TSAE Journal Vol.21 - 1

Thai Society of Agricultural Engineering Journal Vol. 21 No. 1 (2015)

วารสารสมาคมวิศวกรรมเกษตรแห่งประเทศไทย Journal of the Thai Society of Agricultural Engineering ปีที่ 21 ฉบับที่ 1 มกราคม – มิถุนายน 2558 (Volume 21 No. 1 January – June 2015)

ISSN 1685-408X

เจ้าของ: สมาคมวิศวกรรมเกษตรแห่งประเทศไทย สานักงาน: อาคาร 5 ชั้น 5 กองส่งเสริมวิศวกรรมเกษตร กรมส่งเสริมการเกษตร แขวงลาดยาว จตุจักร กรุงเทพฯ 10900 โทร 0 2940 6183 โทรสาร 0 2940 6185 www.tsae.asia บรรณาธิการ มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ รศ. ดร. อนุพันธ์ เทอดวงศ์วรกุล มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ รศ. ดร. ประเทือง อุษาบริสุทธิ์ ผศ. ดร. ศิวลักษณ์ ปฐวีรัตน์ ดร. วันรัฐ อับดุลลากาซิม ดร. วัชรพล ชยประเสริฐ ดร. ศิริศักดิ์ เชิดเกียรติพล ดร. อาทิตย์ พวงสมบัติ นางสาวสิรินาฏ น้อยพิทักษ์ มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลธัญบุรี ดร. กระวี ตรีอานรรค

กองบรรณาธิการ มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีสุรนารี ดร. เทวรัตน์ ตรีอานรรค สถาบันเทคโนโลยีพระจอมเกล้าเจ้าคุณทหารลาดกระบัง ดร. ประสันต์ ชุ่มใจหาญ มหาวิทยาลัยขอนแก่น ดร. ชัยยันต์ จันทร์ศิริ มหาวิทยาลัยแม่โจ้ ผศ. ดร. ฤทธิชัย อัศวราชันย์ กองส่งเสริมวิศวกรรมเกษตร กรมส่งเสริมการเกษตร นางดาเรศร์ กิตติโยภาส นางสาวนฤมล ลดาวัลย์ ณ อยุธยา ที่ปรึกษากองบรรณาธิการ มหาวิทยาลัยธรรมศาสตร์ รศ. พินัย ทองสวัสดิ์วงศ์

จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย ศ. ดร. สุรินทร์ พงศ์ศุภสมิทธ์ มหาวิทยาลัยธรรมศาสตร์ ศ. ดร. ผดุงศักดิ์ รัตนเดโช ศ. ดร. สมชาติ ฉันทศิริวรรณ สถาบันเทคโนโลยีแห่งเอเชีย ศ. ดร. อรรถพล นุ่มหอม มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ รศ. ดร. ธัญญา นิยมาภา รศ. วิชา หมั่นทาการ ผศ. ภรต กุญชร ณ อยุธยา ดร. ประภากรณ์ แสงวิจิตร มหาวิทยาลัยเชียงใหม่ รศ. ดร. สัมพันธ์ ไชยเทพ ผศ. ดร. ศิวะ อัจฉริยวิริยะ ดร. วิบูลย์ ช่างเรือ มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีสุรนารี ผศ. ดร. วีรชัย อาจหาญ ผศ. ชาญชัย โรจนสโรช ผศ. ดร. พยุงศักดิ์ จุลยุเสน

กองบรรณาธิการวิชาการ มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี ศ. ดร. สมชาติ โสภณรณฤทธิ์ มหาวิทยาลัยแม่โจ้ รศ. เสมอขวัญ ตันติกุล ผศ. ดร. สุเนตร สืบค้า มหาวิทยาลัยขอนแก่น รศ. ดร. ธวัชชัย ทิวาวรรณวงศ์ รศ. ดร. วินิต ชินสุวรรณ ผศ. ดร. เสรี วงส์พิเชษฐ ผศ. ดร. สมโภชน์ สุดาจันทร์ ผศ. ดร. สมชาย ชวนอุดม ผศ. ดร. วิเชียร ปลื้มกมล มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลธัญบุรี รศ. ดร. รุ่งเรือง กาลศิริศิลป์ รศ. ดร. จตุรงค์ ลังกาพินธุ์ มหาวิทยาลัยราชภัฏวไลยอลงกรณ์ รศ. จิราภรณ์ เบญจประกายรัตน์ สถาบั นเทคโนโลยี พระจอมเกล้ าเจ้ าคุ ณทหาร ลาดกระบัง รศ. ดร. ปานมนัส ศิริสมบูรณ์ รศ. สาทิป รัตนภาสกร

สถาบันวิจัยเกษตรวิศวกรรม กรมวิชาการเกษตร ดร. ชูศักดิ์ ชวประดิษฐ์ ดร. อนุชิต ฉ่าสิงห์ กองส่งเสริมวิศวกรรมเกษตร กรมส่งเสริมการเกษตร นางดาเรศร์ กิตติโยภาส นายณรงค์ ปัญญา นายชีรวรรธก์ มั่นกิจ นางสาวฐิติกานต์ กลัมพสุต University of California, Davis Pictiaw Chen, Ph.D., Professor Emeritus David C. Slaughter, Ph.D., Professor University of Tsukuba Masayuki Koike, D.Agr., Professor Emeritus Tomohiro Takigawa, Ph.D., Professor Mie University Nobutaka Ito, D.Agr., Professor Emeritus Kansas State University Dirk E. Maier, Ph.D., Professor Purdue University Klein E. Ililiji, Ph.D., Associate Professor

คณะกรรมการสมาคมวิศวกรรมเกษตรแห่งประเทศไทย ประจาปี พ.ศ. 2556 – 2557 ที่ปรึกษา ฯพณฯ นายอาพล เสนาณรงค์ ฯพณฯ พลเอกสุรยุทธ์ จุลานนท์ ศ. ดร. สมชาติ โสภณรณฤทธิ์ ศ. ดร. อรรถพล นุ่มหอม ศ. ดร. สุรินทร์ พงศ์ศุภสมิทธิ์ รศ. ดร. ธวัชชัย ทิวาวรรณวงศ์ รศ. ดร. วินิต ชินสุวรรณ

Prof. Dr. Vilas M Salokhe Prof. Dr. Gajendra Singh Prof. Dr. Chin Chen Hsieh ดร. สุภาพ เอื้อวงศ์กูล นายทรงศักดิ์ วงศ์ภูมิวัฒน์ นายสุรเวทย์ กฤษณะเศรณี

นายโอฬาร พิทักษ์ นายวิกรม วัชรคุปต์ นายสมชัย ไกรครุฑรี นายปราโมทย์ คล้ายเนตร นายสุวิทย์ เทิดเทพพิทักษ์ นายชนะธัช หยกอุบล

กรรมการบริหาร นายกสมาคมวิศวกรรมเกษตรแห่งประเทศไทย อุปนายก ประธานฝ่ายวิชาการ ผู้ช่วยประธานฝ่ายวิชาการ ผู้ช่วยประธานฝ่ายวิชาการ ผู้ช่วยประธานฝ่ายวิชาการ เลขาธิการ เหรัญญิก นายทะเบียน สาราณียากร ผู้ช่วยสาราณียกร ปฏิคม ประชาสัมพันธ์ ประสานความร่วมมือ

นางดาเรศร์ กิตติโยภาส ผศ. ดร. วีรชัย อาจหาญ ศ. ดร. สมชาติ โสภณรณฤทธิ์ รศ. ดร. ปานมนัส ศิริสมบูรณ์ ผศ. ดร. สมโภชน์ สุดาจันทร์ ผศ. ดร. สุเนตร สืบค้า นายณรงค์ ปัญญา นางสาวฐิติกานต์ กลัมพสุต นายชีรวรรธก์ มั่นกิจ ดร. วัชรพล ชยประเสริฐ ดร. วันรัฐ อับดุลลากาซิม นายนเรสน์ รังสิมันตศิริ นางสาวนฤมล ลดาวัลย์ ณ อยุธยา นายอนุรักษ์ เรือนหล้า

กรรมการกลางและวิชาการ รศ. ดร. สมยศ เชิญอักษร รศ. ดร. ธัญญา นิยมาภา รศ. ดร. ธัญญะ เกียรติวัฒน์ รศ. ดร. ปานมนัส ศิริสมบูรณ์ รศ. สาทิป รัตนภาสกร ผศ. ดร. สมโภชน์ สุดาจันทร์ ผศ. ดร. เสรี วงส์พิเชษฐ์ ดร. ชัยพล แก้วประกายแสงกูล รศ. ดร. สัมพันธ์ ไชยเทพ รศ. ดร. วิชัย ศรีบุญลือ ผศ. เธียรชัย สันดุษฎี นายไพศาล พันพึ่ง ผศ. ฉัตรชาย ศุภจารีรักษ์ รศ. กิตติพงษ์ วุฒิจานง

ดร. สมเกียรติ เฮงนิรันดร์ รศ. ผดุงศักดิ์ วานิชชัง รศ. จิราภรณ์ เบญจประกายรัตน์ รศ. ดร. รุ่งเรือง กาลศิริศิลป์ ผศ. ดร. ศิวลักษณ์ ปฐวีรัตน์ ดร. วันรัฐ อับดุลลากาซิม รศ. รังสินี โสธรวิทย์ รศ. ดร. ประเทือง อุษาบริสุทธิ์ รศ. มานพ ตันตระบัณฑิตย์ ผศ. ดร. สุเนตร สืบค้า ผศ. ภรต กุญชร ณ อยุธยา ดร. วสันต์ จอมภักดี ดร. ชูศักดิ์ ชวประดิษฐ์ รศ. ดร. อนุพันธ์ เทอดวงศ์วรกุล

นางดาเรศร์ กิตติโยภาส รศ. ใจทิพย์ วานิชชัง นายชนะธัช หยกอุบล นายจารุวัฒน์ มงคลธนทรรศ ดร. ไมตรี แนวพนิช นายอัคคพล เสนาณรงค์ นายวิบูลย์ เทเพนทร์ นายสุภาษิต เสงี่ยมพงศ์ ดร. อนุชิต ฉ่าสิงห์ นายวีระชัย เชาว์ชาญกิจ นายนรเชษฐ์ ฉัตรมนตรี นายไมตรี ปรีชา ผศ. ดร. สมชาย ชวนอุดม นายสมศักดิ์ อังกูรวัฒนานุกูล

นางสาวพนิดา บุษปฤกษ์ นายมลฑล แสงประไพทิพย์ นางสาวระพี พรหมภู่ นายพัฒนศักดิ์ ฮุ่นตระกูล นายมรกต กลับดี นายนเรศวร์ ชิ้นอินทร์มนู นายสุรสิทธิ์ บุญรักชาติ นายบุญส่ง หนองนา ผศ. ดร. ศิระษา ทางดี นางสาววิไลวรรณ สอนพูล นางสาวนฤมล ลดาวัลย์ ณ อยุธยา หัวหน้าภาควิชาและสาขาวิศวกรรม เกษตรของสถาบันการศึกษาทุกแห่ง ของประเทศ

คาแนะนาสาหรับผู้เขียน 1. หลักเกณฑ์ทั่วไป 1.1 คานา วารสารสมาคมวิศวกรรมเกษตรแห่งประเทศไทย เป็นวารสารวิชาการที่จัดพิมพ์โดยสมาคมวิศวกรรมเกษตรแห่งประเทศไทย มีวัตถุประสงค์เพื่อเผยแพร่ผลงานวิจัยทั้งที่เป็นองค์ความรู้ใหม่ นวัตกรรม และเทคโนโลยีทางด้านวิศวกรรมเกษตรและระบบชีวภาพ ใน รูปของบทความวิจัย บทวิจัยย่อ และบทความปริทัศน์ เนื้อหาของบทความที่เผยแพร่ในวารสารสะท้อนถึงขอบเขตที่กว้างขวางของ ศาสตร์วิศวกรรมเกษตร ซึ่งบูรณาการวิศวกรรมศาสตร์หลากหลายสาขามาประยุกต์เพื่อเพิ่มผลิตภาพทางการเกษตรและระบบชีวภาพ อาทิ เครื่องจักรกลเกษตร วิศวกรรมดินและน้า เทคโนโลยีหลังเก็บเกี่ยว วิศวกรรมอาหาร โครงสร้างอาคารเกษตร การจัดการระบบ เกษตร พลังงานและสิ่งแวดล้อมทางการเกษตร เป็นต้น เนื้อหาของบทความอาจเป็นการรายงานผลการทดลองของเรื่องที่ศึกษาที่ให้ องค์ความรู้ใหม่ การวิเคราะห์ทางทฤษฎี การออกแบบและประดิษฐ์นวัตกรรม หรือการนาเสนอเทคนิควิธีการทดลองใหม่ 1.2 ขอบข่ายวารสาร 1) ต้นกาลังและเครื่องจักรกลเกษตร  เครื่องยนต์และกาลัง  การออกแบบและทดสอบเครื่องจักรกลเกษตร  กระบวนการผลิตเครื่องจักรกลเกษตร  เทคนิคปฏิบัติและการใช้เครื่องจักรกลเกษตร 2) วิศวกรรมดินและน้า  การอัดแน่น การชะล้าง และการปรับปรุงดิน  พื้นที่แห้งแล้ง และการเก็บกักน้า  อุทกวิทยาและการจัดการน้า  ชลศาสตร์และระบบชลประทาน  การให้น้าพืชระดับไร่นา 3) กระบวนการหลังเก็บเกี่ยวและวิศวกรรมอาหาร  กระบวนการหลังเก็บเกี่ยวและการเก็บรักษา  การบรรจุ  เทคนิคแบบไม่ทาลาย  กระบวนการและเครื่องจักรกลอาหาร  วิศวกรรมชีวภาพ 4) โครงสร้างอาคารเกษตร  การออกแบบอาคารเกษตร  ไซโล โรงเรือน และโรงงานผลิตพืช

การวางผังฟาร์ม  การออกแบบโรงงานอุตสาหกรรมเกษตร 5) ระบบเกษตร  โลจิสติกส์และโซ่อุปทานผลิตผลและสินค้าเกษตร  ระบบตรวจสอบย้อนกลับและความปลอดภัยอาหาร  การจัดการระบบเกษตร และการจาลองสถานการณ์  อุตสาหกรรมเกษตร 6) คอมพิวเตอร์ อิเล็กทรอนิกส์ และเทคโนโลยีสารสนเทศ  การเกษตรแม่นยา การตรวจวัดระยะไกล ระบบภูมิ สารสนเทศ ระบบผู้เชี่ยวชาญ  เซ็นเซอร์ หุ่นยนต์ และระบบอัตโนมัติ  ชีวสารสนเทศ  การประยุกต์คอมพิวเตอร์ การพัฒนาซอฟแวร์ และเทคโนโลยีสารสนเทศ 7) พลังงานและสิ่งแวดล้อม  พลังงานทดแทน ชีวมวลและพลังงานชีวมวล  การจัดการพลังงาน  การจั ดการของเสี ยการเกษตร รี ไซเคิ ล และเทคโนโลยี ไร้ของเสีย  วิศวกรรมระบบนิเวศน์เกษตร 

1.3 ประเภทบทความ บทความที่เผยแพร่ในวารสารมี 3 ประเภท คือ  บทความวิจัย (Research paper) คือ รายงานผลการศึกษาทดลองที่ทาให้ได้มาซึ่งองค์ความรู้ใหม่ หรือนวัตกรรมใหม่ ที่ได้ดาเนินการ จนสาเร็จและมีการเรียบเรียงอย่างครบถ้วนสมบูรณ์ตามระเบียบวิธีวิจัย  บทวิจัยย่อ (Research note) คือ รายงานผลการศึกษาทดลองเฉพาะในบางประเด็นที่ผู้วิจัยค้นพบ แต่ยังไม่เสร็จสมบูรณ์  บทความปริทัศน์ (Review paper) คือ รายงานที่ได้จากการรวบรวม ทบทวน และสังเคราะห์งานวิจัยที่ผ่านมาในเรื่องใดเรื่องหนึ่ ง โดยสอดแทรกทัศนคติ ประสบการณ์ หรือความคิดเห็นของผู้เขียนที่มีต่อเรื่องนั้นๆ

1.4 ความยาวบทความ  บทความวิจัย  บทวิจัยย่อ  บทความปริทัศน์

ความยาวไม่ควรเกิน 10 หน้าเรียงพิมพ์ ความยาวไม่ควรเกิน 5 หน้าเรียงพิมพ์ ความยาวไม่ควรเกิน 10 หน้าเรียงพิมพ์

1.5 ค่าธรรมเนียมการตีพิมพ์ ผู้เขียนบทความที่ผ่านการพิจารณาให้ตีพิมพ์ในวารสารฯ จะต้องชาระค่าธรรมเนียมการตีพิมพ์ในอัตราหน้าละ 300 บาท โดยกองบรรณาธิการจะแจ้งรายละเอียดวิธีการชาระค่าธรรมเนียมให้ทราบเมื่อบทความได้รับการยอมรับต้นฉบับให้ตีพิมพ์ในวารสารฯ 1.6 กระบวนการประเมินบทความ ต้นฉบับบทความทุกประเภทจะถูกประเมินโดยผู้ทรงคุณวุฒิไม่ต่ากว่า 2 ท่าน กองบรรณาธิการจะแจ้งผลการประเมินของ ผู้ทรงคุณวุฒิไปยังผู้รับผิดชอบบทความ (Corresponding author) ตามข้อมูลการติดต่อในต้นฉบับ ผู้เขียนบทความต้องปรับปรุงแก้ไข ต้ น ฉบั บ ตามค าแนะน าของผู้ ท รงคุ ณวุ ฒิ พร้ อ มทั้ งตอบข้ อ ซั ก ถามของผู้ ท รงคุ ณ วุ ฒิ ใ ห้ชัด เจน แล้ ว ส่ งเอกสารทั้ งหมดกลั บมายัง กองบรรณาธิการภายในระยะเวลาที่กาหนด กองบรรณาธิการจะพิจารณาตัดสินยอมรับต้นฉบับให้ตีพิมพ์ ในวารสารฯ โดยใช้ผลการ ประเมินของผู้ทรงคุณวุฒิเป็นเกณฑ์ ทั้งนี้คาตัดสินของกองบรรณาธิการถือเป็นอันสิ้นสุด 2. รายละเอียดการเตรียมต้นฉบับ* *กองบรรณาธิการขอสงวนสิทธิ์ไม่รับพิจารณาต้นฉบับบทความจนกว่าต้นฉบับนั้นๆ จะมีการจัดเรียงหน้าตามรายละเอียดที่แจ้งไว้ ในเอกสารนี้ 2.1 แบบฟอร์มต้นฉบับ (Template) ผู้เขียนควรทาความเข้าใจแบบฟอร์มต้นฉบับ (Template) และตัวอย่างต้นฉบับ (Manuscript example) ที่กองบรรณาธิการ จัดทาไว้อย่างละเอียด ลักษณะ (Styles) ของเนื้อหาทุกส่วนของแบบฟอร์มต้นฉบับได้ถูกปรับตั้งให้เป็นไปตามข้อกาหนดการจัดเรียง หน้าในเอกสารฉบับนี้แล้ว ผู้เขียนควรจัดเตรียมต้นฉบับโดยใช้แบบฟอร์มต้นฉบับและกาหนดลักษณะ ให้กับทุกส่วนในต้นฉบับให้ สอดคล้องกับแบบฟอร์มต้นฉบับ แบบฟอร์มต้นฉบับและตัวอย่างต้นฉบับสามารถดาวน์โหลดได้จากเว็บไซต์สมาคมฯ (www.tsae.asia) 2.2 การจัดหน้าและแบบอักษร ต้นฉบับใช้กระดาษขนาด A4 ตั้งขอบกระดาษแบบ Mirror margins (ระยะขอบเพื่อการเย็บเล่มหนังสือ) ตั้งระยะขอบบนและ ขอบล่างอย่างละ 2.0 cm, ขอบนอก 1.5 cm และขอบใน 2.5 cm การพิมพ์ใช้อักษรแบบ TH SarabunPSK ตลอดทั้งต้นฉบับ 2.3 การระบุประเภทบทความ ผู้เขียนจะต้องระบุประเภทของบทความที่มุมบนขวาในหน้าแรกของบทความว่าเป็นบทความวิจัย บทวิจัยย่อ หรือบทความ ปริทัศน์ (ดูแบบฟอร์มต้นฉบับ) 2.4 หัวเรื่อง ส่วนหัวเรื่องจะมีทั้งภาษาไทยและภาษาอังกฤษ ประกอบด้วย  ชื่ อบทความ ใช้ อั กษรขนาด 16 pt ตั วหนา จั ดกระจายแบบไทย (Thai distributed) ชื่ อบทความควรสั้ นกระชั บ ได้ ใจความ และมีความจาเพาะเจาะจงกับเนื้อหาของงาน  ชื่ อ นามสกุ ล ผู้ เขี ยน ใช้ อั กษรขนาด 14 pt ตั วหนา จั ดกระจายแบบไทย ไม่ ใช้ ค าน าหน้ าชื่ อ ระหว่ างชื่ อผู้ เขี ยนแต่ ละคนให้ ใช้ เครื่ อ งหมายจุ ล ภาคคั่ น หลั ง ชื่ อ ผู้ เ ขี ย นให้ แ สดงก ากั บ ต้ น สั ง กั ด ด้ ว ยตั ว เลขแบบอั ก ษรยก ( Superscript) และให้ ก ากั บ ผู้รับผิดชอบบทความด้วยเครื่องหมายดอกจัน กองบรรณาธิการจะถือว่าผู้เขียนทุกคนที่มีชื่อปรากฏในต้นฉบับได้รับทราบและ เห็นพ้องกับเนื้อหาในต้นฉบับนั้น  ต้ นสั งกั ด และที่ อยู่ ใช้ อั กษรขนาด 12 pt ตั วธรรมดา จั ดกระจายแบบไทย ก ากั บแสดงต้ นสั งกั ดด้ วยตั วเลขแบบอั กษรยก แล้วตามด้วยชื่อต้นสังกัดและที่อยู่ (จังหวัดและรหัสไปรษณีย์)  ให้ระบุหมายเลขโทรศัพท์ โทรสาร และอีเมล์ ของผู้รับผิดชอบบทความ

2.5 บทคัดย่อ บทความภาษาไทยจะต้องมีบทคัดย่อทั้งภาษาไทยและภาษาอังกฤษ โดยให้ลาดับบทคัดย่อภาษาไทยมาก่อนภาษาอังกฤษ การ พิ ม พ์ บ ทคั ด ย่ อ จะจั ดเป็ น 1 คอลั ม น์ จั ด กระจายแบบไทย ใช้ อั ก ษรขนาด 14 pt บรรทั ด แรกให้ ย่อ หน้า (Indentation) 1.0 cm บทคัดย่อควรสั้นกระชับ (ไม่ควรเกิน 250 คา) เนื้อความครอบคลุมถึงวัตถุประสงค์ วิธีการ ผล การค้นพบที่สาคัญ และสรุป 2.6 คาสาคัญ ท้ายบทคัดย่อให้ระบุคาสาคัญ 3-5 คา ใช้อักษรขนาด 14 pt คาสาคัญทั้งภาษาไทยและภาษาอังกฤษให้ใช้เครื่องหมายจุลภาคคัน่ ระหว่างคา สาหรับภาษาอังกฤษใช้อักษรตัวพิมพ์ใหญ่กับอักษรตัวแรกของทุกคา 2.7 เนือ้ ความ ส่วนเนื้อความใช้การจัดหน้าเป็น 2 คอลัมน์ ความกว้างของแต่ละคอลัมน์ 8.25 cm ระยะระหว่างคอลัมน์ 0.5 cm จัดกระจาย แบบไทย หัวเรื่องย่อยให้ใช้หมายเลขกากับ และพิมพ์ตัวหนา เช่น “1 บทนา” (ตามด้วย 1.1 พิมพ์ตัวเอียง, 1.1.1 พิมพ์ตัวหนาและ เอียง, ...) และจัดกระจายแบบไทย บรรทัดแรกของทุกย่อหน้าให้ย่อหน้า 0.5 cm และให้ใช้อักษรขนาด 14 pt ตลอดทั้งเนื้อความ ยกเว้นรายการเอกสารอ้างอิง ในรายการเอกสารอ้างอิง ให้ย่อหน้า 0.5 cm แบบ Hanging เนื้อความควรประกอบด้วยส่วนต่างๆ ดังนี้  บทนา (Introduction) ควรมีการทบทวนวรรณกรรมที่เกี่ยวข้องตรงประเด็น กล่าวถึงที่มาของปัญหาและความสาคัญของผลงานที่ ผู้เขียนต้องการนาเสนอ ตอนท้ายบทนาควรระบุวัตถุประสงค์และขอบเขตของงานอย่างชัดเจน  อุปกรณ์และวิธีการ (Materials and methods) การเขียนส่วนอุปกรณ์และวิธี การให้ บรรยายร้อยเรียงกันไป ไม่เขียนในลักษณะ นารายการอุปกรณ์มาเรียงลาดับ (List) ควรอธิบายอย่างเป็นขั้นตอนและมีรายละเอียดเพียงพอให้ผู้อ่านที่สนใจสามารถท าการ ทดลองซ้าได้ วิธีการที่เป็นที่ทราบดีในสาขาวิชานั้น หรือเป็นมาตรฐาน หรือถูกเผยแพร่โดยผู้อื่นมาก่อน ควรใช้การอ้างอิงโดยไม่ต้อง อธิบายรายละเอียดซ้า การกล่าวถึงชื่อทางการค้าของอุปกรณ์เพื่อความสมบูรณ์ของข้อมูลเชิงวิทยาศาสตร์สามารถทาได้ แต่ทั้งนี้ต้อง ไม่มีนัยที่แสดงถึงการรับรองหรือสนับสนุนผู้ผลิตรายใดรายหนึ่ง  ผลและวิจารณ์ (Results and discussion) ผลที่นาเสนอควรเป็นข้อมูลที่ผ่านการวิเคราะห์สังเคราะห์ ไม่ใช่ข้อมูลดิบ โดยนาเสนอ เป็นลาดับสอดคล้องกับที่อธิบายไว้ในส่วนอุปกรณ์และวิธีการ ควรมีการแปลและวิจารณ์ผลอย่างมีหลักการและมีข้อมูลสนับสนุน ชัดเจน อาจมีการเปรียบเทียบผลกับงานวิจัยในทานองเดียวกันที่เผยแพร่มาก่อน รวมทั้งอาจให้ข้อเสนอแนะสาหรับการวิ จั ย ที่เกี่ยวข้องกันในอนาคต  สรุป (Conclusions) เป็นการลงความเห็นหรือสรุปการค้นพบที่สาคัญที่ได้จากงานวิจัย ควรสั้นกระชับ และไม่อธิบายซ้าซ้อนกับ เนื้อความในส่วนก่อนหน้า  กิตติกรรมประกาศ (Acknowledgement) เป็นส่วนที่ผู้เขียนแสดงคาขอบคุณแก่ บุคคล หรือหน่วยงานที่ มี บทบาทส าคัญในการ สนับสนุนการดาเนิ นงานวิจัย ทั้งนี้ ไม่จาเป็นต้องแสดงค าขอบคุณแก่ผู้ร่วมเขียนบทความซึ่ งมีชื่อปรากฏในส่ วนหั วเรื่ องแล้ ว ส่วนกิตติกรรมประกาศอาจมีหรือไม่มีก็ได้  เอกสารอ้ างอิ ง (References) การอ้ างอิ งใช้ ระบบชื่ อผู้ แต่ ง-ปี ที่ ตี พิ มพ์ (Name-year system) ควรอ้ างอิ งเฉพาะแหล่ งข้ อมู ลที่ มี เนื้อหาเกี่ยวข้องกับงานวิจัยของผู้เขียน เอกสารอ้างอิงที่ใช้ต้องได้รับการยอมรับทางวิชาการ ไม่ควรอ้างอิงแหล่งข้อมูลที่เข้าถึงได้ยาก เช่น รายงานผลการวิจัยที่เผยแพร่ในกลุ่มแคบๆ ข้อมูลที่ไม่ถูกตีพิมพ์ หรือการติดต่อสื่อสารระหว่างบุคคล เอกสารอ้างอิงทุกชิ้นที่ถูก อ้างถึงในเนื้อความต้องปรากฏอยู่ในรายการเอกสารอ้างอิง และในทานองเดียวกันเอกสารอ้างอิงทุกชิ้นที่ปรากฏอยู่ในรายการ เอกสารอ้างอิงต้องถูกอ้างถึงในเนื้อความ การอ้างถึงเอกสารอ้างอิงภาษาไทยในเนื้อความให้ใช้รูปแบบ “ชื่อผู้แต่ง (ปีที่ตีพิมพ์)” เช่น “มงคล (2545) แสดงให้เห็นว่า ...” หรือ “ความเร็วการหมุนลูกมะพร้าวและความเร็วของมีดปอกมีผลต่อความเรียบของผิ วลูก มะพร้าว (บัณฑิต, 2550)” หรือ “อนุพันธ์ และศิวลักษณ์ (2555) พบว่า ...” แต่หากเอกสารอ้างอิงเป็นภาษาอังกฤษให้ใช้รูปแบบ “นามสกุลผู้แต่ง (ปีที่ตีพิมพ์)” เช่น “Mettam (1994) แสดงให้เห็นว่า ...” การอ้างถึงเอกสารอ้างอิงภาษาไทยซึ่งมีผู้แต่งตั้งแต่ 3 คน ขึ้นไปใช้คาว่า “และคณะ” หลังชื่อผู้แต่งคนแรก เช่น “สมชาติ และคณะ (2551)” สาหรับเอกสารอ้างอิงภาษาอังกฤษให้ใช้คาว่า “et al.” เช่น “Perez-Mendoza et al. (1999)” การจัดเรียงรายการเอกสารอ้างอิง ให้จัดเรียงเอกสารอ้างอิงภาษาไทยก่อน แล้ว

ตามด้วยเอกสารอ้างอิงภาษาอังกฤษ สาหรับเอกสารอ้างอิงภาษาไทย ให้จัดเรียงเอกสารอ้างอิงตามลาดับอักษรของชื่อผู้แต่ง ซึ่งถ้าผู้ แต่งคนแรกเป็นคนเดียวกัน ให้เรียงลาดับตามอักษรของชื่อผู้แต่งคนถัดไป ถ้าชื่อผู้แต่งเหมือนกันทั้งหมดให้เรียงลาดับตามปีที่พิมพ์ ถ้าปีที่พิมพ์เป็นปีเดียวกันให้ระบุความแตกต่างด้วยอักษร “ก”, “ข”, “ค” ต่อท้ายปีที่ตีพิมพ์ สาหรับเอกสารอ้างอิงภาษาอังกฤษ ให้ จัดเรียงเอกสารอ้างอิงตามลาดับอักษรของนามสกุลผู้แต่ง ซึ่งถ้าผู้แต่งคนแรกเป็นคนเดียวกัน ให้เรียงลาดับตามอักษรของนามสกุล ผู้แต่งคนถัดไป หากผู้แต่งเป็นคนเดียวกันทั้งหมด ให้เรียงลาดับตามปีที่ตีพิมพ์ ในกรณีที่ผู้แต่งเป็นคนเดียวกันทั้งหมดและตีพิมพ์ในปี เดียวกัน ให้ระบุความแตกต่างด้วยตัวอักษร “a”, “b”, “c” ต่อท้ายปีที่ตีพิมพ์ ชื่อวารสารวิชาการที่นามาอ้างอิงให้ใช้ชื่อเต็ม 2.8 ตัวอย่างการพิมพ์รายการเอกสารอ้างอิง บทความวารสารวิชาการ จักรมาส เลาหวณิช, พรมมี แพงสีชา, สุเมธี คาวันสา. 2552. การหาค่าความขาวข้าวสารโดยวิธีการวัดค่าสี. วารสารสมาคม วิศวกรรมเกษตรแห่งประเทศไทย 15(1), 26–30.

Perez-Mendoza, J., Hagstrum, D.W., Dover, B.A., Hopkins, T.L., Baker, J.E. 1999. Flight response, body weight, and lipid content of Rhyzopertha dominica (F.) (Coleoptera: Bostrichidae) as influenced by strain, season and phenotype. Journal of Stored Products Research 38, 183–195. หนังสือที่มีผู้แต่งแต่ละบท (Edited book) Mettam, G.R., Adams, L.B. 1 9 9 4 . How to prepare an electronic version of your article. In: Jones, B.S., Smith, R.Z. (Eds.), Introduction to the Electronic Age (pp. 281–304). New York: E-Publishing Inc. ตารา ประดิษฐ์ หมู่เมืองสอง, สุชญาน หรรษสุข. 2550. การวิเคราะห์การสั่นสะเทือน. กรุงเทพมหานคร: ซีเอ็ดยูเคชั่น.

Strunk, W., Jr., White, E.B. 1979. The Elements of Style. (3rd ed.). Brooklyn, New York: Macmillan. รายงานการประชุมวิชาการ วัฒนชัย ภัทรเธียรสกุล, วารุณี เตีย, สมชาติ โสภณรณฤทธิ์. 2553. ศักยภาพการผลิตเอทานอลจากลิกโนเซลลูโลสในประเทศ ไทย. รายงานการประชุมวิชาการสมาคมวิศวกรรมเกษตรแห่งประเทศไทย ครั้งที่ 11 ประจาปี 2553, 299–304. นครปฐม: ภาควิชาวิศวกรรมเกษตร มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ วิทยาเขตกาแพงแสน. 6–7 พฤษภาคม 2553, กาแพงแสน, นครปฐม.

Winks, R.G., Hyne, E.A. 1 9 9 4 . Measurement of resistance to grain fumigants with particular reference to phosphine. In: Highley, E., Wright, E.J., Banks, H.J., Champ, B.R. (Eds). Proceedings of the Sixth International Working Conference on Stored-product Protection, 244–249. Oxford, UK: CAB International. 17–23 April 1994, Canberra, Australia. วิทยานิพนธ์ สยาม ตุ้มแสงทอง. 2546. การปรับปรุงเครื่องคัดขนาดผลมังคุดแบบจานหมุน. วิทยานิพนธ์วิศวกรรมศาสตร์มหาบัณฑิต. กรุงเทพมหานคร: บัณฑิตวิทยาลัย, มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์.

Chayaprasert, W. 2 0 0 7 . Development of CFD models and an automatic monitoring and decision support system for precision structural fumigation. PhD dissertation. West Lafayette, Indiana: Department of Agricultural and Biological Engineering, Purdue University. แหล่งข้อมูลอิเล็กทรอนิกส์ ศูนย์ข้อมูลกรุงเทพมหานคร. 2550. สถิติรายปี กรุงเทพมหานคร. แหล่งข้อมูล: http://203.155.220.230/stat search/frame.asp. เข้าถึงเมื่อ 14 มิถุนายน 2550.

United Nations Environment Programme. 2000. The Montreal protocol on substances that deplete the ozone layer. Available at: http://ozone.unep.org/pdfs/Montreal-Protocol2000.pdf. Accessed on 7 August 2008.

2.9 หน่วย ใช้ระบบหน่วย International Systems (SI) ให้ถือว่าหน่วยเป็นสัญลักษณ์ ดังนั้นแม้ในบทความจะมีเนื้อความเป็นภาษาไทย หน่วยที่ใช้จะเป็นหน่วยภาษาอังกฤษเสมอ เช่น “มวล 15 kg” ไม่ใช้ “มวล 15 กิโลกรัม” หรือ “มวล 15 กก.” เป็นต้น ให้เขียนหน่วยที่ มีลักษณะเป็นเศษส่วนในรูปตัวเลขยกกาลัง เช่น “m s-1” ไม่ใช้ “m/s” เป็นต้น 2.10 สมการ สมการที่ไม่ซับซ้อนอาจพิมพ์แทรกระหว่างข้อความภายในบรรทัดได้ สมการที่มีความซับซ้อนให้พิมพ์แยกบรรทัดด้วย Equation editor ควรกาหนดหมายเลขให้กับทุกสมการตามลาดับการปรากฏในต้นฉบับของสมการ และควรอ้างถึงสมการในเนื้อความตาม หมายเลขที่กาหนดไว้ ควรนิยามตัวแปรทุกตัวในสมการเมื่อถูกอ้างอิงถึงครั้งแรก ตัวแปรควรพิมพ์ด้วยตัวอักษรเอียง และใช้อักษรหรือ สัญลักษณ์ที่เป็นที่นิยมในสาขานั้นๆ หากจาเป็นต้องมีการกาหนดสัญลักษณ์หรือตัวแปรขึ้นใหม่เป็นจานวนมาก ควรทาตารางสัญลักษณ์ เฉพาะ (Nomenclature) 2.11 ภาพและตาราง ให้แทรกภาพและตารางลงในเนื้อความ โดยรายละเอียดของภาพจะต้องสามารถมองเห็นได้ชัดเจนเมื่อเรียงพิมพ์ ภาพถ่ายควรมี ความละเอียดอย่างน้อย 300 dpi ภาพที่เป็นกราฟจะต้องมีคาอธิบายแกน คาอธิบายสัญลักษณ์ในกราฟ พร้อมระบุหน่วยให้ชัดเจน เนื่องจากวารสารฯ จะถูกจัดพิมพ์แบบขาว-ดา ดังนั้น ผู้เขียนควรคานึงถึงการสูญเสียความชัดเจนของภาพสีเมื่อต้องจัดพิมพ์เป็นภาพ ขาว-ดา ตารางควรจัดรูปแบบให้เรียบร้อย เส้นตารางใช้เฉพาะเส้นแนวนอน ไม่ใช้เส้นแนวตั้ง ชื่อภาพและตาราง ตลอดจนข้อความทั้งหมดในภาพและตารางให้ใช้ภาษาอังกฤษ ให้เขียนชื่อภาพไว้ด้านใต้ภาพ โดยใช้รูปแบบ ดังตัวอย่างเช่น “Figure 1 Relationship between …” ส่วนชื่อตารางให้เขียนไว้ด้านบนตาราง โดยใช้รูปแบบดังตัวอย่างเช่น “Table 1 Results of …” ให้จัดขอบซ้ายขวาของชื่อภาพและตารางเป็นแบบจัดกระจายแบบไทย ใช้อักษร TH SarabunPSK ขนาด 14 pt ชื่อ ภาพและตารางควรสื่อให้ผู้อ่านสามารถทาความเข้าใจสาระสาคัญของภาพหรือตารางนั้นๆ ได้ แม้ไม่อ่านเนื้อความ การกาหนด หมายเลขภาพและตารางให้ เ ป็ น ไปตามล าดั บ การปรากฏในต้ น ฉบั บ ให้ ใ ช้ รู ป แบบการอ้ า งอิ ง ถึ ง ภาพและตารางในเนื้ อ ความ ดังตัวอย่างเช่น “... ดังผลการทดลองใน Figure 1” หรือ “Table 1 เป็นค่าเฉลี่ยของ ...” ควรแทรกภาพหรือตารางเมื่อจบย่อหน้าที่มี การอ้างถึงภาพหรือตารางนั้นๆ ทันที 2.12 หมายเลขบรรทัด (Line number) เพื่อความสะดวกในการประเมินบทความของผู้ทรงคุณวุฒิ ให้กาหนดหมายเลขบรรทัดด้วยอักษร TH SarabunPSK ขนาด 8 pt เยื้องจากข้อความ 1 mm นับทีละ 1 บรรทัด โดยกาหนดให้บรรทัดแรกของคอลัมน์ซ้ายเป็นบรรทัดหมายเลข 1 และเริ่มนับลาดับเลข ใหม่ในแต่ละหน้าตลอดทั้งต้นฉบับ 3. การส่งต้นฉบับ ผู้เขียนสามารถส่งไฟล์ต้นฉบับทางระบบ online submission ได้ที่ http://tsae.asia/journals/index.php/tsaej2014/ หรือ อีเมล์ไฟล์ต้นฉบับมาที่ fengwpc@ku.ac.th หรือส่งต้นฉบับ (Hard copy) จานวน 3 ชุด โดย 3 ชุดไม่แสดงชื่อและสังกัดของผู้เขียน ทางไปรษณีย์ตามที่อยู่ด้านล่าง เมื่อได้รับต้นฉบับแล้ว กองบรรณาธิการจะแจ้งให้ผู้รับผิดชอบบทความทราบ รองศาสตราจารย์ ดร. อนุพันธ์ เทอดวงศ์วรกุล ภาควิชาวิศวกรรมเกษตร คณะวิศวกรรมศาสตร์ กาแพงแสน มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ วิทยาเขตกาแพงแสน 1 หมู่ 6 ถ. มาลัยแมน ต. กาแพงแสน อ. กาแพงแสน จ. นครปฐม 73140 (ต้นฉบับวารสารสมาคมวิศวกรรมเกษตรแห่งประเทศไทย)

สารบัญ 1 Comparing the Efficiency of Two Carrier Types on Drum Drying of Tamarind Juice Nartchanok Prangpru, Tawarat Treeamnuk, Kaittisak Jaito, Benjawan Vanmontree, Krawee Treeamnuk 7 การศึกษาปัจจัยที่มีผลต่อการกะเทาะเมล็ดข้าวโพดหวานฝักสดโดยจมูกข้าวโพดไม่ขาด วุฒิพันธ์ เต่งภาวดี, วิชา หมั่นทาการ, อนุพันธ์ เทอดวงศ์วรกุล 15 จลนพลศาสตร์การอบแห้งใบกะเพราด้วยคลื่นไมโครเวฟ ประพันธ์ จิโน, ฤทธิชัย อัศวราชันย์ 24 การศึกษาศักยภาพการผลิตต้นเลาสาหรับการผลิตก๊าซชีวภาพ พินิจ จิรัคคกุล, ทักษิณา ศันสยะวิชัย, ปรีชา กาเพ็ชร 30 หลักสูตรต่างๆ ที่เกี่ยวข้องกับสาขาวิชาวิศวกรรมเกษตรของไทยในช่วงปี พ.ศ. 2551 ถึง 2555 ธัญญา นิยมาภา 37 การพัฒนาเครื่องกะเทาะเมล็ดบัวหลวงแห้ง Jaturong Langkapin, Sunan Parnsakhorn, Purin Akarakulthon 45 การศึกษาการเคลื่อนที่ของตะกอนดินในแม่นาป่าสักโดยใช้แบบจาลอง MIKE21 อรรถพร พวงผิว, วิษุวัฒก์ แต้สมบัติ

วารสารสมาคมวิศวกรรมเกษตรแห่งประเทศไทย ปีที่ 21 ฉบับที่ 1 (2558), 1-6

Thai Society of Agricultural Engineering Journal Volume 21 No. 1 (2015) 1-6 Available online at www.tsae.asia

Research Paper ISSN 1685-408X

Comparing the Efficiency of Two Carrier Types on Drum Drying of Tamarind Juice Nartchanok Prangpru1*, Tawarat Treeamnuk1, Kaittisak Jaito1, Benjawan Vanmontree1, Krawee Treeamnuk2 1Department

of Agricultural Engineering, Suranaree University of Technology, Nakhon Ratchasima, Thailand, 30000 of Mechanical Engineering, Suranaree University of Technology, Nakhon Ratchasima, Thailand, 30000 *Corresponding author: Tel: +66-44-224-225, Fax: +66-44-224-610, E-mail: miss.nartchanok@hotmail.com

2Department

Abstract The main purpose of this work was to study the effect of carrier agents on the drying capability and the qualities of tamarind powder produced by a drum dryer. Two popular carrier agents, namely maltodextrin and modified starch, were applied to tamarind juice at juice-to-carrier-agent ratios of 1:0.3, 1:0.4, 1:0.5, 1:0.6, 1:0.7 and 1:0.8 (w/w). A double drum dryer was employed in this work at a drying temperature of 140ºC, drum rotational speed of 0.50 rpm and gap between drums of 0.15 mm. The efficiency of carrier agent was evaluated by the capability of drying and product qualities such as product recovery, bulk density, total solid, moisture content and color difference. The results of the experiment indicated that the ratio of the carrier agent affected the drying capability. The tamarind powder were easily removed from the drums by doctor blades without sticking at the lowest ratios of moltodextrin and modified starch of 1:0.6 and 1:0.4, respectively. Furthermore, when considering the qualities of tamarind powder, as a carrier modified starch led to better tamarind powder qualities than maltodextrin Keywords: Tamarind, Carrier agents, Drum drier

1

Introduction Tamarind is one of the most important fruits of Thailand with the total production over 100,000 tons a year. Tamarind juice is an essential ingredient that provides the inimitable sour taste in many kinds of Thai food (Jittanit et al., 2011). However, the use of the fresh pulp still has many disadvantages due to its short shelflife of about 6-8 months and, high cost of transportation.

In addition, preparation for cooking is rather difficult. To overcome the aforementioned problems, a method of transforming tamarind paste into powder by a drum dryer is proposed.

A drum dryer consists of two hollow cylinders rotating in opposite directions. The drums are heated by high temperature of saturated steam inside. A thin film of solution is coated on the outside surface of a heated drum and subsequent removal of the film of dry solids by applying the doctor blade. Drum drying is commonly used in production of low moisture baby foods and fruit powder. It is a technique widely used in the food industry

to produce food powder particularly for heat sensitive products where short time high temperature drying is permissible (Nastaj, 2000). Additionally, Sunee (2008) stated that production of azuki bean powder using drum drying is advantageous because it can save time in product preparation, save storage space and convenie-nce to the users. Drum drying is a low cost and easy production process (Russamon, 1999).

Fruit juices are very difficult dried with a drum dryer because of the presence of low molecular weight sugars and acids, which have a low glass transition temperature, and high hygroscopicity (Jaya and Das, 2004). While under drum drying temperatures, they tend to stick to the surface of the drum and cannot be removed from the drums by doctor blades (Bhandari and Howes, 2005).

Some possible consequences are related to impaired product stability, decreased yields (because of stickiness on the surface of the drum), and even operating problems to the dryer (Bhandari et al., 1997). Such problems can be alleviated by adding carrier agents, 1

Thai Society of Agricultural Engineering Journal Vol. 21 No. 1 (2015), 1-6 which are high molecular weight, such as maltodextrin (MD), which decrease powder hygroscopicity and increasing the glass transition temperature (Silva et al., 2006). Additionally, Carneiro et al. (2013) reported MD is a relatively low cost and low viscosity at high solids concentrations. However, the biggest problem of this carrier is its low emulsifying capacity. Therefore, it is common to use MD in combination with other carriers, such as gum arabic (Fernandes et al., 2008) or modified starch (Bule et al., 2010) in order to obtain an effective juice powder by drum drying. Oliveira et al. (2009) pointed out that gum arabic has a glass transition temperature higher than MD and is very efficient in flavour retention, which suggests that it is probably reducing powder hygroscopicity more effectively than MD, but gum arabic is expensive. So, this motivated researchers to look for materials to replace it. Modified starch (MS), a carbohydrate that changes the native starch’s property in accordance with a certain application. Such as modified starch can be used to replace other substances, like emulsifiers. Non-polar modified starch can act as an emulsifier, offering stable emulsions.

The purpose of the present study was to evaluate the effects of MD and MS as carrier agents on the capability of drying and the quality of drum dried tamarind powder.

2 Materials and Methods 2.1 Materials Tamarind flesh (Tamarindus indica L.) was purchased from a local market in Nakhon Ratchasima, Thailand. MD with dextrose equivalent of 10-12, pH of 4.5-6.5 and moisture content of 5.0-6.0% was purchased from Nutrition SC CO., LTD., Nakhonpathom, Thailand.

MS with pH of 4.0-6.0 and moisture content of 4.0-8.0% was purchased from Questex CO., LTD., Sumutprakarn, Thailand.

2.2 Tamarind Juice Preparation Tamarind flesh was deseeded and mixed with hot water at 80ºC at a ratio of 1:5 (w/w). The mixture was squeezed into tamarind paste. Then, the juice was screened with the two-layer of cheesecloth to discard the residues. The total soluble solid of juice was determined and adjusted to be 12oBrix. After that, either MD or MS was added as a carrier agent to the juice at 2

juice-to-carrier-agent ratios of 1:0.3, 1:0.4, 1:0.5, 1:0.6, 1:0.7 and 1:0.8 (w/w). The initial ratio of 1:0.3 was used

by Kanniga (2006). Each the sample feed 500 ml.

2.3 Drum Dryer Setting A double drum dryer with nip feed was employed in this work shown in Figure 1. The dryer, which consists of five main parts. The Control box was a box to control the drum outside surface temperature and drum speed of the rollers were 140ºC and 0.50 rpm, respectively.

Cylindrical hollow rollers made of stainless steel had a diameter of 15 cm, a length of 20 cm and a gap between drums of 0.15 mm. Doctor blades made of stainless steel were used for scraping food through the process of drying out. An electric motor of 1 HP was used to drive the machine. Finally, the structure that supports the weight of the whole machine.

Figure 1 A drawing of double drum dryer.

2.4 Drying Experiments The drying experiments were carried out using the randomized complete block design of two carrier agent (MD and MS), and six ratios of tamarind juice and carrier agent (1:0.3, 1:0.4, 1:0.5, 1:0.6, 1:0.7 and 1:0.8 w/w). At the end of drying, the tamarind powder was collected, weighed and kept in the sealed container for determination of the qualities. The procedure for the raw material preparation until the drying of tamarind is shown in Figure 2.

วารสารสมาคมวิศวกรรมเกษตรแห่งประเทศไทย ปีที่ 21 ฉบับที่ 1 (2558), 1-6 Total acidity of the tamarind was determined using the tamarind 50 ml into a 250 ml erlenmeyer flask and add 200 ml of distilled water, then 3-5 drop of 1% phenolpthalein were added as an indicator. After that, the mixture was titrated with a standard solution 0.1 N of NaOH until at the endpoint. The solution was indicated by color change to light pink (Pao., 2005). The total acidity was calculated as: Total acidity 

Figure 2 Schematic diagram of the experimental procedure.

2.5 Quality Determination The qualities of tamarind samples, which included tamarind juice, in terms of total solid, moisture content, total acidity and color, were measured. For the tamarind powder, product recovery, bulk density, total solid, moisture content and color were measured. Apart from that, for the reconstituted tamarind powder were subjected to the determination of solubility, total acidity and color. Then all of qualities will be measured in 3 replicates.

Product recovery was determined using the ratio in the weights of dry solid of tamarind juice and powder (Kanniga, 2006). The product recovery was calculated as: M …(1) Product recovery  a x 100 Mb where Ma and Mb are the weights (g) of dry solid of tamarind powder leaving the dryer and tamarind juice being fed into the dryer, respectively.

Bulk density of tamarind powder was determined using tamarind powder into the cylinder of known volume, then placing a cylinder with a tamarind powder and dropped by gravity at a distance of 0.1 m from the cylinder. After that, dropped tamarind powder until overflowing cylinder and then swept to the mouth of the cylinder smooth cylinder surface (Pao., 2005). The bulk density was calculated by using the equation as follows: Bulk density 

m v

…(2)

where m is the mass of tamarind powder (kg) and v is the volume of the cylinder (m3).

V x N x M w x 100 U  1000

…(3)

where V is the volume of NaOH which was used in the titration until at endpoint (ml), N is the normality of NaOH, Mw is the molecular weight of tartaric acid = 150, U is the weight of the sample used in the titration (g).

Total solid and moisture content of tamarind was determined using the convection oven method (AOAC, 1984). Samples were dried in an oven at 105ºC for 24 h.

The total solid content and moisture content of tamarind in wet basis were calculated by using the equation as follows: Samples were dried in an oven at 105ºC for 24 h. The total solid content and moisture content of tamarind in wet basis were calculated by using the equation as follows: 

Total solid   1  

W2  W3   x 100 W2  W1 

…(4)

 W2  W3   x 100  W2  W1 

…(5)

Moisture content  

where W1 is the initial weight of moisture can (g), W2 is the weight of moisture can and tamarind before drying (g), and W3 is the weight of moisture can and tamarind after drying (g).

The color of the tamarind juice was determined using Hunter Lab colorimeter in terms of the total color change between the juice and the reconstituted powder.

The color was expressed in terms of L (lightness), a (redness) and b (yellowness) (Shittu and Lawal, 2007).

The change in the color was calculated by using the following equation: Ec  ( L0  Lp )2  ( a0  ap ) 2  (b0  bp ) 2 …(6)

where L0, a0 and b0 are the color values of the tamarind juice, and Lp, ap and bp are the color values of the reconstituted powder.

Solubility of tamarind powder was determined by using about 1 g of each sample which were suspended 3

Thai Society of Agricultural Engineering Journal Vol. 21 No. 1 (2015), 1-6 in 10 ml of water at 30ºC in a centrifuge tube. The suspension was stirred intermittently for 30 min before it was centrifuged at 3,000 rpm for 10 min. After that, the supernatant was poured into a moisture can and dried in an oven at 105ºC for 24 h (Jaya and Das, 2004). The dry basis solubility of tamarind powder was calculated by using the following equation: M Solubility  s x 100 …(7) Mp where Ms is the weight of dry solid of supernatant (g), and Mp is the weight of tamarind powder (g).

2.6 Statistical Analysis Each tamarind powder quality parameter reflected the mean of three replicates. Statistical analyses were performed using SPSS. The statistical significance was determined by analysis of variance (ANOVA). The least significant difference of p<0.05 was calculated using the Duncan Multiple Range Test (DMRT). The data were expressed as average ± standard deviations.

3 Results and Discussions 3.1 Properties of Tamarind Juice The fresh tamarind juice, after squeezing and screened with the use of two-layer cheesecloth had the total soluble solid of 12ºBrix, the total solid of 11.72% and the moisture content of 88.28%. The mean and standard deviation of color in terms of L (lightness), a (redness) and b (yellowness) were 32.82±0.81, 7.85±0.19 and 18.77±0.39, respectively, while the total acidity and pH was 24.50%±0.09, 3.36±0.01, respectively.

3.2 Capability of Drying When applying the MD at ratios of 1:0.3, 1:0.4 and 1:0.5, the feed was sticky and could not be scraped off the drums, as well as the cases of using MS at the ratio of 1:0.3. While, in the cases of using MD at the ratio of 1:0.6, 1:0.7 and 1:0.8, the feed was dried as flakes and cloud be removed from the drums by doctor blades, as well as the cases of using MS at the ratio of 1:0.4, 1:0.5, 1:0.6, 1:0.7 and 1:0.8. So, the lowest amount of MD to add in the tamarind juice was 60%, while MS used only 40%.

4

3.3 Qualities of Product The results of experiments indicated that the product recovery were increased when the ratio of the carriers were increased (Figure 3) because the carriers are helping to increase molecular weight compounds, so it have a high glass transition temperature as a result drying up and the output of the drying process increases. They also found that, the MS had better product recoveries of tamarind powder than the MD did at ratios of 1:0.3, 1:0.4, 1:0.5 and 1:0.6, although without the problem of sticky of the MD at a ratio of 1:0.6.

Figure 3 The product recovery of tamarind powder.

The effect of the different carriers used to produce the tamarind powder on bulk density is shown in Figure 4. The results showed that, the bulk density of tamarind powder decreased when the ratio of carrier increased.

Similar results were observed, when tomato juice was dried using carrier in a spray dryer (Goula and Adamopoulos, 2004).

Figure 4 The bulk density of tamarind powder.

The effect of the different carriers used to produce the tamarind powder on total acidity is shown in Figure 5. The result showed that, after reconstitution tamarind powder to achieve the total acidity of the tamarind juice between 9.20% to 16.80% because the tamarind juice

วารสารสมาคมวิศวกรรมเกษตรแห่งประเทศไทย ปีที่ 21 ฉบับที่ 1 (2558), 1-6 was diluted by the carrier prior to drying. Apart from that, MD is a carrier with had lower of total acidity than MS.

for MD and MS. All of the powder samples, except the one produced from MD at the 1:0.3 ratio, had a high degree of solubility, reaching values above 80% (Table 1).

Figure 5 The total acidity of reconstituted tamarind powder.

The effect of the different carriers used to produce the tamarind powder on moisture content is shown in Figure 6. Moisture content is an important powder property, which is related to the drying efficiency. The moisture content of tamarind powder varied from 2.50% to 4.31%, which was close to the moisture content of spray dried blackberry (Ferrari et al., 2012). Increasing the ratio of the carrier resulted in a decrease in the moisture content due to high solid ratio. However, the moisture content of MD was more than MS. This behavior was probably due to the differences between the chemical structures of the carriers (Yousefi et al., 2011).

Figure 6 The moisture content of tamarind powder.

The total color change of reconstituted tamarind powder increased as the ratio of MD increased from 30% to 50%, then the total color change are not different (Figure 7). Similarly, the ratio of MS from 40% to 80%, because the dried product could be removed from the drums by doctor blades.

The effect of the different carriers used to produce the tamarind powder on solubility is shown in Figure 8.

No significant differences was found in powder solubility

Figure 7 The total color change of tamarind between the fresh juice and the reconstituted powder.

Figure 8 The solubility of tamarind powder.

3.4 Statistical Analysis Base on the statistic analysis (Table 1), while all other quality parameters of different samples were significantly different (p<0.05), the solubilities were not.

The highest yield of product recovery was obtained with 80% MD. And the least bulk density was obtained using 70% MS. The highest acid of total acidity was obtained when 30% MS was used as the carrier. And the lowest moisture content was obtained using 80% MS. While the lowest total color change was obtained using 30% MD. Furthermore, the powder solubility was not affected by the types and concentration of the carrier.

5

Thai Society of Agricultural Engineering Journal Vol. 21 No. 1 (2015), 1-6 4

Conclusions when 60% MD and 40% MS was used as carrier. And it can be concluded that using MS as carrier leads to better The effect of the ratio of carriers on the drying quality of tamarind powder (such as bulk density, total behavior and quality were different for different acidity and moisture content) than using MD as the parameters. The substance takes to make tamarind carrier. However, with the high cost of MS, using these powder can be removed from the drums by doctor carriers in combination would be preferred. blades and has product recovery of more than 80% Table 1 Average ±standard deviation for the quality of tamarind powder.

No. Carrier (%) PR (%) BD (kg/m3) TA (%) MC (%) SO (%) Ec 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

MD = 30 MD = 40 MD = 50 MD = 60 MD = 70 MD = 80 MS = 30 MS = 40 MS = 50 MS = 60 MS = 70 MS = 80

71.98±0.24a 78.12±0.09b 77.20±0.23c 85.00±0.22d 90.59±0.02e 92.28±0.37f 73.29±0.40g 80.03±0.15h 83.29±0.12i 89.74±0.43j 87.55±0.16k 88.20±0.16l

1024.49±9.79a 1057.23±11.44b 1062.94±12.75b 943.68±8.89c 879.11±5.28d 796.23±2.55e 995.29±7.80f 832.66±22.48g 694.27±9.91h 669.85±3.82i 600.65±6.54j 623.97±2.56k

12.90±0.15a 11.80±0.08b 11.45±0.08c 10.90±0.08d 9.90±0.15e 9.20±0.08f 16.80±0.15g 15.10±0.08h 14.60±0.08i 14.05±0.08j 12.55±0.08k 11.50±0.08c

4.31±0.22a 3.62±0.02b 3.54±0.33b 3.43±0.14b 2.70±0.08cd 2.63±0.15cd 3.33±0.22b 3.29±0.11b 2.91±0.07c 2.53±0.06cd 2.53±0.02cd 2.50±0.05d

10.40±1.51a 12.31±0.64ab 14.10±1.22bc 13.38±0.52bc 14.48±0.23c 14.44±0.58c 22.94±1.05e 14.80±1.74c 16.91±1.22d 14.61±0.12c 14.79±0.27c 15.45±1.13cd

79.25±1.36 82.31±0.38 81.41±5.06 84.15±0.93 82.56±2.08 81.95±2.37 81.41±0.45 82.50±2.06 81.64±2.43 82.64±1.12 82.92±2.64 81.37±0.45

PR=Product recovery, BD=Bulk density, TA=Total acidity, MC=Moisture content, =Total color change, SO=Solubility a-lDifferent letters in the same column indicate significant differences (p<0.05).

5

Acknowledgement The authors would like to thank Suranaree University of Technology for supporting this study.

6 References [1] Association of Official Analytical Chemist. 1984.

Official Method of Analysis of the AOAC International, 14th Ed., Washington DC. New York.

[2] Bhandari, B.R., Dutta, N., Howes, T. 1997. Problems associated with spray drying of sugarrich food. Journal of Drying Technology 15, 671-684.

[3] Bhandari, B.R., Howes, T. 2005. Relating the stickiness property of foods undergoing drying and dried products to their surface energetics.

Journal of Drying Technology 23, 781-797.

[4] Bule, M.V., Singhal, R.S., Kennedy, J.F. 2010.

Microencapsulation of ubiquinone-10 in carbohydrate matrices for improve stability. Journal of Carbohydrate Polymers 82, 1290-1296.

6

[5] Carneiro, C.F., Tonon, R.V., Grosso, R.F., Hubinger, M.D. 2013. Encapsulation efficiency and oxidetive stability of flaxseed oil microencapsulated by spray drying using different combinations of wall materials. Journal of Food Engineering 115, 443-451.

[6] Fernandes, L.P., Turatti, I.C.C., Lopes, N.P., Ferreira, J.C., Candido, R.C., Oliveira, W.P. 2008.

Volatile retention and antifungal properties of spray-dried micro particles of Lippia sidoides essential oil. Journal of Drying Technology 26, 1534-1542.

[7] Ferrari, C.C., Germer, S.P.M., Alvim, I.D., Vissotto, F.Z., Aguirre, J.M. 2012. Influence of carrier agents on the physicochemical properties of blackberry powder produced by spray drying. International Journal of Food Science and Technology 47, 1237-1245.

[8] Goula, A.M., Adamopoulos, K.G. 2004. Spray drying of tomato pulp: effect of feed concentration. Journal of Drying Technology 22, 2309-2330.

วารสารสมาคมวิศวกรรมเกษตรแห่งประเทศไทย ปีที่ 21 ฉบับที่ 1 (2558), 7-14

Thai Society of Agricultural Engineering Journal Volume 21 No. 1 (2015) 7-14 Available online at www.tsae.asia

Research Paper ISSN 1685-408X

การศึกษาปัจจัยที่มีผลต่อการกะเทาะเมล็ดข้าวโพดหวานฝักสดโดยจมูกข้าวโพดไม่ขาด Study on effecting parameters of fresh sweet corn shelling without cutting corn germ วุฒิพันธ์ เต่งภาวดี1, วิชา หมั่นทาการ1, อนุพันธ์ เทอดวงศ์วรกุล1 Wutipan Tengpawadee1, Vicha Manthamkan1, Anupun Terdwongworakul1 1ภาควิชาวิศวกรรมเกษตร,

คณะวิศวกรรมศาสตร์ กาแพงแสน, มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ วิทยาเขตกาแพงแสน, นครปฐม, 73140 of Agricultural Engineering, Faculty of Engineering at Kamphaengsaen, Kasetsart University - Kamphaengsaen Campus, Nakhon Pathom, 73140

1Department

บทคัดย่อ เครื่องกะเทาะเมล็ดข้าวโพดหวานฝักสดถูกออกแบบและสร้างขึ้น มีเป้าหมายเพื่อศึกษาปัจจัยที่มีผลต่อการกะเทาะเมล็ด ข้าวโพดหวานพันธุ์ไฮ-บริกซ์ 10 โดยที่จมูกข้าวโพดไม่ขาด ซึ่งกระบวนการกะเทาะเมล็ดจะแบ่งออกเป็น 2 ส่วน คือ การเซาะร่องแถว ด้วยชุดเซาะร่อง และการกะเทาะเมล็ดด้วยเครื่องกะเทาะ ใช้ผู้ปฏิบัติงาน 2 คน ทางานครั้งละ 1 ฝั ก โดยชุดเซาะร่องมีส่วนประกอบ หลัก คือ ชุดลูกกลิ้งเปิดร่อง และชุดมีดเซาะแถว การทางานของชุดเซาะร่องเริ่มจากชุดลูกกลิ้งเปิดร่องเป็นตัวกรีดนาร่องเพื่อช่วยให้ เมล็ดออกง่ายขึ้นเมื่อเข้าไปสู่ชุดมีดเซาะแถว โดยมีหน้ากว้างของการกรีดประมาณ 2 cm ส่วนชุดมีดเซาะแถวเป็นตัวเฉือนเมล็ดออก และในส่วนของเครื่องกะเทาะเมล็ดมีส่วนประกอบหลัก คือ ชุดกะเทาะเมล็ด การทางานของชุดกะเทาะเมล็ดจะทางานโดยการเคลื่อนที่ กลับไปกลับมาเพื่อใช้ในการดันเมล็ดออกจากฝักทีละแถว ซึ่งปัจจัยที่จะทาการศึกษา คือ ชนิดของชุดยางกะเทาะเมล็ดจานวน 2 แบบ, มุมในการกะเทาะเมล็ดจานวน 3 มุม (36 ๐, 42๐ และ 48๐) และความเร็วรอบของชุดยางกะเทาะเมล็ดจานวน 3 ระดับ (40, 50 และ 60 rpm) ผลการทดสอบพบว่า ชุดยางกะเทาะเมล็ดแบบที่ 2 ให้ผลการกะเทาะเมล็ดที่ดีกว่าแบบที่ 1 โดยใช้มุมในการกะเทาะเมล็ด และความเร็วรอบของชุดยางกะเทาะเมล็ด คือ 36๐ และ 60 rpm ตามลาดับ ซึ่งความเสียหายของเมล็ดที่ได้ คือ 10.02%, เวลาที่ใช้ใน กระบวนการกะเทาะเมล็ด คือ 251.94 s/ears และกาลังที่ใช้ในการกะเทาะเมล็ด คือ 14.03 W/ears คาสาคัญ: ข้าวโพดหวาน, การกะเทาะ, จมูกข้าวโพด

Abstract Fresh sweet corn shelling machine was designed and assembled to study the parameters effect on shelling of Hybrix 10 variety without cutting corn germ. The shelling process is divided into two parts; using grooving sets for gouging fresh sweet corn and shelling machine for kernels shelling. This machine can operate 1 corn each time and require 2 operators. The main part of the grooving set is open groove roller and the grooving knife. The operation begins as groove roller will cut open groove of kernels to help remove easier with the width of the slit about 2 cm whereas the grooving knife will slash the kernels out. Moreover, the main of shelling machine is the shelling set operated to move alternation and pushes the kernels out of the core. The parameters were studied follow by 1) type of shelling rubber; type I and type II, 2) angle of shelling; 36°, 42° and 48° respectively, and 3) speed of shelling rubber revolution; 40, 50 and 60 rpm respectively. From this experiment showed that the shelling rubber type II gave the better shelling result than shelling rubber type I. The result from shelling rubber type II, angle 36° with speed at 60 rpm had an average of kernels damage at 10.02%. The time and power consumption were used for shelling had averages of 251.94 s/ears and 14.03 W/ears respectively.

Keywords: Sweet corn, Shelling, Corn germ

7

Thai Society of Agricultural Engineering Journal Vol. 21 No. 1 (2015), 7-14 1

บทนา ข้าวโพดหวานเป็นพืชอุตสาหกรรมที่มีความสาคัญและมี ความต้องการในการบริโภคมากขึ้นทั้งในประเทศและต่างประเทศ ในช่วงปี 2551-2556 มีการผลิตข้าวโพดหวานเพื่อส่งออกและ ขายในประเทศเพิ่มมากขึ้นจาก 336, 428 เป็น 365, 061 tonne โดยการส่งออกจะเป็นในรูปแบบบรรจุกระป๋อง ซึ่งมี มูลค่าการ ส่งออกในปี 2556 ประมาณ 5,400 ล้านบาท (สานักงานเศรษฐกิจ การเกษตร, 2557) สาหรับแหล่งเพาะปลูกข้าวโพดหวานที่สาคัญ คื อ จั ง ห วั ด เ ชี ย ง ใ ห ม่ น ค ร ร า ช สี ม า ก า ญ จ น บุ รี เป็นต้น โดยการบริโภคในปัจจุบันมีทั้งการรับประทานฝักสดและ แปรรูปเป็นผลิตภัณฑ์ต่างๆ แต่การบริโภคภายในประเทศส่วน ใหญ่นิยมการบริโภคฝักสด แต่ก็มีการนามาแปรรูปเป็นอย่างอื่น อยู่บ้าง เช่น ข้าวโพดคลุกเนย สลัดผัก เป็นต้น โดยการแปรรูปใน ลักษณะนี้ต้องใช้เมล็ดข้าวโพดหวานที่มีความสมบูรณ์เต็มเมล็ด ซึ่งเมล็ดข้าวโพดหวานดังกล่าวมีการผลิตขายตามท้องตลาด แต่ ปั ญหาที่ ส าคั ญของผู้ ผลิ ต คื อ การกะเทาะเมล็ ดให้ ได้ เมล็ ด ที่ สมบูรณ์เต็มเมล็ดโดยที่จมูกข้าวโพดไม่ขาดยังคงใช้แรงงานคนใน การกะเทาะเมล็ดทั้งสิ้น ซึ่งต้องใช้ความชานาญและใช้เวลาในการ กะเทาะเมล็ดค่อนข้างมาก เป็นข้อจากัดในด้านอัตราการกะเทาะ เมล็ดและจานวนแรงงาน ตลอดจนด้านสุขอนามัย ส่งผลต่อการ ผลิตเพื่อขายให้กับลูกค้ารายใหญ่และรายย่อย เมื่อมีการสั่งซื้อใน ปริมาณมากๆ ทาให้สูญเสียรายได้และโอกาสในการขยายกิจการ ในอนาคตของผู้ผลิต ซึ่งในปัจจุบันเครื่องกะเทาะเมล็ดข้าวโพด หวานฝั กสดเป็ นเครื่องที่ น าเข้ าจากต่ างประเทศและใช้ งานใน โรงงานอุตสาหกรรม ซึ่งเครื่องดังกล่าวคิดค้นและประดิษฐ์ขึ้นโดย Kessler และ Harry (1998) เป็ นเครื่ องที่ ท างานในลั กษณะที่ เฉื อ นเมล็ ด พร้ อ มกั บ ตั ด จมู ก ข้ า วโพด ซึ่ ง จมู ก ข้ า วโพดนี้ มี สารอาหารที่สาคัญและมีประโยชน์ต่อร่างกายมากมาย (Wilson, 1991) ผู้วิจัยจึงมีแนวคิดในการศึกษาปัจจัยที่มีผลต่อการกะเทาะ เมล็ดข้าวโพดหวานโดยที่จมูกข้าวโพดไม่ขาด เพื่อนาไปใช้ในการ ออกแบบและสร้างเครื่องกะเทาะเมล็ดฝักสดให้สามารถทางานได้ อย่างมีประสิทธิภาพ 2

อุปกรณ์และวิธีการ

2.1 การศึกษาลักษณะทางกายภาพของข้าวโพดหวานฝักสด ในการออกแบบและสร้างเครื่องกะเทาะเมล็ดข้าวโพดหวาน ให้ได้เมล็ดที่สมบูรณ์จึงจาเป็นต้องศึกษาลักษณะทางกายภาพของ ข้าวโพดหวาน เพื่อนาข้อมูลไปใช้ออกแบบและสร้างเครื่อง ซึ่ง ข้าวโพดหวานที่ใช้ในการศึกษานี้ คือ ข้าวโพดหวานพันธุ์ไฮ-บริกซ์ 10 (อายุการเก็บเกี่ยว 68-70 วัน) จานวน 10 ฝัก โดยมีวิธีใน 8

การศึกษา คือ ทาการชั่งน้าหนักด้วยเครื่องชั่งดิจิตอล วัดขนาด ความยาวฝักทั้งหมด (A) และขนาดความยาวเฉพาะช่วงที่มีเมล็ด (B) ด้วยไม้บรรทัด วัดขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางฝัก ณ ตาแหน่งโคน ฝัก (C) กลางฝัก (D) และปลายฝัก (E) ด้วยเวอร์เนียร์คาลิปเปอร์ และวั ดขนาดความกว้ าง ความยาว (I) และความหนา (J) ของ เมล็ดด้วยเวอร์เนียร์คาลิปเปอร์ โดยการสุ่มเมล็ด ณ ตาแหน่งโคน ฝัก กลางฝัก และปลายฝัก ออกมาตาแหน่งละ 10 เมล็ด สาหรับ การวัดความกว้างจะแบ่งการวัดออกเป็น 3 ส่วน คือ ส่วนบน (F) ส่วนกลาง (G) ส่วนล่าง (H) ดังแสดงใน Figure 1

Figure 1 Size measuring position of sweet corn.

2.2 วิธีการกะเทาะเมล็ดข้าวโพดหวานฝักสด ผู้วิจัยมีแนวคิดในการออกแบบและสร้างเครื่องที่ใช้ในการ กะเทาะเมล็ดซึ่งประกอบด้วย การเซาะร่องแถวข้าวโพด และการ กะเทาะเมล็ดข้าวโพด ซึ่งการเซาะร่องแถวข้าวโพดดาเนินการโดย เซาะร่องแถวออกตามแนวยาวของฝักประมาณ 1-2 แถวด้วยชุด เซาะร่องแถว และเมื่อเซาะร่องแถวแล้วจะนาฝักที่ได้ไปทาการ กะเทาะต่อไป โดยใช้หลักการดันเมล็ดข้าวโพดออกตามแนวยาว ทีละแถวด้วยเครื่องกะเทาะเมล็ด 2.3 ส่วนประกอบของชุดเซาะร่องแถว ชุ ดเซาะร่ องแถวมี ส่ วนประกอบหลั กๆ ที่ ส าคั ญซึ่ งแบ่ ง ออกเป็น 2 ส่วน ดังแสดงใน Figure 2 คือ 1) ชุดลูกกลิ้งกรีดนาร่อง (groove roller) ออกแบบให้เป็น ลูกกลิ้งจานวน 2 อัน โดยตรงส่วนปลายของลูกกลิ้งมีลักษณะเป็น ปลายแหลม ซึ่งติดตั้งให้มีหน้ากว้างของชุดลูกกลิ้งกรีดประมาณ 2 cm (ประมาณ 2 แถว) โดยอ้างอิงมาจากความกว้างของเมล็ด ใช้ในการกรีดนาร่องช่วยทาให้เมล็ดออกง่ายขึ้นเมื่อเข้าสู่ชุดใบมีด เซาะร่องแถว

วารสารสมาคมวิศวกรรมเกษตรแห่งประเทศไทย ปีที่ 21 ฉบับที่ 1 (2558), 7-14 2) ชุดใบมีดเซาะร่องแถว (groove cutter) ออกแบบเป็น ใบมีดรูปตัวแอล ตัวใบทาจากสแตนเลสวางในแนวราบขนานกับ ฝัก ขนาดหน้ากว้างใบมีด 2 cm ซึ่งอ้างอิงมาจากความกว้างของ เมล็ดอีกเช่นกัน ใช้ในการเฉือนเอาเมล็ดออกจากซังข้าวโพด หลั กการท างานของชุ ดเซาะร่ องแถว คื อ น าฝั กข้ าวโพด เสียบเข้ากับท่อ PVC แล้วนาเข้าชุดเซาะร่องแถว เมื่อเข้ามาสู่ชุด เซาะร่องแถวทาการออกแรงดันฝักข้าวโพดผ่านชุดกรีดนาร่อง ซึ่ง ชุดกรีดนาร่องสามารถกางออกได้ตามขนาดฝักเนื่องจากมีแรงกด จากสปริง เมื่อฝักข้าวโพดถูกกรีดเมล็ดออกเป็นแนวแล้วจะเข้าสู่ ชุดใบมีดเซาะแถวข้าวโพดแล้วทาการออกแรงดันฝักผ่านชุดใบมีด เซาะแถว โดยชุ ดใบมี ดจะถู กตั้ งให้ ท ามุ มกั บฝั กข้ าวโพด 10 ๐ เพื่อให้ใบมีดเฉือนเข้ าไปในซั งข้าวโพดซึ่ งมีเป้ าหมายเพื่อให้ ได้ เมล็ดที่มีความสมบูรณ์จากการเซาะร่องแถวแทนที่เมล็ดจะเกิด ความเสียหายทั้งหมด

ในการส่งกาลังผ่านพูเล่ย์ขนาด 10.16 cm ส่งต่อกาลังมายังชุด กะเทาะซึ่งใช้พู่เล่ย์ขนาด 35.56 cm

Figure 3 Primary components of the sheller.

หลักการทางานของเครื่องกะเทาะเมล็ด คือ นาฝักข้าวโพด ที่ผ่านการเซาะร่องแถวแล้ววางบนถาดรอง ซึ่งถาดรองสามารถที่ จะปรับระดับให้สอดคล้องกับการปรับตั้งมุมที่กระทากับฝักใน การทดลองกะเทาะเมล็ด จากนั้นทาการเปิดเครื่องให้ทางานโดยที่ ชุดกะเทาะเมล็ดจะเคลื่อนที่ไป-มา และดันเมล็ดออกจากฝักทีละ แถว โดยใช้ มื อ ในการบั ง คั บ ฝั ก ท าให้ ก ารกะเทาะเมล็ ด มี ประสิทธิภาพและได้เมล็ดที่มีความสมบูรณ์เต็มเมล็ดโดยที่จมูก ข้าวโพดไม่ขาด

Figure 2 Primary components of the groove.

2.4 ส่วนประกอบของเครื่องกะเทาะเมล็ด เครื่องกะเทาะเมล็ดข้าวโพดหวานมีส่วนประกอบ ดังแสดง ใน Figure 3 คื อ ใบกะเทาะเมล็ ด ท าจากวั ส ดุ ป ระเภทยาง เนื่ องจากมี ความยื ดหยุ่ นและไม่ ท าให้ เมล็ ดข้ าวโพดเกิ ดความ เสียหายหรือเสียหายน้อย โดยตัวใบมีลักษณะเป็นทรงกระบอกผ่า ครึ่ง ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 2.3 cm ความยาว 6 cm ทาปลาย ใบให้มีลักษณะเป็นปลายแหลมทามุม 45๐ ซึ่งใบกะเทาะเมล็ดได้ ออกแบบขึ้นมา 2 แบบ ดังแสดงใน Figure 4 และ 5 คือ แบบที่ 1 มีจานวนใบกะเทาะ 1 ใบ ซึ่งมีหน้ากว้างในการกะเทาะประมาณ 2.3 cm และแบบที่ 2 มีจานวนใบกะเทาะวางเรียงกัน 3 ใบ ซึ่งมี หน้ากว้างในการกะเทาะประมาณ 6.9 cm ติดตั้งกับชุดลูกปืน สไลด์ ซึ่งจะทางานโดยอาศัยหลักการเคลื่อนที่กลับไปกลับมาจาก หน้ า แปลนเยื้ อ งศู น ย์ ที่ ติ ด อยู่ กั บ เพลาส่ งก าลั ง ซึ่ งมี ช่ ว งชั ก ประมาณ 4 cm โดยชุดกะเทาะเมล็ดนี้จะนาไปติดตั้งเข้ากับชุดส่ง กาลังของเครื่องสับกิ่งไม้ที่มีเครื่องอินเวอร์เตอร์ใช้สาหรับปรับ ความเร็วรอบของมอเตอร์ ซึ่งเครื่องตัวนี้ใช้มอเตอร์ขนาด 5 hp

Figure 4 Rubber shelling (Type I).

Figure 5 Rubber shelling (Type II).

9

Thai Society of Agricultural Engineering Journal Vol. 21 No. 1 (2015), 7-14 2.5 การทดสอบเครื่องกะเทาะเมล็ดข้าวโพดหวาน ในการทดสอบใช้ ก ารวางแผนการทดลองแบบ 2X3X3 Factorial in CRD โดยศึกษาปัจจัย 3 ปัจจัยที่มีผลต่อการกะเทาะ เมล็ด ได้แก่ ชุดยางกะเทาะเมล็ด 2 แบบ คือ แบบ 1 ใบ และ 3 ใบ มุ มที่ กระท ากั บฝั กข้ าวโพดของชุ ดยางกะเทาะเมล็ ด แบ่ ง ออกเป็น 3 มุม คือ 36๐, 42๐ และ 48๐ และความเร็วรอบของชุด ยางกะเทาะเมล็ดแบ่งออกเป็น 3 ระดับ คือ 40, 50 และ 60 rpm ซึ่งปัจจัยที่นามาทาการทดลองนั้นได้ทาการทดสอบการท างาน ของเครื่องเพื่อเลือกช่วงที่เหมาะสมมาใช้ในการทาการทดลอง โดยการศึกษาทั้ง 3 ปัจจัยที่เลือกมานั้นจะทาการทดลองละ 3 ซ้า ใช้จานวนฝักข้าวโพดทั้งหมด 54 ฝัก ซึ่งค่าที่ใช้พิจารณาคือ ความ เสี ยหายของเมล็ ด , เวลาที่ ใช้ ใ นการท างานและก าลั งในการ กะเทาะเมล็ด ซึ่งความเสียหายของเมล็ดและกาลังในการกะเทาะ เมล็ดคานวณได้จากสมการต่อไปนี้ Damaged kernels (%) =

ml  100 ml  mf

…(1)

โดยที่ ml คือ น้าหนักเมล็ดที่เสียหาย (g) และ mf คือ น้าหนัก เมล็ดที่สมบูรณ์ (g) Power (W) =

T  N  736 716.2

…(2)

วิธีการทดสอบนาฝักข้าวโพดที่ผ่านการเซาะแถวออกแล้วมา วางบนถาดรองครั้งละ 1 ฝัก เมื่อเครื่องเริ่มทางานทาการบันทึก ค่าแรงบิดที่เกิดขึ้ นที่เพลาของชุดกะเทาะเมล็ดในขณะท าการ กะเทาะเมล็ ด ซึ่ งได้ มาจากเครื่ อง Torque Transducer (TP10KMCB) และ Indicator (SLW-220PC) ใช้ในการหาค่ากาลังใน การกะเทาะเมล็ ด และท าการจั บเวลาตั้ งแต่ เริ่ มกระบวนการ กะเทาะเมล็ ด จนกระทั่ ง กะเทาะเมล็ ด เสร็ จ เมื่ อ เสร็ จ จาก กระบวนการกะเทาะเมล็ดจะนาเมล็ดมาคัดแยกเมล็ดที่สมบูรณ์ กับเมล็ดที่เสียหายออกจากกัน ทั้งนี้จะรวมเมล็ดที่ได้จากการเซาะ ร่องแถวเข้าไปด้วย หลังจากนั้นนาเมล็ดไปชั่งน้าหนักเพื่อหาค่า ความเสียหายของเมล็ด โดยเกณฑ์ในการพิจารณาเมล็ดที่เสียหาย คือ เมล็ดช้า แตกหัก จมูกข้าวโพดขาด ดังแสดงใน Figure 6

10

Figure 6 Kernel characteristic for consideration.

2.6 การวิเคราะห์ผลเพื่อหาปัจจัยที่เหมาะสมสาหรับเครื่อง กะเทาะเมล็ดข้าวโพดหวาน การวิ เ คราะห์ ผ ลการทดลองเพื่ อ หาปั จ จั ย ที่ เ หมาะสม ของเครื่ องกะเทาะเมล็ ดจะใช้ วิ ธี การวิ เคราะห์ ความแปรปรวน (ANOVA) และเปรียบเทียบความแตกต่างของปัจจัยในการทดสอบต่อ ค่าที่ใช้วัดประสิทธิภาพเครื่องด้วยวิธีการของ Duncan’s multiple range test (P<0.05) โดยใช้โปรแกรม SPSS (ยุทธ, 2553) ปัจจัยที่ เหมาะสมในการออกแบบเครื่องให้มีการทางานที่มีประสิทธิภาพ เหมาะสมที่ สุ ดนั้ น ในทางทฤษฎี แล้ ว ค่ าที่ ใช้ วั ดประสิ ทธิ ภาพ เครื่อง ได้แก่ ความเสียหายของเมล็ดทั้งหมด, เวลาที่ใช้ในการ ทางานทั้งหมดและกาลังในการกะเทาะเมล็ดควรที่จะมีค่าน้อย ที่สุดทั้ง 3 ค่า แต่ในทางปฏิ บัติ อาจมี ความขั ดแย้ งกั นระหว่ าง ปัจจัยในการทดสอบที่ทาให้ค่าที่ใช้วัดประสิทธิภาพทั้ง 3 ค่าน้อย ที่ สุ ดพร้ อมกั น ดั งนั้ นจึ งมี แนวคิ ดในการหาพารามิ เตอร์ ที่ เป็น ตัวแทนของค่าที่ใช้วัดประสิทธิภาพดังกล่าว ซึ่งในกรณีนี้จะใช้วิธี วิเคราะห์องค์ประกอบหลัก (Principal Component Analysis) เพื่อสร้างพารามิเตอร์วัดประสิทธิภาพจากค่าที่ใช้วัดประสิทธิภาพ ทั้ง 3 ค่า โดยวิธีการวิเคราะห์นี้จะเป็นการดึงเอาข้อมูลของทั้ง 3 ค่าที่ใช้วัดประสิทธิภาพมาไว้ในพารามิเตอร์ที่สร้างขึ้นมาใหม่ให้ มากที่สุด แล้วสร้างสมการขึ้นมาเพื่อคานวณหาค่าคะแนนของ พารามิเตอร์ที่สร้างขึ้นมาใหม่จากค่าวัดประสิทธิภาพทั้ง 3 ค่าและ จึงนาคะแนนดังกล่าวมารวมกันกลายเป็นคะแนนประสิทธิภาพ รวม (TPS) ซึ่งคะแนนรวมในส่วนสุดท้ายนี้สามารถที่จะบอกถึ ง ปัจจัยที่มีความเหมาะสมที่สุดของเครื่องกะเทาะเมล็ด โดยจะ พิจารณาจากค่าคะแนนที่มีค่าน้อยที่สุด (Krishna et al, 2002)

วารสารสมาคมวิศวกรรมเกษตรแห่งประเทศไทย ปีที่ 21 ฉบับที่ 1 (2558), 7-14 Table 1 Physical properties data.

Dehusked ear weight (g)

Data Ear position Measurable value Data Ear position Kernel position Measurable value Data Ear position Kernel position Measurable value

331.92±13.14 Ear bottom 4.92±0.77

Kernel top (F) 8.71±1.00

Dehusked ear Dehusked kernel length (mm),(A) range (mm),(B)

Dehusked ear diameter (mm) Ear bottom (C) 11.31±1.24

Ear middle (D) Ear top (E) 287.75±16.05 191.33±13.40 12.38±1.46 11.02±1.69 Kernel thick (mm), (J) Kernel width (mm) Ear middle Ear top Ear bottom Kernel top (F) Kernel middle (G) Kernel bottom (H) 4.54±0.38 5.22±0.80 8.31±1.10 8.16±0.89 6.74±1.15 Kernel width (mm) Ear middle Ear top Kernel middle (G) Kernel bottom (H) Kernel to (F) Kernel middle (G) Kernel bottom (H) 8.17±0.63 6.76±1.08 7.73±0.81 7.22±0.82 5.87±1.09

Table 2 The pushed force used for groove set each angle of groove cutter.

Data Measurable value

The pushed force for set each angle of groove cutter (kgf) 10๐ 15๐ 4.73±0.23 11.8±1.59 22.8±3.14 5๐

Table 3 The result of sweet corn Sheller.

Parameters 1, 36, 40 1, 36, 50 1, 36, 60 1, 42, 40 1, 42, 50 1, 42, 60 1, 48, 40 1, 48, 50 1, 48, 60 2, 36, 40 2, 36, 50 2, 36, 60 2, 42, 40 2, 42, 50 2, 42, 60 2, 48, 40 2, 48, 50 2, 48, 60

Damaged kernels Kernels grooving Kernels shelling Time Kernels grooving Kernels shelling total (%) damaged (%) damaged (%) total (s) time (s) time (s) 10.47 5.82 4.65 401.51 29.15 372.36 11.03 5.12 5.90 392.51 31.85 360.66 30.18 10.10 20.07 401.64 33.62 368.02 11.32 6.86 4.46 401.74 28.85 372.89 11.62 6.54 5.08 302.22 28.44 273.78 13.09 8.33 4.76 303.43 27.06 276.37 19.97 10.11 9.86 472.82 39.09 433.73 20.47 9.21 11.26 428.76 36.60 392.16 26.50 11.43 15.07 330.12 29.22 300.90 18.61 11.30 7.31 292.75 30.29 262.46 13.44 10.61 2.83 282.98 38.29 244.68 10.02 8.22 1.81 251.94 26.22 225.72 13.40 10.28 3.12 258.93 29.71 229.22 10.93 6.51 4.42 245.27 31.37 213.90 10.89 7.63 3.26 220.71 33.71 187.00 13.59 9.46 4.13 207.57 23.98 183.59 12.76 8.66 4.09 182.79 17.50 165.29 8.40 13.04 4.64 175.27 24.78 150.49

Note: Front numbers are type of rubber shelling (1=Type I, 2=Type II) Middle numbers are angle of shelling (36=36๐, 42=42๐ and 48=48๐) Behind numbers are speed of shelling (40=40 rpm, 50=50 rpm and 60=60 rpm

Power (W) 8.63 13.49 18.34 12.47 16.58 18.34 9.83 15.89 17.98 10.31 12.29 14.03 16.55 15.59 19.42 15.83 22.78 27.34

11

Thai Society of Agricultural Engineering Journal Vol. 21 No. 1 (2015), 7-14 3

ผลและวิจารณ์

3.1 ข้อมูลการศึกษาลักษณะทางกายภาพและการทดสอบ เบื้องต้น การศึ กษาลั กษณะทางกายภาพของข้ าวโพดหวานพั นธุ์ ไฮบริกซ์ 10 โดยทาการวัดขนาดต่างๆ ของฝักข้าวโพดซึ่งผลที่ได้ จากการวัด ดังแสดงใน Table 1 ซึ่งค่าที่ได้จากวัดลักษณะทาง กายภาพจะนาไปใช้ออกแบบและสร้างชิ้นส่วนของชุดเซาะร่ อง แถวได้ แก่ ค่ าความกว้ า งของเมล็ ด (Kernel width) น าไปใช้ ออกแบบใบมีดเซาะร่องแถวโดยออกแบบให้มีหน้ากว้างของใบมีด 2 cm, ค่าเส้นผ่านศูนย์กลางฝัก (Dehusked ear diameter) ใช้ ในการออกแบบถาดรองข้าวโพดโดยออกแบบให้มีลักษณะเป็นท่อ PVC ผ่าครึ่งขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 7.62 cm สาหรับค่าที่นามา ออกแบบชิ้นส่วนของชุดกะเทาะ ได้แก่ ค่าความยาวเฉพาะส่วนที่ มีเมล็ด (Dehusked kernel range) ใช้ออกแบบใบกะเทาะโดย ออกแบบให้มีหน้ากว้างของใบกะเทาะ 2.3 และ 6.9 cm, ค่าเส้น ผ่านศูนย์กลางฝักนามาออกแบบถาดวางฝักอีกเช่นกัน ในการทดสอบการกะเทาะเมล็ดจะเริ่มตั้งแต่การเซาะร่ อง แถวไปจนถึ งการกะเทาะเมล็ ดซึ่ งผลที่ ได้ จากการทดสอบ คื อ ค่าของความเสียหายของเมล็ดทั้งหมด, เวลาที่ใช้ในการทางาน ทั้งหมด และกาลังที่ใช้ในการกะเทาะเมล็ด ซึ่งค่าความเสียหาย ของเมล็ดทั้งหมดและเวลาที่ใช้ในการทางานที่ได้จากการทดลอง จะเป็นการนาค่าที่ได้จากการเซาะร่องแถวรวมกับค่าที่ได้จากการ กะเทาะเมล็ด ดังแสดงใน Table 3 พบว่า ความเสียหายของเมล็ด ทั้ งหมดมี ค่ า เฉลี่ ย ระหว่ า ง 10.02-30.17% โดยเป็ น ค่ า ความ เสียหายเนื่องจากการเซาะร่องแถวเฉลี่ยระหว่าง 5.12-11.43% และค่าความเสียหายเนื่องจากการกะเทาะเมล็ดเฉลี่ยระหว่ าง 1.81-20.07% ส่ วนเวลาที่ ใช้ ใ นการท างานมี ค่ าเฉลี่ ยระหว่ า ง 175.27-472.82 s/ears โดยเป็นเวลาเนื่องจากการเซาะร่องแถว เฉลี่ ย ระหว่ า ง 17.50-39.09 s/ears และเวลาเนื่ อ งจากการ กะเทาะเมล็ดเฉลี่ยระหว่าง 150.49-433.73 s/ears และกาลังที่ ใช้ในการกะเทาะเมล็ดเฉลี่ยระหว่าง 8.63-27.34 W/ears ซึ่งค่า ความเสียหายของเมล็ดที่ได้จากการทดลองโดยการเซาะร่องแถว และการกะเทาะเมล็ดมีค่าที่ใกล้เคียงกัน อันเนื่องมาจากความโค้ง ของฝักข้าวโพดและการที่ต้องใช้มือในการบังคับฝักอาจจะส่งผล ให้การเซาะร่องแถวและการกะเทาะเมล็ดกระทาได้อย่างลาบาก และทาให้เมล็ดที่ได้เกิดความเสียหายมากขึ้น ส่วนเวลาที่ใช้ในการ ทางานโดยการเซาะร่องแถวและการกะเทาะมีค่ามาก เนื่องจากใน การเซาะร่องแถวต้องออกแรงในการดันฝักค่อนข้างมากโดยแรงที่ ใช้ในดันฝักมีค่าเฉลี่ยเท่ากับ 11.8 kgf ที่การตั้งมุมใบมีดเซาะแถว 12

10๐ ซึ่งการเลือกมุมดังกล่าวเนื่องจากมีศึกษาแล้วว่าเป็นมุมที่มี ความเหมาะสมที่สุดเพราะได้เมล็ดที่มีความสมบูรณ์และออกแรง ในการดันไม่มากจนเกินไป ดังแสดงใน Table 2 โดยแรงดังกล่าว มีสาเหตุมาจากขนาดฝักที่ไม่เท่ากันทาให้ใบมีดเซาะร่องเกิดการ เฉือนเข้าไปในซังมากเกินไปและซังมีความแข็งมากทาให้ต้องออก แรงมากขึ้น ส่วนของการกะเทาะบางครั้งต้องทาการกะเทาะหลาย ครั้งเนื่องจากการยึดติดระหว่างเมล็ดกับซังมีความเหนียวแน่น ส่งผลให้เสียเวลาในการที่ต้องกับมากะเทาะเมล็ดใหม่และในของ ส่วนกาลังในการกะเทาะเมล็ดมีค่าไม่มากนัก เนื่องจากแรงกระทา ต่อเมล็ดมีค่าน้อยจึงทาให้ทอร์กที่เกิดขึ้นในระบบส่งกาลังมีค่า น้อยตามไปด้วย 3.2 ผลการวิเคราะห์ทางสถิติ จากการวิเคราะห์ความแปรปรวน (ANOVA) ที่ระดับนั ยสาคัญ 0.05 เมื่อพิจารณาจากค่าที่ใช้วัดประสิทธิภาพ คือ ความ เสียหายของเมล็ดทั้งหมด, เวลาที่ใช้ในการทางานทั้ งหมดและ ก าลั งในการกะเทาะเมล็ ด ได้ ผลสรุ ปในเบื้ องต้ น ดั งแสดงใน Table 4, 5 และ 6 คือ เมื่อพิจารณาในด้านความเสียหายของเมล็ดทั้งหมดระหว่าง ชุดยางกะเทาะเมล็ดแบบที่ 1 และ 2 พบว่า มุมที่กระทากับฝั ก, ความเร็วรอบและแบบของชุดยางกะเทาะเมล็ดที่ให้ผลการทดสอบ ที่ดีที่สุด คือ มุม 42๐ เหมือนกันทั้งสองแบบ (Table 4), ความเร็ว รอบ 40 rpm สาหรับชุดยางกะเทาะแบบที่ 1 และความเร็วรอบ 60 rpm สาหรับชุดยางกะเทาะแบบที่ 2 (Table 5) และชุดยาง กะเทาะเมล็ดแบบที่ 2 ให้ผลที่ดีกว่าแบบที่ 1 (Table 6) แล้ วมาพิ จารณาในด้ านเวลาที่ ใ ช้ ใ นการท างานทั้ งหมด ระหว่างชุดยางกะเทาะเมล็ดแบบที่ 1 และ 2 พบว่า มุมที่กระทา กับฝัก, ความเร็วรอบและแบบของชุดยางกะเทาะเมล็ดที่ ให้ผล การทดสอบที่ดีที่สุด คือ มุม 42๐ สาหรับชุดยางกะเทาะแบบที่ 1 และมุม 48๐ สาหรับชุดยางกะเทาะแบบที่ 2 (Table 4), ความเร็ว รอบ 60 rpm เหมื อ นกั น ทั้ งสองแบบ (Table 5) และชุ ด ยาง กะเทาะเมล็ ดแบบที่ 2 ให้ ผลที่ ดี กว่ าแบบที่ 1 (Table 6) และ พิจารณาในด้านกาลังในการกะเทาะเมล็ดระหว่างชุดยางกะเทาะ เมล็ดแบบที่ 1 และ 2 พบว่า มุมที่กระทากับฝัก, ความเร็วรอบ และแบบของชุดยางกะเทาะเมล็ดที่ให้ผลการทดสอบที่ดีที่สุด คือ มุ ม 36๐ (Table 4), ความเร็ วรอบ 40 rpm เหมื อนกั นทั้ งสอง แบบ (Table 5) และชุดยางกะเทาะเมล็ดแบบที่ 1 ให้ผลที่ดีกว่า แบบที่ 2 (Table 6) โดยผลที่ได้จากการวิเคราะห์ทางสถิติเหล่านี้พิจารณาจาก ค่าความเสียหายของเมล็ดที่น้อยที่สุด, เวลาที่ใช้ในการทางานที่

วารสารสมาคมวิศวกรรมเกษตรแห่งประเทศไทย ปีที่ 21 ฉบับที่ 1 (2558), 7-14 น้อยที่สุด และกาลังที่ใช้ในการกะเทาะน้อยที่สุด ซึ่งจะเป็นผล ของการกะเทาะเมล็ดที่ดีที่สุด แต่เนื่องจากในทางทฤษฎีค่าที่ได้ จากการทดลองเหล่านี้บ่งบอกถึงประสิทธิภาพในการทางานของ เครื่องจักรที่สร้างขึ้นคือ ค่าที่ได้จากการทดลองมีค่าน้อยบ่งบอก ถึงว่าเครื่องที่สร้างขึ้นมีประสิทธิภาพในการทางานสูง Table 4 The result of comparison between angles of rubber shelling type I and II. Performance Parameters Type Angle Damaged rubber of Time total Power kernels shelling shelling (s) (w) total (%) 36๐ 17.23ab 398.55ab 13.49a Type I 42๐ 12.01a 335.80a 15.80b 48๐ 22.31b 410.56b 14.57a 36๐ 14.02a 275.89c 12.21a Type II 42๐ 11.74a 241.63b 17.18b 48๐ 13.13a 188.54a 21.98c

Table 5 The result of comparison between speeds revolution of rubber shelling type I and II. Type Speed rubber (rpm) shelling Type I Type II

40 50 60 40 50 60

Performance Parameters Damaged Time total kernels Power (W) (s) total (%) 13.92a 425.35b 10.31a 14.37a 374.50ab 15.32b 23.25a 345.06a 18.22c 15.20a 253.08b 14.23a 12.38a 237.01ab 16.89b 11.32a 215.97a 20.26c

Note: The different English alphabet in vertical column represent Duncan’s multiple range tests with 95% statistically significant.

Table 6 The result of comparison between rubber shelling type I and II. Performance Parameters Type Damaged rubber Time total kernels total Power (W) shelling (s) (%) Type I 17.18a 381.64b 14.62a Type II 12.96a 235.36a 17.13b

Note: The different English alphabet in vertical column represent Duncan’s multiple range tests with 95% statistically significant.

3.3 ผลการวิเคราะห์ด้วยวิธีองค์ประกอบหลัก จากการวิเคราะห์ความแปรปรวนยังไม่สามารถสรุปได้อย่าง ชัดเจนว่าปัจจัยที่เหมาะสมควรที่จะเป็นชุดยางกะเทาะเมล็ดแบบ ใด มุมที่กระทากับฝักเท่าใด และความเร็วรอบที่เท่าใด ดังนั้นจึง ใช้วิธีการวิเคราะห์ PCA สร้างพารามิเตอร์วัดประสิทธิภาพ (กัลยา 2552) เพื่อใช้เป็นพารามิเตอร์เพียงค่าเดียวในการเปรียบเทียบ ปัจจัยที่มีความเหมาะสมที่สุด ในส่วนการวิเคราะห์ PCA จะนาค่าที่ใช้วัดประสิทธิภาพทั้ง 3 ค่า คือ ความเสียหายของเมล็ดทั้งหมด เวลาที่ใช้ในการทางาน ทั้งหมด และกาลังในการกะเทาะเมล็ดมาวิเคราะห์โดยการแปลง ค่าทั้ง 3 ค่า ให้เป็นค่ามาตรฐานด้วยโปรแกรม SPSS ดังแสดงใน Table 7 Table 7 The standard value for parameters analysis.

Damaged Time total Parameters kernels total Power (Z3) (Z2) (Z1) 1, 36, 40 -0.7956 1.0358 -1.5675 1, 36, 50 -0.6988 0.9356 -0.5155 1, 36, 60 2.6106 1.0373 0.5343 1, 42, 40 -0.6487 1.0384 -0.7363 1, 42, 50 -0.5969 -0.0699 0.1533 1, 42, 60 -0.3428 -0.0564 0.5343 1, 48, 40 0.8461 1.8300 -1.3077 1, 48, 50 0.9325 1.3393 0.0040 1, 48, 60 1.9746 0.2408 0.4564 2, 36, 40 0.6111 -0.1754 -1.2038 2, 36, 50 -0.2824 -0.2842 -0.7753 2, 36, 60 -0.8734 -0.6299 -0.3986 2, 42, 40 -0.2893 -0.5520 0.1468 2, 42, 50 -0.7161 -0.7041 -0.0610 2, 42, 60 -0.7230 -0.9776 0.7680 2, 48, 40 -0.2564 -1.1240 -0.0090 2, 48, 50 -0.3999 -1.3999 1.4953 2, 48, 60 -0.3515 -1.4837 2.4823

เมื่อนาค่ามาตรฐานมาวิเคราะห์ PCA จะได้ผลของพารามิเตอร์วัดประสิทธิภาพที่ถูกสร้างขึ้นมาใหม่ได้ 2 พารามิเตอร์ โดย พารามิเตอร์ทั้งสองจะใช้ชื่อว่า PC1 และ PC2 ซึ่ง PC1 สามารถดึง ข้อมูลจากค่าที่ใช้วัดประสิทธิภาพทั้ง 3 ค่ามาไว้กับพารามิเตอร์ PC1 ได้ 52.344% และ PC2 สามารถดึ งข้ อ มู ล จากค่ า ที่ ใ ช้ วั ด ประสิทธิภาพทั้ ง 3 ค่ามาไว้กับพารามิ เตอร์ PC2 ได้ 40.006% จากผลการวิเคราะห์ดังกล่าวได้สมการในการคานวณคะแนนของ แต่ละพารามิเตอร์ คือ

13

Thai Society of Agricultural Engineering Journal Vol. 21 No. 1 (2015), 7-14 PC1 = 0.135Z1-0.469Z2+0.654Z3

…(3)

PC2 = 0.848Z1+0.281Z2+0.269Z3

…(4)

โดย PC1 และ PC2 คือ คะแนนของพารามิเตอร์ที่ 1 และ 2 และ Z1, Z2 และ Z3 คื อ ค่ ามาตรฐานของความเสี ยหายของเมล็ ด ทั้งหมด, เวลาที่ใช้ในการทางานทั้งหมด และกาลังในการกะเทาะ เมล็ด ดังแสดงใน Table 8 Table 8 The result of parameters analysis.

Performance PC1 Parameters Damaged kernels total 0.135 Time total -0.469 Power 0.654 Variance (%) 52.344

PC2 0.848 0.281 0.269 40.006

Total variance (%)

92.350

ต่อจากนั้นนาค่า PC1 และ PC2 มาคานวณคะแนนประสิทธิภาพ รวมดังนี้ TPS = 52.344PC1+40.006PC2

...(5)

โดย Total Performance Score (TPS) คื อ คะแนนประสิ ท ธิ ภาพรวม ซึ่งผลการคานวณเมื่อพิจารณาจากคะแนนประสิทธิภาพ รวมของปัจจัยของการทดลองแต่ละชุด พบว่า ปัจจัยที่มีความ เหมาะสมที่สุด คือ ชุดยางกะเทาะเมล็ดแบบที่ 2, มุมที่กระทากับ ฝัก 36๐ และความเร็วรอบ 60 rpm ได้คะแนนประสิทธิภาพรวม เท่ากับ -41.0623 ซึ่งเป็นค่าคะแนนที่น้อยที่สุดจากการคานวณ ดังแสดงใน Table 9 Table 9 Calculated result for each parameters.

Parameters 2, 36, 60 1, 36, 40 2, 42, 50 2, 42, 60 2, 36, 50 2, 48, 40 1, 42, 50 1, 36, 50 1, 42, 40 2, 42, 40 2, 48, 50 1, 42, 60 2, 48, 60 2, 36, 40 1, 48, 40 1, 48, 50 1, 48, 60 1, 36, 60

14

PC1 -0.0834 -1.6181 0.1936 0.8632 -0.4121 0.4862 0.0527 -0.8698 -1.0557 0.3157 1.5804 0.3298 2.2719 -0.6231 -1.5990 -0.4993 0.4518 0.2153

PC2 -1.0253 -0.8058 -0.8219 -0.6813 -0.5283 -0.5361 -0.4846 -0.4685 -0.4565 -0.3611 -0.3301 -0.1627 -0.0467 0.1447 0.8800 1.1687 1.8654 2.6498

TPS -41.0623 -33.0819 -32.7778 -26.8047 -21.3496 -21.1911 -19.3598 -19.1967 -18.8164 -14.2790 -12.3772 -6.3374 -0.6780 5.4613 34.3697 46.4932 74.8653 106.1223

4

สรุป ในการศึ กษาครั้ งนี้ เครื่ องกะเทาะเมล็ ดข้ าวโพดหวานที่ ออกแบบและสร้างขึ้น โดยมีเป้าหมายเพื่อศึกษาปัจจัยที่มีผลต่อ การกะเทาะเมล็ ดข้ าวโพดหวานพั นธุ์ ไฮ-บริกซ์ 10 โดยที่ จมู ก ข้าวโพดไม่ขาด ซึ่งกระบวนการกะเทาะเมล็ดจะแบ่ งออกเป็ น 2 ส่วน คือ การเซาะร่องแถวด้วยชุดเซาะร่อง และการกะเทาะ เมล็ดด้วยเครื่องกะเทาะ ผลการทดสอบการกะเทาะเมล็ดข้าวโพด หวาน พบว่า ปัจจัยที่เหมาะสมซึ่งให้ประสิทธิภาพรวมเหมาะสม ที่สุด คือ ชุดยางกะเทาะเมล็ดแบบที่ 2 มุมที่กระทากับฝัก 36 ๐ และความเร็วรอบ 60 rpm ให้ผลการกะเทาะเมล็ดข้าวโพดหวาน ที่ดีที่สุด คือ มีค่าความเสียหายของเมล็ดทั้งหมดเท่ากับ 10.02% เวลาที่ใช้ในการทางานทั้งหมดเท่ากับ 251.94 s/ears และกาลัง ในการกะเทาะเมล็ดเท่ากับ 14.03 W/ears อย่างไรก็ตามปัจจัยที่ ได้ ท าการศึ กษาเป็ นแค่ ส่ วนหนึ่ งของแนวคิ ดในการศึ กษาและ ทดสอบ ซึ่ งสามารถน าไปเป็ นแนวทางในการพั ฒนาให้ เครื่ อง กะเทาะเมล็ ดข้ าวโพดหวานมี ประสิ ท ธิ ภาพมากขึ้ นต่ อ ไปใน อนาคต 5 กิตติกรรมประกาศ คณะผู้ วิ จั ย ขอขอบคุ ณภาควิ ชาวิ ศ วกรรมเกษตร คณะ วิ ศ วกรรมศาสตร์ มหาวิ ท ยาลั ย เกษตรศาสตร์ วิ ท ยาเขต กาแพงแสน จังหวัดนครปฐม ที่ได้อนุเคราะห์สถานที่ เครื่องมือ อุ ปกรณ์ และขอขอบคุ ณศู นย์ ความเป็ นเลิ ศทางวิ ชาการด้ า น เครื่องจักรกลการเกษตรและอาหาร ที่ได้อนุเคราะห์งบประมาณ ในการศึกษาวิจัยครั้งนี้ 6 เอกสารอ้างอิง [1] กัลยา วานิชย์บัญชา. 2552. การวิเคราะห์ข้อมูลหลาย ตัวแปร.กรุงเทพมหานคร: ศูนย์หนังสือแห่งจุฬาลงกรณ์ มหาวิทยาลัย.

[2] ยุ ท ธ ไกยวรรณ์ . 2553. หลั ก สถิ ติ วิ จั ย และการใช้ โปรแกรม SPSS. กรุงเทพมหานคร: ศูนย์หนังสือแห่ง จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย.

[3] สานักงานเศรษฐกิจการเกษตร. 2557. สถิติการส่งออก ข้ าวโพดหวาน ปี 2556. แหล่ งข้ อมู ล: http://www.oae.go.th. เข้าถึงเมื่อ 14 กรกฎาคม 2557 [4] Kessler, Jr., Harry, T. 1998. Machine for cutting kernels from ears of corn. USA Patent 5830060.

[5] Krishna, D., Rama Mohan, S., Murthy, B.S.N. 2002.

Performance evaluation of public research institutes using Principal Component Analysis.

Journal of Scientific & Industrial Research 61, 940-947.

[6] Wilson, C.M. 1991. Proteins of the kernel. In Corn: Watson, S.A., Ramstad, P.E. (Eds), Chemis-try and Technology. St. Paul: American Associa-tion of Cereal Chemists Inc.

วารสารสมาคมวิศวกรรมเกษตรแห่งประเทศไทย ปีที่ 21 ฉบับที่ 1 (2558), 15-23

วารสารสมาคมวิศวกรรมเกษตรแห่งประเทศไทย ปีที่ 21 ฉบับที่ 1 (2558) 15-23 Available online at www.tsae.asia

บทความวิจัย ISSN 1685-408X

จลนพลศาสตร์การอบแห้งใบกะเพราด้วยคลื่นไมโครเวฟ Microwave drying kinetics of holy basil (Ocimum sanctum L.) leaves ประพันธ์ จิโน1, ฤทธิชัย อัศวราชันย์1* Praphun Jino1, Rittichai Assawarachan1* 1คณะวิศวกรรมและอุตสาหกรรมเกษตร

มหาวิทยาลัยแม่โจ้, เชียงใหม่, 50290

1

Faculty of Engineering and Agro-Industry, Maejo University, Chiang Mai, Thailand 50290 *Corresponding author: Tel: +66-8-5704-9146, Fax: +66-34-351-896, E-mail: rittichai@mju.ac.th, rittichai.assawarachan@gmail.com

บทคัดย่อ งานวิ จั ย นี้ มี วั ต ถุ ป ระสงค์ เ พื่ อ ศึ ก ษาผลกระทบของระดั บ ก าลั ง งานของคลื่ น ไมโครเวฟและน้ าหนั ก ของตั ว อย่ า งต่ อ การ เปลี่ยนแปลงอัตราส่วนความชื้นของใบกะเพราในระหว่างการอบแห้งด้วยคลื่นไมโครเวฟ โดยศึกษาผลกระทบของระดับ กาลังงานของ คลื่นไมโครเวฟระหว่าง 164-752 W ในการอบแห้งใบกะเพราน้าหนัก 30 g และศึกษาผลกระทบของน้าหนักตัวอย่างเริ่มต้นระหว่าง 30-90 g โดยอบแห้งที่ระดับกาลังงานที่ 752 W ทาการอบแห้งใบกะเพราจากความชื้นเริ่มต้น 5.19±0.13 gwater gdry matter-1 จนเหลือ ความชื้น 0.06±0.02 gwater gdry matter-1 การศึกษาแบบจาลองทางคณิตศาสตร์ของการอบแห้งใบกะเพราด้วยคลื่นไมโครเวฟซึ่งประกอบ ไปด้ ว ยแบบจ าลองของ Newton, Henderson and Pabis, Page, Wang and Singh และ Logarithmic ผลการศึ ก ษาพบว่ า แบบจาลองทางคณิตศาสตร์ของ Page สามารถทานายคุณลักษณะการอบแห้งของใบกะเพราได้เหมาะสมที่ สุด เนื่องจากให้ ค่ า สัมประสิทธิ์การตัดสินใจ (R2) สูงที่สุด ในขณะที่ให้ค่า ไคกาลังสอง (2) ค่ารากที่สองของความคลาดเคลื่อนกาลังสองเฉลี่ย (RMSE) และค่าความคลาดเคลื่อนเอนเอียงเฉลี่ย (MBE) ต่าที่สุด ค่าสัมประสิทธิ์การแพร่ความชื้นประสิทธิผล (Deff) มีค่าเท่ากับ 4.15x10-11 2.76 x10-10 m2/s และค่าพลังงานกระตุ้นซึ่งคานวณจากความสัมพันธ์ในรูปแบบของสมการอาร์เรเนียสมีค่าเท่ากับ 19.85 W g-1 คาสาคัญ: ใบกะเพรา, จลนพลศาสตร์การอบแห้งด้วยคลื่นไมโครเวฟ, แบบจาลองทางคณิตศาสตร์

Abstract This study aimed to determine the effects of power level and sample mass on moisture ratio of holy basil leaves undergoing microwave drying process. Various microwave power levels ranging from to 164 to 752 W were used for drying of 30 g of holy basil leaves. To investigate the effect of sample mass on drying, the samples in the range of 30 to 90 g were dried at microwave power level of 752 W dried holy basil leaves to reduce the moisture content from 5.19±0. 13 gwater gdry matter-1 to 0.06±0.02 gwater gdry matter-1 . Mathematical models including the Newton, Henderson and Pabis, Page, Wang and Singh and Logarithmic models were evaluated for describing the drying kinetics under various microwave drying conditions, Page’s model gave a better fit for all drying conditions used as the highest coefficient of determination (R2), the least chi-square (2 ) , the lowest root mean square error (RMSE) and mean bias error (MBE). The effective diffusivity varied from 4.15x10-11 - 2.76 x10-10 m2/s and the activation energy for microwave drying of holy basil leaves was 1 9 . 8 5 W g-1 which was well explained by an exponential expression based on the Arrhenius models.

Keywords: holy basil leaves, microwave drying kinetics, mathematical model

15

Thai Society of Agricultural Engineering Journal Vol. 21 No. 1 (2015), 15-23 1

บทนา กะเพรา (Ocimum sanctum L.) เป็นพืชผักจาพวกเครื่องเทศที่ได้รับความนิยมจากผู้บริโภคเพื่อใช้ในการประกอบอาหารซึ่ง จะช่ วยดั บกลิ่ นคาวและท าให้ อาหารมี กลิ่ นหอม รวมทั้ งยั งมี สรรพคุณทางยาช่วยให้ร่างกายได้รับประโยชน์ ทาให้เลือดลมดีช่วย ในระบบทางเดินอาหาร ใช้เป็นยาสมุนไพรแก้ปวดท้อง ขับลม ลด อาการท้องอืดท้องเฟ้อ เป็นต้น นอกจากนี้ยังสามารถสกัดน้ามัน หอมระเหยจากใบกะเพราซึ่งในน้ามันหอมระเหยจะมีสารต้านอนุมลู อิ ส ระ (Antioxidants) และสารต้ า นปฏิ กิ ริ ย าออกซิ เ ดชั น (กองการแพทย์ ทางเลื อก กรมพั ฒนาการแพทย์ แผนไทยและ การแพทย์ทางเลือก กระทรวงสาธารณสุข, 2550) การอบแห้งเป็นกระบวนการแปรรูปที่ช่ว ยให้ผลิตภัณฑ์มี อายุการเก็บรักษาที่ยาวนาน โดยการลดปริมาณความชื้นหรือน้า อิ ส ระ (Water activity) ให้ ต่ าในระดั บ ที่ ส ามารถยั บ ยั้ ง การ เจริญเติบโตของเชื้อจุลินทรีย์ และการทางานของเอนไซม์ที่ส่งผล ต่ อ การเปลี่ ย นแปลงคุ ณ ภาพในอาหาร นอกจากนั้ น การลด ความชื้นหรือปริมาตรของอาหารยังช่วยลดค่าใช้จ่ายและสะดวก ในการเก็บรักษาและการขนส่ง (ฤทธิชัย และคณะ, 2555) วิธีการ อบแห้งอาหารและวัสดุชีวภาพนั้นมักใช้การอบแห้งด้วยลมร้อน เพื่อทาให้แห้งซึ่งเป็นวิธีควบคุมการทางานได้ง่ายและไม่ซับซ้อน แต่มีข้อจากัดที่สาคัญ คือ ใช้เวลาในการอบแห้งที่นานส่งผลต่อ การเสื่อมคุณภาพทางกายภาพ การสูญเสียสารอาหารและสาร ออกฤทธิ์สาคัญต่างๆ การอบแห้งเป็นกระบวนการที่เกี่ยวข้องกับการถ่ายเทความ ร้อนและมวลสาร ตลอดจนการเปลี่ยนแปลงสมบัติต่ างๆ ของ อาหารซึ่งเกิดขึ้นอย่างต่อเนื่อง ทั้งยังได้รับผลกระทบจากปัจจัย ต่างๆ เป็นจานวนมาก หากต้องการหาสภาวะที่เหมาะสมในการ อบแห้งอาหารหรือวัสดุชีวภาพจะต้องทาการทดลองหลายครั้ง เพื่อหาข้อมูลผลกระทบของปัจจัยต่างๆ ซึ่งจะทาให้เสียค่าใช้จ่าย และเวลาที่ต้องใช้ในการทดลอง รวมทั้งเกิดความยุ่งยากในการ ทดลอง ดังนั้นการทดลองเพื่ อก าหนดสภาวะการอบแห้ง และ แบบจาลองการอบแห้งจึงเป็นสิ่งที่สาคัญอย่างยิ่งในการออกแบบ ระบบการอบแห้ง ปัจจุบันแบบจาลองการอบแห้งได้นาไปใช้ใน การจ าลองสภาวะการอบแห้ งและศึกษาผลกระทบของปั จจัย ต่ างๆ ในกระบวนการตลอดจนการทดลองและเปรี ยบเที ยบ เงื่อนไขการอบแห้งแบบต่างๆ เพื่อกาหนดสภาวะที่เหมาะสมแทน การทดลองจริง (สักกมน, 2555) คลื่นไมโครเวฟจัดเป็นนวั ตกรรมการสร้างความร้ อนด้ วย คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีประสิทธิภาพสูงซึ่งสามารถสร้างความร้อน 16

ภายในอาหารหรือวัสดุชีวภาพได้ดี เนื่องจากไม่มีผลกระทบจาก การถ่ายเทความร้ อนผ่านตั วกลาง ดังนั้นการอบแห้ ง ด้ วยคลื่ น ไมโครเวฟจึงเป็นการเพิ่มประสิทธิภาพ และสามารถลดเวลาใน การอบแห้งได้ดีกว่าการอบแห้งด้วยลมร้อน 7-10 เท่า จึงช่วย รักษาคุณภาพ และลดอัตราการสูญเสียสารอาหารได้เป็นอย่างดี (ฤทธิชัย, 2554ก) สอดคล้องกับผลงานวิจัยของน้าฝน และคณะ (2555); Ozkan et al. (2007); Dadal et al. (2007); Assawarachan et al. (2011); Özbek and Dadali (2007) และ Maskan (2001) ซึ่ งพบว่ าการอบแห้ งสาหร่ ายเตา (Spirogyra sp.) ผั กขม (Spinach) กระเจี๊ ยบเขี ยว (Okra) ข้ าวเปลื อก (Paddy rice) ใบสะระแหน่ (Mint leaves) และกีวีแผ่น (Kiwifruits) ด้วย คลื่นไมโครเวฟสามารถช่วยเร่งอัตราการอบแห้งได้เร็วกว่าการ อบแห้งด้วยลมร้อน และช่วยลดการสูญสลายสารอาหาร ดังนั้นงานวิจัยนี้จึงมีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาผลกระทบของ ระดั บก าลั งงานคลื่ นไมโครเวฟ และน้ าหนั กของตั วอย่ า งต่ อ จลนพลศาสตร์การอบแห้งใบกะเพราในระหว่างการอบแห้งด้วย คลื่นไมโครเวฟ เพื่อวิเคราะห์หาแบบจาลองทางคณิตศาสตร์ใน การทานายการเปลี่ยนแปลงอัตราส่วนความชื้นในระหว่างการ อบแห้ ง รวมถึ งการวิ เคราะห์ค่ าสัมประสิทธิ์การแพร่ความชื้น ประสิ ทธิ ผล (Deff) และค่ าพลั งงานกระตุ้ น (Ea) ที่ เกิ ดขึ้ นใน ระหว่ า งการอบแห้ งด้ ว ยคลื่ น ไมโครเวฟซึ่ งเป็ น ฟั งก์ ชั น ของ อัตราส่วนของมวลและกาลังงานของคลื่นไมโครเวฟ (m/P) โดย ค่าพลังงานกระตุ้นจะเป็นค่าพลังงานที่ต่าที่สุดในการบ่งบอกถึง การเปลี่ยนแปลงสถานะของมวลความชื้นจากของเหลวเป็นไอน้า ในระหว่างปฏิกิริยาการเปลี่ยนแปลงสถานะของมวลความชื้นของ ใบกะเพราในระหว่างการอบแห้งด้วยคลื่นไมโครเวฟ 2

อุปกรณ์และวิธีการ

2.1 การเตรียมตัวอย่าง น าใบกะเพราแยกก้ านและใบ จากนั้ นน ามาล้ างด้ วยน้ า สะอาดจานวน 3 ครั้ง แล้วนาไปเข้าเครื่องหมุนเหวี่ยง (Wasino Model: CE03) เพื่อไล่น้าออกจากใบกะเพรา บรรจุในถุงพลาสติก และปิ ด จากนั้ นน าไปเก็ บรั กษาในตู้ เย็ น (Haier Model: HP921F) ที่อุณหภูมิ 4±0.5°C เป็นเวลา 24 hr เพื่อให้ใบกะเพราเกิด การถ่ายเทความชื้นเข้าสู่สภาวะสมดุล ซึ่งเป็นแนวทางเดียวกั บ งานวิ จั ยของ Özbek and Dadali (2007) การวิ เคราะห์ หาค่ า ความชื้นเริ่มต้นของใบกะเพรา นาใบกะเพราจานวน 1 g ใส่ใน ถ้ ว ยอะลู มิ เ นี ย มขนาด 3 oz น าไปอบแห้ งด้ ว ยตู้ อ บลมร้ อ น (Memmert Model: 500/108I) ที่อุณหภูมิ 105±2°C เป็นเวลา

วารสารสมาคมวิศวกรรมเกษตรแห่งประเทศไทย ปีที่ 21 ฉบับที่ 1 (2558), 15-23 24 hr (AOAC, 2005) จากการทดลองพบว่ า ใบกะเพรามี ค่ า ความชื้นเริ่มต้นเท่ากับ 5.19±0.13 gwater gdry matter-1 2.2 การอบแห้งใบกะเพราด้วยคลื่นไมโครเวฟ เครื่ องอบแห้ งด้ วยคลื่ นไมโครเวฟที่ ใ ช้ ในการศึ กษาครั้ งนี้ พัฒนาโดยสาขาวิศวกรรมอาหาร คณะวิศวกรรมและอุตสาหกรรม เกษตร มหาวิทยาลัยแม่โจ้ โดยติดตั้งระบบใบกวนคลื่น (Mode stirring) ที่เตาไมโครเวฟขนาด 800 W (Panasonic Model: NNS235WF) วางบนฐานเหล็กที่ติดตั้งตาชั่งระบบดิจิตอล (Sartorius Model: CP3202S) บั น ทึ ก ปริ ม าณน้ าหนั ก ที่ เปลี่ ย นแปลงใน ระหว่างการอบแห้ง โดยสามารถปรับระดับกาลังงานของคลื่น ไมโครเวฟได้ 5 ระดับ ได้แก่ 164, 231, 465, 605 และ 752 W (ฤทธิชัย และคณะ, 2555) การอบแห้งใบกะเพราเพื่อศึกษาผลกระทบของระดับกาลัง งานของคลื่นไมโครเวฟ โดยนาใบกะเพราจานวน 30 g วางในถาด เซรามิครูปสี่เหลี่ยมจัตุรัสขนาด 20x20 cm นาไปอบแห้งด้ วย คลื่นไมโครเวฟที่ระดับกาลังงานที่ 164, 231, 465, 605, 752 W และศึกษาผลกระทบของน้าหนักของใบกะเพราที่ 30, 50, 70, 90 g ระดั บ ก าลั งงานคงที่ 752 W โดยท าการอบแห้ งจนเหลื อ ความชื้น 0.06±0.02 gwater gdry matter-1 จานวน 3 ซ้า 2.3 แบบจาลองทางคณิตศาสตร์ การศึ ก ษาแบบจ าลองทางคณิ ต ศาสตร์ ก ารอบแห้ ง ใบ กะเพราด้วยคลื่นไมโครเวฟจะวิเคราะห์ในรูปแบบความสัมพันธ์ ระหว่างอัตราส่วนความชื้น (MR) และเวลาที่ใช้ในการอบแห้ง โดย แบบจาลองทางคณิตศาสตร์ที่ใช้ในการศึกษาจะประกอบไปด้วย แบบจาลองของ Newton, Henderson and Pabis, Page, Wang and Singh และ Logarithmic (Table 1) การหาค่ าอั ตราส่ วน ความชื้ นสามารถค านวณได้ จาก Eq. (1) โดยรู ปแบบสมการ ดังกล่าวสอดคล้องกับงานวิจัยของ Özbek and Dadali (2007) และ Evin (2012) MR 

Mt  Me Mt  Mi  Me Mi

...(1)

เมื่อ MR คือ อัตราส่วนความชื้น และ Mt, Mi, Me คือ ความชื้น ที่เวลาใดๆ ความชื้นเริ่มต้น และความชื้นสมดุล ตามลาดับ ซึ่ง ในการศึกษาการอบแห้งด้วยคลื่นไมโครเวฟค่าความชื้นสมดุล จะสามารถพิจาณาให้มีค่าเท่ากับศูนย์ (น้าฝน และคณะ, 2555; Evin, 2012; Assawarachan et al., 2013) แบบจ าลองกึ่ ง ทฤษฎี (Semitheoretical model) ซึ่ ง จะมี รู ป แบบความ สั ม พั น ธ์ ใ นรู ป กฎข้ อ ที่ ส องของฟิ ค (Fick’s second law)

สามารถใช้ในการหาอัตราส่วนความชื้นดังแสดงในสมการที่ (2) สาหรับวัสดุที่มีรูปทรงเป็นแผ่นระนาบที่มีความยาวมากๆ MR 

D t   exp    2 eff 2  4L    8

2

…(2)

เมื่อ Deff คือ สัมประสิทธิ์การแพร่ความชื้นประสิทธิผล (m2/s), L คือ ความหนาของใบกะเพรา (m) และ t คือ เวลาในการ อบแห้ง (s) การหาค่า Deff ของการอบแห้งใบกะเพราอบแห้งสามารถ วิเคราะห์ด้วยวิธีจัดรูปแบบของสมการที่ (3) ในรูปของฟังก์ชัน ลอการิทึมซึ่งรูปแบบสมการจะอยู่ในรูปแบบความสัมพันธ์แบบ เส้นตรง ดังแสดงในสมการที่ (3)  8   Deff  t  ln( MR)  ln  2     2  4 L2    

...(3)

สามารถคานวณค่า Deff ของใบกระเพราจากค่าความชันของ กราฟเส้นตรงซึ่งเป็นความสัมพันธ์ระหว่าง ln(MR) และเวลาใน การอบแห้ง (t) ในขณะที่การวิเคราะห์พลังงานกระตุ้นสาหรับการแพร่ ของมวลความชื้น (Ea) ในใบกะเพรานั้นสามารถหาได้ ด้วยการ ประยุกต์สมการอาร์เรเนียส (Arrhenius equation) ของอัตรา การอบแห้ง (k) ซึ่ งเป็ น ฟั งก์ชัน ของอั ตราส่วนของน้ าหนักใบ กะเพราส่ ว นด้ ว ยก าลั ง งานของคลื่ น ไมโครเวฟดั ง แสดงใน Eq. (4)  E m  k  k0 exp   a  P  

...(4)

เมื่อ k0 คือ แฟกเตอร์ความถี่ (min-1), Ea คือ พลังงานกระตุ้น (W g-1), m คือ น้าหนักของใบกะเพรา (g) และ P คือ กาลังงาน ของคลื่ น ไมโครเวฟ (W) (Özbek and Dadali, 2007) ทั้ ง นี้ เนื่องจากกลไกการเกิดความร้อนของคลื่นไมโครเวฟเกิดจาก โมเม็นตัมของการเคลื่อนไหวและการเสียดสีกันของโมเลกุลน้า ที่ ผิ ว และในโครงสร้า งชั้ น ในของใบกะเพรา จนเกิ ด พลั งงาน ความร้อนปริมาณที่มากกว่าค่าความร้อนในการกลายเป็น ไอ (Heat of Vaporization) ส่งผลให้โครงสร้างของน้าที่ผิ ว และ ชั้นในของโครงสร้างเซลล์ในใบกระเพราเกิดการเปลี่ ยนสถานะ จากมวลความชื้นในสถานะของเหลวกลายเป็นมวลความชื้นใน สถานะไอ และเคลื่อนที่ออกจากโครงสร้างเซลล์ชั้นในออกที่ ผิ ว หน้ า ใบกะเพราอย่ า งรวดเร็ ว ในสถานะนั้ น ดั ง นั้ น การ วิ เ คราะห์ ค่ า พลั ง งานกระตุ้ น ของวั ส ดุ ท างการเกษตรที่ เ ป็ น ลั ก ษณะแผ่น เรี ยบและมีค วามหนาของโครงสร้างที่ บ างมาก 17

Thai Society of Agricultural Engineering Journal Vol. 21 No. 1 (2015), 15-23 ไม่ นิ ย มวิ เ คราะห์ ใ นเทอมของสั ม ประสิ ท ธิ์ ก ารแพร่ ค วามชื้ น ประสิ ท ธิ ผ ล (Deff) เนื่ อ งจากมี ผ ลกระทบต่ อ การถ่ า ยเทมวล ความชื้นและการเปลี่ยนสถานะของโมเลกุลน้ามีค่าน้อยมาก เมื่อเทียบกับผลกระทบของอัตราการอบแห้ง (k) และน้าหนัก ของใบกะเพรา (m) ต่อกาลังงานของคลื่นไมโครเวฟ (P) ดังนั้น การวิเคราะห์พลังงานกระตุ้นสาหรับการแพร่ ของมวลความชื้น (Ea) จึงใช้ความสมพันธ์ในสมการที่ (4) สอดคล้องกับงานวิจัย ของน้าฝน และฤทธิชัย, 2558; Evin, (2012), Assawarachan et al.,(2013), Ozkan (2007) แ ล ะ Ö zbek and Dadali (2007) Table 1 Mathematical models given by various authors.

Model name

Model equation

Reference

Newton

MR  exp( kt )

Henderson and Pabis

MR  a exp( kt )

Page

MR  exp(kt n )

Wang and Singh

MR  1  at  bt 2

McMinn (2006)

Logarithmic

MR  a exp( kt )  c

Assawarachan et al. (2013)

Assawarachan et al. (2011) Dadal et al.

(2007) Pongtong et al.

(2011)

k = drying constant (min-1), n = drying index, and a, b and c = model parameters

ค่าสัมประสิทธิ์การตัดสินใจ (Coefficient of determination, R2) ค่ า ไคก าลั งสอง (Chi-square, 2) ค่ า รากที่ ส อง ของความคลาดเคลื่อนกาลังสองเฉลี่ย (Root mean square error, RMSE) และค่าความคลาดเคลื่อนเอนเอียงเฉลี่ย (Mean bias error, MBE) เป็ น พารามิ เ ตอร์ ท างสถิ ติ ซึ่ ง ช่ ว ยในการ วิเคราะห์การเปรียบเทียบเพื่อหาค่าความแม่นยาในการทานาย ค่าอัตราส่วนความชื้นที่เปลี่ยนแปลงไปในระหว่างการอบแห้ง ใบกะเพราด้วยคลื่นไมโครเวฟ (Maskan, 2001; Ozkan et al., 2007) โดยค่า R2 เป็นค่าพารามิเตอร์ทางสถิติที่สาคัญในการบ่ง บอกคุณภาพของรูปแบบสมการในแบบจาลองการอบแห้ง โดย ค่าที่เข้าใกล้ 1.0 แสดงว่าแบบจาลองดังกล่าวมีความแม่นยา มาก ในขณะที่ค่า 2 ค่า RMSE และค่า MBE เป็นพารามิเตอร์ ทางสถิ ติ ที่ ใ ช้ บ่ ง บอกความผิ ด พลาดในการท านายค่ า ของ แบบจาลองการอบแห้ง ดังนั้นแบบจาลองการอบแห้งที่มีความ แม่ น ย าในการท านายที่ เ หมาะสมจะมี ค่ า R2 ที่ ม ากกว่ า แบบจาลองทางคณิตศาสตร์อื่น แต่ในขณะที่ ความผิดพลาดใน 18

การทานายของแบบจาลองทางคณิตศาสตร์มี ค่ า 2, RMSE และ MBE ทีต่ ่ากว่าแบบจาลองทางคณิตศาสตร์ 3

ผลและวิจารณ์

3.1 ผลกระทบของระดับกาลังงานของคลื่นไมโครเวฟต่อ จลนพลศาสตร์การอบแห้งใบกะเพรา จากการศึ ก ษาผลกระทบของระดั บ ก าลั งงานของคลื่ น ไมโครเวฟต่ อ การเปลี่ ย นแปลงอั ต ราส่ ว นความชื้ น ของ ใบกะเพราในระหว่างการอบแห้ง พบว่าเวลาที่ใช้ในการอบแห้ง ใบกะเพราที่ น้ าหนั ก 30 g จากความชื้ น เริ่ ม ต้ น 5.19±0.13 gwater gdry matter-1 อ บ แ ห้ ง จ น เ ห ลื อค วา ม ชื้ น 0.06±0.02 gwater gdry matter-1 ใช้ เ วลาเท่ า กั บ 18.50, 14.00, 9.00, 4.00 และ 2.75 min ที่ระดับกาลังงานของคลื่นไมโครเวฟ ที่ระดับ 164, 231, 465, 605 และ 752 W ตามลาดับ (Figure 1) ทั้งนี้ เวลาในการอบแห้งจะขึ้นอยู่กับระดับ กาลังงานคลื่นไมโครเวฟ โดยการอบแห้งใบกะเพราที่ระดับกาลัง งานของคลื่นไมโครเวฟ ที่ 752 W จะใช้ เ วลาสั้ น กว่ า การอบแห้ ง ที่ ร ะดั บ ก าลั ง งาน 164 W ถึง 6.73 เท่า อย่างไรก็ตามที่ระดับกาลังงานของคลื่น ไมโครเวฟ ที่ 752 และ 605 W เป็นระดับกาลังงานของคลื่น ไมโครเวฟที่มีการถ่ายเทพลังงานเข้าสู่ระบบมากกว่าพลังงาน ความร้ อ นในการเปลี่ ย นสถานะกลายเป็ น ไอของของระบบ ส่งผลให้มีอัตราการอบแห้งที่รวดเร็ว โดยมีอัตราการอบแห้ง เท่ากับ 1.86 และ 1.38 gwater (gdry mattermin) -1 ส่งผลให้มีเส้น โค้ ง ของความชั น ของอั ต ราส่ ว นความชื้ น ในการอบแห้ ง (Moisutr Ratio Curve) ใกล้ เ คี ย งกั น ดั งที่ แ สดงใน Figure 1 ดังนั้นเมื่อเพิ่มระดับกาลังงานคลื่นไมโครเวฟสูงขึ้นจะทาให้เวลา ในการอบแห้งลดลง ซึ่งสอดคล้องกับผลงานวิจัยของ Maskan (2001) และ Dadal et al. (2007) เนื่องจากกาลังงานของคลื่น ไมโครเวฟจะเหนี่ยวนาให้โมเลกุลของน้าภายในใบกะเพราเกิด การหมุนเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงขั้วไฟฟ้าอย่างรวดเร็ว ผล ของการหมุนนี้ทาให้เกิดการเสียดสีของโมเลกุลของน้าภายใน โครงสร้างเซลล์ชั้นในของใบกะเพราเกิดเป็นพลังงานความร้อน ได้อย่างรวดเร็ว (ฤทธิชัย , 2554ข) มีอัตราการระเหยน้าที่สูง และคงที่ (Constant rate period) กระบวนการอบแห้ ง จะ ด าเนิ น การต่ อ ไปเรื่ อ ยๆ จนความชื้ น ของใบกะเพราเข้ า สู่ ความชื้นวิกฤติกระบวนการอบแห้งจะเข้าสู่คาบเวลาที่อัตราการ อบแห้งลดลงอย่างสมบูรณ์ (Falling rate period) ผลการศึกษาแบบจาลองทางคณิตศาสตร์การอบแห้งใบ กะเพราด้วยคลื่นไมโครเวฟซึ่งประกอบไปด้วยแบบจาลองทาง

วารสารสมาคมวิศวกรรมเกษตรแห่งประเทศไทย ปีที่ 21 ฉบับที่ 1 (2558), 15-23 คณิ ต ศาสตร์ ข อง Newton, Henderson and Pabis, Page, Wang and Singh และ Logarithmic พบว่าแบบจาลองทาง คณิ ต ศาสตร์ ข อง Page สามารถท านายการเปลี่ ย นแปลง อัตราส่วนความชื้นของใบกะเพราในระหว่างการอบแห้ งด้ วย คลื่ น ไมโครเวฟได้ เ หมาะสมที่ สุ ด เนื่ อ งจากมี ค่ า R2 ในช่ ว ง 0.9980-0.9995 ซึ่งมีค่ามากกว่าแบบจาลองทางคณิตศาสตร์ แบบอื่นๆ และมีค่า 2 อยู่ระหว่าง 0.1138-0.1413 ค่า RMSE และ ค่า MBE อยู่ในช่วง 0.0095-0.0291 และ 0.0001-0.0008 ตามลาดับ (Table 2) ซึ่งมีค่าต่ากว่าแบบจาลองทางคณิตศาสตร์ของ Newton, Henderson and Pabis, Wang and Singh และ Logarithmic เช่นเดียวกับผลงานวิจยั ของ Kingsly and Singh (2007) และ Dadal et al. (2007) ซึ่ งพบว่ าแบบจาลองทางคณิตศาสตร์ของ Page มี ความเหมาะสมในการทานายการเปลี่ยนแปลงอัตราส่วนความชื้น ของเมล็ ดทั บทิ ม กระเจี๊ ยบเขี ยว และทุ เรี ยน Table 3 แสดง ค่าพารามิเตอร์ของแบบจาลองทางคณิตศาสตร์ของ Page ซึ่งได้แก่ ค่าคงที่การอบแห้ง (k) และค่าดัชนีการอบแห้ง (n) ทุกระดับกาลัง ง า น ข อ ง ค ลื่ น ไ ม โ ค ร เ ว ฟ น าค่ าพารามิ เตอร์ ของแบบจ าลองทางคณิ ตศาสตร์ ของ Page ทานายค่าอัตราส่วนความชื้นของใบกะเพราในระหว่างการอบแห้ง ด้วยคลื่นไมโครเวฟที่ระดับกาลังงานต่างๆ และนาค่าที่ได้จากการ ทานายเปรียบเทียบกับข้อมูลจากการทดลอง ทั้ งนี้ ค่ าความสั มพั นธ์ ระหว่ างอั ตราส่ วนความชื้ น ของใบ กะเพราที่ได้จากการทานายด้วยแบบจาลองทางคณิตศาสตร์ของ Page มีค่าใกล้เคียงกับอัตราส่วนความชื้นที่ได้จากการทดลอง ดังแสดงใน Figure 1 ซึ่งเป็นแนวทางเดียวกับงานของ Dadal et al. (2007) และ Özbek and Dadali (2007) เมื่ อพิ จารณาค่า k พบว่าจะมีค่าเพิ่มขึ้นเมื่อระดับกาลังงานของคลื่นไมโครเวฟเพิ่ม สูงขึ้น ซึ่งชี้ให้เห็นว่าการเพิ่มระดับกาลังงานของคลื่นไมโครเวฟจะ ทาให้เส้นโค้งการอบแห้งมีความลาดชันขึ้น แสดงให้เห็นถึงการ เพิ่มขึ้นของอัตราการอบแห้ง เช่นเดียวกับค่า n ของแบบจาลอง ทางคณิตศาสตร์ของ Page มีค่าสูงสุดที่ระดับ 752 W และมีค่า ต่าสุดที่ระดับ 164 W

Figure 1 Moisture ratios for holy basil leaves versus

time at various microwave power levels for sampl mass of 30 g, comparing experimental curve with most predicte semi-empirical Page’s equation; 164 W, 231 W, 465 W, 605 W, 752 W, — kinetic model.

Figure 2 Moisture ratios for holy basil leaves versus time at various sample mass for microwave power level of 752 W, comparing experimental curve with most predicted semi-empirical Page’s equation; 30 g, 50 g, 70 g, 90 g, — kinetic model.

Figure 3 The effect of power level/sample mass on drying constant of holy basil leaves.

19

Thai Society of Agricultural Engineering Journal Vol. 21 No. 1 (2015), 15-23 Table 2 Statistical analysis of models at various microwave power levels.

Models Power (W) R2 ď Ł2

Newton

Henderson and Pabis

Page

Wang and Singh

Logarithmic

164 231 465 605 752 164 231 465 605 752 164 231 465 605 752 164 231 465 605 752 164 231 465 605 752

0.9676 0.9692 0.9760 0.9485 0.9612 0.9749 0.9762 0.9819 0.9559 0.9661 0.9989 0.9992 0.9995 0.9993 0.9980 0.9942 0.9919 0.9948 0.9819 0.9960 0.9957 0.9932 0.9949 0.9846 0.9965

0.1935 0.1756 0.1801 0.2008 0.2203 0.1428 0.1312 0.1375 0.1378 0.1687 0.1219 0.1200 0.1310 0.1138 0.1413 0.1575 0.1502 0.1609 0.1663 0.1728 0.1380 0.1274 0.1376 0.1367 0.1713

RMSE

MBE

0.1111 0.1019 0.0920 0.1466 0.1341 0.0879 0.0800 0.0702 0.1240 0.1163 0.0209 0.0148 0.0095 0.0163 0.0291 0.0465 0.0520 0.0453 0.0849 0.0419 0.0366 0.0428 0.0371 0.0732 0.0376

0.0123 0.0104 0.0085 0.0215 0.0180 0.0077 0.0064 0.0049 0.0154 0.0135 0.0004 0.0002 0.0001 0.0003 0.0008 0.0022 0.0027 0.0021 0.0072 0.0018 0.0013 0.0018 0.0014 0.0054 0.0014

Table 3 Coefficients of Pageâ&#x20AC;&#x2122;s model estimated at various microwave power levels.

20

Power (W)

k (min-1)

n

164 231 465 605 752

0.0134 0.0347 0.0903 0.1637 0.3051

1.9319 1.8429 1.7277 2.5158 2.2760

วารสารสมาคมวิศวกรรมเกษตรแห่งประเทศไทย ปีที่ 21 ฉบับที่ 1 (2558), 15-23 3.2 ผลกระทบของน้าหนักตัวอย่างต่อจลนพลศาสตร์การ อบแห้งใบกะเพรา การศึกษาผลของน้าหนักตัวอย่างที่ 30, 50, 70 และ 90 g ต่ อ การเปลี่ ย นแปลงอั ต ราส่ ว นความชื้ น ของใบกะเพราใน ระหว่างการอบแห้งด้วยคลื่นไมโครเวฟที่ระดับ 752W พบว่าใช้ เวลาในการอบแห้ง 2.75, 5.00, 6.00 และ 7.50 min ตามลาดับ (Figure 2) จากความชื้ น เริ่ ม ต้ น 5.19±0.13 gwater gdry matter-1 อบแห้ งจนเหลื อความชื้ น 0.06±0.02 gwater gdry matter-1 โดยการ อบแห้งใบกะเพราที่น้าหนัก 30g จะใช้เวลาในการอบแห้งน้อยกว่า ที่น้าหนัก 90g ถึง 2.73 เท่า ทั้งนี้เวลาที่ใช้ในการอบแห้งจะขึ้นอยู่ กับน้าหนักของตัวอย่างที่ใช้ โดยเมื่อเพิ่มน้าหนักตัวอย่างจะทา ให้ใช้เวลาในการอบแห้งเพิ่มขึ้นด้วย ซึ่งสอดคล้องกับผลงานวิจัย ของ Dadal et al. (2007) และ Özbek and Dadali (2007) ผลของน้าหนักตัวอย่างต่อการเปลี่ยนแปลงความชื้นของใบ กะเพราในระหว่างการอบแห้งด้วยคลื่นไมโครเวฟ การวิเคราะห์ หาค่าพารามิเตอร์ต่างๆ ของแบบจาลองทางคณิตศาสตร์ โดย ใช้ ก ารวิ เ คราะห์ แ บบสมการถดถอยที่ ไ ม่ เ ป็ น เชิ งเส้ น (Nonlinear regression) โดยใช้ ค่ า R2 เป็ น ดั ชนี บ่ งชี้ ค วามแม่นยา ของแบบจ าลอง และ ค่ า 2, RMSE, MBE เป็ น ค่ า พารามิ เ ตอร์ บ อกความผิ ด พลาดในการท านายแบบจ าลองทาง คณิ ต ศาสตร์ เป็ น เครื่ อ งมื อ ที่ ใ ช้ วิ เ คราะห์ ท างสถิ ติ ใ นการ วิ เ คราะห์ ห าแบบจ าลองที่ เ หมาะสม ดั ง นั้ น การวิ เ คราะห์ แบบจาลองที่เหมาะสมในการทานายอัตราการเปลี่ยนแปลง ของอัตราส่วนความชื้นของใบกะเพราในระหว่างการอบแห้งใบ กะเพราด้ ว ยคลื่ น ไมโครเวฟจึ ง พิ จ ารณาแบบจ าลองทาง คณิตศาสตร์ที่มีค่า R2 ที่มากและมีค่า 2, RMSE, MBE ที่ต่า กว่าแบบจาลองทางคณิตศาสตร์แบบอื่นๆ เมื่อเปรียบเทียบกัน (Maskan, 2001; Dadal et al., 2007; Özbek and Dadali; 2007; Assawarachan et al., 2011) Table 4 แสดงค่าพา-รา มิ เ ตอร์ แ ละการวิ เ คราะห์ ท างสถิ ติ ข องแบบจ าลองทาง คณิ ต ศาสตร์ ซึ่ งชี้ ใ ห้ เ ห็ น ว่า แบบจ าลองทางคณิตศาสตร์ ของ Page มี ค วามเหมาะสมในการท านายการเปลี่ ย นแปลงของ อัตราส่วนการอบแห้งใบกะเพราด้วยคลื่นไมโครเวฟได้เหมาะสม ที่สุด เนื่องจากให้ค่า R2 ที่มากกว่าแบบจาลองทางคณิตศาสตร์ แบบอื่น โดยมีค่าอยู่ในช่วง 0.9990-0.9995 นอกจากนี้ค่า 2 อยู่ระหว่าง 0.1311-0.1412 ค่า RMSE และค่า MBE อยู่ในช่วง 0.0068-0.0291 และ 0.0001-0.0008 ตามล าดั บ ซึ่ ง จาก การศึ ก ษาของ Dadal et al., 2007 พบว่ า แบบจ าลองทาง คณิ ต ศาสตร์ ข อง Page มี ค วามเหมาะสมในการท านายการ

เปลี่ยนแปลงความชื้นของกระเจี๊ยบเขียวในระหว่างการอบแห้ง ด้วยคลื่นไมโครเวฟเช่นกัน Table 5 แสดงค่าพารามิเตอร์ของ แบบจ าลองทางคณิ ต ศาสตร์ข อง Page ซึ่ งได้ แ ก่ ค่ า คงที่ การ อบแห้ง (k) ค่าดัชนีการอบแห้ง (n) และ Figure 2 แสดงค่าที่ได้ จากการทานายอัตราส่วนความชื้นของใบกะเพราในระหว่าง การอบแห้งด้วยคลื่นไมโครเวฟที่ระดับ กาลังงานคงที่ 752 W ในการอบแห้ ง ใบกะเพราน้ าหนั ก 30, 50, 70 และ 90 g เปรี ย บเทีย บกั บข้ อมูลจากการทดลอง ทั้ งนี้ ค่ า ความสัมพันธ์ ระหว่างอัตราส่วนความชื้นของใบกะเพราที่ได้จากการทานาย ด้วยแบบจาลองทางคณิตศาสตร์ของ Page มีค่าใกล้เคียงกับ อั ต ราส่ ว นความชื้ น ที่ ไ ด้ จ ากการทดลอง เมื่ อ พิ จ ารณาค่ า k พบว่าจะมีค่าเพิ่มขึ้นเมื่อน้าหนักของตัวอย่างที่ใช้ในการอบแห้ง ลดลง เช่ น เดี ย วกั บค่ า n มี ค่ า สู งสุ ดและมีค่ าต่าสุดที่ น้ าหนัก ตัวอย่าง 30g และ 90g 3.3 ค่าสัมประสิทธิ์การแพร่ความชื้นประสิทธิผล (Deff) การวิเคราะห์ค่าสัมประสิทธิ์การแพร่ความชื้นประสิทธิผล (Deff) ของใบกะเพราในระหว่างการอบแห้ง ด้วยคลื่นไมโครเวฟ ที่ระดับกาลังงานที่ 164, 231, 465, 605, 752 W และน้าหนัก เริ่มต้นของใบกะเพราที่ 30, 50, 70, 90 g ซึ่งคิดเป็นอัตราส่วน ของมวลและก าลั ง งานของคลื่ น ไมโครเวฟ (m/P) เท่ า กั บ 0 . 0 3 9 , 0.046, 0.051, 0.062, 0.067, 0.093, 0.119, 0.182 และ 0.130 g W -1 ตามลาดับ ผลการวิเคราะห์ ค่าสัมประสิทธิ์ การแพร่ความชื้นประสิทธิผล (Deff) มีค่าเท่ากับ 4.15x10-11, 5.92x10-11, 6.64x10-11, 7.02x10-11, 8.71x10-11, 1.07x10-10 1.34x10-10, 2.05x10-10 และ 2.76 x10-10 m2/s ตามล าดั บ เนื่องจากคลื่นไมโครเวฟจะเป็นตัวเร่งอัตราการระเหยของน้าที่ ผิวหน้าของใบกะเพราให้เกิดการเปลี่ยนแปลงสถานะเป็นไอน้า อย่างรวดเร็ว และการเหนี่ยวนาให้เกิดความร้อนในโครงสร้าง เซลล์ ชั้ น ใน ส่ ง ผลให้ ม วลความชื้ น ในโครงสร้ า งเซลล์ ชั้ น ใน เปลี่ ย นแปลงสถานะเป็ น ไอน้ าและแพร่ อ อกจากผิ ว หน้ า ใบ กะเพราอย่างรวดเร็ว โดยมีค่ามากกว่าอัตราการเคลื่อนของน้า ภายในโครงสร้างที่มาเติมเต็มบริเวณผิวหน้า พลังงานความร้อน ที่เกิดขึ้นจะถ่ายเทมวลสารในการแพร่กระจายตัวของความชื้นสู่ ผิ ว วั ส ดุ (Surface diffusion) ทั้ ง สถานะของเหลวและไอน้ า ดังนั้นค่า Deff จึงมีผลกระทบต่อการเปลี่ยนแปลงค่าพลังงาน กระตุ้ น ด้ ว ยการประยุ ก ต์ ส มการอาร์ เ รเนี ย ส น้ อ ยมากเมื่ อ เปรียบเทียบกับผลของอัตราส่วนของมวลและคลื่นกาลังงาน ไมโครเวฟ (m/P) ดังนั้นการวิเคราะห์ค่าพลังงานกระตุ้นของ การอบแห้งวัสดุทางการเกษตรจึงถูกศึกษาในรูปของอัตราการ 21

Thai Society of Agricultural Engineering Journal Vol. 21 No. 1 (2015), 15-23 อบแห้ง (k) และอัตราส่วนของมวลและคลื่นกาลังงานไมโครเวฟ (m/P) สอดคล้องกับงานวิจัยของปองพล และฤทธิชัย (2557) และ Özbek and Dadali (2007) ซึ่งศึกษาหาค่า Deff ของวัสดุ

ทางการเกษตรที่มีรูปทรงแผ่นเรียบบางในระหว่างการอบแห้ง ด้วยไมโครเวฟที่อัตราส่วนของมวลและคลื่นกาลังงานไมโครเวฟ (m/P)

Table 4 Statistical analysis of models at various samples mass.

Models

Newton

Henderson and Pabis

Page

Wang and Singh

Logarithmic

Weight (g)

R2

2

RMSE

MBE

30 50 70 90 30 50 70 90 30 50 70 90 30 50 70 90 30 50 70 90

0.9612 0.9727 0.9675 0.9680 0.9661 0.9781 0.9738 0.9745 0.9980 0.9999 0.9992 0.9990 0.9960 0.9191 0.9939 0.9947 0.9965 0.9942 0.9952 0.9960

0.2203 0.1866 0.1960 0.1995 0.1687 0.1434 0.1461 0.1478 0.1412 0.1342 0.1311 0.1326 0.1728 0.1693 0.1647 0.1645 0.1715 0.1458 0.1449 0.1455

0.1341 0.1004 0.1129 0.1133 0.1163 0.0803 0.0915 0.0911 0.0291 0.0068 0.0172 0.0193 0.0419 0.1545 0.0491 0.0460 0.0376 0.0413 0.0392 0.0359

0.0180 0.0101 0.0127 0.0128 0.0135 0.0065 0.0084 0.0083 0.0008 0.0000 0.0003 0.0004 0.0018 0.0239 0.0024 0.0021 0.0014 0.0017 0.0015 0.0013

Table 5 Coefficients of Page’s model estimated at various sample mass.

Sample (g)

k (min-1)

n

30 50 70 90

0.3051 0.2092 0.1119 0.0682

2.2760 1.8295 1.9610 1.9621

3.4 ค่าพลังงานกระตุ้น การหาค่าพลังงานกระตุ้นของการอบแห้งใบกะเพราด้วย คลื่ น ไมโครเวฟ สามารถค านวณความสัมพั น ธ์ ใ นรู ปฟั งก์ ชั่น ลอการิทึมของสมการอาร์เรเนียส (Eq. (4)) โดยสมการจะอยู่ใน รูปแบบความสัมพันธ์แบบเส้นตรง ดังแสดงใน Eq. (5)

22

 E m  ln k  ln k0   a   P 

...(5)

แฟกเตอร์ความถี่ (k0) และค่าพลังงานกระตุ้น (Ea) สามารถ คานวณจากค่าความชันของกราฟเส้นตรงที่พล็อตระหว่าง ln(k) และน้ าหนั ก ของใบกะเพราต่ อก าลั งงานของคลื่ นไมโครเวฟ (m/P) พบว่ าค่ า k0 และ Ea มี ค่ าเท่ ากั บ 0.5773 min-1 และ

วารสารสมาคมวิศวกรรมเกษตรแห่งประเทศไทย ปีที่ 21 ฉบับที่ 1 (2558), 15-23 19.85Wg-1 ตามลาดับ ดังแสดงใน Figure 3 ทั้งนี้ค่า Ea ของการ อบแห้งอาหารหรือวัสดุชีวภาพด้วยคลื่นไมโครเวฟจะขึ้นอยู่กั บ ระดับกาลังงานของคลื่นไมโครเวฟ และชนิดของอาหารหรือวัสดุ ชีวภาพ 4

สรุป ผลการศึกษาพบว่า แบบจาลองทางคณิตศาสตร์ของการ อบแห้งใบกะเพราด้วยคลื่นไมโครเวฟที่มีความเหมาะสมในการ ทานายคุณลักษณะการอบแห้งของใบกะเพราได้เหมาะสมที่สุด คื อ แบบจ าลองทางคณิ ต ศาสตร์ ข อง Page เนื่ อ งจากให้ ค่ า สัมประสิทธิ์การตัดสินใจ (R2) สูงที่สุด ในขณะที่ให้ค่า ไคกาลัง สอง (2) ค่ารากที่สองของความคลาดเคลื่อนกาลังสองเฉลี่ย (RMSE) และค่ า ความคลาดเคลื่อ นเอนเอี ย งเฉลี่ย (MBE) ต่ า ที่สุด ค่าสัมประสิทธิ์การแพร่ความชื้นประสิทธิผล (Deff) มีค่า เท่ากับ 4.15x10-11 ถึง 2.76 x10-10 m2/s ที่อัตราส่วนของมวล และคลื่ น ก าลั งงานไมโครเวฟ (m/P) เท่ า กั บ 0.039, 0.046, 0.051, 0.062, 0.067, 0.093, 0.119, 0.182 และ 0.130 g W -1 ตามลาดับ 5

เอกสารอ้างอิง [1] กองการแพทย์ทางเลือก กรมพัฒนาการแพทย์แผนไทย และการแพทย์ทางเลือก กระทรวงสาธารณสุข. 2550. ตาราวิชาการสุ คนธบาบั ด. กรุงเทพมหานคร: สานั ก กิจการโรงพิมพ์ องค์การสงเคราะห์ทหารผ่านศึก.

[2] น้าฝน ไชยลังกา, รัตนาภรณ์ จันทร์ทิพย์, ดวงพร อมร เลิศพิศาล, ฤทธิชัย อัศวราชันย์. 2555. ผลกระทบของ ระดับกาลังงานของต่ อการเปลี่ยนแปลงคุณภาพของ สาหร่ายเตาอบแห้ง. รายงานการประชุมวิชาการประมง ครั้งที่ 7 ประจาปี 2555. เชียงใหม่: คณะเทคโนโลยีการ ประมงและทรั พยากรน้ า มหาวิ ทยาลั ยแม่ โจ้ . 6-8 ธันวาคม 2555, สันทราย, เชียงใหม่.

[3] ฤทธิชัย อัศวราชันย์, ฉัตรชนก คงสิทธิ์, โชติพงศ์ กาญ จนประโชติ, ดวงพร อมรเลิศพิศาส. 2555. คุณลักษณะ การอบแห้งของสาหร่ายเตาด้วยคลื่นไมโครเวฟ. วารสาร สมาคมวิศวกรรมเกษตรแห่งประเทศไทย 18, 1-8.

[4] ฤทธิ ชั ย อั ศ วราชั น ย์ . 2554ก. การอบแห้ งผลผลิ ต ทางการเกษตรด้วยคลื่นไมโครเวฟ. วิศวกรรมสารเกษม บัณฑิต 1, 31-42.

[5] ฤทธิชัย อัศวราชันย์. 2554ข. เทคโนโลยีการสร้างความ ร้ อนด้ วยคลื่ นแม่ เหล็ กไฟฟ้ าในการแปรรู ปอาหาร. วารสารสมาคมวิศวกรรมเกษตรแห่งประเทศไทย 17, 41-52.

[6] สั กกมน เทพหั สดิ น ณ อยุ ธยา. 2555. การอบแห้ ง อาหารและวัสดุชีวภาพ. กรุงเทพมหานคร: ท้อป.

[7] AOAC. 2005. Official Methods of Analysis. (18th ed.). Association of Official Analytical Chemists, Washington, D.C.: USA. [8] Assawarachan, R., Sripinyowanich, J., Theppadungporn, K., Noomhorm, A. 2011. Drying paddy by microwave vibrofluidized drying using single mode applicator. Journal of Food, Agriculture & Environment 9, 50-54.

[9] Assawarachan, R., Nookong, M., Chailungka, N., Amornlerdpison, D. 2013. Effect of microwave power on the drying characteristics, color and phenolic content of spirogyra sp. Journal of Food, Agriculture & Environment 11, 15-18.

[10] Dadal, G., Apar, D.K., Özbek, B. 2007. Microwave drying kinetics of okra. Drying Technology 25, 917-924.

[11] Evin, D. 2012. Thin layer drying kinetics of Gundelia tournefortii L. Food and Bioproducts Processing 90, 323-332.

[12] Kingsly, A.R.P., Singh, D.B. 2007. Drying kinetics of pomegranate arils. Journal of Food Engineering 79, 741-744.

[13] Maskan, M. 2001. Microwave/air and microwave finish drying of banana. Journal of Food Engineering 44, 71-78.

[14] McMinn, W.A.M. 2006. Thin-layer modeling of the convective, microwave, microwaveconvective and microwave vacuum drying of lactose powder. Journal of Food Engineering 72, 113123.

[15] Özbek, B., Dadali, G. 2007. Thin-layer drying characteristics and modelling of mint leaves undergoing microwave treatment. Journal of Food Engineering 83, 541-549.

[16] Ozkan, I.A., Akbudak, B., Akbudak, N. 2007.

Microwave drying characteristics of spinach.

Journal of Food Engineering 78, 577-583.

[17] Pongtong, K., Assawarachan, R., Noomhorm, A. 2011. Mathematical models for vacuum drying characteristics of pomegranate aril. Journal of Food Science and Engineering 1, 11-19.

23

Thai Society of Agricultural Engineering Journal Vol. 21 No. 1 (2015), 24-29

วารสารสมาคมวิศวกรรมเกษตรแห่งประเทศไทย ปีที่ 21 ฉบับที่ 1 (2558) 24-29 Available online at www.tsae.asia

บทความวิจัย ISSN 1685-408X

การศึกษาศักยภาพการผลิตต้นเลาสาหรับการผลิตก๊าซชีวภาพ Study of Potential of Erianthus sp. for Biogas Production พินิจ จิรัคคกุล1*, ทักษิณา ศันสยะวิชัย2, ปรีชา กาเพ็ชร2 Pinit Jirukkakul1*, Taksina Sansayawichai2, Preecha Kapetch2 1 ศูนย์วิจัยเกษตรวิศวกรรมขอนแก่น กรมวิชาการเกษตร, เมือง, ขอนแก่น, 40000 1 Khon Kaen Agricultural Engineering Research Center, Department of Agriculture, Muang, Khon Kaen, Thailand 4000 2 ศูนย์วิจัยพืชไร่ขอนแก่น กรมวิชาการเกษตร, เมือง, ขอนแก่น, 40000 2 Khon Kaen Field Crops Research Center, Department of Agriculture, Muang, Khon Kaen, Thailand 4000 *Corresponding author: Tel: +6682-3055-175, Fax: +6643-255-038, E-mail: j_pinit12@yahoo.com

บทคัดย่อ จากวิกฤตการณ์ด้านพลังงาน ส่งผลให้ประเทศไทยเร่งส่งเสริมให้มีการผลิตพลังงานหมุนเวียนมากขึ้น เช่นการผลิตก๊าซชีวมวล และก๊าซชีวภาพเพื่อผลิตไฟฟ้า โดยปัจจุบันกรมพัฒนาพลังงานทดแทนและอนุรักษ์พลังงาน กระทรวงพลังงาน เร่งพัฒนาการผลิต พลังงานจากพืชพลังงาน เช่น หญ้าเนเปียร์ยักษ์ ฟางข้าว ฯลฯ การผลิตพลังงานทางเลือกจากพืชพลังงานที่มีความเหมาะสมต่อพื้นที่จะ เป็นการเพิ่มศักยภาพในการผลิต ดังนั้นการผลิตต้นเลา (ThE98-242) สาหรับผลิตพลังงานทางเลือกจึงได้รับการศึกษาโดยการปลูก เชิงพาณิชย์ ผลจากการวิเคราะห์องค์ประกอบธาตุของต้นเลาที่มีอายุ 6 เดือน พบว่ามีปริมาณ C, H, N, S และ O มีค่าร้อยละ 45.232, 6.333, 0.678, 0.201 และ 47.557 ตามลาดับ ซึ่งสามารถผลิตก๊าซชีวภาพได้ 165.46 l kg-1 (195.81 l kgTS-1) ที่อินทรียสารที่ย่อย สลายได้ร้อยละ 90 และความชื้นมาตรฐานเปียกร้อยละ 54.5 ซึ่งสามารถคานวณปริมาณการผลิตก๊ าซชีวภาพได้ 1,636.40 m3.Rai-1 หรือสามารถผลิตไฟฟ้าได้ 1,963.68 kW-h.Rai-1 โดยมีปริมาณ CH4 และ CO2 คิดเป็นร้อยละ 53.5 และ 46.50 ตามลาดับ ต้นเลา ที่อายุ 7 เดือน (ระยะออกดอก) ที่ปลูกด้วยระยะห่างระหว่างต้น 0.5, 0.75 และ 1.0 m ให้น้าหนักแห้ง 4.95, 3.45 และ 2.9 Ton.Rai-1 ตามลาดับ คาสาคัญ: เลา, ก๊าซชีวภาพ, พืชพลังงาน

Abstract Due to the energy crisis, renewable energy production has been promoted in Thailand such as gasification and biogas production for electric power. Recently, the Department of Alternative Energy Development and Efficiency, Ministry of Energy has put emphases on the development of renewable energy from crops such as Napier, rice straw etc. The production of alternative energy plants suitable for growing area would be the way to increase productivity. Therefore, the production of Erianthus sp. (ThE98-242) on a commercial scale was studied.

The chemical composition of 6-month old Erianthus sp. showed C, H, N, S and O contents of 45.232, 6.333, 0.678, 0.201 and 47.557%, respectively. This sample could yeild biogas production of approximately 165.46 l.kg-1 along with degradable organic matter of 90% at moisture content of 54.5%, which in total could provide biogas production of 1,636.40 m3.Rai-1 or electricity generation of 1,963.68 kw-h.Rai-1. The CH4 and CO2 contents in the biogas were 53.5 and 46.50%, respectively. The Erianthus sp. plated for 7 months with different plant spaces of 0.5, 0.75 and 1.0 m yielded dried matter of 4.95, 3.45 and 2.9 Ton.Rai-1, respectively.

Keywords: Erianthus sp., Biogas, Renewable crop.

24

วารสารสมาคมวิศวกรรมเกษตรแห่งประเทศไทย ปีที่ 21 ฉบับที่ 1 (2558), 24-29 1

บทนา จากการส่ งเสริ มการใช้ และผลิตพลังงานทดแทนจาก ชี วมวล ซึ่ งมี หลายชนิ ด เช่ น เศษวั สดุ เหลื อใช้ ทางการเกษตร มูลสัตว์จากปศุสัตว์ การผลิตพืชเพื่ออุตสาหกรรมพลังงาน โดยการ พัฒนาแหล่งผลิตชีวมวลเพื่อเป็นทางเลือกหนึ่งที่สร้างความมั่นคง ด้านพลังงาน โดยปัจจุบันรัฐบาลได้มีการส่งเสริมโรงไฟฟ้าชุมชน ขนาด 1-2 MW แต่มีข้อจากัดของการใช้เชื้อเพลิงชีวมวลคือต้องมี การรวบรวมจัดหาวัตถุดิบชีวมวล หรือหาแหล่งเศษวัสดุเหลือใช้ใน ภาคอุ ตสาหกรรมเกษตร ท าให้ โรงไฟฟ้ าบางแห่ งไม่ ป ระสบ ความสาเร็จเพราะมีชีวมวลไม่เพียงพอหรือไม่ต่อเนื่อง (วัฒนพงษ์ , 2556) ซึ่ ง ปั จ จุ บั น ส านั ก งานนโยบายและแผนพลั ง งานได้ ตั้งเป้าหมายตามแผน (Alternative Energy Development Plan, AEDP) ปี 2555–2564 ผลิตพลังงานจากหญ้าเนเปียร์ 3,000 MW ซึ่งเป็นพืชที่มีศักยภาพในการผลิตชีวมวล แต่เนื่องจากสภาวะการ เปลี่ยนแปลงภูมิอากาศ และแหล่งทรัพยากรน้าที่มีจากัด ทาให้ การพัฒนาพลังงานทางเลือกจาเป็นต้องพัฒนาพันธุ์พืชที่ใช้งาน ควบคู่กับการพัฒนาเทคโนโลยี จากการผลิตพืชเพื่อใช้หมักให้เป็นแก๊สจะมีความมั่นคง และสะดวกต่อการบริหารจัดการกว่าใช้อินทรียวัตถุจากแหล่งอื่น ได้มีการทดลองใช้ไบโอแก๊สจากหญ้าหมัก ระบบการผลิตหญ้า พลังงานที่เหมาะสมควรมีหญ้าผสมกับพืชที่มีโปรตีนและน้าตาล สูง ตรึงไนโตรเจนได้ ตัดได้ทุก 6-10 สัปดาห์ เพื่อไม่ให้มีลิกโน เซลลู โ ลสและเซลลู โ ลสในล าต้ น มาก ให้ ผ ลผลิ ต 15-30 Ton.Hectare-1.year-1 ใช้หมักแก๊สได้ทั้งในรูปหญ้าสด หรือหญ้า หมัก (silage) ผลิตไบโอแก๊สได้ 500-600 m3 ต่อตันหญ้ าแห้ ง ใช้พื้นที่ 500 hectare สาหรับโรงไฟฟ้า 10 MW (FACT, 2013) อ้อยเป็นพืชสกุลหญ้าที่โตเร็วและให้ผลผลิตชีวมวลสูง ศูนย์วิจัยพืชไร่ขอนแก่นได้ทาการปรับปรุงพันธุ์อ้อยและพืชสกุล ใกล้เคียง โดยมีวัตถุประสงค์เพื่อให้ได้พันธุ์สาหรับทั้งอุตสาหกรรม น้าตาล และผลิตพลังงานทดแทน ซึ่งขณะนี้สามารถจัดได้เป็น 3 กลุ่ม คือ 1) กลุ่มที่ให้ผลผลิ ตและความหวานสู ง (อ้อยโรงงาน) ได้แก่ อ้อยที่ปลูกทั่วไป 2) กลุ่มที่ให้ผลผลิตชีวมวลสูงความหวาน ต่ ากว่ ากลุ่ มแรก (อ้ อยพลั งงาน) ได้ จากการการผสมข้ ามพั นธุ์ ระหว่างอ้อยน้าตาลกับ พง (Saccharum spontan-eum) ทาการ คั ดเลื อกพั นธุ์ ให้ ได้ พั นธุ์ อ้ อยที่ ให้ ผลผลิ ตสู งทั้ งผลผลิ ต น้ าตาล กากน้ าตาล และชานอ้ อย พั นธุ์ อ้ อยพลั งงานมี การเติ บโตเร็ ว ทนทานต่ อสภาพแห้ งแล้ งได้ ดี กว่ าอ้ อยน้ าตาล 3) ให้ ผลผลิ ต ชีวมวลสูง จากการรวบรวมพันธุ์และปรับปรุงพืชสกุลใกล้เคียงอ้อย ของศูนย์วิจัยพืชไร่ขอนแก่น พบว่า เลา (Erianthus arundinaceus

section Ripidium Henrard) มี ศั ก ยภาพให้ ผ ลผลิ ต ชี ว มวลสู ง เป็นพืชที่อยู่ในวงศ์เดียวกับอ้อย ทรงกอตั้งตรงมีขนาดใหญ่ มีการ แตกกอดี 50-70 ลาต่อกอ ระบบรากแข็งแรง ทนแล้งได้ดี ซึ่งพืช เหล่ านี้ สามารถน ามาพั ฒนาเป็ นวั ตถุ ดิ บส าหรั บการผลิ ตก๊ าซ ชี วภาพและส่ งเสริ มเป็ นพื ชทางเลื อกส าหรั บการผลิ ตพลั งงาน โดยงานวิ จัยนี้มุ่ งเน้ นการผลิตพื ชทางเลื อกในการผลิ ตพลั งงาน วิธีการที่เหมาะสมในการปลูก ดูแลรักษา เก็บเกี่ยว การจัดการหลัง การเก็บเกี่ยวเพื่อการผลิตชีวมวลเลา Erianthus sp. สาหรับการ ผลิตก๊าซชีวภาพในโรงไฟฟ้าสาหรับชุมชน 2

อุปกรณ์และวิธีการ

2.1 การทดสอบพันธุ์อ้อยพลังงาน วางแผนการทดลองแบบ RANDOMIZED COMPLETE BLOCK DESIGN (RCBD) 4 ซ้ า กรรมวิ ธีประกอบด้วย อ้ อยพลั งงานโคลน ก้ า วหน้ า TPJ04-768 และเลา พั น ธุ์ ThE03-07 และ ThE 03-242 เทียบกับอ้อยพันธุ์ ขอนแก่น 3 (KK3) และหญ้าเนเปียร์ ยักษ์ ขนาดของแปลงทดลองย่อย 5 แถว ยาว 8 m เก็บเกี่ยว 3 แถว กลาง ระยะแถว 1.5 m ระยะระหว่างต้น 1 m สถานที่ดาเนินงานใน พื้ นที่ นิ คมสร้ างตนเองเชี ยงพิ ณและห้วยหลวง จั งหวั ดอุ ดรธานี จานวน 22 Rai ปลูกวันที่ 3 กรกฎาคม 2555 เก็บเกี่ยวอ้อยปลูก 11 เมษายน 2556 2.2 การทดสอบระยะปลูกเลาที่เหมาะสมเพื่อผลิตชีวมวล วางแผนการทดลองแบบ 2 x 3 factorial in RCBD 4 ซ้า มี 2 ปัจจัย ปัจจัยที่ 1 คือ ปลูกด้วยต้นกล้าจากการเพาะเมล็ด และต้น กล้าจากการชาข้อ ปัจจัยที่ 2 คือ ระยะปลูก โดยมี 3 ระยะปลูก ได้แก่ 1.5x0.5 m 1.5x0.75 m และ 1.5x1 m วิธีดาเนินการ คือ ติดตามการเติบโต โดยการสุ่มต้น วัดความสูงและการแตกกอ ความกว้างทรงพุ่มทุก เดือน เก็บเกี่ยวเมื่อออกดอกจะตัดทั้งต้น การบั น ทึ ก ข้ อ มู ล ผลผลิ ต และองค์ ป ระกอบผลผลิ ต สุ่ มตั วอย่ างหาน้ าหนั กสดและน าเข้ า อบเพื่ อหาน้ าหนั ก แห้ ง โดยช่วงเก็บเกี่ยวได้สุ่มตัวอย่างเลาแปลงย่อยละประมาณ 2 kg ชั่งน้าหนักสด แยกตัวอย่างเลาออกเป็นใบ ลาต้น และดอก นาไป อบแห้งที่อุณหภูมิ 80oC นาน 48 h หรือจนกว่าตัวอย่างจะแห้ ง แล้ วน าไปชั่ งน้ าหนั กแห้ ง สถานที่ ด าเนิ นงาน ศวร. ขอนแก่ น ระยะเวลาดาเนินการ กุมภาพันธ์ 2555-กันยายน 2558

25

Thai Society of Agricultural Engineering Journal Vol. 21 No. 1 (2015), 24-29 3

2.4 วิเคราะห์สมบัติทางเคมีขององค์ประกอบต้นเลา วิเคราะห์ด้วยเครื่องวิเคราะห์ธาตุคาร์บอน ไฮโดรเจน และ ไนโตรเจน (CHN Analyzer) ยี่ห้อ LECO รุ่น 628 โดยวิเคราะห์ ส่ วนใบแห้ ง ใบเขี ยว ล าต้ น และยอด ของอายุ 6 เดื อน และ วิเคราะห์องค์ประกอบแบบประมาณ (Proximate Value) ของ ต้นเลา คือ ปริมาณความชื้น (Moisture Content) ปริมาณสารที่ ระเหยได้ (Volatile Matter) และปริ มาณเถ้ า (Ash Content) ใช้วิธีการวิเคราะห์ตามมาตรฐาน ASTM D1762-84 การวิ เคราะห์ ความหวานใช้ เครื่ องวั ดความหวาน (Brix Refractometer) มีหน่วยเป็นเปอร์เซ็นต์ Brix 2.5 การวิเคราะห์ปริมาณการเกิดก๊าซชีวภาพ จากสมบัติทางเคมีของต้นเลาสามารถประเมินปริมาณการ ผลิตก๊าซเชิงทฤษฎี โดยวิเคราะห์ได้จากองค์ประกอบของธาตุ โดยใช้สมการ Buswell and Mueller (1962) และ สมมติให้ ว่ า อิ น ทรี ย สารสามารถอธิ บ ายได้ ด้ ว ยสู ต ร CaHbOcNd ด้ ว ย สมการ (1) และนาไปคานวณพื้นที่เพาะปลูกต้นเลาในการผลิต วัตถุดิบสาหรับโรงไฟฟ้าก๊าซชีวภาพขนาด 1 MW

ผลและวิจารณ์ การทดสอบพันธุ์อ้อยพลังงานพบว่า หญ้าเนเปียร์และเลา ThE98-242 ให้น้าหนักสดสูงไม่แตกต่างกัน อย่างมีนัยสาคัญ คือ 10.70 และ 9.89 Ton.Rai-1 ตามลาดับ และสูงกว่าพันธุ์ โคลนอื่นๆ เมื่อเปรียบเทียบกับอ้อยโรงงานพันธุ์ขอนแก่น 3 ให้ น้ าหนั ก สด 5.68 Ton.Rai-1 โดยพั น ธุ์ โ คลนก้ า วหน้ า อื่ น ๆ ไม่ แตกต่างในทางสถิติ และเมื่อพิจารณาน้าหนักแห้งของหญ้า เนเปียร์และเลา ThE98-242 ให้น้าหนักแห้งสูงไม่แตกต่างกัน อย่างมีนัยสาคัญที่ 5.40 และ 4.50 Ton.Rai-1 ตามลาดับ และ สู งกว่ า พั น ธุ์ ต่ อ โคลนอื่ น ๆ ขอนแก่ น 3 ให้ น้ าหนั ก แห้ ง 1.87 Ton.Rai-1 โดยโคลน ThE03-07 มีเปอร์เซ็นต์ของน้าหนักแห้ง สู ง ที่ สุ ด 52.9% โดยสู ง กว่ า ทุ ก พั น ธุ์ ต่ อ โคลน รองลงมา คื อ เนเปียร์ เลา ThE98-242 อ้อย TPJ04-768 และ ขอนแก่น 3 เท่ากับ 46.0, 45.3, 40.2 และ 33.0% ตามลาดับ ขอนแก่น 3 มีค่าบริกซ์สูงที่สุด 26.2% สูงกว่าทุกพันธุ์ต่อโคลน อ้อยพลังงาน มีค่าบริกซ์ 24.0% ดัง Table 1

  4a  b  2c  3d   CaHb O c Nd      H2 O    4  

  4a  b  2c  3d     4a  b  c  3d     CH4      CO 2  dNH3  8 8    

…(1)

Figure 1 Erianthus sp. at 6 months.

Table 1 The mass and total soluble solid of renewable crop.

Crops Napier KK3 ThE98-242 ThE03-07 TPJ04-768

Wet wt. (Ton.Rai-1) 11.70 a 5.68 bcd 9.89 a 5.72 bcd 3.98 cd

Dry wt. (Ton.Rai-1) 5.40 a 1.87 cd 4.50 a 3.11 b 1.59 cd

Brix (%) 14.4 f 26.2 a 15.6 ef 18.2 cd 24.0 b

Dry wt. (%) 46.0 a 33.0 b 45.3 a 52.9 a 40.2 ab

Note: Different superscripts in the same column indicate statistical difference (p≤0.05) by Ducan Multiple range test(DMRT).

26

วารสารสมาคมวิศวกรรมเกษตรแห่งประเทศไทย ปีที่ 21 ฉบับที่ 1 (2558), 24-29 Table 2 Planting spaces, high, width shape and survival rate of biomass.

Crops

Planting space (cm)

High (cm)

Width shape (cm)

Survival rate (%)

ThE03-07

1.5x0.5 1.5x0.75 1.5x01.0

47.68 45.55 45.58 46.27b 74.53 70.83 71.05 72.13 a

139.63 145.95 137.25 140.94b 146.27 144.23 153.68 148.06 a

84.00 86.50 82.50 84.33b 97.25 96.50 98.50 97.42 a

Average ThE98-242

1.5x0.5 1.5x0.75 1.5x01.0

Average

Note: Different superscripts in the same column indicate statistical difference (p≤0.05) by Least Significant Difference (LSD)

การทดสอบระยะปลูกเลาที่เหมาะสมเพื่อผลิตชีวมวล พบว่า เลาพั น ธุ์ ThE98-242 ที่ ป ลู กด้ วยต้ น กล้ า จากการช าข้ อ มีเปอร์เซ็นต์ต้นรอดสูงกว่าเลาพันธุ์ ThE03-07 ที่ใช้ต้นกล้าจาก การเพาะเมล็ ดอย่ างมี นั ยส าคั ญยิ่ งทางสถิ ติ โดยมี เปอร์ เซ็ น ต์ ต้นรอด 97.42 และ 84.33% ตามลาดับ ดัง Table 2 และได้เก็บ เกี่ ยวผลผลิ ตเลาเมื่ อวั นที่ 21 มกราคม 2556 อายุ เก็ บเกี่ ยว 7 เดือน ซึ่งเป็นระยะการออกดอกและหยุดการสร้างมวล ผลผลิต และองค์ ประกอบทางเคมี ของผลผลิ ตแสดงใน Table 3 และ Table 4 โดยเลาพันธุ์ ThE98-242 ให้ผลผลิตเฉลี่ย 3.77 Ton.Rai1 สู งกว่ าพั นธุ์ ThE03-07 ที่ ให้ ผลผลิ ตเฉลี่ ย 3.16 Ton.Rai-1 ที่ ความยาวลาและเส้นผ่านศูนย์กลางลามีค่า 348, 317 cm และ 19.93, 13.42 cm ตามลาดับ ทาให้พันธุ์ ThE98-242 ได้ผลผลิต สูงกว่า แม้ว่าพันธุ์ ThE98-242 จะมีจานวนต้นเก็บเกี่ยว 8,272

Ton.Rai-1 น้ อ ยกว่ า พั น ธุ์ ThE03-07 ที่ มี จ านวนต้ น เก็ บ เกี่ ย ว 12,237 Ton.Rai-1 จากการวิเคราะห์สมบัติทางเคมีขององค์ประกอบธาตุแต่ละ ส่ วนของต้ นเลา ThE98-242 ที่ อายุ 6 เดื อน พบว่ า เปอร์ เซ็ นต์ C, H, N และ O ไม่มีความแตกต่างกัน โดยมีค่าเฉลีย่ 45.232, 6.333, 0.678 และ 47.557% ตามลาดับ ดัง Table 4 เพราะฉะนั้นทุกส่วน ของการผลิตชีวมวลสามารถนาไปผลิตได้อย่างไม่แตกต่างกัน ซึ่ง เปอร์เซ็นต์ S มีค่าเฉลี่ย 0.201% โดยจะเป็นส่วนที่ก่อให้เกิด H2S ซึ่งจะส่งผลต่อกระบวนการกัดกร่อนในเครื่องยนต์สันดาปภายใน แต่มีปริมาณไม่มากเมื่อเปรียบเทียบกับชีวมวลจากมูลสัตว์ โดยช่วง การเพาะปลูกจะส่งผลต่อผลผลิตดัง Table 5 ซึ่งช่วงที่เหมาะสมต่อ การปลูกจะเป็นช่วงเดือน พฤศจิกายน และเก็บเกี่ยวเดือนเมษายน จะได้ชีวมวลสูงสุด

Table 3 The production of ThE03-07 and ThE98-242 varieties at the different plants space.

Varieties

Plants space (m)

Wet production (Ton.Rai-1)

ThE03-07

1.5 X 0.5.

1.5 X 0.75 1.5 X 1.0

3.53b 3.43b 2.53c 3.16 4.95a 3.45b 2.9bc 3.77

Avg. ThE98-242

1.5 X 0.5 1.5 X 0.75 1.5 X 1.0 Avg.

Dry production (Ton.Rai-1) 1.73ab 1.69ab 1.27b 1.56 2.28a 1.41b 1.29b 1.66

Note: Different superscripts in the same column indicate statistical difference (p≤0.01).

27

Thai Society of Agricultural Engineering Journal Vol. 21 No. 1 (2015), 24-29 Table 4 The ultimate analysis of ThE98-242 at 6 months.

Part

C(%)

H(%)

N(%)

S(%)

O(%)

Dry leaf Fresh leaf Stem Top Avg.

45.342 45.365 44.888 45.334 45.232

6.311 6.157 6.838 6.024 6.333

0.474 0.742 0.480 1.016 0.678

0.220 0.197 0.191 0.194 0.201

47.653 47.539 47.603 47.432 47.557

Table 5 The mass of TPJ04-452 at 6 months (2 times) and 12 months harvested period on 3 periods at Khon Kean Field Crops Research Center.

Period

Harvested period (month)

Dry wt. (Ton.Rai-1)

1. 25 April 2012

6 (2 times) 12 6 (2 times) 12 6 (2 times) 12

4.4303 a 3.9632 a 1.7697 c 2.8837 b 2.8912 b

2. 23 May 2012 3. 25 June 2012

3.1991 b

Note: Different superscripts in the same column indicate statistical difference (p≤0.05).

Table 6 Ultimate analysis of renewable crop at 6 months.

Crop Napier KK3 THE98-242 TPJ03-452 TPJ04-768

C(%)

H(%)

N(%)

S(%)

O(%)

43.10 42.9 45.23 43.4 43.9

6.97 7.2 6.33 7.11 7.05

0.25 0.25 0.67 0.14 0.1

0.10 0.21 0.2 0.09 0.08

49.58 49.44 47.57 49.26 48.87

จาก Table 6 การวิเคราะห์ ขององค์ ประกอบธาตุ ของเลา อ้ อ ยพลั ง งานและหญ้ า เนเปี ย ร์ พบว่ า อั ต ราส่ ว นของ C:N มากกว่า 20:1 ซึ่งในการผลิตก๊าซชีวภาพควรจะปรับสภาพของ C:N ให้ ได้ เพื่ อ ประสิ ทธิ ภ าพของการหมั กแบบไร้ อากาศ โดยสามารถใช้ ยู เรี ยในการปรั บสภาพหรื อใช้ กรรมวิ ธี การหมั ก อาหารสัตว์ก็จะทาให้มีประสิทธิภาพ การคานวณปริมาณการเกิด

ก๊าซชีวภาพ กาหนดให้อินทรียวัตถุที่ย่อยสลายได้ประสิทธิภาพ 90% จากการวิเคราะห์องค์ประกอบแบบประมาณ (Proximate Value) ของต้ นเลาแห้ งตากแดด ความชื้ นเริ่ มต้ นต้ นเลามี ค่ า ความชื้ น 14.4%wb, ของแข็ งทั้ งหมด Total Solid มี ค่ าเฉลี่ ย 845 g.kg-1, ของแข็งระเหย Volatile Solid มีค่าเฉลี่ย 393.3 g.kg-1 และปริมาณเถ้าเฉลี่ย 1.28%

Table 7 Biogas calculation from ultimate analysis.

Crop 1.Napier 2.KK3 3.THE98-242 4.TPJ04-768

CaHbOcN C23H45.3O19.4N C23H47O19.5N C23H39.2O17.9N C23H45O18.68N

Note: the performance of degradable organic matter 90%.

28

Biogas (l.kg-1) 159.93 78.40 165.46 124.74

% CH4 55.8 56.8 53.5 56.3

% CO2 44.16 43.19 46.50 43.73

วารสารสมาคมวิศวกรรมเกษตรแห่งประเทศไทย ปีที่ 21 ฉบับที่ 1 (2558), 24-29 Table 8 Renewable crop production for biogas power plant 1 MW. Crop

Biogas/area/year (m3.Rai-1)

Electric/area (kW.Rai-1)

Area (Rai.MW-1)

1.Napier 2.kk3 3.THE98-242 4.TPJ04-768

1871.18 445.31 1636.40 496.47

2245.42 534.37 1963.68 595.76

3527.184 14821.07 4033.26 13293.98

Note: work rate 330 days 24 h, Biogas 1 m3 equal 1.2 kW-h at CH4 53.5%.

จากข้อมูล Table 1 และ Table 7 สามารถประเมินพื้นที่ใน การผลิตต้นเลาสาหรับโรงไฟฟ้าก๊าซชีวภาพขนาด 1 MW จาก Table 8 แสดงถึงศักยภาพการผลิตต้นเลาเปรียบเทียบ กับ หญ้าเนเปียร์ อ้อยน้าตาล และอ้อยพลังงาน พบว่า ต้นเลา มีศักยภาพในการผลิตวัตถุดิบสาหรับการผลิตก๊าซชีวภาพเพื่อผลิต ไฟฟ้า โดยที่ผลผลิตของต้นเลาและหญ้าเนเปียร์ไม่มีความแตกต่าง กันอย่างมีนั ยส าคัญ ซึ่งในการผลิตต้ นเลาเพื่ อผลิ ตก๊ าซชี วภาพ สาหรับโรงไฟฟ้าชุมชนขนาด 1 MW จะใช้พื้นที่ 4,033 Rai 4

สรุป การศึ กษาศั กยภาพการผลิ ตต้ นเลาส าหรั บการผลิ ตก๊ าซ ชี ว ภาพ โดยท าการศึ ก ษาระบบการปลู ก เชิ ง พาณิ ช ย์ แ ละ เปรียบเทียบกับหญ้าเนเปียร์ และอ้อยพลังงาน พบว่า ผลผลิตของ ต้นเลาที่อายุ 7 เดือน (ระยะออกดอก) ระยะปลูกระหว่างร่อง 1.5 m และระยะระหว่ างต้ น 0.5, 0.75 และ 1.0 m มี ค่ า 4.95, 3.45 และ 2.9 Ton.Rai-1 ตามล าดั บ ซึ่ งระยะที่ เหมาะสมคื อ ระยะ ระหว่างร่อง 1.5 m และระยะระหว่างต้น 0.5 m ซึ่งการปลูกด้วย ท่ อนพั นธุ์ และเมล็ ดจะมี เปอร์ เซ็ นต์ ต้ นรอดร้ อยละ 97.42 และ 84.33 ตามลาดับ โดยการปลูกด้วยท่อนพันธุ์จะมีเปอร์เซ็นต์รอดสูง กว่าการใช้เมล็ด 13.4% และการเก็บเกี่ยวควรเก็บเกี่ยวก่อนการ ออกดอกเนื่องจากต้นเลาจะหยุดการเจริญเติบโต ซึ่งจะไม่สร้าง ชีวมวลต่อไป โดยการเก็บเกี่ยวควรเก็บเกี่ยวปีละ 2 ครั้ง (อายุ 6 เดือน) และวันปลูกจะมีผลต่อผลผลิต โดยช่วงที่เหมาะสมต่อการ ปลูกจะเป็นช่วงเดือนพฤศจิกายน และเก็บเกี่ยวเดือนเมษายน จะได้ ชีวมวลสูงสุดและการใช้น้าจะเป็นการเพิ่มประสิทธิภาพในการผลิต ได้ จากการวิเคราะห์องค์ประกอบธาตุของแต่ละชิ้นส่วนของต้น เลาที่อายุ 6 เดือน ค่าเฉลี่ย C, H, N, S และ O มีค่าเฉลี่ย 45.232, 6.333, 0.678, 0.201 และ 47.557% โดยสมบั ติ ท างเคมี ข อง ชิ้นส่วนต้นเลานั้นไม่มีความแตกต่างกันทั้งในลักษณะใบแห้ง ใบ

สด และลาต้น ซึ่งเมื่อนามาประเมินการผลิตก๊าชชีวภาพ สามารถ ผลิตก๊าซชีวภาพ 165.46 l.kg-1 ทีอ่ ินทรีย์สารที่ย่อยสลายได้ 90% และความชื้น 54.5%wb โดยมีปริมาณ CH4 มีค่า 54.29% และ CO2 มีค่า 45.70% การผลิตต้นเลา ThE98-242 เพื่อผลิ ตก๊าซ ชีวภาพจะสามารถผลิตก๊าซชี วภาพได้ 1636.40 m3.Rai-1 หรือ สามารถผลิตไฟฟ้าได้ 1963.68 kw-h.Rai-1 ในการผลิตต้นเลาเพื่อ เป็นพลังงานทดแทนในการผลิตไฟฟ้าสาหรับการผลิตก๊าซชีวภาพ ขนาด 1 MW จาเป็นต้องใช้พื้นที่ 4033 Rai สาหรับการเก็บเกี่ยว ปีละ 2 ครั้งต่อปี 5

กิตติกรรมประกาศ ขอขอบคุณสานักงานคณะกรรมการวิจัยแห่งชาติที่ได้ให้การ สนั บสนุ นงบวิ จั ย ปี 2556 และกลุ่ มเกษตรนิ ค มสร้ า งตนเอง เชี ยงพิ ณและห้ วยหลวง จั งหวั ดอุ ดรธานี ที่ ให้ ใช้ พื้ นที่ ใ นการ ทดสอบ 6

เอกสารอ้างอิง [1] วั ฒนพงษ์ คุ โรวาท. 2556. แนวคิ ดการปรั บเปลี่ ยน ระบบการรั บซื้ อไฟฟ้ าจากพลั ง งานหมุ นเวี ย นจาก Adder เป็น แบบ Feed-in tariff สาหรับกลุ่มพลังงาน ชี ว ภาพ. แหล่ ง ข้ อ มู ล : http://www.eppo.go.th/FIT/part1.pdf. เข้าถึงเมื่อ 7 ธันวาคม 2556.

[2] Buswell, A.M., Mueller, H.F. 1962. Mechanisms of methane fermentations. Industrial Enginee-ring Chemistry 44, 550.

[3] FACT. 2013. Bioenergy Technology. Available at: http://www.fact-foundation.com. Accessed on 7 December 2013.

29

Thai Society of Agricultural Engineering Journal Vol. 21 No. 1 (2015), 30-36

วารสารสมาคมวิศวกรรมเกษตรแห่งประเทศไทย ปีที่ 21 ฉบับที่ 1 (2558) 30-36 Available online at www.tsae.asia

บทความปริทัศน์ ISSN 1685-408X

หลักสูตรต่างๆ ที่เกี่ยวข้องกับสาขาวิชาวิศวกรรมเกษตรของไทยในช่วงปี พ.ศ. 2551 ถึง 2555 Different Curriculums Related to the Field of Agricultural Engineering in Thailand during 2008 to 2012 ธัญญา นิยมาภา1* Tanya Niyamapa1* 1ภาควิชาวิศวกรรมเกษตร,

คณะวิศวกรรมศาสตร์ กาแพงแสน, มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ วิทยาเขตกาแพงแสน, นครปฐม, 73140 of Agricultural Engineering, Faculty of Engineering at Kamphaengsaen, Kasetsart University - Kamphaengsaen Campus, Nakhon Pathom, 73140 *Corresponding author: Tel: +-6634-351-896, Fax: +-6634-351-896, E-mail: fengtyn@ku.ac.th 1Department

บทคัดย่อ บทความนี้ เ ขี ย นเกี่ ย วกั บ หลั ก สู ต รวิ ศ วกรรมเกษตรในประเทศไทย โดยเฉพาะหลั ก สู ต รของ 3 มหาวิ ท ยาลั ย คื อ มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ สถาบันเทคโนโลยีพระจอมเกล้าเจ้าคุณทหารลาดกระบัง และมหาวิทยาลัยขอนแก่น นอกจากนี้ ยังกล่าวถึง สภาวะการทางานของบัณฑิตผู้จบการศึกษาจากภาควิชาวิศวกรรมเกษตร มหาวิทยาลัย เกษตรศาสตร์ให้ทราบด้วย ส่วนหลักสูตร Agricultural Engineering ในประเทศจีนที่น่าสนใจก็คือ นอกจากจะเรียนด้านหลักการและทฤษฎีแล้วยังเน้นไปที่ปฏิบัติการและการ ทดลอง ซึ่งเป็นจุดที่แตกต่างจากหลักสูตรในมหาวิทยาลัยของไทย ส่วนหลักสูตรเกี่ยวกับ Biological and Agricultural Engineering ก็เน้นไปที่มหาวิทยาลัยในประเทศแคนนาดา และประเทศสหรัฐอเมริกา ทั้งนี้คาว่า Agricultural Engineering เป็นส่วนหนึ่งของคาว่า Biological Engineering คาสาคัญ: หลักสูตร, วิศวกรรมเกษตร, Biological engineering

Abstract This paper is written concerning the curriculums of Agricultural Engineering in Thailand. The Agricultural Engineering curriculums of Kasetsart University, King Mongkut's Institue of Technology Ladkrabang and Khon Kaen University are described. The status of the graduates with the bachelor's degree in Agricultural Engineering from Kasetsart University are reported. The curriculum of Agricultural Engineering of China Agricultural University is also mentioned. The interesting aspect of the China Agricultural University curriculum is that the curriculum does not only focus on principles and theories, but also the engineering practices and experiments simultaneously. However, the pioneers of Biological and Agricultural Engineering curriculums would be Canada and the United States of America. It should be noted that the name, Agricultural Engineering, is considered part of the name, Biological Engineering.

Keywords: Curriculum, Agricultural engineering, Biological engineering

1

บทนา การเขียนบทความนี้เป็นเพียงความคิดเห็นส่วนตัวของผู้เขียน ซึ่งถูกรวบรวมข้อมูลส่วนหนึ่งจากโครงการเสวนา เรื่องทิศทางของ วิศวกรรมเกษตรเพื่อการรับมือ ASEAN Economics Community (AEC) 2015 ที่จัดให้มีขึ้นโดยหลักสูตรวิศวกรรมเกษตร สาขาวิชา วิศวกรรมเครื่องกล คณะวิศวกรรมศาสตร์ สถาบันเทคโนโลยีพระ 30

จอมเกล้าเจ้าคุณทหารลาดกระบัง วันศุกร์ที่ 18 พฤษภาคม พ.ศ.

2555 ณ คณะวิศวกรรมศาสตร์ เนื่องจากผู้เขียนได้รับเชิญให้เป็น วิทยากรบรรยายเรื่อง “การจัดการหลักสูตรวิศวกรรมเกษตรและ การเรียนการสอนเพื่อการรับมือ AEC 2015” ภายหลังการบรรยาย ได้ มี การเสวนาให้ ข้ อเสนอแนะจากผู้ ใหญ่ หลายท่ าน ทั้ งจาก สถาบั นวิ จั ยเกษตรวิ ศวกรรม กรมวิ ชาการเกษตร, กองส่ งเสริม

วารสารสมาคมวิศวกรรมเกษตรแห่งประเทศไทย ปีที่ 21 ฉบับที่ 1 (2558), 30-36 วิ ศวกรรมเกษตร กรมส่งเสริมการเกษตร และสมาคมวิศวกรรม เกษตรแห่ งประเทศไทย ตลอดจนผู้แทนจากมหาวิทยาลัยต่างๆ ที่ มี การเรี ยนการสอนสาขาวิ ศวกรรมเกษตร และที่ ส าคั ญคื อ Dr. Abdel Ghaly ศ า ส ต ร า จ า ร ย์ ท า ง Biological and Environmental Engineering จากภาควิชา Process Engineering คณะวิศวกรรมศาสตร์ Dalhousie University ประเทศแคนนาดา ทั้งนี้ท่านได้ให้ความรู้และข้อคิดที่น่าสนใจไว้ซึ่งจะเขียนในส่วนหลัง สาหรับบทความนี้จะเขียนเกี่ยวกับหลักสูตรต่างๆ ที่เกี่ยวข้องกับ สาขาวิ ชาวิ ศวกรรมเกษตรในช่ วงปี พ.ศ. 2551 ถึ ง 2555 เช่ น หลั กสู ตรวิ ศวกรรมเกษตรของประเทศไทย หลั กสู ตรวิ ศวกรรม เกษตรในประเทศจี น ตลอดจนหลั ก สู ต ร Biological and Agricultural Engineering ของ University of California, Davis, U.S.A. ทั้ งนี้ ผู้ เขี ยนไม่ มี วั ตถุ ประสงค์ ชี้ น าทิ ศทางการปรั บปรุ ง หลักสูตรวิศวกรรมเกษตรในประเทศไทยไปในทิศทางใดทิศทางหนึ่ง ในช่วงที่ผู้เขียนรวบรวมข้อมูลสาหรับบทความนี้ สาขาวิชา วิ ศวกรรมเกษตร มี ชื่ อเรี ยกแตกต่ างกั นไป เช่ น Department of Biological and Agricultural Engineering, Department of Biosystems Engineering, Department of Bioresources Engineering, Department of Biological Systems Engineering ใน ประเทศสหรั ฐ อเมริ ก าและประเทศแคนนาดา Department of Bioproduction and Machinery อ ยู่ ภ า ย ใ ต้ Division of Environmental Science and Technology และ Department of Agricultural System Engineering อ ยู่ ภ า ย ใ ต้ Division of Bioproduction Engineering ในประเทศญี่ ปุ่ น Department of Biosystems and Biomaterials Science and Engineering ในประเทศเกาหลีใต้ Department of Biological and Agricultural Engineering ในประเทศมาเลเซี ย Department of Agricultural Engineering, Department of Agricultural and Food Engineering, Farm Machinery and Power Department ใ น ประเทศอิ น เดี ย Department of Agricultural Engineering ใน ประเทศจีน Department of Agricultural Engineering ในประเทศ เวียดนาม ภาควิชาวิศว-กรรมเกษตร (Department of Agricultural Engineering) ใ น ป ร ะ เ ท ศ ไ ท ย Department of Agricultural Engineering ในประเทศฟิ ลิ ปปิ นส์ Department of Agricultural Engineering ในประเทศอินโดนีเซีย ในประเทศสิงคโปร์เท่าที่ทราบไม่ มีการเรียนการสอนในสาขาวิชาวิศวกรรมเกษตร ประเทศในทวีป ยุโรปก็ปรากฏทั้งที่เปลี่ยนชื่อไปแล้วกับที่ยังไม่เปลี่ยนชื่อ เป็นต้นว่า ในประเทศไอร์ แ ลด์ ใช้ ชื่ อ ว่ า Biosystems Engineering ใน ป ร ะ เ ท ศ ก รี ซ ใ ช้ ชื่ อ ว่ า Department of Biosystems

Engineering ในขณะที่ประเทศเยอรมัน ยังใช้ชื่อ Department of Agricul-tural Engineering ดังนั้นเพื่อให้เป็นที่เข้าใจตรงกันจึงขอทาความเข้าใจหลักสูตร สาขาวิชาวิศวกรรมเกษตร (Agricultural Engineering) ที่เปิดสอนใน ประเทศไทย หลักสูตร Agricultural Engineering ในประเทศจีน และ ในที่ สุ ด ก็ ค าว่ า Bio… ทั้ ง นี้ ข อยกตั ว อย่ า งของ Department of Biological and Agricultural Engineering, College of Engineering, University of California, Davis, U.S.A. 2

การจัดการเรียนการสอนหลักสูตรวิศวกรรมเกษตรใน ประเทศไทย ในช่ ว งปี พ.ศ. 2551 ถึ ง 2555 มหาวิ ท ยาลั ย ต่ า งๆ ทั่ ว ประเทศได้จัดให้มีการเรียนการสอนในหลักสูตรวิศวกรรมเกษตร เพื่อผลิตวิศวกรเข้าสู่ระบบทางการเกษตรและภาคอุตสาหกรรม ซึ่งก็อาจเป็นทั้ งอุตสาหกรรมเกษตรและอุตสาหกรรมทั่ วไป มี มหาวิทยาลัยในประเทศไทยที่เปิดสอนหลักสูตรวิศวกรรมเกษตร โดยตรงและหลักสู ตรที่เกี่ ยวข้ องถึ ง 12 หลักสูตร ในที่นี้ จะขอ ยกตั วอย่ างเพี ยง 3 แห่ ง แต่ ละหลั กสู ตรจั ดการเรียนการสอน อย่างไร ส่วนข้อมูลการทางานของบัณฑิตผู้ที่จบการศึกษาไปแล้ว จะยกตัวอย่างเพียงสถาบันเดียว คือ ภาควิชาวิศวกรรมเกษตร มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ วิทยาเขตกาแพงแสน ทั้งนี้เพื่อให้เห็น ภาพการออกไปทางานของบัณฑิตที่จบการศึกษาไปแล้ว 2.1 หลักสูตรวิศวกรรมศาสตร์บณ ั ฑิต สาขาวิศวกรรมเกษตร หลักสูตรปรับปรุง พ.ศ. 2551 คณะวิศวกรรมศาสตร์ กาแพงแสน มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ 2.1.1 ปรัชญาและวัตถุประสงค์ของหลักสูตร วิ ศ วกรรมเกษตรให้ ก ารศึ ก ษาด้ า นวิ ศ วกรรมศาสตร์ ที่ ประยุกต์ความรู้ด้านการผลิต การแปรสภาพ และการเก็บรักษา ผลผลิตเกษตร เพื่อช่วยพัฒนาการเกษตรของประเทศให้มีความ ยั่งยืน และสามารถพึ่งพาตนเองได้ โดยมีวัตถุประสงค์เพื่อ 1) ผลิตบัณฑิตให้เป็นวิศวกรในสาขาวิชาวิศวกรรมเกษตร ตามหลักสูตรที่สอดคล้องกับข้อบังคับของสภาวิศวกร ให้เป็นผู้ที่ มีความรู้ทางทฤษฎีและการปฏิบัติ มีความรับผิดชอบ คุณธรรม จริธรรม และมีความคิดริเริ่มสร้างสรรค์ 2) ให้บัณฑิตได้มีประสบการณ์ในการวิจัยพื้นฐานหรือการ วิจัยประยุกต์ ในสาขาวิชาวิศวกรรมเกษตร เพื่อให้ได้องค์ความรู้ ใหม่ เครื่องจักรเกษตร กระบวนการผลิต การแปรสภาพ และการ เก็บรักษาผลผลิตเกษตรที่เหมาะสมสาหรับประเทศไทยเพื่อเพิ่ม ผลผลิตและคุณภาพ

31

Thai Society of Agricultural Engineering Journal Vol. 21 No. 1 (2015), 30-36 3) สนั บ สนุ น แผนงานโครงการพั ฒ นาบุ ค ลากรด้ า น วิ ศวกรรมศาสตร์ และเทคโนโลยีของประเทศ เพื่ อน าไปสู่ การ พึ่งพาตนเองอย่างยั่งยืน และลดการนาเข้าเครื่องจักรกลเกษตร 2.1.2 หลักสูตร 1) หน่วยกิตรวมตลอดหลักสูตร ไม่น้อยกว่า 146 หน่วยกิต 2) โครงสร้างของหลักสูตร - หมวดวิชาศึกษาทั่วไป ไม่น้อยกว่า 30 หน่วยกิต  กลุ่มวิชาวิทยาศาสตร์และคณิตศาสตร์ 10 หน่วยกิต  กลุ่มวิชาภาษา 12 หน่วยกิต  กลุ่มวิชาสังคมศาสตร์ 3 หน่วยกิต  กลุ่มวิชามนุษยศาสตร์ 3 หน่วยกิต  กลุ่มวิชาพลศาสตร์ 2 หน่วยกิต - หมวดวิชาเฉพาะ ไม่น้อยกว่า 110 หน่วยกิต  วิชาแกน 24 หน่วยกิต  วิชาเฉพาะบังคับ 80 หน่วยกิต  วิชาเฉพาะเลือก ไม่น้อยกว่า 6 หน่วยกิต - หมวดวิชาเลือกเสรี 6 หน่วยกิต - การฝึกงาน ไม่น้อยกว่า 240 หน่วยกิต ยกเว้นนิสิตทีเ่ ข้าโครงการสหกิจศึกษา หมายเหตุ รายละเอี ยดรายวิ ชาศึ กษาได้ จากเอกสารหลั กสู ตร (คณะวิศวกรรมศาสตร์ กาแพงแสน หาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ , 2551) 2.2 หลักสูตรวิศวกรรมศาสตรบัณฑิต สาขาวิศวกรรมเกษตร หลักสูตรปรับปรุง พ.ศ. 2552 คณะวิศวกรรมศาสตร์ สถาบัน เทคโนโลยีพระจอมเกล้าเจ้าคุณทหารลาดกระบัง สาขาวิ ศ วกรรมเกษตรมุ่ งเน้ น การศึ ก ษาใน 3 ด้ า น คื อ ด้ า นเครื่ อ งจั ก รกลเกษตรและวิ ศ วกรรมหลั ง การเก็ บ เกี่ ย ว ด้านวิศวกรรมดินและน้า และด้านพลังงานและสิ่งแวดล้อม 2.2.1 หลักสูตร 1) หน่วยกิตรวมตลอดหลักสูตร ไม่น้อยกว่า 145 หน่วยกิต 2) โครงสร้างหลักสูตร - หมวดวิชาศึกษาทั่วไป 30 หน่วยกิต  กลุ่มวิชาสังคมศาสตร์ 6 หน่วยกิต  กลุ่มวิชามนุษยศาสตร์ 6 หน่วยกิต  กลุ่มวิชาภาษา 12 หน่วยกิต  กลุ่มวิชาวิทยาศาสตร์และคณิตศาสตร์ 6 หน่วยกิต

32

- หมวดวิชาเฉพาะ 109 หน่วยกิต  กลุ่มวิชาแกน 21 หน่วยกิต  กลุ่มวิชาวิศวกรรมพื้นฐาน 9 หน่วยกิต  กลุ่มวิชาบังคับ 67 หน่วยกิต  กลุ่มวิชาเลือกเฉพาะสาขา 6 หน่วยกิต  กลุ่มวิชาการศึกษาทางเลือก 6 หน่วยกิต - หมวดวิชาเลือกเสรี 6 หน่วยกิต หมายเหตุ รายละเอี ยดรายวิ ชาศึ กษาได้ จากเอกสารหลั กสู ตร (คณะวิศวกรรมศาสตร์ สถาบันเทคโนโลยีพระจอมเกล้าเจ้ าคุณ ทหารลาดกระบัง, 2552) 2.3 หลักสูตรวิศวกรรมศาสตรบัณฑิต สาขาวิศวกรรมเกษตร หลักสูตรปรับปรุง พ.ศ. 2550 คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยขอนแก่น 2.3.1 ปรัชญาและวัตถุประสงค์ของหลักสูตร 1) ปรัชญา หลั กสู ตรนี้ ผลิตบัณฑิ ตให้ มีความรู้ทั้งภาคทฤษฎี และ ภาคปฏิบัติในศาสตร์ที่ใช้วิชาชีพวิศวกรรมเกษตร ตามกระบวนการ เรี ยนการสอนที่ เน้ นผู้เรียนเป็นศู นย์กลางให้ มีความสามารถใน ความรู้ด้านทฤษฎีและปฏิบัติใช้ได้อย่างมีประสิทธิภาพ ก่อให้เกิด ประโยชน์ต่อส่วนรวม ด้วยการมีคุณธรรม จริยธรรมแห่งวิชาชีพ 2) หลั ก สู ต รวิ ศ วกรรมศาสตรบั ณ ฑิ ต สาขาวิ ศ วกรรม เกษตร มีวัตถุประสงค์ให้ผู้สาเร็จการศึกษา  ในกลุ่มวิชาชีพวิศวกรรมดินและน้า และกลุม่ วิชาชีพ วิศวกรรมเครื่องจักรกลเกษตร มีความสามารถตามมาตรฐาน คุณภาพและตามความต้องการของประเทศ  สามารถน าความรู้ วิ ช าชี พ ใช้ ใ นการแก้ ปั ญ หาและ พัฒนางานเกษตรตลอดจนงานอุตสาหกรรม และทรัพยากร ธรรมชาติอย่างมีประสิทธิภาพ  สามารถถ่ า ยทอดความรู้ ตลอดจนมี จ รรยาบรรณ ศีลธรรมอย่างเหมาะแก่วิชาชีพ 2.3.2 หลักสูตรวิศวกรรมศาสตร โครงสร้างหลักสูตรวิศวกรรมศาสตรบัณฑิต สาขาวิศวกรรม เกษตร แบ่งออกเป็น 2 กลุ่มวิชาชีพ คือ กลุ่มวิชาชีพวิศวกรรม เครื่องจักรกลเกษตร และกลุ่มวิชาชีพวิศวกรรมดินและน้า ซึ่งใน ภาคการศึกษาปลายของปีการศึกษาที่ 1 นักศึกษาจะต้องเลือก เรียนได้เพียงกลุ่มวิชาชีพหนึ่งเท่านั้น โครงสร้างของหลักสูตรแต่ ละกลุ่มวิชาชีพมีรายละเอียดดังแสดงใน Table 1

วารสารสมาคมวิศวกรรมเกษตรแห่งประเทศไทย ปีที่ 21 ฉบับที่ 1 (2558), 30-36 3

การรับรองหลักสูตรวิศวกรรมศาสตรบัณฑิต หลักสูตรวิศวกรรมศาสตรบัณฑิต สาขาวิชาวิศวกรรมเกษตร ทุกหลักสูตรจาเป็นต้องเป็นไปตามข้อบังคับสภาวิศวกรว่าด้วย การรั บรองปริ ญญา ประกาศนี ยบั ตร หรื อวุ ฒิ บั ตรเที ยบเท่ า ปริญญาในสาขาวิศวกรรมศาสตร์ พ.ศ. 2543 ปริญญา ประกาศนียบัตร และวุฒิบัตรเทียบเท่าปริญญาใน สาขาวิศวกรรมศาสตร์ที่สภาวิศวกรให้การรับรองจะต้องมีหลักสูตร ที่ มี การเรี ยนการสอนวิ ชาชี พพื้ นฐานทางวิ ทยาศาสตร์ (Basic Sciences) เป็นไปตามเกณฑ์ที่คณะกรรมการสภาวิศวกรกาหนด และมี วิ ชาชี พพื้ นฐานทางด้ านวิ ศวกรรม (Basic Engineering) ไม่ น้ อยกว่ า 18 หน่ วยกิ ต จากจ านวนวิ ชาไม่ น้ อยกว่ า 6 วิ ชา และมีวิชาเฉพาะทางวิศวกรรม (Specific Engineering) ไม่น้อยกว่า 12 หน่วยกิต จากจานวนวิชาไม่น้อยกว่า 4 วิชา ในการศึกษาจาก ระบบทวิภาคโดยมีรายวิชาและเนื้อหาและรายละเอียดอื่นๆ ตามที่ คณะกรรมการสภาวิศวกรกาหนด วิ ชาพื้ นฐานวิ ทยาศาสตร์ ที่ สภาวิ ศวกรจะให้ การรั บรอง ปริ ญ ญา ประกาศนี ย บั ต รและวุ ฒิ บั ต รเที ย บเท่ า ปริ ญ ญาใน สาขาวิ ชาวิ ศวกรรมศาสตร์ ให้ ประกอบด้ วยกลุ่ มวิ ชาพื้ น ฐาน ดังต่อไปนี้ 1) กลุ่ ม วิ ช าพื้ น ฐานทางคณิ ต ศาสตร์ ไม่ น้ อ ยกว่ า 9 หน่วยกิต 2) กลุ่มวิชาพื้นฐานทางฟิสิกส์ ไม่น้อยกว่า 6 หน่วยกิต 3) กลุ่มวิชาพื้นฐานทางเคมี ไม่น้อยกว่า 3 หน่วยกิต หมายเหตุ กลุ่มวิชาพื้นฐานทางฟิสิกส์และเคมีจะต้องมีการเรียน การสอนภาคปฏิบัติการด้วย แต่จะไม่นับหน่วยกิตปฏิบัติการให้ 4

การทางานของบัณฑิตผู้จบการศึกษาสาขาวิศวกรรม เกษตร (มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์, 2555) สภาวะการทางานของบัณฑิตผู้จบการศึกษาจากหลักสูตร วิ ศวกรรมศาสตรบั ณฑิ ต สาขาวิ ศวกรรมเกษตร มหาวิ ทยาลั ย เกษตรศาสตร์ จากผลการส่งแบบสอบถามทั้งหมด 468 ฉบับ ได้รับ

การตอบกลับมา 94 ฉบับ สามารถนามาสรุปลักษณะการทางาน ของผู้จบการศึกษาได้ดังนี้ 1) รับราชการ เจ้าหน้าที่หน่วยงานของรัฐ 2) รัฐวิสาหกิจ 3) พนักงานบริษัท องค์กรธุรกิจเอกชน (วิศวกร ผู้บริหาร วิ ศวกรที่ ปรึ กษา งานวิ จั ยและพั ฒนา งานอุ ตสาหกรรมทั่ วไป และงานอุ ตสาหกรรมที่ ด าเนิ น การเกี่ ย วกั บ การผลิ ตผลิ ต ผล การเกษตร) 4) ดาเนินธุรกิจอิสระ เจ้าของกิจการ จากลั ก ษณะการท างานมี ทั้ ง กลุ่ ม ที่ ท างานในสายงาน วิ ศวกรรมเกษตร กลุ่ มนี้ มี ทั้ งข้ าราชการ พนั กงานบริ ษั ท และ อาจารย์ ในสถาบั นอุ ดมศึ ก ษา ส่ วนกลุ่ มที่ ท างานในสายงาน วิ ศ วกรรมเครื่ อ งกลก็ มี ทั้ ง พนั ก งานบริ ษั ท และอาจารย์ ใ น สถาบั น อุ ด มศึ ก ษา นอกจากนี้ ก็ ยั งมี ก ลุ่ ม ท างานในสายงาน วิศวกรรมโยธา (งานแหล่งน้า งานสิ่งแวดล้อม) สายงานวิศวกรรม อุ ตสาหการ สายงานวิ ศวกรรมอาหาร เป็ นอาจารย์ ในสถาบัน อุดมศึกษา และกลุ่มที่ดาเนินธุรกิจอิสระเป็นเจ้าของกิจการก็มี บ้าง สิ่งที่น่าสังเกตก็คือ กลุ่มที่ทางานในบริษัทจะมีทั้งตาแหน่ง วิศวกร ผู้จัดการแผนก ผู้จัดการฝ่าย และผู้จัดการทั่วไป ส่วน การศึกษาภายหลังจากจบปริญญาตรีสาขาวิศวกรรมเกษตรไป แล้ ว ก็ มี ทั้ ง ที่ ไ ปศึ ก ษาต่ อ ในระดั บ ปริ ญ ญาโท ปริ ญ ญาเอก (ผู้ ที่ ท างานบริ ษั ทอาจจะศึ กษาต่ อในสายวิ ชาอื่ นที่ ไม่ ใช่ ส าขา วิศวกรรมเกษตร ส่วนผู้ที่เป็นอาจารย์ในสถาบันอุดมศึกษาก็จะ ศึกษาต่อในวิชาชีพที่ตัวเองสอน) เมื่อกล่าวถึงหลักสูตรส่วนใหญ่ ให้ความเห็นว่าเหมาะสมสาหรับการหางานทาได้ทั้งตรงสาขาที่ เรี ยนและสาขาที่ สั มพั นธ์ กั น ขณะนี้ หลั กสู ตรสาขาวิ ศวกรรม เกษตรมีสิทธิขอรับใบอนุญาตประกอบวิชาชีพวิศวกรรมควบคุม กว. วิศวกรรม เครื่องกล และก็มีบ้างที่ให้ความเห็นว่าเรียนจบ สาขาวิศวกรรมเกษตรหางานได้ยากเนื่องจากผู้ประกอบการยังไม่ รู้ จั กค าว่ า วิ ศวกรรมเกษตร ไม่ เหมื อนกั บวิ ศวกรรมเครื่ องกล วิศวกรรมโยธา

33

Thai Society of Agricultural Engineering Journal Vol. 21 No. 1 (2015), 30-36 Table 1 โครงสร้างหลักสูตรวิศวกรรมศาสตรบัณฑิต สาขาวิศวกรรมเกษตร หลักสูตรปรับปรุง พ.ศ. 2550 มหาวิทยาลัยขอนแก่น.

1. หมวดวิชาศึกษาทั่วไป - กลุ่มวิชาภาษา - กลุ่มวิชามนุษยศาสตร์และสังคมศาสตร์ - กลุ่มวิชาคณิตศาสตร์และวิทยาศาสตร์ 2. หมวดวิชาเฉพาะ - กลุ่มวิชาพื้นฐานวิชาชีพวิศวกรรมศาสตร์ - กลุ่มวิชาพื้นฐานวิชาชีพวิศวกรรมเกษตร - กลุ่มวิชาชีพวิศวกรรมเกษตร - กลุ่มวิชาชีพเลือกเรียน - กลุ่มวิชาฝึกงานและสหกิจศึกษา 3. หมวดวิชาเลือกเสรี รวม

จานวนหน่วยกิตตามแผนการสอน กลุ่มวิชาชีพวิศวกรรมดินและนา กลุ่มวิชาชีพวิศวกรรมเครื่องจักรกลเกษตร แผน 1 แผน 2 30 30 30 12 12 12 6 6 6 12 12 12 ฝึกงาน สหกิจ ฝึกงาน สหกิจ ฝึกงาน 116 116 117 117 136 31 31 31 31 31 46

46

47

47

44

30 9 0

27 3 9

30 9 0

27 3 9

52 9 0 6 172

6 152

หมายเหตุ รายละเอียดรายวิชาศึกษาได้จากเอกสารหลักสูตร (คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยขอนแก่น, 2550)

5

หลักสูตร Agricultural Engineering ในประเทศจีน Department of Agricultural Engineering เป็นภาควิ ชาที่ สั งกั ด College of Engineering, China Agricultural University ประเทศจีน การศึกษาระดับปริญญาตรี สาขาวิศวกรรมเกษตรใช้ ระยะเวลาเรียน 4 ปี เรียนไม่น้อยกว่า 168 หน่วยกิต วิชาที่สอน รวมถึง ฟิสิกส์ คณิตศาสตร์ เคมี มนุษยศาสตร์และสังคมศาสตร์ เศรษฐศาสตร์และการจัดการ วิศวกรรมศาสตร์ ชีววิทยาพื้นฐาน สาหรับกลุ่มวิชาวิศวกรรมเกษตรเน้นไปที่วิศวกรรมเครื่องจักรกล เกษตร (ขบวนการก่ อนเก็ บเกี่ ยวและหลั งเก็ บเกี่ ยว) และที่ น่ า สั งเกตก็ คื อ การที่ หลั กสู ตรเรี ยนถึ ง 168 หน่ วยกิ ต ก็ เพราะว่ า หลักสูตรที่เขียนไว้ นอกจากจะเรียนทางหลักการและทฤษฎีแล้ว ยังเน้นไปที่ปฏิบัติการและการทดลอง เป็นต้นว่ารายวิชาต่ างๆ เหล่ า นี้ Mechanical CAD/CAM Experiment, Robotic Creation Experiment (1), Robotic Creation Experiment (2), Robotic Creation Experiment (3), Technological Innova-tion Practice, Metals Technology Practive (A), และ Agricul-tural Machinery of Equipment Manufacturing Practice เป็นต้น 6

ทาความเข้าใจคาว่า Bio… บทความในส่ วนนี้ ถู กสรุ ปข้ อมู ลมาจากการบรรยายของ Dr. Abdel Ghaly ในโครงการเสวนา เรื่ องทิ ศทางของวิ ศวกรรม เกษตรเพื่ อ การรั บ มื อ ASEAN Economics Community (AEC) 2015 ซึ่ ง เป็ น ประวั ติ เ กี่ ย วกั บ Agricultural Engineering และ 34

6 153

Biological Engineering ภาควิชาวิศวกรรมเกษตร (Depart-ment of Agricultural Engineering) สั ง กั ด Iowa Agricultural College, Iowa State University ประเทศสหรั ฐ อเมริ ก า ถู ก ตั้ ง ขึ้ น ในปี ค.ศ. 1908 และมี การเรียนการสอนในระดับปริญญาตรี ส่ วนใน ประเทศแคนนาดา ภาควิ ชาวิ ศวกรรมเกษตร สั งกั ด Faculty of Agricultural Science, University of Mani-toba ถู ก ตั้ ง ขึ้ น ในปี ค.ศ. 1906 และมีการเรียนการสอนระดับปริญญาตรี สาขาวิศวกรรม เกษตร ในปี ค.ศ. 1908 ต่อมาปี ค.ศ. 1912 ชื่อคาว่า “Biological Engineering” เริ่มปรากฏขึ้นในประเทศสหรัฐอเมริกา และก็หายไป ไม่ ป รากฏอี ก จนกระทั่ ง ปี ค.ศ. 1965 มี 4 มหาวิ ท ยาลั ย คื อ Mississippi State University (USA), North Carolina State University (USA), University of Guelph (Canada) แ ล ะ Technical University of Nova Scotia (Canada) เป็ น ผู้ น า เ ป ลี่ ย น ชื่ อ จาก Agricultural Engineering มาเป็ น Biological Engineering จนกระทั่งปี ค.ศ. 1980 เกิดปัญหาด้านเศรษฐกิจกับ อุตสาหกรรมเครื่องจักรกลเกษตร มีการลดลงของปริมาณงานของ นักศึกษาที่จบใหม่ในอาชีพอุตสาหกรรมเครื่องจักรกลเกษตร และ ขณะเดียวกันจานวนสมาชิกของสมาคมวิชาชีพ American Society of Agricultural Engineers (ASAE) และ Canadian Society of Agricultural Engineers (CSAE) ก็ ล ดจ านวนลง ดั งนั้ น ในปี ค.ศ. 1987 บรรดาหัวหน้าภาควิชาวิศวกรรมเกษตรในมหาวิทยาลัย ต่างๆ ทั้งในประเทศสหรัฐอเมริกา และประเทศแคนนาดาได้มา

วารสารสมาคมวิศวกรรมเกษตรแห่งประเทศไทย ปีที่ 21 ฉบับที่ 1 (2558), 30-36 ประชุ มร่ วมกั นเพื่ อ พยายามแก้ ปั ญหาจ านวนนั กศึ กษาที่ ล ด น้อยลง และให้ข้อสรุปว่าชื่อ Agricultural Engineering เป็นคาที่ ถูกจากัดวงแคบเกินไปและก็ไม่ ได้แสดงถึงความรู้ในโปรแกรม การศึกษา ดังนั้นในปี ค.ศ. 1989 จึงมีการเปลี่ยนแปลงครั้งใหญ่ โดยเปลี่ยนชื่อจาก Agricultural Engineering มาเป็น Biological Engineering ทั้งนี้คาว่า Agricultural Engineering เป็นส่วนหนึ่ง ของค าว่ า Biological Engineering ในปี ค.ศ. 2000 หลาย หน่วยงานภาควิชาวิศวกรรมเกษตรเดิมก็เปลี่ยนชื่อเป็น Biological Engineering, Bioresources Engineering, Biosystems Engineering และ Biological Systems Engineering จากผลการเปลี่ ย นชื่ อ จึ ง ส่ งผลท าให้ จ านวนนั กศึ กษาเพิ่ มมากขึ้ น และในปี ค.ศ. 2004 ชื่ อ CSAE ก็ เ ปลี่ ย นเป็ น CSBE และปี ค.ศ. 2005 ชื่ อ ASAE ก็เปลี่ยนเป็น ASABE ใน Figure 1 เป็นการแสดงความสัมพั นธ์ ระหว่างสายงานที่เกี่ยวข้องกับ Biological Engineering

Figure 1 ความสัมพันธ์ระหว่างสายงานที่เกี่ยวข้องกับ Biological Engineering (Ghaly, 2012).

ต่อไปนี้จะขอทาความเข้าใจคาว่า Bio… โดยยกตัวอย่าง 6.1 Department of Biological and Agricultural Engineering, College of Engineering, University of California, Davis, U.S.A. 6.1.1 ภารกิจ (Mission): หน่วยงาน Department of Biological and Agricultural Engineering มี แ นวคิ ด เพื่ อ ท าให้ เ กิ ด ความก้ า วหน้ า ทางด้ าน วิศวกรรมศาสตร์ผนวกกับการพิจารณาด้านระบบทางชีววิ ทยา (biological systems) เป้ า หมายของหน่ ว ยงานนี้ เ พื่ อ ให้ เ กิ ด ความก้าวหน้าด้านการสอนทางวิทยาศาสตร์โดยพิจารณาทั้งด้าน หลักการ (principles) และการประยุกต์ (application) เผยแพร่ ความรู้ด้านวิศวกรรมศาสตร์ที่มีความจาเป็นต่อการผลิตผลิตผล เกษตรที่มีประสิทธิภาพ เผยแพร่และพิจารณาขบวนการการผลิต โดยพิจารณาด้านชีววิทยา เป็นต้นว่า ด้านอาหาร ด้านอาหารสัตว์

และพืชเส้นใย ในขณะที่ต้องอนุรั กษ์ แหล่ งธรรมชาติ คานึ งถึ ง คุ ณภาพด้ านสิ่งแวดล้อม และสุ ขภาพและความปลอดภัยของ มนุษย์ 6.1.2 วัตถุประสงค์ (Objectives): ให้ นั ก ศึ ก ษาเรี ย นหลั ก พื้ น ฐานคณิ ต ศาสตร์ ฟิ สิ ก ส์ วิทยาศาสตร์ชีวภาพ และวิศวกรรมศาสตร์ ทั้งนี้เพื่อให้เกิดสมดุล ระหว่ างปั ญหาการปฏิ บั ติ และหลั กการพื้ นฐาน เป็ นการสอน นักศึกษาเพื่อให้รู้จักการพัฒนาให้เกิดความชานาญสาหรับการ แก้ ปั ญ หาทางวิ ศ วกรรมเมื่ อ พิ จารณาจากระบบทางชี วภาพ (biological system) โดยใช้ วิ ธี การวิ เคราะห์ ( analysis) การสั ง เคราะห์ (synthesis) และเทคนิ ค การออกแบบทาง วิศวกรรม ขณะเดียวกันจะต้องเตรียมตัวให้นักศึกษาเพื่อจะเข้า ไปสู่ การปฏิ บั ติ ทางวิ ศวกรรมศาสตร์ (engineering practice) และการศึ กษาในระดั บบั ณฑิ ตศึ กษา (graduate education) เช่ น เดี ย วกั น ต้ อ งพิ จ ารณาการเรี ย นรู้ ต ลอดชี วิ ต และท าให้ นักศึกษาสามารถทางานร่วมกับผู้อื่นได้และสามารถสื่อสารกับ ผู้อื่นอย่างมีประสิทธิผล นอกจากนี้ก็ต้องให้การศึกษาความรู้ด้าน เศรษฐศาสตร์ ความรับผิดชอบในอาชีพ และคานึงถึงสิ่งแวดล้อม 6.1.3 สาขา Biological Systems Engineering Biological Systems Engineering เป็นสาขาวิศวกรรมหลัก ที่ ใ ช้ ค วามรู้ ชี ว วิ ท ยาเป็ น หลั ก ในทางวิ ท ยาศาสตร์ ในยุ ค วิวัฒนาการใหม่ของชีววิทยา (biology) และเทคโนโลยีชีวภาพ (biotechnology) วิศวกรมีความจาเป็นต้องทางานควบคู่ไปกั บ นักวิทยาศาสตร์เพื่อที่จะนาผลงานในห้องปฏิบัติการพัฒนาไปสู่ การผลิตในเชิงการค้า การผลิตในภาคอุตสาหกรรมที่เกี่ยวข้องกับ พืชและสัตว์ เป็นต้นว่า พลังงานชีวภาพ (bioenergy) ขบวนการ ชีวภาพ (bioprocessing) เทคโนโลยีชีวภาพ (biotechnology) ขบวนการผลิ ต ด้ า นอาหาร (food processing) การประมง (aquaculture) การเกษตร (agriculture) และผลิตผลจากป่าไม้ สิ่งต่างๆ เหล่านี้ต้องการวิศวกรที่มีความรู้ด้านชีวภาพ การศึกษาในชั้นปีที่ 1 และปีที่ 2 ผู้เรียนสาขา Biological Systems Engineering ต้องการศึกษาวิชาหลักทางด้านวิศวกรรม ศาสตร์ ประกอบด้วยวิ ชาด้านคณิตศาสตร์ ฟิสิกส์ เคมี วิทยา ศาสตร์ วิ ศ วกรรม (engineering science) และมนุ ษ ย์ ศ าสตร์ ขณะเดี ยวกั นผู้ ที่ ศึกษาด้าน Biological Systems Engineering ต้องมีความรู้วิทยาศาสตร์ที่เกี่ยวกับชีววิทยา

35

Thai Society of Agricultural Engineering Journal Vol. 21 No. 1 (2015), 30-36 Mathematics Mathematics Physics Chemistry Biological Sciences Biological Systems Engineering Engineering Biological Systems Engineering University Writing Program Communication General Education electives Minimum Lower Division

Units 16 6 15 10 14 4 11 4 4 4 8 96

ในการศึ ก ษาระดั บ ชั้ น ปี ที่ 3 และ 4 การศึ ก ษาสาขา Biological Systems Engineering ต้ องเรี ยนวิ ชาแกนที่ เน้ นไปที่ การบูรณาการชีววิทยาและฟิสิกส์กับวิชาทางด้านวิศวกรรมศาสตร์ สาขาเชี่ ยวชาญที่ เน้ นเป็ นวิ ชาเลื อก (Upper Division Requirements) มีด้วยกัน 8 สาขา Agricultural Engineering Aquaculture Engineering Bioenergy Engineering Biomechanics/Premedicine/Preveterinary Medicine Biotechnical Engineering Ecological Systems Engineering Food Engineering Forest Engineering 6.1.4 สาขาวิศวกรรมเกษตร (Agricultural Engineering) นักศึกษาที่เลือกในสายงานวิศวกรรมเกษตรก็มีการบูรณา การวิเคราะห์และออกแบบโดยการประยุกต์ความรู้ด้านชีววิ ทยา เพื่อแก้ปัญหาในด้านการผลิต การขนส่ง และขบวนการผลิตสินค้า เกษตร เป็นต้นว่า อาหาร พืชเส้นใย ยารักษาโรค และอื่นๆ ที่เป็น ความต้ องการของมนุ ษย์ การออกแบบเครื่ องจั กรกลเกษตร ขบวนการการผลิตระบบเกษตรกรรมที่เกี่ยวข้องกับพืชและสัตว์ รวมทั้ ง การจั ด การในด้ า นธาตุ อ าหารพื ช และของเสี ย ใน ขณะเดียวกันที่ต้องการคานึงถึงผลกระทบที่มีต่อสิ่งแวดล้อม ทั้งนี้ เป็นการเตรียมให้นักศึกษาเรียนรู้หลักการพื้นฐานการผลิตด้าน การเกษตรโดยพิจารณาพื้นฐานด้านวิศวกรรม วิศวกรเกษตรจะ ประกอบอาชีพที่มีความรู้เกี่ยวกับการปฏิบัติในอาชีพของตั วเอง และเป็นผู้จัดการในโครงการต่างๆ ที่เกี่ยวข้องกับการผลิ ตด้ าน การเกษตร การผลิ ตเครื่ องจั กรกลเกษตรต่ างๆ ขบวนการด้ าน

36

อาหาร วิ ศวกรที่ ปรึ กษา ประกอบอาชี พส่ วนตั ว และท างาน หน่วยงานรัฐบาล 7

ข้อเสนอแนะที่สาคัญในการเสวนา “ทิศทางของวิศวกรรม เกษตรเพือ่ การรับมือ ASEAN Economics Community (AEC) 2015” การที่พยายามปรับปรุงหลักสูตรวิศวกรรมเกษตรในประเทศ ไทยในอนาคตควรพิจารณาจากสิ่งต่างๆ เหล่านี้ 1) สถานการณ์ ที่ เ กี่ ย วข้ อ งกั บ หลั ก สู ต รในขณะนั้ น เป็นต้นว่า สภาวะการทางานของบัณฑิตผู้จบการศึกษา ไปแล้ ว สถาบั นที่ มี ส่ วนเกี่ ยวข้ องกั บหลั กสู ตร เช่ น สภาวิศวกร 2) งานวิจัยด้านเครื่องจักรกลเกษตรในประเทศไทยยังมี ให้ศึกษาอีกมาก 3) ต้องทาความเข้าใจคาว่า Bio… ให้ดี 4) หน่วยงานที่มีส่วนเกี่ยวข้องกับการบริหารหลักสูตรมี ความสาคัญมาก 5) ประเทศในแถบอาเซียนที่ใช้คาว่า Department of Biological and Agricultural Engineering มี เ พี ย ง ประเทศเดียว คือ มาเลเซีย และด้วยสาขาวิศวกรรม เกษตรเป็ น ส่ ว นหนึ่ ง ของ Biological Engineering ดังนั้นก็คงจะไม่มีผลต่อการศึกษาในสาขาวิศวกรรม เกษตรในปี 2015 มากนัก เพียงแต่เตรียมความพร้อม ด้ า นคุ ณ ภาพและเพิ่ ม ความรู้ ด้ า นภาษาอั ง กฤษให้ มากขึ้น 6) ถ้ า จะเปลี่ ย นชื่ อ จริ งก็ ค วรตั้ ง คณะกรรมการศึ ก ษา ในระยะ 15-20 ปีข้างหน้า (Ghaly, 2012) 8 เอกสารอ้างอิง [1] คณะวิ ศวกรรมศาสตร์ ก าแพงแสน มหาวิ ทยาลั ย เกษตรศาสตร์. 2551. หลักสูตรวิศวกรรมศาสตรบัณฑิต สาขาวิชาวิศวกรรมเกษตร หลักสูตรปรับปรุง พ.ศ. 2551.

[2] คณะวิศวกรรมศาสตร์ สถาบันเทคโนโลยีพระจอมเกล้า เจ้าคุณทหารลาดกระบั ง. 2552. หลักสูตรวิศวกรรม ศาสตรบั ณฑิ ต สาขาวิ ชาวิ ศวกรรมเกษตร หลั กสู ตร ปรับปรุง พ.ศ. 2552.

[3] ภาควิ ศ วกรรมเกษตร คณะวิ ศ วกรรมศาสตร์ มหาวิ ทยาลั ยขอนแก่ น. 2550. หลั กสู ตรวิ ศวกรรม ศาสตรบั ณฑิ ต สาขาวิ ชาวิ ศวกรรมเกษตร หลั กสู ตร ปรับปรุง พ.ศ. 2550.

[4] มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์. 2555. สภาวะการทางาน ของบัณฑิตผู้จบการศึกษาสาขาวิศวกรรมเกษตร มก. สารวจปี พ.ศ. 2555.

[5] Ghaly, A. 2012. Personal communication.

วารสารสมาคมวิศวกรรมเกษตรแห่งประเทศไทย ปีที่ 21 ฉบับที่ 1 (2558), 37-44

วารสารสมาคมวิศวกรรมเกษตรแห่งประเทศไทย ปีที่ 21 ฉบับที่ 1 (2558) 37-44 Available online at www.tsae.asia

บทความวิจัย ISSN 1685-408X

การพัฒนาเครื่องกะเทาะเมล็ดบัวหลวงแห้ง Development of a Dry Lotus Seed Sheller จตุรงค์ ลังกาพินธุ์ 1*, สุนัน ปานสาคร1, ภูรินทร์ อัครกุลธร2 Jaturong Langkapin1*, Sunan Parnsakhorn1, Purin Akarakulthon2 1ภาควิชาวิศวกรรมเกษตร,

คณะวิศวกรรมศาสตร์, มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลธัญบุรี, ธัญบุร,ี ปทุมธานี, 12110 of Agricultural Engineering, Faculty of Engineering, Rajamangala University of Technology Thanyaburi, Thanyaburi, Pathumthani, 12110 2ภาควิชาเทคโนโลยีหลังการเก็บเกี่ยวและแปรสภาพ, คณะเทคโนโลยีการเกษตร, มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลธัญบุรี, ธัญบุร,ี ปทุมธานี, 12110 2Department of Post Harvesting Tecnology, Faculty of Agricultural Tecnology, Rajamangala University of Technology Thanyaburi, Thanyaburi, Pathumthani, 12110 *Corresponding author: Tel: +-662-549-3328, Fax: +-662-549-3581, E-mail: Leaw44@yahoo.com; jaturong.l@en.rmutt.ac.th 1Department

บทคัดย่อ เครื่องกะเทาะเมล็ดบั วหลวงแห้ งถูกออกแบบและสร้างขึ้ นเพื่ อลดเวลาและแรงงานในการกะเทาะเปลือกเมล็ดบั วหลวงแห้ ง เครื่องต้นแบบประกอบด้วย โครงสร้างเครื่อง ชุดป้อนเมล็ด ชุดกะเทาะเมล็ด 2 ชุด ที่ติดตั้งใบมีดกะเทาะแบบทรงกระบอก เส้นผ่านศูนย์กลาง 10.5 และ 11.5 mm ตามลาดับ ระบบส่งกาลัง และใช้มอเตอร์ไฟฟ้า ขนาด 2 hp เป็นต้นกาลัง การทางานของเครื่องเริ่มจากผู้ทางานป้อน เมล็ดบัวหลวงแห้งลงในช่องป้อนเมล็ดบัวทางด้านบนของเครื่อง หลังจากนั้นเมล็ดบัวจะถูกลาเลียงเข้าสู่ชุดกะเทาะเมล็ดโดยจานป้อนเมล็ด เมล็ดบัวหลวงที่ผ่านการกะเทาะจะร่วงออกจากชุดกะเทาะลงทางด้านหน้าของเครื่อง จากผลการทดสอบพบว่าเครื่องต้นแบบสามารถทางาน ได้ ดี ที่ สุ ดที่ ความเร็ วของก้ านกระทุ้ งของชุ ดกะเทาะ 13.3 mm s-1 มี ความสามารถในการท างาน 1.3±0.1 kg hr-1 ชุ ดกะเทาะชุ ดแรกมี เปอร์เซ็นต์การกะเทาะและเปอร์เซ็นต์ความเสียหาย 75.7±6.4 และ 18.2±0.7% ตามลาดับ ส่วนชุดกะเทาะชุดที่สองมีเปอร์เซ็นต์การกะเทาะ และเปอร์เซ็นต์ความเสียหาย 73.3±4.0 และ 20.2±1.8% ตามลาดับ มีอัตราการสิ้นเปลืองพลังงานไฟฟ้า 0.52 kW-hr จากการวิเคราะห์เชิง เศรษฐศาสตร์วิศวกรรมพบว่าใน 1 ปี ใช้เครื่องกะเทาะเมล็ดบัวหลวงทางาน 1,200 hr มีค่าใช้จ่ายเฉลี่ยของเครื่อง 24 Baht kg-1 ระยะเวลา คืนทุน 3 month และการใช้งานที่จุดคุ้มทุน 40 hr year-1 เมื่อเปรียบเทียบกับแรงงานคน คาสาคัญ: บัวหลวง, เมล็ดบัวหลวงแห้ง, เครื่องกะเทาะ

Abstract A dry lotus seed sheller was designed and fabricated to reduce shelling time and number of labor for the dry lotus seed shell removing. The prototype consisted of main frame, feeding unit, 2 sizes of shelling unit; the 10.5 and 11.5 mm cylinder cutting balde were installed in first and second shelling unit, respectively, the power transmission unit, and 2 hp electric motor was used as a prime mover. The dry lotus seeds were fed manually into feeding chute at the top of the machine, then were conveyed to shelling unit by seed feeder, and left through in front of the machine after shelling. Testing results indicated that the best shelling quality was obtained when operated at 13.3 mm s-1 piercing rod speed. Working capacity was found to be 1.3±0.1 kg hr-1, the percentage of shelling and seeds damaged of the first shelling unit were 75.7±6.4 and 18.2±0.7%, the percentage of shelling and seeds damaged of the second shelling unit were 73.3±4.0% and 20.2±1.8%, and consumed 0.52 kW-hr of energy. Based on the engineering economical analysis, indicated that the operating cost was 24 Bath kg-1, payback period 3 months and the break-even point of the machine was 40 hr year-1 at the annual use of 1,200 hr year-1.

Keyword: Lotus, Dry Lotus seed, Sheller

37

Thai Society of Agricultural Engineering Journal Vol. 21 No. 1 (2015), 37-44 1

บทนา บัวเป็นดอกไม้สัญลักษณ์ของพุทธศาสนา และเป็นดอกไม้ ชั้นสูงที่ใช้บูชาพระ นอกจากนั้นส่วนต่างๆ ของบัวเกือบทุกส่วน เช่น ดอกบัว ใบบัว เมล็ดบัว รากบัว และไหลบัว ยังมีสรรพคุณใช้ เป็ นส่ วนผสมส าคั ญในต ารั บยาจี นโบราณเป็ นยาอายุ วั ฒ นะ (กมลวรรณ, 2554) ดังนั้นประเทศจีนจึงสนับสนุนให้บัวเป็นพืช เศรษฐกิจที่สาคัญอย่างหนึ่งของประเทศ สาหรับประเทศไทยได้มี การสนับสนุนให้ปลูกบัวเพิ่มขึ้นโดยเฉพาะในพื้นที่ที่มีน้าท่วมขัง ไม่สามารถปลูกพืชชนิดอื่นได้ โดยมีพื้นที่ปลูกบัวประมาณ 5,000 ไร่ กระจายอยู่ทั่วทุกภาคของประเทศ เช่น นนทบุรี นครปฐม สุพรรณบุรี อุบลราชธานี ขอนแก่น พิจิตร พะเยา นครสวรรค์ พิ ษณุ โลก และพั ทลุ ง (กรมส่ งเสริ มการเกษตร, 2554) อี กทั้ ง ปัจจุบันเกษตรกรผู้ทานาประสบปัญหาทั้งในเรื่อง การขาดน้ า และราคาข้าวไม่แน่นอน นาบัวจึงเป็นทางเลือกใหม่ทางหนึ่งที่มี ความเหมาะสมกั บพื้ นที่ นาข้ าว (ทวี พงศ์ , 2550) นอกจากนั้ น เมล็ดบัวยังเป็นสินค้าแปรรูปโอท็อปของจังหวัดที่มีการทานาบัว เช่น วิสาหกิจชุมชนกลุ่มสตรีบึงสีไฟ อาเภอเมือง จังหวัดพิจิตร ผลิตเมล็ดบัวอบกรอบ บรรจุกล่องพลาสติกจาหน่ายเป็นสินค้ า โอท็อป ซึ่งมียอดจาหน่ายแต่ละปีกว่า 1.2 ล้านบาท (พรพรรณ, 2552) และเมล็ ดบั วยั งเป็นส่ วนประกอบหลั กของไส้ขนมไหว้ พระจั นทร์ ไส้ ลู กบั วของโรงงานผลิ ตขนมไหว้ พระจั นทร์ ต่ า งๆ สาหรับส่งขายทั่วประเทศ เช่น โรงงานผลิตขนมไหว้พระจันทร์ เอส แอนด์ พี เป็นต้น เมล็ ด หลวงบั ว ที่ จ ะน าไปแปรรู ป ในปั จ จุ บั น แบ่ งเป็ น 2 ประเภท คือ เมล็ดบัวหลวงสด (เปลือกสีเขียวเข้ม) และเมล็ดบัว หลวงแห้ง (เปลือกสีดา) เมล็ดหลวงบัวสดจะแกะเปลือกโดยใช้มีด แยกดีบัวออกจากเมล็ดโดยใช้ไม้จิ้มฟันหรือเครื่องแทงดีบัว แล้ว ทาการลอกเยื่อจนได้เมล็ดบัวสีขาว (จตุรงค์ และคณะ, 2557) ส าหรั บเมล็ ดบั วแห้ งจะกะเทาะเปลื อกโดยใช้ ค้ อนหรื อมี ดทุบ (Figure 1) แล้วคัดแยกเมล็ดออกจากเปลือก จากนั้นจะต้องท า การแยกดีบัวออกจากเมล็ดโดยใช้เครื่องผ่าแบบมือกดผ่าให้แตก แล้วคัดแยกดีบัวออกจากเมล็ด ทาการลอกเยื่อจนได้เมล็ดบั วสี ขาวที่ พร้ อมแปรรู ปหรื อจ าหน่ายต่อไป ซึ่ งการกะเทาะโดยวิธี ดั งกล่ าวจะใช้ เวลาและแรงงานในการกะเทาะสู ง ไม่ มี ความ ปลอดภัยในการทางาน เช่น เกิดอุบัติเหตุจากมีดบาดมือ ส่วน เครื่องกะเทาะเมล็ดบัวที่มีใช้ในต่างประเทศ เช่นในประเทศจีนนั้น ไม่เหมาะที่จะนามาใช้กะเทาะเมล็ดบัวพันธุ์ที่นิยมปลูกในประเทศ ไทยเนื่องจากเมล็ดบัวมีลักษณะทางกายภาพที่แตกต่างกัน ต้อง ทาการดัดแปลงเครื่องเพื่อให้ใช้งานได้ อีกทั้งราคานาเข้าค่อนข้าง 38

สูง ส่ว นในประเทศไทยได้มีก ารวิจัย เครื่อ งกะเทาะเมล็ด บัว ตากแห้งโดยวิทยาลัยเทคนิคนครสวรรค์ จังหวัดนครสวรรค์ การ ทางานของเครื่องจะใช้หัวค้อนเคาะที่ส่วนบนของเมล็ดบัวให้แตกออก เครื่องมีความสามารถในการทางาน 0.23 kg hr -1 ซึ่งถือว่ายัง ค่อ นข้า งต่าถ้า จะนาไปใช้ใ นอุต สาหกรรม SME (สานักวิจัย และพัฒนาการอาชีวศึกษา, 2552) จึงเห็นว่าควรมีการวิจัยและ พัฒนาเครื่องกะเทาะเมล็ดบัวหลวงแห้ง เพื่อใช้กะเทาะเมล็ดบัวที่ ปลูกภายในประเทศ ราคาถูก และลดเวลาในการทางาน

Figure 1 Traditional dry lotus seed shelling method.

2

อุปกรณ์และวิธีการ งานวิจัยนี้ให้ความสาคัญในการออกแบบและพัฒนาเครื่อง กะเทาะเมล็ดบัวหลวงแห้งที่ปลูกในประเทศไทย ซึ่งมีวิธีการวิจัย ดังรายละเอียดต่อไปนี้ 2.1 ศึกษาข้อมูลที่จาเป็นต่อการออกแบบ 2.1.1 ศึกษาปัญหาและวิธกี ะเทาะเมล็ดบัวหลวงแห้ง วัตถุประสงค์เพื่อให้ทราบถึงปัญหาและวิธีการกะเทาะเมล็ด บัวหลวงแห้งของเกษตรกรในปัจจุบัน เพื่อใช้เป็นข้อมูลสาหรั บ เปรียบเทียบการทางานระหว่างเครื่องกะเทาะเมล็ดบัวหลวงแห้ง ต้ นแบบกั บวิ ธี การที่ ใช้ อยู่ ในปั จจุ บั น จากการสั มภาษณ์ ก ลุ่ ม แม่บ้านบึงสีไฟ อาเภอเมือง จังหวัดพิจิตร ได้ผลการศึกษาดังนี้ 1) แรงงานส่วนใหญ่เป็นแรงงานภายในชุมชน โดยจานวน แรงงานและเวลาที่ใช้ในการกะเทาะเมล็ดบัวขึ้นอยู่กับปริมาณ ผลผลิตของเมล็ดบัว 2) ค่าจ้างแรงงานกะเทาะเมล็ดบัวหลวง 100 Baht kg-1 3) ปริมาณการกะเทาะขึ้นอยู่ กับความชานาญ เฉลี่ยต่อ คนทางานได้ 0.3 kg hr-1 4) เมล็ดบัวแตกเสียหายจากการใช้ค้อนหรือมีดทุ บเพื่ อ กะเทาะเปลือกประมาณ 50% 5) ปัญหาที่พบในขั้ นตอนการกะเทาะเมล็ดบั วหลวงคื อ ความเหนื่อยยากและความไม่ปลอดภัยในการทางาน เช่น เกิด อุบัติเหตุจากมีดบาดมือ

วารสารสมาคมวิศวกรรมเกษตรแห่งประเทศไทย ปีที่ 21 ฉบับที่ 1 (2558), 37-44 2.1.2 ลักษณะทางกายภาพของเมล็ดบัวหลวง แห้งได้ โดยที่เมล็ดบัวหลวงไม่มีความเสียหาย จึงได้นาหลักการนี้ ไปออกแบบชุดกะเทาะของเครื่องต้นแบบต่อไป การศึกษาในขั้นตอนนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อให้ได้ข้อมูลลักษณะ ทางกายภาพของเมล็ดบัวหลวงแห้ง (Figure 2) สาหรับใช้ในการ ออกแบบจานป้อนเมล็ดบัว ขนาดของใบมีดและก้านกระทุ้ง ได้แก่ เส้นผ่านศูนย์กลาง (a) ความยาว (b) ความหนาของเปลือกเมล็ดบัว แห้ ง (c) และความชื้ นของเมล็ ดบั วหลวงแห้ งตามวิ ธีของ ASAE (Anon, 1983) โดยเมล็ดบัวหลวงที่ใช้ศึกษาเป็นเมล็ดบัวหลวงขาว แห้งที่เก็บจากบึงสีไฟ อาเภอเมือง จังหวัดพิจิตร จากการสุ่มวั ด ขนาดเมล็ ดบั วหลวงแห้ งจ านวน 200 เมล็ ด ด้ วยเวอร์ เนี ยร์ คา ลิปเปอร์ ได้เส้นผ่านศูนย์กลางระหว่าง 11.2-12.6 mm มีค่าเฉลี่ย 11.9±0.3 mm ความยาวระหว่ า ง 15.0-18.1 mm ค่ า เฉลี่ ย 16.3±0.5 mm ความหนาของเปลื อ กเมล็ ด บั ว แห้ ง ระหว่ า ง 1.0-1.6 mm ค่ าเฉลี่ ย 1.2±0.1 mm และความชื้ นของเมล็ ดบั ว 7.4% w.b.

Figure 3 Equipment - used in laboratory testing. จากการวิเคราะห์หาค่าความถี่ของเส้นผ่านศูนย์กลางของ เมล็ดบัวหลวงแห้งเพื่อแบ่งกลุ่มเมล็ดบัวหลวงแห้งพบว่า เมล็ดบัว 2.2 ออกแบบและสร้างเครื่องต้นแบบ มีเส้นผ่านศูนย์กลางน้อยกว่า 11.5 mm ระหว่าง 11.5-12.0 mm การออกแบบเครื่องกะเทาะเมล็ดบัวหลวงแห้งต้นแบบนั้น และมากกว่า 12.0 mm เท่ากับ 11, 65 และ 24% ตามลาดับ จะ นอกจากจะใช้ข้อมูลที่ได้จากการศึกษาในหัวข้อที่ผ่านมาแล้ว ยัง เห็นว่าเมล็ดบัวหลวงแห้งส่วนใหญ่จะมีขนาดมากกว่า 11.5 mm ได้ ป ระยุ ก ต์ ใ ช้ ค วามรู้ แ ละหลั ก การออกแบบเครื่ อ งจั ก รกล คิ ดเป็ น 89% ดั งนั้ นงานวิ จั ยนี้ จึ งได้ อ อกแบบเครื่ อ งต้ น แบบ (Shigley and Mischke, 1989) และเครื่องจักรกลเกษตร (Krutz สาหรับกะเทาะเมล็ดบัวหลวงส่วนใหญ่ที่มีขนาดใหญ่กว่า 11.5 et al., 1994) รวมทั้งใช้โปรแกรมคอมพิวเตอร์ช่วยออกแบบและ mm เท่านั้น เขียนแบบ (จตุรงค์, 2555) ซึ่งมีส่วนประกอบหลัก คือ โครงสร้าง เครื่อง (Main frame) ชุดป้อนเมล็ด (Feeding unit) ชุดกะเทาะ เมล็ ด (Shelling unit) ระบบส่ ง ก าลั ง (Power transmission unit) และใช้มอเตอร์ไฟฟ้าขนาด 2 hp เป็นต้นกาลัง (Figure 4a) โดยแต่ละส่วนประกอบมีรายละเอียดในการออกแบบ ดังนี้ โครงสร้างของเครื่อง ใช้สาหรับ ติดตั้งอุปกรณ์ต่างๆ ของ เครื่ องต้ นแบบ มี ขนาด 465x490x500 mm (กว้ างxยาวxสู ง) Figure 2 Dimensions of dry lotus seed. สร้างจากเหล็กฉาก ขนาด 40x40 mm หนา 4 mm โดยอุปกรณ์ 2.1.3 ศึกษาวิธีการกะเทาะเมล็ดบัวหลวงแห้งที่เหมาะสม ส่วนใหญ่ถูกยึดเข้ากับโครงสร้างด้วยน็อตและสกรู จากการสืบค้นข้อมูลที่เกี่ยวข้องและการทดลองใช้อุปกรณ์ ชุดป้อนเมล็ด (Figure 4b) ประกอบด้วย ช่องป้อนเมล็ดที่มี การกะเทาะของเกษตรกรพบว่า การทุบเมล็ดบัวหลวงแห้งด้วย ปริมาตรรองรับเมล็ดบัวได้อย่างน้อย 1 kg และจานป้อนเมล็ดที่ ค้อนหรือมีดจะทาให้เมล็ดบัวแตกเสียหายจานวนมาก เพื่อลด ติดตั้งอยู่ด้านล่างของช่องป้อนเมล็ด และวางอยู่ด้านบนของชุด ความเสี ยหายของเมล็ ดบั ว คณะวิ จั ยจึ งได้ สร้ างอุ ปกรณ์ การ กะเทาะเพื่อทาหน้ าที่ป้ อนเมล็ ดบั วหลวงแห้ งเข้ าสู่ชุดกะเทาะ กะเทาะเมล็ดบัวหลวงแห้งโดยใช้หลักการทางานของอุปกรณ์เจาะ เมล็ ด จานป้ อนเมล็ ด ท าจากเหล็ ก แผ่ น มี เส้ นผ่ านศู นย์ ก ลาง รูปะเก็นประกอบด้วย ก้านกระทุ้ง และเหล็กแผ่นเจาะรูลักษณะ 130 mm หนา 12 mm เซาะร่อง 1 ร่อง ลึก 14 mm ซึ่งจะเป็น คล้ายรังผึ้ง (Figure 3) สาหรับใช้ในการศึกษาหาวิธีการกะเทาะ ขนาดที่ใหญ่กว่าเส้นผ่านศูนย์กลางใหญ่ที่สุดของเมล็ดบัวหลวง เมล็ดบัวหลวงที่เหมาะสมในห้องปฏิบัติการ จากการทดลองพบว่า แห้งเพื่อให้สามารถป้อนเมล็ดบัวได้ทุกขนาด หลักการนี้สามารถนามาใช้ในการกะเทาะเปลือกเมล็ดบัวหลวง 39

Thai Society of Agricultural Engineering Journal Vol. 21 No. 1 (2015), 37-44 ชุ ดกะเทาะเมล็ ด (Figure 4c) ใช้ หลั กการท างานเหมื อน กลไก Slider crank (Myszka, 2012) ประกอบด้วย ลูกเบี้ยว ก้าน เชื่อมต่อ ก้านกระทุ้งเมล็ดบัว และชุดมีดกะเทาะ โดยลูกเบี้ยวจะ ขับเคลื่อนก้านกระทุ้งให้ทาหน้าที่กดหรืออัดเมล็ดบัวเข้าสู่ชุดมีด กะเทาะเพื่อให้เปลือกเมล็ดบัวแตก ลักษณะของมีดกะเทาะเมล็ด บัวจะเป็นทรงกระบอกมี 2 ขนาด คือ ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 10.5 mm ใช้กับเมล็ดบั วที่มี เส้ นผ่านศูนย์กลางระหว่ าง 11.512.0 mm และมีดกะเทาะเมล็ด ขนาด 11.5 mm ใช้กับเมล็ดบัว ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางมากกว่า 12.0 mm ระบบส่งกาลัง การส่งกาลังไปยังส่วนประกอบต่างๆ ของ เครื่ องต้ นแบบจะใช้ ระบบโซ่ ส่ งก าลั ง เนื่ องจากต้ องการความ แม่นยาในการเคลื่อนที่ของอุปกรณ์ต่างๆ ซึ่งต้องออกแบบให้ลูก เบี้ยวและจานป้อนเมล็ดมีความเร็วรอบเท่ากัน เนื่องจากเมื่อลูก เบี้ยวหมุน 1 รอบ เครื่องจะกะเทาะเมล็ดบัว 1 ครั้ง จานป้อนก็ จะต้องป้อนเมล็ดบัว 1 เมล็ดเช่นกัน การทางานของเครื่องเริ่มจากผู้ทางานป้อนเมล็ดบั วหลวง แห้งลงในช่องป้อนเมล็ดบัวทางด้านบนของเครื่อง หลังจากนั้น เมล็ดบัวจะถูกลาเลียงเข้าสู่ชุดกะเทาะเมล็ดโดยจานป้อนเมล็ด เมล็ดบัวหลวงที่ผ่านการกะเทาะจะร่วงออกจากชุดกะเทาะทาง ด้านหน้าของเครื่อง

(c) The shelling unit.

(d) Prototype of dry lotus seed sheller.

Figure 4 Schematic of dry lotus seed sheller prototype.

2.3 การทดสอบและประเมินสมรรถนะการทางาน เครื่ องกะเทาะเมล็ ดบั วหลวงแห้ งต้ นแบบได้ ถู กทดสอบ สมรรถนะการทางาน และคุณภาพในการกะเทาะ โดยประเมิน สมรรถนะการทางานจากค่าชี้ผลการศึกษา ดังนี้ ก) เปอร์เซ็นต์การกะเทาะ (Percentage of shelling, %) %Shelling=

(a) The dry lotus seed sheller design by using CAD.

Number of shelled seeds x100 Total number of seeds

...(1)

โดยที่ Number of shelled seeds คือ จานวนเมล็ดที่กะเทาะ เปลือกออก และ Total number of seeds คือ จานวนเมล็ดที่ใช้ ทดสอบทั้งหมด ข) เปอร์เซ็นต์ความเสียหาย (Percentage of damage, %) %Damage =

Number of damaged seeds x100 Total number of seeds

...(2)

โดยที่ Number of damaged seeds คือ จานวนเมล็ดที่เสียหาย (เมล็ดบัวหลังการทดสอบที่แตกทุกๆ แบบ ดังแสดงใน Figure 6c) ค) ความสามารถในการทางาน (Working capacity, kg hr-1) (b) The feeding unit.

40

Working capacity =

วารสารสมาคมวิศวกรรมเกษตรแห่งประเทศไทย ปีที่ 21 ฉบับที่ 1 (2558), 37-44 2.4.2 การวิเคราะห์ระยะเวลาคืนทุน (Pay-back period) Number of shelled seeds Total working time

...(3)

โดยที่ Total working time คือ เวลาทางานทั้งหมด ง) อั ต ราการใช้ พ ลั ง งานไฟฟ้ า (Power consumption, kW-hr) Power consumption =

IVt 1000

…(4)

โดยที่ I คือ กระแสไฟฟ้า (A), V คือ แรงเคลื่อนไฟฟ้า (V) และ t คือ เวลาในการทางาน (hr) ใช้เมล็ดบัวหลวงขาวแห้งที่มีขนาดเส้นผ่านกลางระหว่ าง 11.5-12.0 mm และมากกว่ า 12.0 mm ส าหรั บ ชุ ด กะเทาะ ที่ ติ ด ตั้ ง มี ด กะเทาะเมล็ ดขนาด 10.5 (ชุ ด กะเทาะที่ 1) และ 11.5 mm (ชุดกะเทาะที่ 2) ตามลาดับ และเมล็ดบัวมีความชื้น 7.2% w.b. จากการทดสอบเบื้องต้นพบว่าเมื่อทดสอบที่ความความเร็ว รอบของเพลาลู กเบี้ ยวมากกว่ า 40 rpm เมล็ดบัวจะเกิดความ เสียหายจานวนมาก ดังนั้นจึงเลือกทดสอบที่ความเร็วของลูกเบี้ยว 20, 30 และ 40 rpm ตามลาดับ (ความเร็วของก้านกระทุ้งของชุด กะเทาะเท่ า กั บ 8.8, 13.3 และ 17.7 mm s-1 ตามล าดั บ ) โดยแต่ละความเร็วรอบทาการทดสอบซ้ากัน 3 ซ้า แต่ละซ้าใช้ เมล็ดบัว 100 เมล็ด 2.4 การวิเคราะห์เชิงเศรษฐศาสตร์ 2.4.1 การวิเคราะห์และประเมินค่าใช้จา่ ยโดยเฉลี่ย วิธีการประเมินค่าใช้จ่ายโดยรวมเกี่ยวกับต้นทุนในการใช้ งานเครื่องกะเทาะเมล็ดบัวหลวงแห้ง สมมติว่าเกษตรกรซื้อเครื่อง กะเทาะเมล็ดบัวหลวงแห้งแทนวิธีการใช้แรงงานคน ซึ่งค่าใช้จ่าย โดยรวมจะประกอบด้วยต้นทุนคงที่ (Fixed cost) และต้นทุนผัน แปร (Variable cost) โดยต้นทุนคงที่ ได้แก่ ค่าเสื่อมราคาของ เครื่อง (คิดค่าเสื่อมราคาโดยวิธีเส้นตรงเมื่อประมาณอายุการใช้ งานของเครื่ องกะเทาะเมล็ดบั วหลวงแห้ งได้ 5 ปี) และค่าเสี ย โอกาสของเงินทุน (คิดอัตราดอกเบี้ย 10%) ซึ่งค่าใช้จ่ายที่เป็น ต้นทุนคงที่จะไม่เปลี่ยนแปรไปตามปริมาณของการกะเทาะเมล็ด บัว ส่วนต้นทุนผันแปร ได้แก่ ค่าซ่อมแซมและบารุ งรักษา ค่า ไฟฟ้า และค่าจ้างแรงงาน (Hunt, 2001)

เป็นการคาดคะเนว่า เมื่อลงทุนใช้เครื่องกะเทาะเมล็ด บัวหลวงแห้งไปแล้ว จะได้รับผลตอบแทนกลับคืนมาในจานวน เงินเท่ากับที่ลงทุนไปแล้วภายในระยะกี่ปี (Hunt, 2001) 2.4.3 การคานวณหาจุดคุ้มทุน (Break-even point) เป็ น การค านวณเปรี ย บเที ย บการกะเทาะเมล็ดบัว โดยใช้แรงงานคนกับเครื่องต้นแบบว่าสามารถใช้ต้นทุนในการ ทางานเท่ากับต้นทุนของการกะเทาะเมล็ดบัวได้ปริมาณเท่าไร 3

ผลและวิจารณ์

3.1 เปอร์เซ็นต์การกะเทาะ จากการทดสอบเครื่องกะเทาะเมล็ดบัวหลวงแห้งต้นแบบที่ ความเร็วรอบของลูกเบี้ยวขับต่างๆ (Figure 5) พบว่าที่ความเร็ว รอบของลู กเบี้ ยว 20, 30 และ 40 rpm ชุ ดกะเทาะชุ ดแรกมี เปอร์เซ็นต์การกะเทาะ 72.3±2.5, 75.7±6.4 และ 71.1±0.6% ตามล าดั บ ส่ วนชุ ดกะเทาะชุ ดที่ สองมี เปอร์ เซ็ นต์ การกะเทาะ 67.3±2.5%, 73.3±4.0 และ 59.3±13.0% ตามลาดับ จากการวิเคราะห์ทางสถิติพบว่าเปอร์เซ็นต์การกะเทาะของ ชุ ด กะเทาะแต่ ล ะชุ ด ไม่ มี ค วามแตกต่ า งกั น ทางสถิ ติ ที่ ร ะดั บ นัยสาคัญ 0.05 ในการทดสอบที่ความเร็วรอบของลูกเบี้ยวต่าง ๆ (Figure 5a) ชุ ด กะเทาะที่ ติ ด ตั้ ง ใบมี ด ขนาด 10.5 mm จะมี เปอร์เซ็นต์การกะเทาะสูงกว่าชุดกะเทาะที่ติดตั้งใบมีดขนาด 11.5 mm (Figure 5b) เครื่องต้นแบบมีเปอร์เซ็นต์การกะเทาะสูงที่สุดที่ความเร็ว รอบของลู กเบี้ ยว 30 rpm (ความเร็ วของก้ านกระทุ้ งของชุ ด กะเทาะเท่ากับ 13.3 mm s-1) ดังนั้นจึงเป็นความเร็วที่เหมาะสม ในการใช้งาน เนื่องจากทาให้เปลือกของเมล็ดบัวหลวงแตกออกมา มากและมีความเสียหายน้อยที่สุด ซึ่งจะกล่าวในหัวข้อต่อไป

(a) Percentage of shelling at different cam speeds: (In each cutting blade size, followed by a common letter are not significantly different at 5% by DMRT).

41

Thai Society of Agricultural Engineering Journal Vol. 21 No. 1 (2015), 37-44

(b) Shelling percentages at different cam speeds.

Figure 5 Shelling percentages at different cutting blade size and cam speeds.

3.2 เปอร์เซ็นต์ความเสียหาย Figure 6 แสดงเมล็ดบัวก่อนการกะเทาะ (a) เมล็ดบัวหลัง การกะเทาะ (b) และเมล็ดบัวที่เสียหายจากการกะเทาะ (c) ซึ่งจะ เห็ นว่ า เมล็ ดบั วหลั งการกะเทาะบางเมล็ ดจะมี เปลื อกติ ด อยู่ บางส่วนสามารถที่จะใช้มือแยกเปลือกออกหรือฝัดด้วยกระด้ง จากการทดสอบเครื่องต้นแบบที่ความเร็วรอบของลูกเบี้ยว 20, 30 และ 40 rpm ชุดกะเทาะชุดแรกมีเปอร์เซ็นต์ความเสียหาย 19.2±0.3, 18.2±0.7 และ 21.2±1.0% ตามล าดั บ ส่ วนชุ ด กะเทาะชุ ด ที่ ส องมี เ ปอร์ เ ซ็ น ต์ ค วามเสี ย หาย 22.3±0.8%, 20.2±1.8 และ 30.2±1.3% ตามลาดับ (Figure 7) จากการวิเคราะห์ทางสถิติพบว่าเปอร์เซ็นต์ ความเสียหาย ของเมล็ดบัวที่เกิดขึ้นของชุดกะเทาะแต่ละชุดมีความแตกต่างกัน ทางสถิติที่ระดับนัยสาคัญ 0.05 เมื่อทดสอบที่ความเร็วการหมุน ของลู ก เบี้ ย วต่ า งๆ (Figure 7a) ชุ ด กะเทาะทั้ ง สองชุ ด จะมี เปอร์เซ็นต์ความเสียหายของเมล็ดบัวสู งสุดที่ ความเร็วของลู ก เบี้ ยว 40 rpm เนื่ องจากแรงกระแทกของก้ านกระทุ้ งของชุ ด กะเทาะที่ เ พิ่ ม ขึ้ น ซึ่ ง มี ค วามเร็ ว เท่ า กั บ 17.7 mm s-1 ส่ ว น ความเร็วของลูกเบี้ยว 20 และ 30 rpm ไม่มีความแตกต่างกันทาง สถิติ ซึ่งเปอร์เซ็นต์ความเสียหายจะเกิดต่าที่สุดที่ความเร็วของลูก เบี้ยว 30 rpm ดังนั้นความเร็วนีจ้ ึงเป็นความเร็วที่เหมาะสมในการ ใช้งาน

42

Figure 6 Dry lotus seed (a), Dry lotus seed after shelling (b) and Seed damaged (c).

(a) Seed damaged at different cam speeds: (means in each cutting blade size, followed by a common letter are not significantly different at 5% by DMRT).

(b) Seed damaged at different cam speeds.

Figure 7 Seed damaged at different cutting blade size and cam speeds.

วารสารสมาคมวิศวกรรมเกษตรแห่งประเทศไทย ปีที่ 21 ฉบับที่ 1 (2558), 37-44 3.3 ความสามารถในการทางาน year-1 เมื่อเปรียบเทียบกับการกะเทาะด้วยแรงงานคน 1 คน ที่ ความสามารถในการทางานของเครื่องกะเทาะเมล็ดบัวหลวง ทางานได้ 0.3 kg hr-1 ด้วยค่าจ้าง 100 Baht kg-1 แห้ งที่ ความเร็ วการหมุ น ของลู กเบี้ ย ว 20, 30 และ 40 rpm Table 1 Cost of dry lotus seed sheller prototype. เท่ ากั บ 1.1±0.0, 1.3±0.1 และ 1.1±0.1 kg hr-1 ตามล าดั บ Item Amount (Baht) (Figure 8) ซึ่งที่ความเร็วของลูกเบี้ยว 30 rpm เครื่องต้นแบบจะ 1. Electric motor and Gear box 6,500 มี ความสามารถในการท างานสู งสุ ดเนื่ อ งจากที่ ค วามเร็ ว นี้ มี 2. Materials cost เปอร์เซ็นต์การกะเทาะสูงและเกิดความเสียหายน้อยที่สุดดังที่ได้ 2.1 Main frame 2,000 2.2 Feeding unit กล่าวไว้ข้างต้น 1,500 2.3 Shelling unit 2.4 Power transmission unit

3. Skilled labor cost for fabrication Total

2,500 3,000 3,500 19,000

4

Figure 8 Machine capacity at different cam speeds.

3.4 อัตราการสิ้นเปลืองพลังงานไฟฟ้า จากการทดสอบจะเห็นว่าช่วงความเร็วของลูกเบี้ยวที่ใช้ใน การทดสอบทั้งสามความเร็ว ไม่ทาให้เกิดความแตกต่างในการใช้ พลังงานไฟฟ้า โดยจะมีค่าระหว่าง 0.51-0.53 kW-hr (Figure 9) ซึ่งจะนาค่าการใช้พลังงานไฟฟ้าที่ลูกเบี้ยวหมุนด้วยความเร็ว 30 rpm เท่ากับ 0.52 kW-hr ไปเป็นค่าใช้จ่ายในการวิเคราะห์เชิง เศรษฐศาสตร์วิศวกรรมต่อไป

Figure 9 Power consumption at different cam speeds.

3.5 ผลการวิเคราะห์และประเมินผลเชิงเศรษฐศาสตร์ จากผลการวิเคราะห์เชิงเศรษฐศาสตร์วิศวกรรม โดยคิดที่ ราคาเครื่ อ งต้ น แบบ 19,000 Baht (Table 1) อายุ ก ารใช้ งาน 5 year อัตราดอกเบี้ย 10% ใช้ผู้ควบคุมเครื่อง 1 คน ความสามารถ ในการทางาน 1.3±0.1 kg hr-1 อัตราการใช้ พลั งงานไฟฟ้ า 0.52 kW-hr และทางาน 1,200 hr year-1 จะได้ค่าใช้จ่ายในการใช้เครื่อง 24 Baht kg-1 ระยะเวลาคื นทุ น 3 month และจุ ดคุ้ มทุ น 40 hr

สรุป จากการทดสอบสมรรถนะเครื่องกะเทาะเมล็ดบัวหลวงแห้ง โดยใช้ค่าชี้ผลการศึกษา คือ เปอร์เซ็นต์การกะเทาะ เปอร์เซ็นต์ ความเสี ย หาย ความสามารถในการท างาน และอั ต ราการ สิ้นเปลืองพลังงานไฟฟ้า พบว่าเครื่องต้นแบบสามารถทางานได้ที่ ดีที่สุดที่ความเร็วรอบของเพลาลูกเบี้ยวขับชุดกะเทาะ 30 rpm ความสามารถในการทางาน 1.3±0.1 kg hr -1 ทางานได้มากกว่า เกษตรกร 4 เท่า และมีเปอร์เซ็นต์การกะเทาะและเปอร์เซ็ นต์ ความเสียหายต่ากว่าการกะเทาะโดยเกษตรกร ซึ่งชุดกะเทาะชุด แรกมี เปอร์ เซ็ นต์ การกะเทาะ และเปอร์ เซ็ นต์ ความเสี ยหาย 75.7±6.4 และ 18.2±0.7% ตามลาดับ ส่วนชุดกะเทาะชุดที่สอง มี เ ปอร์ เ ซ็ น ต์ ก ารกะเทาะ และเปอร์ เ ซ็ น ต์ ค วามเสี ย หาย 73.3±4.0% และ 20.2±1.8 ตามล าดั บ มี อั ตราการสิ้ นเปลื อง พลังงานไฟฟ้า 0.52 kW-hr จากการวิเคราะห์เชิงเศรษฐศาสตร์ วิ ศ วกรรม พบว่ า ใน 1 ปี ใช้ เ ครื่ อ งกะเทาะเมล็ ด บั ว ท างาน 1,200 hr มีค่าใช้จ่ายเฉลี่ยของเครื่อง 24 Baht kg-1 ระยะเวลาคืน ทุน 3 month และการใช้งานที่จุดคุ้มทุน 40 hr year-1 สามารถ ที่จะพัฒนาเครื่องต้นแบบเพื่อใช้ทดแทนแรงงานคนได้ต่อไป 5

กิตติกรรมประกาศ ขอขอบคุณสานักงานคณะกรรมการวิจัยแห่งชาติ (วช.) ที่ สนับสนุนงบประมาณในการวิจัย รวมทั้งภาควิชาวิศวกรรมเกษตร คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลธัญบุรี ที่ สนับสนุนสถานที่และอุปกรณ์ในการทดสอบต่างๆ

43

Thai Society of Agricultural Engineering Journal Vol. 21 No. 1 (2015), 37-44 6

44

เอกสารอ้างอิง [1] กรมส่งเสริมการเกษตร. 2554. สถานการณ์การผลิตบัว. แ ห ล่ งข้ อมู ล : http://www.doae.go.th/LIBRARY/html/detail/sacreslotus/0 1 . htm. เ ข้ า ถึ ง เ มื่ อ : 24 มกราคม 2555.

[2] กมลวรรณ เตชะวณิช. 2554. คู่มือปลูกและดูแลดอกบัว ราชินีไม้น้า-ประดับสวนสวย. กรุงเทพมหานคร: ไทยค วอลิตี้บุ๊คส์.

[3] สานักวิจัยและพัฒนาการอาชี วศึกษา. 2552. เครื่อง กะเทาะเมล็ดบัวตากแห้ง. แหล่งข้อมูล: http://bverd.net/project_detail.php?project_id=89 เข้าถึงเมื่อ: 24 มกราคม 2554.

[4] จตุรงค์ ลังกาพินธุ,์ สุนัน ปานสาคร, ภูรินทร์ อัครกุลธร.

2557. การออกแบบและพัฒนาเครื่องแทงดีบัว. วารสาร สมาคมวิศวกรรมเกษตรแห่งประเทศไทย. 20(1): 9-15 [5] จตุ รงค์ ลั งกาพิ นธุ์ . 2555. ออกแบบและเขี ยนแบบ วิ ศวกรรมด้ วยโปรแกรม SolidWorks (ฉบั บเรี ยนลั ด ด้วยตัวเอง). กรุงเทพมหานคร: ทริปเพิ้ล เอ็ดดูเคชั่น จากัด.

[6] ทวี พงศ์ สุ วรรณโร. 2550. การท านาบั ว. เอกสาร อิเล็กทรอนิกส์. สานักส่งเสริมและฝึกอบรม มหาวิทยาลัย เกษตรศาสตร์.

[7] พรพรรณ วิจิตรวิทยาพงศ์. 2552. เมล็ดบัวแปรรูปที่ พิ จิ ตรสร้ างงาน-เงิ นให้ ชาวบึ งสี ไฟ. คอลั มน์ ชุ มชน เข้ มแข็ ง หนั งสื อพิ มพ์ มติ ชน. แหล่ งข้ อมู ล: http://www.matichon.co.th/matichon/view_news. เข้าถึงเมื่อ: 24 มกราคม 2555.

[8] Anon, 1983. Moisture Measurement (pp. 329330). ASAE Standard S 410, Agricultural Engineers Handbook.

[9] Hunt, D. 2001. Farm Power and Machinery. (10th Edition). Ames, Iowa, USA: Iowa State University Press.

[10] Krutz, G., Thomson, L., Claar, P. 1994. Design of Agricultural Machinery. New York, USA: John Wiley and Sons Inc. [11] Myszka, D.H. 2012. Machines and Mechanisms: Applied Kinematic Analysis, (4th edition). Upper Saddle River, New Jersey: Pearson Education.

[12] Shigley, J.E., Mischke, C.R. 1 9 8 9 . Mechanical Engineering Design. (5th Edition). New York, USA: McGraw-Hill Book Company.

วารสารสมาคมวิศวกรรมเกษตรแห่งประเทศไทย ปีที่ 21 ฉบับที่ 1 (2558), 45-55

วารสารสมาคมวิศวกรรมเกษตรแห่งประเทศไทย ปีที่ 21 ฉบับที่ 1 (2558) 45-55 Available online at www.tsae.asia

บทความวิจัย ISSN 1685-408X

การศึกษาการเคลื่อนที่ของตะกอนดินในแม่นาป่าสักโดยใช้แบบจาลอง MIKE21 A Study of Sediment Transport in Pasak River Using MIKE21 Model อรรถพร พวงผิว1, วิษุวัฒก์ แต้สมบัติ1* Autthaporn Puangpiw1, Wisuwat Taesombat1* 1ภาควิชาวิศวกรรมชลประทาน,

คณะวิศวกรรมศาสตร์ กาแพงแสน, มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ วิทยาเขตกาแพงแสน, นครปฐม, 73140 of Irrigation Engineering, Faculty of Engineering at Kamphaengsaen, Kasetsart University - Kamphaengsaen Campus, Nakhon Pathom, 73140 *Corresponding author: Tel: +8-666-383-3289, E-mail: fengwwt@ku.ac.th 1Department

บทคัดย่อ การศึกษาครั้งนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อจาลองสภาพทางอุทกพลศาสตร์และการเคลื่อนที่ของตะกอนดินในแม่น้าป่าสักตั้งแต่ท้าย เขื่อนพระราม 6 จนถึงจุดบรรจบแม่น้าเจ้าพระยาโดยการประยุกต์ใช้แบบจาลอง MIKE21-HD/ST เริ่มต้นจากการรวบรวมข้อมูลรูปตัดลา น้า ข้อมูลปริมาณการไหล ข้อมูลระดับน้า และข้อมูลตะกอนในแม่น้าป่าสักในช่วงปี พ.ศ. 2556-2557 สาหรับผลการปรับเทียบและตรวจ พิสูจน์ MIKE21-HD ในแม่น้าป่าสัก พบว่า ค่าสัมประสิทธิ์ความขรุขระ Manning’n ทั้งลาน้ามีค่าเท่ากับ 0.0286 ซึ่งจะทาให้ผลการ คานวณระดับน้าใกล้เคียงกับค่าที่ตรวจวัดจริงที่สถานีนครหลวง โดยจะให้ค่าดัชนีทางสถิติ R2 และ RMSE เท่ากับ 0.85 และ 0.17 m ตามลาดับ ต่อมาทาการปรับเทียบแบบจาลอง MIKE21-ST ร่วมกับแบบจาลอง MIKE21-HD โดยใช้การไหลแบบคงที่ในช่วงอัตราการ ไหล 100 ถึง 750 m3 s-1 และใช้ค่าตะกอนที่ตรวจวัดได้ตลอดลาน้า จานวน 4 แห่ง ซึ่งพบว่า มีค่าขนาดเฉลี่ยประมาณ 0.12 mm ค่าหน่วยน้าหนักของตะกอนดินเฉลี่ยเท่ากับ 2,650 kg m-3 ค่าความพรุนของตะกอนเฉลี่ยเท่ากับ 0.4 และความเร็วของการตกตะกอน เท่ากับ 0.0109 m s-1 ผลการปรับเทียบพบว่ า การเปลี่ยนแปลงท้องน้ามีอัตราการตกตะกอนอยู่ในช่วง 0.66 ถึง 0.95 m yr-1 และ อัตราการตกตะกอนจะแปรผันตามอัตราการไหลซึ่งให้ผลสอดคล้องกับผลวิเคราะห์จากแบบจาลองกายภาพ หลังจากนั้น แบบจาลอง MIKE21-HD/ST ได้ ถู ก ประยุ ก ต์ ใ ช้ เ พื่ อ วิ เ คราะห์ อั ต ราการตกตะกอนรายปี ใ นช่ ว งตั้ ง แต่ ปี พ.ศ. 2550-2555 โดยแบ่ งออกเป็ น 2 กรณีศึกษา คือ 1) กรณีเงื่อนไขขอบเขตเป็นการไหลคงที่ตามเวลา และ 2) กรณีเงื่อนไขขอบเขตเป็นการไหลไม่คงที่ตามเวลา ผลการศึกษาพบว่า กรณีที่ 1 อั ตราการตกตะกอนเฉลี่ยรายปีประมาณ 0.76 m yr-1 ส่วนกรณีที่ 2 อัตราการตกตะกอนเฉลี่ยรายปี ประมาณ 0.22 m yr-1 จะเห็นว่าการไหลแบบคงที่ตามเวลา จะให้อัตราการตกตะกอนมากกว่าการไหลแบบไม่คงที่ ตามเวลาโดยเฉลี่ย ประมาณร้อยละ 29 เนื่องจากการจาลองการไหลแบบไม่คงที่ตามเวลาจะมีความใกล้เคียงกับสภาพการไหลจริงในแม่น้าป่าสักมากกว่า อย่างไรก็ตามอัตราการตกตะกอนที่ได้จากแบบจาลองคณิตศาสตร์นั้นจะยังมีค่าสูงกว่าความเป็นจริง ทั้งนี้เพราะปริมาณตะกอนที่ใช้ใน แบบจาลองใช้เป็นค่าเฉลี่ยตลอดช่วงแม่น้า แต่ในความเป็นจริงปริมาณตะกอนจะมีความผันแปรไม่เท่ากันในแต่ละเดือนและในแต่ละ ช่วงลาน้า คาสาคัญ: การเคลื่อนที่ของตะกอนดิน, อุทกพลศาสตร์, แม่น้าป่าสัก, แบบจาลอง MIKE21

Abstract The purpose of this study is to simulate the hydrodynamic and sediment transport conditions in Pasak river between a downstream portion of Rama XI dam and a confluence of Chao Phraya river by an application of MIKE21-HD/ST model. First, observed data of river cross section, discharge, water level, and sediment in Pasak river were collected during year 2013-2014. The result of calibration and verification of MIKE21-HD along Pasak river found that the Manning’n roughness coefficient for the whole river is equal to 0.0286, which gave the calculated water level close to the observed values at Nakhon Luang station. It provides statistical index of R 2 and RMSE 45

Thai Society of Agricultural Engineering Journal Vol. 21 No. 1 (2015), 45-55 equal to 0.85 and 0.17 m, respectively. The MIKE21-ST in conjugate with MIKE21-HD models were calibrated using steady state condition in the range of discharge between 1 0 0 to 7 5 0 m3 s-1 and measured soil sediment in four places along the river. It found that the average grain size was around 0.12 mm, unit weight of sediment equal to 2,650 kg m-3 , average porosity equal to 0.4, and settling velocity equal to 0.0109 m s-1 . The calibration results showed that the rate of bed level change has a sedimentation rate in the range of 0.66 to 0.95 m yr-1 and the sedimentation rate is directly proportional to the flow rate which corresponds to the results analyzed by the physical model. Finally, MIKE2 1 - HD/ST model was applied to analyze the annual sedimentation rate during year 2007 - 2012 by dividing into two case studies namely 1) steady flow boundary condition and 2) unsteady flow boundary condition. The result showed that case 1 the average annual sedimentation rate is around 0.76 m yr-1 while case 2 the average rate is around 0 . 22 m yr-1 . It will be seen that the sedimentation rate of steady flow is more than unsteady flow conditions on average approximately 29% . Since unsteady flow model simulation is more similar to the real flow condition in Pasak river. However, sedimentation rate obtained from mathematical models are significantly higher than the actual because of sediment load input to the model was an average throughout the river. In the fact that sediment load varies unequal both in each month and section of the river.

Keywords: Sediment Transport, Hydrodynamic, Pasak River, MIKE21 Model

1

บทนา ลุ่มน้าป่าสักตั้งอยู่ในเขตภาคกลางของประเทศไทย และมี พื้นที่ตอนบนของลุ่มน้าบางส่วนอยู่ในเขตภาคเหนือและภาค ตะวันออกเฉียงเหนือซึ่งมีเทือกเขาเพชรบูรณ์ล้อมรอบ ลักษณะ โดยรวมทั้งลุ่มน้าจะถูกล้อมรอบด้วยภูเขาทั้ง 2 ด้าน และมีแม่ น้าป่าสักไหลอยู่ตรงกลางจากทิศเหนือลงทิศใต้ โดยมีต้นกาเนิด มาจากเทือกเขาเพชรบูรณ์ จากนั้นไหลผ่านจังหวัดเพชรบูรณ์ ลพบุรี และสระบุรี จนมาบรรจบกับแม่น้าเจ้าพระยา ปัญหาใน พื้ น ที่ ลุ่ ม น้ าส่ ว นใหญ่ เป็ น ปั ญ หาต่ อ เนื่ อ งมาจากปั ญ หาด้ า น สภาพทางกายภาพของพื้นที่ รวมกับปัญหาความเสื่อมโทรม ของทรัพยากรที่เกิดจากการเปลี่ยนแปลงการใช้ที่ดิน ทาให้เกิด การชะล้างพังทลายของดินลงในสู่ลาน้า และเคลื่อนที่ไปอย่าง ต่อเนื่องจนสุดท้ายตกตะกอนลง โดยมีน้าเป็นปัจจัยหลักที่ทาให้ เกิดการกัดเซาะและเป็นตัวพาให้ตะกอนเคลื่อนที่ ทาให้ลาน้า ตื้นเขินเนื่องจากการทับถมของตะกอน ทาให้ประสิทธิภาพใน การระบายน้าลดลง โดยสภาพปัญหาของอุทกภัยตามแนวริม แม่ น้ าป่ า สั ก ลดลงไปอย่ า งมาก ภายหลั ง จากมี เ ขื่ อ นป่ า สั ก ชลสิทธิ์ ยกเว้นบริเวณด้านท้ายน้าของเขื่อนฯ จนถึงจุด บรรจบ ระหว่ า งแม่ น้ าเจ้ า พระยาและแม่ น้ าป่ า สั ก บริ เ วณจั ง หวั ด พระนครศรีอยุธยาซึ่งสภาพของแม่น้าป่าสักในบางช่วงค่อนข้าง แคบ และคดเคี้ยวท าให้ มี ความสามารถในการระบายน้าต่า ซึ่งจะเกิดปัญหาน้าเอ่อล้น และการตกสะสมของตะกอนภายใน ลาน้าซึ่งเป็นสิ่งที่หลีกเลี่ยงไม่ได้และเป็นสาเหตุสาคัญที่ ทาให้ พื้นที่หน้าตัดลาน้าลดลง เป็นผลให้การระบายน้าลดลงอีกด้วย ซึ่งปัญหาดังกล่าวยังไม่มีการศึกษามากนัก จึงมีความจาเป็นที่ 46

ต้องศึกษาถึงสภาพทางอุทกพลศาสตร์ของแม่น้าป่าสัก และการ เคลื่อนที่ของตะกอน เพื่อให้เข้าใจถึงสภาพลาน้าในปั จ จุ บั น และเพื่อทราบแนวโน้มของการตกตะกอนในอนาคต เพื่อที่จะ หาแนวทางการพัฒนาที่ยั่งยืนต่อไป งานวิจัยที่เกี่ยวข้องเกี่ยวกับ การศึกษาการเคลื่อนที่ของตะกอนในแม่น้าโดยใช้แบบจาลอง ทางคณิตศาสตร์ยังมีไม่มากนัก ได้แก่ Duc et al. (2004) ได้ ใ ช้ แ บบจ าลอง depth-average โดยใช้ วิ ธี ก าร finite-volume กั บ boundary-fitted grids ที่ ถู ก พั ฒ นาขึ้ น มาเพื่ อ ค านวณการเปลี่ ย นแปลงท้ อ งน้ า ในแบบจาลองประกอบด้วย โมดูล unsteady hydrodynamic โมดูลการเคลื่อนที่ของตะกอน และโมดูลการเปลี่ยนรูปท้องน้า ผลที่ได้จากแบบจาลองเมื่อนาไปเปรียบเทียบกับผลที่วัดได้ใน ห้องปฏิบัติการ พบว่าตาแหน่งการกัดเซาะและการตกตะกอน ของท้องน้ามีความใกล้เคียงกัน รวิทย์ และคณะ (2552) ได้ศึกษาปัญหาการกัดเซาะตาม แนวตลิ่ง และการทับถมของตะกอน พื้นที่บริเวณคลองมหาชั ย และคลองหลวง จังหวัดสมุทรสาคร จากอิทธิพลของระดั บน้ า ทะเลที่ เปลี่ ยนแปลงอย่ างต่ อเนื่ อง โดยการจ าลองเหตุ ก ารณ์ บริ ห ารประตู ร ะบายน้ ากรณี ต่ า งๆ จากแบบจ าลองทาง คณิตศาสตร์แบบ 2 มิติด้วยโปรกรม CCHE2D พบว่า การบริหาร ประตูระบายน้าสามารถช่วยลดตะกอนทั้งในคลองมหาชัยและใน คลองหลวงได้

วารสารสมาคมวิศวกรรมเกษตรแห่งประเทศไทย ปีที่ 21 ฉบับที่ 1 (2558), 45-55 Poulsen et al. (2013) ได้ ศึ ก ษาการกั ด เซาะ และการ ตกตะกอนในแม่ น้ าโอเดนเซ ประเทศเดนมาร์ ก โดยสร้ า ง แบบจาลองการไหลแบบ 2D และแบบจาลองพื้นที่ทุ่งน้าท่วม (flood plain model) สรุ ป ได้ ว่ า แบบจ าลองที่ ส ร้ า งขึ้ น เป็ น เครื่ อ งมื อ ที่ ช่ว ยให้ อ ธิ บ ายการตกตะกอนในพื้ น ที่ ทุ่ ง น้ าท่ ว ม (floodplain) ได้ Gharibreza et al. (2014) ได้ศึกษากระบวนการตกตะกอน บริ เ วณพื้ น ที่ ป ากแม่ น้ า Zohreh ซึ่ ง ไหลลงสู่ อ่ า วเปอร์ เ ซี ย โดยการประยุ ก ต์ ใ ช้ ข้ อ มู ล ที่ ต รวจวั ด จากสนามแบบจ าลอง คณิตศาสตร์ MIKE 21 เทคโนโลยีการสารวจระยะไกล (RS) และ การทดลองในห้ องปฏิ บั ติ ก าร ผลการศึ กษาจากแบบจ าลอง MIKE21 พบว่า 80% ของตะกอนจะเคลื่อนที่ลงสู่อ่าวเปอร์เซีย และที่เหลืออีก 20% จะสะสมอยู่บริเวณปากแม่น้า ผลวิเคราะห์ จาก RS พบว่าอัตราการตกตะกอนเฉลี่ยรายปีและอัตราการตื้น เขินในระยะยาว เท่ากับ 0.07 m และ 2.45 m ตามลาดับ Bourgoin et al. (2007) ได้ศึกษาการพัดพาและการสะสม ของตะกอนในแม่น้าและบริเวณที่ราบน้าท่วมของแม่น้าอะเมซอน (Amazon) โดยการรวบรวมข้ อ มู ล การตรวจวั ด ในช่ ว งปี ค.ศ. 2000-2003 ซึ่งพบว่าส่วนใหญ่จะเกิดการตกตะกอนในช่วง น้ าท่ ว มที่ กิ น ระยะเวลา 5 เดื อ น คื อ ตั้ งแต่ ธั น วาคมไปจนถึ ง เมษายน และพบว่า ค่าเฉลี่ยการสะสมของตะกอนจะอยู่ที่ช่วง 558 และ 828  103 t yr-1 ตลอดระยะทาง 130 km การสะสม ของตะกอนในแต่ละปีแสดงให้เห็นว่าการไหลของตะกอนดินจาก แม่ น้ าเข้ า สู่ ที่ ร าบน้ าท่ ว มในแต่ ล ะปี นั้ น อยู่ ที่ ค่ า เฉลี่ ย ในช่ ว ง ประมาณ 41%-53% และมี ค่ า อั ตราการตกตะกอนในแม่ น้ า ประมาณ 517 t km-1 yr-1 หรือคิดเป็นอัตราการสะสมของตะกอน เท่ากับ 0.0016 m yr-1 (  23%) ดังนั้นการศึกษาในครั้งนี้จึงมีวัตถุประสงค์หลักเพื่อจาลอง สภาพทางอุ ทกพลศาสตร์ และการเคลื่ อนที่ ของตะกอนดิ น ใน แม่ น้ าป่ า สั ก เพื่ อ วิ เ คราะห์ ห าอั ต ราการตกตะกอนรายปี ใ น แม่น้าป่าสักซึ่งจาเป็นต้องประยุกต์ใช้แบบจาลองการไหล 2 มิติ จึ งได้ คั ดเลื อกแบบจ าลอง MIKE21 โดยก าหนดขอบเขตพื้ น ที่ ศึกษาเป็นบริเวณแม่น้าป่าสัก ตั้งแต่ท้ายเขื่อนพระราม 6 จนถึง จุดบรรจบแม่น้าเจ้าพระยา รวมระยะทางประมาณ 51.65 km ดังแสดงใน Figure 1

Figure 1 Study area at Pasak River.

2

อุปกรณ์และวิธีการ

2.1 แบบจาลองคณิตศาสตร์ ในการศึ ก ษาครั้ งนี้ ไ ด้ เ ลื อ กใช้ แ บบจ าลองคณิ ต ศาสตร์ MIKE21 ที่ พั ฒ น า ขึ้ น โ ด ย DHI Water Environment and Health เป็นแบบจาลองการไหล 2 มิติ สามารถใช้วิเคราะห์การ เปลี่ยนแปลงกระแสน้า และวิเคราะห์การเคลื่อนที่ของตะกอน อั น เนื่ อ งจากกระแสน้ าได้ ส าหรั บ ทฤษฎีพื้ นฐานสาหรับการ จัดทาแบบจาลองการไหล 2 มิติ แสดงได้ดังนี้ 2.1.1 แบบจาลองทางอุทกพลศาสตร์ (MIKE21-HD, Hydrodynamic Module) 1) ทฤษฎีที่เกี่ยวข้อง การจาลองการเปลี่ยนแปลงของระดับน้า และการไหลที่ ตอบสนองต่อการควบคุมพฤติกรรมการไหลของน้าแบบ 2 ทิศทาง มี ส มการควบคุ ม การไหลคื อ NavieStokes Equation โดยมี สมมติฐานกล่าวคือ การไหลไม่มีการยุบอัดตัว (Incompressible Fluid) การแปรผันในแนวดิ่งมีน้อย และไม่มีการแบ่งชั้นของน้ า สมการที่ใช้แก้ปัญหา คือ สมการต่อเนื่อง และสมการโมเมนตัม ทั้งแกน x และ y โดยใช้วิธี FiniteVolume แสดงได้ดังสมการที่ (1) (2) และ (3) ตามลาดับ

47

Thai Society of Agricultural Engineering Journal Vol. 21 No. 1 (2015), 45-55 สมการความต่อเนื่อง:  p q d    t x y t

…(1)

สมการโมเมนตัม ทิศทาง x: p   p2   t x  h 

1 w

   pq   gp p2  q2   gh     x C 2  h2  y  h 

    x  h xx   y  h xy   q  fVVx  



h   pa   0 w x

…(2)

สมการโมเมนตัม ทิศทาง y: q   q2    pq   gq p2  q2        gh  t y  h  x  h  y C 2  h2 

1    h yy    h xy    q  fVVy   w  y x 



h   pa   0 w xy

…(3)

2) การสร้างแผนที่แสดงสภาพภูมิประเทศของพื้นท้องลา น้า (Bathymetry) แบบจาลอง MIKE21 ได้มีการพัฒนาเครื่องมือที่ใช้ในการ สร้ าง Bathymetry แบ่ งออกเป็ น 4 แบบ ประกอบด้ วย Single Grid, Multiple Grids, Curvilinear Grid แ ล ะ Flexible Mesh ดั งแสดงใน Figure 2 โดยในการศึ กษาครั้ งนี้ ได้ เลื อกใช้ Flexible Mesh โดยแบ่งออกได้เป็นสองแบบ คือ Triangles และ Quadrilateral Element ซึ่งสามารถประยุกต์ใช้ในการจาลองแบบ การไหลให้ครอบคลุมพื้นที่ที่มีขนาดกว้างใหญ่และมีความซับซ้อน ซึ่ ง อาจจะมี ค วามละเอี ย ด (resolution) ของ Bathymetry ที่แตกต่างกัน กล่าวคือสามารถวิเคราะห์แบบลงรายละเอียดโดยเน้น เฉพาะพื้นที่บางแห่งที่มีข้อมูลละเอียดกว่าอีกพื้นที่หนึ่งซึ่งอยู่ภายใน พื้นที่เดียวกันได้ ซึ่งนับว่ามีความเหมาะสมในการนามาประยุกต์ใช้ ในการทาวิจัยด้านแหล่งน้าของประเทศไทยเป็นอย่างมาก

โดยที่ h( x , y , t ) d( x, y, t) ( x , y , t ) p( x , y , t )

q( x , y , t )

C ( x, y) g

f V  V , Vx , Vy

= ความฝืดเนื่องมาจากลม  x , y , t  = ความเร็ วลมและความเร็ วในทิศทาง แกน x, y (m s-1)

( x , y )

= สัมประสิทธิ์คอริออริส (s-1)

pa ( x , y , t )

= ความดันอากาศ (kg m-1 s-2)

w x, y t

= ความหนาแน่นของน้า (kg m-3) = ระยะพิกัด (m) = เวลา (s)

 xx ,  xy ,  yy

48

ความลึกน้า (เท่ากับ   d , m) ความลึกน้าที่แปรผันตามเวลา (m) ระดับผิวน้าเหนือระดับอ้างอิง (m) ความหนาแน่นของการไหลในทิศทาง แกน x (m3 s-1 m-1) = ความหนาแน่นของการไหลในทิศทาง แกน y (m3 s-1 m-1) = ความต้านทานของ Chezy (m1/2 s-1) = ความเร่งเนื่องมาจากแรงโน้มถ่วงของ โลก (m s-2) = = = =

= แรงเฉือนประสิทธิผลในทิศทาง x และ y (N m-2)

(A) Single Grid

(B) Multiple Grids

(C) Curvilinear Grid D) Flexible Mesh Figure 2 Type of Bathymetry in MIKE21 model.

2.1.2 แบบจาลองการเคลื่อนทีข่ องตะกอนทราย (MIKE21ST, Sand Transport Module) การเคลื่ อนที่ ของตะกอนทราย จะใช้ ก าหนดอั ต ราการ เคลื่อนที่ของตะกอนทรายอันเนื่องจากการเคลื่อนที่ของกระแสน้า เพียงอย่างเดียว หรือรวมผลจากการเคลื่อนที่ของกระแสน้า และ คลื่ นในพื้ นที่ ท้ อ งน้ าที่ มี ทราย ทฤษฎี ที่ ใช้ ใ นแบบจ าลองการ เคลื่อนที่ของตะกอน มีดังนี้ 1) ความเร็วของการตกตะกอน Ws  ความเร็วของการตกตะกอน มีเงื่อนไขดังนี้ Ws 

 s  1 gd50 18

for d50  0.1mm

…(4)

วารสารสมาคมวิศวกรรมเกษตรแห่งประเทศไทย ปีที่ 21 ฉบับที่ 1 (2558), 45-55 2.2 วิธีวัดผลการศึกษา

 s  1 gd503    Ws   100   10  d50  2  

for 0.1  d50  1mm Ws  1.1

 s  1 gd 50 for d50  1mm

…(5) …(6)

โดยที่

ในการปรับเทียบและตรวจพิสูจน์แบบจาลองฯ จะใช้ดัชนี ทางสถิ ติ ม าเป็ น ตั ว แทนในการเปรี ย บเที ย บและตั ด สิ น ใจ ประกอบด้วย ค่าความแม่นยาจะใช้วิธี Root mean square error (RMSE) ซึ่งคานวณได้จากสมการ (11) n

d50

= ขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางของเม็ดดิน (mm) s = ความหนาแน่นสัมพัทธ์ของตะกอน (kg m-3) g = ความเร่งเนื่องจากแรงโน้มถ่วงของโลก (m s-2)  = ความหนืดของน้า, เท่ากับ 1×10-6 (m2 s-1) 2) ทฤษฏี การเคลื่ อนที่ ของตะกอนของ Van-Rijn (1984) Van Rijn ได้เสนอสมการการเคลื่อนที่ของตะกอนออกเป็น 2 กรณี ดังนี้

RMSE 

T 2.1 D*0.3

 s  1 g  d503

2

i 1

n

…(11)

ค่าความสอดคล้องกันจะใช้วิธีทาง Goodness-of-fit โดยใช้ค่าสัมประสิทธิ์สหสัมพัทธ์ยกกาลังสอง (Coefficient of 2

determination, R ) ซึ่งคานวณได้จากสมการ (12)

กรณีที่ 1: การเคลื่อนที่ของตะกอนท้องน้า Sbl 

Sbl  0.053

 x  y 

n     xi  x    yi  y    R 2   n i 1 n   x  x 2   y  y 2   i  i   i 1 i 1 

…(7)

2

…(12)

โดยที่

โดยที่

x

T = ตัวแปรไร้มิติ, h = ความลึกน้า (m) D*

= ตัวแปรไร้มิติของการเคลื่อนที่ของตะกอน, กรณีที่ 2: การเคลื่อนที่ของตะกอนแขวนลอย

Ssl  f  ca  V  h

Ssl  …(8)

การเคลื่อนที่ของตะกอนแขวนลอยเกิดขึ้นได้ ถ้าหนึ่ง ในเกณฑ์ดังต่อไปนี้เป็นที่ยอมรับ uf 

4w s D*

for

D*  10

u f  4w s for D*  10

…(9) …(10)

= ระดับน้าที่ได้จากการตรวจวัด y = ระดับน้าที่ได้จากแบบจาลอง x = ค่าเฉลี่ยระดับน้าที่ได้จากการตรวจวัด y = ค่าเฉลี่ยระดับน้าที่ได้จากแบบจาลอง i = ลาดับของข้อมูล n = จานวนข้อมูล ค่าที่ยอมรับได้ของค่าดัชนีทางสถิติ RMSE ต้องมีค่า น้ อ ยที่ สุ ด (เข้ า ใกล้ 0) และค่ า สั ม ประสิ ท ธิ์ Coefficient of 2

determination (R ) ต้องเข้าใกล้ 1 และควรมากกว่า 0.6 2.3 ขั้นตอนการศึกษา โดยขั้ นตอนการศึกษาสามารถแบ่ งเป็ นขั้นตอนต่ างๆ ดั ง แสดงใน Figure 3

โดยที่ f

ca

V

= แฟคเตอร์ปรับแก้ของการเคลื่อนที่ของตะกอน = ความเข้มข้นของชั้นตะกอนท้องน้า (kg m-3) = ความเร็วการไหล (m s-1)

49

Thai Society of Agricultural Engineering Journal Vol. 21 No. 1 (2015), 45-55 2.3.2 การจัดทาแบบจาลองทางอุทกพลศาสตร์ในแม่นาด้วย แบบจาลอง MIKE21-HD

Figure 3 Research methodology.

แต่ละขั้นตอนสามารถแสดงรายละเอียดได้ดังนี้ 2.3.1 รวบรวมข้อมูลกายภาพของลุ่มนา ประกอบไปด้วย 1) ข้อมูลรูปตัดขวางลาน้า (river cross section) ทาการ สารวจในช่วงระหว่างเดือนธันวาคม 2556 จนถึงเดื อนมกราคม 2557 โดยมีระยะห่างระหว่างรูปตัดประมาณ 50m เป็นระยะ ทางรวมทั้ งสิ้ น 51.65km จ านวน 1,033 รู ปตั ด โดยแต่ ละจุ ด ที่ ส ารวจมี ค่ า ระดั บ อ้ า งอิ งจากระดั บ น้ าทะเล หรื อ เรี ย กว่ า ม.รทก. (m.MSL) ซึ่งเป็นมาตรฐานที่ใช้กันในประเทศไทย 2) ข้อมูลระดับน้าและปริมาณการไหลรายชั่วโมง/รายวัน ของสถานี S.5 (กม.2+400) และS.26 (กม.45+850) ที่ ได้ มี การ บันทึกไว้โดยกรมชลประทาน และสถานีนครหลวง (กม. 16+650) ที่ได้มีการบันทึกไว้โดยกรมเจ้าท่า ซึ่งจะใช้ข้อมูลการตรวจวั ด ในช่วงเดือนธันวาคม 2556 ถึงเดือนมกราคม 2557 ดังแสดงใน Figure 1 3) ข้อมูลตะกอนท้องน้า ที่ทาการตรวจวัดในแม่น้า ตั้งแต่ ท้ายเขื่อนพระราม 6 โดยทาการตรวจวัด 4 จุดด้วยกัน ได้แก่ 1) วัด สะตือ ตาบลท่าหลวง อาเภอท่าเรือ จังหวัดพระนครศรีอยุธยา (กม.

51+650) 2) วั ดศาลาลอย ต าบลศาลาลอย อ าเภอท่ าเรือ จั งหวัด พระนครศรีอยุธยา (กม.38+400) 3) วัดแค ตาบลแค อาเภอท่าเรือ จังหวัดพระนครศรีอยุธยา (กม.30+400) และ 4) วัดธรรมนิยม ตาบล หั วรอ อ าเภอพระนคร-ศรี อยุ ธยา จั งหวั ดพระนครศรี อยุ ธยา (กม.2+100) ในช่วงเดือนธันวาคม 2556 ดังแสดงใน Figure 1

50

1) การสร้าง Bathymetry เป็นแบบ Flexible Mesh โดยนาข้อมูลรูปตัดขวางลาน้าที่ได้จากการสารวจจริง เข้าสู่แบบจาลอง MIKE21-HD แล้วทาการสร้างโนด (Node) และอีลิเมนต์ (Element) ของ Bathymetry 2) การก าหนดขอบเขตเงื่ อ นไข และการปรั บ เที ย บ แบบจาลอง MIKE21-HD การกาหนดขอบเขตเงื่อนไขของแบบจาลองฯ สาหรับ การปรับเทียบแบบจาลองฯได้พิจารณาเลือกข้อมูลที่สารวจได้ จริงในช่วงระหว่างวันที่ 1-31 ธันวาคม 2556 โดยขอบเขตด้าน เหนือน้าใช้เป็นข้อมูลปริมาณการไหลรายชั่วโมงที่สถานี S.26 ส่ ว นขอบเขตด้ า นท้ า ยน้ าใช้ เ ป็ น ข้ อ มู ล ระดับ น้ ารายชั่ ว โมงที่ สถานี S.5 และปริ ม าณการไหลเข้ า ด้ า นข้ า ง (sideflow) ประเมินได้จากสภาพตามธรรมชาติของน้าที่ไหลเข้าสู่แม่น้าป่า สักในช่วงระหว่างสถานี S.26 และ S.5 การปรั บ เที ย บแบบจ าลองฯ จะท าการสมมติ ค่ า สั ม ประสิ ท ธิ์ ค วามขรุ ข ระล าน้ า (Manning’n Coefficient) ตลอดช่วงแม่น้าป่าสัก จนกว่าจะทาให้ผลการคานวณระดับน้า จากแบบจ าลองเปรีย บเที ย บกั บค่ า ที่ ตรวจวั ด ได้จ ริงที่ ส ถานี นครหลวง (NK) เข้าใกล้กันมากที่สุด โดยกาหนดค่าดัชนีทาง สถิติในการพิจารณา 2 ดัชนี ได้แก่ ค่า R2 และค่า RMSE 2.3.3 การจัดทาแบบจาลองการเคลื่อนตัวของตะกอนทราย ด้วยแบบจาลอง MIKE21-ST 1) การกาหนดตัวแปรแบบจาลองฯ รวบรวมข้อมูลตัวอย่างตะกอนดินทั้ง 4 จุด เพื่อนามา วิเคราะห์หาขนาดของตะกอนเฉลี่ย (d50) ค่าหน่วยน้าหนักของ ตะกอนดิ น เฉลี่ ย (s) และค่ า ความพรุ น ของตะกอนเฉลี่ ย (porosity) จากข้ อ มู ล ดั ง กล่ า วข้ า งต้ น สามารถค านวณหา ความเร็ ว ของการตกตะกอน (Ws) ได้ จ ากสมการ (5) และ กาหนดค่าตัวแปรที่สาคัญในแบบจาลอง 2) การปรับเทียบแบบจาลอง MIKE21-ST แบบจาลอง MIKE21-ST นั้นต้องใช้การวิเคราะห์รูปแบบ การกระจายความเร็วของกระแสน้าในแบบจาลอง MIKE21-HD มา เป็นตัวพาตะกอนให้เคลื่อนที่ ดังนั้นจึงกาหนดให้การปรับเทียบ แบบจาลองนี้ต้ องวิเคราะห์ร่ วมกั นระหว่ างแบบจ าลอง HD/ST โดยกาหนดให้เป็นอัตราการไหลคงที่ (steady flow) โดยพิจารณา เลือกใช้การไหลที่เปอร์เซ็นไทน์ (Percentile) ที่ 25%, 50%, 75%

วารสารสมาคมวิศวกรรมเกษตรแห่งประเทศไทย ปีที่ 21 ฉบับที่ 1 (2558), 45-55 และ 95% ซึ่งวิเคราะห์ได้จากปริมาณการไหลสูงสุดรายปีที่สถานี S.5 เพื่อเป็นตัวแทนการไหลทั้งในช่วงน้าน้อยจนถึงน้ามาก เท่ากับ ความจุลาน้าของแม่น้าป่าสัก 3) การตรวจสอบผลการปรับเทียบแบบจาลองคณิตศาสตร์ และผลจากแบบจาลองกายภาพ เนื่องการข้อมูลการตรวจวัดตะกอนรายวันไม่มีการ เก็บบันทึกตั้งแต่บริเวณด้านท้ายน้าของเขื่อนพระรามหกลงมา ดังนั้นการปรับเทียบแบบจาลอง จึงใช้การเปรียบเทียบผลที่ได้ จากแบบจาลองคณิตศาสตร์กับผลที่ได้จากแบบจาลองกายภาพ (ศูนย์วิจัยวิศวกรรมและและการจัดการน้า, 2557) ที่ทาการ ศึกษาพฤติกรรมการตกตะกอนในแม่น้าป่าสักที่ กม.20+700 ถึง 22+050 และกม.40+300 ถึง 40+900 โดยใช้ข้อมูลรูปตัด ล าน้ าชุ ด เดี ย วกั น ซึ่ งในการศึ ก ษานี้ ไ ด้ ก าหนดอั ต ราส่ ว นของ แบบจาลองไว้ดังนี้ Model ratio = 1:100 all axis Velocity ratio = 1:10 Gravity ratio = 1:1 yr (ความลึก) = 1:100 การทดลองได้แบ่งการทดลองออกเป็น 2 อัตราการไหล เพื่อเป็นตัวแทนของการไหลระดับต่าและระดับสูง คือ ที่อัตราการ ไหล 100 และ 500 m3 s-1 และใช้ขนาดตะกอนเท่ากับ 0.02 mm โดยใช้เวลาการทดลองประมาณ 4.8 hr ซึ่งคิดเป็นค่าเวลาจริงใน แม่น้าประมาณ 48 hr แบบจาลองดังกล่าวแสดงใน Figure 4 Constant Head Tank Steady-stage, Non-uniform Flow

2.3.4 การประยุกต์ใช้แบบจาลอง MIKE21-HD ร่วมกับ แบบจาลอง MIKE21-ST เพื่อวิเคราะห์การเปลี่ยนแปลงของ พืนท้องนา ในการประยุ กต์ ใช้ แ บบจ าลอง หลั งจากการปรั บ เที ย บ แบบจ าลอง MIKE21-HD และก าหนดตั ว แปรที่ ส าคั ญ ใน แบบจาลอง MIKE21-ST ซึ่งในการศึกษาได้แบ่งออกเป็น 2 กรณี ซึ่งมีรายละเอียดดังนี้ 1) การศึกษาการไหลแบบคงที่ตามเวลา (Steady flow) โดยพิ จ ารณาเลื อ กใช้ ก ารไหลที่ เ ปอร์ เ ซ็ น ไทน์ (Percentile) ที่ 25%, 50%, 75% และ 95% ซึ่งวิเคราะห์ได้จาก ปริมาณการไหลสูงสุดรายปีที่สถานีวัดน้าท่า S.5 และนามาจัดทา เป็นโค้งความสัมพันธ์ระหว่างอัตราการไหลกับอัตราการตกตะกอน รายปี และน าไปวิ เคราะห์ หาอั ตราการตกตะกอนรายปี ในอดีต ย้อนหลัง 6 ปีหลังสุดระหว่างปี พ.ศ. 2550-2555 โดยใช้ข้อมูล ปริมาณการไหลรายวันที่สถานี S.5 ซึ่งมีปริมาณการไหลที่ผันแปร ตลอดปีมาใช้ในการวิเคราะห์ร่วมกับกราฟความสัมพันธ์ระหว่าง ปริมาณการไหลกับอัตราการตกตะกอนที่พัฒนาขึ้น 2) การศึ กษาการไหลแบบไม่ คงที่ ตามเวลา (Unsteady flow) ก าหนดให้ ข อบเขตด้ า นเหนื อ น้ าของแบบจ าลอง MIKE21-HD เป็นอัตราการไหลรายวันที่สถานี S.26 และขอบเขต ด้ า นท้ า ยน้ าเป็ น ระดั บ น้ ารายวั น ที่ ส ถานี S.5 ในช่ ว งปี พ.ศ.

2550-2555 ส่วนตัวแปรในแบบจาลอง MIKE21-ST ใช้เหมือนกับ ข้อ 4.1 และวิเคราะห์หาอัตราการตกตะกอนรายปีเช่นเดียวกัน

Steady-stage, uniform Flow

3

Receiving Tank and by-part tank Geometric Model Electric Pump

13.2

Figure 4 Flow Chart of Pasak Physical Model.

การตรวจวัดปริมาณตะกอน ตรวจวัดโดยใช้ระบบวิเคราะห์ แสงเลเซอร์แบบสามเหลี่ยม โดยทาการเก็บข้อมูลระดับพื้นแม่น้า ก่อนทาการทดลอง และหลังการทดลองในขณะที่ไม่มีน้า แล้วนา ค่าที่ได้มาแปรค่าหาปริมาณตะกอนต่อไป

ผลและวิจารณ์ ผลการศึ กษาครั้ งนี้ แบ่ งเป็ น 3 ส่ วน คื อ 1) ผลการจั ดทา แบบจ าลอง MIKE21-HD 2) ผลการวิ เคราะห์ ตะกอนในแม่ น้ า และ 3) ผลการประยุ ก ต์ ใ ช้ แ บบจ าลอง MIKE21-HD ร่ ว มกั บ แบบจาลอง MIKE21-ST โดยมีรายละเอียดดังนี้ 3.1 ผลการจัดทาแบบจาลอง MIKE21-HD ผลการจัดทาแบบจาลอง MIKE21-HD แบ่งออกได้ดังนี้ ผลการสร้างแผนที่แสดงสภาพภูมิป ระเทศของพื้นท้องลาน้า (Bathymetry) แบบ Flexible Mesh ด้ ว ยแบบจ าลอง MIKE21-HD ดังแสดงใน Figure 5

51

Thai Society of Agricultural Engineering Journal Vol. 21 No. 1 (2015), 45-55 1.600 ค่าวัดจริง 1.400

ค่าคานวณได ้

ระด ับนำ้ (ม.รทก.)

1.200 1.000

0.800

0.600

0.400 0.200

0.000 1/12/2013 0:00

Figure 5 Bathymetry of Pasak River.

ผลการสร้ างโนด (Node) และอี ลิ เมนต์ (Element) ของ Bathymetry ของบริเวณแม่น้าป่าสัก โดยสรุปมีจานวนโนดทั้งสิ้น 11,584 โนด ดังแสดงใน Figure 6 และมีจานวนอีลิเมนต์ทั้ งสิ้ น 19,252 อีลิเมนต์ ดังแสดงใน Figure 7 โดยกาหนดขนาดเล็กสุด ของ Element มีค่าไม่เกิน 600 m2 ซึ่งจะทาให้การคานวณมี เสถียรภาพ

5/12/2013 0:00

9/12/2013 0:00

13/12/2013 0:00

17/12/2013 0:00

21/12/2013 0:00

25/12/2013 0:00

29/12/2013 0:00

Figure 8 Result of MIKE21-HD Model Calibration and Verification at Nakhon Luang station.

3.2 ผลการวิเคราะห์ตะกอนในแม่น้า 3.2.1. ผลการจัดทาแบบจาลอง MIKE21-ST ผลการวิเคราะห์หาขนาดของตะกอนเฉลี่ยด้านท้ายเขื่อน พระราม 6 พบว่ า มี ค่ า เฉลี่ ย d 50 ประมาณ 0.12 mm เมื่อเปรียบเทียบกับขนาดของตะกอนในแม่น้าป่าสักบริเวณด้าน เหนื อเขื่ อนพระราม 6 มี ค่ าเฉลี่ ย d 50 ประมาณ 1.25 mm

ค่าหน่วยน้าหนักของตะกอนดินเฉลี่ย  s  เท่ากับ 2,650 kg m3 ค่าความพรุนของตะกอนเฉลี่ยเท่ากับ 0.4 และความเร็วของการ

ตกตะกอน Ws  จากสมการ (5) เท่ากับ 0.0109 m s-1 ค่าอัตรา ความเร็วของการตกตะกอนนี้ จะนาไปวิเคราะห์การเปลี่ยนแปลง ของพื้นท้องน้าโดยใช้แบบจาลอง MIKE21 ต่อไป

Figure 6 Example Node of Pasak River Bathymetry.

3.2.2. ผลการศึกษากระแสนาโดยใช้แบบจาลองคณิตศาสตร์ MIKE21-HD กรณี Steady flow การศึ กษากระแสน้ าโดยใช้ แบบจ าลองคณิ ตศาสตร์ MIKE 21-HD ผลการวิเคราะห์ความเร็วของกระแสน้า ที่เปอร์เซ็นไทน์ (Percentile) ที่ 25%, 50%, 75% และ 95% ซึ่งมีปริมาณการไหล สูงสุดเท่ากับ 100, 240, 500 และ 750 m3 s-1 ตามลาดับ เพื่อเป็น ตัวแทนการไหลในทุกช่วงของการไหลตัง้ แต่น้อยไปจนถึงมากจนเต็ม ความจุของแม่น้าป่าสักในสภาพปัจจุบัน แสดงใน Table 1

Figure 7 Example Element of Pasak River Bathymetry.

ผลการปรับเทียบฯ พบว่า ค่า Manning’M เท่ากับ 35 หรือ มีค่า Manning’n ซึ่งเป็นส่วนกลับเท่ากับ 0.0286 จะทาให้ค่าผล การคานวณฯ ที่สถานีนครหลวง (NK) ใกล้เคียงกับที่ตรวจวัดได้ จริงมากที่สุด โดยได้แสดงผลการปรับเทียบระดับน้าที่คานวณได้ จากแบบจาลองฯ กับค่าระดับน้าที่ตรวจวัดได้จริงบริเวณสถานีวัด ระดับน้าอาเภอนครหลวงของกรมเจ้าท่าใน Figure 8 โดยมีค่า ดัชนีทางสถิติ คือ ค่า r2 มีค่าเท่ากับ 0.85 และค่า RMSE มีค่า เท่ากับ 0.17 m ซึ่งผ่านเกณฑ์การปรับเทียบฯ และสามารถน า แบบจาลอง MIKE21-HD นี้ไปประยุกต์ใช้ในศึกษาขั้นต่อไป 52

Table 1 Computed current velocity for each percentile at S.5 station. ปริมาณการไหล ที่เปอร์เซ็นไทน์ (%) 25% (100 m3 s-1) 50% (240 m3 s-1) 75% (500 m3 s-1) 95% (750 m3 s-1)

ความเร็วของกระแสนา (m s-1) 0.76 1.13 1.41 1.50

วารสารสมาคมวิศวกรรมเกษตรแห่งประเทศไทย ปีที่ 21 ฉบับที่ 1 (2558), 45-55 3.2.3. การวิเคราะห์การเปลี่ยนแปลงของพืนท้องนา การวิเคราะห์การเปลี่ยนแปลงของพื้นท้องน้าด้วย

แบบจ าลอง MIKE21-HD/ST โดยก าหนดค่ า ตั ว แปรที่ ส าคั ญ (Parameter) ในแบบจาลองดังกล่าวได้ ดังนี้

Parameter

Fluid density,  w Longitudinal dispersion coefficient, Dx Transversal dispersion coefficient, D y Erosion coefficient, E Critical shear stress for erosion,  e Settling velocity, Ws Critical shear stress for deposition,  d Boundary suspended-sediment concentration, co Bulk density of bottom sediment,  s

ผลการวิเคราะห์การเปลี่ยนแปลงท้องน้าจากแบบจาลองฯ พบว่าลักษณะการเปลี่ยนแปลงของพื้นที่ท้องน้าในแม่น้าป่าสักมี 2 ลั ก ษณะ คื อ พื้ น ที่ ทั บ ถม (deposition area) และพื้ น ที่ กัดเซาะ (erosion area) ซึ่งสามารถสรุปเป็นอัตราการตกตะกอน (ค่าเป็นบวก) และอัตราการกัดเซาะ (ค่าเป็นลบ) ของแต่ละอัตรา การไหล ได้แก่ 100, 240, 500 และ 750 m3 s-1 ตามลาดับ โดย สามารถสรุปได้ดัง Table 2 และผลจากแบบจาลองกายภาพที่ทา การทดลองที่อัตราการไหล 100 และ 500 m3 s-1 สามารถสรุป เป็ นอั ตราการตกตะกอนได้ ดั ง Table 2 ซึ่ งพบว่ าค่ าที่ ได้ จาก แบบจาลองกายภาพ ในช่วงน้าต่ามีค่าใกล้เคียงกับแบบจาลอง คณิ ตศาสตร์ ส่ วนในช่ วงน้ าสู ง จะมี น้ อยกว่ า ทั้ ง นี้ เ นื่ อ งจาก

Value 1,000 kg m-3 10 m2 s-1 10 m2 s-1 0.4 kg m-2 s-1 0.1 N m-2 0.0109 m s-1 (ได้จากการสารวจ) 0.1 N m-2 0.0 kg m-3 2650 kg m-3 (ได้จากการสารวจ)

ปริมาณตะกอนที่ใส่เข้าไปในแบบจาลองกายภาพมีจานวนจากัด ส่วนปริมาณตะกอนในแบบจาลองคณิตศาสตร์จะแปรผันตาม กั บ อั ต ราการไหลอย่ า งไม่ จากั ด ทั้ งนี้ เ มื่ อ พิ จ ารณากั บ สภาพ ความเป็นจริงในแม่น้า ค่าที่ได้จากแบบจาลองทั้งสองมีค่าสูง เนื่องจากไม่ได้พิจารณาถึงการกระทาของมนุษย์ ยกตัวอย่าง เช่น การขุดลอกหรือดูดทรายในแม่น้า ซึ่งจะช่วยลดปริมาณ ตะกอน และในแต่ละฤดูกาล ปริมาณตะกอนในแม่น้าจะมีค่าไม่ เท่ า กั น เมื่ อ พิ จ ารณาที่ อั ต ราการไหลเดี ย วกั น และปริ ม าณ ตะกอนจะขึ้นอยู่กับปริมาณน้าฝนที่ตกในลุ่มน้าด้วย ซึ่งไม่ได้ นามาพิจารณาในการศึกษาครั้งนี้

Table 2 Rate of sedimentation in the Pasak River at each flow analyzed by MIKE21 and physical models. ผลการศึกษา แบบจาลองคณิตศาสตร์ แบบจาลองกายภาพ

100 (m3 s-1) 0.66 0.70

อัตราการตกตะกอน (m yr-1) 240 (m3 s-1) 500 (m3 s-1) 0.73 0.82 0.79

3.3 ผลการประยุกต์ใช้แบบจาลอง MIKE21-HD ร่วมกับ แบบจาลอง MIKE21-ST ผลการศึกษาส่วนนี้เป็นผลการวิเคราะห์การเปลี่ยนแปลง ของพื้นท้องน้า เพื่อนาไปหาอัตราการตกตะกอนรายปีในอดี ต ย้ อนหลั ง 6 ปี หลั งสุ ดระหว่ างปี พ.ศ. 2550-2555 ของแม่ น้ า ป่าสัก โดยแบ่งออกเป็น 2 กรณีศึกษา คือ 1) Steady flow และ 2) Unsteady flow ผลแสดงดัง Table 3 ซึ่งพบว่า กรณี Steady

750 (m3 s-1) 0.95 -

flow อัตราการตกตะกอนจะผันแปรในแต่ละปีอยู่ในช่วง 0.69 ถึง 1.01 m yr-1 และมีค่าอัตราการตกตะกอนเฉลี่ยรายปีประมาณ 0.76 m yr-1 ส่วนกรณี Unsteady flow อัตราการตกตะกอนราย ปีจะลดลงอยู่ในช่ วง 0.18 ถึง 0.33 m yr-1 และมีค่าอัตราการ ตกตะกอนเฉลี่ ย รายปี ป ระมาณ 0.22 m yr-1 โดยอั ต ราการ ตกตะกอนแต่ละปีไม่เท่ากัน เนื่องจากอัตราการตกตะกอนแปรผัน ตามอัตราการไหล กล่าวคือ ถ้าอัตราการไหลต่อปีมาก อัตราการ ตกตะกอนก็มาก แต่ถ้าอัตราการไหลน้อย อัตราการตกตะกอนก็ 53

Thai Society of Agricultural Engineering Journal Vol. 21 No. 1 (2015), 45-55 น้อย โดยการไหลแบบ Steady จะให้อัตราการตกตะกอนมากกว่า การไหลแบบ Unsteady โดยเฉลี่ยประมาณร้อยละ 29 เนื่องจาก การจาลองการไหลแบบ Unsteady จะใกล้เคียงกับความเป็นจริง มากกว่ า แต่ มี ข้ อ เสี ย คื อ ใช้ ร ะยะเวลาในการค านวณด้ ว ย คอมพิ ว เตอร์ ม ากกว่ า ค่ อ นข้ า งมาก โดยการค านวณด้ ว ย คอมพิ ว เตอร์ ค วามเร็ ว 1.80 MHz แรม 8.00 GB จะใช้ เ วลา ประมาณ 26 วัน ต่อการวิเคราะห์ข้อมูลรายวันเป็นเวลา 1 ปี และ เมื่อพิจารณาค่าอัตราการตกตะกอนเปรียบเทียบกับแม่น้าอื่ นๆ ทั้งในประเทศไทยและต่างประเทศ พบว่า ในประเทศไทยยังไม่มี การศึกษาอัตราการตกตะกอนรายปีของแม่น้ามากนัก ส่วนใน

ต่างประเทศ ได้แก่ ในแม่น้าอเมซอน และแม่น้า Zohreh จะมี อั ตราการตกตะกอนรายปี ประมาณ 0.0016 และ 0.07 m yr-1 ตามลาดับ ซึ่งนับว่าน้อยมากเมื่อเทียบกับแม่น้าป่าสัก แต่อย่างไร ก็ตาม ค่าที่ได้จากแม่น้าทั้งสองแห่งเป็นพื้นที่ปากแม่น้าที่อยู่ติด กับทะเล ซึ่งแตกต่างจากแม่น้าป่าสักที่ไหลลงแม่น้าเจ้าพระยา ส่ ว นที่ เ หมื อ นกั น กั บ งานวิ จั ย ในต่ า งประเทศคื อ อั ต ราการ ตกตะกอนจะเกิดในช่วงฤดูน้าหลากเป็นส่วนใหญ่ เพราะอัตรา การตกตะกอนจะแปรผันตามกันกับอัตราการไหล

Table 3 Annual sedimentation rate in the Pasak River analyzed by MIKE21 model during year 2007-2012. กรณีศึกษา การไหลแบบคงที่ การไหลแบบไม่คงที่

พ.ศ. 2550

พ.ศ. 2551

0.71 0.19

0.73 0.21

อัตราการตกตะกอน (m yr-1) พ.ศ. 2552 พ.ศ. 2553 พ.ศ. 2554 0.66 0.17

4

สรุป การศึกษาครั้งนี้ได้ประยุกต์ใช้แบบจาลอง MIKE21-HD/ST เพื่อศึกษาสภาพทางอุทกพลศาสตร์และการเคลื่อนที่ของตะกอน ในแม่ น้ าป่ า สั ก โดยเริ่ ม จากผลการปรั บ เที ย บแบบจ าลอง MIKE21-HD พบว่า ค่า Manning’n เท่ากับ 0.0286 ซึ่งทาให้ค่า ระดับน้าที่คานวณได้ มีค่าใกล้เคียงกับค่าตรวจวัดจริงมากที่สุด และผลการวิเคราะห์ตะกอนด้านท้ายเขื่อนพระราม 6 จานวน 4 แห่ ง พบว่ า มี ค่ า เฉลี่ ย d 50 ประมาณ 0.12 mm ค่ า หน่ ว ย

น้ าหนั กของตะกอนดิ น เฉลี่ ย  s  เท่ ากั บ 2,650 kg m-3 ค่ า ความพรุนของตะกอนเฉลี่ยเท่ากั บ 0.4 และความเร็วของการ

ตกตะกอน Ws  เท่ากับ 0.0109 m s-1 ต่อมาได้นาแบบจาลอง MIKE21-HD มาปรับเทียบร่วมกับแบบจาลอง MIKE21-ST โดยใช้ การไหลแบบคงที่ในช่วง 100 ถึง 750 m3 s-1 ผลการปรับเทียบ เพื่ อ วิ เ คราะห์ ก ารเปลี่ ย นแปลงท้ อ งน้ า พบว่ า มี อั ต ราการ ตกตะกอนอยู่ในช่วง 0.66 ถึง 0.95 m yr-1 ซึ่งอัตราการตกตะกอน จะแปรผันตามอัตราการไหลซึ่งให้ผลสอดคล้องกับแบบจาลอง กายภาพ หลังจากนั้น ได้ประยุกต์ใช้แบบจาลอง MIKE21-HD/ST เพื่อวิเคราะห์อัตราการตกตะกอนรายปีในช่วงตั้งแต่ปี พ.ศ. 25502555 โดยแบ่งออกเป็น 2 กรณีศึกษา คือ 1) Steady flow และ 2) Unsteady flow โดยกรณี Steady flow ซึ่งได้จากการสร้าง โค้งความสัมพันธ์ระหว่างอัตราการไหลและอัตราการตกตะกอน 54

0.77 0.23

1.01 0.33

พ.ศ. 2555

ค่าเฉลี่ย

0.69 0.18

0.76 0.22

แล้ ว น าไปวิ เ คราะห์ ห าปริ ม าณการตกตะกอนรายปี ใ นอดี ต ย้อนหลัง 6 ปี โดยใช้ข้อมูลปริมาณการไหลรายวันที่สถานี S.5 ผล การศึกษาพบว่า อัตราการตกตะกอนเฉลี่ยรายปีประมาณ 0.76 m yr-1 ส่วนกรณี Unsteady flow อัตราการตกตะกอนเฉลี่ยราย ปีประมาณ 0.22 m yr-1 จะเห็นว่าการไหลแบบ Steady จะให้ อัตราการตกตะกอนมากกว่าการไหลแบบ Unsteady โดยเฉลี่ย ประมาณร้อยละ 29 และอัตราการตกตะกอนที่ได้จากแบบจาลอง คณิตศาสตร์นั้นจะมีค่ามากกว่าความเป็นจริง เพราะตะกอนที่ใช้ ในแบบจาลองใช้เป็นค่าเฉลี่ย แต่ในความเป็นจริง ปริมาณตะกอน จะมีความผันแปรไม่เท่ากันในแต่ละเดือน และขึ้นอยู่กับปัจจัย อื่นๆ ประกอบด้วย เช่น การขุดลอก หรือการดูดทรายในแม่น้าป่า สักด้วย ซึ่งไม่มีการเก็บข้อมูลจึงไม่ได้นามาพิจารณาในการศึกษา ครั้ งนี้ อย่ างไรก็ ตามค่ าอั ต ราการตกตะกอนที่ วิ เ คราะห์ จ าก แบบจาลองดังกล่าวสามารถนาไปใช้ประเมินปริมาณตะกอนต่อปี และใช้เป็นแนวทางในการวางแผนการขุดลอกหรือปรับปรุงลาน้า ของหน่วยงานราชการในอนาคตได้ 5

กิตติกรรมประกาศ บทความนี้ ได้รับทุนสนับสนุนการวิจัยจากมหาวิ ทยาลั ย เกษตรศาสตร์ วิทยาเขตกาแพงแสน และคณะผู้วิจัยขอขอบคุณ ห้องปฏิบัติการวิจัยการจาลองระบบทรัพยากรน้าด้วยคอมพิวเตอร์ และระบบสารสนเทศ ภาควิชาวิศวกรรมชลประทาน คณะวิศว กรรมศาสตร์ กาแพงแสน ที่ได้อนุเคราะห์สถานที่ และซอฟแวร์

วารสารสมาคมวิศวกรรมเกษตรแห่งประเทศไทย ปีที่ 21 ฉบับที่ 1 (2558), 45-55 แบบจ าลองต่ า งๆ ขอขอบคุ ณ หน่ ว ยงานที่ เ กี่ ย วข้ อ ง ได้ แ ก่ กรมชลประทาน กรมเจ้าท่า และ ศ.ดร.ชัยยุทธ ชินณะราศี แห่งมหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระ จอมเกล้าธนบุรี ที่อนุเคราะห์ข้อมูลประกอบการศึกษาวิจัย และ ขอขอบพระคุณคณาจารย์ภาควิชาวิศวกรรมชลประทาน คณะ วิศวกรรมศาสตร์ กาแพงแสน มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ ที่ให้ การสนับสนุนและให้คาปรึกษาตลอดการศึกษาวิจัยในครั้งนี้ 6 เอกสารอ้างอิง [1] กรมทรั พยากรน้ า. 2546. โครงการจั ดท าแผนรวมการ บริหารจัดการทรัพยากรน้า ในลุ่มน้าป่าสัก; รายงานฉบับ สุดท้าย (รายงานหลัก). กระทรวงทรัพยากร ธรรมชาติ และสิ่งแวดล้อม, กรุงเทพฯ.

[2] กรมชลประทาน. 2553. โครงการจั ดทาแผนพัฒนาการ ชลประทานระดับลุ่มน้าอย่างเป็นระบบ, ลุ่มน้าป่าสัก (12). กระทรวงเกษตรและสหกรณ์, กรุงเทพฯ.

[3] ศู นย์ วิ จั ยวิ ศวกรรมและการจั ดการน้ า (วารี ) ภาควิ ชา วิ ศวกรรโยธา. 2557. โครงการศึ กษา ส ารวจ ออกแบบ ป้องกันตลิ่งและการขุดลองเพื่อการเดินเรือในแม่น้าป่าสัก. มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี, กรุงเทพฯ [4] ชั ย ยุ ท ธ ชิ น ณะราศรี . 2550. กลศาสตร์ แ ม่ น้ าและ กระบวนการธารน้า. หน่วยงานส่งเสริมการสร้างตารา กอง บริการการศึกษา มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้า ธนบุรี, กรุงเทพฯ.

[5] ณั ฐ วุ ฒิ อิ นทบุ ต ร และ วิ ษุ วั ฒ ก์ แต้ ส มบั ติ . 2555. การศึกษาการปรับเทียบแบบจาลองอุทกพลศาสตร์ของ แม่น้าท่าจีนภายใต้อิทธิพลของระดับน้าทะเล. การประชุม โยธาแห่งชาติครั้งที่ 17 มหาวิทยาลัย เกษตรศาสตร์. 9 11 พฤษภาคม 2555.

[6] รวิ ท ย์ มี สุ ข , สุ ร เจตส์ บุ ญ ญาอรุ ณ เนตร, สิ นี นาฏ ศรี มงคล, ไอศวรรย์ ชั้ นกาญจน์ และ รอยล จิ ตรดอน.

2552. การศึกษาการพัดพาตะกอนในคลองมหาชัยและ คลองหลวง จ.สมุทรสาคร. การประชุมวิชาการวิศวกรรม โยธาแห่งชาติครั้งที่ 14 มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีสุรนารี.

13 -15 พฤษภาคม 2552.

[7] วราวุธ วุฒิวณิชย์. 2553. การวิเคราะห์ความแม่นยาของ แบบจ าลองโดยใช้ Nash-Sutcliffe Efficiency และ R2. ชลกร “วันชูชาติ”. 4 มกราคม 2553.

[8] วิษุวัฒก์ แต้สมบัติ. 2552. การจาลองแบบการไหลแบบ 2 มิติด้วยแบบจาลอง MIKE21 HDFM บริเวณพื้นที่ชายฝั่ง ท่าเรือเมืองดาร์วิน ประเทศออสเตรเลีย. การประชุมโยธา แห่งชาติครั้งที่ 14 มหาวิทยาเทคโนโลยีสุรนารี. 13 - 15 พฤษภาคม 2552.

[9] วิษุวัฒก์ แต้สมบัติ. 2556. การวิเคราะห์และการจาลอง ระบบทางชลประทาน. ภาควิชาวิศวกรรมชลประทาน คณะ วิศวกรรมศาสตร์ กาแพงแสน, มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์.

[10] สถาบั นสารสนเทศทรั พยากรน้ าและการเกษตร. 2554. สภาพปั ญหาด้ านน้ าท่ วมลุ่ม น้ าป่ าสั ก. ลุ่ ม น้ าป่ าสัก. แหล่ ง ข้ อ มู ล : http://www.haii.or.th. เข้ า ถึ ง เมื่ อ 2 ธันวาคม 2554.

[11] Bourgoin, L.M., Bonnet, M.P., Martinez, J.M., Ko-suth, P., Cochonneau, G., Moreira-Turcq, P., Guyot, J.L., Vauchel, P., Filizola, N., Seyler, P. 2007. Temporal dynamics of water and sediment exchanges between the Curuaı´ flood-plain and the Amazon River, Brazil. Journal of Hydrology 335, 140– 156.

[12] Duc, B.M., Wenka, T., Rodi, W. 2004. Numerical Modeling of Bed Deformation in Laboratory Channels. Journal of Hydraulic Engineering 130; 894904.

[13] DHI Water Environment and Health. 2007 a. MIKE 21 & MIKE 3 FLOW MODEL FM, Sand Transport Module, Scientific Documentation. Denmark.

[14] DHI Water Environment and Health. 2007 b. MIKE 2 1 & MIKE 3 Flow Model FM, Hydrodynamic Module, Step-by-Step training guide. Denmark.

[15] DHI Water Environment and Health. 2007 c. MIKE 21 & MIKE 3 Flow Model FM, Hydrodynamic and Transport Module, Scientific Documentation.

Denmark.

[16] DHI Water Environment and Health. 2007 d. MIKE 21 ST Non-Cohesive Sediment Transport Module, User Guide. Denmark.

[17] Gharibreza, M., Habibi, A., Imamjomeh, S.R., Ashraf, M.A. 2014. Coastal processes and sedimentary facies in the Zohreh River Delta (Northern Persian Gulf). Catena 122, 150–158.

[18] Hardy, R.J., Bates, P.D, Anderson, M.G. 2000.

Modelling suspended sediment deposition on a fluvial floodplain using a two-dimensional dynamic finite element model. Journal of Hydrology 229, 202-218.

[19] Poulsen, J.B., Hansen, F., Ovesen, N.B., Larsen, S.E., Kronvang, B. 2013. Linking floodplain hydraulics and sedimentation patterns along a restored river channel: River Odense, Denmark. The Journal of Ecological Engineering 66; 120-128.

[20] van Rijn, L.C. 1984. Sediment Transport, Part I: Bed Load Transport. Journal of Hydraulic Engineering 110, 1431–1456.

[21] Wu, W., M.ASCE. 2004. Depth-Averaged TwoDimensional Numerical Modeling of Unsteady Flow and Nonuniform Sediment Transport in Open Channels. Journal of Hydraulic Engineering 130; 1013-1024

55