสติ ปริญญาโท โครงการสหวิทยาการระดับบัณฑิตศึกษา สาขาวิชาเทคโนโลยีหลังการเก็บเกีย่ ว คณะบัณฑิตวิทยาลัย มหาวิทยาลัย เกษตรศาสตร วิทยาเขตกําแพงแสน จ.นครปฐม 73140 Graduate student, Multidiscipline Graduate Project in Postharvest Technology, Faculty of Graduate School, Kasetsart University, Kamphaengsaen Campus, Nakhon Pathom 73140 2) อาจารย ภาควิชาวิศวกรรมเกษตร คณะวิศวกรรมศาสตร มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร วิทยาเขตกําแพงแสน จ.นครปฐม 73140 Instructor, Department of Agricultural Engineering, Faculty of Engineering, Kasetsart University, Kamphaengsaen Campus, Nakhon Pathom 73140 30

Thai Society of Agricultural Engineering Journal, Vol. 13 No. 1, January - December 2007

แอลกอฮอล ลงบนผิวอลูมินา (Al2O3) ซึ่งทําใหรอนอยูในชวง อุณหภูมิ 350 - 400oC ซึ่งอลูมินาจะทําหนาที่เปนกรด และ ปฏิกริ ยิ าจะเกิดขึน้ เหมือนกับการดีไฮเดรชัน่ ของแอลกอฮอลใน กรด (อุดม และคณะ, 2543) การใหเอทิลนี กับผลไมเพือ่ ใชในการบม อาจหาซือ้ ไดใน รูปของกาซเอทิลีน คอนขางบริสุทธิ์ในถังความดันสูง การใช เอทิลีนโดยตรงจากถังนี้คอนขางอันตรายเนื่องจากเอทิลีนอาจ เกิดการระเบิดไดในชวงความเขมขน 3.1-30% (จริงแท, 2538) หากมีเปลวไฟหรือประกายไฟเกิดขึ้นระดับของความเขมขนนี้ แมวา จะสูงกวาชวงทีใ่ ชประโยชน (ประมาณ 100 ppm) ถึง 3003000 เทาก็ตาม แตอาจจะเกิดขึน้ ไดในขณะทีก่ า ซถูกปลอยออก จากทอนํากาซ ดังนัน้ จึงตองระมัดระวังเปนพิเศษ ตองระวังไม ใหมีเปลวไฟหรือประกายไฟเกิดขึ้นในบริเวณใกลเคียงกับถัง กาซเอทิลนี ปญหาทีม่ กั พบในการใหเอทิลนี จากถังไดแก การรัว่ ไหลของกาซเอทิลีนจากรอยตอตางๆ เชนระหวางถังกับประตู ปดเปด (valve) ปรับแรงดัน valve ปรับแรงดันกับทอนํากาซและ ทอนํากาซกับเครือ่ งวัดอัตราการไหลของกาซ (flow meter) ซึง่ กอใหเกิดอันตรายขึน้ ไดงา ย จึงจําเปนตองตรวจสอบการรัว่ ไหล ตามขอตอเหลานีเ้ ปนอยางดี ถาพบการรัว่ ไหลตองรีบทําการแก ไข ปญหาอีกอยางหนึง่ คือ ประตูปด เปดหรือ valve ทีใ่ ชในการ ปดเปดกาซกอนเขา เครื่องวัดอัตราการไหลของกาซ มักจะไม สามารถปรับใหเอทิลนี ผานออกไดละเอียดเทาทีค่ วร จําเปนตอง ใชประตูปดเปดที่มีคุณภาพดีและราคาแพง นอกจากนั้นที่เห็น ไดชัดเจน คือ ทอเหล็กที่ใหญและเทอะทะกอใหเกิดปญหาใน การปฏิบตั งิ าน คาใชจา ยและพืน้ ทีใ่ นการเก็บถังกาซไดกอ ใหเกิด ความความไมสะดวกตอผูใ ช จากปญหาความปลอดภัยของการใชกาซเอทิลีนจากถัง ดังกลาว ในตางประเทศไดมกี ารนําเครือ่ งผลิตกาซเอทิลนี มาใช ในการบมผลไม ซึง่ เครือ่ งผลิตกาซเอทิลนี ทัว่ ไป อัตราการผลิต กาซเอทิลีนขึ้นอยูกับอัตราการปอนสารสําหรับผลิตกาซเอทิลี นที่อยูในภาชนะบรรจุสําหรับปอนสารเขาสูทอทําปฏิกิริยาที่ มีแทงทําความรอนและสารเรงปฏิกิริยาอยูขางใน โดยอาศัย น้ําหนักของสารสําหรับผลิตกาซซึ่งสารที่อยูในถังเก็บจะลดลง เรือ่ ยๆ ทําใหแรงดันในการปอนสารสําหรับผลิตกาซลดลงอัตรา การผลิตก็จะลดลงตามไปดวยในการควบคุมอัตราการปอนอาจ ใชประตูปดเปดที่ใชมือปรับ (United States Patent Number 3951610, 1976) หรือใชประตูปดเปดไฟฟา (Solenoid valve) ควบคุมการปอนสารเขาสูท อ ทําปฏิกริ ยิ าทีส่ ามารถควบคุมอัตรา การปอนไดหลายรูปแบบ ใน United States Patent Number 5116580, 1992 ไดออกแบบระบบควบคุมทีส่ ามารถเลือกอัตรา การผลิตกาซเอทิลีนไดโดยการเลือกขนาดของขวดบรรจุของ

t e ci

o S i a h

T

o y

g A f

สารสําหรับผลิตกาซเอทิลีนทํางานรวมกับประตูปดเปดแบบ ใชไฟฟาควบคุมและวงจรอิเล็กทรอนิคส จากความก า วหน า ของเทคโนโลยี ท างด า นไมโคร อิ เ ล็ ก ทรอนิ ก ส ทํ า ให เ กิ ด การพั ฒ นาการทางด า นไมโคร โปรเซสเซอร ซึ่ ง ได เ ข า มามี บ ทบาทเป น อย า งมากทางด า น อิเล็กทรอนิกส และคอมพิวเตอร ใน การศึกษานี้ ไดสรางเครือ่ ง ผลิตกาซเอทิลีนและเครื่องควบคุมการทํางานสําหรับผลิตกาซ เอทิ ลี น ที่ ค วบคุ ม การทํ า งานด ว ยไมโครคอนโทรลเลอร (Microcontroller ) ตระกูล MCS-51เปนเครือ่ งตนแบบเพือ่ ในการ ศึกษาความสัมพันธระหวางอัตราการปอนสารตั้งตนสําหรับ ผลิ ต ก า ซเข า สู ข บวนการเปลี่ ย นสภาพเป น ก า ซและอั ต ราการไหลกาซเอทิลีนที่ผลิตขึ้นจากเครื่องผลิตกาซเอทิลีนตน แบบเพือ่ ใชเปนขอมูลพืน้ ฐานในการออกแบบพัฒนาเครือ่ งผลิต กาซเอทิลนี ทีม่ รี าคาถูกทดแทนการนําเขาจากตางประเทศ และ เพื่อใหเครื่องสามารถผลิตกาซไดสม่ําเสมอสามารถเลือกอัตรา การผลิตกาซได

g n ri

e e in

g n E

อุปกรณและวิธีการ อุปกรณ

l a r

1. เครือ่ งผลิตกาซเอทิลนี ทีส่ รางขึน้ ประกอบดวยภาชนะ สําหรับบรรจุสารตั้งตนสําหรับผลิตกาซเอทิลีน ดานลางของ ภาชนะบรรจุสารมี Solenoid Valve สําหรับกําหนดอัตราการ ไหลของสารผลิตกาซเขาสูท อ ทําปฏิกริ ยิ าโดยอาศัยน้าํ หนักของ ของสารตั้งตนผลิตกาซ ลักษณะของทอทําปฏิกิริยาเปนทรง กระบอกที่วางในแนวตั้งดานลางปดดานบนเปดเปนทางออก ของกาซสูบรรยากาศ ดานขางของทอตอนลางมีชองใหสารตั้ง ตนสําหรับผลิตกาซไหลเขาไปทําปฏิกริ ยิ าเปลีย่ นเปนกาซ ดาน ขางทอบริเวณตรงกลางมีชองสําหรับเสียบเทอรโมคัปเปลวัด อุณหภูมภิ ายในซึง่ มีแทงใหความรอน (heater) อยูต รงกลางและ ใสสารเรงปฏิกริ ยิ า อลูมนิ า (Al2O3) ไวระหวางชองวางของแทง ใหความรอนกับผิวดานในของทอ สวนดานนอกของทอทํา ปฏิกริ ยิ า มีฉนวนกันความรอนหุม (ภาพที1่ ) 2. ชุดควบคุมอัตราการปอนของสารตั้งตนสําหรับผลิต กาซเขาสูทอทําปฏิกิริยา ออกแบบโดยใช Microcontroller ตระกูล MCS-51 เปนตัวควบคุม (ภาพที่ 2) และเขียนโปรแกรม ควบคุมการทํางานดวยโปรแกรมภาษาซี ซึ่งไดกําหนดการทํา งานของเครือ่ งควบคุมใหสามารถเลือกอัตราการไหลของสารตัง้ ตนสําหรับผลิตกาซไดโดยกดสวิทชเลือกโปรแกรมการทํางาน ตั้งแต 00-08 แตละโปรแกรมไดกําหนดอัตราการปอนสาร สําหรับผลิตกาซมี 8 ระดับ คือ 00 = 50 มิลลิลิตร 01 = 60 มิลลิลติ ร 02 = 70 มิลลิลติ ร 03 = 80 มิลลิลติ ร 04 = 90 มิลลิลติ ร

u t l ir cu

วารสารสมาคมวิศวกรรมเกษตรแหงประเทศไทย ปที่ 13 ฉบับที่ 1 มกราคม - ธันวาคม 2550

31

ภาพที่ 1 แผนภาพเครือ่ งผลิตกาซเอทิลนี

g n ri

e e in

g A f

u t l ir cu

g n E

l a r

o y

ภาพที่ 2 แผงวงจรชุดควบคุมอัตราการปอนสารเริม่ ตน 6

1

5

2

4

R16 VCC 100

E1 E2

S

3

Q4

C8 1/50

C9 0.01

20

MOC3041M

TRIAC

10

360

1 9

3 9 8 6 7 4 1 2

18 16 14 12 9 7 5 3

a b c d

a f

e f g dp

D.1

1Y1 1Y2 1Y3 1Y4 2Y1 2Y2 2Y3 2Y4

D.2

1A1 1A2 1A3 1A4 2A1 2A2 2A3 2A4 1G 2G

GND

a 2 b 4 c 6 d 8 e 11 f 13 g 15 dp17

Vcc

U2 R10 390

SOL

g

e

a bf

g

ce d

b c

d dp

dp

D? 7_SEG_2DIG 74LS244

VCC S1 RST RESET S2 R22 10Kx8

S2 S3 S3 S4 S4

1 2 3 4 5 6 7 8 9

T

VCC U3

R4

R2 360

10

o S i a h

L

5

t e ci

40

S5 S5

RST

C6 1/50 R17 10K LED2

LED3

LED4

LED5

LED6

LED7

LED8

S4 S5

LED9

S 3 4 5 6 7 8 OP

P1.0 (T2) P1.1 (T2 EX) P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7 RST P3.0 (RXD) P3.1 (TXD) P3.2 (INT0) P3.3 (INT1) P3.4 (T0) P3.5 (T1) P3.6 (WR) P3.7 (RD) XTAL2 XTAL1

GND

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19

S1 RST

VCC

U6 a b c d e f g dp

VCC

XTAL

P0.0 P0.1 P0.2 P0.3 P0.4 P0.5 P0.6 P0.7 EA/VPP ALE/PROG PSEN P2.7 P2.6 P2.5 P2.4 P2.3 P2.2 P2.1 P2.0

39 38 37 36 35 34 33 32 31 30 29 28 27 26 25 24 23 22 21

S

OP VCC

OP VCC

RB2 RB1

S5 S4 S3 S2

AT89C52

20

R18 R19 R20 R21 10K 10K 10K 10K

24 MHz C5 33

VCC

VCC

1

C4 33

Q1 BC547

2

Q2 BC547

2

1

RB1 R12

1

330

D1

N

1K

2

9V

1

1A 400V

3

Vin

+5V

3

VCC

RB2 R13

VCC

1K

+ C1 2200/50

AC_0 220:12V

3

U4 7805 4

3

AC_12

GND

T1

C2 .001uf

2

L

R9 330

E1

C3 .001uf

E2 C10 0.01

LED1

ภาพที่ 3 Schematic diagram เครือ่ งควบคุมอัตราการปอนสารตัง้ ตน 32

Thai Society of Agricultural Engineering Journal, Vol. 13 No. 1, January - December 2007

1.

2.

3.

4. เครือ่ งผลิตกาซเอทิลนี

เครือ่ งผลิตกาซเอทิลนี เครือ่ งควบคุมอุณหภูมิ แผงวงจรควบคุม ชุดวัดอัตราการไหล ของกาซเอทิลนี

ฟอง

ทางกาซเขา น้ําสบู

ภาพที่ 4 ชุดวัดอัตราการไหลของกาซ

g n i า 05 = 100 มิลลิลติ ร 06 = 110 มิลลิลติ ร และ 07 = 120 มิลลิลติ ร ปฏิ กิ ริ ย า ต อ ท อ ขนาดเล็ ก ผ า นขวดดั ก น้ํ า ที่ เ กิ ดrจากการทํ 3. เครื่องควบคุมอุณหภูมิ 0- 600 C ในการควบคุ ม ปฏิกริ ยิ าจํานวนสองขวด แลวตอไปยังชุดวัดอัตe ราการไหล โดย e อุณหภูมิภายในทอทําปฏิกิริยา ขณะที ก า ซไหลผ า นระบบ บี บ กระเปาะยางทํ า ให เ กิ ด ฟอง n i g วขึ้นไปดานบน 60 4. ชุดสําหรับวัดอัตราการไหลของกาซ ที่ผลิตไดจาก จับเวลาการเคลื่อนที่ของฟองผานหลอดแก n เครือ่ งผลิตกาซเอทิลนี (ภาพที่ 4) ประกอบดวยหลอดแกว ทีม่ ี มิลลิลติ ร (80-20 มิลลิลติ ร)E จํานวน 20 ครัง้ ตออัตราการไหล นําคา l ขีดบอกปริมาตรขนาด 100 มิลลิลติ ร ทีต่ อ อยูก บั ขอตอสามทาง เฉลี่ยของเวลาไปคํานวณอัตราการไหลของกาซตอวินาที นาที a ดานลางของขอตอสามทางตออยูกับกระเปาะยางที่บรรจุสารที่ และชัว่ โมงuทําrซ้าํ อัตราการไหลละ 4 ครัง้ t l ทําใหเกิดฟองเชน น้ําสบู น้ําผงซักฟอกหรือน้ํายาลางจานสวน ตรวจสอบก าซที่ผลิตไดจากเครื่องผลิตกาซเอทิลีนตน u ทีเหลือเปนทางเขาของกาซที่จะทําการวัดอัตราการไหลโดย ic แบบโดยเก็บตัวอยางกาซทีผ่ ลิตไดไปวิเคราะหชนิดของกาซดวย r บันทึกเวลาที่ฟองอากาศเคลื่อนที่ เครือ่ ง Gas Chomatograph ยีห่ อ SHIMADZU รุน GC-14A เทียบ g 5. สารสําหรับผลิตกาซเอทิลีนในการทดลองนี A้ใชสาร กับโครมาโตแกรม (chromatogram) ของกาซเอทิลีน 99.99% f สําหรับผลิตกาซที่ประกอบดวย Ethanol 87%, Methanol 4%, จากถังกาซอัดแรงดัน o Isopropanol 5%, Ethyl Acetate 3%,tและ Amyl Acetate 1% y eNumber 4400291, 1983) โดยปริมาตร (United States Patent i ผลการทดลองและวิจารณ c 6. เครือ่ ง Gas Chromatograph ยี ห ่ อ  SHIMADZU รุ น  GCจากผลการทดลอง การเปลี่ยนอัตราการปอนสารตั้งตน o 14A ที่มีเครื่องบันทึS ก Chromatopac CR 8 A แลวบันทึกผลที่ สําหรับผลิตกาซทีป่ ระกอบดวยเอทานอล 87% และสารอืน่ อีก i ได a 13% โดยปริมาตรเขาสูทอทําปฏิกิริยาที่มีอลูมินา (Al O ) เปน 7.hอุปกรณอื่นๆ ไดแก นาฬกาจับเวลา อุปกรณบันทึก ตัวเรงปฏิกริ ยิ าโดยใชอณ ุ หภูมิ 350 C ไดผลตามตารางที่ 1 คือ T ขอมูล กระบอกตวงขนาดตางๆ เมือ่ ปอนสารสําหรับผลิตกาซดวยอัตรา 50 มิลลิลติ รตอชัว่ โมง ภาพที่ 5 การตอทอกาซไปยังชุดวัดอัตราการไหลของกาซ

o

o

วิธีการ ศึกษาความสัมพันธระหวางอัตราการไหลของสารสําหรับ ผลิตกาซ กับอัตราการไหลของกาซทีผ่ ลิตไดจากเครือ่ งตนแบบ ที่ไดสรางขึ้นโดยที่อัตราการไหลของสารสําหรับผลิตกาซที่ใช ในการทดลองคือ 50 60 70 80 90 100 110 มิลลิลติ ร และ 120 มิลลิลติ ร/ชัว่ โมง ใชสารในการทดลองครัง้ ละ 300 มิลลิลติ ร วัดอัตราการไหลของกาซโดยการปดสวนดานบนของทอทํา

2 3

สารสําหรับผลิตกาซจะทําปฏิกิริยาภายในทอทําปฏิกิริยาผลิต กาซดวยอัตราการไหล 3.88 มิลลิลติ รตอวินาที หรือเทากับ 13.96 ลิตร/ชัว่ โมง เมือ่ ปรับอัตราการปอนสารสําหรับผลิตกาซเปน 60 70 80 90 100 110 และ120 มิลลิลติ ร/ชัว่ โมง สามารถผลิต กาซดวยอัตราการไหล 4.03 5.20 6.01 6.38 7.12 7.46 และ 8.14 มิลลิลติ ร/วินาที หรือเทากับ 14.53 18.72 21.64 22.95 25.62 26.87 และ 29.31 ลิตร/ชัว่ โมง ตามลําดับ ซึง่ จะเห็นวา อัตราการไหลของกาซที่ผลิตไดจะเปลี่ยนแปลงตามอัตราการ

วารสารสมาคมวิศวกรรมเกษตรแหงประเทศไทย ปที่ 13 ฉบับที่ 1 มกราคม - ธันวาคม 2550

33

g n ri

e e in

t e ci

g A f

u t l ir cu

l a r

g n E

o y

o S i a h

T

ภาพที่ 6 แผนผังลําดับงานของชุดคําสัง่ ควบคุมอัตราการปอนสารตัง้ ตน

34

Thai Society of Agricultural Engineering Journal, Vol. 13 No. 1, January - December 2007

ตารางที่ 1 อัตราการไหลเฉลีย่ ของกาซเอทิลนี ทีผ่ ลิตไดจากเครือ่ งตนแบบ อัตราการปอนสารตั้งตน (มิลลิลติ ร/ชัว่ โมง)

เวลาทีก่ า ซไหลเฉลีย่ (วินาที)

50 60 70 80 90 100 110 120

15.52 14.18 11.36 9.86 9.44 8.43 8.06 7.37

สวนเบี่ยงเบน อัตราการไหลเฉลีย่ มาตรฐาน (ลิตร / ชัว่ โมง) 1.697 1.700 0.791 0.702 0.595 0.488 0.849 0.579

13.92 15.23 19.01 21.91 22.87 25.61 26.79 29.23

g n ri

ปอนสารสําหรับผลิตกาซเขาสูท อ ทําปฏิกริ ยิ าดังแสดงในภาพที่ 7 คือเมื่อปอนสารตั้งตนสําหรับผลิตกาซนอยเครื่องผลิตกาซ ออกมานอย ปอนสารตัง้ ตนมากขึน้ เครือ่ งผลิตกาซมากขึน้ ดวย ซึง่ มีความสัมพันธกนั เชิงเสนตรง โดยมีคา R2 = 0.98 กาซที่ผลิตจากเครื่องตนแบบซึ่งใชสารตั้งตนสําหรับ ผลิตกาซที่ประกอบดวยเอทานอล 87% และสารอื่นอีก 13% โดยปริมาตร เมื่อนําตัวอยางกาซไปวิเคราะหดวยเครื่อง Gas Chromatograph ยีห่ อ SHIMADZU รุน GC-14A ทีม่ เี ครือ่ งบัน ทึก Chromatopac CR 8 A ซึ่งสารตัวอยางจะถูกตรวจจับดวย เครือ่ งวัดผล (detector) และสงสัญญาณการตรวจวัดไปยังหนวย แสดงผลโดยจะแสดงในรูปของกราฟทีเ่ รียกวาโครมาโตแกรม

e e in

ภาพที่ 7 อัตราการผลิตกาซเอทิลนี

t e ci

g A f

u t l ir cu

l a r

g n E

o y

o S i a h

T

ภาพที่ 8 โครมาโตแกรมของกาซเอทิลนี 99.99% และกาซจากเครือ่ งตนแบบ วารสารสมาคมวิศวกรรมเกษตรแหงประเทศไทย ปที่ 13 ฉบับที่ 1 มกราคม - ธันวาคม 2550

35

(chromatogram) ซึ่งโครมาโตแกรมของกาซที่ผลิตจากเครื่อง ชัยยุทธ ชางสาร. 2543. เคมีประยุกต. ว.เพ็ชรสกุล, กรุงเทพฯ. ผลิตกาซเอทิลีนตนแบบมีเวลาในการเคลื่อนที่ผานคอลัมน M. S. Reid. 1992. Ethylene in Postharvest Technology, pp. 97(retention time) 0.7 นาทีตรงกับ retention time ของกาซเอทิลนี 108. In: Adel A. Kader. Postharvest technology of มาตรฐาน 99.99% จากถังกาซอัดแรงดัน (ภาพที่ 8) หมายความ Horticulture crops, Secon Edition, Technical Editor. วากาซที่ผลิตจากเครื่องตนแบบเปนกาซเอทิลีน United States Patent and Trademark Office, 1933. United States Patent: 1,913,938. แหลงที่มาhttp://patft.uspto.gov/ netacgi/nph-Parser?Sect1=PTO1&Sect2=HITOFF สรุป &d=PALL&p=1&u=/netahtml/srchnum.htm&r จากผลการทดลองโดยใชเครือ่ งผลิตกาซเอทิลนี ตน แบบ =1&f=G&l=50&s1=3951610.WKU.&OS=PN/1913938 ทีใชอลูมนิ า (Al2O3) เปนตัวเรงปฏิกริ ยิ า อัตราการไหลของกาซ &RS=PN/1913938, 25 มิถนุ ายน 2546 เอทิลนี จะเพิม่ ขึน้ เมือ่ เพิม่ อัตราการปอนสารสําหรับผลิตกาซเขา สูท อ ปฏิกริ ยิ า ซึง่ มีความสัมพันธกนั เชิงเสนตรง ซึง่ สามารถนํา United States Patent and Trademark Office, 1976. United States Patent: 3,951,610. แหลงที่มา http://patft.uspto.gov/ ไปใชในการออกแบบระบบควบคุมการทํางานของเครื่องผลิต netacgi/nph-Parser?Sect1=PTO1&Sect2=HITOFF&d กาซเอทิลีนที่สมบูรณตอไปได =PALL&p=1&u=/netahtml/srchnum.htm&r=1 &f=G&l=50&s1=3951610.WKU.&OS=PN/ กิตติกรรมประกาศ 3951610&RS=PN/3951610, 25 มิถนุ ายน 2546 ผูวิจัยขอขอบคุณโครงการพัฒนาบัณฑิตศึกษาและวิจัย United States Patent and Trademark Office, 1983. United States เทคโนโลยีหลังการเก็บเกี่ยว (ADB) ที่กรุณาสนับสนุนงบ Patent: 4,400,291. แหลงที่มาhttp://patft.uspto.gov/ ประมาณวิจัย netacgi/nph-Parser?Sect1=PTO1&Sect2=HITOFF&d= PALL&p=1&u=/netahtml/srchnum.htm&r=1&f=G เอกสารอางอิง &l=50&s1=3951610.WKU.&OS=PN/4400291&RS อุดม กกผล,โสภณ เริงสําราญ และอมร เพชรสม. 2534. อินทรีย =PN/4400291, 25 มิถนุ ายน 2546 เคมี 1. สํานักพิมพแหงจุฬาลงกรณมหาวิทยาลัย, กรุ United States Patent and Trademark Office, 1992. United States งเทพฯ. 486 น.

Patent: 5,116,580. แหลงที่มา http://patft.uspto.gov/ จริงแท ศิรพิ านิช. 2538. สรีรวิทยาและเทคโนโลยีหลังการเก็บ netacgi/nph-Parser?Sect1=PTO1&Sect2=HITOFF&d เกี่ยวผักและผลไม. โรงพิมพศูนยสงเสริมและฝกอบรม =PALL&p=1&u=/netahtml/srchnum.htm&r=1&f=G การเกษตรแหงชาติ, นครปฐม. 396 น. &l=50&s1=3951610.WKU.&OS=PN/5116580&RS= อินทิรา หาญพงศพนั ธ. 2534. เคมีทวั่ ไป สําหรับนิสติ วิศวกรรม PN/5116580, 25 มิถนุ ายน 2546 ศาสตร. พิมพครั้งที่ 2 ฉบับแกไขเพิ่มเติม, จุฬาลงกรณ มหาวิทยาลัย,กรุงเทพฯ. 485 หนา: ภาพประกอบ, 26 ซม. ชัยวัฒน เจนวานิชย. 2531. เคมีอินทรียพื้นฐาน. สํานักพิมพ โอเดียนสโตร, กรุงเทพฯ. 453 น.

g n ri

e e in

t e ci

g A f

u t l ir cu

l a r

g n E

o y

o S i a h

T

36

Thai Society of Agricultural Engineering Journal, Vol. 13 No. 1, January - December 2007

การศึกษาอัตราการปอนและความเร็วของลูกยางทีม่ ผี ลตอการกะเทาะขาวเปลือกนึง่ Effects of Feeding Rate and Hulling Speed on Parboiled Paddy พิศมาส หวังดี 1) ธวัชชัย ทิวาวรรณวงศ 2) Phisamas Hwangdee1) Thavachai Tivavarnvongs2) Abstract The study of the effects of feeding rate and hulling speed was carried out on the popularly used small sized paddy huller, using the parboiled 105 Dokmali paddy, whose moisture content (wet basis) was in the range 13.98 - 14.76 %. The feeding rate had 5 levels : 181 309 343 357 and 368 kilogram/hours whereas the hulling speed had 5 levels : 1,106, 1,206, 1,497, 1,726 and 2,176 rpm. The test results indicated that the feeding rate had no significant effect on hulling, giving 98.26 - 99.44 % hulling efficiency, whereas the hulling speed had a highly significant effect at 1,497 rpm, giving 99.32 % hulling efficiency and 12.70 % breakage.

Keywords : Parboiled paddy; Hulling

g n ri

บทคัดยอ

e e in

การศึกษาปจจัยทีม่ ผี ลตอการกะเทาะขาวเปลือกนึง่ ดวยเครือ่ งกะเทาะขาวแบบลูกยางขนาดเล็ก มีวตั ถุประสงคเพือ่ ใหทราบ ถึงผลของอัตราการปอน และความเร็วของลูกยางทีม่ ตี อ ความสามารถของเครือ่ งกะเทาะแบบลูกยางขนาดเล็ก ซึง่ ใชชดุ ทดสอบทีอ่ อก แบบสรางขึน้ แบบเดียวกันกับทีเ่ กษตรกรนิยมใช การทดสอบครัง้ นีใ้ ชขา วเปลือกพันธุข า วขาวดอกมะลิ 105 ทีผ่ า นกรรมวิธกี ารนึง่ โดยวิธกี ารปฏิบตั ปิ กติของเกษตรกร ความชืน้ ขาวเปลือกนึง่ ทีใ่ ชในการทดสอบ 13.98 - 14.76 %(มาตรฐานเปยก) อัตราการปอนแตก ตางกัน 5 ระดับ ไดแก 181 309 343 357 และ 368 กิโลกรัม/ชัว่ โมง ความเร็วลูกยางกะเทาะ 5 ระดับไดแก 1,106 1,206 1,497 1,726 และ 2,176 รอบตอนาที ผลการศึกษาพบวา ระดับอัตราการปอนทีต่ า งกันไมมผี ลอยางมีนยั สําคัญทางสถิตติ อ ประสิทธิภาพการกะเทาะ โดยมีคา อยูร ะหวาง 98.26 - 99.44 เปอรเซ็นต ในขณะทีค่ วามเร็วลูกยางกะเทาะมีผลตอประสิทธิภาพการกะเทาะอยางมีนยั สําคัญ โดยความเร็วที่ 1,497 รอบ/นาที ใหประสิทธิภาพการกะเทาะดีทสี่ ดุ คือ 99.32 % และเปอรเซ็นตเมล็ดแตกหัก 12.70 % คําสําคัญ : ขาวเปลือกนึง่ การกะเทาะ/ สี

g A f

u t l ir cu

o ขาวนึง่ ไดถกู นํามาใชในวิธกี ารแปรรู ปเมล็ด โดยวิธเี กาแก y t โบราณเปนเวลา 100 กวาปมiีแe หลงกําเนิดในเอเชียใต คือ c ประเทศอินเดีย ซึง่ รูจ กั การนํ าขาวเปลือกมาแชนา้ํ แลวใหความ o รอนกอนที่จะทําใหS เมล็ดขาวเปลือกแหง แลวจึงนําไปขัดสี i (กรมวิชาการเกษตร, 2548) ขาวนึง่ เปนสินคาสงออกของไทย a hว โดยในแตละป ไทยสงขาวนึง่ ออกประมาณ 7 แสน มานานแล T ถึง 1 ลานเมตริกตัน คิดเปนมูลคาหลายพันลานบาท คํานํา

การผลิตขาวกลองนึ่งของเกษตรกรในจังหวัดทางภาค อี ส านตะวั น ออก เช น จั ง หวั ด สกลนคร ได มี ก ารรวมกลุ ม เกษตรกรขึ้นมาผลิตขาวกลองนึ่งสงจําหนายไปยังตลาดตาง จังหวัดและในตลาดทองถิ่น ปริมาณการผลิตประมาณ 9 ตัน/

l a r

g n E

เดือน คิดเปนมูลคาประมาณ 250,000 บาท/เดือน กระบวนการ ผลิตขาวกลองนึง่ ของกลุม เกษตรกรประกอบดวยขัน้ ตอนตอไป นี้ 1) การเตรียมวัตถุดบิ : ในอดีตขาวทีน่ าํ มาแปรรูปเปนขาวนึง่ เกษตรกรจะทําการเก็บเกีย่ วเมือ่ ขาวออกรวงและพัฒนาเมล็ดไป แลวประมาณ 80 เปอรเซ็นตขึ้นไป (ขาวเมาเกี่ยวที่ 70 - 85 เปอรเซ็นต) วิธปี ฏิบตั ใิ นการเก็บเกีย่ วและหลังเก็บเกีย่ วเชนเดียว กับกรณีการเก็บเกี่ยวปกติ ซึ่งในปจจุบันเกษตรกรจะใชขาว เปลือกที่ไดจากการเก็บเกี่ยวตามปกติ 2) การแชขาวเปลือก: นําขาวเปลือกมาทําความสะอาด แลวนําไปแชในน้าํ ทีอ่ ณ ุ หภูมิ หอง ระยะเวลาในการแช 1 วัน กับ 1 คืน (24 ชัว่ โมง) 3) การนึง่ : นําขาวเปลือกทีผ่ า นการแชแลว ไปนึง่ ในทีเ่ ตรียมไว ประมาณ 60 นาที 4) การทําใหแหง: นําขาวทีผ่ า นการนึง่ แลวไปทําใหแหง

1) อาจารย คณะอุตสาหกรรมและเทคโนโลยี มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลอีสาน วิทยาเขตสกลนคร สกลนคร 47160 Lecturer, Faculty of Industry and Technology, Rajamangala University of Technology Isan Sakon Nakhon Campus, Sakon Nakhon 47160 2) รองศาสตราจารย ภาควิชาวิศวกรรมเกษตร คณะวิศวกรรมศาสตร มหาวิทยาลัยขอนแกน ขอนแกน 40002 Associate Professor, Faculty of Engineering, Khonkaen University, Khonkaen 40002 วารสารสมาคมวิศวกรรมเกษตรแหงประเทศไทย ปที่ 13 ฉบับที่ 1 มกราคม - ธันวาคม 2550

37

โดยการตากแดด ใหความชืน้ ขาวเปลือกนึง่ ลดลงเหลือประมาณ 13 - 15 เปอรเซ็นต (มาตรฐานเปยก) 5) การสีกะเทาะเปลือก: ใชเครื่องกะเทาะแบบลูกยางทําการกะเทาะเปลือก จะไดขาว กลอง นึง่ นําไปใสในบรรจุภณ ั ฑเพือ่ จําหนายตอไป กระบวนการกะเทาะเปลือกเพื่อแยกเอาเปลือกออกจาก ขาวกลอง ถาสามารถนําเอาเปลือกออกไดมากหรือเกือบหมด โดยทําใหเกิดการแตกหักนอยที่สุด จะทําใหไดขาวกลองเต็ม เมล็ดจํานวนมากขึน้ ทําใหไดรบั ผลตอบแทนมากขึน้ สงผลให ตนทุนต่าํ ลง (ผดุงศักดิ์ วานิชชัง, 2535) จากการสีกะเทาะเปลือก ขาวนึ่งของเกษตรกรพบวา ความสามารถในการทํางานของ เครือ่ งทีเ่ กษตรกรใช เทากับ 14.14 กิโลกรัมตอชัว่ โมง ซึง่ เปน ระดับที่ต่ํามากเมื่อเทียบกับความสามารถในการทํางานของ เครือ่ งกะเทาะเปลือกแบบลูกยางขนาดเดียวกันทีม่ กี ารศึกษาไว ทัง้ ทีโ่ ดยคุณสมบัตขิ องขาวนึง่ สามารถกะเทาะเปลือกงายกวาขาว ธรรมดา เพราะขณะนึง่ เปลือกขาวจะเริม่ ปริเล็กนอยอยูก อ นแลว (เครือวัลย อัตตะวิรยิ ะสุข, 2534) อัตราการปอนและความเร็วของลูกยางกะเทาะ เปนปจจัย สําคัญทีม่ ผี ลตอการกะเทาะขาวเปลือกนึง่ เมล็ดขาวเปลือกนึง่ ที่ จะกะเทาะจะตองกระจายทั่วหนาของลูกยางอยางสม่ําเสมอ ตลอดความกวาง ซึง่ ถาอุปกรณควบคุมเมล็ด ปลอยเมล็ดลงมาก หรือนอยเกินไป จะมีผลทําใหความสามารถและประสิทธิภาพ การกะเทาะลดลงและเปอรเซ็นตการแตกหักและราวของเมล็ด อาจเพิ่มขึ้น ดังนั้น จึงควรทําการศึกษาปจจัยดังกลาวเพื่อเปน ข อ มู ล เบื้ อ งต น ที่ เ ป น ประโยชน ต อ เกษตรกรในการนํ า ไป ประยุกตใชในการปฏิบตั จิ ริงตอไป

โดยการเปลีย่ นขนาดพูลเลย ทีเ่ พลามอเตอรตน กําลัง ความเร็ว ของลูกยาง (รอบตอนาที) ทีใ่ ชในการศึกษา 5 ระดับ (ลูกเร็ว/ลูก ชา)ไดแก 1,106/741 1,206/810 1,497/1,010 1,726/1,148 และ 2,176/1,445 ระยะหางระหวางลูกยางกะเทาะ 2 ลูก เทากับ 0.8 มม. โดยใชฟล เลอรเกจวัด คาชีผ้ ล ไดแก ประสิทธิภาพการกะเทาะ และเปอรเซ็นต ขาวหัก การทดสอบกระทําโดยจัดการทดลองแบบ 5 x 5 Factorial โดยใชแผนการทดลองแบบ Completely Randomized Design (CRD)

(

)

ประสิทธิภาพการกะเทาะ = 1 - นน. ขาวเปลือกนึง่ ทีไ่ มถกู กะเทาะ x 100 นน. ขาวกลองนึง่ ทีก่ ะเทาะไดทงั้ หมด เปอรเซ็นตขา วหัก =

น้าํ ขาวกลองนึง่ หัก x 100 น้าํ หนักขาวกลองนึง่ ทัง้ หมด

g n ri

e e ผลการทดลองin g าวเปลือกนึ่งที่ ผลการศึกษาประสิทธิภาพการกะเทาะข n ความเร็วลูกกะเทาะและขนาดของช องปอนที่ระดับตางๆกัน E l (ภาพที่ 1 ก) แสดงให เห็นวาประสิทธิภาพการกะเทาะเปลือก a r ขาวเปลือกนึง่ u ทีค่ วามเร็วลูกกะเทาะสูงขึน้ มีแนวโนมเพิม่ ขึน้ ใน t l ทุกระดัu บความเร็วของลูกกะเทาะ ซึง่ จากผลการวิเคราะหขอ มูล c ติ พบวา ความเร็วลูกกะเทาะมีผลตอประสิทธิภาพการ ทางสถิ iกะเทาะอย r งมีนัยสําคัญยิ่ง เมื่อนําคาเฉลี่ยมาเปรียบเทียบกัน g (ตารางที่ 1)าพบว A าทีค่ วามเร็วลูกกะเทาะ 1497/1010 และ 2176/ f

o y

t e i ก ซึง่ ใชในชุดทดสอบที่ เครือ่ งกะเทาะแบบลูกยางขนาดเล็ c ออกแบบสรางขึ้น เปนแบบเดี ยวกันกับที่เกษตรกรนิยมใช o S ขนาดลูกยางกะเทาะi 2.5 นิว้ x 6 นิว้ โดยกําหนดใหระยะหาง a เ่ ทากับ 0.8 มิลลิเมตร ประมาณ 1/3 ระหวางลูกยางกะเทาะคงที h - 1/2 เทT าของความหนาเมล็ดขาวเปลือกนึง่ ในการทดสอบใช ขาวเปลือกเจาพันธุข า วขาวดอกมะลิ 105 นึง่ ทีผ่ า นกรรมวิธกี าร อุปกรณและวิธีการ

นึง่ โดยวิธปี ฏิบตั ปิ กติของเกษตรกร ความชืน้ ของขาวเปลือกนึง่ ทีใ่ ชในการทดสอบอยูร ะหวาง 13.98 - 14.76 % (คาเฉลีย่ 14.24%) การกําหนดอัตราปอนทีใ่ ชในการศึกษา ใชขนาดพืน้ ทีช่ อ งปอน ทีแ่ ตกตางกัน 5 ระดับ ควบคุมทีล่ นิ้ เปด-ปด ใตถงั ปอน ไดแก ขนาดของชองปอนเปด 20 เปอรเซ็นต (181 กิโลกรัม/ชัว่ โมง) 40 เปอรเซ็นต (309 กิโลกรัม/ชัว่ โมง) 60 เปอรเซ็นต (343 กิโล กรัม/ชัว่ โมง) 80 เปอรเซ็นต (357 กิโลกรัม/ชัว่ โมง) และ 100 เปอรเซ็นต (368 กิโลกรัม/ชัว่ โมง) ความเร็วของลูกกะเทาะปรับ 38

1445 รอบตอนาที มีประสิทธิภาพการกะเทาะเฉลีย่ ไมแตกตาง กันอยางมีนัยสําคัญทางสถิติ คือเทากับ 99.32 และ 99.37 เปอรเซ็นตตามลําดับ ซึง่ สูงกวาคาเฉลีย่ ประสิทธิภาพการกะเทาะ ทีค่ วามเร็วรอบลูกกะเทาะ 1206/810 กับ 1726/1148 รอบตอนาที (98.81 เปอรเซ็นตเทากัน) สวนทีค่ วามเร็วรอบลูกกะเทาะ 1106/ 741 รอบตอนาที มีประสิทธิภาพการกะเทาะเฉลีย่ ต่าํ ทีส่ ดุ คือ เทากับ 98.29 เปอรเซ็นต สําหรับอัตราการปอน ทีร่ ะดับตางกัน ไมมีผลอยางมีนัยสําคัญทางสถิติตอประสิทธิภาพการกะเทาะ โดยมีคาอยูระหวาง 98.26 - 99.44 เปอรเซ็นต และไมมีปฏิ สัมพันธระหวางอัตราการปอนและความเร็วลูกกะเทาะ ดังนัน้ เมื่อพิจารณาปจจัยโดยรวมที่มีผลตอประสิทธิภาพการกะเทาะ การเลือกใชคา ทีเ่ หมาะสม คือ อัตราการปอนตัง้ แต 181 ถึง 368 กิโลกรัม/ชัว่ โมง สวนความเร็วรอบลูกกะเทาะควรใช 1497/1010 รอบต อ นาที ซึ่ ง ให ป ระสิ ท ธิ ภ าพการกะเทาะสู ง กว า 99 เปอรเซ็นต ผลการศึกษาเปอรเซ็นตขา วหัก ทีค่ วามเร็วลูกกะเทาะและ

Thai Society of Agricultural Engineering Journal, Vol. 13 No. 1, January - December 2007

ภาพที่ 1 (ก) ความสัมพันธระหวางประสิทธิภาพการกะเทาะกับความเร็วรอบลูกกะเทาะทีร่ ะดับอัตราการปอนตาง กัน (ข) ความสัมพันธระหวางเปอรเซ็นตขา วหักกับความเร็วรอบลูกกะเทาะทีร่ ะดับอัตราการปอนตางกัน ตารางที่ 1 ผลการเปรียบคาเฉลี่ยทางสถิติของประสิทธิภาพ การกะเทาะทีร่ ะดับความเร็วลูกยางกะเทาะตางกัน ความเร็วลูกยางกะเทาะ (ลูกเร็ว/ลูกชา) รอบ/นาที เมตร/วินาที 1106/741 1206/810 1497/1010 1726/1148 2176/1445

ประสิทธิภาพ การกะเทาะ(%)

8.83/5.91 9.62/6.46 11.95/8.06 13.77/9.16 17.36/11.53

98.29C 98.81B 99.32A 98.81B 99.37A

g A f

o S i อัตราการปอน a h

e e in

u t l ir cu

หมายเหตุ : ตัวอักษรทีเ่ หมือนกันในคอลัมนหมายถึงไมแตกตาง ทางสถิติ เปรียบเทียบโดยวิธี Duncan's Multiple Range Test (DMRT)

t e ci

g n ri

ขนาดชองปอนทีร่ ะดับตางกัน ภาพที่ 1 ข แสดงใหเห็นถึงความ สัมพันธระหวางเปอรเซ็นตขา วหักกับความเร็วรอบลูกกะเทาะที่ ขนาดของชองปอนตางกัน เมือ่ ความเร็วรอบลูกกะเทาะเพิม่ ขึน้ เปอรเซ็นตขาวหักเพิ่มขึ้นดวย ในขณะที่ขนาดชองปอน 20 เปอรเซ็นต มีเปอรเซ็นตขา วหักต่าํ ทีส่ ดุ ในทุกระดับความเร็วลูก กะเทาะ เมือ่ เพิม่ อัตราการปอนเพิม่ ขึน้ จาก 181 กิโลกรัม/ชัว่ โมง เปน 309 กิโลกรัม/ชัว่ โมง พบวา มีเปอรเซ็นตขา วหักเพิม่ ขึน้ อยางรวดเร็ว เมือ่ เพิม่ อัตราการปอนจาก 309 กิโลกรัม/ชัว่ โมง เปน 343 357 และ 368 กิโลกรัม/ชัว่ โมง เปอรเซ็นตขา วหัก จะแตกตางกันไมมากนัก (ตารางที่ 2) ซึง่ แสดงใหเห็นวาผล ของความเร็วลูกกะเทาะและ อัตราการปอนทีร่ ะดับตางกัน มีผล ตอเปอรเซ็นตขาวหักแตกตางกันอยางมีนัยสําคัญ และมีปฏิ สัมพันธระหวางกัน

o y

l a r

g n E

ตารางที่ 2 การเปรียบคาเฉลี่ยทางสถิติของเปอรเซ็นตขาวหักที่ระดับความเร็วลูกยาง กะเทาะและระดับอัตราการปอนทีต่ า งกัน

T

(กก./ชม.)

1106/741

ความเร็วลูกกะเทาะ (ลูกเร็ว/ลูกชา) 1206/810 1497/1010 1726/1148

181 309 343 357 368

9.09cE 13.01 bE 14.02 aE 14.00 aE 13.40 bD

10.67 dD 14.67 bD 14.39 cD 14.38 cD 15.86 aC

12.70 eB 15.76 dB 16.53 bB 16.92 aB 16.21 cB

12.60 dC 15.15 cC 16.30 aC 16.32 aC 15.83 bC

2176/1445 18.01 dA 20.47 aA 20.11 bA 19.45 cA 19.41 cA

หมายเหตุ : ตัวอักษร a -e ทีเ่ หมือนกันในคอลัมนหมายถึงไมแตกตางทางสถิติ ที่ P < 0.05 ตัวอักษร A - E ทีเ่ หมือนกันในแถวหมายถึงไมแตกตางทางสถิติ ที่ P < 0.05 เปรียบเทียบโดยวิธี Duncan's Multiple Range Test (DMRT) วารสารสมาคมวิศวกรรมเกษตรแหงประเทศไทย ปที่ 13 ฉบับที่ 1 มกราคม - ธันวาคม 2550

39

วิจารณผล

กิตติกรรมประกาศ

จากผลการศึกษาพบวา ปจจัยความเร็วลูกกะเทาะมีผลตอ ประสิทธิภาพและเปอรเซ็นตขา วหักอยางมีนยั สําคัญยิง่ สาเหตุ เนื่องจากแรงเฉือนที่เพิ่มขึ้น สวนอัตราการปอนไมมีผลตอ ประสิทธิภาพการกะเทาะ แตจะมีผลกับเปอรเซ็นตขา วหัก ซึง่ สอดคลองกับผลการศึกษาของ (พัฒนา, 2546) ความเร็วลูกยาง กะเทาะมีผลตอเปอรเซ็นตกะเทาะและเปอรเซ็นตขา วหัก โดย ค า ความเร็ ว ที่ เ พิ่ ม ขึ้ น มี ผ ลทํ า ให เ ปอร เ ซ็ น ต ก ะเทาะและ เปอรเซ็นตขา วหักมีคา สูงขึน้ ในทุกอัตราการปอน การเพิม่ อัตรา การปอนมีผลทําใหเปอรเซ็นตกะเทาะลดลงและเปอรเซ็นตขา ว หักสูงขึ้น

สรุป การศึกษาโดยใชเครื่องกะเทาะเปลือกขาวนึ่งเบื้องตน ของเกษตรกร ปญหาที่พบ คือ ประสิทธิภาพการกะเทาะต่ํา ดังนัน้ ควรพิจารณาคาประสิทธิภาพการกะเทาะ พรอมทัง้ ความ สามารถในการทํางานของเครื่อง ซึ่งจากผลการศึกษาพบวา ปจจัยที่มีผลตอประสิทธิภาพการกะเทาะ คือความเร็วรอบลูก กะเทาะ สวนเปอรเซ็นตขาวหักพิจารณาหลังจากนั้น และ สามารถสรุปไดวา ความเร็วรอบทีใ่ หประสิทธิภาพการกะเทาะสูง ถึง 99.32 เปอรเซ็นตและใหเปอรเซ็นตขาวหัก ไมเกิน 17 เปอรเซ็นต คือ ความเร็วรอบลูกกะเทาะ 1497/1010 รอบตอนาที ในขณะทีป่ จ จัยอัตราการปอนพิจารณาเฉพาะทีค่ วามเร็วรอบลูก กะเทาะ 1497/1010 รอบตอนาที ทีม่ ผี ลตอผลตอเปอรเซ็นตขา ว หั ก ที่ มี ค า ต่ํ า และประสิ ท ธิ ภ าพการกะเทาะไม น อ ยกว า 99 เปอรเซ็นต เพือ่ ใหเครือ่ งฯมีความสามารถในการทํางานดีทสี่ ดุ ในระดับความเร็วรอบขางตน จึงพิจารณาเลือกอัตราการปอน368 กิโลกรัม/ชัว่ โมง

t e ci

o y

g A f

ผูเขียนขอขอบคุณ ศูนยนวัตกรรมเทคโนโลยีหลังการ เก็บเกี่ยว: หนวยงานรวมมหาวิทยาลัยขอนแกน และศูนยวิจัย เครือ่ งจักรกลเกษตรและวิทยาการหลังการเก็บเกีย่ ว มหาวิทยาลัย ขอนแกน ที่ใหทุนสนับสนุนงานวิจัยนี้

เอกสารอางอิง กรมวิชาการเกษตร. ขาวนึง่ [บทความ-ออนไลน]. [สืบคนเมือ่ 19 สิงหาคม 2548] จาก: URL : http://www.doa.go.th/ dataagri/RICE/6pro02.html. เครือวัลย อัตตะวิรยิ ะกุล. คุณภาพเมล็ดขาวทางกายภาพ และ การแปรสภาพเมล็ด. สถาบันวิจยั ขาว กรมวิชาการเกษตร; 2534. ผดุงศักดิ์ วานิชชัง. การจัดการโรงสีขา ว. ภาควิชาเกษตรกลวิธาน คณะเกษตรศาสตรบางพระ สถาบันเทคโนโลยีราชมงคล; 2535. พัฒนา พึง่ พันธุ. 2546. การศึกษาปจจัยทีม่ ผี ลตอการกะเทาะ ขาวเปลือกดวยเครื่องกะเทาะแบบลูกยาง. วิทยานิพนธ ปริญญาโท. มหาวิทยาลัยขอนแกน. จ. ขอนแกน Sitachitta, N. and NaiviKul,. 2003. Lab scaling of parboiled rice process. Proceedings of 41st Kasetsart University Annual Conference, 3-7 February, 2003. Subject: AgroIndustry; 2003 ; pg. 36-44 ; 11 ref.

Rajkumar P. et al. 2004. Effect of drying methods on increasing milling yield of parboiled paddy varieties using rubber roll sheller. (Abstract). Journal of Food Science and Technology. 41(3);303-305

g n ri

e e in

u t l ir cu

l a r

g n E

o S i a h

T

40

Thai Society of Agricultural Engineering Journal, Vol. 13 No. 1, January - December 2007