TSAE Journal Vol.14

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

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 14 ฉบับที่ 1 มกราคม - ธันวาคม 2551 ( Volume 14 No. 1 January - December 2008)

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 uทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกลาธนบุรี มหาวิ จุฬาลงกรณมหาวิทยาลัย c i r ศ.ดร.สมชาติ โสภณรณฤทธิ์ ศ.ดร.สุรนิ ทร พงศศภุ สมิทธิ์ g มหาวิทยาลัยขอนแกน สถาบันเทคโนโลยีพระจอมเกลาเจาคุณทหารลาดกระบัง A f รศ.ดร. ธวัชชัย ทิวาวรรณวงศ o รศ.ดร. ปานมนัส สิรสิ มบูรณ รศ.ดร. วินติ ชินสุวรรณ ty รศ. สาทิป รัตนภาสกร ผศ.ดร.เสรี วงสพเิ ชษฐie รศ. จิราภรณ เบญจประกายรัตน c ผศ.ดร.สมโภชนoสุดาจันทร มหาวิทยาลัยธรรมศาสตร ดร. สมชายS ชวนอุดม รศ. พินยั ทองสวัสดิว์ งศ i มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีสุรนารี มหาวิทยาลั ยเกษตรศาสตร a h บัณฑิต จริโมภาส ผศ.ชาญชัย โรจนสโรช Tศ.ดร. สถาบันวิจยั เกษตรวิศวกรรม กรมวิชาการเกษตร รศ.ดร.ธัญญา นิยมาภา รศ. วิชา หมัน่ ทําการ ผศ. ภรต กุญชร ณ อยุธยา

ดร.ชูศกั ดิ์ ชวประดิษฐ ดร. อนุชติ ฉ่าํ สิงห

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

(ราคา 80 บาท)

วารสารสมาคมวิศวกรรมเกษตรแหงประเทศไทย ปที่ 14 ฉบับที่ 1 มกราคม - ธันวาคม 2551

1

 สมาคมวิศวกรรมเกษตรแหงประเทศไทย ประจําป พ.ศ. 2550-2552 ทีป่ รึกษา ดร.อภิชาต อนุกลู อําไพ

นายปราโมทย ไมกลัด

นายจักร จักกะพาก

นายสุรเวทย กฤษณะเศรณี นายไมตรี ทองสวาง นายอํานาจ คอวนิช นายเสริมพล เบือ้ งสูง Prof. Gagendra Singh Prof. Vilas M.Salokhe

นายเสริมศักดิ์ หยกอุบล รศ.ดร.วินติ ชินสุวรรณ Prof. Paul Chen

กรรมการบริหาร นายกสมาคมฯ รศ.ดร. ธวัชชัย ทิวาวรรณวงศ อุปนายก ศ.ดร.สมชาติ โสภณรณฤทธิ์ นายสุวทิ ย เทอดเทพพิทกั ษ ผศ.สมนึก ชูศลิ ป ผศ.ชาญชัย โรจนสโรช นายวิทยา ตัง้ กอสกุล นายทรงศักดิ์ วงศภมู วิ ฒ ั น ประธานฝายวิชาการ ศ.ดร.สุรนิ ทร พงศศภุ สมิทธิ์ เลขาธิการ ผศ.ดร.สมโภชน สุดาจันทร เหรัญญิก รศ.ดร.สุนนั ทา กิง่ ไพบูลย นายทะเบียน นางสาวเกียรติสดุ า สุวรรณปา ผูชวยนายทะเบียน นายไพรัช หุตราชภักดี สาราณียกร นายพินยั ทองสวัสดิว์ งศ ปฏิคม นายจักรมาส เลาหวณิช ประชาสัมพันธ นายไชยยันต จันทรศริ ิ

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 ศ.ดร.บัณฑิต จริโมภาส c นายอัคคพลo เสนาณรงค S รศ.ดร.มงคล กวางวโรภาส i a ดร.วสันต จอมภักดี h T ผศ.วิทวัส ยมจินดา

กรรมการกลางและวิชาการ ศ.ดร.อรรถพล นุมหอม รศ.กิตติพงษ วุฒจิ าํ นงค ดร.ชัยพล แกวประกายแสงกูล รศ.ดร.สมยศ เชิญอักษร ผศ.ดร.วิชยั ศรีบญ ุ ลือ รศ.ดร.สัมพันธ ไชยเทพ รศ.ดร.ปานมนัส ศิริสมบูรณ ดร.สมเกียรติ เฮงนิรนั ดร ดร.ไมตรี แนวพนิช ผศ.ภรต กุญชร ณ อยุธยา ดร.ชูศกั ดิ์ ชวประดิษฐ นายประชุม เนตรสืบสาย ผศ.ผดุงศักดิ์ วานิชชัง ผศ.ดร.อนุพนั ธ เทอดวงศวรกุล นายสมศักดิ์ อังกูรวัฒนานุกลู นายชีรวรรธก มัน่ กิจ รศ.สาทิป รัตนภาสกร ผศ.เธียรชัย สันดุษฎี รศ.จิราภรณ เบญจประกายรัตน รศ.ดร.ธัญญะ เกียรติวฒ ั น นายไพศาล พันพึง่ นางสาวพนิดา บุษปฤกษ นายมรกต กลับดี รศ.ดร.ธัญญา นิยมาภา นายมลฑล แสงประไพทิพย นายสุภาษิต เสงีย่ มพงศ ผศ.ฉัตรชาย ศุภจารีรกั ษ ดร.รุง เรือง กาลศิรศิ ลิ ป นายไมตรี ปรีชา นายจารุวฒ ั น มงคลธนทรรศ นางสาวระพี พรหมภู นายวีระชัย เชาวชาญกิจ นายพัฒนศักดิ์ ฮุน ตระกูล ผศ.ดร.เสรี วงสพเิ ชษฐ หัวหนาภาควิชา/สาขาวิชา ทางดานวิศวกรรมเกษตรหรือทีเ่ กีย่ วของของทุกสถาบันในประเทศ

2

Thai Society of Agricultural Engineering Journal, Vol. 14 No. 1, January - December 2008

การศึกษาปจจัยที่มีผลตอสมรรถนะของ ชุดทําความสะอาดและคัดแยกมอดขาวสาร A Study of Factors Affecting the Performance of a Cleaning and Separating Unit of Rice Weevils from Milled Rice

ภาคิไนย ภูพวก1) ธวัชชัย ทิวาวรรณวงศ2) Phakinai Phupuak1) Thavachai Thivavarnvongs2) Abstract The objective of this research was to study factors affecting the performance of a cleaning and separating unit of rice weevils from milled rice, which included the study of physical characteristics of rice weevils and Hommali milled rice, the design and construction of a cleaning and separating unit of rice weevils and the study of the factors: air velocity, hinged plate angle and feeding rate.

The test results indicated that when both the feeding rate and hinged plate angle increased, the percentage of separation decreased, whereas when the feeding rate increased the percentage of cleaning decreased, but it increased with increasing hinged plate angle. Similarly, for increasing feeding rate the percentage of rice loss decreased, but it increased with increasing hinged plate angle. From statistical analyses, the following optimum values were obtained: feeding rate of 125 kg/h at 30o hinged plate angle, percentage of separation of 96 %, percentage of cleaning of 90.7 % and percentage of rice loss of 0.13 %.

The overall consideration for practical use of the cleaning and separating unit was confirmed by carrying out a continuous running test of the prototype, using 125 kg/h feeding rate at 30o hinged plate angle, which gave the following results: percentage of separation of 94.3 %, percentage of cleaning of 91.5 % and percentage of rice loss of 0.126 %.

g n ri

e e in

l a r

g n E

u t l บทคัiดcยอu r ของชุดทําความสะอาดและคัดแยกมอดขาวสาร ซึง่ ครอบ งานวิจยั นีม้ วี ตั ถุประสงค เพือ่ ศึกษาปจจัยทีม่ ผี ลตg อสมรรถนะ คลุมการศึกษาลักษณะทางกายภาพของมอดขาวสาร A และ ลักษณะทางกายภาพของเมล็ดขาวสารโดยใชขา วสารพันธุห อมมะลิ เพือ่ f ใชในการออกแบบและสรางชุดทดสอบการทํo าความสะอาดและคัดแยกมอดขาวสาร ซึง่ ใชหลักการแบบลมดูด และศึกษาปจจัยหลัก ทีม่ ผี ลตอการคัดแยก ไดแก ความเร็วลม มุมบานพับ และอัตราการปอน ทีเ่ หมาะสมของชุดทําความสะอาดและคัดแยกมอดขาวสาร y t ผลการทดสอบ และประเมิ นผลชุดทําความสะอาดและคัดแยก พบวาเมือ่ อัตราการปอน และมุมบานพับมีคา สูงขึน้ มีผล e i c ในขณะทีเ่ มือ่ อัตราการปอนมากขึน้ เปอรเซ็นตความสะอาดมีแนวโนมลดลง แตเมือ่ มุมบาน ทําใหเปอรเซ็นตการคัดo แยกลดลง พับใหญขนึ้ เปอรเซ็S นตความสะอาดเพิม่ ขึน้ เชนเดียวกับเมือ่ อัตราการปอนมากขึน้ เปอรเซ็นตขา วทีส่ ญ ู เสียมีแนวโนมลดลง แต i เมือ่ มุมบานพั บใหญขนึ้ เปอรเซ็นตขา วทีส่ ญ ู เสียเพิม่ ขึน้ จากการวิเคราะหผลการทดสอบทางสถิติ และการวิเคราะหความสัมพันธ a hสามารถสรุปผลไดวา คาทีเ่ หมาะสมทีส่ ดุ สําหรับการใชงานคือ มุมบานพับ 30 องศา อัตราการปอน 125 กิโลกรัมตอชัว่ ของกราฟ T โมง ทีจ่ ดุ นีม้ คี า เปอรเซ็นตการคัดแยกเทากับ 96 % เปอรเซ็นตความสะอาด 90.7 % และเปอรเซ็นตขา วทีส่ ญ ู เสีย 0.13% Keywords : air velocity, hinged plate angle

เมือ่ พิจารณาโดยรวมของชุดทําความสะอาดและคัดแยกจากคาชีผ้ ลหลักทัง้ สาม โดยไดทาํ การทดสอบยืนยันผลการทํางาน แบบตอเนือ่ งของเครือ่ งดังกลาวนี้ ทีอ่ ตั ราการปอน 125 กิโลกรัมตอชัว่ โมง และมุมบานพับ 30 องศา ใหผลการใชงานคือเปอรเซ็นต การคัดแยกเฉลีย่ 94.3 % เปอรเซ็นตความสะอาด 91.5 % และเปอรเซ็นตขา วทีส่ ญ ู เสีย 0.126 % คําสําคัญ : หลักการแบบลมดูด มุมบานพับ

* นักศึกษาปริญญาโท หลักสูตรวิศวกรรมศาสตรมหาบัณฑิต สาขาวิชาเครือ่ งจักรกลเกษตร คณะวิศวกรรมศาสตร มหาวิทยาลัยขอนแกน **รองศาสตราจารย ภาควิชาวิศวกรรมเกษตร คณะวิศวกรรมศาสตร มหาวิทยาลัยขอนแกน วารสารสมาคมวิศวกรรมเกษตรแหงประเทศไทย ปที่ 14 ฉบับที่ 1 มกราคม - ธันวาคม 2551

3

บทนํา ขาวเปนอาหารหลักของประชากรโลกและเปนพืชที่มี ความสําคัญยิ่งตอชีวิตคนไทย และตอเศรษฐกิจของประเทศ ตลอดจนสรางความมัน่ คงใหแกประเทศ แมในภาวะวิกฤตทีเ่ คย เกิดขึ้นทั้งในประเทศและประเทศรอบขาง ประเทศไทยก็ยัง สามารถยืนหยัดอยูไ ดอยางแข็งแกรงจนถึงปจจุบนั ในป พ.ศ.

2546/2547 ประเทศไทยมีพน้ื ทีเ่ พาะปลูกประมาณ 67.084 ลาน ไร ไดผลผลิต 28.982 ลานตันขาวเปลือก คิดเปนมูลคาประมาณ 136,590 ลานบาท (สํานักงานเศรษฐกิจการเกษตร, 2547) โดยมี การใชภายในประเทศรอยละ 57 ใชในโรงงานอุตสาหกรรม อาหารสัตวและแปรรูปผลิตภัณฑอนื่ ๆ 3.4 ลานตัน และสงออก จําหนาย 10.2 ลานตันขาวสารตอป คิดเปนมูลคา 128,000 ลาน บาท (กรมการขาว, 2548) ผลผลิตทีไ่ ด นอกจากเก็บไวเพือ่ ใชบริโภคภายในประเทศ สงออกจําหนาย และใชทาํ เมล็ดพันธุแ ลว ยังเก็บไวเพือ่ รอการ จําหนายในชวงทีม่ รี าคาสูงขึน้ หรือรอการแปรรูป (บุษรา จันทร แกวมณี, 2543) การเก็บรักษาขาวเปลือกและขาวสารทัง้ ระดับ เกษตรกร พอคา และโรงสี เก็บไวในยุงฉางโรงเก็บ และ ไซโล(ไพฑูรย อุไรรงค และกิตยิ า กิจควรดี, 2541) ซึง่ มีความ สูญเสียเกิดขึน้ เนือ่ งมาจากสาเหตุทางกายภาพ ไดแก ความชืน้ อุณหภูมแิ ละความชืน้ สัมพัทธในอากาศ และสาเหตุทางชีวภาพ ไดแก แมลงศัตรูในโรงเก็บ จุลินทรีย นกและหนูเขาทําลาย ประมาณกันวาผลผลิตทีเ่ ก็บรักษาไวจะถูกทําลายเสียหายเนือ่ ง จากแมลงศัตรู นก หนู และจุลนิ ทรียต า งๆ สูงถึง 10-30 เปอรเซ็นต และในบรรดาศัตรูตา ง ๆ เหลานี้ แมลงศัตรูในโรงเก็บจัดเปนศัตรู ทีส่ าํ คัญและทําความเสียหายมากทีส่ ดุ องคการอาหารและเกษตร แหงสหประชาชาติ(FAO) ไดประเมินคาความเสียหายของผล ผลิตในโรงเก็บเฉลี่ยทั่วโลกที่เกิดจากแมลงศัตรูทําลายวามี ประมาณ 8-14 เปอรเซ็นต คิดเปนน้าํ หนักขาวเปลือกทีถ่ กู ทําลาย ประมาณ 3.1 ลานตัน คิดเปนมูลคาประมาณ 14,700 ลานบาท ถาหากประเมินคาความเสียหายของขาวสารทีเ่ กิดจากแมลงศัตรู ทําลายที่ 1-2 เปอรเซ็นต จะคิดเปนน้าํ หนักขาวสารทีถ่ กู ทําลาย 0.3 ลานตัน คิดเปนมูลคาประมาณ 4,000-5,000 ลานบาท สํ า หรั บ กระบวนการค า ข า วสารในประเทศไทยนั้ น จําเปนทีจ่ ะตองมีการบรรจุหบี หอเพือ่ รอจําหนาย ซึง่ ปญหาหนึง่ ทีพ่ บในขัน้ ตอนนีก้ ค็ อื สิง่ เจือปนและมอดขาวสารทีป่ นอยูก บั ขาวสาร มอดขาวสารเหลานีเ้ กิดจากไขทตี่ ดิ มาตัง้ แตขา วทีอ่ ยูใ น นาเริ่มสุกแก กระบวนการขนถาย เก็บรักษาและการสี ซึ่ง สามารถทําลายคุณภาพของผลผลิต ทําใหขา วสารเกิดความเสีย หาย ขาวจะผุกรอน แตกหัก ไมมนี า้ํ หนัก อีกทัง้ ยังมีกลิน่ ทีไ่ ม พึงประสงคอกี ดวย ซึง่ ผูบ ริโภคก็ไมนยิ มซือ้ ขาวสารทีม่ มี อดขาว

t e ci

o S i a h

T

4

o y

g A f

สารเจือปนมาบริโภค ดังนัน้ เพือ่ เปนการเกือ้ หนุนการแกปญ  หาดังกลาว จึงตอง มีวิธีการในการคัดแยกมอดขาวสารออกจากขาวสารกอนการ บรรจุเพือ่ จําหนายแกผบู ริโภค จากการศึกษางานวิจยั ทีเ่ กีย่ วของ พบวาวิธกี ารคัดแยกมอดขาวสารทีใ่ ชกนั ทัว่ ไป ไดแก การนําไป สีใหม ใชมอื คัดแยก ใชตะแกรงแยก ใชใบสมุนไพรในการไล นําไปตากแดดหรือใชสารเคมี ซึง่ วิธปี อ งกันโดยใชสารเคมีนนั้ ตองระมัดระวังถึงอันตรายและสารพิษตกคางหลังการใช (ชุมพล กันทะ, 2533; ชูวทิ ย ศุขปราการ และ กุสมุ า นวลวัฒน, ม.ป.ป.; ไพฑูรย อุไรรงค, 2537; ไพฑูรย อุไรรงค และกิตยิ า กิจควรดี, 2541) และจากการศึกษาขอมูลเบือ้ งตนดังกลาว พบวายังไมพบ เครือ่ งมือทางกล ทีเ่ ขามาชวยในการคัดแยกมอดขาวสาร ดวยเหตุ นี้ การคัดแยกมอดขาวสารที่ปนอยูในขาวสารดวยเครื่องมือที่ เหมาะสม จึงเปนวิธกี ารทีส่ าํ คัญ เพือ่ ชวยแกปญ  หามอดขาวสาร ทําลายขาวสาร และ เพือ่ ความสะดวกรวดเร็ว ประหยัดทัง้ เวลา และแรงงานคน ตลอดจนชวยรักษามูลคาของขาวสาร และลด ความสูญเสียจากการเขาทําลายของมอดขาวสาร ไดอกี ทางหนึง่ วัตถุประสงคของการวิจยั การศึกษานี้มีวัตถุประสงค เพื่อศึกษาปจจัยที่มีผลตอ สมรรถนะ ของชุดทําความสะอาดและคัดแยกมอดขาวสาร ซึง่ ใช หลักการแบบลมดูด โดยมีวตั ถุประสงคเฉพาะดังนี้ 1. ศึกษาแนวทางการออกแบบและสรางชุดทําความสะอาด และคัดแยกมอดขาวสาร 2. ทดสอบและประเมินผลของปจจัยที่มีตอสมรรถนะ ของชุดทําความสะอาดและคัดแยกมอดขาวสาร

g n ri

e e in

u t l ir cu

l a r

g n E

อุปกรณและวิธีการวิจัย 1. การศึกษาแนวทางในการออกแบบและสรางชุดทําความ สะอาดและคัดแยกมอดขาวสาร การศึกษาแนวทางในการออกแบบออกแบบในครั้งนี้ ไดศึกษาการใชหลักการของพัดลมดูด แบบหมุนเหวี่ยง โดย อาศัยแรงดูดจากการหมุนของพัดลม ซึง่ รายละเอียดของการออก แบบมีดงั นี้ เกณฑในการออกแบบ 1) ชุดทดสอบไดออกแบบ โดยใชหลักการทําความสะอาด และคัดแยกแบบพัดลมดูด 2) มีความสามารถในการคัดแยกไมตา่ํ กวา 1,000 กิโลกรัม ตอวัน 3) สามารถปอนเมล็ดขาวสารไดอยางตอเนือ่ ง และไหล ลงสูช ดุ คัดแยกอยางอิสระ ไมมกี ารคัง่ คางของเมล็ด 4) สามารถปรับความเร็วลมไดหลายระดับ

Thai Society of Agricultural Engineering Journal, Vol. 14 No. 1, January - December 2008

5) ชิน้ สวนหลักสามารถถอดประกอบไดงา ย เพือ่ สะดวก ในการทดสอบปจจัยตางๆและชิ้นสวนวัสดุของชุดคัดแยกทั้ง หมดไมมคี วามซับซอน สามารถหาซือ้ ไดงา ยในทองถิน่ 2. การทดสอบและประเมินผลของปจจัยที่มีตอสมรรถนะ ของชุดทําความสะอาด และคัด แยกมอดขาวสาร งานสวนนี้ มุงเนนที่จะดําเนินการศึกษาปจจัยตางๆ ที่มี ผลตอสมรรถนะของชุดทําความสะอาดและคัดแยกมอดขาวสาร แบบลมดูด การทดสอบและเก็บขอมูลโดยเนนที่หนวยชุดคัด แยก ซึง่ เลือกปจจัยหลักทีม่ ผี ลตอการคัดแยก ไดแก ความเร็วลม มุมบานพับ และอัตราการปอน คาชี้ผลในการศึกษา ไดแก เปอรเซ็นตการคัดแยก เปอรเซ็นตความสะอาดและเปอรเซ็นต ความสูญเสียเนือ่ งจากการคัดแยก

โมง และมุมบานพับ 4 ระดับ คือ 30, 35, 40 และ 45 องศา ซึง่ มี มุมบานพับเปนตัวแปรสําคัญในการกําหนดความเร็วในการ เคลือ่ นทีข่ องขาวสาร และเปนปจจัยหลักทีม่ ผี ลตอประสิทธิภาพ ของชุดทําความสะอาดและคัดแยกมอดขาวสาร 5. การวิเคราะหขอมูล จากผลการทดสอบดังกลาวขางตน นําขอมูลที่ไดมา วิเคราะหความแปรปรวน ปฏิกริ ยิ าสัมพันธ และเปรียบเทียบ คาเฉลีย่ ดวยวิธี Least Significant Difference (LSD) ทีร่ ะดับ ความเชือ่ มัน่ 99 เปอรเซ็นต เพือ่ ศึกษา อัตราการปอน มุมบาน พับ และแนวโนมของความเร็วลม ของชุดทําความสะอาดและ คัดแยกมอดขาวสาร

g n i า 3. วัสดุ อุปกรณที่ใชในการทดสอบ 1. ผลการศึกษาแนวทางการออกแบบสรางชุดทดสอบการทํ r eด 1) ชุดทดสอบทําความสะอาดและคัดแยกมอดขาวสาร ความสะอาดและคัดแยกมอดขาวสารแบบลมดู e แบบลมดูด n 1) โครงเครือ่ ง ทําหนาทีเ่ ปนiฐานสํ าหรับติดตัง้ อุปกรณ 2) เครือ่ งชัง่ แบบตัวเลข ความละเอียดทศนิยม 2 ตําแหนง และชิน้ สวนตางๆ ทัง้ หมด ใชเหล็g กฉากขนาด 1.5 x 1.5 นิว้ หนา n มีหนวยวัดเปนกรัม 3 มิลลิเมตร เปนสวนประกอบทั E ง้ หมด ซึง่ มีความแข็งแรงเพียง l 3) เครือ่ งวัดความเร็วลม พอทีจ่ ะรองรับน้a าํ หนักชิน้ สวนทัง้ หมดได r 4) นาฬกาจับเวลา 2) ถัu งปอน ทําจากเหล็กแผนมีความหนา 3 มิลลิเมตร มี t l 5) ถุงเก็บตัวอยางและอุปกรณในการสุม ตัวอยาง ขนาดรองรั บเมล็ดไดประมาณ 2,000 กรัม สามารถปอนเมล็ด u 6) เมล็ดขาวสารพันธุห อมมะลิ c าสูช ดุ คัดแยกไดอยางตอเนือ่ ง มีลนิ้ ชัก ปด-เปด ดานลาง i ขเพืาอ่วสารข r g ใหสามารถกําหนดอัตราการปอนตางๆได และมีหนากวาง A 4. วิธีดําเนินการทดสอบ เต็มความกวางของบานพับ เพือ่ ปลอยเมล็ดขาวสารเขาสูช ดุ คัด f ปจจัยในการศึกษาทดสอบประกอบดวo ย อัตราการปอน แยกไดอยางสม่ําเสมอ แตกตางกัน 4 ระดับ คือ 125, 250, 360tและ 590 กิโลกรัมตอชัว่ y 3) ชุดบานพับ ประกอบดวยตูส ฝี ด ดานในมีชดุ บานพับ e i ลั ก ษณะเป น แผ น เหล็ ก พั บ วางสลั บ กั น แผ น เหล็ ก หนา 2 c มิลลิเมตร โดยชุดบานพับนี้สามารถปรับมุมในระดับตางๆที่ o S เหมาะสมได i a 4) พัดลมดูด และโรตารีวาลว ประกอบดวยพัดลมดูด h T ผลการวิจัยและวิจารณ

ภาพที่ 1 สวนประกอบของชุดทดสอบการทําความ สะอาดและ คัดแยกมอดขาวสาร

ภาพที่ 2 ชุดบานพับ

วารสารสมาคมวิศวกรรมเกษตรแหงประเทศไทย ปที่ 14 ฉบับที่ 1 มกราคม - ธันวาคม 2551

5

ภาพที่ 3 ความสัมพันธระหวางเปอรเซ็นตการคัดแยกกับมุมบานพับทีอ่ ตั ราปอนตางๆ

แบบเหวีย่ งหนีศนู ย (Centrifugal Fan) โดยพัดลมดูดนีจ้ ะมีชอ ง ปรับปริมาณลม เพือ่ ทีจ่ ะสามารถปรับความเร็วลมในระดับตางๆ ทีเ่ หมาะสมได พัดลมดูดทําหนาทีเ่ ปนตัวดูดสิง่ เจือปนและมอด ขาวสารใหออกมาจากขาวสารในลักษณะของลมวน จากนัน้ สิง่ เจือปนและมอดขาวสารจะตกลงมาทางชองทางออกสิง่ เจือปน ผานโรตารีวาลว 5) โรตารีวาลว ทําหนาทีเ่ ปนตัวชวยปองกันการไหลยอน กลับของลม ไมใหยอนเขาไปในระบบ ซึ่งอาจมีผลใหชุดทํา ความสะอาดและคัดแยกมอดขาวสารทํางานไดไมเต็มประสิทธิ ภาพ 6) ไซโคลน ทําหนาทีเ่ ปนตัวชวยในการควบคุมทิศทางลม และปองกันการฟุงกระจายของฝุนละอองที่ถูกดูดผานพัดลม ออกมา

g A f

o y

t e ตารางที่ 1 เปรียบเทียบคาเฉลี ่ยiเปอรเซ็นตการคัดแยก c ทีอ่ ตั ราการปo อน และมุมบานพับระดับตางๆ S โดยใช i วธิ ี LSD ทีร่ ะดับนัยสําคัญ 0.01 a อัตราการป Thอน การคัดแยก (%) (kg/h) 125 250 360 590

30 96 c 90 b 84 b 80 b

มุมบานพับ(องศา) 35 40 91 bc 88 ab 86 ab 83 ab 81 ab 79 ab 78 ab 74 ab

g n ri

e e in

u t l ir cu

l a r

g n E

45 82 a 77 a 71 a 69 a

หมายเหตุ: คาเฉลีย่ ในตารางในแนวนอนของแตละแถวตาม ดวยตัวอักษรทีเ่ หมือนกัน ไมแตกตางกันในทางสถิติ โดย ใชวธิ ี LSD ทีร่ ะดับนัยสําคัญ 1 เปอรเซ็นต เปนคาเปรียบ เทียบ

6

2. ผลการทดสอบและการศึ ก ษาผลของป จ จั ย ที่ มี ต อ สมรรถนะของชุดทําความสะอาดและคัดแยกมอดขาวสาร ผลการทดสอบเครือ่ งคัดแยกทีอ่ ตั ราการปอน และมุมบาน พับระดับตางๆ จากภาพที่ 3 แนวโนมเมือ่ อัตราการปอนเพิม่ ขึน้ ทีร่ ะดับมุมบานพับเดียวกัน เปอรเซ็นตการคัดแยกมีคา ลดลง เมือ่ พิจารณาแนวโนม สําหรับมุมบานพับทีเ่ พิม่ ขึน้ ทีร่ ะดับอัตราการ ปอนเดียวกัน เปอรเซ็นตการคัดแยกมีคา ลดลงเชนเดียวกัน และ จากตารางที่ 1 ผลการเปรียบเทียบเปอรเซ็นตการคัดแยก ทีอ่ ตั รา การปอน และมุมบานพับระดับตางๆ พบวา ทีอ่ ตั ราการปอน 250 360 และ 590 กิโลกรัมตอชัว่ โมง ทีม่ มุ บานพับ 35 และ 40 องศา ไมมคี วามแตกตางกันทางสถิติ จากภาพที่ 4 เมื่อพิจารณาแนวโนมเมื่อมุมบานพับเพิ่ม ขึ้น เปอรเซ็นตความสะอาดมีคาเพิ่มขึ้น และจากตารางที่ 2 ผลการเปรียบเทียบเปอรเซ็นตความสะอาด ทีอ่ ตั ราการปอน และ มุมบานพับระดับตางๆ พบวา ทีอ่ ตั ราการปอน 125 และ 360 กิโล กรัมตอชัว่ โมง ทุกระดับมุมบานพับ ไมมคี วามแตกตางกันทาง สถิติ จากภาพที่ 5 แนวโนมเมือ่ อัตราการปอนเพิม่ ขึน้ ทีร่ ะดับ มุมบานพับเดียวกัน เปอรเซ็นตขา วทีส่ ญ ู เสียมีคา ลดลง แตเมือ่

ภาพที่ 4 ความสัมพันธระหวางเปอรเซ็นตความสะอาดกับมุมบาน พับระดับตางๆ

Thai Society of Agricultural Engineering Journal, Vol. 14 No. 1, January - December 2008

ตารางที่ 2 เปรียบเทียบคาเฉลีย่ เปอรเซ็นตความสะอาดที่ อัตราการปอน และมุมบานพับระดับตางๆ โดยใชวธิ ี LSD ทีร่ ะดับนัยสําคัญ 0.01

ตารางที่ 3 การเปรียบเทียบคาเฉลีย่ เปอรเซ็นตขา วทีส่ ญ ู เสียที่อัตราการปอน และมุมบานพับระดับ ตางๆ โดยใชวธิ ี LSD ทีร่ ะดับนัยสําคัญ 0.01

อัตราการปอน (kg/h)

อัตราการปอน (kg/h)

125 250 360 590

30 90.7 a 89.7 a 87.1 a 86.0 a

ความสะอาด (%) มุมบานพับ (องศา) 35 40 93.1 a 95.2 a 91.3 ab 93.4 bc 87.9 a 90.1 a 87.4 ab 89.4 bc

45 97.1 a 94.5 c 92.3 a 91.0 c

30 0.13 a 0.11 a 0.09 a 0.06 a

125 250 360 590

หมายเหตุ: คาเฉลี่ยในตารางในแนวนอนของแตละแถวตาม ดวยตัวอักษรทีเ่ หมือนกัน ไมแตกตางกันในทางสถิติ โดยใช วิธี LSD ทีร่ ะดับนัยสําคัญ 1 เปอรเซ็นต เปนคาเปรียบเทียบ

ขาวทีส่ ญ ู เสีย(%) มุมบานพับ(องศา) 35 40 0.18 a 0.30 b 0.17 ab 0.24 b 0.11 a 0.21 ab 0.07 a 0.16 b

45 0.41 c 0.35 c 0.32 b 0.24 b

หมายเหตุ: คาเฉลีย่ ในตารางในแนวนอนของแตละแถวตาม ดวยตัวอักษรทีเ่ หมือนกัน ไมแตกตางกันในทางสถิติ โดยใช วิธี LSD ทีร่ ะดับนัยสําคัญ 1 เปอรเซ็นต เปนคาเปรียบเทียบ

g n ri

e e in

g A f

u t l ir cu

l a r

g n E

ภาพที่ 5 ความสัมพันธระหวางเปอรเซ็นตขา วทีส่ ญ ู เสียกับมุมบานพับทีอ่ ตั ราปอนตางๆ

o พิจารณาแนวโนมเมือ่ มุมบานพับเพิม่ ขึtน้ y ทีร่ ะดับอัตราการปอน เดียวกัน เปอรเซ็นตขาวที่สูญเสีiยe มีคาเพิ่มขึ้น และจากตารางที่ c 3 ผลการเปรียบเทียบเปอร เซ็นตขา วทีส่ ญ ู เสีย ทีอ่ ตั ราการปอน o และมุมบานพับระดัS บตางๆ พบวา ทีอ่ ตั ราการปอน 125 360 และ i 590 กิโลกรัa มตอชัว่ โมง ทีม่ มุ บานพับ 30 และ 35 องศา ไมมี hางกันทางสถิติ และทีอ่ ตั ราการปอน 590 กิโลกรัมตอ ความแตกต T ชัว่ โมง ทีม่ มุ บานพับ 40 และ 45 องศา ไมมคี วามแตกตางกัน ทางสถิติ เมือ่ พิจารณาโดยรวมของชุดทําความสะอาดและคัดแยก จากคาชีผ้ ลหลักทัง้ สาม คือ เปอรเซ็นตการคัดแยก เปอรเซ็นต ความสะอาด และเปอรเซ็นตขา วทีส่ ญ ู เสีย พบวา คาทีเ่ หมาะสม ทีส่ ดุ สําหรับการใชงานเครือ่ งนี้ คือ ทีอ่ ตั ราการปอน 125 กิโล กรัมตอชัว่ โมง และมุมบานพับ 30 องศา เนือ่ งจากมีเปอรเซ็นต การคัดแยกสูงสุด 96 % เปอรเซ็นตความสะอาด 90.7 % และมี เปอรเซ็นตขา วทีส่ ญ ู เสีย เพียง 0.13 %

ตารางที่ 4 ผลการทดสอบยืนยันผลเครื่องคัดแยกที่อัตราการ ปอน 125 kg/h มุมบานพับ 30 องศา ขาวทีส่ มุ ตัวอยาง 1000 กรัม ทีเ่ วลาตางๆ เวลาในการ การคัดแยก สุม ตัวอยาง (%) (นาที) 5 94 10 95 15 92 20 96 25 92 30 97 เฉลี่ย 94.33

วารสารสมาคมวิศวกรรมเกษตรแหงประเทศไทย ปที่ 14 ฉบับที่ 1 มกราคม - ธันวาคม 2551

ความสะอาด ขาวที่สูญเสีย (%) (%) 91.8 91.3 91.5 91.7 91.1 91.8 91.53

0.116 0.128 0.140 0.120 0.102 0.148 0.126

7

จากตารางที่ 4 ผลการทดสอบยืนยันผลการทํางานแบบตอ เนือ่ ง สําหรับการใชงานเครือ่ งนี้ ทีอ่ ตั ราการปอน 125 กิโลกรัม ตอชัว่ โมง และมุมบานพับ 30 องศา มีเปอรเซ็นตการคัดแยกเฉลีย่ 94.33 % เปอรเซ็นต ความสะอาด 91.53 % และมีเปอรเซ็นต ขาวทีส่ ญ ู เสีย 0.126 %

สรุปผลการวิจัย ปญหาความสูญเสียในขาวสาร ที่เกิดขึ้นจากแมลงศัตรู ขาวระหวางการเก็บรักษา เปนผลใหมกี ารศึกษาปจจัยทีม่ ผี ลตอ สมรรถนะของชุดทําความสะอาดและคัดแยกมอดในขาวสาร ซึง่ มีสว นประกอบหลัก คือ ชุดพัดลม ชุดปอน ชุดบานพับ และ โครงเครือ่ ง โดยใชตน กําลังจากมอเตอรไฟฟา ปจจัยทีใ่ ชในการ ศึกษาไดแก อัตราการปอน 4 ระดับ และมุมบานพับ 4 ระดับ คาชี้ ผลในการทดสอบไดแก เปอรเซ็นตการคัดแยก เปอรเซ็นตความ สะอาด และเปอรเซ็นตขา วทีส่ ญ ู เสีย ซึง่ ไดรบั การวิเคราะหทาง สถิติ และสามารถสรุปผลการศึกษาได ดังนี้ ผลการทดสอบและประเมินผลชุดทําความสะอาดและคัด แยก พบวา เมือ่ อัตราการปอนและมุมบานพับมีคา สูงขึน้ มีผลทํา ใหเปอรเซ็นตการคัดแยกมีแนวโนมลดลง ในขณะทีเ่ มือ่ อัตรา การปอนมากขึ้น เปอรเซ็นตความสะอาดมีแนวโนมลดลง แต เมื่อมุมบานพับใหญขึ้น เปอรเซ็นตความสะอาดเพิ่มขึ้น เชน เดียวกับเมือ่ อัตราการปอนมากขึน้ เปอรเซ็นตขา วทีส่ ญ ู เสียมีแนว โนมลดลง แตเมือ่ มุมบานพับใหญขนึ้ เปอรเซ็นตขา วทีส่ ญ ู เสีย เพิ่มขึ้น จากการวิเคราะหผลการทดสอบทางสถิติและการ วิเคราะหความสัมพันธของกราฟ สามารถสรุปผลไดวาคาที่ เหมาะสมทีส่ ดุ สําหรับการใชงานคือ มุมบานพับ 30 องศา อัตรา การปอน 125 กิโลกรัมตอชัว่ โมง ทีจ่ ดุ นีม้ คี า เปอรเซ็นตการคัดแยก เทากับ 96 % เปอรเซ็นตความสะอาด 90.7 % และเปอรเซ็นต ขาวทีส่ ญ ู เสีย 0.13 % เมือ่ พิจารณาโดยรวมของชุดทําความสะอาดและคัดแยก จากคาชีผ้ ลหลักทัง้ สาม คือ เปอรเซ็นตการคัดแยก เปอรเซ็นต ความสะอาด และเปอรเซ็นตขา วทีส่ ญ ู เสีย โดยทําการทดสอบยืน ยันผลการทํางานแบบตอเนื่องขอเครื่องดังกลาวนี้ ที่อัตราการ ปอน 125 กิโลกรัมตอชัว่ โมง และมุมบานพับ 30 องศา ใหผล การใชงานคือ เปอรเซ็นตการคัดแยกเฉลีย่ 94.33 % เปอรเซ็นต ความสะอาด 91.53 % และเปอรเซ็นตขา วทีส่ ญ ู เสีย 0.126 %

t e ci

o S i a h

T

8

o y

g A f

ขอเสนอแนะ เพือ่ ใหชดุ ทําความสะอาดและคัดแยก มีประสิทธิภาพทีส่ งู ขึน้ ควรจะมีวธิ กี ารหรือเทคนิคทีช่ ว ยลดแรงยึดเกาะของมอดขาว สาร กอนการคัดแยก เนือ่ งจากการสังเกตพฤติกรรมของมอดขาว สารขณะคัดแยก พบวา มอดขาวสารสวนใหญทไี่ มถกู คัดแยก จะเกาะตัวอยูก บั เมล็ดขาวสาร และตกลงมาทีช่ อ งทางออก เปน ผลทําให เปอรเซ็นตการคัดแยกลดลง

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

g n ri

e e in

เอกสารอางอิง

กรมการขาว. ความสําคัญของขาว [ออนไลน] 2549. [อางเมือ่ 5 กันยายน 2549]. จาก [http://www.moac. go.th/builder/ rice/index.php?page=419&clicksub=419]. ชุมพล กันทะ. 2533. หลักการปองกันกําจัดแมลงศัตรูในโรงเก็บ. ขอนแก น : ภาควิ ช ากี ฏ วิ ท ยา คณะเกษตรศาสตร มหาวิทยาลัยขอนแกน. ชูวทิ ย ศุขปราการ, กุสมุ า นวลวัฒน. [ม.ป.ป.]. แมลงศัตรูขา วหลัง เก็บเกีย่ ว. [ม.ป.ท.]: กองกีฏและสัตววิทยา กรมวิชาการ เกษตร กระทรวงเกษตรและสหกรณ. บุษรา จันทรแกวมณี. 2543. แมลงศัตรูผลผลิตและการปองกันกํา จัด. พิมพครัง้ ที่ 2. กรุงเทพฯ: กลุม งานวิจยั แมลงศัตรูผล ผลิตเกษตร กองกีฏและสัตววิทยา กรมวิชาการเกษตร. ไพฑูรย อุไรวงค. 2537. การปองกันกําจัดแมลงศัตรูในโรง เก็บ.กองกีฏและสัตววิทยา กรมวิชาการเกษตร กระทรวง เกษตรและสหกรณ. ไพฑูรย อุไรวงค, กิตยิ า กิจควรดี. 2541. แมลงศัตรูในโรงเก็บ. กองกีฏและสัตววิทยา กรมวิชาการเกษตร กระทรวงเกษตร และสหกรณ. สํานักงานเศรษฐกิจการเกษตร. สถิติการเกษตรประเทศไทย [ออนไลน] 2549. [อางเมือ่ 5 กันยายน2549]. จาก [http:/ /www.oae.go.th/statistic/ yearbook47/section1/ sec1table2.pdf].

u t l ir cu

l a r

g n E

Thai Society of Agricultural Engineering Journal, Vol. 14 No. 1, January - December 2008

การคัดแยกมะขามหวานดวยคุณลักษณะทางกายภาพและสมบัตภิ าพ Seperation of Sweet Tamarind Pod by Physical Characteristics and Image Property

นิตพิ งษ ใจสิน1) บัณฑิต จริโมภาส 2) Nitipong Jaisin1) Bundit Jarimopas2) Abstract The purpose of this research was to determine physical characteristics and image property as related to shape of the sweet tamarind pod. The sweet tamarind of concern included two popular cultivars, i.e. Sitong and Srichompoo.

The parameters of image property and physical characteristics characterizing shape were circumference ratio (C), peduncle angle (a), width and thickness of the pod. Experiment comprised an experimental machine vision system for sorting sweet tamarind. The system featured CCD camera modified to compatibly work with tv-card, sensor, microcontroller and microcomputer. Analysis was achieved by means of image processing technique. Results showed that C of the straight, the sword-like and the curved pod were 55%, 57-65% and 68%, respectively. The ratio of width to thickness for Sitong and Srichompoo was 1.25 and 1.02 respectively. The angle of Sitong and Srichompoo was 152 and 125 degree respectively.

Keywords: Image processing, sweet tamarind, sorting, physical characteristics

g n ri

e e วัตถุประสงคของการศึกษานีเ้ พือ่ หาคุณลักษณะทางกายภาพและสมบัตภิ าพทีส่ มั พันธกบั รูปราiงn ฝกมะขามหวานมะขาม g หวานทีใ่ ชเปนพันธุท นี่ ยิ ม คือ พันธุส ที อง และศรีชมพู ตัวแปรสมบัตภิ าพและลักษณะทางกายภาพที ใ่ ชระบุรปู ราง ไดแก อัตราสวน n เสนรอบวงกลมลอมรอบฝก(C) มุมขัว้ ฝก (a) ความกวาง ความหนาของฝก การทดลองประกอบด Eวย อุปกรณคดั แยกฝกมะขามหวาน l ระดับหองปฏิบตั กิ ารทีป่ ระกอบดวย กลองทีววี งจรปดดัดแปลงใหทาํ งานรวมกับการ ดทีวี ไมโครคอนโทรลเลอร เซนเซอร และ a r คอมพิวเตอร การวิเคราะหดว ยวิธกี ารประมวลผลดวยภาพ ผลการทดลองปรากฏว าตัวแปรกําหนดคุณลักษณะทางกายภาพ คา C ของฝก u t l ตรงไมเกิน 55 % ฝกดาบอยูร ะหวาง 57-65% และฝกโคงมากกวา 68%u อัตราสวนของความกวางตอความหนาในพันธุส ที องเทากับ c 1.25 และพันธุศ รีชมพูเทากับ 1.02 มุมขัว้ ฝกของมะขามหวานพันiธุส ที องอยูท ี่ 152 องศา และพันธุศ รีชมพูอยูท ี่ 125 องศา r คําสําคัญ : การประมวลผลดวยภาพ มะขามหวาน การคัดg แยก ลักษณะทางกายภาพ A f o บทนํา y คัดเลือกมะขามหวานออกเปนผลิตผลทีร่ ะดับคุณภาพตาง ๆ ยัง t มะขามหวานเปนผลไมทiี่คe นไทยนิยมบริโภคมากชนิด ใชแรงงานคนเปนหลักอยู และแรงงานเหลานั้นยังตองมีความ หนึง่ สามารถเก็บรักษาไดนc าน พันธุท นี่ ยิ มรับประทาน ไดแก ชํานาญพอสมควรในการคัดแยก พอถึงฤดูเก็บเกีย่ วแตละสวน o สีทอง ศรีชมพู และน้ าํ ผึง้ เปนตน มะขามหวานพันธุด ี สามารถ จะมีผลผลิตออกมาคราวละมาก ๆ ถาจะใชแรงงานคนในการคัด S i ส่ งู และปจจุบนั นีย้ งั มีการสงออกไปขายยัง ก็อาจตองใชแรงงานคนนับรอยคน ดังนัน้ จึงเปนทีน่ า สนใจที่ จําหนายไดใa นราคาที h (กรมศุลกากร, 2544)ในป พ.ศ.2543 มีปริมาณการ จะสรางระบบคัดเลือกฝกมะขามหวานขึ้นมาเพื่อชวยลด ตางประเทศ T ผลิตสูงถึง 24,493 ตัน มูลคาการสงออก 139.87 ลานบาท การผลิต ภาระแรงงานคนและเพิ่ ม ประสิ ท ธิ ภ าพในการคั ด แยกโดย บทคัดยอ

มะขามทีม่ คี ณ ุ ภาพเปนสิง่ จําเปน รูปรางของมะขามเปนตัวบงชี้ วามะขามฝกไหนเปนของพันธุอ ะไร เชน พันธุศ รีชมพู ฝกจะ มีลักษณะตรงดิ่งเปนสวนใหญ ลักษณะฝกพันธุสีทองจะโคง คลายรูปดาบ หรือบางฝกก็คลายรูปฆองวง เปนตน ปจจุบนั การ

สามารถทีจ่ ะคัดขนาดและตรวจสอบสอบคุณภาพไปพรอมๆกัน ในระบบเดียว ในปจจุบนั นีง้ านทีเ่ กีย่ วกับระบบการคัดแยกฝก มะขามหวานโดยวิธีการประมวลผลดวยภาพนั้นยังไมมีให ศึ ก ษากั น งานวิ จั ย นี้ จึ ง มุ ง ที่ จ ะศึ ก ษาหาตั ว แปรกํ า หนด

1) อาจารยประจํา โปรแกรมวิชาอิเล็กทรอนิกสและคอมพิวเตอร คณะเทคโนโลยีอตุ สาหกรรม มหาวิทยาลัยราชภัฏเชียงราย จ.เชียงราย 57100 2) ศาสตราจารย ภาควิชาวิศวกรรมเกษตร คณะวิศวกรรมศาสตร กําแพงแสน มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร วิทยาเขตกําแพงแสน จ.นครปฐม 73140 วารสารสมาคมวิศวกรรมเกษตรแหงประเทศไทย ปที่ 14 ฉบับที่ 1 มกราคม - ธันวาคม 2551

9

คุณลักษณะทางกายภาพและเทคนิคการประมวลผลดวยภาพเพือ่ เอาไปประยุกตใชคดั แยกรูปรางฝกมะขามหวาน

อุปกรณและวิธีการ อุปกรณ แบงเปนสองสวน คือ ฮารดแวร ไดแก วงจร อิเล็กทรอนิกสควบคุม ระบบสองสวาง และ เซ็นเซอร ซอฟทแวร ไดแก อัลกอลิทมึ (Algorithm) ในการคัดแยกหรือโปรแกรม โดย อาศัยกลอง CCD ยีห่ อ NPC รุน 760E 380 TV-Line ในการถาย ภาพแลวแปลงสัญญาณ CCD ใหเปน ดิจติ ลั โดยใชการดแปลง สัญญาณ ยีห่ อ Pixel View รุน PV-TV 304PT ความละเอียด10 Bits หรือ เฟรมแกร็บเบอร (Frame Grabber) ในการใชงานจะ ตองติดตัง้ การดในเครือ่ งคอมพิวเตอรและทําการตอสายสัญญาณ จากกลองผานทางการด หลังจากนั้นจะตองเขียนโปรแกรม ติดตอกับการดเพือ่ อานขอมูลภาพ แลวประมวลผลตามลําดับขัน้ โปรแกรมทีเ่ ขียนขึน้ มา เมือ่ ไดคา ตัวแปรทีต่ อ งใชในระบบการ คัดแลว ก็สง ขอมูลเหลานัน้ ไปยังคอนโทรลเลอรควบคุมซึง่ ตอ อยูภ ายนอก เพือ่ ทําการคัดแยกตอไป (Fig. 1) วิธีการ 1. การเตรียมการ คัดมะขามหวานทีม่ คี วามสมบูรณของ ฝก ไมมีความเสียหายโดยแบงตามลักษณะของ มะขามมีทั้ง หมด 3 แบบ คือมะขามหวาน ฝกตรง ฝกดาบ (ลักษณะคลายรูป ดาบ) และฝกโคง (ลักษณะคลายรูปฆองวง) จํานวนทัง้ หมด 90 ฝก (ลักษณะละ 30 ฝก) พรอมระบุหมายเลขกํากับลําดับของฝก ภายในลักษณะเดียวกัน ชั่งน้ําหนักมะขามหวาน วัดหาขนาด

t e ci

o S i a h

T

ความยาวของฝกจากปลายดานหนึ่งจรดปลายอีกดานหนึ่ง การวัดจะยึดตรงกลางของฝกมะขามหวานเปนหลักในการวัด วัดขนาดความกวางของลําตัวโดยวัดสวนทีก่ วางทีส่ ดุ และแคบที่ สุด บันทึกผล 2. การทดสอบ ปรับมุมมองของกลองในระยะทีส่ ามารถ มองเห็นฝกมะขามไดทวั่ ถึงหรือสูงจากสายพาน 40 เซนติเมตร รันโปรแกรมสําหรับคัดมะขาม ทําไปเรือ่ ยจนกวาจะครบทุกฝก การคัดแยกสายพันธุฝ ก มะขามหวานทําไดโดยการหาอัตราสวน เสนรอบวงกลมลอมรอบฝกโดยใชอปุ กรณใน Figure (1) หรือ การหามุมขัว้ มะขามกับอัตราสวนความกวางตอความหนาดวยวิธี Manual ดังนี้ 3. การวั ด หา Profile มุ ม ขั้ ว มะขาม และอั ต ราส ว น ระหวางความกวางตอความหนา Fig. 2 และ 3 แสดงลักษณะ ในการวัด มุมขัว้ มะขาม 2พันธ คือพันธสที อง และพันธศรีชมพู โดยเสน 1 และ 2 ทําใหเกิดมุมขัว้ ดานหนาของมะขามผลิกฝก 90 องศา เปน Fig 2 แสดงเสน 3 และ 4 ทําใหเกิดมุมขัว้ ดาน ขางของมะขาม Fig 3 แสดงเสน 1-2 และ 3-4 ของพันธุศ รีชมพู Fig. 4 และ 5 แสดงการหาอัตราสวนความกวางตอความหนาของ มะขาม พันธสที อง และพันธศรีชมพู

g n ri

e e in

g n E

l a r 4. เทคนิu คการประมวลผลด วยภาพ ในการประมวลผล t l ้นจะมองภาพเปนขอมูลแบบแถวลําดับ(Array) สัญญาณภาพนั u rชนิicด 2 มิติ โดยมองสดมภ (Column) เปนแกน X และมองแถว

(Row) เปนแกน Y สวนขอมูลของสมาชิกในแถวลําดับจะเปน g fA

o y

light controller LCD camera frame grabber

microcontroller

Computer

Fig. 1 System of tamarind separation 10

Thai Society of Agricultural Engineering Journal, Vol. 14 No. 1, January - December 2008

1 3

1

4

3

4

2 2

Fig. 2 Profile of sweet tamarind pod (Si-Thong)

Fig. 3 Profile of sweet tamarind pod (Sri-Chompoo)

Thickness

Width

Width

Fig. 4 Width and thickness ratio of Sri-Thong pod

t e ci

o S i a h ∑ N

X c =(∑ X i )/N i =1

T

Yi )/N

i =1

e e in

g n E

l a r

uFig. 6 Curvature of sweet tamarind pod t l ir cใหuเปนจุดเริ่ม 0 องศาเมื่อเทียบกับองศารวม (0 - 359 องศา)

o y

……(1)

N

Yc =(

g n ri

Fig. 5 Width and thickness ratio of Sri-Chompoo pod

คาความเข็ม (Intensity) ของจุดสีในแตละภาพ วิธกี ารประมวล ผลภาพนั้นมีทั้งแบบภาพสี (RGB) ภาพขาวดํา (Binary) และ ภาพระดับสีเทาทีเ่ รียกวา (Gray Scale) แตปกติแลวภาพทีน่ ยิ ม ใชในการประมวลผลสัญญาณภาพนั้นมักจะเปนภาพแบบ ระดับสีเทา เพราะวามีการใชพื้นที่ในหนวยความจําที่นอยกวา ภาพสี และมีขอ มูลรายละเอียดของความเขมสีมากกวาภาพแบบ ขาวดํา 4.1. การหาคาความโคงของฝกมะขามหวาน เปนการหารูป รางของฝกมะขามหวานวามีลักษณะฝกเปน ฝกตรง ฝกดาบ หรือฝกโคง นอกจากจะบอกรูปรางแลวยังเปนการคัดเลือกสาย พันธุม ะขามหวานไดอกี ทางหนึง่ การหารูปรางของฝกมะขาม หวานนัน้ (Fig. 6) จะเริม่ จากหาจุดศูนยกลางของภาพเปนอันดับ แรกดังนี้

g A f

Thickness

……(2)

เมื่อ i คือ ลําดับของตําแหนงพิกเซลทีเ่ ปนสีดาํ N คือ จํานวนทัง้ หมดของพิกเซลทีเ่ ปนสีดาํ Xi, Yi คือ ตําแหนงของพิกเซลสีดาํ ในแกน X และ Y ตามลําดับ Xc, Yc คือ จุดศูนยกลางฝกในแกน X และ Y ตามลําดับ เมื่อไดจุดศูนยกลางของรูปแลวขั้นตอนตอไป คือ การ สรางวงกลมทีม่ รี ศั มีทใี่ หญกวาฝกมะขามขึน้ มาครอบฝกมะขาม แลวกําหนดจุดบริเวณขอบของวงกลม ณ ตําแหนงใดตําแหนงหนึง่

ของวงกลม แลวเลือ่ นตําแหนงรัศมีของวงกลมใหเล็กลงทีละ 1 พิกเซล จนกระทัง่ ไปเจอจุดพิกเซลทีเ่ ปนสีดาํ จึงหยุด แลวนําคา รัศมีของวงกลมเต็มวง ลบออกดวยคารัศมีทไี่ ปแตะพิกเซลสีดาํ แลวเก็บคานัน้ เอาไว ทําซ้าํ เดิมตอไปแตเปลีย่ นจุดอางอิงไปทีละ 1 องศาจนครบ 360 องศา และเมือ่ ทําจนครบแลว ใหนาํ คากอน หนาลบดวยคาครัง้ หลังแลวนําคาดังกลาวมาพล็อตเปนกราฟ เพือ่ หาคาจุดทีม่ กี ารเปลีย่ นแปลงอยางฉับพลัน ซึง่ จะเปนสวนขัว้ ทัง้ สองดานของฝกมะขามหวาน ดังสมการตอไปนี้ แลวคํานวณหา ระยะหางของขั้วทั้งสองวาหางกันกี่องศาเมื่อเทียบกับรัศมี ของวงกลม ไดจากสมการตอไปนี้ C = 100 ×

[ p − ( rd max − rd min )] p

……(3)

เมื่อ C คือ คาความแตกตางของรัศมี rdmax คือ เสนรัศมีทหี่ วั ขัว้ rdmin คือ เสนรัศมีทปี่ ลายขัว้ p คือรัศมีวงกลมเทากับ 360 องศา ผลลัพธที่ไดจะเปนเปอรเซ็นตความโคงของฝกมะขาม หวานเมือ่ เทียบกับวงกลม

วารสารสมาคมวิศวกรรมเกษตรแหงประเทศไทย ปที่ 14 ฉบับที่ 1 มกราคม - ธันวาคม 2551

11

Table 1 Width and thickness ratios (manual measurement) of Sweet tamarind Cultivar Width Thickness Ratio Sri-Thong 28.00 22.39 1.25 Sri-Chompoo 22.10 21.76 1.02

ผลการทดลองและวิจารณ Table 2 แสดงคา มุมขัว้ มะขาม 2 พันธ คือ สีทอง และ ศรีชมพูใชจดุ ในการวัด 4 จุด โดยจุดที่ 1 และ 2 เปนการวัดองศา ขัว้ มะขามดานหนา จุดที 3 และ 4 เปนการวัดขัว้ มะขามดานขาง ผลการทดลองในจุดวัดที่ 3 กับ 4 ใหผลทีใ่ กลเคียงกันในมะขาม ทั้ง 2 พันธ คือ 138.4 และ 136.4 (พันธสีทอง) และ113.78 และ113.3 (พันธสชี มพู) สวนจุดวัด 1 และ 2 ของพันธสที องจะ ใหองศามีแตกตางกันมากกวาพันธศรีชมพู พิจารณาความโคงของฝก เพื่อกําหนดรูปรางและพันธุ Table 3 แสดงการหาคาเฉลี่ย C ของมะขาม 3 แบบคือ ฝกตรง ฝกคลายดาบ และฝกโคง ไดคา C ของ ฝกตรง ฝกคลาย ดาบ และ ฝกโคง เปน 51 - 55 % 57 - 65 % และ มากกวา 68 % ตามลําดับ การดูรูปรางเพื่อคัดสายพันธุเปนเพียงรายละเอียด เพียงสวนหนึง่ เทานัน้ ซึง่ ในความเปนจริงแลวยังมีรายละเอียด อีกหลายสวน เพื่อนํามาประกอบกันในการบงชี้วาเปนพันธุ อะไร เชน ลักษณะขัว้ ความหนา และลักษณะเดนบางประการ จึงตองอาศัยความชํานาญพอสมควรในการระบุ ดังนัน้ ในการคัด สายพันธุจ ริง ควรใชระบบการรูจ าํ เขามาชวยในการทํางาน เชน Shape Recognition และ Neural Network จึงจะสามารถคัดได อยางเหมาะสมและมีความถูกตอง

t e ci

Table 3 Percentage of curvature of the sweet tamarind separation at various speeds Shape Percentage of Curvature Straight 51 - 55 % Sword - like 57 - 65 % Curved > 68 %

g n i จั ย ผูวิจัยขอขอบคุณโครงการพัฒนาบัณฑิตศึกษาและวิ r เทคโนโลยีหลังการเก็บเกี่ยว (ADB) มหาวิทe ยาลัe ยเชียงใหมที่ n กรุณาสนับสนุนการวิจัยและ คณะเทคโนโลยี อุตสาหกรรม i g มหาวิทยาลัยราชภัฏเชียงราย ที่ใn หการสงเสริมและสนับสนุน ทุนและเครือ่ งมือตางๆในการนํ Eาเสนอผลงานวิชาการ l a r u เอกสารอางอิง t l กรมสu ง เสริ ม การเกษตร กระทรวงเกษตรและสหกรณ . ir c 2547.มะขามหวาน. แหลงทีม่ า: http://www.doae.go.th/ คําขอบคุณ

g library/html/putsetakit/makamwan.pdf, 18 ธันวาคม 2547.

A f กําธร เรือนฝายกาศ. 2547. การหาคา RGB จากไฟลภาพ BMP.

o y

oสรุป S i ดแยกพันธุของฝกมะขามหวาน เพื่อ จากการศึกษาการคั a หาตัวแปรทีh ใ่ ชในระบบการคัดพันธุ โดยใชเทคนิคการประมวล ผลดวยรูT ปภาพนัน้ พบวาตัวแปรทีม่ อี ทิ ธิพลในการคัดแยกและ สามารถใชเทคนิคการประมวลผลดวยภาพจัดการได คือความ โคงของฝกมะขามหวาน แบงตามกลุม ได 3 กลุม คือ กลุม ฝกตรง ฝกดาบ และฝกโคง นอกจากนัน้ ยังมีตวั แปรทีม่ คี วามเกีย่ วของกับ พันธุ คือ ความหนา ความกวาง และมุมทีข่ วั้ ของฝกมะขาม แต ตองตรวจสอบดวยระบบการวัดแบบธรรมดา (ดวยมือ) ไม สามารถใชระบบการประมวลดวยภาพคัดแยกเนื่องจากเปน ระบบการวัดทีม่ มี ติ มิ ากกวา 2 มิติ ซึง่ ระบบประมวลผลดวยภาพ ทีใ่ ชในการทดลองขัน้ ตนครัง้ เปนระบบแบบ 2 มิตเิ ทานัน้

12

Table 2 Angle profile (degree) of sweet tamarind pod Cultivar Point 1 Point 2 Point 3 Point 4 Sri-Thong 152.1 115.8 138.4 136.4 Sri-Chompoo 125.46 106.64 113.78 113.3

แหลงที่มา : http://www.north.rit.ac.th/elecgmt2/tip/ bmp2rgb.pdf, 2 ตุลาคม 2547. กําธร เรือนฝายกาศ. 2547. การแยกสีภาพ ทีไ่ ดจากการ capture. แหลงที่มา : http://www.north.rit.ac.th/elecgmt2/tip/ vfw2.pdf, 11 ธันวาคม 2547. กําธร เรือนฝายกาศ. 2547. การวัดเปอรเซ็นตความโคงของฝก มะขาม. แหลงทีม่ า : http://www.north.rit.ac.th/elecgmt2/ tip/mkm.pdf, 14 กุมภาพันธุ 2548.

Milan Sonka, Vaclav Hlavac and Roger Boyle.Image Processing, Analysis, and Machine Vision. PWS Publishing, second Ed.1998.

Thai Society of Agricultural Engineering Journal, Vol. 14 No. 1, January - December 2008

การศึกษากระบวนการทําแหงสํารองผงดวยวิธพี น ฝอย An Investigation of Spray Drying Process of Malva Nut Powder

ปณณธร ภัทรสถาพรกุล1) ศุภกิตต สายสุนทร2) จิรยิ า สิงหาบุตร3) มณฑิตา สาดิษฐ4) Pannatorn Patharasathapornkul1) Supakit Sayasoonthorn2) Jiriya Sighabut3) Montita Sadit4) Abstract This research was investigated in malva nut powder production by using spray dryer. For malva nut value added, the purposes were to make a new production trend and give a new consumer choice. In the experiment, an Ohkawara spray dryer model L-8 was used. That was conducted with of 2-treatments malva nut samples with maltodextrin additive; 10 and 20 %TSS, 3-levels inlet hot air temperature; 160, 180 and 200 oC, and at 500-g/h feed rate and 40000-rpm atomizer speed, respectively. From the experiments, dried malva nut powder gave the average final moisture content ranged from 3.42-6.44 %wb. In the 20-%TSS treatment, the process gave productivity higher than the 10-%TSS treatment that ranged from 116.94-145.08 and 64.2070.12 g/h, respectively. The re-watering of malva nut gel and malva nut juice was similarly trend. That gave the average soluble times and the average lightness values of all treatments ranged from; 1.02-1.09, 1.17-1.30, 1.19-1.36, 2.53-3.87 minutes, and 32.71-37.59, 19.01-24.93, 39.80-48.51, 32.84-41.24, respectively. The optimum condition was found at 20-%TSS and 200-oC treatment that gave the best malva nut powder in weight, productivity and solubility.

g n ri

Keyword : Malva Nut, Malva Nut Powder, Spray Drying

e e in

g n E

l a งานวิจยั นีไ้ ดทาํ การศึกษากระบวนการทําแหงสํารองผงดวยวิธพี น ฝอย เพืrอ่ เปนแนวทางและเปนทางเลือกในการเพิม่ มูลคา u รุน L-8 โดยใชกลุม ตัวอยาง 2 ชนิด คือ เนือ้ t ผลิตภัณฑจากผลสํารอง ในการทดลองจะใชเครือ่ งทําแหงแบบพนฝอยของ Ohkawara l สํารองผสมมอลโตเดกซตรินที่ 10 และ 20 %TSS นําไปทําแหงทีอ่ c ณ ุ หภูu มลิ มรอน 160, 180 และ 200 oC อัตราการปอนวัตถุดบิ 2 kg/ i r h และความเร็วรอบอะตอมไมเซอร 40000 rpm ตามลําดับ จากผลการทดลองพบว า ผงสํารองมีความชืน้ สุดทายเฉลีย่ อยูใ นชวง 3.42g 6.44 %wb กลุม ตัวอยาง 20 %TSS มีอตั ราการผลิตสูงA กวา 10 %TSS เฉลีย่ อยูใ นชวง 116.94-145.08 และ 64.20-70.12 g/h ตามลําดับ f %TSS จะมีโทนสีสวางกวา 10 %TSS เนือ่ งจากมีมอลโตเดกซตรินผสมอยูม าก ผงสํารองทีไ่ ดมโี ทนสีนา้ํ ตาลออน กลุม ตัวอยo าง 20 กวา เมือ่ นําผงสํารองไปละลายน้าํ กลับเปyนเนือ้ สํารองและน้าํ สํารอง พบวามีแนวโนมในทิศทางเดียวกัน คือ กลุม ตัวอยาง 20 %TSS t จะละลายตัวไดเร็วกวา และไดเนืiอ้e และน้าํ สํารองทีม่ โี ทนสีเหลืองน้าํ ตาล มีความใสและสวางกวา 10 %TSS โดยมีระยะเวลาละลาย ตัว และคาความสวางของเนือ้ c และน้าํ สํารอง จากกลุม ตัวอยาง 20 และ 10 %TSS เฉลีย่ อยูใ นชวง 1.02-1.09, 1.17-1.30, 1.19-1.36, 2.53o 3.87 นาที และ 32.71-37.59, 19.01-24.93, 39.80-48.51, 32.84-41.24 ตามลําดับ เมือ่ พิจารณาคุณลักษณะโดยรวมพบวาที่ 20 %TSS อุณหภูมิ S ทําแหง 200a oC iมีความเหมาะสมทีส่ ดุ เนือ่ งจากมีอตั ราการผลิตสูง ไดนา้ํ หนักผงสํารองมาก และละลายตัวไดเร็ว คําสําคัญh: สํารอง สํารองผง การทําแหงแบบพนฝอย T บทคัดยอ

1) Lecturer and 3) Undergraudate Student, Department of Agricultural Engineering, Faculty of Engineering, Rajamangala University of Technology Thanyaburi, Pathumthani, Thailand. 12110 2) Lecturer, Department of Farm Mechanics, Faculty of Agriculture, Kasetsart University, Bangkok, Thailand. 10900 * Corresponding author. Tel.: 0-2549-3376; Fax: 0-2549-3564; E-mail address : powpnt@hotmail.com วารสารสมาคมวิศวกรรมเกษตรแหงประเทศไทย ปที่ 14 ฉบับที่ 1 มกราคม - ธันวาคม 2551

13

บทนํา

อุปกรณและวิธีการ

สํารองมีชอื่ สามัญวา Malva nut และชือ่ วิทยาศาสตรวา Scaphium macropodum (Sterculia lychnophora) จัดอยูใ นวงศ สําโรง Sterculiaceae เปนไมยนื ตนสูงประมาณ 45 เมตร ลําตน กลมตรง ไมผลัดใบ แตกกิง่ กานเฉพาะเรือนยอด ชอดอกออกที่ ปลายกิง่ พบไดตามปาดงดิบและปาพืน้ ราบ โดยเฉพาะในแถบ จังหวัดจันทบุรี ระยะผลสุกในชวงเดือนมีนาคมถึงเมษายน ผลเปนผลแหง มีปกซึ่งเจริญมาจากกลีบเลี้ยงเรียกวาปกสําเภา ทําใหผลสามารถปลิวไปตามลมได ผลสํารองเมือ่ นํามาแชนา้ํ เนือ้ หุม เมล็ดจะพองตัวใหญขนึ้ ประมาณ 10 เทา มีลกั ษณะคลายวุน เปนแหลงคารโบไฮเดรท ใหพลังงานสูง และมีสรรพคุณทาง สมุนไพร คือ ลดไข แกรอนใน แกไอ แกเจ็บคอ ขับเสมหะ รวมถึงใชวนุ พอกตาแกอกั เสบตาได ดวยคุณลักษณะเฉพาะตัวดัง กลาว ในปจจุบันไดมีผูหันมานิยมบริโภคผลิตภัณฑน้ําสํารอง พรอมดืม่ กันเพิม่ มากขึน้ ซึง่ สงผลใหมกี ารผลิตออกมาจําหนาย ทัง้ แบบบรรจุขวดและกระปอง ตัง้ แตระดับผูป ระกอบการราย ยอยไปจนถึงภาคอุตสาหกรรม (วุฒ,ิ 2540; พรอมจิตและคณะ, 2543; อภิชยั , 2544) นอกจากการแปรรูปเครือ่ งดืม่ พรอมบริโภค ดวยกระบวน การทางความรอนแลว การแปรรูปเปนผลิตภัณฑกงึ่ สําเร็จรูป ใน รูปของผงละลายน้าํ ก็สามารถทําไดหลายวิธดี ว ยกัน เชน การทํา แหง การระเหย การตกผลึก ซึง่ แตละวิธมี จี ดุ เดนและขอดอยแตก ตางกันไป การเลือกใชจงึ ตองพิจารณาจากคุณลักษณะของวัตถุ ดิบ ความสามารถของกระบวนการ และระดับคุณภาพของ ผลิตภัณฑทตี่ อ งการ ซึง่ จากการศึกษาพบวาวิธกี ารแปรรูปดวย อุณหภูมิสูงภายในระยะเวลาสั้น (High Temperature Short Time, HTST) ไดแก การทําแหงแบบพนฝอย (Spray drying) ซึง่ เปนการทําแหงดวยการพนละอองของเหลวตามไป หรือสวน ทางกับลมรอนจัด เพื่อใหน้ําระเหยออกไปอยางรวดเร็ว และ อนุภาคแหงถูกพาหะลมนําไปแยกจัดเก็บตอไป ไดถกู นํามาใช กับผลิตภัณฑอาหารเหลวหลายชนิด เชน นม กาแฟ และน้าํ ผล ไม เพือ่ ใหผลิตภัณฑคงคุณลักษณะทางกายภาพและคุณคาทาง อาหาร หลังจากการละลายน้าํ กลับไวไดมากทีส่ ดุ (Fayed and Otten, 1997; Sharma, Mulvaney and Rizvi, 2000; วรรณี, 2545) ดวยเหตุผลดังกลาว โครงการวิจยั นีจ้ งึ มีแนวคิดทีจ่ ะศึกษา กระบวนการทําแหงสํารองผงดวยวิธพี น ฝอย ใหอยูใ นรูปของผง ละลายน้าํ เพือ่ สรางมูลคาเพิม่ ใหแกผลิตภัณฑ เพิม่ ทางเลือกให กับผูบ ริโภค รวมถึงสะดวกตอการเก็บรักษาและประหยัดเนือ้ ที่ ในการขนสง โดยมุงเนนที่การศึกษากระบวนการทําแหงแบบ พ น ฝอย อั ต ราการผลิ ต และเปรี ย บเที ย บคุ ณ ลั ก ษณะของ ผลิตภัณฑกอ นและหลังการทําแหงเปนสําคัญ

ในการศึกษากระบวนการทําแหงสํารองผง ดวยวิธีพน ฝอย มีวสั ดุทใี่ ชทดสอบ คือ ผลสํารองแหง และมอลโตเดกซตริน และมีการใชอปุ กรณตา งๆ ดังนี้ คือ เครือ่ งทําแหงแบบพนฝอย (Spray dryer) ของ Ohkawara รุน L-8 ตูอ บลมรอน (Hot air oven) ของ Binder รุน WTB-FED 115 เครือ่ งตรวจสอบหาความ ชืน้ (Infrared moisture determination) ของ AND รุน AD-4712 เครือ่ งวัดคาสี (Tristimulus colorimeter) ของ JUKI รุน JC-801S เครื่องวัดปริมาณของแข็งที่ละลายได (Hand refractometer) เครื่องปนผสม (Blender) และเครื่องชั่งละเอียด (Top load balance) ตามลําดับ ในการทดลองทําแหงสํารองผงดวยวิธพี น ฝอย มีขนั้ ตอน ดําเนินการดังตอไปนี้ คือ 1. เตรียมตัวอยางเนือ้ สํารอง ดวยการแชผลสํารองแหงลง ในน้าํ สะอาด ทีอ่ ตั ราสวน 1:10 เปนเวลา 60 นาที ใหสว นทีเ่ ปน เนือ้ วุน พองตัวออกมา ทําความสะอาดแยกเปลือก เมล็ด และกาก ใย ออกไป นําเนือ้ สํารองทีไ่ ดไปปน ผสมใหเปนเนือ้ เดียวกันทํา การวัดคาปริมาณของแข็งที่ละลายได และคาสีตามมาตรฐาน C.I.E. (L*, a*, b*) ตามลําดับ 2. นําเนือ้ สํารองสดในขอ 1. มาผสมกับมอลโตเดกซตริน และปน ผสมใหเปนเนือ้ เดียวกัน โดยปรับปริมาณของแข็งทีล่ ะ ลายไดเปน 10 และ 20 %TSS ตามลําดับ ทําการวัดคาสีตามมาตร ฐาน C.I.E. เชนเดียวกับเนือ้ สํารองสด 3. นําเนือ้ สํารองผสมมอลโตเดกซตรินในขอ 2. จํานวน 1000 g ไปทําแหงดวยวิธกี ารพนฝอย ทีอ่ ณ ุ หภูมลิ มรอนขาเขา 160, 180 และ 200 oC อัตราการปอน 2 kg/h และความเร็วรอบ อะตอมไมเซอร 40000 rpm ตามลําดับ 4. นําผงสํารองทีไ่ ดจากการทําแหงแบบพนฝอยในขอ 3. ไปชัง่ น้าํ หนัก วัดคาสีตามมาตรฐาน C.I.E. และคํานวณหาอัตรา การผลิต ตามลําดับ 5. นําผงสํารองทีไ่ ดจากการทําแหงแบบพนฝอยในขอ 3. ไปละลายน้าํ กลับเปนเนือ้ สํารอง โดยนําผงสํารองผสมน้าํ รอน อุณหภูมิ 100 oC ทีอ่ ตั ราสวน 1:8 และ 1:4 สําหรับตัวอยางเนือ้ สํารองผสมมอลโตเดกซตริน 10 และ 20 %TSS ตามลําดับ วัดคา ปริมาณของแข็งทีล่ ะลายได คาสีตามมาตรฐาน C.I.E. และระยะ เวลาการละลายตัว ของเนือ้ สํารองละลายกลับ ตามลําดับ 6. นําผงสํารองทีไ่ ดจากการทําแหงแบบพนฝอยในขอ 3. ไปละลายน้ํากลับเปนน้ําสํารอง โดยนําผงสํารองผสมน้ํารอน อุณหภูมิ 100 oC ทีอ่ ตั ราสวน 1:24 และ 1:12 สําหรับตัวอยางเนือ้ สํารองผสมมอลโตเดกซตริน 10 และ 20 %TSS ตามลําดับ วัดคา ปริมาณของแข็งทีล่ ะลายได คาสีตามมาตรฐาน C.I.E. และระยะ

t e ci

o S i a h

T

14

o y

g A f

g n ri

e e in

u t l ir cu

l a r

g n E

Thai Society of Agricultural Engineering Journal, Vol. 14 No. 1, January - December 2008

เวลาการละลายตัว ของน้าํ สํารองละลายกลับ ตามลําดับ 7. ทําการวิเคราะหและสรุปผล การทําแหงสํารองผงดวย วิธพี น ฝอย อัตราการผลิต และคุณลักษณะของตัวผลิตภัณฑ โดย พิจารณาการเปลีย่ นแปลงในชวงสถานะตาง ๆ เนือ้ สํารอง เนือ้ สํารองผสมมอลโตเดกซตริน สํารองผง เนือ้ สํารองละลายกลับ และน้าํ สํารองละลายกลับ จากลักษณะปรากฎทีเ่ ห็นไดจากภาย นอกเทานั้น

ผลการทดลองและวิจารณ จากการศึกษากระบวนการทําแหงสํารองผงดวยวิธีพน ฝอย ขอมูลคุณลักษณะของเนือ้ สํารองสด และเนือ้ สํารองผสม มอลโตเดกซตริน ทีผ่ า นการเตรียมตัวอยางตามแผนการทดลอง กอนนําไปผานกระบวนการทําแหง แสดงในตารางที่ 1 และแผน ภูมคิ า สีในภาพที่ 1 เนือ้ สํารองสดมีโทนสีนา้ํ ตาลเขมตามมาตร ฐาน C.I.E. (L*a*b*) เฉลีย่ อยูร ะหวาง 14.27 ถึง 14.34, -2.8 ถึง 3.43 และ 3.66 ถึง 3.82 ตามลําดับ หลังจากผสมมอลโตเดกซตริ นแลว เนือ้ สํารองจะมีโทนสีนา้ํ ตาลทีอ่ อ นลงตามปริมาณของมอ ลโตเดกซตรินที่ผสมลงไป ดังคาความสวาง L* ที่เพิ่มสูงขึ้น และคาโทนสีเหลือง b* ที่เพิ่มมากขึ้น โดยมีคาสีเฉลี่ยที่ 10 %TSS อยูใ นชวง 20.87 ถึง 21.19, -0.64 ถึง -6.77 และ 10.34 ถึง

10.74 และมีคา สีเฉลีย่ ที่ 20 %TSS อยูใ นชวง 31.59 ถึง 32.67, 3.41 ถึง 3.83 และ 20.01 ถึง 22.03 ตามลําดับ จากตัวอยางเนื้อสํารองผสมมอลโตเดกซตริน เมื่อผาน การทําแหงแบบพนฝอยเปนผงสํารองแหงแลว ขอมูลทีไ่ ดแสดง ในตารางที่ 2 แผนภูมคิ า สีในภาพที่ 2 และกราฟอัตราการผลิตและ ความชืน้ สุดทายในภาพที่ 3 ผงสํารองทีไ่ ดจะมีคา ความชืน้ สุดทา ยลดลง และมีอตั ราการผลิตสูงขึน้ ตามอุณหภูมขิ องลมรอนใน การทําแหงทีส่ งู ขึน้ ทัง้ สองกลุม ตัวอยาง 10 และ 20 %TSS มีคา อยูร ะหวาง 3.56-6.44, 3.42-5.08 %wb และ 64.20-70.12, 116.94145.08 g/h ตามลําดับ ซึง่ เปนไปตามกลไกของการทําแหงวัสดุ ทีร่ ะดับอุณหภูมสิ งู ยอมลดความชืน้ ลงไดมากกวาอุณหภูมติ า่ํ ณ ความเร็วรอบอะตอมไมเซอรและอัตราการปอนวัสดุเทากัน และ ผงสํารองที่แหงสนิทมากกวาจะเกิดการสูญเสีย ติดไปกับผนัง หองทําแหงและระบบลําเลียงไดนอยกวา จึงไดอัตราการผลิต ทีส่ งู กวา ตามลําดับ และเมือ่ เปรียบเทียบทีร่ ะดับอุณหภูมขิ องลม รอนเทากันกลุม ตัวอยาง 20 %TSS จะมีคา ความชืน้ สุดทายต่าํ กวา และมีอตั ราการผลิตมากกวา กลุม ตัวอยาง 10 %TSS เนือ่ งจาก ปริมาณของแข็งในตัวอยางตัง้ ตนมีมากกวา และปริมาณน้าํ ทีต่ อ ง ถูกระเหยมีนอ ยกวา ตามลําดับ เมือ่ พิจารณาคาสีของผงสํารองทีผ่ า นการทําแหงแบบพนฝอย

g n ri

e e in

l a r

g n E

u t l icวอยuาง และอุณหภูมทิ าํ แหง ชนิดr ของตั g เนือ้ สํารองผสมมอลโตเดกซตริน เนือ้ สํารองสด A 10 %TSS 20 %TSS f o 160 C 180 C 200 C 160 C 180 C 200 C 160 C 180 C 200 C y t 1000 1000 1000 1000 1000 1000 e i c

ตารางที่ 1 คุณลักษณะของเนือ้ สํารองกอนการทําแหง รายการขอมูล

o

ปริมาณ (g) คาสีมาตรฐาน C.I.E. L* a* b*

o S i a h

T

14.34 -3.43 3.78

o

14.34 -3.19 3.82

o

14.27 -2.8 3.66

o

21.19 -0.64 10.34

o

o

20.98 20.87 -0.73 -0.77 10.6 10.74

o

o

o

32.43 31.59 32.67 3.41 3.57 3.83 21.01 21.59 22.03

ภาพที่ 1 แผนภูมคิ า สีของเนือ้ สํารองกอนการทําแหง วารสารสมาคมวิศวกรรมเกษตรแหงประเทศไทย ปที่ 14 ฉบับที่ 1 มกราคม - ธันวาคม 2551

15

ตารางที่ 2 คุณลักษณะของผงสํารองทีไ่ ดจากการทําแหงแบบพนฝอย รายการขอมูล อัตราการผลิต (g/h) ความชืน้ (%wb) คาสีมาตรฐาน C.I.E. L* a* b*

เนือ้ สํารองผสมมอลโตเดกซตริน 10 %TSS 20 %TSS o o o o 160 C 180 oC 200 oC 160 C 180 C 200 C 64.20 6.44 63.72 2.08 24.22

67.63 5.30 66.03 2.02 23.63

70.12 3.56 67.63 1.85 22.6

116.94 119.87 145.08 5.08 5.02 3.42 72.53 72.58 72.94 1.61 1.58 1.54 20.72 18.17 18.14

g n ri

e e in

g n E

l a ภาพที่ 2 แผนภูมคิ า สีของผงสํารองทีไ่ ดจากการทําแหr งแบบพนฝอย u t l ir cu g A f o y t ie c o S i ภาพที่ 3 กราฟแสดงอัตราการผลิตและความชืน้ สุดทายของผงสํารอง a h

T

พบวากลุม ตัวอยาง 10 %TSS จะมีโทนสีเหลืองครีมทีค่ ล้าํ มาก กวาตัวอยาง 20 %TSS โดยมีคาสีเฉลี่ยที่ 10 และ 20 %TSS ตามมาตรฐาน C.I.E. (L*a*b*) อยูใ นชวง 63.72-67.63, 1.85-2.08 และ 22.60-24.22 และ 72.53-72.94, 1.54-1.61 และ 18.14-20.72 ตามลําดับ คาโทนสีเหลืองของทัง้ สองกลุม ตัวอยางจัดวาอยูใ น เกณฑชว งเดียวกัน แตจะแตกตางกันทีค่ า ความสวางอยางชัดเจน เนือ่ งจากตัวอยาง 20 %TSS มีปริมาณมอลโตเดกซตรินผสมอยู มากกวาจึงใหความขาวและสวางมากกวาที่ 10 %TSS สําหรับ ระดับของอุณหภูมิลมรอนในการทําแหงไมสงผลชัดเจนเทา

16

ปจจัยจากอัตราสวนผสมมอลโตเดกซตริน เมื่ อ นํ า ผงสํ า รองมาละลายน้ํ า กลั บ เป น เนื้ อ สํ า รอง ตามอัตราสวนในแผนการทดลอง เพื่อใหกลับไปเปนเสมือน ตัวอยางเนือ้ สํารองตัง้ ตน ขอมูลทีไ่ ดแสดงในตารางที่ 3 แผนภูมิ คาสีในภาพที่ 4 กลุม ตัวอยางที่ 10 และ 20 %TSS สามารถละลาย กลับเปนเนือ้ สํารองทีม่ ปี ริมาณของแข็งใกลเคียงกับตัวอยางเริม่ ตน โดยมีคา อยูร ะหวาง 9.33-10.20 และ 19.80-20.10 %TSS และ สามารถละลายกลับไดภายในระยะเวลา 1.17-1.30 และ 1.02-1.09 นาที ตามลําดับ กลุม ตัวอยางที่ 20 %TSS สามารถละลายตัวได

Thai Society of Agricultural Engineering Journal, Vol. 14 No. 1, January - December 2008

ตารางที่ 3 คุณลักษณะของเนือ้ สํารองละลายกลับ รายการขอมูล

เนือ้ สํารองผสมมอลโตเดกซตริน 10 %TSS 20 %TSS o o o o 160 C 180 oC 200 oC 160 C 180 C 200 C

คาสีมาตรฐาน C.I.E. L* 19.01 a* 0.13 b* 9.8 ปริมาณของแข็ง (%TSS) 9.8 ระยะเวลาการละลาย (นาที) 1.17

21.76 1.29 13.41 10.2 1.3

24.93 2.82 17 9.93 1.19

32.71 3.77 22.91 20.08 1.02

35.56 37.59 4.08 4.37 23.73 25.4 19.8 20.1 1.09 1.07

g n ri

e e in

l a r

ภาพที่ 4 แผนภูมคิ า สีของเนือ้ สํารองละลายกลับ

g n E

u t l ตารางที่ 4 คุณลักษณะของน้าํ สํารองละลายกลับ u c i r เนือ้ สํารองผสมมอลโตเดกซตริน g A รายการขอมูล 10 %TSS 20 %TSS f 160 C 180 C 200 C 160 C 180 C 200 C o y คาสีมาตรฐาน C.I.E.t L* 32.84 36.7 41.24 39.8 44.72 48.51 e i คาสี C.I.E.c(L*a*b*) a* 10.49 10.01 9.04 9.45 11 10.42 o คาสี C.I.E. (L*a*b*) b* 55.03 48.54 52.45 52.12 58.19 58.3 S มาณของแข็ง (%TSS) 3.5 3.67 3.57 7.7 7.6 7.27 i ปริระยะเวลาการละลาย a (นาที) 3.87 2.95 2.53 1.36 1.35 1.19 h o

o

o

o

o

o

T

ภาพที่ 5 แผนภูมคิ า สีของน้าํ สํารองละลายกลับ วารสารสมาคมวิศวกรรมเกษตรแหงประเทศไทย ปที่ 14 ฉบับที่ 1 มกราคม - ธันวาคม 2551

17

เร็วกวา 10 %TSS เล็กนอย เนือ่ งจากมีปริมาณมอลโตเดกซตริ นผสมอยูมากจึงชวยใหละลายไดเร็วขึ้น แตเมื่อเปรียบเทียบ ระหวางอุณหภูมลิ มรอนในการทําแหงจะไมสง ผลอยางชัดเจน นัก เนือ่ งจากตัวถูกละลายในชวงแรกเปนมอลโตเดกซตริน ซึง่ ตองใชเวลาอีกประมาณ 10 นาที สวนที่เปนเนื้อสํารองจึง พองกลับมามีลักษณะเปนเจลเชนเดิม เมื่อพิจารณาคาสีพบวา เนือ้ สํารองละลายกลับมีโทนสีนา้ํ ตาลเขมตามมาตรฐาน C.I.E. (L*a*b*) เฉลีย่ ที่ 10 และ 20 %TSS อยูใ นชวง 19.01-24.93, 0.132.82 และ 9.80-17.00 และ 32.71-37.59, 3.77-4.37 และ 22.91-25.40 ตามลําดับ ซึง่ กลุม ตัวอยางที่ 10 %TSS จะมีโทนสีนา้ํ ตาลเขมมาก กวาที่ 20 %TSS และระดับอุณหภูมลิ มรอนในการทําแหงทีเ่ พิม่ ขึ้นจะทําใหเนื้อสํารองละลายกลับมีโทนสีน้ําตาลที่สวางขึ้น เนื่องจากตัวผงสํารองซึ่งแหงสนิท สูญเสียไปกับผนังหองทํา แหงและระบบลําเลียงนอยลง ไดปริมาณผงสํารองที่มีมอลโต เดกซตรินผสมอยูคืนกลับมามากขึ้น จึงมีสีโทนน้ําตาลที่สวาง เพิม่ มากขึน้ ตามลําดับ เมือ่ นําผงสํารองมาละลายน้าํ ใหเปนน้าํ สํารอง ตามอัตรา สวนในแผนการทดลอง เพือ่ ใหใกลเคียงกับลักษณะการบริโภค ตามความเปนจริงมากทีส่ ดุ ขอมูลทีไ่ ดแสดงในตารางที่ 4 แผน ภูมคิ า สีในภาพที่ 5 กลุม ตัวอยางที่ 10 และ 20 %TSS สามารถ ละลายเปนน้าํ สํารองทีม่ ปี ริมาณของแข็งอยูร ะหวาง 3.50-3.57 และ 7.27-7.70 %TSS และสามารถละลายไดภายในระยะเวลา 2.53-3.87 และ 1.19-1.36 นาที ตามลําดับ กลุม ตัวอยางที่ 20 %TSS สามารถละลายตัวได เร็วกวา 10 %TSS และอุณหภูมลิ มรอนใน การทําแหงทีส่ งู ขึน้ จะชวยใหผงสํารองสามารถละลายน้าํ ไดเร็ว ขึน้ เนือ่ งจากผงสํารองทีแ่ หงสนิทมีปริมาณมอลโตเดกซตรินคืน กลับมาผสมอยูม ากกวา ดังทีก่ ลาวไปแลวขางตน แตอยางไรก็ตาม ยังคงตองใชเวลาพองตัวของเนือ้ เจลอีกประมาณ 10 นาที เชน เดียวกับการละลายกลับเปนเนือ้ สํารอง เมือ่ พิจารณาคาสีพบวา น้ําสํารองละลายกลับมีโทนสีเหลืองคล้ําตามมาตรฐาน C.I.E. (L*a*b*) เฉลีย่ ที่ 10 และ 20 %TSS อยูใ นชวง 32.84-41.24, 9.0410.49 และ 48.54-55.03 และ 39.80-48.51, 9.45-11.00 และ 52.1258.30 ตามลําดับ ซึง่ กลุม ตัวอยางที่ 10 %TSS จะมีโทนสีเหลือง คล้าํ มากกวาที่ 20 %TSS และระดับอุณหภูมลิ มรอนในการทํา แหงที่เพิ่มขึ้นจะทําใหน้ําสํารองละลายกลับมีโทนสีที่สวางขึ้น ดังเหตุผลเชนเดียวกันกับเนือ้ สํารองละลายกลับขางตน

t e ci

g A f

o y

o S i a h

T

สรุป จากการศึกษากระบวนการทําแหงสํารองผงดวยวิธีพน ฝอย โดยใชตวั อยางเนือ้ สํารองผสมมอลโตเดกซตรินที่ 10 และ 20 %TSS เปนตัวอยางทดลอง นําไปทําแหงทีอ่ ณ ุ หภูมลิ มรอน 18

ขาเขา 160, 180 และ 200 oC อัตราการปอนวัตถุดบิ 2 kg/h และ ความเร็วรอบอะตอมไมเซอร 40000 rpm ตามลําดับ จากผลการ ทดลองพบวา 1) ปริมาณสวนผสมมอลโตเดกซตริน ชวยใหเนือ้ สํารอง แหงตัวไดงาย และมีอัตราการผลิตสูงขึ้น และสงผลตอโทนสี ของตัวอยางเนือ้ สํารองและผงสํารอง คือ โทนสีนา้ํ ตาลจะออน ลงหรือสวางมากขึน้ ตามสวนผสม ผงสํารองจากกลุม ตัวอยาง 10 และ 20 %TSS มีคา เฉลีย่ ตามมาตรฐาน C.I.E. (L*a*b*) อยูใ น ชวง 63.72-67.63, 1.85-2.08 และ 22.60-24.22 และ 72.53-72.94, 1.54-1.61 และ 18.14-20.72 ตามลําดับ 2) อัตราการผลิตผงสํารองเพิ่มขึ้นตามอุณหภูมิของลม รอนและเปนสวนกลับของความชืน้ สุดทาย เนือ่ งจากอุณหภูมสิ งู สามารถลดความชืน้ ไดดกี วาตามกลไกการทําแหงวัสดุ เมือ่ ผง สํารองแหงสนิทมีความชืน้ สุดทายต่าํ จึงเกิดการสูญเสียนอยลง และมีอตั ราการผลิตมากขึน้ กลุม ตัวอยาง 10 และ 20 %TSS มี คาความชืน้ สุดทาย และอัตราการผลิต เฉลีย่ อยูร ะหวาง 3.56-6.44, 3.42-5.08 %wb และ 64.20-70.12, 116.94-145.08 g/h ตามลําดับ 3) ความสามารถในการละลายตัวเปนสัดสวนโดยตรงกับ สวนผสมมอลโตเดกซตรินและอุณหภูมลิ มรอน เมือ่ ตัวอยางมี ุ หภูมทิ าํ แหงสูง ทําใหไดปริมาณ ปริมาณของแข็งมาก และใชอณ ผงสํารองซึง่ มีตวั ถูกละลายกลับคืนมามาก จึงชวยใหละลายกลับ เปนเนือ้ สํารอง และน้าํ สํารองไดเร็วขึน้ กลุม ตัวอยางที่ 10 และ 20 %TSS สามารถละลายกลับเปนเนื้อสํารองไดภายในระยะ เวลา 1.17-1.30 และ 1.02-1.09 นาที และละลายกลับเปนน้าํ สํารอง ไดภายในระยะเวลา 2.53-3.87 และ 1.19-1.36 นาที ตามลําดับ 4) เมื่อพิจารณาคุณลักษณะโดยรวม ของการทําแหง สํารองผงดวยวิธกี ารพนฝอย ทัง้ อัตราการผลิต น้าํ หนักผงสํารอง และความสามารถในการละลายตัว พบวาเงือ่ นไขการทํางานที่ เหมาะสมทีส่ ดุ คือ ที่ 20 %TSS อุณหภูมทิ าํ แหง 200 oC ทัง้ นีย้ งั คงตองพิจารณาถึงการประเมินความพึงพอใจของผูบ ริโภค และ ปจจัยอืน่ ๆ เพิม่ เติมดวย

g n ri

e e in

u t l ir cu

l a r

g n E

คําขอบคุณ คณะผู วิ จั ย ขอขอบคุ ณ ภาควิ ช าวิ ศ วกรรมเกษตร คณะวิศวกรรมศาสตร มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลธัญบุรี และผูท มี่ สี ว นสนับสนุนงานวิจยั นี้ ทุกทาน

เอกสารอางอิง พรอมจิต ศรลัมพ, วงศสถิตย ฉัว่ กุล และสมภพ ประธานธุรารักษ.

2543. สารานุกรมสมุนไพรไทย เลม 1 สมุนไพรสวน สิรรี กุ ขชาติ. พิมพครัง้ ที่ 3. อัมรินทรพริน้ ติง้ แอนดพบั

Thai Society of Agricultural Engineering Journal, Vol. 14 No. 1, January - December 2008

ลิชชิง่ , กรุงเทพฯ. 219 น. วรรณี มาวิมล. 2545. การพัฒนากรรมวิธกี ารผลิตมะนาวผงและ การประเมินอายุการเก็บรักษา. วิทยานิพนธปริญญาโท มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร, กรุงเทพฯ. 110 น. วุฒิ วุฒิธรรมเวช. 2540. สารารนุกรมสมุนไพร รวมหลัก เภสัชกรรมไทย. โอ. เอส. ปริน้ ติง้ เฮาส, กรุงเทพฯ. 618 น. อภิชยั รุง เรืองกุล. 2544. สํารอง พืชทองถิน่ ดัง้ เดิมสมุนไพร ไทย. ขาวสด. 10(3713) : 29.

Fayed, M. E. and L. Otten. 1997. Handbook of Powder Science and Technology. 2nd ed., Chapman & Hall, New York. 898 p.

Sharma, S. K., S. J. Mulvaney and S. S. H. Rizvi. 2000. Food Process Engineering Theory and Laboratory Experiments. John Wiley & Sons, Inc., New York. 348 p.

t e ci

g A f

u t l ir cu

g n ri

e e in

l a r

g n E

o y

o S i a h

T

วารสารสมาคมวิศวกรรมเกษตรแหงประเทศไทย ปที่ 14 ฉบับที่ 1 มกราคม - ธันวาคม 2551

19

การหาสภาวะทีเ่ หมาะสมของการพัฟฟงกลวยดวยไอน้าํ รอนยวดยิง่ Optimization of the superheated steam puffing of banana

คําพัน บัวละพัน1) สมเกียรติ ปรัชญาวรากร2) สมชาติ โสภณรณฤทธิ3)์ วารุณี เตีย4) Khamphanh Boualaphanh1) Somkiat Prachayawarakorn2) Somchart Soponronnarit3) Warunee Tia4) Abstract The purpose of this research was to investigate the effects of superheated steam temperature and puffing time and moisture content of banana before puffing on physical properties of banana slice i.e. shrinkage, texture and color.

The banana was dried with three drying steps, hot air drying at a temperature of 90oC and a velocity of 2 m/s in order to reduce moisture contents to the range of 20-30% d.b. followed by puffing it with superheated steam at temperatures of 160, 170 and 180oC and puffing time of 1, 2 and 3 minutes. After puffing step the samples were dried by hot air at the same conditions at the first step until its final moisture content reduced to 3% d.b. The results showed that the high puffing temperature and long puffing time caused high values of redness (a) and low values of both lightness (L) and yellowness (b). In addition, high puffing temperature resulted in low shrinkage, low hardness and high crispiness. The optimal puffing conditions were at the superheated steam temperatures of 180oC, puffing time of 1.4 min and moisture content of banana before puffing 26.16. %d.b.

Keyword: Banana/ Color/ Puffing/ Shrinkage / Superheated steam/ Texture

g n ri

e e in

บทคัดยอ

g n E

งานวิจยั นีม้ วี ตั ถุประสงคเพือ่ ศึกษาปจจัยของอุณหภูมขิ องไอน้าํ รอนยวดยิง่ เวลาในการพัฟฟง(puffing) และ ความชืน้ ของ กลวยกอนการพัฟฟง ทีม่ ผี ลตอคุณสมบัตทิ างกายภาพของกลวยแผนในดานตาง ๆ ไดแก การหดตัว เนือ้ สัมผัส (ความแข็ง และความ กรอบ) และ สี โดยใชเทคนิคการอบแหงดวยลมรอนรวมกับการพัฟฟงดวยไอน้าํ รอนยวดยิง่ ซึง่ แบงออกเปน 3 ขัน้ ตอนไดแก ใน ขัน้ ตอนแรกทําการอบแหงดวยลมรอนทีอ่ ณ ุ หภูมิ 90oC ความเร็วลม 2 m/s เพือ่ ลดความชืน้ ของกลวยใหเหลือระหวาง 20-30% d.b. ตามดวยการพัฟฟงดวยไอน้าํ รอนยวดยิง่ ทีอ่ ณ ุ หภูมิ 160, 170 และ 180oC เปนเวลา 1, 2 และ 3 นาที และในขัน้ สุดทายนําไปอบแหง ดวยลมรอนทีส่ ภาวะเดียวกันกับในขัน้ ตอนแรกใหเหลือความชืน้ สุดทายประมาณ 3 % d.b. จากผลการทดลองพบวา เมือ่ ใชอณ ุ หภูมิ ของไอน้ํารอนยวดยิ่งสูงขึ้นและเวลาในการพัฟฟงมากขึ้น ผลิตภัณฑกลวยแผนที่ไดมีคาความเปนสีแดง (คา a) เพิ่มขึ้น คาความ สวาง (คา L) และ คาความเปนสีเหลือง ( b ) ลดลง การพัฟฟงดวยไอน้าํ รอนยวดยิง่ ทีอ่ ณ ุ หภูมสิ งู ทําใหผลิตภัณฑทไี่ ดมกี ารหดตัว นอย มีคา ความแข็งต่าํ มีความกรอบมาก สภาวะทีเ่ หมาะสมของการพัฟฟงของกลวยอยูท อี่ ณ ุ หภูมขิ องไอน้าํ รอนยวดยิง่ เทากับ 180oC เวลาทีใ่ ชในการพัฟฟงเทากับ 1.4 นาที และ ความชืน้ ของกลวยกอนการพัฟฟงเทากับ 26.16 %d.b. คําสําคัญ: กลวย/ การพัฟฟง/ การหดตัว/ เนือ้ สัมผัส/ สี/ ไอน้าํ รอนยวดยิง่

t e ci

g A f

u t l ir cu

l a r

o y

o S i a h

T

1)Graduated student, 2) Associate Professor, Faculty of Engineering, 3) Professor, School of Energy and Materials, 4) Associate Professor, School of Energy and Materials, King Mongkut's University of Technology Thonburi, 126 Prachautid, Tungkru, Bangkok 10140 *Corresponding author. Tel.:0-0-2470-8695 ext.112; E-mail address: khamphans@hotmail.com 20

Thai Society of Agricultural Engineering Journal, Vol. 14 No. 1, January - December 2008

บทนํา กล ว ยเป น ผลไม ที่ นิ ย มบริ โ ภคในรู ป ของผลสดโดย เฉพาะกลวยหอม แตเนื่องจากกลวยเปนผลไมที่เนาเสียไดงาย จึงนิยมนํามาแปรรูปเปนผลิตภัณฑในรูปแบบตาง ๆ เชน กลวย อบ กลวยตาก กลวยฉาบ กลวยแผน เปนตน การแปรรูปมีความ สําคัญยิง่ ตอการรักษาคุณภาพ ลดความสูญเสีย ยืดเวลาการเก็บ ผลิตภัณฑใหไดนานขึน้ และทําใหผลิตภัณฑหลังการแปรรูปมี มูลคาเพิม่ มากขึน้ ดวย ผลิตภัณฑกลวยแผนทีม่ ขี ายตามทองตลาด สวนใหญทาํ การแปรรูปโดยการทอดในน้าํ มัน ผลิตภัณฑทไี่ ดมกั จะมีสเี ขม สีไมสม่าํ เสมอ เมือ่ เก็บไวนานกลวยแผนจะเกิดกลิน่ หืนเนื่องจากปฏิกิริยาออกซิเดชันของไขมันกับออกซิเจน ใน ปจจุบันผลิตภัณฑอาหารวางที่มีปริมาณไขมันสูงอาจไมเปนที่ ตองการของผูบ ริโภคทีใ่ สใจในสุขภาพ เพราะไขมันกอใหเกิด โรคหัวใจ ความดันโลหิตสูงและโรคอวน ผลิตภัณฑกลวยแผน ทีม่ ขี ายตามทองตลาดสวนมากจะผลิตโดยการทอดในน้าํ มันทีใ่ ช อุณหภูมปิ ระมาณ 177 ถึง 200oC ผลิตภัณฑทไี่ ดมกั จะมีสนี า้ํ ตาล เขมและมีปริมาณไขมันสูง ในการผลิตอาหารวางประเภทขนม ขบเคีย้ วทีม่ ลี กั ษณะพองกรอบ นัน้ จะเกีย่ วของกับปริมาณความ ชื้น อุณหภูมิของตัวกลาง และเวลาที่ใชในกระบวนการ เชน การทําขาวเกรียบ โดยความชืน้ ทีเ่ หมาะสมของขาวเกรียบดิบคือ 12 % เมือ่ ทอดในน้าํ มันรอนทีอ่ ณ ุ หภูมิ 180 oC โดยใชเวลาสัน้ มากจะไดผลิตภัณฑขาวเกรียบที่มีรูพรุนสม่ําเสมอ ความหนา แนนต่าํ ถาทอดในน้าํ ทีอ่ ณ ุ หภูมติ า่ํ ขาวเกรียบจะไมพอง เพราะ อุ ณ หภู มิ ไ ม สู ง พอที่ จ ะให น้ํ า กลายเป น ไอได อ ย า งรวดเร็ ว ขณะเดียวกันหากความชืน้ ของขาวเกรียบดิบสูงจะไดผลิตภัณฑ ขาวเกรียบที่มีรูพรุนใหญบางเล็กบางไมสม่ําเสมอ ซึ่งเปน ลักษณะของขาวเกรียบคุณภาพต่าํ (เพลินใจ ตังคณะกุล, 2546)

t e ci

o S i a h

T

o y

g A f

ดังนั้นในงานวิจัยนี้จึงมีวัตถุประสงคเพื่อหาสภาวะที่เหมาะ สมในการผลิตกลวยแผนใหเปนผลิตภัณฑอาหารขบเคีย้ วทีไ่ มมี ไขมัน โดยจะทําการศึกษาถึงอิทธิพลของความชื้นของกลวย แผนกอนกระบวนการพัฟฟง อุณหภูมิของไอน้ํารอนยวดยิ่ง และเวลาทีใ่ ช ในกระบวนการพัฟฟง

อุปกรณและวิธีการทดลอง อุปกรณการทดลอง เครื่องอบแหงดวยลมรอนและไอน้ํารอนยวดยิ่งที่ใชใน การทดลอง ดังรูปที่ 1 ประกอบดวยอุปกรณหลักคือ เครือ่ งกําเนิด ไอน้าํ เพือ่ ผลิตไอน้าํ ความดันสูงกวาบรรยากาศเล็กนอย อุปกรณ ใหความรอน เพือ่ ใหความรอนกับอากาศ และทําใหไอน้าํ อิม่ ตัว กลายเปนไอน้าํ รอนยวดยิง่ ขนาด 13.5 kW โดยการควบคุมดวย PID มีคา ความถูกตอง + 1oC หองอบแหง ขนาด 30 x30 x10 cm3 พัดลมเปนแบบเหวีย่ งใบพัดโคงหลัง อัตราการไหลของตัวกลาง ทีใ่ ชในการอบแหงควบคุมโดยการปรับความเร็วรอบของพัดลม และในระบบอบแหงยังประกอบดวยอุปกรณอนื่ ๆ เชน วาลว ควบคุมและมาตรวัดความดัน

g n ri

e e in

l a r

g n E

การออกแบบการทดลอง และการหาสภาวะที่เหมาะสม

u งกลวยแผนดวยลมรอนรวมกับการ การทดลองอบแห t l พัu ฟฟงดวยไอน้ํารอนยวดยิ่งโดยมี 3 ขั้นตอนคือ ในขั้นตอน c ri แรกอบแหงกลวยแผนดวยลมรอนทีอ่ ณุ หภูมิ 90 C โดยใชความ

เร็วเฉลีย่ ของอากาศเขาหองอบแหงประมาณ 2 m/s อบกลวยแผน ใหเหลือความชืน้ ประมาณ 20, 25 และ 30% d.b. ตามดวยการ พัฟฟงดวยไอน้ํารอนยวดยิ่งที่อุณหภูมิ 160, 170 และ 180 C ทีเ่ วลาพัฟฟง 1, 2 และ 3 นาที และในขัน้ ตอนสุดทายนําไปอบ

1. เครือ่ งกําเนิดไอน้าํ (Boiler) 2. อุปกรณใหความรอน (Heater) 3. มาตรวัดความดัน (Pressure gauge) 4,5,9,10.วาลว(Valve) 6. พัดลม(Blower) 7. หองอบแหง (Drying chamber) 8. ถาดอบแหง รูปที่ 1 ไดอะแกรมระบบอบแหงดวยลมรอนและไอน้าํ รอนยวดยิง่

วารสารสมาคมวิศวกรรมเกษตรแหงประเทศไทย ปที่ 14 ฉบับที่ 1 มกราคม - ธันวาคม 2551

21

ตารางที่ 1 แสดงตัวแปรและระดับของตัวแปรทีต่ อ งการศึกษา Symbol Levels Independent Variable Uncoded Coded Uncoded Coded Steam Temperature (oC) Temperature x1 160 1 170 2 180 3 Puffing time (min) time x2 1 1 2 2 3 3 20 1 Moisture content (% d.b.)

Moisture x3 25 2 30 3 แหงดวยลมรอนที่สภาวะเดียวกันกับในขั้นตอนแรก อบแหง กลวยแผนใหเหลือความชืน้ ประมาณ 3%d.b. ในการออกแบบ การทดลองเปนแบบ Full Factorial โดยมีการศึกษา 3 ตัวแปร 3 ระดับ จํานวนการทดลองทัง้ หมด 27 การทดลอง ดังแสดงใน ตารางที่ 1 การอบแหงกลวยหอมแผน ดวยลมรอนรวมกับการพัฟฟง ดวยไอน้าํ รอนยวดยิง่ ปจจัยทีต่ อ งการศึกษาไดแก อุณหภูมขิ อง ไอน้าํ รอนยวดยิง่ ความชืน้ กอนการพัฟฟง และเวลาพัฟฟง ทีม่ ี ผลตอคุณภาพของกลวยดาน เนือ้ สัมผัส (Hardness, Number of peaks และ Initial slope) การหดตัว (Shrinkage) และสี (L, a และ b) ของกลวยแผน ในงานวิจัยนี้ทําการหาสภาวะที่เหมาะ สมดวยวิธี Response Surface Methodology (RSM) การหาความ สัมพันธระหวางตัวแปรกับผลตอบสนองในรูปสมการโพลิโน เมียลกําลังสอง โดยมีรปู แบบทัว่ ไปดังดังสมการ (1) k

k

i =1

i =1

y = β 0 + ∑ β i xi + ∑ β ii xi2 +

k

k

(1) o S โดยตัวแปรทีต่ อ งการศึ กษามี 3 ตัวคือ อุณหภูมขิ องไอน้าํ รอนยวด i ยิง่ (x1) เวลาพั ฟa ฟง (x2) และความชืน้ ของกลวยกอนการพัฟฟง h T (1) สามารถเขียนสมการไดดงั สมการ (2) (x3) จากสมการ β ij xi x j + ε

i =1 j =1

y = β 0 + β1 x1 + β 2 x2 + β 3 x3 + β 4 x12 + β 5 x22 + β 6 x32 + β 7 x1 x2 + β 8 x1 x3 + β 9 x2 x3

(2)

เมื่อ β1 , β 2 ,.......β 9 เปนคาคงที่ การวิ เ คราะห ค วามแปรปรวน (ANOVA) ของสั ม ประสิทธิถ์ ดถอยในสมการที่ (2) โดยการฟตกับขอมูลทีไ่ ดจาก การทดลอง เพื่อวิเคราะหหานัยสําคัญทางสถิติในแตละเทอม ของแบบจําลอง สํ า หรั บ การหาสภาวะที่ เ หมาะสมของตอบสนอง 22

e e in

(3) g n โดย k คือ จํานวนของผลตอบสนอง E l d1(y1), d2(y2) และ dk(yk) คือ ความพึงพอใจของผลตอบ aและ yk ตามลําดับ r สนอง y1, y2 u t l การเตรี วอยาง ir cuกลยมตัวยหอมทองระยะสุ กที่ 3 ซึ่งพิจารณาไดจากสีของ 1

D = [d1 ( y1 ) • d 2 ( y2 ) • ....... • d k ( yk ) ]k

g เปลือกจากเขียวออกเหลืองมากขึ้นแตยังมีสีเขียวมากกวาสี A f เหลือง โดยความหวานของเนือ้ กลวยมีคา ประมาณ 14-18 %Brix

o y

t e ci∑∑

g n ri

หลายคา (Multiple response) จะใชฟง กชนั ความพึงพอใจโดย รวม (Desirability Function) (Myers & Montgomery, 2002) เพือ่ หาคาทีเ่ หมาะสมของปจจัย ดังสมการที่ (3)

ขนาดเสนผานศูนยกลางประมาณ 25 mm ความชืน้ เริม่ ตนของ กลวยแผนกอน การพรีทรีทเมนตเทากับ 250-300 %d.b. ปอก เปลือกและหั่นตามขวางดวยเครื่องหั่น ความหนาของชิ้นตัว อยางมีขนาด 35 mm กอนการทดลองทําการพรีทรีทเมนตตวั อยาง ดวยสารละลายกรดแอสคอรบคิ ความเขมขน 0.1% (w/w) นาน 1 นาที (Demirel และ Turhan, 2003) หลังจากนัน้ นําตัวอยางมา ลางดวยน้าํ กลัน่ นาน 30 วินาที ซับน้าํ ใหแหงแลวทิง้ ไว 5 นาที จากนั้นนําไปจัดเรียงบนตะแกรงกอนเขาเครื่องอบแหง วิธีการทดลอง ทําการอบแหงกลวยแผน ทีผ่ า นการพรีทรีทเมนตดว ยสาร ละลายกรดแอสคอรบคิ ดวยอากาศรอนในขัน้ ตอนแรกทีอ่ ณ ุ หภูมิ o 90 C ใหเหลือความชืน้ เทากับ 20, 25 และ 30 %d.b แลวทําให พองตัว (puffing) ดวยไอน้าํ รอนยวดยิง่ ทีอ่ ณ ุ หภูมิ 160, 170 และ o 180 C โดยใชเวลา 1, 2 และ 3 นาที และในขัน้ ตอนสุดทายนํา

Thai Society of Agricultural Engineering Journal, Vol. 14 No. 1, January - December 2008

กลับไปอบแหงดวยลมรอนที่สภาวะเดิมกับในตอนเริ่มตนจน เหลือความชื้นสุดทายประมาณ 3% d.b. จากนั้นนําผลิตภัณฑ กลวยแผนทีไ่ ดไปทดสอบคุณภาพในดานสี การหดตัว และเนือ้ สัมผัส การทดสอบคุณภาพดานสี สี ข องกล ว ยแผ น ทํ า การวั ด โดยใช เ ครื่ อ งวั ด สี อ าหาร HunterLab รุน ColorFlex โดยวัดคาสีของกลวยแผนตามระบบ Hunter ซึง่ แสดงในเทอมของตัวแปร L, a และ b โดยคา L แสดง คาความสวาง, a แสดงคาสีแดงและสีเขียว, b แสดงคาสีเหลือง และน้าํ เงิน การทดสอบจะใชกลวยแผนอบแหง 3 ตัวอยางและ วัดสีตวั อยางละ 6 ครัง้ โดยกอนจะวัดสีของกลวยแผนดวยเครือ่ ง วัดสีดงั กลาว ตองทําการทดสอบเปรียบเทียบ (Calibrate) ดวย แผนสีมาตรฐานทีม่ ลี กั ษณะเปนแผนสีดาํ และสีขาว การทดสอบคุณภาพดานการหดตัว การทดสอบคุณภาพดานการหดตัวของกลวยแผนใชวิธี แทนที่ปริมาตรกลวยแผนในของแข็งทั้งกอนและหลังการอบ แหง ตัวอยางละ 10 ชิน้ โดยของแข็งทีใ่ ชทดสอบคือ Glass beads ซึง่ มีขนาดมีเสนผานศูนยกลาง 0.106-0.212 mm (Hwang และ Hayakawa, 1980) รอยละการหดตัวเทียบกับปริมาตรของกลวย สด สามารถคํานวณไดจากสมการ (4)

% Shrinkage =

V0 − V V0

(4)

× 100

โดย Vo คือ ปริมาตรของกลวยแผนสด, cm3 V คือ ปริมาตรของกลวยแผนหลังจากการอบแหง, cm3 การทดสอบคุณภาพดานเนื้อสัมผัส การทดสอบคุณภาพดานเนื้อสัมผัสของกลวยแผนหลัง การอบแหงโดยใชเครื่อง Texture Analyzer รุน TA.XT.plus (Stable Microsystems Texture Technologies Inc.,UK) คาความ ถูกตอง ? 0.001 N โดยจะทําการทดสอบในลักษณะของแรงกด ใชหวั กดแบบตัด (Cutting probe) และความเร็วในการกด 2 mm/s กดจนกระทัง่ ตัวอยางแยกออกจากกัน พิจารณาคุณภาพดานเนือ้ สัมผัสของกลวยแผนจากคาความแข็ง (Hardness) จํานวนยอด (Number of peaks) ทีม่ คี า Theshold force ตัง้ แต 30 g ขึน้ ไป และความชันเริม่ ตน (Initial slop)

g n ri

e e in

g n E

ผลการทดลองและวิจารณ

การวิเคราะหความแปรปรวนของปจจัยที่ตองการศึกษา คือ อุณหภูมขิ องไอน้าํ รอนยวดยิง่ เวลาพัฟฟง และความชืน้ ของ กลวยแผนกอนการพัฟฟงตอคุณภาพของกลวยแผนดังตารางที่ 2 โดยเปนผลการวิเคราะหการถดถอยของแบบจําลองพบวา เวลา พัฟฟงมีอทิ ธิพลตอคุณภาพดานสี (คา L, a, b) มากทีส่ ดุ โดย

l a r

u t l u c i rเคราะหการถดถอยสําหรับคุณภาพดานตาง ๆ ตารางที่ 3 คาคงทีต่ า ง ๆ ของสมการที่ (2) ซึง่ ไดจากการวิ g Texture f A Color Coefficient shrinkage Hardness Number ofoPeaks Initial slope L-value a-value b-value y Intercept t 4208.59*ie - 1027.46* - 774.44* 1834.90* 517.61* -17.368* 57.799* c Linear o-52.166* 13.478* 10.458* -17.981* -5.72 0.431 -0.467 S i 92.081 9.083 -38.625 -12.698* 3.648* -6.614* -0.206 a 17.614 - 10.211 - 6.293 -16.933* 1.893* - 0.714 0.206 h TQuadratic β0 β1 β2 β3 β4 β5 β6

0.166* -1.718 0.208

- 0.046 - 4.278 - 0.131

- 0.035 - 3.888 - 0.037

0.049* 4.007 0.261*

0.017 - 1.209 - 0.049

- 0.0014 0.212 0.0244

0.0014 - 0.611* - 0.0014

β7 β8 β9

- 0.468* - 0.165* - 0.211 0.8

0.058 0.100* - 0.1 0.59

0.304 0.048 0.075 0.53

- 0.139 0.023 0.541 0.87

- 0.039 - 0.0016 0.249 0.6

0.060* - 0.0016 - 0.135* 0.69

0.011 - 0.0013 0.025 0.52

Interaction

R2

* Significant at 95% level วารสารสมาคมวิศวกรรมเกษตรแหงประเทศไทย ปที่ 14 ฉบับที่ 1 มกราคม - ธันวาคม 2551

23

อิทธิพลที่มีตอคา L นั้น คือ เวลาพัฟฟงและความชื้นกอนก ารพัฟฟง สําหรับอิทธิพลทีม่ ตี อ คา a มากทีส่ ดุ คือ เวลาพัฟฟง โดย เฉพาะผลรวมของเวลาพัฟฟงกับอุณหภูมขิ องไอน้าํ รอนยวดยิง่ (ในเทอมของ Interaction) จะมีอิทธิพลตอคา a มาก สําหรับ อิทธิพลของปจจัยตอคา b ไมเดนชัดนัก จากการทดสอบจะได วาคาสัมประสิทธิก์ ารตัดสินใจ (R2) ของสมการถดถอยคุณภาพ

ของกลวยแผนดานความแข็ง และการหดตัวเทากับ 0.80 และ 0.87 ตามลําดับ ซึ่งทําใหสามารถใชสมการที่ไดไปทํานาย คุณภาพของกลวยแผนทีส่ ภาวะตาง ๆ ไดอยางมีประสิทธิภาพ แตสําหรับสมการถดถอยคุณภาพของกลวยแผน ดานอื่น ๆ คาสัมประสิทธิก์ ารตัดสินใจคอนขางต่าํ ซึง่ อาจจะทําใหมคี วาม คลาดเคลือ่ นอยูบ า งเมือ่ นําไปใช

g n ri

(ก) การเปลีย่ นแปลงคา L ของกลวยแผน

g A f

u t l ir cu

l a r

e e in

g n E

o y

t e ci (ข) การเปลีย่ นแปลงคา a ของกลวยแผน

o S i a h

T

(ค) การเปลีย่ นแปลงคา b ของกลวยแผน รูปที่ 2 ผลของอุณหภูมแิ ละเวลาพัฟฟงตอการเปลีย่ นสีของกลวยแผน (ความชืน้ ของกลวยแผนกอนการพัฟฟง 25%d.b.)

24

Thai Society of Agricultural Engineering Journal, Vol. 14 No. 1, January - December 2008

คุณภาพดานสีของกลวยแผน จากการทดลองพบวาก ารเปลี่ยนสีของกลวยแผนที่ได หลังการอบแหงดวยลมรอนอยางเดียว และการอบแหงดวยลม รอนรวมกับการพัฟฟงดวยไอน้าํ รอนยวดยิง่ จะมีสโี ดยรวมเปน สีเหลืองปนน้ําตาลโดยบริเวณรอบจุดศูนยกลางของกลวย แผนจะมีสีน้ําตาลเขมมากที่สุด เนื่องจากมีปริมาณน้ําตาลมาก กวาบริเวณอืน่ ๆ โดยผลของอุณหภูมิ เวลาพัฟฟง และความชืน้ ของกลวยแผนกอนการพัฟฟงตอการเปลี่ยนแปลงสีของกลวย แผนในเทอมของ L, a และ b ดังแสดงในรูปที่ 2 ซึง่ จะประกอบ ดวย surface plot และ contour plot รูปที่ 2 (ก) แสดงผลของอุณหภูมขิ องไอน้าํ รอนยวดยิง่ และเวลาพัฟฟงตอการเปลีย่ นแปลงสีของกลวยแผน พบวา เวลา พัฟฟงมีอิทธิพลตอความสวาง ( คา L ) มากกวาอิทธิพลของ อุณหภูมิไอน้ํารอนยวดยิ่ง เมื่อเวลาพัฟฟงมากขึ้นคา L ลดลง เนื่องมาจากที่เวลาพัฟฟงนานขึ้นทําใหเกิดปฏิกิริยาสีน้ําตาล เพิม่ ขึน้ สําหรับอิทธิพลของอุณหภูมไิ อน้าํ รอนยวดยิง่ นัน้ พบวา การเพิม่ อุณหภูมใิ นชวงระหวาง 160-170oC คา L มีคา ลดลงหลัง จากนัน้ คา L มีแนวโนมเพิม่ ขึน้ ทัง้ นีเ้ นือ่ งจากทีอ่ ณ ุ หภูมพิ ฟั ฟง ต่าํ นัน้ หลังสิน้ สุดกระบวนการพัฟฟงความชืน้ ของกลวยแผนยัง เหลืออยูม ากทําใหการอบแหงในขัน้ ตอนที่ 3 นัน้ ใชระยะเวลา นานขึ้น รูปที่ 2 (ข) แสดงอิทธิพลของอุณหภูมไิ อน้าํ รอนยวดยิง่ และเวลาพัฟฟงตอการเปลีย่ นแปลงคา a ของกลวยแผน พบวา เมื่อเวลาพัฟฟงนานและอุณหภูมิพัฟฟงสูงขึ้น คาของ a ซึ่ง แสดงความเปนสีแดงมีคา สูงขึน้ จากรูปจะเห็นวา ทีเ่ วลาพัฟฟง 3 นาที เมือ่ อุณหภูมขิ องการพัฟฟงสูงขึน้ การเปลีย่ นแปลงของ a จะเปนไปอยางรวดเร็ว แตผลของอุณหภูมิอาจไมเดนชัดนัก เมือ่ เวลาในการพัฟฟงสัน้ (1 นาที) จากรูปคา a มีคา ต่าํ สุดเทากับ 6.12?0.7 ทีอ่ ณ ุ หภูมขิ องไอน้าํ รอนยวดยิง่ 180oC และ เวลาใน

t e ci

o S i a h

o y

g A f

การพัฟฟง 1 นาที รูปที่ 2 (ค) แสดงอิทธิพลของอุณหภูมไิ อน้าํ รอนยวดยิง่ เและวลาพัฟฟงตอการเปลีย่ นแปลงคา b ของกลวยแผน พบวา เวลาพัฟฟงจะมีอทิ ธิพลตอคา b มากกวาอิทธิพลของอุณหภูมไิ อ น้าํ รอนยวดยิง่ แตอยางไรก็ตามชวงของคา b ทีเ่ ปลีย่ นแปลงจะ แคบมากโดยคา b อยูร ะหวาง 19.25 และ 20.29 ตลอดเงือ่ นไข การทดลอง การหดตัวของกลวยแผน รูปที่ 3 แสดงอิทธิพลของเวลาพัฟฟงและอุณหภูมขิ องไอ น้ํารอนยวดยิ่งตอรอยละการหดตัวของกลวยแผน พบวา เมื่อ อุณหภูมิของไอน้ํารอนยวดยิ่ง และเวลาพัฟฟงนานขึ้น สงผล ใหรอ ยละการหดตัวของกลวยแผนนอยลง เนือ่ งจากทีอ่ ณ ุ หภูมิ สูงและเวลาพัฟฟงนานขึ้นนั้นจะทําใหน้ําในกลวยแผนเดือด กลายเปนไออยางรวดเร็ว เกิดความดันไอขึน้ ภายในกลวยแผน โครงสรางมีการพองตัวขึน้ ในการพัฟฟงทีอ่ ณ ุ หภูมสิ งู และเวลา พัฟฟงนานนัน้ ความชืน้ ของกลวยแผนหลังกระบวนการพัฟฟง จะเหลืออยูน อ ยมากทําใหโครงสรางมีเสถียรภาพมากขึน้ เมือ่ นํา ไปอบแหงในขั้นตอนสุดทายโครงสรางจะไมมีการยุบตัวอีก ทําใหรอ ยละการหดตัวมีนอ ย

g n ri

e e in

u t l ir cu

l a r

g n E

คุณภาพดานเนื้อสัมผัสของกลวยแผน คุณภาพดานเนือ้ สัมผัสของกลวยแผน จะพิจารณาจากคา ความแข็ง จํานวนยอด และ ความชันเริม่ ตน โดยทีจ่ าํ นวนยอด และความชันเริ่มตน แสดงถึงความกรอบของผลิตภัณฑ หาก จํานวนยอด และความชันเริม่ ตนมาก ก็แสดงวาผลิตภัณฑมคี วาม กรอบมาก เนื่องจากยอดเกิดจากการเปลี่ยนแปลงความชัน ของกราฟความสัมพันธระหวางแรงกับระยะทาง ซึง่ การเปลีย่ น แปลงความชันเกิดจากผลิตภัณฑมชี อ งวางหรือโพรงอากาศภาย

T

รูปที่ 3 ผลของอุณหภูมแิ ละเวลาพัฟฟงตอการหดตัวของกลวยแผน(ความชืน้ ของกลวยแผนกอนการพัฟฟง 25% d.b.) วารสารสมาคมวิศวกรรมเกษตรแหงประเทศไทย ปที่ 14 ฉบับที่ 1 มกราคม - ธันวาคม 2551

25

(ก) ผลของอุณหภูมแิ ละเวลาพัฟฟงตอความแข็งของกลวยแผน

g n ri

e e in

g A f

u t l ir cu

l a r

g n E

(ข) ผลของอุณหภูมแิ ละเวลาพัฟฟงตอจํานวนยอดของกลวยแผน

t e ci

o y

o S i a h

T

(ค) ผลของอุณหภูมแิ ละเวลาพัฟฟงตอความชันเริม่ ตนของกลวยแผน รูปที่ 4 ผลของอุณหภูมิ และเวลาพัฟฟงตอเนือ้ สัมผัสของกลวยแผน (ความชืน้ ของกลวยแผนกอนการพัฟฟง 25%d.b.)

26

Thai Society of Agricultural Engineering Journal, Vol. 14 No. 1, January - December 2008

ตารางที่ 4 ผลทีไ่ ดจากการทํา optimization Optimal value Individual Desirability (di) Composite Desirability (D)

Hardness

Peaks

slope

37.081 0.996

33.982 0.999

30.025 17.019 1.000 0.999 0.994

ใน ผลิตภัณฑทมี่ คี วามกรอบมากจะมีจาํ นวนยอดมากและมีคา ความแข็งนอย รูปที่ 4 (ก) แสดงความสัมพันธระหวางอุณหภูมขิ องไอ น้ํารอนยวดยิ่งและเวลาพัฟฟงตอคุณภาพดานความแข็งโดย พิจารณาที่ความชื้นของกลวยแผนกอนการพัฟฟง 25 %d.b. พบวาอุณหภูมขิ องไอน้าํ รอนยวดยิง่ มีผลตอความแข็งของกลวย แผนมากกวาเวลาพัฟฟง ซึง่ สังเกตไดจากความชันของเสนกราฟ โดยที่พัฟฟงดวยไอน้ํารอนยวดยิ่งที่อุณหภูมิต่ํากลวยแผนจะมี ความแข็งมาก เนือ่ งจากทีอ่ ณ ุ หภูมติ า่ํ น้าํ ในวัสดุจะเดือดไดนอ ย โครงสรางเกิดการพองตัวไดนอย ดังนั้นหลังกระบวนการ พัฟฟงกลวยแผนเมื่อนํามาอบแหงตอทําให โครงสรางที่ไมมี เสถียรภาพจะยุบตัวลง (collapse) ซึง่ สอดคลองกับขอมูลของการ หดตัวทีไ่ ดกลาวมาแลว โดยการหดตัวมากทําใหโครงสรางมีรู พรุนนอย มีความหนาแนนมาก ทําใหกลวยแผนมีความแข็งมาก รูปที่ 4 (ข) และ (ค) แสดงความสัมพันธระหวางอุณหภูมิ ของไอน้าํ รอนยวดยิง่ และเวลาพัฟฟงตอจํานวนยอด และความ ชั น เริ่ ม ต น ของกล ว ยแผ น ที่ ค วามชื้ น ของกล ว ยแผ น ก อ นก ารพัฟฟง 25 %d.b. พบวา อุณหภูมไิ อน้าํ รอนยวดยิง่ มีอทิ ธิพล ตอจํานวนยอด และความชันเริ่มตนของกลวยแผนมากกวา อิทธิพลของเวลาพัฟฟง กลาวคือเมื่ออุณหภูมิของไอน้ํารอน ยวดยิง่ สูงขึน้ จํานวนยอด และความชันเริม่ ตนมีคา มากขึน้ เนือ่ ง จากทีอ่ ณ ุ หภูมไิ อน้าํ รอนยวดยิง่ สูงนัน้ น้าํ ภายในวัสดุจะเกิดการ เดือด ทําใหเกิดความดันไอขึน้ ภายในกลวยแผนมาก กลวยแผน จะเกิดการพองตัว โครงสรางมีรูพรุนเกิดขึ้นมากทําใหกลวย แผนกรอบมากขึ้น และที่เวลาพัฟฟงมากขึ้นจํานวนยอดและ ความชันเริ่มตนจะไมเปลี่ยนแปลงมากนัก

t e ci

g A f

Shrinkage L-value 54.615 0.9777

a-value

b-value

7.000 1.000

20.238 0.981

พลาดอยูบ า งทําใหขอ มูลมีความแปรปรวนคอนขางมาก สําหรับ คุณภาพดานเนือ้ สัมผัสกําหนดคา Weight เปน 0.1 ดวยเหตุผล ทีว่ า ลักษณะการพองตัวของกลวยแผนไมสม่าํ เสมอ ทําใหขอ มูล ทีไ่ ดจากการวัดดานเนือ้ สัมผัสมีความแปรปรวนมาก และการกํา หนด Importance ในงานวิจยั นีจ้ ะใหความสําคัญกับทุกผลตอบ สนองเทา ๆ กัน โดยคา defaults ทีโ่ ปรแกรมกําหนดมาคือ 1 ตารางที่ 4 แสดงผลของคุณภาพกลวยแผนทีไ่ ดจากการทํา Optimization โดยสภาวะที่เหมาะสมสําหรับการพัฟฟงกลวย ดวยไอน้ํารอนยวดยิ่งคือ อุณหภูมิของไอน้ํารอนยวดยิ่งเทากับ 180.00oC เวลาพัฟฟงเทากับ 1.41 นาที และ ความชื้นกอนก ารพัฟฟงเทากับ 26.16%d.b.ที่สภาวะเงื่อนไขของกลวยโดย ความพึงพอใจโดยรวม (Composite Desirability) เทากับ 0.994

g n ri

e e in

l a r

g n E

u สรุปผล t l กษาปจจัยตาง ๆ ในกระบวนการพัฟฟง คือ ir cอุณuหภูจากการศึ มิของไอน้ํารอนยวดยิ่ง เวลาพัฟฟง และความชื้นของ

o y

o S i a h

T

การหาสภาวะที่เหมาะสมของการทดลอง การหาจุดที่เหมาะสมของคุณภาพกลวยอบกรอบ จะใช ความพึงพอใจโดยรวม (Desirability Function) เพื่อหาคาที่ เหมาะสมของปจจัยโดยการกําหนดคา Weight function ของแต ละผลตอบสนองดานคุณภาพไดแก คุณภาพดานสี และการหด ตัว กําหนดคา Weight เปน 0.5 ดวยเหตุผลทีว่ า ในขัน้ ตอนการ วัดสี และ การหาคาการหดตัวของกลวยแผนนัน้ อาจมีความผิด

กลวยแผนกอนการพัฟฟงทีม่ อี ทิ ธิพลตอคุณภาพของกลวยแผน พบวา อุณหภูมิของไอน้ํารอนยวดยิ่งมีอิทธิพลตอคุณภาพของ กลวยแผนมากกวาอิทธิพลของเวลาพัฟฟง สําหรับความชืน้ ของ กลวยแผนกอนการพัฟฟงมีอิทธิพลตอคุณภาพของกลวยแผน นอยมาก เมือ่ พัฟฟง กลวยแผนทีอ่ ณ ุ หภูมสิ งู ขึน้ และเวลาพัฟฟง นานคุณภาพดานสี คา a เพิม่ ขึน้ และคา L และ คา b ลดลง และเมื่ อ พั ฟ ฟ ง กล ว ยแผ น ด ว ยไอน้ํ า ร อ นยวดยิ่ ง ที่ อุ ณ หภู มิ สูง(เวลาพัฟฟงสัน้ ๆ ) ทําใหคณ ุ ภาพของกลวยแผนดาน การหด ตัว และความแข็งลดลง แตความกรอบเพิม่ ขึน้ และคุณภาพดาน สีคา ความเปนสีแดง(คา a) ต่าํ สภาวะทีเ่ หมาะสมของกระบวน การพัฟฟงทีใ่ หคา การหดตัวนอย คาความแข็งต่าํ มีความกรอบ มาก และ สีดีที่สุด คือที่อุณหภูมิของไอน้ํารอนยวดยิ่งเทากับ 180oC เวลาทีใ่ ชในการพัฟฟงเทากับ 1.4 นาที และ ความ ชืน้ ของกลวยกอนการพัฟฟงเทากับ 26.16%d.b.

คําขอบคุณ ผูว จิ ยั ขอขอบคุณสํานักงานคณะกรรมการอุดมศึกษาและ

วารสารสมาคมวิศวกรรมเกษตรแหงประเทศไทย ปที่ 14 ฉบับที่ 1 มกราคม - ธันวาคม 2551

27

สํานักงานกองทุนสนับสนุนการวิจยั (สกว.) ทีใ่ หทนุ อุดหนุนการ วิจัย และ ขอขอบคุณสํานักงานความรวมมือเพื่อการพัฒนา ระหวางประเทศ (สพร.) ทีใ่ หทนุ สนับสนุนงานวิจยั

เอกสารอางอิง เพลินใจ ตังคณะกุล. 2546. การทําขาวเกรียบเปนผลิตภัณฑคณ ุ ภาพ. อาหาร. 33(2): 90-93.

Demirel, D. and Turhan, M. (2003). Air-drying behavior of dawrf cavendish and Gros Michel banana slices. Journal of Food Engineering., 59(1), 1- 11.

Hwang, M.P., & Hayakawa, K.I. (1980). Bulk densities of cookies undergoing commercial baking processes.

Journal of Food Science., 45(5), 1400-1402.

Myers,R., & Montgomery,D.C. (2002). Response surface Methodology. New York, USA: Wiley.

Prachayawarakorn, S., Soponronarit, S., Wetchacama, S.and Jaisut, D. (2002). Desorption isotherms and drying characteristics of shrimp in superheated steam and hot air. Drying Technology., 20(3), 669-684.

Tang, Z. and Cenkowski, S. (2000). Dehydration dynamics of potatoes in superheated steam and hot air. Canadian Agricultural Engineering., 42(1), 6.1-6.13.

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

28

Thai Society of Agricultural Engineering Journal, Vol. 14 No. 1, January - December 2008

ความสัมพันธระหวางคุณสมบัติทางเคมีและทางกายภาพของปลายขาวตอ คุณลักษณะของผลิตภัณฑที่ไดจากกระบวนการผลิตแบบเอ็กซทรูชั่น Relation of Physical and Chemical Properties of Broken Rice on Extruded Product Characteristics

มาฤดี ผองพิพฒ ั นพงศ 1) จุฬาลักษณ จารุนชุ 2) Maradee Phongpipatpong1) Julaluk Charunuch2) Abstract The objective of this research was to investigate and develop a mathematical relationship between chemical and physical properties of broken rice and the characteristics of the extruded product. Different varieties of Thai rice, including Kor Khor 6, Khao Dok Mali 105, Chai Nat, and Kor Khor 35, were mixed at several ratios for various physical and chemical composition and process in a twin screw extruder at screw speed (350 rpm), barrel temperature (105 oC), feeding rate (10 kg/hr), feeding moisture (18 %). The relationships between physical, chemical and pasting properties of broken rice blends were analyzed. Extrudate characteristics such as moisture content, density, water absorption index, water solubility index, texture, expansion ratio and pasting properties were investigated. Stepwise regression with the second order models polynomial were used to describe the relation between physio-chemical properties rice blends and extrudate characteristics. The results showed that amylose content, fat content, protein content and particle size of brokens significantly affected the extrudate characteristics. Increasing size protein content or fat content results in extrudate with a higher density and expansion ratio. Increasing amylose content and particle size results in extrudate with harder texure Keywords : Broken Rice, Physical, Chemical, Property, Extrusion, Product Characteristics

g n ri

e e in

บทคัดยอ

u t l ir cu

l a r

g n E

วัตถุประสงคของงานวิจยั นี้ เพือ่ ศึกษาผลกระทบขององคประกอบทางเคมี-กายภาพของปลายขาวทีใ่ ชเปนวัตถุดบิ ในกระ บวนการเอ็กซทรูชนั่ ตอคุณลักษณะของเอกซทรูเดททีผ่ ลิตได การผลิตใชเครือ่ งเอกซทรูเดอรแบบสกรูคู โดยกําหนดสภาวะการผลิต คงทีท่ คี่ วามเร็วรอบสกรู 350 รอบตอนาที อุณหภูมบิ ารเรล 105 องศาเซลเซียส อัตราการปอนวัตถุดบิ 10 กิโลกรัมตอชัว่ โมง ความชืน้ ของวัตถุดบิ 18% วัตถุดบิ ปลายขาวไดจากการผสมปลายขาวพันธุ กข6 พันธุข าวดอกมะลิ 105 พันธุช ยั นาท 1 พันธุพ นื้ เมือง กข35 ผลิตภัณฑทไี่ ดจากกระบวนการเอ็กซทรูชนั่ ถูกนําไปวิเคราะหคณ ุ ลักษณะตางๆ ไดแก ความชืน้ ความหนาแนน ความสามารถในการ ดูดซับน้าํ ความสามารถในการละลายน้าํ อัตราการพองตัว และลักษณะเนือ้ สัมผัสของผลิตภัณฑ นอกจากนัน้ ผลทีไ่ ดจากการทดลอง ถูกนําไปสรางความสัมพันธทางคณิตศาสตรแบบสมการโพลีโนเมียลอันดับสอง เพือ่ อธิบายความสัมพันธระหวางคุณสมบัตทิ างเคมี กายภาพของปลายขาวทีใ่ ชกบั คุณลักษณะของเอกซทรูเดททีไ่ ด ผลทีไ่ ดพบวา ปริมาณอะมิโลส ไขมัน โปรตีน เปนปจจัยสําคัญตอ คุณสมบัตดิ า นความหนืดหรือรีโอโลยี การเพิม่ ของขนาดวัตถุดบิ ปริมาณโปรตีน หรือปริมาณไขมัน เปนผลใหความหนาแนนของ เอกซทรูเดทเพิ่ม และอัตราสวนการขยายตัวลดลง นอกจากนั้นปลายขาวที่มีปริมาณอะมิโลสสูงหรือมีขนาดอนุภาคใหญ จะให ลักษณะเนือ้ สัมผัสของผลิตภัณฑเอ็กซทรูเดททีค่ อ นขางแข็ง คําสําคัญ : ปลายขาว เอ็กซทรูชนั่ สมบัตทิ างเคมี กายภาพ คุณลักษณะ เอ็กซทรูเดท

t e ci

g A f

o y

o S i a h

T

1) Assistant Professor, Department of Food Engineering, Faculty of Engineering, King Mongkut's Institute of Technology Ladkrabang, Bangkok, Thailand. 10520 Corresponding author. Tel.: 02-739-2348-9 ext. 21; Fax: 0-2739-2348-9 ext. 13; E-mail address : kpmarade@kmitl.ac.th 2) Researcher, Institute of Food Research and Product Development, Kasetsart University, Bangkok, Thailand 10400 วารสารสมาคมวิศวกรรมเกษตรแหงประเทศไทย ปที่ 14 ฉบับที่ 1 มกราคม - ธันวาคม 2551

29

บทนํา ขาวเปนพืชเศรษฐกิจทีส่ าํ คัญของประเทศไทย ขาวทีป่ ลูก ในประเทศมีดว ยกันหลายสายพันธุ จากผลสํารวจของสํานักงาน เศรษฐกิจการเกษตร (2550) พบวาเนือ้ ทีเ่ พาะปลูกขาวมีประมาณ 57 ลานไร ซึง่ ขาวเจาพันธุข าวดอกมะลิ 105 มีผลผลิตมากสุด คิดเปนรอยละ 30 ของผลผลิตขาวทั้งหมด รองลงมาคือขาว เหนียวพันธุ กข 6 คิดเปนรอยละ 26 ขาวทีป่ ลูกในแตละทองที่ จะมีองคประกอบทางเคมีและกายภาพที่แตกตางกัน ทําให คุณภาพการแปรรูปของผลิตขาวที่ไดมีความแตกตางกัน (อร อนงค, 2547) องคประกอบสําคัญในขาว เชน ปริมาณอะมิโลส โปรตีน ไขมัน ตางเปนตัวแปรทีม่ ผี ลกระทบตอคุณลักษณะของ ผลิตภัณฑทไี่ ดจากการแปรรูป ในป 2549 ไทยสามารถผลิตขาว ไดถงึ 29.4 ลานตัน สงออกไปจําหนายยังตลาดโลกเปนจํานวน 7.4 ลานตัน คิดเปนมูลคาเกือบหนึง่ แสนลานบาท จากการทีผ่ ล ผลิตขาวมีปริมาณมาก ทําใหปลายขาวหรือขาวหัก ซึง่ เปนผลผลิต มูลคาต่ํามีปริมาณมากขึ้นดวย การนําปลายขาวมาแปรรูปเปน ผลิตภัณฑอาหารในรูปแบบตางๆ เชน โจก เสนหมี่ กวยเตีย๋ ว แปงขาวเจา ขนมขบเคีย้ ว ผลิตภัณฑอาหารเชา ยอมเปนการชวย เพิม่ มูลคาใหกบั ปลายขาว ในการแปรรูปดวยกระบวนการผลิตแบบเอ็กซทรูชนั่ มีขอ ไดเปรียบหลายประการ คือสามารถดําเนินการผลิตภายในขั้น ตอนเดียว ใชระยะเวลาการผลิตสัน้ ใหอตั ราการผลิตสูง ขณะที่ ใชคาใชจายดําเนินการผลิตต่ํา และสามารถปรับเปลี่ยนขนาด หรือรูปรางลักษณะของผลิตภัณฑไดงา ย (Mercier et al., 1989) จึงมีการนําวิธกี ารผลิตแบบเอ็กซทรูชนั่ มาประยุกตใชกบั วัตถุดบิ ขาวเพิ่มขึ้นตามลําดับ แตอยางไรก็ตามในการผลิตเพื่อใหได คุณลักษณะของผลิตภัณฑตามตองการนั้น มีปจจัยเกี่ยวของ หลายประการ เชน อุณหภูมบิ ารเรล ความเร็วรอบสกรู ขนาดหนา แปลน ลักษณะสกรู รวมทัง้ คุณสมบัตทิ างเคมีและกายภาพของ วัตถุดบิ เริม่ ตน การวิเคราะหผลกระทบของตัวแปรทีเ่ กีย่ วของ ตอการผลิต ตอคุณลักษณะของผลิตภัณฑอาหารนัน้ สามารถกระทําไดโดย อาศัยแบบจําลองทางคณิตศาสตรมาชวยในการอธิบายถึงความ สัมพันธระหวางคาตัวแปรที่ศึกษา สําหรับแบบจําลองทาง คณิตศาสตรที่นิยมใชจะอยูในรูปแบบของสมการโพลีโนเมีย ลอันดับสอง เนื่องจากสมการรูปแบบนี้สามารถอธิบายถึงผล กระทบของคาตัวแปรหลัก ผลกระทบรวมกันของคาตัวแปร และ ผลกระทบเชิงซอนของคาตัวแปรได จึงมีผูวิจัยนิยมนํามาใช อธิบายความสัมพันธระหวางคาตัวแปรที่เกี่ยวของในการผลิต (Singh et al., 2007, Guha et al., 1997, Ding et al., 2005) การนําปลายขาวมาใชเปนวัตถุดบิ ตัง้ ตนในกระบวนการ

t e ci

o S i a h

T

30

o y

g A f

เอ็ ก ซ ท รู ชั่ น มั ก ประสบป ญ หาด า นความไม ส ม่ํ า เสมอของ คุณภาพผลิตภัณฑเอกซทรูเดททีไ่ ด เนือ่ งจากปลายขาวทีใ่ ชมา จากหลายสายพันธุจึงมีองคประกอบทางเคมีและกายภาพตาง กัน โดยเฉพาะปริมาณอะมิโลส ยิ่งกวานั้นการระบุคุณสมบัติ ของวัตถุดบิ ขาวทีเ่ หมาะสมสําหรับการผลิตในทางอุตสาหกรรม เพื่อใหไดผลิตภัณฑที่มีคุณลักษณะตามตองการกระทําไดยาก และใชระยะเวลา หากสามารถทําการวิเคราะหหรือตรวจสอบ คุณสมบัติของวัตถุดิบเริ่มตนไดสะดวกรวดเร็ว ยอมชวยเพิ่ม ประสิทธิภาพการผลิต ดังนั้นงานวิจัยนี้จึงมีวัตถุประสงคเพื่อ ศึกษาถึงความสัมพันธระหวางคุณสมบัติทางเคมีและกายภาพ ของปลายขาวที่ใชเปนวัตถุดิบกับคุณลักษณะของผลิตภัณฑ เอ็กซทรูเดททีไ่ ดจากกระบวนการเอ็กซทรูชนั่ และเพือ่ สรางแบบ จําลองทางคณิตศาสตรในการกําหนดคุณสมบัตขิ องวัตถุดบิ และ คุณลักษณะของผลิตภัณฑเอ็กซทรูเดททีไ่ ดจากปลายขาว

g n ri

e e in

อุปกรณ และวิธีการ

วัตถุดิบปลายขาว ปลายขาวที่ใชในการศึกษาคัดเลือกจากสายพันธุขาวที่มี ปริมาณอะมิโลสแตกตางกัน 4 ระดับคือ พันธุข าวดอกมะลิ105, ชัยนาท1, กข 35 และ กข 6 มีขนาดเฉลีย่ 3 มิลลิเมตร จากนัน้ นําปลายขาวแตละพันธุม าบดหยาบ บดละเอียด และผสมทีอ่ ตั รา สวนตางๆกัน (ตารางที่ 1) กอนนําไปหาขนาดอนุภาคดวยวิธี ตะแกรงรอน วิเคราะหคณ ุ สมบัตทิ างเคมี (ปริมาณโปรตีน ไขมัน ความชืน้ ) ดวยวิธี AOAC (1990) ปริมาณอะมิโลสดวยวิธี Juliano และคุ ณ สมบั ติ ด า นความหนื ด ด ว ยเครื่ อ งวิ เ คราะห RVA (Newport Scientific, NSW, Australia)

u t l ir cu

l a r

g n E

สภาวะการผลิตแบบเอ็กซทรูชั่น การทดลองผลิตอาศัยเครื่องเอ็กซทรูชั่นแบบสกรูคูรุน Berstorff ZE 25x33D ขนาดรูหนาแปลน 3 มิลลิเมตร กําหนด ความชืน้ ของวัตถุดบิ ปลายขาวเริม่ ตนในแตละการทดลองใหมคี า คงที่ 18% โดยการปรับอัตราปอนน้ําในชวง Feeding Zone อุณหภูมบิ ารเรล 105๐C ความเร็วรอบสกรู 350 รอบ/นาที และ อัตราการปอนวัตถุดบิ ปลายขาว 10 กิโลกรัม/ชัว่ โมง เมือ่ การผลิต เขาสูส ภาวะคงตัว ทําการเก็บตัวอยางผลิตภัณฑเอ็กซทรูเดททีไ่ ด นํามาวิเคราะหคณ ุ ลักษณะตางๆ การวิเคราะหคุณลักษณะของผลิตภัณฑเอ็กซทรูเดท 1. ความหนาแนน (Piece Density, PD) ใสตวั อยางเอ็กซ ทรูเดทที่ทราบน้ําหนักในภาชนะทรงกระบอกขนาดความจุ 1 ลิตรแทนที่ชองวางดวยเมล็ดงาจนเต็มภาชนะ จากนั้นแยกเอา

Thai Society of Agricultural Engineering Journal, Vol. 14 No. 1, January - December 2008

ตารางที่ 1 แผนการทดลองของการเตรียมวัตถุดบิ ปลายขาวทีใ่ ช ในแตละการทดลอง การทดลองที่ พันธุขาว อัตราสวนการผสม (โดยน้ําหนัก) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19

A B C D A B C D A:B A:C A:D B:C B:D C:D A:B:C A:B:D A:C:D B:C:D A:B:C:D

1 1 1 1 1 1 1 1 1:1 1:1 1:1 1:1 1:1 1:1 1:1:1 1:1:1 1:1:1 1:1:1 1:1:1:1

การบด บดหยาบ บดหยาบ บดหยาบ บดหยาบ บดละเอียด บดละเอียด บดละเอียด บดละเอียด บดละเอียด บดละเอียด บดละเอียด บดละเอียด บดละเอียด บดละเอียด บดละเอียด บดละเอียด บดละเอียด บดละเอียด บดละเอียด

WAI (กรัม / กรัม) =

น้าํ หนักเอ็กซทรูเดท . ปริมาตรภาชนะ - ปริมาตเมล็ดงา

2. ความสามารถในการดูดซับน้ํา (Water Absorption Index, WAI) และความสามารถในการละลายน้ํา (Water Solubility Index, WSI) โดยนําตัวอยางเอ็กซทรูเดทมาบดและ รอนผานตะแกรงขนาด 70 mesh จํานวน 2.5 กรัม ผสมกับน้าํ กลัน่ 30 กรัม ในบิกเกอรขนาด 50 มิลลิลติ ร คนดวยเครือ่ งกวน อยางตอเนือ่ ง 30 นาที จากนัน้ นํามาแยกดวยเครือ่ งเหวีย่ งทีค่ วาม

น้าํ หนักตะกอน . น้าํ หนักตัวอยางแหงเริม่ ตน

WSI (%) = น้าํ หนักของแหงทีเ่ หลือหลังอบ .x 100 น้าํ หนักตัวอยางแหงเริม่ ตน 3. อัตราสวนการพองตัวของเอ็กซทรูเดท (Expansion Ratio, ER) คํานวณจากคาอัตราสวนระหวางเสนผานศูนยกลาง ของตัวอยางและเสนผานศูนยกลางของหนาแปลน ทํา 10 ซ้ํา นํามาหาคาเฉลี่ย 4. คุ ณ สมบั ติ ด า นความหนื ด (Pasting Properties) ดวยเครือ่ ง RVA ใชตวั อยาง 3 กรัม ผสมน้าํ กลัน่ 25 มิลลิลติ รใน ภาชนะอลูมเิ นียม ความเร็วรอบใบกวน 160 รอบ/นาที ตัวอยาง จะถูกใหความรอนจากอุณหภูมิ 50 ๐C ถึง 95 ๐C และคงที่ 95 ๐C เปนเวลา 2.5 นาที จึงลดอุณหภูมลิ งเปน 50๐C อีกครัง้ จากกราฟ การเปลี่ยนแปลงความหนืดกับเวลา อานคาความหนืดสูงสุด (Peak Viscosity, PV), เวลาทีเ่ กิดความหนืดสูงสุด (Peak Time, PT), ความแตกตางของความหนืดสูงสุดและต่าํ สุด (Breakdown, BD), ความหนืดต่าํ สุดของตัวอยางระหวางการทําเย็นแสดงความ คงทนตอการกวน (Holding Strength, HD), ความหนืดสุดทาย ของการวัดเมือ่ เย็นตัวลง (Final Viscosity, FV), ผลตางของความ หนืดสุดทายกับความหนืดต่าํ สุด (Setback, SB) 5. ลักษณะเนื้อสัมผัส วิเคราะหดวยเครื่องวิเคราะหเนื้อ สัมผัส (Stable Micro System, TA-XT2) ใชโพรบรูปทรงกระบอก รุน P/2 ขนาดเสนผานศูนยกลาง 2 mm ตัง้ คาความเร็วในการวัด ที1่ 0 มิลลิเมตร/วินาที อานคาพืน้ ทีใ่ ตกราฟระหวางแรง-ระยะทาง ทีเ่ กิดการกดทะลุ บันทึกคาเฉลีย่ จากการวัด 10 ซ้าํ (Ding et al., 2005)

g n ri

e e in

u t l ir cu

g A หมายเหตุ: A หมายถึง ปลายขาวเหนียวพันธุก ขf6 o B หมายถึง ปลายขาวเจาพันธุข าวดอกมะลิ 105 C หมายถึง ปลายขาวเจาtพันy ธุช ยั นาท 1 eนธุพื้นเมือง กข 35 (พันธุ D หมายถึง ปลายขiาวพั c สุพรรณบุo รี 1) S i ดงาดวยการรอนผานตะแกรง วัด เอ็กซทรูเดทออกจากเมล็ a h ดงาทีเ่ หลือในภาชนะเพือ่ นําไปหักออกจากปริมาตร ปริมาตรเมล็ T ภาชนะ คํานวณคาความหนาแนนของเอ็กซทรูเดท ทดลอง 5 ซ้าํ ความหนาแนน =

เร็วรอบ 3000 g เปนเวลา 10 นาที เพือ่ แยกตะกอนดานลางและ ของเหลวสวนบนออกจากกัน นําของเหลวไประเหยและอบที่ 105 องศาเซลเซียส 2 ชัว่ โมง บันทึกน้าํ หนักแหงทีไ่ ด นํามาคํา นวณ (Anderson et al., 1969)

l a r

g n E

การวิเคราะหทางสถิติ การสรางหความสัมพันธระหวางคุณลักษณะของเอ็กซ ทรูเดท (ตัวแปรตอบสนอง) กับคุณสมบัตทิ างเคมีและกายภาพ ของปลายขาว ไดแก ปริมาณอะมิโลส โปรตีน ไขมัน และขนาด อนุภาค (ตัวแปรอิสระ) รูปแบบความสัมพันธแสดงในรูปของ สมการโพลี โ นเมี ย ลอั น ดั บ สอง การคั ด เลื อ กตั ว แปรใช วิ ธี Forward Stepwise Analysis โดยใหเกณฑที่เลือกตัวแปร พิจารณาจากคา F ตัง้ แต 2 ขึน้ ไป ความสัมพันธทางคณิตศาสตร ทีไ่ ดมรี ะดับความเชือ่ มัน่ 95%

วารสารสมาคมวิศวกรรมเกษตรแหงประเทศไทย ปที่ 14 ฉบับที่ 1 มกราคม - ธันวาคม 2551

31

ปริมาณโปรตีน และอะมิโลส เปนตัวแปรสําคัญตอคา ความหนืดสูงสุด เมือ่ ปริมาณโปรตีนหรือปริมาณอะมิโลสมีคา ลดลง คาความหนืดสูงสุดและคา Breakdown จะมีคาสูงขึ้น คาความหนืดสูงสุดแสดงสภาวะทีเ่ ม็ดแปงพองตัวเต็มที่ คาความ หนืดสูงสุดของวัตถุดบิ ปลายขาวทีศ่ กึ ษามีคา อยูใ นชวง 165.09 334 RVU รูปที่ 1 แสดงการเปลีย่ นแปลงของความหนืดสูงสุด กับปริมาณโปรตีนและอะมิโลสในปลายขาว ซึง่ เปนตัวแปรทีม่ ี นัยสําคัญตอคาความหนืดสูงสุดมากทีส่ ดุ (p<0.001) คาดังกลาว สัมพันธกบั พลังงานทีใ่ ชในการผสมระหวางกระบวนการผลิต แบบเอ็กซทรูชนั่ นอกจากนีพ้ บวาปลายขาวทีม่ ปี ริมาณอะมิโลสสูง จะมีคา ความหนืดสุดทายและ คาการคืนตัวทีส่ งู ขึน้ คาการคืนตัวของ ปลายขาวมีคา อยูใ นชวง -90.8 ถึง 189.63 RVU สวนปริมาณไข มันในชวง 0.25-0.39% ไมสง ผลกระทบตอคาความหนืดระหวาง

ผลการทดลองและวิจารณ คุณสมบัติทางเคมีและกายภาพของวัตถุดิบปลายขาว คุณสมบัตทิ างเคมีและกายภาพของปลายขาวเริม่ ตน แสดง ในตารางที่ 2 ปลายขาวทีน่ าํ มาศึกษามีความแตกตางกันทีป่ ริมาณ อะมิโลสเปนสําคัญ สวนปริมาณความชืน้ โปรตีน และไขมัน มีคา ใกลเคียงกัน ปลายขาวทีม่ ปี ริมาณอะมิโลสต่าํ เมือ่ ผานการบด จะมีขนาดอนุภาคเฉลีย่ เล็กกวาปลายขาวทีม่ ปี ริมาณอะมิโลสสูง เนื่องจากขาวที่มีปริมาณอะมิโลสสูงจะประกอบดวยสารพอลิ เมอรเชิงเสนของกลูโคส (กลาณรงค และเกื้อกูล, 2546) ซึ่งมี พันธะโมเลกุลทีแ่ ข็งแรงกวา ทําใหบดไดยาก ขนาดอนุภาคทีไ่ ด จึงมีขนาดใหญกวาปลายขาวที่มีอะมิโลสต่ํา และเมื่อนําปลาย ขาวหลังบดไปผสมที่สภาวะตางๆ ไปวิเคราะหคุณสมบัติทาง ดานความหนืดอยางรวดเร็วดวยเครือ่ ง RVA ขอมูลทีไ่ ดนาํ ไปหา คาสหสัมพันธ (Correlation Coefficients) แสดงในตารางที่ 3

g n ri

e e in

ตารางที่ 2 สมบัตทิ างเคมีและกายภาพของวัตถุดบิ ปลายขาว ความชืน้ อะมิโลส (%wb) (%)

พันธุข า ว กข 6 ขาวดอกมะลิ105 ชัยนาท1 กข35

11.72 11.64 11.55 10.09

8.71 18.6 30.98 34.13

โปรตีน (%)

ไขมั น (%)

6.68 6.53 7.49 8.51

0.25 0.34 0.31 0.39

g A f

o y

g n E

ขนาดอนุภาค (mm) บดหยาบ บดละเอียด

u t l ir cu

l0.3495 a r

0.4654 0.6727 0.5472

0.1882 0.2266 0.2314 0.2569

ตารางที่ 3 คาสหสัมพันธ (Correlation Coefficients) ระหวางตัวแปร PRO

FAT

t e ci AML

0.85*** o S 0.78*** i 1.00 a h

PRO 1.00 0.68** FAT 1.00 AML PV HO BD FV SB PT

T

PV

HO

- 0.81*** - 0.40 - 0.69*** 1.00

- 0.51* - 0.06 - 0.15 0.60** 1.00

BD

FV

SB

PT

- 0.65** - 0.44 - 0.76*** 0.83*** 0.05 1.00

0.21 0.61** 0.34 0.58** 0.66** 0.59** 0.67** 0.90*** 0.65** - 0.11 - 0.65** - 0.39 0.54* 0.08 0.42 - 0.50* - 0.86*** - 0.77*** 1.00 0.82*** 0.81*** 1.00 0.85*** 1.00

สัญลักษณตวั แปร: ปริมาณโปรตีน (%), PRO; ปริมาณไขมัน (%), FAT; ปริมาณอะมิโลส (%), AML; Peak Viscosity, PV; Holding Strength, HO; Breakdown, BD; Final Viscosity, FV, Setback, SB; Peak Time, PT; * , ** , *** นัยสําคัญทางสถิตทิ รี่ ะดับ p < 0. 05 , p < 0. 01 และ p < 0.001 ตามลําดับ 32

Thai Society of Agricultural Engineering Journal, Vol. 14 No. 1, January - December 2008

140

360 340 95% confidence

95% confidence

120

Breakdown (BD), RVU

Peak Viscosity (PV), RVU

320 300 280 260 240 220 200

100

80

60

40

180 20 160 140 6.4

0 6.6

6.8

7.0

7.2

7.4

7.6

7.8

8.0

8.2

8.4

6

8.6

8

10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

30

32

34

36

Amylose (%)

Protein (%)

ข)

ก)

รูปที่ 1 ความสัมพันธระหวางคาความหนืดสูงสุดกับ ก) ปริมาณโปรตีนในปลายขาว และ ข) ปริมาณอะมิโลสในปลายขาว

g n ri

8.4

ปริมาณโปรตีนจากการวิเคราะห (%)

ปริมาณอมิโลสจากการวิเคราะห (%)

34

30

26

22

18

14 95% confidence

10

12

16

20

24

28

g n E

6.8

7.2

95% confidence

7.6

8.0

8.4

o y

o S i a h

T

ปริมาณโปรตีน (ในชวง 6.68 - 8.51%): โ ปรตีน (%) = 14.6523 - 0.05180 PV + 0.00008 PV2 (2)

ปริมาณโปรตีนจากการทํานาย (%)

0.40 0.38

ปริมาณไขมันจากการวิเคราะห (%)

การใหความรอนอยางมีนยั สําคัญ โดยทัว่ ไปการวิเคราะหหาปริมาณอะมิโลส โปรตีน หรือ ไขมันของปลายขาวเพือ่ ตรวจสอบคุณภาพวัตถุดบิ เริม่ ตนกอน นําไปสูข นั้ ตอนการผลิตนัน้ มีความยุง ยากและใชเวลา ดังนัน้ การ วิเคราะหความหนืดอยางรวดเร็วซึง่ ใชเวลาการตรวจสอบเพียง ประมาณ 15 นาที จึงสามารถกระทําไดอยางสะดวกและรวดเร็ว กวา และนิยมใชศกึ ษาวิเคราะหอยางแพรหลายในอุตสาหกรรม การผลิต ผลวิเคราะหความสัมพันธทางคณิตศาสตรระหวาง คุณสมบัตคิ วามหนืดจากเครือ่ ง RVA กับคุณสมบัตทิ างเคมีของ ปลายขาว แสดงในรูปแบบสมการโพลีโนเมียลกําลังสอง แสดง ไดดังนี้ ปริมาณอะมิโลส (ในชวง 8.71 - 34.13%): อะมิโลส (%) = 40.07929 + 0.46492 SB - 0.79093 PT2 - 0.03835 PT SB - 0.00064 HO SB (1) 2 R = 0.9115 SE. = 2.6055 p < 0.001

t e ci

al

6.8

l u ยบเทียบคาโปรตีนจากการทดลอง กับจากการทํานาย ir cรูปที่ 3 เปรีดวยสมการ (2)

รูปที่ 2 เปรียบเทียบคาอะมิโลสจากการทดลองกับจากการ ทํานายดวยสมการ (1)

g A f

7.2

6.4 6.4

32

ปริมาณอมิโลสจากการทํานาย (%)

7.6

r u t

6 8

e e in

8.0

0.36 0.34 0.32 0.30 0.28 0.26 0.24

95% confidence

0.22 0.24

0.28

0.32

0.36

0.40

ปริมาณไขมันจากการทํานาย (%)

รูปที่ 4 เปรียบเทียบคาไขมันจากการทดลองกับจากการทํานาย ดวยสมการ (3) R2 = 0.7562 SE. = 0.3138 p < 0.001 ปริมาณไขมัน (ในชวง 0.25 - 0.39%): ไขมัน(%) = 0.42324 + 0.000009 BD SB - 0.000118 PT HO 2 R = 0.6820 SE. = 0.02327 p < 0.001

วารสารสมาคมวิศวกรรมเกษตรแหงประเทศไทย ปที่ 14 ฉบับที่ 1 มกราคม - ธันวาคม 2551

(3)

33

ตารางที่ 4 แสดงคาสัมประสิทธิข์ องตัวแปรตาง ๆ ทีไ่ ดจากการวิเคราะหการถดถอยสําหรับเอกซทรูเดท ตัวแปร

PD (g/cm3)

WAI (g/g)

WSI (%)

ER

Texture (g.mm)

Intercept S P F A SxP SxF SxA PxF PxA FxA

1.1736** -1.0680* -0.0219 -4.9222*

-0.8776

257.9322

6.9502***

12896.4217*** -31566.3664**

13.3583

-1172.3672 -321.2807**

3.5836**

-3.1042**

107689.1146***

-0.0796

S2 P2 F2 A2

-3473.6020**

-0.0468*** 6.7169

1720.4195 0.0005

R2

0.6274**

0.1468

SE

0.02745

1.1937

แบบจําลองทางคณิตศาสตรระหวางคุณสมบัตคิ วามหนืด จากการวิเคราะหดวย RVA สามารถนํามาอธิบายปริมาณ อะมิโลสของปลายขาวไดอยูใ นเกณฑดี ขณะทีแ่ บบจําลองทีใ่ ช อธิบายปริมาณโปรตีน และไขมันอยูใ นเกณฑปานกลางและต่าํ ตามลําดับ

t e ci

0.1253

al

g n ri

e e in

g 7.8130** n E

0.7536***

0.7046***

r 0.22924 655.61 u t l u ic อความหนาแนนคือปริมาณไขมันและขนาดอนุภาค rกระทบต 12.083

g คาสัมประสิทธิข์ องตัวแปรในตารางที่ 4 แสดงนัยสําคัญของคา A f ตัวแปรทีร่ วมอยูใ นสมการถดถอยทีไ่ ด จากผลการทดลองพบวา

o y

o S i a h

ความสัมพันธระหวางคุณสมบัติทางเคมี-กายภาพของปลาย ขาวกับคุณลักษณะของเอ็กซทรูเดทที่ได ผลิตภัณฑเอ็กซทรูเดททีไ่ ดจากทุกสภาวะการทดลอง มีคา ความชืน้ อยูใ นชวง 9.36 + 1.03% คาทีไ่ ดไมมคี วามแตกตางอยาง มีนัยสําคัญ เนื่องจากในการศึกษาไดทําการปรับความชื้นของ ปลายขาวเริม่ ตนใหมคี า เทากัน เอ็กซทรูเดททีไ่ ดจากการผลิตถูก นํามาวิเคราะหเพื่อหาความสัมพันธระหวางสมบัติทางเคมี กายภาพของวัตถุดบิ กับคุณลักษณะของเอกซทรูเดท ผลวิเคราะห การถดถอยแบบ Forward Step Regression แสดงในตารางที่ 4

เมือ่ ใชปลายขาวทีม่ ปี ริมาณไขมันสูง จะทําใหเอ็กซทรูเดททีไ่ ด มีความหนาแนนสูง ซึง่ สอดคลองกับรายงานของ Riaz (2000) ในทํานองเดียวกันเมื่อใชวัตถุดิบปลายขาวมีขนาดใหญขึ้น เอ็กซทรูเดทที่ไดจะมีความหนาแนนสูงขึ้นเชนกัน (รูปที่ 5)

T

ความหนาแนนเอ็กซทรูเดท (Piece density) เอกซทรูเดททีไ่ ดมคี วามหนาแนนอยูใ นชวง 0.118-0.275 กรัม/ลูกบาศกเซนติเมตร ผลการทดลองพบวาปจจัยสําคัญทีม่ ผี ล 34

0.32 0.28 0.24 0.2 0.16 0.12 0.08

รูปที่ 5 ความสัมพันธระหวางไขมันและขนาดอนุภาค ทีม่ ผี ลตอ ความหนาแนนเอ็กซทรูเดท

Thai Society of Agricultural Engineering Journal, Vol. 14 No. 1, January - December 2008

ความหนาแนนของเอ็กซทรูเดทขึ้นกับการเกิดเจลาติไนซของ แปง (Sacchetti et al., 2004) การพองตัวของเม็ดแปงในระหวาง การเจลาติไนซของแปงที่มีอนุภาคขนาดเล็กจะเกิดไดงายกวา เอ็กซทรูเดททีไ่ ดจงึ สามารถพองตัวและทําใหความหนาแนนที่ ไดตา่ํ กวาเมือ่ ใชวตั ถุดบิ ทีม่ ขี นาดอนุภาคใหญ แตอยางไรก็ตามเมือ่ ใชปลายขาวทีม่ ปี ริมาณไขมันต่าํ 0.250.32% การเปลี่ยนแปลงขนาดอนุภาคของปลายขาวเริ่มตนไม ค อ ยมี ผ ลต อ ความหนาแน น ของเอ็ ก ซ ท รู เ ดทมากนั ก ส ว น ปริมาณ อะมิโลสและโปรตีนไมมผี ลกระทบตอความหนาแนน ของเอ็กซทรูเดทอยางมีนัยสําคัญ

4.2 4.1 4 3.9 3.8 3.7 3.6

รูปที่ 6 ความสัมพันธระหวางไขมันและขนาดอนุภาคที่มีผล ตอคาอัตราการพองตัว

ความสามารถในการดูดซับน้ําและ ละลายน้ํา (WAI & WSI) WAI แสดงถึงปริมาณน้ําที่ผลิตภัณฑสามารถดูดซับได หลังการพองตัวสูงสุดมาแลว ซึง่ เปนการแสดงความสมบูรณของ สตารช สวนคา WSI แสดงระดับการถูกทําลายของสตารชหลัง จากผานกระบวนการเอกซทรูชั่น เอ็กซทรูเดทที่ไดมีคา WAI ในชวง 2.35-4.76 g/g และคา WSI ในชวง 40.18-89.18% ซึง่ มีคา สูงกวาวัตถุดิบปลายขาว สมการถดถอยที่ไดมีคาสหสัมพันธ ของอยูใ นเกณฑตา่ํ (R2 = 12.5-14.7%) ปริมาณอะมิโลส ไขมัน โปรตีน รวมถึงขนาดอนุภาคของปลายขาวทีใ่ ชศกึ ษาไมแสดง ความสัมพันธอยางมีนยั สําคัญทางสถิตติ อ คา WAI และ WSI แต อยางไรก็ตามมีรายงานวาปจจัยทีม่ ผี ลให WAI ของเอ็กซทรูเด ทมีคาเพิ่มขึ้นเกิดจากการเปลี่ยนสภาพของโปรตีน การเจลาติ ไนซของเม็ดสตารช และการพองตัวของไฟเบอรในระหวาง กระบวนการเอ็กซทรูชนั่ (Singh et al., 2007) เมือ่ ปริมาณอะมิ โลสเพิม่ ขึน้ คา WAI จะมีคา เพิม่ ขึน้ สวนคา WSI จะมีคา ลดลง เนื่องจากโมเลกุลของอะมิโลส จะเกิดการเปลี่ยนแปลงของ สตารช (starch conversion) ไดนอยกวาโมเลกุลของอะมิโล เพกติน

เดียวกันเมื่ออนุภาคของปลายขาวมีขนาดใหญขึ้น พื้นที่ผิวใน การสงผานความรอนและความชื้นในรหวางกระบวนการ เอ็กซทรูชนั่ จะมีคา ลดลง ทําใหเกิดเจลาติไนซไมสมบูรณ ดังนัน้ เอ็กซทรูเดทบางสวนอาจยังไมหลอมเหลว และไมสามารถพอง ตัวไดเต็มที่

อยางมีนยั สําคัญตอการพองตัวเอ็กซทรูเดทอยางมาก (p < 0.01) นอกจากนั้นผลกระทบรวมกันของปริมาณไขมันและขนาด อนุภาคของปลายขาวมีผลตอการพองตัวรองลงมา (p < 0.05) จากการศึกษาพบวา เมือ่ ขนาดอนุภาคและปริมาณไขมัน ในปลายขาวมีคา เพิม่ ขึน้ เอ็กซทรูเดทมีการพองตัวลดลง นอก จากนี้การเพิ่มของปริมาณโปรตีน สงผลใหคาการพองตัวของ เอ็กซทรูเดทมีคา ลดลงเชนกัน เนือ่ งจากทัง้ ไขมันและโปรตีนจะ ทําหนาที่เปนตัวขัดขวางการพองตัวของสตารช และในขณะ

ลักษณะเนื้อสัมผัสของเอกซทรูเดท ในการศึกษานี้ พิจารณาลักษณะเนือ้ สัมผัสจากของเอ็กซท รูเดทจากพืน้ ทีใ่ ตกราฟทีไ่ ดจากการวิเคราะหดว ยเครือ่ ง TA-XT2 คาทีไดอยูใ นชวง 1,333.13-5,693.40 กรัม-มิลลิเมตร ซึง่ แสดงถึง ความกรอบแข็งของเอ็กซทรูเดท ตารางที่ 4. แสดงนัยสําคัญของ คาสัมประสิทธิข์ องตัวแปรจากสมการถดถอยทีไ่ ดซงึ่ จะเห็นวา ปริมาณไขมัน โปรตีน อะมิโลส และขนาดอนุภาคในวัตถุดบิ ปลายขาวตางเปนปจจัยสําคัญที่สงกระทบรวมกันตอลักษณะ เนือ้ สัมผัสของเอ็กซทรูเดท ทั้งนี้เนื่องจากปจจัยที่ศึกษาตางมีผลตอการเปลี่ยนแปลง โครงสรางของเม็ดแปงในระหวางกระบวนการเอ็กซทรูชั่น

t e ci

g A f

g n ri

e e in

u t l ir cu

o y

o S iว (ER) อัตราการพองตั a h ทรูเดททีไ่ ดมคี า อัตราการพองตัวอยูใ นชวง 3.4 - 5.1 เอกซ T เทา จากตารางที่ 4 แสดงคากําลังสองของปริมาณโปรตีนมีผล

l a r

g n E

6000 5000 4000 3000 2000 1000 0

รูปที่ 7 ความสัมพันธระหวางไขมันและขนาดอนุภาค ทีม่ ผี ลตอ ลักษณะเนือ้ สัมผัสของเอ็กซทรูเดท

วารสารสมาคมวิศวกรรมเกษตรแหงประเทศไทย ปที่ 14 ฉบับที่ 1 มกราคม - ธันวาคม 2551

35

โปรตีนทําใหเอ็กซทรูเดทที่ไดมีลักษณะเนื้อที่แนนขึ้น สวน ไขมันจะทําใหการพองของเม็ดแปงต่ําลงผลิตภัณฑเอ็กซทรูเด ทจึงมีความกรอบแข็งเพิ่มขึ้น นอกจากนั้นปลายขาวที่มีปริมา ณอะมิโลสสูงหรือมีขนาดอนุภาคใหญ จะใหลกั ษณะเนือ้ สัมผัส ของผลิตภัณฑเอ็กซทรูเดททีค่ อ นขางแข็ง

สรุป ปริมาณไขมัน โปรตีน อะมิโลส และขนาดอนุภาคของ ปลายขาวทีใ่ ชเปนวัตถุดบิ ในกระบวนการผลิตแบบเอ็กซทรูชนั่ เปนตัวแปรสําคัญทีม่ ผี ลกระทบตอคาความหนาแนน อัตราการ พองตัว และลักษณะเนือ้ สัมผัสของเอ็กซทรูเดททีไ่ ด ในขณะที่ ผลกระทบของตัวแปรดังกลาวไมแสดงความมีนัยสําคัญตอคา ความสามารถดูดซับน้าํ และความสามารถในการละลายน้าํ ของ เอ็กซทรูเดท คาสหสัมพันธการถดถอยของสมการระหวาง คุณสมบัติทางเคมี-กายภาพของวัตถุปลายขาวที่ศึกษากับคุณ ลักษณะของเอ็กซทรูเดททีไ่ ดอยูใ นเกณฑปานกลาง คุณสมบัติ ดานความหนืดของปลายขาวทีไ่ ดจากการวัดดวยเครือ่ งวัดความ หนืดแบบรวดเร็วถูกนํามาใชทํานายปริมาณอะมิโลสในปลาย ขาวไดอยูในเกณฑดี สามารถนํามาใชเปนแนวทางในการ คํานวณระดับอะมิโลสในปลายขาวได

คําขอบคุณ คณะผูว จิ ยั ขอขอบคุณ สํานักงานสนับสนุนการวิจยั และ หจก. มีนามีขา ว ทีไ่ ดใหทนุ อุดหนุนการวิจยั ประจําป 2548 และ วัตถุดบิ ปลายขาวในการศึกษาวิจยั

g A f

o y

t e i สํานักงานเศรษฐกิจการเกษตร c กระทรวงเกษตรและสหกรณ (2550) "ขอมูลเศรษฐกิo จเกษตร: ขาว" available online, S i http:/www.oae.go.th/newsinfo/ a อรอนงค นัh ยวิกุล (2547) "ขาว:วิทยาศาสตรและเทคโนโลยี" T เอกสารอางอิง

36

พิมพครัง้ ที่ 1: สํานักพิมพมหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร กรุง เทพฯ Anderson, R.A., Conway, H.F., Pfeifer ,V.F., and Griffin, E.L. (1969) "Gelatinization of Corn Grits by Roll-and ExtrusionCooking". Cereal Science Today, 14 : 4 - 12.

A.O.A.C. 1990. Official Methods of Analysis. Vol II, 15th ed., Association of Official Analytical Chemists, Inc., Arlington, Virginia.,1298 p.

Ding, Q.B., Ainsworth, P., Tucker, G. and Marson, H. (2005) "The Effect of Extrusion Conditions on the Physicochemical Properties and Sensory Characteristics of Rice-based Expanded Snacks" Food Engineering, 66, 283-289 Guha, M., Zakiuddin, S. and Bhattachara, S. (1997) "Twinscrew Extrusion of Rice Flour Witout a Die: Effect of Barrel Temperature and Screw Speed on Extrusion and Extrudate Characteristics" Food Engineering, 32, 251267 Mercier , C., Linko, P. and Harper, J.M. (1989) " Extrusion Cooking" St. Paul, MN : American Association of Cereal Chemists Riaz, M.N., (2000) "Extruders in Food Applications" Technomic Publishing Co. Inc., Lancaster, Pennsylvania, 225 p.

Sacchetti, G., Pinnavaia, G.G., Guidolin, E. and Rosa, M.D. (2004) "Effects of Extrusion Temperature and Feed Composition on the Functional, Physical and Sensory Properties of Chestnut and Rice Flour-Based Snack-Like Products", Food Research International, 37, 527-534 Singh, B., Sekhon, K.S.. and Singh, N. (2007) "Effect of Moisture, Temperature and Level of Pea Grits on Extrusion Behavior and Product C

g n ri

e e in

u t l ir cu

l a r

g n E

Thai Society of Agricultural Engineering Journal, Vol. 14 No. 1, January - December 2008

การศึกษาขนาดผงกากออยและปริมาณสวนผสม เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในการกรอง A Study of the Size of Bagasse Silt and Mixing Percentage for Increasing Filtration Efficiency

เอกภัทร จินดาอินทร1) ธวัชชัย ทิวาวรรณวงศ2) Akkaphat Jindain1) Thavachai Thivavarnvongs2)

Abstract The sugar liquid clarification process in sugar manufacturing plants is essential because sugar content can gradually be lost or reduced, therefore means must be found in order to control such loss. The clarification procedure normally involves the separation of mixed substances by chemical or mechanical means which employs a rotary vacuum filter, making use of bagasse silt and mud, to obtain clear sugar liquid. The purpose of this research was to study the size of bagasse silt and mixing percentage which would help increase filtration efficiency and reduce filtration loss. The results obtained were as follows: the size of bagasse silt on NO. 50 sieve and mixing percentage of 10 % gave a minimum percentage polarization of filter cake of 4.14 % Pol, 0.39 % bagasse content in the clarified liquid and 99.6 % filtration efficiency. These values were considered more suitable for sugar liquid quality in the manufacturing plants in Thailand.

Keywords : sugar liquid clarification, bagasse silt, filter cake

g n ri

e e in

บทคัดยอ

l a r

g n E

กระบวนการการทําใสน้าํ ออยของโรงงานน้าํ ตาลมีความจําเปนอยางยิง่ เนือ่ งจากน้าํ ตาลทีม่ อี ยูใ นน้าํ ออยนัน้ เกิดการสูญ สลายไดตลอดเวลา จึงตองหาวิธกี ารควบคุมไมใหเกิดการสูญเสียน้าํ ตาลหรือใหเกิดนอยทีส่ ดุ กระบวนการทําใสน้าํ ออยสามารถ ทําไดโดยแยกเอาสิง่ สกปรกออกดวยวิธที างเคมี หรือวิธที างกลโดยการกรองดวยเครือ่ งกรองสุญญากาศซึง่ ผสมผงกากออยเขากับน้าํ โคลนทีไ่ ดจากการทําใสน้าํ ออยเปนตัวชวยกรอง การศึกษาครัง้ นีม้ วี ตั ถุประสงคเพือ่ ศึกษาขนาดผงกากออยและปริมาณสวนผสม เพือ่ ชวยเพิม่ ประสิทธิภาพและลดความสูญเสียจากการกรอง ซึง่ มีผลการศึกษาคือ ขนาดผงกากออยทีค่ า งอยูบ นเบอรตะแกรง 50 และ ปริมาณสวนผสม 10 เปอรเซ็นต ใหเปอรเซ็นตโพลาไรเซชัน่ ของกากตะกอนนอยทีส่ ดุ เฉลีย่ 4.14 เปอรเซ็นตโพล เปอรเซ็นตกาก ออยทีอ่ ยูใ นน้าํ กรองใส 0.39 เปอรเซ็นต และประสิทธิภาพการทํางาน 99.6 เปอรเซ็นต ซึง่ เปนคาทีเ่ หมาะสมยิง่ ขึน้ ของคุณภาพน้าํ ออยสําหรับอุตสาหกรรมผลิตน้าํ ตาลของโรงงานในประเทศ คําสําคัญ : การทําใสน้าํ ออย ผงกากออย กากตะกอน

t e ci

g A f

u t l ir cu

o y

o S i บทนํา a อุh ตสาหกรรมออยและน้าํ ตาล นับเปนอุตสาหกรรมขนาด T ใหญทสี่ าํ คัญของประเทศไทย เปนทีท่ ราบกันดีวา ประเทศไทย

มีสภาพภูมิอากาศที่เหมาะสมตอการเจริญเติบโตของออยและ สามารถปลูกออยไดมากกวาปละ 50 ลานตัน ปริมาณผลผลิต น้ําตาลทรายโดยรวมตั้งแตเดือนมกราคมถึงเดือนพฤษภาคม 2548 มีจํานวนทั้งสิ้น 3,873,531 ตัน ในจํานวนนี้เปนน้ําตาล ทรายดิบจํานวน 1,331,790 ตัน หรือ 34% ของผลผลิตน้าํ ตาล ทรายทัง้ หมด สวนทีเ่ หลือเปนน้าํ ตาลทรายขาว (สํานักนโยบาย

อุตสาหกรรมออยและน้าํ ตาลทราย, 2548) ดัง้ นัน้ ในการแปรรูป ออยไปเปนน้าํ ตาลจึงจําเปนตองใหความสําคัญอยางยิง่ โรงงาน น้าํ ตาลจึงควรมีระบบการผลิตทีด่ แี ละมีประสิทธิภาพเพือ่ สามารถ ผลิตน้ําตาลที่มีคุณภาพดีดวยตนทุนการผลิตที่เหมาะสม โดย เฉพาะคาควบคุมทีส่ าํ คัญในการผลิตน้าํ ตาล ดังเชน ประสิทธิ ภาพการสกัดน้าํ ตาลของชุดลูกหีบ ประสิทธิภาพการสกัดน้าํ ตาล หลังชุดลูกหีบ ประสิทธิภาพการผลิตน้ําตาลรวมของโรงงาน น้าํ ตาล ตลอดจนการควบคุมคาการสูญเสียน้าํ ตาลในกระบวน การผลิ ต ต า งๆไม ว า จะเป น การสู ญ เสี ย น้ํ า ตาลไปกั บ กาก

1) นักศึกษาปริญญาโท หลักสูตรวิศวกรรมศาสตรมหาบัณฑิต สาขาวิชาเครือ่ งจักรกลเกษตร คณะวิศวกรรมศาสตร มหาวิทยาลัยขอนแกน 2) รองศาสตราจารย ภาควิชาวิศวกรรมเกษตร คณะวิศวกรรมศาสตร มหาวิทยาลัยขอนแกน วารสารสมาคมวิศวกรรมเกษตรแหงประเทศไทย ปที่ 14 ฉบับที่ 1 มกราคม - ธันวาคม 2551

37

ออย(bagasses) การสูญเสียน้าํ ตาลไปกับกากตะกอน การสูญเสีย น้าํ ตาลไปกับกากน้าํ ตาลสุดทาย การสูญเสียน้าํ ตาลทีไ่ มสามารถ ระบุสาเหตุได การสูญเสียน้าํ ตาลรวมทัง้ หมด และคาควบคุม อืน่ ๆอีกหลายคา เพือ่ ใหมตี น ทุนการผลิตต่าํ ทีท่ าํ ใหสามารถแขง ขันในตลาดโลก ในกระบวนการทัง้ หมดของโรงงานน้าํ ตาลนัน้ กระบวน การผลิตเปนสิง่ ทีม่ คี วามสําคัญและมีความจําเปนอยางยิง่ เนือ่ ง จากน้าํ ตาลทีม่ อี ยูใ นน้าํ ออยนัน้ จะเกิดการสูญสลายไดตลอดเวลา โดยเฉพาะไมสามารถหลีกเลีย่ งการใชความรอนไดในกระบวน การผลิต จึงตองหาวิธกี ารควบคุมไมใหเกิดการสูญเสียน้าํ ตาล หรือใหเกิดนอยทีส่ ดุ เทาทีจ่ ะทําได ตองควบคุมใหไดทงั้ ทางเคมี และทางกล ปกติทกุ โรงงานจะมีการควบคุมคอนขางเขมงวดมี การตรวจสอบและวัดคาปจจัยตางๆมากมาย และทุกวันจะมี รายงานสถานภาพการผลิตของทุกฝาย โดยจะมีการกําหนด เกณฑและคาควบคุมของบางปจจัยไวอยางชัดเจน (สมบัติ ขอทวีวฒ ั นา, 2546; กลาณรงค ศรีรอด, 2538) สําหรับกระบวนการผลิตน้าํ ตาลสามารถแบงออกเปน 5 ขัน้ ตอน คือ กระบวนการสกัดน้าํ ออย การทําความสะอาดหรือ การทําใสน้าํ ออย การตม การเคีย่ ว และการปน แยกผลึกน้าํ ตาล ซีง่ กระบวนการทําความสะอาดหรือการทําใสนัน้ จะเปนการแยก เอาสิ่งเจือปนตางๆออกโดยผานวิธีทางกลและทางเคมี โดยน้ํา ออยจากกระบวนการหีบสกัดจะผานเขาถังพักใส เพือ่ พักน้าํ ออย ใหใสในสวนบนของถังพักใส สิ่งเจือปนตางๆที่อยูในน้ําออย จะตกตะกอนลงสวนลางของถังพักใส ตะกอนที่เกิดขึ้นมีทั้ง ตะกอนหนักและตะกอนเบาที่แขวนลอยอยู จะตองกรองออก ใหหมด โดยผานเครือ่ งกรองสุญญากาศ ซึง่ ใชกากออยเปนตัว ชวยกรองโดยผสมเขากับตะกอนที่ไดจากการทําใสน้ําออย จากการสัมภาษณวศิ วกรประจําโรงงานน้าํ ตาล พบวาปญหาทีเ่ กิด ขึน้ คือ เมือ่ ขนาดของผงกากออยมีขนาดทีใ่ หญเกินไปจะทําให การกรองมีประสิทธิภาพลดลง เนือ่ งจากขนาดผงกากออยใหญ จะไปปดรูตะแกรงของเครือ่ งกรองสุญญากาศ หรือทําใหเกิดการ อุดตันในเครือ่ งกรองสุญญากาศอยางรวดเร็ว ทําใหอตั ราการทํา งานในขั้นตอนนี้ชาลงเกิดเปนคอขวดของระบบ สงผลใหการ หี บ สกั ด ต อ งช า ลงเพื่ อ รอการทํ า ความสะอาดเครื่ อ งกรอง สุญญากาศ และอีกหนึง่ ปญหาคือ กากออยทีม่ ขี นาดเล็กเกินไป มีผลทําใหการกรองในขัน้ ตอนนีม้ กี ารสูญเสียไป เนือ่ งจากกาก ออยไดหลุดจากตะแกรง เพราะกากออยเปนตัวชวยในการจับสิง่ สกปรกและดูดซับความหวานจากน้าํ โคลน กากตะกอนทีห่ ลุด ออกจากขัน้ ตอนการกรองนีไ้ มควรปลอยใหมปี ริมาณน้าํ ตาลติด อยูมากเกิน 0.5-2.5 เปอรเซ็นต (สมบัติ ขอทวีวัฒนา, 2546) จากสภาพของปญหาขางตน การศึกษาขนาดผงกากออยและ

t e ci

o S i a h

T

38

o y

g A f

ปริมาณสวนผสม เพื่อชวยเพิ่มประสิทธิภาพและลดความสูญ เสียจากการกรองจึงเปนแนวทางหนึ่งที่จะสามารถบรรเทา ปญหาการสูญเสียน้าํ ตาลจากกระบวนการผลิตลงได วัตถุประสงคของการวิจัย ศึกษาขนาดและปริมาณสวนผสมของกากออย ทีผ่ สมเขา กั บ น้ํ า โคลนในการกรองด ว ยเครื่ อ งกรองสุ ญ ญากาศ เพื่ อ ประเมินคาทีเ่ หมาะสมทีส่ ดุ ในการใชงาน

อุปกรณและวิธีการวิจัย จากวัตถุประสงคขา งตน จึงทําการศึกษาหาขนาดผงกาก ออยและปริมาณสวนผสมผงกากออยกับน้าํ โคลน ทีม่ ผี ลตอคา โพลาไรเซชั่น (คาแสดงปริมาณน้ําตาลซูโครสโดยอนุโลมได จากการวิเคราะหคา โพลาไรเซชัน่ Direct or Single Polarization ของตัวอยางสารละลายน้ําตาล ซึ่งมีความเขมขนของน้ําตาล ซู โ ครสเที ย บเท า กั บ น้ํ า หนั ก สามั ญ ) ของกากตะกอนและ ประสิทธิภาพการกรอง การคัดขนาดผงกากออยกระทําโดยการใชตะแกรงซึ่งมี ขนาดชองตาขายของเบอรตะแกรงดังตารางที่ 1 โดยทําการศึกษา ขนาดของกากออยจํานวน 5 ขนาด คือ ขนาดผงกากออยทีค่ า งอยู บนตะแกรงเบอร 20 30 35 40 และเบอร 50 ทีป่ ริมาณสวนผสม 4 ระดับ คือ ปริมาณสวนผสมระหวางผงกากออยกับน้าํ โคลน 5 10 15 และ 20 เปอรเซ็นตตอ น้าํ หนักของน้าํ โคลน จากนัน้ นํา ผงกากออยแตละขนาดมาผสมกับน้าํ โคลน เพือ่ ทําการทดสอบ กับชุดทดสอบ ซึง่ กําหนดเงือ่ นไขและปจจัยตางๆ ตามหลักการ ดําเนินงานของเครื่องกรองสุญญากาศที่ปฏิบัติงานจริงในโรง งานมาเปนตัวกําหนด ทัง้ นีม้ รี ายละเอียดดังตอไปนี้ (1) ระยะเวลาในการทํางานของเครือ่ งสุญญากาศใชเวลา 5 นาที ความหนาของกากตะกอนในการกรองมีความหนาเทา กับ 15-20 มิลลิเมตร (2) ปริมาณน้าํ รอนและอุณหภูมกิ าํ หนดให อุณหภูมขิ อง

g n ri

e e in

u t l ir cu

l a r

g n E

ตารางที่ 1 ขนาดของชองตะแกรงของเบอรตะแกรง เบอรตะแกรง 20 30 35 40 50

ขนาดชองตะแกรง (ไมครอน) 850 600 500 425 300

Thai Society of Agricultural Engineering Journal, Vol. 14 No. 1, January - December 2008

น้าํ รอนอยูท ี่ 80-90 องศาเซลเซียส (3) แรงดันของเครือ่ งกรองสุญญากาศกําหนดใหใชงาน ประมาณ 18-20 นิว้ ตอปรอท วัสดุ อุปกรณที่ใชในการศึกษา (1) ชุดทดสอบการกรองดวยสุญญากาศ (2) เครือ่ งวัดโพลารีมเิ ตอร (3) เครื่องชั่งน้ําหนักดิจิตอลความละเอียดทศนิยม 2 ตําแหนงขึ้นไป (4) ตูอ บลดความชืน้ (5) ถวยแกวใสตวั อยาง ขนาด 200 และ 250 มิลลิลติ ร (6) กรวยแกว แทงแกว และน้าํ กลัน่ (7) ผาขาวบางและกระดาษกรองเบอร 616 (8) ขวดพลาสติกพรอมฝาปดใสตวั อยาง (9) กระปองเก็บตัวอยาง เพือ่ ใชในการนําตัวอยางเขาตู อบ (10) สารเคมี Lead Acetate Basic วิธีการทดสอบ (1) เตรียมตัวอยางน้าํ โคลนจํานวน 1200 มิลลิลติ ร และ กากออยทีข่ นาดคัดแยกตางๆทําการผสมในอัตราสวนทีก่ าํ หนด ลงในถังผสมตัวอยางและคลุกเคลาใหเขากัน (2) นําตัวอยางกากออยที่ผสมเขากับน้ําโคลนเทลงบน ถาดตะแกรงในชุดทดสอบ จากนั้นใหชุดทดสอบทํางานตาม เงื่อนไขที่กําหนด (3) จัดการทดสอบแบบแฟคตอเรียล (Factorial) ในแผน การทดสอบแบบสุม ตลอด (Completely Randomized Design) จํานวน 4 ซ้าํ (4) เมื่อเสร็จจากการกรองของชุดทดสอบ ใหนํากาก ตะกอนทีอ่ ยูบ นถาดตะแกรงมาวัดความหวานโดยเครือ่ งวัดโพลา รีมเิ ตอร (5) เตรียมกากตะกอนเพือ่ วัดคาเปอรเซ็นตโพล โดยนํา ตัวอยางกากตะกอนมาคลุกเคลาใหเขากันแลวชัง่ น้าํ หนักตัวอยาง 50 กรัม ลงในถวยแกวขนาด 250 มิลลิลติ ร (6) เทน้าํ กลัน่ ทีต่ ม อุน ๆ ปริมาณ 200 มิลลิลติ ร ลงในถวย แกวตัวอยางใหครบ (7) เติม Lead Acetate Basic ประมาณ 2 กรัม ลงในถวย แกวตัวอยาง ใชแทงแกวคนใหเขากัน (8) นําไปกรองผานกระดาษกรองทีว่ างบนกรวยแกวลง บนถวยขนาด 200 มิลลิลติ ร ทิง้ สวนแรกทีก่ รองไดประมาณ 25 มิลลิลติ ร แลวจึงกรองสวนทีเ่ หลือ นําสวนทีก่ รองไดไปวัดคาโพ ลฯ คาทีอ่ า นไดคอื เปอรเซ็นตโพล (9) น้าํ กรองใสทีไ่ ดจากการกรอง นํามากรองผานผาขาว

t e ci

o S i a h

T

o y

g A f

บางและกระดาษกรองเพือ่ ทําการหาคาของเปอรเซ็นตกากออยที่ อยูในน้ํากรองใส (10) นํากากตะกอนที่กรองได เขาตูอบลดความชื้นที่ อุณหภูมิ 75 องศาเซลเซียส เปนระยะเวลา 20 ชัว่ โมง (11) ตัวอยางกากตะกอนทีผ่ า นการอบ นํามาชัง่ น้าํ หนัก ทีเ่ ครือ่ งชัง่ น้าํ หนักดิจติ อลความละเอียดทศนิยม 2 ตําแหนงขึน้ ไป และคํานวณหาคาชีผ้ ลการศึกษาตางๆ คาชี้ผลการศึกษา (1) เปอรเซ็นตโพลฯ ของกากตะกอนทีก่ รองได (2) เปอรเซ็นตกากออยทีอ่ ยูใ นน้าํ กรองใส = ปริมาณผงกากออยในน้าํ กรองใส X 100 ปริมาตรของเหลวในน้าํ กรองใส (3) ประสิทธิภาพการกรอง = ปริมาตรของเหลวในน้าํ โคลน X 100 ปริมาตรของน้าํ กรองใสทีก่ รองได

g n ri

e e in

g n E

การวิเคราะหขอมูล จากผลการทดสอบดังกลาวขางตน นําขอมูลที่ไดมา วิเคราะหความแปรปรวน (Analysis of Variance) ปฏิกิริยา สัมพันธและเปรียบเทียบคาเฉลี่ยดวยวิธี Least Significant Difference (LSD) ทีร่ ะดับความเชือ่ มัน่ 95 เปอรเซ็นต เพือ่ ศึกษา หาขนาดของกากออยและปริมาณสวนผสมของกากออยกับน้าํ โคลนที่มีผลตอประสิทธิภาพการกรอง และเปอรเซ็นตโพล ของกากตะกอน

u t l ir cu

l a r

ผลการวิจัยและการอภิปรายผล จากการวิเคราะหผลทางสถิติ (ตารางที่ 2) พบวาขนาดผง กากออยและปริมาณสวนผสมของผงกากออยกับน้าํ โคลน มีผล ทําใหเปอรเซ็นตโพล ของกากตะกอนมีความแตกตางกันทาง สถิติ ทีร่ ะดับความเชือ่ มัน่ 99 เปอรเซ็นต และปจจัยทัง้ สองมี ปฏิกิริยาสัมพันธกันทางสถิติ เมื่อทําการเปรียบเทียบคาเฉลี่ย เปอรเซ็นตโพล ของกากตะกอน พบวาขนาดผงกากออยและ ปริ ม าณส ว นผสมของผงกากอ อ ยกั บ น้ํ า โคลน มี ผ ลทํ า ให เปอรเซ็นตโพล ของกากตะกอนมีความแตกตางกัน จากการ ศึกษาดังกลาวสามารถอภิปรายรายละเอียดดังตารางที่ 3 และภาพ ที่ 1 ผลทดสอบโดยสรุปซึง่ แสดงในตารางที่ 3 ชีใ้ หเห็นการ เปรียบเทียบคาเฉลีย่ เปอรเซ็นตโพล ของกากตะกอน ทีป่ ริมาณ สวนผสมและขนาดผงกากออยทีต่ ะแกรงแตละเบอรมคี วามแตก ตางกัน พบวาเมือ่ ขนาดของผงกากออยลดลง ทีป่ ริมาณสวนผสม ผงกากออยในน้ําโคลน 5 และ 10 เปอรเซ็นต มีผลทําให

วารสารสมาคมวิศวกรรมเกษตรแหงประเทศไทย ปที่ 14 ฉบับที่ 1 มกราคม - ธันวาคม 2551

39

ตารางที่ 2 ผลการวิ เ คราะห ท างสถิ ติ เ ปอร เ ซ็ น ต โ พล ของปริมาณสวนผสมกับขนาดผงกากออย Source ปริมาณสวนผสม (A) ขนาดผงกากออย (B) AB ความคลาดเคลือ่ น Total

df 3 4 12 60 80

SS 2.215 7.005 3.341 0.806

MS F 0.738 54.961** 1.751 130.373** 0.278 20.726** 0.013

1913.934

หมายเหตุ : Degree of Freedom (df) จํานวนการเปรียบเทียบที่ เปนอิสระกันในแตละกลุม ขอมูล Sum of Square (SS) ผลรวมของกําลังสองของคา เบี่ยงเบนแตละคาเฉลี่ยของขอมูล Mean Square (MS) คาเฉลีย่ ความแปรปรวน F - Value อัตราสวนระหวางคาประเมินของความ แปรปรวน ** แตกตางกันทางสถิตทิ รี่ ะดับนัยสําคัญ 1 % เปอรเซ็นตโพล ของกากตะกอนแตละปริมาณสวนผสมลดลง อยางตอเนือ่ งในทุกๆ ขนาดของผงกากออย ดังแสดงในภาพที่ 1 ที่ปริมาณสวนผสมผงกากออยในน้ําโคลน 10 เปอรเซ็นต ของขนาดผงกากออยที่ตะแกรงเบอร 50 มีเปอรเซ็นตโพล ของกากตะกอนนอยที่สุดมีคาเฉลี่ยเทากับ 4.14 สวนปริมาณ สวนผสมผงกากออยในน้าํ โคลน 15 และ 20 เปอรเซ็นต เมือ่ ลด ขนาดของผงกากออยลง จะมีเปอรเซ็นตโพล ของกากตะกอนลด ลงอยางตอเนื่อง ตั้งแตขนาดผงกากออยที่ตะแกรงเบอร 20 ถึงขนาดผงกากออยที่ตะแกรงเบอร 35 ซึ่งที่ขนาดผงกากออย ตะแกรงเบอร 35 มีเปอรเซ็นตโพล ของกากตะกอนทีน่ อ ยทีส่ ดุ ของแตละปริมาณสวนผสม จากนั้นเปอรเซ็นตโพลของกาก ตะกอนจะมีเปอรเซ็นตเพิ่มสูงขึ้นอยางตอเนื่องหลังจากที่ลด ขนาดของผงกากออยทีเ่ หลือตามลําดับทัง้ สองอัตราสวนผสม จากการวิเคราะหผลทางสถิตเิ ปอรเซ็นตกากออยทีอ่ ยูใ น น้ํากรองใส และประสิทธิภาพการกรอง พบวาเปอรเซ็นตกาก ออยทีอ่ ยูใ นน้าํ กรองใส หลังผานการผสมอัตราสวนแตละระดับ และขนาดของผงกากออยแตละขนาดในการกรอง มีความแปร ปรวนไมแตกตางกัน เห็นไดวา ปริมาณสวนผสมของเปอรเซ็นต กากออยที่อยูในน้ํากรองใสมีความแตกตางกันทางสถิติ และ ขนาดผงกากออยของเปอรเซ็นตกากออยทีอ่ ยูใ นน้าํ กรองใสไม มีความแตกตางทางสถิติ จากการทดสอบอิทธิพลรวม พบวาไม มีอทิ ธิพลรวมระหวางระดับปริมาณสวนผสมและขนาดผงกาก ออยทีร่ ะดับความเชือ่ มัน่ 95 เปอรเซ็นต สวนประสิทธิภาพการ

t e ci

o S i a h

T

40

o y

g A f

ตารางที่ 3 การเปรียบเทียบคาเฉลี่ยเปอรเซ็นตโพล ของกาก ตะกอน เมื่อศึกษาปริมาณสวนผสมและขนาดผง กากออยทีต่ ะแกรงแตละเบอร ปริมาณ เปอรเซ็นตโพลของกากตะกอนทีต่ ะแกรง สวนผสม เบอร 20 เบอร 30 เบอร 35 เบอร 40 เบอร 50 (%) a 5 5.81a b5.45a c5.01a d4.82a e4.66b a 10 5.56b b5.11b c4.64b d4.40c e4.14c a 15 5.04c b4.71d c4.47b b4.65b b4.74b a 20 5.15c b4.85c c4.53b b4.74ab a5.02a หมายเหตุ : - คาเฉลีย่ ทีม่ อี กั ษรอยูด า นหนาซ้าํ กันตามแนวนอน ไมแตกตางกันทางสถิติ - คาเฉลีย่ ทีม่ อี กั ษรอยูด า นหลังซ้าํ กันตามแนวตัง้ ไม แตกตางกันทางสถิติ

g n ri

e e in

u t l ir cu

l a r

g n E

ภาพที่ 1 แนวโนมเปอรเซ็นตโพลฯ ของกากตะกอนทีป่ ริมาณ สวนผสมตางๆกับขนาดผงกากออย กรองมีคาเชนเดียวกับเปอรเซ็นตกากออยที่อยูในน้ํากรองใสที่ ไดกลาวมาขางตน เปอรเซ็นตกากออยทีอ่ ยูใ นน้าํ กรองใส และประสิทธิภาพ การกรอง เมือ่ ศึกษาปริมาณสวนผสม และขนาดของผงกากออย ทีต่ ะแกรงแตละเบอร พบวาทีป่ ริมาณสวนผสม 15 เปอรเซ็นต ขนาดของผงกากออยทีค่ า งบนตะแกรงเบอร 20 มีคา เปอรเซ็นต กากออยที่อยูในน้ํากรองใสนอยที่สุดคือมีคาเฉลี่ยเทากับ 0.36 เปอรเซ็นต และมีคาประสิทธิภาพการกรองสูงที่สุด 99.64 เปอรเซ็นต

สรุปผลการวิจัย จากผลการศึกษาดังกลาวสามารถสรุปไดวา เปอรเซ็นต โพลของกากตะกอนที่ปริมาณสวนผสมของผงกากออย 10 เปอรเซ็นต ขนาดผงกากออยทีเ่ บอรตะแกรง 50 มีเปอรเซ็นต

Thai Society of Agricultural Engineering Journal, Vol. 14 No. 1, January - December 2008

โพล ของกากตะกอนนอยทีส่ ดุ คือ 4.14 เปอรเซ็นตโพล ซึง่ นอย กวากากตะกอนน้าํ โคลนทีผ่ สมมาจากโรงงานคือ 4.84 เปอรเซ็นต โพล หรือลดลง 0.70 เปอรเซ็นต เปอรเซ็นตโพล ของกากตะกอน ทีน่ อ ยรองลงมาคือ 4.40 เปอรเซ็นตโพล ขนาดผงกากออยทีเ่ บอร ตะแกรง 40 ทีป่ ริมาณสวนผสมเดียวกัน สวนคาเปอรเซ็นตกาก ออยทีอ่ ยูใ นน้าํ กรองใส และคาประสิทธิภาพการกรอง ทีป่ ริมาณ สวนผสมของผงกากออย 15 เปอรเซ็นต ขนาดผงกากออยทีเ่ บอร ตะแกรง 20 มีคา เปอรเซ็นตกากออยทีอ่ ยูใ นน้าํ กรองใสนอยทีส่ ดุ และคาประสิทธิภาพการกรองสูงสุด มีคา เทากับ 0.36 และ 99.64 เปอรเซ็นต ตามลําดับ ดังนัน้ คาทีไ่ ดจากผลการทดลองนีจ้ งึ เปน คาที่เหมาะสมยิ่งขึ้นของคุณภาพน้ําออยสําหรับอุตสาหกรรม ผลิตน้าํ ตาลของโรงงานในประเทศ

ขอเสนอแนะ 1. การวิจยั นีไ้ ดดาํ เนินการทดสอบการกรองดวยเครือ่ ง กรองสุญญากาศ ในหองปฏิบตั กิ ารเทานัน้ และเนือ่ งจากขอจํากัด ในการทดสอบ ซึง่ ไมสามารถทีจ่ ะทํางานตอเนือ่ งเปนระยะเวลา นานได ดังนัน้ หากมีการปรับปรุงใหสามารถทํางานอยางตอ เนื่องได คาดวาจะไดขอมูลประสิทธิภาพการกรองดวยเครื่อง กรองสุญญากาศ ทีส่ อดคลองกับเงือ่ นไขการทํางานมากยิง่ ขึน้ 2. ควรมีการศึกษาตอเนือ่ งเกีย่ วกับระยะเวลาการทํางาน และแรงดันของเครือ่ งกรองสุญญากาศในขณะการกรอง เพือ่ ให มีความเหมาะสมและสอดคลองกับสภาวะการทํางานมากยิง่ ขึน้ ตอไป

u t l ir cu

o y

กิตติกรรมประกาศ

t e ci

g A f

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

o S i a h

T

สํานักงานคณะกรรมการออยและน้าํ ตาลทราย. รายงานปริมาณ ออยเขาหีบและการผลิตน้าํ ตาลประจําปการผลิต 2547/48 ณ.วันที่ 21 มีนาคม 2548 . [ออนไลน] 2548 [อางเมือ่ 12 ตุลาคม 2548] จาก http://www.ocsb.go.th/Pages/ Statistic/ProductCS/Report21-03-2548.htm สํานักงานเศรษฐกิจการเกษตร.ขอมูลเศรษฐกิจการเกษตร. [ออน ไลน ] 2548 [อ า งเมื่ อ 23 สิ ง หาคม 2548] http:// www.oae.go.th/oae/index2.php โรงงานน้าํ ตาลตัวอยางในเขตภาคตะวันออกเฉียงเหนือ. 2548. กระบวนการผลิตน้าํ ตาลทราย อุปสรรคและปญหาทีเ่ กิด ขึน้ ของเครือ่ งกรองสุญญากาศโดยเฉพาะขนาดของกาก ออย [สัมภาษณ]. โรงงานน้ําตาลตัวอยางในเขตภาค ตะวันออกเฉียงเหนือ สันติ์ ฉายตระกูล. 2536. เทคนิคการดําเนินกระบวนการผลิต น้าํ ตาลและประโยชนของออย. บริษทั ซูเทค จํากัด. สมบัติ ขอทวีวฒ ั นา. 2541. โครงการศึกษาปรับปรุงประสิทธิภาพ การสกัดน้าํ ตาลจากออย. สํานักงานคณะกรรมการออย และน้าํ ตาลทราย กระทรวงอุตสาหกรรม สมบัติ ขอทวีวัฒนา. 2546. เทคโนโลยีน้ําตาล. มหาวิทยาลัย เกษตรศาสตร กรุงเทพฯ สาวิตรี จันทรานุรักษ. 2546. กระบวนการแยกเชิงกลใน อุตสาหกรรม. มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร กรุงเทพฯ อัสวิทย ปทมะเวณุ. 2536. ตามรอยน้าํ ตาล. กรุงเทพฯ : ที.พี. พริน้ ท จํากัด, กรุงเทพฯ George P. Meade. 1964. Spencer-Meade Cane Sugar Handbook. A manual for cane sugar manufacturers and their chemistry. USA. Sugar zone. สถานการณออ ยและน้าํ ตาลทราย [ออนไลน] 2548 [อางเมือ่ 12 ตุลาคม 2548] Available fromURL:http:// www21.brinkster.com/sugarzone/dataindex.htm Arpathsra Sangnark. 2002. Effect of particle sizes on functional properties of dietary fibre prepared from sugarcane bagasse. Food Chemistry, 80 (2003): 221-229

เอกสารอางอิง

กลาณรงค ศรีรอด. 2538. เคมีนา้ํ ตาล. การเพิม่ ประสิทธิภาพ การผลิตน้ําตาล. บริษัทซูการ คอนซัลแทนซ จํากัด: กรุงเทพฯ

g n ri

e e in

l a r

วารสารสมาคมวิศวกรรมเกษตรแหงประเทศไทย ปที่ 14 ฉบับที่ 1 มกราคม - ธันวาคม 2551

g n E

41

เครื่องคั้นน้ําสมแบบใหม: เครื่องคั้นน้ําสมอัตโนมัติแบบจานหมุน Automatically Novel Orange Juice Squeezer: Automatic Orange Juice Squeezer of Rotating Plate Type

เสมอขวัญ ตันติกลุ 1) Samerkhwan Tantikul1) Abstract This objective of this research was to design and fabricate a prototype of an automatically novel orange juice squeezer which is different from a conventional one (rotary orange juice squeezer). However, the compressing principle of squeezing which is similar to that of the rotary one was still applied. The squeezing set consisted of 16 pieces of stainless spherical halves which were attached to the stainless dish of a diameter of 365 mm. The squeezing holder or orange catching rod was made of 40 superine and stainless rods. The machine was powered by a 1.5 hp electrical motor.

The evaluation squeezing was done at 4 revolution speeds of the squeezing set; 3, 3.5, 4 and 4.5 rpm and 2 diameter sizes of the orange; 45-50 and 50-55 millimeters. Results showed that the 50-55 millimeter orange size squeezed at the revolution speed of 4.5 rpm gave the maximum squeezing capacity of 57.51 kg/h, the maximum squeezing efficiency of 95.77 percent and the minimum juice loss of 4.23 percent. According to the economic analysis when the prototype costs 100,000 Baht, it was found that the break-even point was 21,598 kg of oranges, and the pay back period was 0.317 year (116 day).

Keywords : Orange Automatic orange juice squeezer Rotating plate

g n ri

e e in

บทคัดยอ

g n E

งานวิจยั นีม้ วี ตั ถุประสงคเพือ่ ออกแบบและสรางเครือ่ งคัน้ น้าํ สมอัตโนมัติ ซึง่ มีหลักการทํางานแบบใหมทแี่ ตกตางไปจาก เครือ่ งคัน้ อัตโนมัตใิ นปจจุบนั (เครือ่ งคัน้ แบบโรตารี)่ แตยงั คงมีหลักการคัน้ แบบบีบอัดคลายกับแบบโรตารี่ ชุดคัน้ ประกอบดวยหัว คัน้ ทําดวยสแตนเลสกลึงขึน้ รูปจํานวน 16 หัวคัน้ ยึดอยูบ นแผนสแตนเลสจานกลมขนาด 365 มิลลิเมตร สวนหลุมคัน้ หรือถวยจับ ผลสมทําจากซุปเปอรรนี กลึงขึน้ รูป และยึดอยูบ นกานจับจํานวน 40 ถวย ใชมอเตอรไฟฟาขนาด 1.5 แรงมา เปนตนกําลัง ผลการ ทดสอบโดยแปรคาความเร็วรอบของชุดคัน้ เปน 4 ระดับ คือ 3, 3.5, 4 และ 4.5 รอบตอนาที ขนาดของผลสม 2 ขนาด คือขนาดเสน ผานศูนยกลาง 45-50 และ 50-55 มิลลิเมตร พบวาเมือ่ คัน้ สมขนาด 50-55 มิลลิเมตร ทีค่ วามเร็วชุดคัน้ 4.5 รอบตอนาที เครือ่ งมีความ สามารถในการคัน้ สูงสุด 57.51 กิโลกรัมตอชัว่ โมง มีประสิทธิภาพการคัน้ สูงสุด 95.77 เปอรเซ็นต มีการสูญเสีย 4.23 เปอรเซ็นต การวิเคราะหทางเศรษฐศาสตรเมือ่ เครือ่ งคัน้ ตนแบบมีราคาเทากับ 100,000 บาท พบวาจะตองทําการคัน้ อยางนอย 21,598 กิโลกรัม จึงจะคุม ทุน โดยมีระยะเวลาคืนทุน 0.317 ป (116 วัน) คําสําคัญ : สม เครือ่ งคัน้ น้าํ สมอัตโนมัติ จานหมุน

t e ci

g A f

u t l ir cu

l a r

o y

oบทนํา S i สม เปนพืa ชเศรษฐกิจที่มีความสําคัญและนํารายไดเขาสู h ประเทศเป นจํานวนมาก จากขอมูลกรมสงเสริมการเกษตร ป T พ.ศ. 2546 (กรมสงเสริมการเกษตร 2550) พบวาประเทศไทยมี พืน้ ทีป่ ลูกสมรวม 185,000 ไร เปนพืน้ ทีท่ ใี่ หผลผลิตแลว 101,000 ไร มีผลผลิตสมรวมทัง้ ประเทศ 283,000 ตัน ผลผลิตสวนใหญ ใชบริโภคภายในประเทศ บางสวนสงออกในรูปผลสด 154 ตัน และน้าํ สม 3,643 ตัน มีมลู คา 2.7 และ 33 ลานบาท ตามลําดับ

สมโดยเฉพาะสมเขียวหวาน มีพนื้ ทีป่ ลูกเกือบทัว่ ทุกภาค ของประเทศ โดยเฉพาะภาคเหนือกําลังเปนทีน่ ยิ มปลูกสมมาก เนื่องจากผลผลิตสมที่ไดมีผิวและรสชาติดี เปนที่ตองการของ ตลาดทั้งภายในและภายนอกประเทศ ปกติสมสามารถนํามา บริโภคไดทงั้ ทางตรงและทางออม ซึง่ ทางออมนัน้ สามารถทําได โดยการนําผลสมมาคั้น ซึ่งในปจจุบันนี้มีการนําน้ําสมคั้นมา บรรจุภาชนะในรูปแบบตาง ๆ และมีการผลิตเปนอุตสาหกรรม ทัง้ ขนาดใหญ ขนาดกลาง และขนาดเล็ก โดยในอุตสาหกรรม

1) Assistant Professor, Department of Agricultural and Food Engineering, Faculty of Engineering and Agro-Industry, Maejo University, Chiang Mai, Thailand. 50290 * Corresponding author. Tel.: 0-5387-8123; Fax: 0-5349-8902; E-mail address : samerkhwan.ttk@gmail.com

42

Thai Society of Agricultural Engineering Journal, Vol. 14 No. 1, January - December 2008

ขนาดกลางและขนาดเล็กนัน้ จะเนนการใชแรงงานคนเปนสวน ใหญ ซึ่งหากตองการคั้นครั้งละมาก ๆ วิธีการคั้นโดยใชแรง งานคนจะทําใหเกิดความลาชา และเกิดความเมือ่ ยลาสูง ดังนัน้ เพือ่ ใหอตุ สาหกรรมดังกลาวมีการขยายตัวอยางเพียงพอกับความ ตองการทีส่ งู มากขึน้ ปจจุบนั จึงไดมกี ารคิดคนและพัฒนาเครือ่ ง คัน้ น้าํ สมขึน้ เพือ่ ใชแกปญ  หาดังกลาวขางตน การพัฒนาเครื่องจักรหรือเครื่องทุนแรงที่ใชในการคั้น น้ําสมเรียกวา "เครื่องคั้นน้ําสมอัตโนมัติ" (Automatic orange juice squeezer) ซึง่ จะทําใหมคี วามสะดวกและรวดเร็วในการ คัน้ มากยิง่ ขึน้ อยางไรก็ตามจากการศึกษาคนควาพบเครือ่ งคัน้ น้าํ สมอัตโนมัตยิ งั มีขอ จํากัดในการทํางานอยูห ลายประการดังนี้ 1. มีราคาแพงเมือ่ เปรียบเทียบกับประสิทธิภาพทีส่ ามารถ ทําได (เครือ่ งคัน้ ทีน่ าํ เขาจากตางประเทศ) 2. น้าํ สมทีค่ นั้ ไดจากเครือ่ งคัน้ สวนใหญยงั มีรสขมและมี สิง่ เจือปนคอนขางมาก เนือ่ งจากการออกแบบชุดหลุมคัน้ และ ลูกคั้นมีระยะชิดกันมากเกินไป ตลอดจนลูกคั้นและหลุมคั้นมี ขนาดใหญ จึงไมเหมาะสําหรับคั้นสมเปลือกหนาและสมลูก เล็กซึ่งนิยมใชคั้นเปนสวนใหญ (สมผลโตนิยมใชทานสดมาก กวา) เนือ่ งจากมีราคาถูกกวา ทําใหตน ทุนการผลิตไมสงู เกินไป 3. เครือ่ งดังกลาวไมมรี ะบบการคัดแยกผลสมทีม่ ขี นาดไม เหมาะสมออกจากระบบการคัน้ (การคัน้ สมทีม่ ขี นาดไมเหมาะ สมกับชุดคัน้ อาจทําใหเกิดการสูญเสียหรือเกิดความขมของน้าํ สมคอนขางมาก) 4. เครื่องคั้นที่นําเขาสวนใหญมีถังหรือภาชนะสําหรับ บรรจุผลสมขนาดเล็ก ทําใหตอ งคอยเติมผลสมบอยครัง้ มีผลให เกิดความไมสะดวก และทําใหเกิดความเมือ่ ยลาตอผูป ฏิบตั งิ าน 5. กรณีทมี่ นี า้ํ สมตกคางอยูท เี่ ปลือกผิวสมมาก ทําใหเกิด การสูญเสียมาก เนือ่ งจากไมมตี ะแกรงและถาดรองรับน้าํ สมที่ ไหลออกจากเปลือกสมทีผ่ า นจากระบบคัน้ แลว จากขอปญหาดังกลาวขางตน ผูว จิ ยั และนักศึกษาภาควิชา วิศวกรรมเกษตรและอาหาร คณะวิศวกรรมและอุตสาหกรรม เกษตร มหาวิทยาลัยแมโจ ไดศกึ ษาออกแบบและพัฒนาเครือ่ ง คัน้ น้าํ สมอัตโนมัตแิ บบโรตารี่ ซึง่ แลวเสร็จเมือ่ ป พ.ศ. 2546 (ภาพ ที่ 1) จากการประเมินผลการทํางานพบวา มีความสามารถใน การคัน้ สม 193.43 กิโลกรัมตอชัว่ โมง ประสิทธิภาพการคัน้ 91.23 เปอรเซ็นต ทีค่ วามเร็วรอบของชุดคัน้ 6 รอบตอนาที ซึง่ เปนความ เร็วรอบทีม่ ปี ระสิทธิภาพการคัน้ ดีทสี่ ดุ จากการวิเคราะหผลเชิง เศรษฐศาสตรพบวา ถานําเครือ่ งคัน้ นีไ้ ปคัน้ น้าํ สมจําหนาย โดย ใชสม ขนาด 50-60 มิลลิเมตร จะตองทําการคัน้ น้าํ สมอยางนอย 7,500 กิโลกรัม (0.2 ป) จึงจะคุมทุน อยางไรก็ตามจากการ

t e ci

g A f

g n ri

9. ตะกราแยกขนาดผลสม 10. ชุดคัน้ 2. ตะขอตักผลสม 11. ชุดแยกเปลือกสม 3. โซลาํ เลียงผลสม 12. กรองและภาชนะรองรับน้าํ สม 4. ตะกรารองรับผลสม 13. วาลว ปด-เปด 5. มอเตอรตน กําลัง 14. สายพานสงกําลัง 6. พูเลย 15. ถาดรองรับเปลือกสม 7. ชุดเกียรทด 8. ชุดคัดขนาดผลสม

1. เฟองโซ

e e in

l a r

g n E

u ่ 1 เครือ่ งคัน้ น้าํ สมอัตโนมัตแิ บบโรตารี่ t l ภาพที ir cu

o y

o S i a h

T

ภาพที่ 2 เครือ่ งคัน้ ทีพ่ ฒ ั นาจากตนแบบ ประเมินการทํางานและการสอบถามผูป ฏิบตั งิ านทีน่ าํ เครือ่ งดัง กลาวไปใชงานพบวายังมีขอ ดอยหรือขอจํากัด ผูว จิ ยั จึงไดรวบ รวมขอดอยหรือขอจํากัดตาง ๆ แลว นําขอมูลดังกลาวมาพิจารณา

วารสารสมาคมวิศวกรรมเกษตรแหงประเทศไทย ปที่ 14 ฉบับที่ 1 มกราคม - ธันวาคม 2551

43

ในการออกแบบและพัฒนาเครือ่ งตนแบบใหดยี งิ่ ขึน้ ดังภาพที่ 2 ซึง่ หากเปรียบเทียบกับเครือ่ งตนแบบแลวจะเห็นวามีขนาดเล็ก ลงคอนขางมาก เครือ่ งตนแบบทืพ่ ฒ ั นาไดจาํ หนายใหผู ประกอบการเพือ่ นําไปใชงานจริง (เสมอขวัญ 2546) โดยผูป ระกอบการเปาหมาย เปนอุตสาหกรรมการแปรรูปสมขนาดเล็ก คือทําน้าํ สมคัน้ บรรจุ ขวดขายที่จังหวัดนครราชสีมา การประเมินภายหลังจากนํา เครื่องคั้นดังกลาวไปใชงานจริงพบวา ผูใชมีความพึงพอใจตอ เครื่องสูง ไมปรากฏการชํารุดเสียหายจากการทํางานอยางตอ เนือ่ ง มีความสามารถในการทํางานเทากับ 660 กิโลกรัมตอวัน (เมือ่ ทํางาน 8 ชัว่ โมงตอวัน) แตในทางปฏิบตั พิ บวาจะทําการคัน้ สมประมาณ 250-300 กิโลกรัมตอวัน เทานัน้ โดยจะใชเวลาใน การคัน้ ประมาณ 3 ชัว่ โมงตอวัน ซึง่ ใชคนปฏิบตั งิ าน 3 คน คือคน ทีห่ นึง่ ทําหนาทีค่ ดั ผลสมทีเ่ สียทิง้ พรอมกับปอนผลสมใหกบั โซ ลําเลียง (ปองกันสมเสียเขาสูร ะบบการคัน้ ) คนทีส่ องทําหนาที่ ลําเลียงผลสมมายังเครือ่ งคัน้ พรอมทัง้ คอยเปลีย่ นภาชนะรองรับ น้าํ สมและภาชนะรองรับเปลือกสม และคนสุดทายทําหนาทีล่ า ง ผลสมกอนทําการคัน้ อยางไรก็ตาม จากการสังเกตการทํางาน และสอบถามจาก ผูป ฏิบตั งิ านพบวายังมีขอ ดอยหรือขอจํากัดดังตอไปนี้ 1. ตะแกรงกรองน้ําสมมีขนาดเล็กเกินไป แมในขั้นตน จะออกแบบใหมตี ะแกรงกรองน้าํ สม 2 ชุด เพือ่ ความสะดวกใน การทําความสะอาดตะแกรงโดยไมตอ งหยุดเครือ่ งเพือ่ ทําความ สะอาด แตเนือ่ งจากพืน้ ทีต่ ะแกรงคอนขางนอย ทําใหเกิดการอุด ตันของตะแกรงกรองไดงา ย ดังนัน้ เพือ่ แกปญ  หาดังกลาวจึงควร เพิ่มพื้นที่ของตะแกรงกรองใหมากขึ้น 2. โซลําเลียงผลสมแมวาจะมีการดปองกันผลสมมิให สัมผัสกับโซแลวก็ตาม แตโอกาสทีส่ ารหลอลืน่ ทีต่ วั โซอาจจะ กระเด็นถูกผลสมก็มโี อกาสเปนไปได ดังนัน้ ควรใชสายพานที่ ทําจากผาหรือพลาสติก หรืออาจใชสารหลอลืน่ ทีใ่ ชกบั เครือ่ งจักร สําหรับแปรรูปอาหาร เปนตน 3. หลักการคัน้ สมแบบโรตารีย่ งั มีขอ จํากัดเกีย่ วกับการปน เปอ นของน้าํ สมอยูบ า ง เนือ่ งจากขณะทําการคัน้ น้าํ มันหรือสาร เคมีทเี่ ปลือกสมอาจถูกคัน้ ออกมาดวย ทําใหนา้ํ สมมีรสขม และ หากมีสารเคมีปนเปอ นก็จะเปนอันตรายตอผูบ ริโภค 4. หลักการคัน้ แบบโรตารีย่ งั มีขอ จํากัดในเรือ่ งสิทธิบตั ร ดังนัน้ หากจะผลิตเพือ่ จําหนายใหเกษตรกรหรือผูป ระกอบการ ในราคาถูกจึงยังมีขอ จํากัด ดังนัน้ เพือ่ แกปญ  หาดังกลาวจึงควร ออกแบบเครือ่ งคัน้ น้าํ สมใหมลี กั ษณะการทํางานทีม่ ขี นั้ การทํา งานทีส่ งู กวา หรือมีลกั ษณะการทํางานทีแ่ ตกตางออกไป มีความ สามารถในการทํางานสูงกวา มีการปน เปอนนอยกวา และมี

t e ci

o S i a h

T

44

o y

g A f

เปอรเซ็นตการสูญเสียนอยกวา นาจะเปนหนทางการแกปญ  หา ทีต่ รงจุด งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงคหลักเพื่อออกแบบ สราง และ ประเมินผลเครื่องคั้นน้ําสม โดยพัฒนาจากเครื่องคั้นน้ําสม อัตโนมัตทิ มี่ ใี ชอยูใ นปจจุบนั และเครือ่ งคัน้ น้าํ สมทีไ่ ดศกึ ษาวิจยั ดังทีก่ ลาวมาขางตน เพือ่ ใหไดเครือ่ งทีม่ ปี ระสิทธิภาพสูงขึน้ ไม มีปญ  หาเรือ่ งสิทธิบตั ร และทดแทนเครือ่ งคัน้ น้าํ สมทีน่ าํ เขาจาก ตางประเทศ

อุปกรณและวิธีการ อุปกรณ เครือ่ งคัน้ น้าํ สมแบบจานหมุนตนแบบ เครือ่ งทดสอบหา คาแรงกดอัด (Universal testing machine) เครือ่ งทดสอบหาคา แรงกระแทก (Pendulum impact tester) เวอรเนียแคลิปเปอร และเครือ่ งชัง่ น้าํ หนักดิจติ อล

g n ri

e e in

วิธีการ 1. การศึกษาคุณสมบัตทิ างกายภาพของสม เนนสมบัติ ทีม่ ผี ลตอการคัน้ น้าํ สม ซึง่ ไดแก ขนาดเสนผานศูนยกลางของ สม ความหนาของเปลือกสม ซึง่ สมทีใ่ ชในการทดสอบเปนสม พันธุส ายน้าํ ผึง้ การวัดขนาดตาง ๆ ใชสม จํานวน 20 ตัวอยาง สวนการวัดแรงกดอัดทีใ่ ชคนั้ น้าํ สม วัดโดยเครือ่ งทดสอบหาคา แรงกดอัด โดยการทดสอบจะแบงออกเปน 3 ระยะหางระหวาง ลูกคัน้ และหลุมคัน้ คือ 2.5, 3 และ 3.5 มิลลิเมตร ซึง่ ใชสม 40 ตัวอยาง ทําการวัดโดยการผาสมครึง่ ซีกตามแนวขวาง ทดสอบ 3 ตําแหนง ๆ ละ 10 ตัวอยาง สวนทีเ่ หลืออีก 10 ตัวอยางทําการ วัดโดยการผาครึ่งซีกตามแนวยาวตําแหนงที่ทดสอบตามแนว ขวางเหมาะสมทีส่ ดุ และการทดสอบหามุมตัดของใบมีด วัดโดย เครือ่ งทดสอบหาคาแรงกระแทก ซึง่ ทําการดัดแปลงกระทําโดย ติดตัง้ ใบมีดไวทปี่ ลายแขนของเครือ่ งมือทดสอบ และออกแบบ ใหมมุ วางคมมีดกระทํากับวัสดุทจี่ ะทําการตัดเทากับ 90, 60 และ 45 องศา ทําการทดสอบตําแหนงละ 10 ตัวอยาง 2. การออกแบบเครื่องคั้นน้ําสมแบบจานหมุนตนแบบ ประกอบดวย การออกแบบระบบสงกําลัง ระบบปอน ระบบล็อก ตําแหนงผลสม ระบบผาผลสม และระบบการคัน้ โดยใชขอ มูล สมบัตทิ างกายภาพของสม มาพิจารณาประกอบการออกแบบ 3. การทดสอบและประเมินผลเครือ่ งตนแบบ ทดสอบ การคัน้ น้าํ สม หาความสามารถในการทํางาน ซึง่ อาศัยน้าํ หนัก สมกอนคั้นและหลังคั้นเปนเกณฑ ทําการทดสอบที่ 4 ระดับ ความเร็วรอบ คือ 3, 3.5, 4 และ 4.5 รอบตอนาที ขนาดผลสม 2 ขนาดคือ 45-50 มิลลิเมตร และ 50-55 มิลลิเมตร โดยมีการทดสอบ

u t l ir cu

l a r

g n E

Thai Society of Agricultural Engineering Journal, Vol. 14 No. 1, January - December 2008

3 ครัง้ ครัง้ ละ 1 กิโลกรัมผลสมสด โดยมีคา ชีผ้ ลดังตอไปนี้ - ความสามารถในการคัน้ ซึง่ หาไดจากน้าํ หนักของน้าํ สม ทีค่ นั้ ไดในระยะเวลา 1 ชัว่ โมง - เปอรเซ็นตการสูญเสีย ซึ่งหาไดจากน้ําหนักน้ําสมที่ เหลือจากการคัน้ ทีเ่ ปลือกสม - ประสิทธิภาพการคัน้ ซึง่ หาไดจากน้าํ หนักน้าํ สมทีเ่ ครือ่ ง ทําการคัน้ ได 3. การวิเคราะหขอมูล ใชการวิเคราะหความแปรปรวน (Analysis of variance: ANOVA) โดยการวางแผนการทดลอง แบบสุม สมบูรณ (Randomized Complete Design: CRD) และ ใช วิ ธี ก ารเปรี ย บเที ย บค า เฉลี่ ย ของทรี ต เมนต ภ ายหลั ง การ วิเคราะหความแปรปรวนแบบผลตางนอยทีส่ ดุ (Least Significant Difference : LSD) หากผลการวิเคราะหความแปรปรวนพบวาเกิด ความแตกตาง โดยกําหนดตัวแปรตนคือความเร็วรอบ และขนาด ผลสมทีใ่ ชในการทดสอบ ใหปริมาณน้าํ สมเปนตัวแปรตาม พันธุ สม เปนตัวแปรควบคุม

ผลการทดลองและวิจารณ 1. การศึกษาคุณสมบัติทางกายภาพของสม ผลจากการศึกษาคุณสมบัติทางการภาพของสมพบวา ผลสมเบอร 2 มีคา เฉลีย่ ของขนาดเสนผานศูนยกลาง ความสูง ความหนาเปลือก เทากับ 52.61, 46.06 และ 2.50 มิลลิเมตร ตาม ลําดับ และน้าํ หนักผลสมเฉลีย่ เทากับ 80.86 กรัม สําหรับสมเบอร 3 มีคาเฉลี่ยของขนาดเสนผานศูนยกลาง ความสูง ความหนา เปลือก เทากับ 47.84, 43.89 และ 2.34 มิลลิเมตร ตามลําดับ สวน น้าํ หนักผลสมเฉลีย่ เทากับ 56.33 กรัม จากขอมูลทีไ่ ดจงึ นํามา พิจารณาในการออกแบบชุดคัน้ โดยใหขนาดความโตของลูกคัน้ และหลุมคั้นใหสามารถรองรับกับขนาดของผลสมที่ 45-55 มิลลิเมตร มีความลึกของหลุมคัน้ และความสูงของหัวคัน้ ไมตา่ํ กวา 25 มิลลิเมตร มีระยะหางระหวางลูกคัน้ และหลุมคัน้ ไมนอ ย กวา 2.5 มิลลิเมตร เพื่อปองกันมิใหถุงน้ํามันที่เปลือกสมแตก ขณะทําการคัน้ มีผลทําใหนา้ํ สมมีรสขมได ผลการทดสอบหาคาแรงกดอัดเพือ่ คัน้ น้าํ สม พบวา ใชแรง กดอัดสูงสุดเฉลี่ยคือ 646.76 นิวตัน เมื่อใหระยะหางระหวาง หลุมคัน้ และหัวคัน้ นอยสุด คือ 2.5 มิลลิเมตร และทีเ่ งือ่ นไขดัง กลาวจะใหประสิทธิภาพการคัน้ สูงสุด แตหากใหระยะหางนอย กวานีจ้ ะทําใหเกิดการแตกของเปลือกสม ซึง่ ทําใหนา้ํ สมมีรสขม เนือ่ งจากน้าํ มันทีเ่ ปลือกสมแตกตัวปนออกมากับน้าํ สม และเมือ่ เพิ่มระยะหางระหวางหลุมคั้นและหัวคั้นมากขึ้น แมจะใชแรง ในการกดอัดนอยลง แตกท็ าํ ใหประสิทธิภาพการคัน้ ลดลงดวย เชนกัน

t e ci

o S i a h

o y

g A f

ผลการทดสอบหาคาแรงกระแทกเพือ่ หาคาพลังงานทีใ่ ช ผาผลสม พบวา มุมวางใบมีดทีใ่ ชพลังงานหรือแรงตัดนอยทีส่ ดุ คือมุมวางใบมีดที่ 45 องศา กับผลสมทีต่ ดั ดังนัน้ ในการออกแบบ ชุดใบมีดทีใ่ ชผา ผลสมของเครือ่ งตนแบบ ตองกระทํามุมกับผล สมทีต่ อ งการผาเปนมุม 45 องศา

2. การออกแบบและสรางเครือ่ งคัน้ น้าํ สมแบบจานหมุนตน แบบ การออกแบบและสรางเครื่องตนแบบเริ่มจากการออก แบบโครงสรางสวนฐานซึ่งใชเหล็กไรสนิม โดยใชสแตนเลส ฉากขนาด 1 x 1 นิว้ มาประกอบเปนโครงเครือ่ ง โดยเนนความ กะทั ด รั ด และสะดวกในการทํ า งาน มี ข นาดความสู ง 135 เซนติเมตร มีความกวาง 60 เซนติเมตร และมีความยาว 150 เซนติเมตร สวนระบบสงกําลังเครื่องตนแบบประกอบดวย มอเตอร เฟองทด พูเลย สายพาน แบริง่ และโซ (ภาพที่ 3) สําหรับระบบลําเลียงใชสายพานลําเลียง เปนสวนที่ทํา หนาทีใ่ นการลําเลียงผลสมจากถังปอนผลสมไปยังชุดผาผลสม และชุดคัน้ ในการออกแบบครัง้ นีใ้ ชสายพานในการลําเลียงผล สมออกแบบใหมีตะขอไวสําหรับตักผลสมที่ทําการคั้นไปสู ระบบการผา ซึง่ ในการออกแบบครัง้ นีใ้ ชรองรับผลสมทีม่ ขี นาด เสนผานศูนยกลางระหวาง 45-55 มิลลิเมตร โดยสายพานลําเลียง ออกแบบใหมคี วามยาว 2,310 มิลลิเมตร (ภาพที่ 4) การออกแบบชุดล็อกตําแหนงและจับผลสม ออกแบบให มีกลไกพาผลสมขยับเลือ่ นไปยังตําแหนงทีต่ อ งการไดอยางแมน ยํา ซึง่ ตองสัมพันธกบั การเคลือ่ นทีข่ องชุดจับผลสม (ภาพที่ 5) การออกแบบระบบผาผลสม โดยการติดตัง้ ใบมีดไวอยูก บั ที่ เมือ่ ถวยจับผลสมนําผลสมเคลือ่ นทีผ่ า นชุดมีดตัดซึง่ ใบมีดออก แบบใหทาํ มุม 45 องศา (จากการศึกษาเบือ้ งตนทีพ่ บวาการวางมุม

g n ri

e e in

u t l ir cu

l a r

g n E

T

ภาพที่ 3 ระบบสงกําลังเครือ่ งตนแบบ

วารสารสมาคมวิศวกรรมเกษตรแหงประเทศไทย ปที่ 14 ฉบับที่ 1 มกราคม - ธันวาคม 2551

45

ภาพที่ 5 ระบบล็อกตําแหนงเพือ่ จับผลสม

ภาพที่ 4 ระบบลําเลียงผลสม

g n ri

e e in

g A f

ภาพที่ 6 ชุดมีดผาผลสมและแผนประคองผลสมทีผ่ า

o y

ดังกลาวจะใชแรงในการตัดต่าํ ทีส่ ดุ ) ใบมีดทีใ่ ชทาํ จากสแตนเล สมีความหนาของใบมีด 2 มิลลิเมตร เพือ่ รับกับภาระการทํางาน ทีต่ อ เนือ่ ง และภายหลังผลสมทีถ่ กู ผาจะถูกแบงออกเปน 2 ซีก และจะถูกประคองใหอยูใ นถวยคัน้ (หลุมคัน้ ) ดวยแผนประคอง ทีท่ าํ จากแผนสแตนเลส (ภาพที่ 6) ระบบการคั้นน้ําสม ออกแบบโดยติดตั้งหัวคั้นบนแผน จานหมุน ซึง่ ทัง้ หัวคัน้ และแผนจานหมุนทําจากสแตนเลส โดย หัวคัน้ ใชเพลาสแตนเลสกลึงขึน้ รูปมีจาํ นวน 16 หัวคัน้ เมือ่ ถวย คัน้ เคลือ่ นที่ (ถวยจับผลสม) จะดันผลสมเขาหาหัวคัน้ โดยอาศัย การทํางานแบบกลไกเชนเดียวกับระบบการจับผลสม การคัน้ จะ เกิดขึ้นอยางตอเนื่อง โดยการกดคั้นผลสมจะเกิดขึ้นพรอมกับ การเคลือ่ นทีห่ มุนของจานหมุน (ภาพที่ 7) สําหรับการออกแบบ ครัง้ นีใ้ ชถว ยคัน้ ทัง้ สิน้ 40 ถวย เพือ่ ใหการทํางานเกิดขึน้ แบบ ตอเนื่องโดยไมเกิดการหยุดเปนชวงจังหวะ การแกปญหาเปลือกสมที่มักติดอยูกับหัวคั้นภายหลัง การคัน้ โดยออกแบบกลไกสําหรับการเขีย่ เปลือกสมออกจากหัว คัน้ ซึง่ เปนการทํางานแบบกลไกงาย ๆ ดังภาพที่ 8 และสําหรับ

t e ci

o S i a h

u t l ir cu

l a r

g n E

ภาพที่ 7 ชุดคัน้ น้าํ สมแบบจานหมุน

การออกแบบภาชนะรองรับน้าํ สมทีถ่ กู คัน้ ใชถาดสแตนเลสรอง รับน้าํ สมบริเวณดานลางจานหมุน ทีด่ า นหนาของถาดติดตัง้ วาลว เพือ่ ปลอยน้าํ สมออกจากถาดรองรับ และในการออกแบบถาดดัง กลาวสามารถดึงสไลดถาดออกมาลางทําความสะอาดไดงาย สําหรับการรองรับเปลือกสมจะมีถาดทําดวยสแตนเลส ติดตัง้ ไว

T

46

ภาพที่ 8 กลไกเขีย่ เปลือกสมออกจากหัวคัน้

Thai Society of Agricultural Engineering Journal, Vol. 14 No. 1, January - December 2008

ภาพที่ 9 ภาชนะรองรับน้าํ สมคัน้ บริเวณดานลางตรงกลางเครือ่ ง ซึง่ พืน้ ถาดออกแบบใหเปนมุม เอียงออกมาดานขาง เพื่อใหเปลือกสมไหลออกไปยังภาชนะ รองรับเปลือกสมอีกทีหนึ่ง และถาดดังกลาวสามารถถอดและ ประกอบไดงา ย

3. การทดสอบและประเมินผลเครื่องตนแบบ ผลการทดสอบดังตารางที่ 1 เมือ่ พิจารณาความสัมพันธ ระหวางความเร็วรอบชุดคัน้ และความสามารถการทํางาน ชีใ้ ห เห็นวาสมขนาดเสนผานศูนยกลาง 50-55 มิลลิเมตร มีอตั ราการ คัน้ มากกวาสมขนาดเสนผานศูนยกลาง 45-50 มิลลิเมตร และสม ทัง้ สองขนาดมีอตั ราการคัน้ สูงสุดทีร่ ะดับความเร็วรอบชุดคัน้ 4.5 รอบตอนาที และเมือ่ พิจารณาประสิทธิภาพการคัน้ จะเห็นวาสม

o y

g A f

ขนาดเสนผานศูนยกลาง 50-55 มิลลิเมตร มีประสิทธิภาพการคัน้ สู ง กว า ส ม ขนาด 45-50 มิ ล ลิ เ มตร และส ม ทั้ ง สองขนาดมี ประสิทธิภาพการคัน้ สูงสุดทีร่ ะดับ 4.5 รอบตอนาที นัน่ คือเมือ่ ความเร็วรอบเพิม่ ขึน้ ประสิทธิภาพการคัน้ มีคา เพิม่ ขึน้ ดวย แสดง วาความเร็วรอบนัน้ แปรผันตรงกับประสิทธิภาพการคัน้ สําหรับ การสู ญ เสี ย จะเห็ น ว า ส ม ขนาดเส น ผ า นศู น ย ก ลาง 45-50 มิลลิเมตร มีเปอรเซ็นตการสูญเสียมากกวาสมขนาดเสนผาน ศูนยกลาง 50-55 มิลลิเมตร และสมทัง้ สองขนาดมีเปอรเซ็นตการ สูญเสียต่าํ สุดทีร่ ะดับความ เร็วรอบ 4.5 รอบตอนาที อยางไรก็ ตามแมแนวโนมทีค่ วามเร็วรอบชุดคัน้ ทีส่ งู ขึน้ จะมีความสามารถ การทํางาน ประสิทธิภาพการคัน้ และเปอรเซ็นตการสูญเสียจะ มีแนวโนมดีขึ้น แตจะทําใหเครื่องกลไกของถวยจับผลสมกับ หัวคัน้ เกิดการงัดตัว มีผลทําให เกิดการติดขัดของกลไกการทํา งาน และยังทําใหเกิดการสัน่ อยางรุนแรง ผลการทดสอบดวยคาสถิติ F-test ดวยวิธวี เิ คราะหความแปร ปรวน (ANOVA) ทีร่ ะดับนัยสําคัญ 0.05 พบวามีความเร็วรอบ ของชุดคัน้ อยางนอย 2 ระดับ ทีท่ าํ ใหความสามารถในการทํางาน ประสิทธิภาพการคั้น และเปอรเซ็นตการสูญเสีย แตกตางกัน เมื่อทําการทดสอบตอเนื่องดวยวิธีการทดสอบจับคูพหุคูณ (Multiple comparison test) ดวยวิธี LSD พบวาความเร็วรอบชุด คัน้ ทีร่ ะดับ 3.5 และ 4 รอบตอนาที มีคา ความสามารถในการคัน้ แตกตางจากความเร็วรอบระดับอืน่ สวนประสิทธิภาพการคัน้ พบ วา ทีค่ วามเร็วรอบชุดคัน้ ที่ 4 และ 4.5 รอบตอนาที เมือ่ คัน้ สม ขนาด 4.5-50 มิลลิเมตร และทีค่ วามเร็วรอบชุดคัน้ ทีร่ ะดับ 4.5

u t l ir cu

g n ri

e e in

l a r

g n E

ตารางที่ 1 ผลการทดสอบเครือ่ งคัน้ น้าํ สมแบบจานหมุนตนแบบ

t e ci

ขนาดของผลสม ความเร็วรอบชุดคัน้ (มิลลิเมตร) (รอบตอนาที) 45 - 50 3 3.5 4 4.5 50 - 55 3 3.5 4 4.5

o S i a h

T

ความสามารถการทํางาน (กิโลกรัมตอชัว่ โมง) 28.20a 37.21b 37.30b 47.01c 37.99a 47.35b 48.78b 57.51c

ประสิทธิภาพการคัน้ (เปอรเซ็นต) 83.25a 87.24b 90.68c 91.88c 91.26a 92.35a 93.46b 95.77c

การสูญเสีย (เปอรเซ็นต) 16.75a 12.76b 9.32c 8.12c 8.74a 7.65a 6.54a 4.23b

หมายเหตุ : คาเฉลีย่ ความสามารถการทํางาน ประสิทธิภาพการคัน้ และเปอรเซ็นตการสูญเสีย ในขนาดกลุม เดียวกัน ทีต่ ามดวยตัวอักษรภาษาอังกฤษตามหลังอยางนอยหนึง่ ตัวซ้าํ กันไมแตกตางกันทางสถิติ ทีร่ ะดับนัยสําคัญ 0.05 (LSD = 3.21, 2.62 และ 2.62 ตามลําดับ สําหรับขนาดผลสม 45-50 มิลลิเมตร และ LSD = 8.88, 1.73 และ 1.73 ตามลําดับสําหรับขนาดผลสม 50-55 มิลลิเมตร) วารสารสมาคมวิศวกรรมเกษตรแหงประเทศไทย ปที่ 14 ฉบับที่ 1 มกราคม - ธันวาคม 2551

47

รอบตอนาที เมือ่ คัน้ สมขนาด 50-55 มิลลิเมตร มีคา ประสิทธิภาพ การคั้ น แตกต า งจากระดั บ ความเร็ ว รอบชุ ด คั้ น อื่ น สํ า หรั บ เปอรเซ็นตการสูญเสียพบวา ทีค่ วามเร็วรอบชุดคัน้ ทีร่ ะดับ 4 และ 4.5 รอบตอนาที เมือ่ คัน้ สมขนาด 45-50 มิลลิเมตร และทีค่ วาม เร็วรอบชุดคัน้ ของทีร่ ะดับ 4.5 รอบตอนาที เมือ่ คัน้ สมขนาด 5055 มิลลิเมตร มีคา เปอรเซ็นตการสูญเสียแตกตางจากระดับอืน่ อยางมีนยั สําคัญทีร่ ะดับ 0.05

สรุป สรุปผลการออกแบบและประเมินผล 1. เครือ่ งคัน้ น้าํ สมอัตโนมัตแิ บบจานหมุนไดออกแบบให มีหลักการทํางานแบบใหม ซึ่งแตกตางไปจากเครื่องคั้นน้ําสม อัตโนมัตทิ มี่ ใี ชกนั อยูใ นปจจุบนั โดยเครือ่ งจะทํางานดวยระบบ กลไก ประกอบดวยโครงสรางสวนฐาน ทําหนาทีร่ องรับสวน ประกอบทั้งหมดของเครื่อง ตะกรารองรับผลสม สายพานลํา เลียง ชุดถวยจับผลสมซึง่ ออกแบบใหมจี าํ นวน 40 ถวย มีดผาผล สมออกแบบใหมมี มุ วางใบมีดเทากับ 45 องศา ชุดแผนประคอง ผลสมภายหลังเมือ่ ถูกผา ชุดหัวคัน้ แบบจานหมุนซึง่ ออกแบบให มีหวั คัน้ ทัง้ หมด 16 หัวคัน้ ติดตัง้ อยูบ นจานหมุน ชุดกลไกเขีย่ เปลือกสมและงัดเปลือกสมออกจากหัวคัน้ ภาชนะรองรับน้าํ สม และภาชนะรองรับเปลือกสม โดยตนกําลังที่ใชไดแกมอเตอร ไฟฟา 1 เฟส ขนาด 1.5 แรงมา 2. จากผลการทดสอบเครือ่ งคัน้ น้าํ สมแบบจานหมุนตน แบบพบวา ทีค่ วามเร็วรอบชุดคัน้ 4.5 รอบตอนาที จะไดความ สามารถการทํางานและประสิทธิภาพการคั้นสูงสุด และมี เปอรเซ็นตการสูญเสียต่าํ สุด โดยเมือ่ ทําการคัน้ ผลสมขนาด 4550 มิลลิเมตร มีคาเทากับ 47.01 กิโลกรัมตอชั่วโมง 91.88 เปอรเซ็นต และ 8.12 เปอรเซ็นต ตามลําดับ สวนผลสมขนาด 50-55 มิลลิเมตร มีคาเทากับ 57.51 กิโลกรัมตอชั่วโมง 95.77 เปอรเซ็นต และ 4.23 เปอรเซ็นต ตามลําดับ แมผลการทดสอบ จะชี้ใหเห็นที่ความเร็วรอบชุดคั้นสูงขึ้นจะมีแนวโนมทําให ความสามารถการทํางานและประสิทธิภาพการคัน้ ดีขนึ้ อีกทัง้ มี เปอรเซ็นตการสูญเสียลดลง อยางไรก็ตามพบวาทีร่ อบสูงขึน้ จะ เกิดการสัน่ ของตัวเครือ่ งสูงและกลไกชุดคัน้ จะเกิดการขัดตัว 3. จากการวิเคราะหทางเศรษฐศาสตรพบวา เมือ่ ทําการคัน้ สมทีม่ ขี นาด 50-55 มิลลิเมตร ตองทําการคัน้ น้าํ สม 21,598กิโล กรัม จึงจะคุม ทุน มีระยะเวลาคืนทุนอยูร ะหวาง 0.0512-0.3170

t e ci

o S i a h

ป (19-116 วัน) และเมือ่ ทําการคัน้ น้าํ สมทีม่ ขี นาด 45-50 มิลลิเมตร จะตองทําการคัน้ น้าํ สม 18,519 กิโลกรัม จึงจะคุม ทุน จะมีระยะ เวลาคืนทุนอยูร ะหวาง 0.0746-0.4756 ป (28-174 วัน)

ขอเสนอแนะ 1. เพือ่ ใหสามารถรองรับกับโรงงานแปรรูปน้าํ สมขนาด กลางและขนาดใหญ ควรออกแบบเครือ่ งคัน้ ใหสามารถคัน้ ผล สมไดครั้งหลายลูกพรอมกันเ พื่อเพิ่มความสามารถในการทํา งานใหสูงมากยิ่งขึ้น 2. เครือ่ งคัน้ แบบจานหมุนตนแบบ ยังมีขอ จํากัดในเรือ่ ง โอกาสการปนเปอนของน้ําสมคั้น เนื่องจากชุดถวยจับผลสม (ถวยคัน้ ) จะติดตัง้ กับกลไกกานดันซึง่ รองรับดวยแบริง่ และถูก ขับเคลือ่ นดวยโซ ทําใหเกิดชองวางทีร่ างรองรับดังกลาว ซึง่ อาจ ทําใหสารหลอลื่นโซและแบริ่งมีโอกาสกระเด็นลงบนภาชนะ รองรั บ น้ํ า ส ม ได การแก ป ญ หาอาจใช ส ารหล อ ลื่ น ที่ ใ ช ใ น อุตสาหกรรมอาหาร หรือขยับเลือ่ นสวนของรางรองรับแบริง่ ให หางออกไปจากชุดคัน้ ใหมากยิง่ ขึน้

g n ri

e e in

o y

g n คําE ขอบคุณ l ขอขอบคุณ สํa านักสงเสริมและถายทอดเทคโนโลยี สํานัก r งานปลัดกระทรวงวิ ทยาศาสตรและเทคโนโลยี ทีส่ นับสนุนงบ u t l ประมาณสํ าหรับงานวิจยั ประจําป 2549 u c i r g เอกสารอางอิง A f กรมสงเสริมการเกษตร. 2550. พืชเศรษฐกิจทีส่ าํ คัญ. [ออนไลน]. เขาถึงไดจาก: http://www.doae.go.th/data/kasetF.htm เสมอขวัญ ตันติกลุ . 2546. การวิจยั และพัฒนาออกแบบ สราง และประเมินผลเครื่องคั้นน้ําสมอัตโนมัติและถายทอด เทคโนโลยี เพือ่ สรางโอกาสทางเศรษฐกิจชุมชน. รายงาน การวิจยั . มหาวิทยาลัยแมโจ. เชียงใหม.

T

48

Thai Society of Agricultural Engineering Journal, Vol. 14 No. 1, January - December 2008

การทดสอบประสิทธิภาพโรงไฟฟาชีวมวลขนาดเล็กสําหรับชุมชน Performance Testing of a Small Scale Biomass Power Plant for Rural Communities

นิวฒ ั น คงกะพี้ 1) กฤษกร รับสมบัติ 1) วีรชัย อาจหาญ2) Niwat Kongkrapee1) Kiskon Rubsombut1) Weerachai Arjharn2) Abstract The small scale biomass power plant (100 kW output power) has been developed by using the downdraft biomass gasification technology. In this technology, the biomass such as agricultural and/or forest residual can be converted into the energy. Using thermo-chemical processes, the producer gases such as CO, H2 and CH4 can be used by the internal combustion engine as fuel. The power plant consists of three major parts including 1) Reactor, 2) Gas cleaning system and 3) Engine-generator set. The objectives of the study are to evaluate the electrical production efficiency and their pollutions using 10 types of biomass fuel such as rice husk, corn cop, cassava rhizome, cassava bark, coconut shell, palm branch, wood (Giant Leucaena and Eucalyptus), Eucalyptus bark and sapwood of Para rubber.

The study procedure is comprised of three steps; 1) Analytical the biomass properties such as physical, proximate and ultimate properties, 2) Evaluation of power production capability and efficiency. The result showed that all of selected biomass can be used as fuel using gasification technology for electricity production. The producer gas was found the composition of CO, CH4 and H2 of 13-25%, 12-18% and 1-3%, respectively. The calorific value of the producer gas showed the range of the value of 4.5-6.0 MJ/Nm3. Beside, the contamination of the producer gas after cleaning presented the low content of Tar and Dust of 0-20 mg/Nm3. The electrical efficiency of the plant was 12-18%, when the specific biomass consumption was 1.3-1.7 kg/kW at the average moisture content of 15%. This study tacitly suggests that a small scale biomass power plant can be used as a substitute electricity production for every rural community in Thailand.

g n ri

e e in

g n E

Keywords : renewal energy, biomass, biomass power plant, gasification, rural electricity

บทคัดยอ

u t l ir cu

l a r

โรงฟาชีวมวลขนาดเล็กสําหรับชุมชนขนาด 100 kW พัฒนาขึ้นโดยอาศัยเทคโนโลยี Downdraft Gasification ซึ่งเปน กระบวนการทางอุณหเคมี ทําการเปลีย่ นองคประกอบไฮโดรคารบอนทีม่ อี ยูใ นเศษวัสดุเหลือใชทางการเกษตร (ชีวมวล) ใหเปนแกส คารบอนมอนนอกไซด (CO) มีเทน (CH4) และไฮโดรเจน (H2) จุดติดไฟงาย สามารถนําไปใชเปนเชือ้ เพลิงใหกบั เครือ่ งยนตเผา ไหมภายในการผลิตกระแสไฟฟา โรงฟาชีวมวลขนาดเล็กฯ มีสว นประกอบหลัก 3 สวนคือ 1) ชุดเตาผลิตแกสชีวมวล 2) ระบบทํา ความสะอาดแกสและ 3) อุปกรณผลิตกระแสไฟฟา วัตถุประสงคของการศึกษานีเ้ พือ่ ทําการทดสอบประสิทธิภาพการผลิตไฟฟาจาก เชือ้ เพลิงชีวมวล 10 ชนิด คือ แกลบ ซังขาวโพด เหงามันสําปะหลัง เปลือกมันสําปะหลัง กะลามะพราว ทางปาลม ไมกระถินยักษ ไมยคู าลิปตัส เปลือกไมยคู าลิปตัสและ ปกไมยางพารา โดยมีขนั้ ตอนการศึกษาคือ 1) ทําการวิเคราะหสมบัตขิ องเชือ้ เพลิงชีวมวล อันประกอบดวย สมบัตทิ างกายภาพ สมบัตแิ บบประมาณ และสมบัตแิ บบแยกธาตุ 2) ทําการศึกษาความสามารถและประสิทธิภาพ การผลิตไฟฟาโดยใชเทคโนโลยีแกสซิฟเ คชัน่ ของชีวมวลแตละชนิด ผลการทดสอบประสิทธิภาพ พบวา เชือ้ เพลิงชีวมวลทีศ่ กึ ษา ทุกชนิดสามารถนํามาใชผลิตไฟฟาดวยเทคโนโลยีแกสซิฟเ คชัน่ ได โดยแกสเชือ้ เพลิงทีผ่ ลิตไดมอี งคประกอบคือ แกสคารบอนมอน นอกไซด (CO) ไฮโดรเจน (H2) และมีเทน (CH4) ในสัดสวนปริมาตรเฉลีย่ 13-25%, 12-18% และ 1-3% ตามลําดับ มีคา ความรอนอยู ในชวง 4.5-6.0 MJ/Nm3 มีการปนเปอ นของฝุน และน้าํ มันดินต่าํ คือ 0-20 mg/Nm3ประสิทธิภาพการผลิตไฟฟา อยูใ นชวง 12-18 % โดยมีอตั ราการใชเชือ้ เพลิงชีวมวลอยูใ นชวง 1.3-1.7 kg/kW ทีค่ วามชืน้ เฉลีย่ 15% ซึง่ ผลการศึกษาดังกลาวแสดงใหเห็นวา โรงไฟฟา ชีวมวลขนาดเล็ก เหมาะสมกับทุกพืน้ ทีแ่ ละทุกชุมชนของประเทศไทย คําสําคัญ : พลังงานทดแทน ชีวมวล โรงไฟฟาชีวมวล แกสซิฟเ คชัน่ ไฟฟาชุมชน

t e ci

g A f

o y

o S i a h

T

1) Engineer, Center of Excellence in Biomass, Institute of Engineering, Suranaree University of Technology, Nakhon Ratchasima, Thailand, 30000.

2) Assistant Professor, School of Agricultural Engineering, Institute of Engineering, Suranaree University of Technology, Nakhon Ratchasima, Thailand, 30000. * Corresponding author. Tel./Fax: 0-4422-4834; E-mail address: arjharh@sut.ac.th วารสารสมาคมวิศวกรรมเกษตรแหงประเทศไทย ปที่ 14 ฉบับที่ 1 มกราคม - ธันวาคม 2551

49

บทนํา ประเทศไทยมีเชือ้ เพลิงชีวมวล หรือเศษวัสดุเหลือใชทาง การเกษตรจํานวนมาก ทัง้ ทีเ่ ปนเศษวัสดุเหลือใชทางการเกษตร ที่อยูในโรงงานอุสาหกรรมแปรรูปผลผลิตเกษตร และ ไร นา สวนเกษตร ซึง่ จากขอมูลการสํารวจปริมาณเชือ้ เพลิงชีวมวลคง เหลือ ในป 2549 ของมูลนิธพิ ลังงานเพือ่ สิง่ แวดลอม พบวา มี เชือ้ เพลิงชีวมวลทีย่ งั ไมถกู นํามาใชเปนพลังงานความรอนหรือ ไฟฟา อีกกวา 34 ลานตัน คิดเปนพลังงานเทียบเทาน้ํามันดิบ 7,200 ตัน (ktoe) สาเหตุมาจากเชือ้ เพลิงสวนใหญทคี่ งเหลือจะ กระจัดกระจายไปในแปลงเกษตรใชตนทุนสูงในการรวบรวม ดังนั้นจะเห็นไดวารัฐบาลโดยกระทรวงพลังงาน สงเสริมและ พลักดันใหชมุ ชนหรือ ทองถิน่ สามารถผลิตพลังงานขึน้ ใชเองได โดยสนับสนุนใหเกิดการผลิตไฟฟาจากพลังงานหมุนเวียนราย เล็กมาก (VSPP) อันเนื่องมาจากเชื้อเพลิงชีวมวลสวนใหญ เกษตรกรเปนผูผ ลิต ดังนัน้ การผลิตพลังงานในแหลงเชือ้ เพลิงชี วมวลจะทําใหตน ทุนการผลิตพลังงานต่าํ กวา การขนยายเชือ้ เพ ลิงชีวมวลไปผลิตพลังงานอยูน อกพืน้ ที่ เทคโนโลยีการผลิตไฟฟาจากเชื้อเพลิงชีวมวล ที่ไดรับ การยอมรับวามีความเหมาะสมกับชุมชนหรือทองถิ่น คือ การผลิตไฟฟาโดยใชเทคโนโลยีแกสซิฟเ คชัน่ เนือ่ งมาจากเปน เทคโนโลยีทงี่ า ย ไมซบั ซอน มีเสถียรภาพ และมีความปลอดภัย ซึ่งเปนเทคโนโลยีที่อาศัยกระบวนการ เปลี่ยนแปลงทางอุณห เคมี ( Thermo-chemical Conversion Process) เปลีย่ นเชือ้ เพลิง แข็งใหเปนแกสเชือ้ เพลิงทีส่ ามารถนําไปเผาไหมได ไดแก แกส คารบอนมอนอกไซด (CO) แกสไฮโดรเจน (H2) และแกสมีเทน (CH4) (Alexander K., 2002) ซึง่ ในระบบผลิตแกสเชือ้ เพลิงนี้ เปนระบบทีม่ คี วามดันต่าํ (Low pressure) ไมมอี นั ตราย แกส เชื้อเพลิงนี้สามารถนํามาใชผลิตพลังงานโดยสงเขาเครื่องยนต แกส (Gas Engine) เพือ่ ผลิตไฟฟา หรือปอนแกสเขาไปเผาไหม ในหมอไอน้ํา เพื่อผลิตไอน้ําแลวนําไปหมุนกังหันไอน้ําผลิต ไฟฟา หรือนําความรอนของไอน้าํ ไปใชประโยชนอนื่ (Nowell, และคณะ, 1999) การตรวจสอบงานวิจัยและพัฒนาเทคโนโลยีพลังงาน ในสวนของ Biomass gasification ในประเทศไทย พบวา ไดมี การทดลองสรางและทดสอบประสิทธิภาพการใชงานเตาผลิต แก ส เชื้ อ เพลิ ง จากถ า นไม ค รั้ ง แรกในป 1979 (กองเกษตร วิศวกรรม, 2522) โดยนํามาใชในผลิตเชือ้ เพลิงใหกบั เครือ่ งยนต เบนซิน 4 จังหวะ ขนาด 5 แรงมา เพือ่ ใชในการสูบน้าํ เพือ่ การ เกษตร พบวามีความเหมาะสมที่จะใชในทองถิ่นที่มีถานมาก เชน ในภาคใตทมี่ กี ารตัดยางพาราเพือ่ ปลูกยางพันธุด ที ดแทน กลุมวิจัยที่ไดรับเครดิตและถือไดวาเปนผูบุกเบิก และทําการ

t e ci

o S i a h

T

50

o y

g A f

ศึกษาเกีย่ วกับ Biomass gasification ในประเทศไทยคือ ภาควิชา วิศวกรรมเครือ่ งกล คณะวิศวกรรมศาสตร มหาวิทยาลัยสงขลา นครินทร ที่ทําการศึกษาและพัฒนา Gasification system ขนาดเล็กสําหรับใชในการผลิตกระแสไฟฟาขึน้ ในชวงป 19811990 โดยเฉพาะในชวงป 1989-1990 Gasification system ขนาด 10 kWe ทีพ่ ฒ ั นาขึน้ ใชงานไปได 700 ชัว่ โมง ใชในการสาธิต และฝกอบรม นอกจากนีม้ กี ารติดตัง้ 3 เครือ่ งในเขตทีไ่ ฟฟาเขา ไมถงึ ของภาคตะวันออกเฉียงเหนืออีกดวย (Coovattanachai et al., 1982; Coovattanachai, 1982a; Coovattanachai, 1982b ; Coovattanachai, 1983; Coovattanachai, 1986; Coovattanachai, 1990; Coovattanachai, 1997; RAR-FAO, 1999) ในปจจุบันมีการพัฒนาตนแบบโรงไฟฟาชีวมวลขนาด เล็กโดยใชเทคโนโลยีแกสซิฟเคชั่นขึ้นหลายหนวยงาน เชน กรมพัฒนาพลังงานทดแทนและอนุรกั ษพลังงาน กระทรวงพลัง งาน ทีม่ ตี น แบบ 3โรง ใชเทคโนโลยี Drawdraft Gasification 1 โรง กําลังการผลิต 100 kW ตัง้ อยูท ี่ อ. ทับสะแก จ. ประจวบ คีรขี นั ธ ใชเชือ้ เพลิงกะลามะพราว และ ใชเทคโนโลยี Threestage Drawdraft Gasification 2 โรง กําลังผลิตขนาด 20 kW และ 80 kW ตัง้ อยูท ี่ อ. ชุมพลบุรี จ. สุรนิ ทร และ อ. ลําลูกกา จ.ปทุมธานี ตามลําดับ โดยใชเชือ้ เพลิงคือ แกลบ มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีสุรนารี จ. นครราชสีมา เปน หน ว ยงานหนึ่ ง ที่ ดํ า เนิ น การวิ จั ย พั ฒ นาต น แบบโรงไฟฟ า ชีวมวลขนาดเล็ก โดยใชเทคโนโลยีแกสซิฟเ คชัน่ โดยดําเนินการ วิจยั รวมกับ Satake Corporation Co., Ltd. (JAPAN) และทําการ พัฒนาตนแบบโรงไฟฟาชีวมวลขนาด 100 kW ในป 2001 โดย ใชเทคโนโลยี Downdraft Gasifier โดยใชเชื้อเพลิง คือ ไม กระถิ น ยั ก ษ ซึ่ ง ผลการทดสอบเบื้ อ งต น พบว า สามารถ ผลิตกระแสไฟฟาได โดยผานการทดสอบเดินระบบตอเนือ่ งกวา 3,000 ชัว่ โมง พบวามีประสิทธิภาพ เหมาะสมทีจ่ ะนําผลการวิจยั ไปใชกบั ชุมชน หรือทองถิน่ ได วั ต ถุ ป ระสงค ข องงานวิ จั ย นี้ เพื่ อ ทํ า การทดสอบ ประสิทธิภาพการผลิตไฟฟาจากเชือ้ เพลิงชีวมวล ชนิดตางๆ ทีม่ ี อยูใ นประเทศไทย 10 ชนิด คือ แกลบ ซังขาวโพด เหงามันสํา ปะหลัง เปลือกมันสําปะหลัง กะลามะพราว ทางปาลม ไม กระถินยักษ ไมยูคาลิปตัส เปลือกไมยูคาลิปตัสและ ปกไม ยางพารา โดยมีขนั้ ตอนการศึกษาคือ 1) ทําการวิเคราะหสมบัติ ของเชือ้ เพลิงชีวมวล อันประกอบดวย สมบัตทิ างกายภาพ สมบัติ แบบประมาณ และสมบัติแบบแยกธาตุ 2) ทําการศึกษาความ สามารถและประสิทธิภาพการผลิตไฟฟาโดยใชเทคโนโลยีแกส ซิฟเ คชัน่ ของชีวมวลแตละชนิด เพือ่ ใชเปนขอมูล สําหรับนําสู การปรับปรุงพัฒนาการผลิตแกสชีวมวลใหเหมาะกับเชื้อเพลิง ชีวมวลแตละชนิด และถายทอดใหกบั ชุมชนหรือทองถิน่ ตอไป

g n ri

e e in

u t l ir cu

l a r

g n E

Thai Society of Agricultural Engineering Journal, Vol. 14 No. 1, January - December 2008

Downdraft Gasifier เตาผลิตแกสชีวมวล ทําหนาทีใ่ นการเผาไหม ชีวมวล ตามกระบวนการ Gasification วัตถุดบิ จะถูกปอนเขาเตาทางดานบนขณะที่ อากาศจะถูกจํากัดโดยการปรับวาลวโดยรอบ ใหอยูในสภาวะอับอากาศที่ เหมาะสม

Cyclone Collector ทําหนาทีใ่ นการดักฝุน ละอองทีอ่ อกมากับแกส ซึง่ ไดจาก การเผาไหมเชือ้ เพลิงชีวมวลทีส่ ง มาจากเตาผลิตแกสชีวมวล

g n ri

e e Water Scrubber and Chiller Scrubber ทําหนาทีเ่ ปนตัวn ดักจับน้าํ มัน i ดิน (Tar) และเศษฝุน ละออง โดยใชนา้ํ เปนตัวดักจับ ซึg ง่ ใชระบบการฉีด n น้าํ ใหเปนละอองฝอย โดยน้าํ ทีใ่ ชจะถูกควบคุE มอุณหภูมทิ ี่ 32 C และ 10 C l สําหรับ Water Scrubber และChiller Scrubber ตามลําดับ a r u เปนถังรับน้าํ จาก Water Scrubber และ t l ระบบบําบัดน้าํ เสีย (Close System) u Chiller Scrubber ทุiกc ตัว จะรองรับน้าํ สวนใสที่ Overflow มาและนําไปบําบัด rTank จะเปนถังทีผ่ า นการบําบัดและลดอุณหภูมแิ ลว ดวย Flocculation g ภาพที่ A 1 สวนประกอบของตนแบบโรงไฟฟาชีวมวลขนาดเล็ก มหาวิทยาลัย f oเทคโนโลยีสรุ นารี o

y t cie

o S i a h

T

o

Bag Filter Unit ทําหนาทีด่ กั ฝุน ละอองทีม่ อี นุภาคขนาดเล็ก เพือ่ ใหไดแกส ที่สะอาดเพื่อนําเขาเครื่องยนต

Engine-generator Set ชุดผลิตกระแสไฟฟา Engine-generator Set ขนาด 115 KVA ภาพที่ 1 สวนประกอบของตนแบบโรงไฟฟาชีวมวลขนาดเล็ก มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีสรุ นารี วารสารสมาคมวิศวกรรมเกษตรแหงประเทศไทย ปที่ 14 ฉบับที่ 1 มกราคม - ธันวาคม 2551

51

อุปกรณและวิธีการ วัสดุและอุปกรณ 1. โรงไฟฟาชีวมวลขนาดเล็ก มหาวิทยาลัยเทคโนโลยี สุ ร นารี ที่ ใ ช เ ทคโนโลยี แ ก ส ซิ ฟ เ คชั่ น ชนิ ด Downdraft Gasification ขนาดกําลังการผลิต 100 kW มี สวนประกอบดัง แสดงในภาพที่ 1 2. เครือ่ งมือวัดและวิเคราะห ประกอบดวย Thermocouple Type K, Gas Flow meter, Gas Chromatography, Filter and Condenser, CHNS-93, Energy Dispersive X-ray Fluorescence Spectrometer (EDXRF) 3. เชือ้ เพลิงชีวมวล 10 ชนิดทีผ่ า นการเตรียมแลว คือ แกลบ เปลือกมันสําปะหลัง ไมกระถินยักษ ไมยูคาลิปตัส ปกไม ยางพารา ทางปาลม เปลือกไมยคู าลิปตัส กะลามะพราว ซังขาว โพด และเหงามันสําปะหลัง 4. เครือ่ งตัดไมแบบเลือ่ ยวงเดือน 5. เครือ่ งอัดแทงเชือ้ เพลิงชีวมวล

วิธีการทดสอบ 1. เตรียมเชือ้ เพลิงชีวมวลใหไดขนาดโดยประมาณ φ 30-40 mm x L 50-60 mm โดยใชเครือ่ งตัดไมแบบเลือ่ ยวงเดือน และ 40W x 40L x 60H mm3 โดยใชเครื่องอัดแทงเชื้อเพลิง ชีวมวล กรณี เชือ้ เพลิงชีวมวลมีขนาดใหญ และขนาดเล็ก ตาม

t e ci

g A f

ลําดับ พรอมทัง้ ลดความชืน้ ใหมคี า ไมเกิน 15 % wb 2. วิเคราะหสมบัตขิ องเชือ้ เพลิงชีวมวลชนิดตางๆ โดย การวิเคราะหสมบัตแิ บบประมาณ (Proximate Analysis) โดยใช มาตรฐาน ASTM D1762-84 (ASTM, 1992) และสมบัตแิ บบแยก ธาตุ (Ultimate Analysis) โดยใชเครือ่ ง CHNS-932 และ เครือ่ ง Energy Dispersive X-ray Fluorescence Spectrometer (EDXRF) 3. ทําการควบคุมอัตราการไหลของแกสในระบบใหอยู ในชวงประมาณ 180-200 m3/h โดยใช Inverter ควบคุมความเร็ว มอเตอรของ Blower แลวทดสอบกับชุดผลิตกระแสไฟฟา Enginegenerator Set ขนาด 115 KVA และทําการวัดคาพารามิเตอรตา งๆ โดยตําแหนงติดตั้งเครื่องมือวัดและ เครื่องมือที่ใชในการวัด แสดงรายละเอียดไวในภาพที่ 2 และ ตารางที่ 1 ตามลําดับ 4. การศึกษาสมบัติของแกสชีวมวล (Properties of Producer Gas) ในการวิเคราะหหาองคประกอบของแกสชีวมวล จะทําการเก็บตัวอยางในตําแหนงที่แสดงในภาพที่ 2 โดยการ วิเคราะหองคประกอบของแกสชีวมวลจะทําการเก็บตัวอยางแกส ทีผ่ า นการลดอุณหภูมิ ลดความชืน้ ทําความสะอาดแลว พรอมที่ จะนําไปใชกับเครื่องยนตสันดาปภายใน ซึ่งวิเคราะหโดยใช เครือ่ ง Gas Chromatography (Shimazu GC 14B) 5. การวัดปริมาณทารและฝุน ละออง จะทําการเก็บตัวอยาง 4 ตําแหนง ตามตําแหนง ทีแ่ สดงไวในภาพที่ 2 เพือ่ ตรวจสอบ ประสิทธิภาพการกําจัดสิง่ ปนเปอ น ของระบบทําความสะอาด

g n ri

e e in

u t l ir cu

l a r

g n E

o y

o S i a h

T

ภาพที่ 2 ตําแหนงการติดตัง้ เครือ่ งมือ 52

Thai Society of Agricultural Engineering Journal, Vol. 14 No. 1, January - December 2008

ตารางที่ 1 พารามิเตอรทที่ าํ การศึกษา และเครือ่ งมือวัด พารามิเตอร 1. Temperature 1.1 Reactor Temperature 1.2 Producer Gas Temperature - Gas Outlet (oC) - Cleaned Gas (oC) 2. Gas Flow Rate (Nm3/h) 3. Gas Composition (%V) Shimazu GC 14B 4. Biomass Consumption (kg/h) 5. Ash Production (kg/h) 6. Impurities (Tar & Dust) - After Reactor (mg/Nm3) - After Scrubber(mg/Nm3) - After Biomass Filter (mg/Nm3) - After Fabric Filter (mg/Nm3)

สัญลักษณ

เครือ่ งมือวัด/Sensor

ระบบการวัด

Thermocouple Type K

Online Measuring System

Gas Flow Meter - Model DIG-SIDO-O Gas Chromatography

Online Measuring System Laboratory Analysis

ตาชัง่ ตาชัง่ Filter and Condenser

Manual Manual Onsite Measure

T1-T6 T0 Tg Vg GC mbio mash TD1 TD2 TD3 TD4

g n ri

e e in

l a r

g n E

u t l แกส โดยใชปม ลมดูดตัวอยาง ในปริมาตรทีก่ าํ หนด โดยทําการ = [3.6 x P ]/[ Vg x HHVg] (2) u c ดักทาร และ ฝุน ละออง ดวย Condenser และ Filter ตามลําดับri เมือ่ P คือ Electric Power Output (kW) g แลวนําไปชัง่ คํานวณหาน้าํ หนักทีเ่ ปลีย่ นแปลงไป 6.3 การประเมินประสิทธิภาพการผลิตไฟฟา (Electrical A 6. การศึกษาประสิทธิภาพการผลิตพลังงานจากเชื อ้ เพลิง Efficiency, ) f o ชีวมวลโดยใชเทคโนโลยีแกสซิฟเ คชัน่ โดยจะใชขอ มูลทีไ่ ดจาก = Energy equivalent of electrical power y Rate of energy supplied to reactor t การทดลองมาคํานวณ หาประสิทธิภาพโยใช ความสัมพันธ ตาม e Bhattacharya et al. (2001) ดัc งนีi้ = [3.6 x P ]/[mbio x HHV ] (3) o 6.1 การประเมินประสิทธิภาพการผลิตแกสเชื้อเพลิง 6.4 อั ต ราการใช เ ชื้ อ เพลิ ง (Specific Biomass S (Gasification Efficiency, Consumption) iRate of energy) carried by producer gas a (4) Specific Fuel Consumption = Fuel Consumption = h Electrical Power T Rate of energy supplied to reactor ηe

e

e

ηel

ηel ηel

e

bio

ηg

ηg

ηg = [Vg x HHVg]/[mbio x HHVbio]

(1)

เมือ่ mbio คือ Fuel Consumption (kg/h) Vg คือ Gas Flow Rate (Nm3/h) HHVbio และ HHVg คือ คาความรอนของเชือ้ เพลิง ชีวมวล (MJ/kg) และ คาความรอนของแกสชีวมวล (MJ/Nm3) 6.2 การประเมินประสิทธิภาพของเครือ่ งยนต (Enginegenerator Efficiency, ηe) equivalent of electrical power ηe = Energy Rate of energy supplied to engine

ผลการทดลองและวิจารณ 1. ผลการวิเคราะหสมบัติของเชื้อเพลิงชีวมวลชนิดตางๆ สมบัตแิ บบประมาณ (Proximate Analysis) และสมบัติ ทางกายภาพดังแสดงในตารางที่ 2 และสมบัติแบบแยกธาตุ (Ultimate Analysis) ดังแสดงในตารางที่ 3 ซึง่ จากผลการศึกษา ดังกลาวทําใหทราบวาชีวมวลทุกชนิดมีคณ ุ สมบัตทิ จี่ ะนํามาใช เปนเชือ้ เพลิงไดดี เนือ่ งจากมีคา ความรอน (Calorific Value) และ ปริมาณสารระเหย (Volatile matter, VM) สูง และมีองคประกอบ

วารสารสมาคมวิศวกรรมเกษตรแหงประเทศไทย ปที่ 14 ฉบับที่ 1 มกราคม - ธันวาคม 2551

53

ตารางที่ 2 สมบัตทิ างกายภาพและเคมีของชีวมวลชนิดตางๆ Proximate Value %MC %VM %Ash %FC HHV, (kJ/kg)

Biomass แกลบ เปลือกมัน ฯ ไมกระถินยักษ ไมยคู าลิบตัส ปกไมยางพารา ทางปาลม เปลือกไมยคู าลิปตัส กะลามะพราว ซังขาวโพด เหงามัน ฯ

3.53 4.94 0.63 1.14 2.39 1.62 0.27 4.46 2.23 4.66

63.00 84.00 81.00 79.00 81.00 76.00 41.00 76.00 81.00 80.00

19.45 1.55 1.78 2.64 1.83 4.72 11.20 1.32 1.38 2.73

14.02 9.51 16.59 17.22 14.78 17.66 47.53 18.22 15.39 12.61

15,656 16,999 18,776 18,557 18,735 17,839 18,821 20,202 18,412 14,597

Generic formula

Density (kg/m3)

CH1.47O1.15 CH2.40O0.85 CH1.64O0.72 CH1.96O0.65 CH2.06O0.45 CH1.89O0.69 CH2.09O0.54 CH1.40O0.77 CH1.84O0.69 CH1.95O0.73

323 459 332 357 303 153 118 228 138 193

แกลบ 37.40 เปลือกมัน ฯ ไมกระถินยักษ ไมยคู าลิบตัส ปกไมยางพารา ทางปาลม 47.94 เปลือกไมยคู าฯ กะลามะพราว ซังขาวโพด เหงามัน ฯ

%C

%H

%N

%S

Ultimate Value %O %Cl

4.63 42.58 47.55 48.93 55.96 7.63 52.15 46.20 48.09 46.12

0.54 8.60 6.55 8.05 9.68 0.63 9.17 5.42 7.45 7.55

0.07 0.62 0.38 0.52 0.78 0.03 0.83 0.87 0.38 1.13

57.36 0.01 0.01 0.02 0.07 43.77 0.03 0.05 0.01 0.03

0.841 48.19 45.51 42.48 33.51 7.517 37.82 47.46 44.07 45.17

t e ci

o y

g A f

o S *No data i a ทีเ่ ปนพิษคือh T ซัลเฟอร คลอรีนและโลหะหนักในปริมาณทีต่ า่ํ มาก

2. ผลการวิเคราะหสมบัติของแกสชีวมวล (Properties of Producer Gas) ตารางที่ 4 แสดงผลการวิเคราะหสามารถสรุปไดวา เชือ้ เพลิงชีวมวลทุกชนิดทีท่ าํ การศึกษา สามารถนํามาใชผลิตแกสชี วมวลจากกระบวนการแกสซิฟเ คชัน่ ได เมือ่ ทําการวิเคราะหองค ประกอบของแกสมวลที่ผลิตจากเชื้อเพลิงชีวมวลแตละชนิด พบวามีความแตกตางกันบาง โดยเฉลีย่ แกสชีวมวลทีผ่ ลิตไดมี องคประกอบ คือ แกสคารบอนมอนอก ไซด ไฮโดรเจนและ

54

0.010 0.384 1.789 1.767 0.215 0.067 1.957 5.354 1.924 0.324

Rice Husk Cassava Bark Kathin-Yak (Wood) Eucalyptus (Wood) Para (Wood) Palm Branch Eucalyptus (Bark) Coconut Shell Corn Cop Cassava Rhizome

g n ri

e e in

ตารางที่ 3 สมบัตทิ างกายภาพและเคมีของชีวมวลชนิดตางๆ Biomass

Note

%Cu

0.698 0.016 0.068 0.167 0.057 0.301 0.017 0.102 0.079 0.037

u t l ir cu

g % Cd n %Zn E

%Fe

l 0.018 a r 12.134 0.869 0.230 0.255 0.017 0.073 0.487 1.510 1.719

ND* 0.021 0.067 0.043 0.053 ND* 0.013 0.030 0.027 0.034

0.007 ND* ND* ND* 0.0002 ND* ND* ND* ND* ND*

%Pb 0.002 0.006 0.008 0.001 0.001 ND* 0.007 0.008

มีเทน ในสัดสวนเฉลีย่ รอยละ 13-25, 12-18 และ 1-3 ตามลําดับ มีการปนเปอ นของฝุน และน้าํ มันดินต่าํ คือ 0-20 mg/Nm3 มีคา ความรอนสูง อยูใ นชวง 4.5-6 MJ/Nm3 3. ผลการทดสอบประสิทธิภาพของโรงไฟฟาฯ ของเชื้อเพลิง แตละชนิด พบวาประสิทธิภาพการผลิตไฟฟาของระบบ มีคา ต่าํ เมือ่ ระบบยังทํางานไมเต็มกําลัง ทัง้ นีป้ ระสิทธิภาพจะเพิม่ ขึน้ อยูใ น ชวง 12-16 % เมือ่ ระบบทํางานที่ 70% ของกําลังการผลิต ในกรณี ดังกลาวปริมาณเชือ้ เพลิงทีใ่ ช อยูใ นชวง 1.3-1.7 kg/kW โดยสรุป ผลการทดสอบเชือ้ เพลิงชนิดตางๆ แสดงในตารางที่ 5

Thai Society of Agricultural Engineering Journal, Vol. 14 No. 1, January - December 2008

ตารางที่ 4 สมบัตแิ ละประสิทธิภาพการผลิตแกสชีวมวล ทีผ่ ลิตจากเชือ้ เพลิงชีวมวลชนิดตางๆ Gas Properties Biomass แกลบ เปลือกมัน ฯ ไมกระถินยักษ ไมยคู าลิบตัส ปกไมยางพารา ทางปาลม เปลือกไมยคู าฯ กะลามะพราว ซังขาวโพด เหงามัน ฯ

CO

H2

15.93 17.50 18.96 17.50 17.81 16.75 20.00 22.05 25.06 14.96

17.42 17.43 18.37 17.43 16.95 15.98 14.09 13.32 12.54 17.91

Gas composition (%) CH4 N2 O2

CO2

HHV (MJ/Nm3)

1.81 1.59 1.49 1.59 2.21 1.86 1.05 1.95 1.75 2.39

11.23 12.32 12.36 12.10 10.20 12.76 14.47 12.08 11.67 12.96

5.13 5.25 5.52 5.25 5.48 5.07 4.91 5.45 5.66 5.31

52.65 49.83 47.27 50.05 51.13 51.25 48.48 49.36 47.11 49.99

0.96 1.33 1.55 1.33 1.70 1.40 1.91 1.24 1.87 1.79

Impurity Tar Dust 3 (mg/Nm ) (mg/Nm3) 1.50 1.10 4.00 0.80 22.30 0.10 6.70 3.00 3.80 13.50

3

เหงามัน ฯ

63.00

184.00

121.95

17.80 14.60

สรุปและขอเสนอแนะ 1.โรงไฟฟาชีวมวลขนาดเล็กสําหรับชุมชน สามารถใช เชือ้ เพลิงชีวมวลไดทกุ ชนิดทัง้ นีป้ ระสิทธิภาพการผลิตกระแสไฟ ฟาแตกตางกันตามสมบัตขิ องเชือ้ เพลิงชีวมวล 2. สมบัติของชีวมวลที่มีผลตอประสิทธิภาพการผลิต

54.89

g n ri

e e in

g n E

ตารางที่ 5 สรุปการทดสอบประสิทธิภาพของโรงไฟฟาชีวมวลฯโดยใชเชือ้ เพลิงชีวมวลชนิดตางๆ

l a r Output Gas Biomass Ash Gasification u Biomass Power Flow Consumption Production lt Efficiency u c i r % (%) (kW) (m /h) (kg/h) kg/h g แกลบ 60.00 180.09 119.90f A31.64 26.39 62.20 o เปลือกมัน ฯ 53.00 226.00 105.00 26.50 25.24 82.64 ไมกระถินยักษ 63.00 186.10 ty 80.45 4.50 5.59 80.29 e i 87.00 4.40 5.60 69.72 ไมยคู าลิบตัส 60.00 178.14 c ปกไมยางพารา 60.00o 177.54 92.50 8.00 8.65 53.75 S ทางปาลม i 63.00 195.00 88.00 13.50 15.34 76.03 เปลือกไมยคูa าฯ 61.59 211.00 106.54 20.13 18.89 51.70 h กะลามะพร าว 61.62 168.26 90.75 12.68 13.97 63.38 T ซังขาวโพด 61.99 188.00 84.80 4.56 5.38 80.51

0.70 1.50 4.00 1.90 11.70 0.10 4.60 2.20 8.00 10.40

Performance Engine- Electrical Specific generator Efficiency Biomass Efficiency Consumption (%) (%) (kg/kW) 23.37 16.09 22.07 23.10 22.20 22.94 21.39 24.19 20.98 23.22

14.54 13.29 17.72 16.11 11.93 13.66 11.06 15.34 16.89 12.75

2.00 1.98 1.28 1.45 1.54 1.40 1.73 1.47 1.37 1.94

ไฟฟา คือ ความชืน้ ขนาด %เถา และคาความรอน ทัง้ นี้ ความ ชืน้ สงผลโดยตรงกับคาความรอน โดยสรุปคือ เชือ้ เพลิงทีใ่ ชควร มีคา ไมเกิน 15% หรือนอยกวา กรณีเชือ้ เพลิงมีความชืน้ สูง จะทํา ใหแกสเชือ้ เพลิงทีผ่ ลิตไดมสี ดั สวนแกสคารบอนไดออกไซดสงู ขึ้ น ค า ความร อ นลดน อ ยลง ขนาดที่ พ อเหมาะจะทํ า ให

วารสารสมาคมวิศวกรรมเกษตรแหงประเทศไทย ปที่ 14 ฉบับที่ 1 มกราคม - ธันวาคม 2551

55

ประสิทธิภาพการผลิตแกสชีวมวลดี แนวโนมขนาดทีเ่ ล็กจะดีกวา สําหรับ %เถา และคาความรอนเปนสมบัตขิ องเชือ้ เพลิงชีวมวล ทีไ่ มสามารถทําการแปรรูปไดเหมือนขนาดและความชืน้ ซึง่ ใน บรรดาเชือ้ เพลิงทีใ่ ชทดสอบ ซังขาวโพดและไมโตเร็ว มี %เถา นอย และ คาความรอนสูง ทําใหประสิทธิภาพการผลิตแกสเชือ้ เพลิงสูงกวาเชือ้ เพลิงชีวมวลอืน่ ๆ 3. การศึกษาตนแบบโรงฟาชีวมวลขนาดเล็กสําหรับ ชุมชน ขนาด 100 kW โดยทดสอบกับเชือ้ เพลิงชีวมวล 10 ชนิด คือ คือ แกลบ เปลือกมันสําปะหลัง ไมกระถินยักษ ไมยคู าลิปตัส ปกไมยางพารา ทางปาลม เปลือกไมยคู าลิปตัส กะลามะพราว ซังขาวโพด และเหงามันสําปะหลัง พบวาเชื้อเพลิงชีวมวลทุก ชนิดสามารถผลิตแกสเชือ้ เพลิงได โดยเฉลีย่ แกสชีวมวลทีผ่ ลิต ไดมอี งคประกอบ คือ แกสคารบอนมอนอกไซด ไฮโดรเจนและ มีเทน ในสัดสวนเฉลีย่ รอยละ 13-25, 12-18 และ 1-3 ตามลําดับ มีการปนเปอ นของฝุน และน้าํ มันดินต่าํ คือ 0-20 mg/Nm3 มีคา ความรอน อยูใ นชวง 4.5-6 MJ/Nm3 4. การทดสอบประสิทธิภาพของโรงไฟฟาฯ พบวา ประสิทธิภาพการผลิตไฟฟาของระบบ อยูใ นชวง 12-16 % เมือ่ ระบบทํางานที่ 70% ของกําลังการผลิต ในกรณีดงั กลาวปริมาณ เชือ้ เพลิงทีใ่ ช อยูใ นชวง 1.3-1.7 kg/kW

คําขอบคุณ งานวิจยั นีไ้ ดรบั ทุนอุดหนุนการวิจยั จาก ภารกิจโครงการ และประสานงานวิจัย สํานักงานคณะกรรมการวิจัยแหงชาติ (วช.) ทางคณะผูว จิ ยั ขอขอบพระคุณมา ณ โอกาสนี้

g A f

o y

t e i กองเกษตรวิศวกรรม. 2522. การออกแบบเตาเผาแก สเชือ้ เพลิง c o ดวยถานไม, กรมวิชาการเกษตร, กระทรวงเกษตรและ S สหกรณ. กรุงiเทพฯ. aof Testing and Material, 1992, "ASTM D Amarican Society h 2015:Standard T Test Method for Gross Calorific Value of เอกสารอางอิง

Coal and Coke" In Annual book of ASTM Standard, Vol 5.05, Philadelphia, ASTM, pp. 335-338.

Alexander K., 2002 "Gasification: An Alternative Processfor Energy Recovery and Disposal of Municipal Solid Wastes" The degree of M.S. in Earth Resources, Engineering.Department of Earth and Environmental Engineering , Columbia University.

Bhattacharya S. C. , San Shwe Hla and Hoang-Luang Pham .

56

2001. A study on a multi-stage hybrid gasifier-engine system, Biomass and Bioenergy, Volume 21, Issue 6, Pages 445-460.

Coovattanachai, N., Chongcharoen, W., and Kooptarnond, C. 1982. The Feasibility of Operating Small Engines with Producer Gas in Electricity Generation. Journal of Energy Heat Mass Transfer, Vol. 4, pages 213-227.

Coovattanachai, N. 1982a. Producer Gas in Electricity Generation, Proceeding of Papers, The 5th Miami International Conference on Alternative Energy Source, Miami Beach, Florida.

Coovattanachai, N. 1982b. The Potential of Producer Gas as an Alternative Source of Energy in Thailand, Proceeding of the FAO/PHI Regional Technical Consultation on Agricultural Wastes and Solar Technologies for Farm Energy Needs. China & Philippines.

Coovattanachai, N. 1983. Current Status of Biomass Gasification and FAO Activities in Gasification of Agricultural Residues for Power Generation, Proceeding of the FAO/ UNDP Inter-country Cooperation in Post-Harvest Technology, Bangkok.

Coovattanachai, N. 1986. The Feasibility of Operating Small Engines with Producer Gas in Electricity Generation and Process Heating, ASEAN Conference on Energy from Biomass, Malaysia.

Coovattanachai, N. 1990. Biomass Gasification, Final Report, ASEAN Sub-Committee on Non-Conventional Energy Research and ASEAN-Australia Energy Cooperation Programme, Prince of Songkla University, Songkla.

Coovattanachai, N. 1997. Biomass in Electricity Generation: Prospects and Challenges, A paper presented at the 2nd ASEAN Renewable Energy Conference, Phuket.

Nowell, G.P. et al., 1999 "The Promise of Methanol Fuel Cell Vehicles" American Methanol Institute. State University of New York at Albany Regional Office for Asia and the Pacific (RAR)/Food and Agricultural Organization of the United Nations (FAO).

1999. Rural Energy : Combustion and Gasification of Biomass in the Asia-Pacific Region, Bulletin: 1998-1999, Bangkok.

g n ri

e e in

u t l ir cu

l a r

g n E

Thai Society of Agricultural Engineering Journal, Vol. 14 No. 1, January - December 2008

ir ng

e e in

g A f

o y et

T

i c o S i a h

u t l u c ri

l a r

g n E

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