TSAE Journal Vol.21 - 2

วารสารสมาคมวิศวกรรมเกษตรแหงประเทศไทย Journal of the Thai Society of Agricultural Engineering ปที่ 21 ฉบับที่ 2 กรกฎาคม – ธันวาคม 2558 (Volume 21 No. 2 July – December 2015) เจ1าของ: สมาคมวิศวกรรมเกษตรแห=งประเทศไทย

ISSN 1685-408X

สํานักงาน: อาคาร 5 ชั้น 5 กองส=งเสริมวิศวกรรมเกษตร กรมส=งเสริมการเกษตร แขวงลาดยาว จตุจักร กรุงเทพฯ 10900 โทร 0 2940 6183 โทรสาร 0 2940 6185 www.tsae.asia

บรรณาธิการ มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตรQ รศ. ดร. อนุพันธQ เทิดวงศQวรกุล กองบรรณาธิการ มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตรQ รศ. ดร. ประเทือง อุษาบริสุทธิ์ ผศ. ดร. ศิวลักษณQ ปฐวีรัตนQ ผศ. ดร. วัชรพล ชยประเสริฐ ดร. วันรัฐ อับดุลลากาซิม ดร. ศิริศักดิ์ เชิดเกียรติพล ดร. อาทิตยQ พวงสมบัติ ดร. สิรินาฏ น1อยพิทักษQ มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลธัญบุรี ผศ. ดร. สุนัน ปานสาคร

มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีสุรนารี ดร. เทวรัตนQ ตรีอํานรรค ดร. กระวี ตรีอํานรรค สถาบันเทคโนโลยีพระจอมเกล1าเจ1าคุณทหารลาดกระบัง ผศ. ดร. ประสันตQ ชุ=มใจหาญ มหาวิทยาลัยขอนแก=น ดร. ชัยยันตQ จันทรQศิริ มหาวิทยาลัยแม=โจ1 ผศ. ดร. ฤทธิชัย อัศวราชันยQ กองส=งเสริมวิศวกรรมเกษตร กรมส=งเสริมการเกษตร นางดาเรศรQ กิตติโยภาส นางสาวนฤมล ลดาวัลยQ ณ อยุธยา

ที่ปรึกษากองบรรณาธิการ มหาวิทยาลัยธรรมศาสตรQ รศ. พินัย ทองสวัสดิ์วงศQ กองบรรณาธิการวิชาการ จุฬาลงกรณQมหาวิทยาลัย ศ. ดร. สุรินทรQ พงศQศุภสมิทธQ มหาวิทยาลัยธรรมศาสตรQ ศ. ดร. ผดุงศักดิ์ รัตนเดโช ศ. ดร. สมชาติ ฉันทศิริวรรณ สถาบันเทคโนโลยีแห=งเอเชีย ศ. ดร. อรรถพล นุ=มหอม มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตรQ รศ. ดร. ธัญญา นิยมาภา รศ. วิชา หมั่นทําการ ผศ. ภรต กุญชร ณ อยุธยา ดร. ประภากรณQ แสงวิจิตร มหาวิทยาลัยเชียงใหม= รศ. ดร. สัมพันธQ ไชยเทพ ผศ. ดร. ศิวะ อัจฉริยวิริยะ ดร. วิบูลยQ ช=างเรือ มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีสุรนารี ผศ. ดร. วีรชัย อาจหาญ ผศ. ชาญชัย โรจนสโรช ผศ. ดร. พยุงศักดิ์ จุลยุเสน

มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล1าธนบุรี ศ. ดร. สมชาติ โสภณรณฤทธิ์ มหาวิทยาลัยแม=โจ1 รศ. เสมอขวัญ ตันติกุล ผศ. ดร. สุเนตร สืบค1า มหาวิทยาลัยขอนแก=น รศ. ดร. ธวัชชัย ทิวาวรรณวงศQ รศ. ดร. วินิต ชินสุวรรณ ผศ. ดร. เสรี วงสQพิเชษฐ ผศ. ดร. สมโภชนQ สุดาจันทรQ ผศ. ดร. สมชาย ชวนอุดม ผศ. ดร. วิเชียร ปลื้มกมล มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลธัญบุรี รศ. ดร. รุ=งเรือง กาลศิริศิลป` รศ. ดร. จตุรงคQ ลังกาพินธุQ มหาวิทยาลัยราชภัฏวไลยอลงกรณQ รศ. จิราภรณQ เบญจประกายรัตนQ สถาบั นเทคโนโลยี พระจอมเกล1 าเจ1 าคุ ณทหาร ลาดกระบัง รศ. ดร. ปานมนัส ศิริสมบูรณQ รศ. สาทิป รัตนภาสกร

สถาบันวิจัยเกษตรวิศวกรรม กรมวิชาการเกษตร ดร. ชูศักดิ์ ชวประดิษฐQ ดร. อนุชิต ฉ่ําสิงหQ กองส=งเสริมวิศวกรรมเกษตร กรมส=งเสริมการเกษตร นางดาเรศรQ กิตติโยภาส นายณรงคQ ปaญญา นายชีรวรรธกQ มั่นกิจ นางสาวฐิติกานตQ 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 Iowa State University Dirk E. Maier, Ph.D., Professor Purdue University Klein E. Ililiji, Ph.D., Associate Professor

คณะกรรมการสมาคมวิศวกรรมเกษตรแหงประเทศไทย ประจําป4 พ.ศ. 2558 – 2559 ที่ปรึกษา ฯพณฯ นายอําพล เสนาณรงคQ ฯพณฯ พลเอกสุรยุทธQ จุลานนทQ ศ. ดร. สมชาติ โสภณรณฤทธิ์ ศ. ดร. อรรถพล นุ=มหอม ศ. ดร. สุรินทรQ พงศQศุภสมิทธิ์ รศ. ดร. ธวัชชัย ทิวาวรรณวงศQ

รศ. ดร. วินิต ชินสุวรรณ Prof. Dr. Vilas M Salokhe Prof. Dr. Gajendra Singh Prof. Dr. Chin Chen Hsieh ดร. สุภาพ เอื้อวงศQกูล นายทรงศักดิ์ วงศQภูมิวัฒนQ

นายโอฬาร พิทักษQ นายสุรเวทยQ กฤษณะเศรณี นายสมชัย ไกรครุฑรี นายปราโมทยQ คล1ายเนตร นายสุวิทยQ เทิดเทพพิทักษQ นายชนะธัช หยกอุบล รศ. กิตติพงษQ วุฒิจํานง

กรรมการบริหาร นายกสมาคมวิศวกรรมเกษตรแห=งประเทศไทย อุปนายก ประธานฝxายวิชาการ ผู1ช=วยประธานฝxายวิชาการ ผู1ช=วยประธานฝxายวิชาการ ผู1ช=วยประธานฝxายวิชาการ เลขาธิการ เหรัญญิก ผู1ช=วยเหรัญญิก นายทะเบียน สาราณียากร ผู1ช=วยสาราณียกร ปฏิคม ประชาสัมพันธQ ประสานงานส=วนกลาง

นางดาเรศรQ กิตติโยภาส ผศ. ดร. วีรชัย อาจหาญ ศ. ดร สักกมน เทพหัสดิน ณ อยุธยา รศ. ดร. ปานมนัส ศิริสมบูรณQ ผศ. ดร. สุเนตร สืบค1า ผศ. ดร. ชัยยันตQ จันศิริ นายณรงคQ ปaญญา นางสาวฐิติกานตQ กลัมพสุต นางสาวชัญญานุช ปานเอี่ยม นายชีรวรรธกQ มั่นกิจ ผศ. ดร. วัชรพล ชยประเสริฐ รศ. ดร. สมชาย ชวนอุดม นายนเรสนQ รังสิมันตศิริ นางสาวนฤมล ลดาวัลยQ ณ อยุธยา นายอนุรักษQ เรือนหล1า

กรรมการกลางและวิชาการ รศ. ดร. สมยศ เชิญอักษร รศ. ดร. ธัญญา นิยมาภา รศ. ดร. ธัญญะ เกียรติวัฒนQ รศ. ดร. ปานมนัส ศิริสมบูรณQ รศ. สาทิป รัตนภาสกร ผศ. ดร. สมโภชนQ สุดาจันทรQ ผศ. ดร. เสรี วงสQพิเชษฐQ ดร. ชัยพล แก1วประกายแสงกูล รศ. ดร. สัมพันธQ ไชยเทพ รศ. ดร. วิชัย ศรีบุญลือ ผศ. เธียรชัย สันดุษฎี นายไพศาล พันพึ่ง ผศ. ฉัตรชาย ศุภจารีรักษQ รศ. กิตติพงษQ วุฒิจํานง

ดร. สมเกียรติ เฮงนิรันดรQ รศ. ผดุงศักดิ์ วานิชชัง รศ. จิราภรณQ เบญจประกายรัตนQ รศ. ดร. รุ=งเรือง กาลศิริศิลป` ผศ. ดร. ศิวลักษณQ ปฐวีรัตนQ ดร. วันรัฐ อับดุลลากาซิม รศ. รังสินี โสธรวิทยQ รศ. ดร. ประเทือง อุษาบริสุทธิ์ รศ. มานพ ตันตระบัณฑิตยQ ผศ. ดร. สุเนตร สืบค1า ผศ. ภรต กุญชร ณ อยุธยา ดร. วสันตQ จอมภักดี ดร. ชูศักดิ์ ชวประดิษฐQ รศ. ดร. อนุพันธQ เทิดวงศQวรกุล

นางดาเรศรQ กิตติโยภาส รศ. ใจทิพยQ วานิชชัง นายชนะธัช หยกอุบล นายจารุวัฒนQ มงคลธนทรรศ ดร. ไมตรี แนวพนิช นายอัคคพล เสนาณรงคQ นายวิบูลยQ เทเพนทรQ นายสุภาษิต เสงี่ยมพงศQ ดร. อนุชิต ฉ่ําสิงหQ นายวีระชัย เชาวQชาญกิจ นายนรเชษฐQ ฉัตรมนตรี นายไมตรี ปรีชา รศ. ดร. สมชาย ชวนอุดม นายสมศักดิ์ อังกูรวัฒนานุกูล

นางสาวพนิดา บุษปฤกษQ นายมลฑล แสงประไพทิพยQ นางสาวระพี พรหมภู= นายพัฒนศักดิ์ ฮุ=นตระกูล นายมรกต กลับดี นายนเรศวรQ ชิ้นอินทรQมนู นายสุรสิทธิ์ บุญรักชาติ นายบุญส=ง หนองนา ผศ. ดร. ศิระษา เจ็งสุขสวัสดิ์ นางสาววิไลวรรณ สอนพูล นางสาวนฤมล ลดาวัลยQ ณ อยุธยา หัวหน1าภาควิชาและสาขาวิศวกรรม เกษตรของสถาบันการศึกษาทุกแห=ง ของประเทศ

คําแนะนําสําหรับผูAเขียน 1. หลักเกณฑEทั่วไป 1.1 คํานํา วารสารสมาคมวิศวกรรมเกษตรแห=งประเทศไทย เป|นวารสารวิชาการที่จัดพิมพQโดยสมาคมวิศวกรรมเกษตรแห=งประเทศไทย มีวัตถุประสงคQเพื่อเผยแพร=ผลงานวิจัยทั้งที่เป|นองคQความรู1ใหม= นวัตกรรม และเทคโนโลยีทางด1านวิศวกรรมเกษตรและระบบชีวภาพ ในรูปของบทความวิจัย บทวิจัยย=อ และบทความปริทัศนQ เนื้อหาของบทความที่เผยแพร=ในวารสารสะท1อนถึงขอบเขตที่กว1างขวางของ ศาสตรQวิศวกรรมเกษตร ซึ่งบูรณาการวิศวกรรมศาสตรQหลากหลายสาขามาประยุกตQเพื่อเพิ่มผลิตภาพทางการเกษตรและระบบชีวภาพ อาทิ เครื่องจักรกลเกษตร วิศวกรรมดินและน้ํา เทคโนโลยีหลังเก็บเกี่ยว วิศวกรรมอาหาร โครงสร1างอาคารเกษตร การจัดการระบบ เกษตร พลังงานและสิ่งแวดล1อมทางการเกษตร เป|นต1น เนื้อหาของบทความอาจเป|นการรายงานผลการทดลองของเรื่องที่ศึกษาที่ให1 องคQความรู1ใหม= การวิเคราะหQทางทฤษฎี การออกแบบและประดิษฐQนวัตกรรม หรือการนําเสนอเทคนิควิธีการทดลองใหม= 1.2 ขอบข=ายวารสาร 1) ต1นกําลังและเครื่องจักรกลเกษตร • เครื่องยนตQและกําลัง • การออกแบบและทดสอบเครื่องจักรกลเกษตร • กระบวนการผลิตเครื่องจักรกลเกษตร • เทคนิคปฏิบัติและการใช1เครื่องจักรกลเกษตร 2) วิศวกรรมดินและน้ํา • การอัดแน=น การชะล1าง และการปรับปรุงดิน • พื้นที่แห1งแล1ง และการเก็บกักน้ํา • อุทกวิทยาและการจัดการน้ํา • ชลศาสตรQและระบบชลประทาน • การให1น้ําพืชระดับไร=นา 3) กระบวนการหลังเก็บเกี่ยวและวิศวกรรมอาหาร • กระบวนการหลังเก็บเกี่ยวและการเก็บรักษา • การบรรจุ • เทคนิคแบบไม=ทําลาย • กระบวนการและเครื่องจักรกลอาหาร • วิศวกรรมชีวภาพ 4) โครงสร1างอาคารเกษตร • การออกแบบอาคารเกษตร • ไซโล โรงเรือน และโรงงานผลิตพืช • การวางผังฟารQม

การออกแบบโรงงานอุตสาหกรรมเกษตร 5) ระบบเกษตร • โลจิสติกสQและโซ=อุปทานผลิตผลและสินค1าเกษตร • ระบบตรวจสอบย1อนกลับและความปลอดภัยอาหาร • การจัดการระบบเกษตร และการจําลองสถานการณQ • อุตสาหกรรมเกษตร 6) คอมพิ ว เตอรQ อิ เ ล็ ก ทรอนิ ก สQ และเทคโนโลยี สารสนเทศ • การเกษตรแม= น ยํ า การตรวจวั ด ระยะไกล ระบบภู มิ สารสนเทศ ระบบผู1เชี่ยวชาญ • เซ็นเซอรQ หุ=นยนตQ และระบบอัตโนมัติ • ชีวสารสนเทศ • การประยุ กตQ ค อมพิ ว เตอรQ การพั ฒนาซอฟแวรQ และ เทคโนโลยีสารสนเทศ 7) พลังงานและสิ่งแวดล1อม • พลังงานทดแทน ชีวมวลและพลังงานชีวมวล • การจัดการพลังงาน • การจัดการของเสียการเกษตร รีไซเคิล และเทคโนโลยีไร1 ของเสีย • วิศวกรรมระบบนิเวศนQเกษตร •

1.3 ประเภทบทความ บทความที่เผยแพร=ในวารสารมี 3 ประเภทคือ • บทความวิจัย (Research paper) คือ รายงานผลการศึกษาทดลองที่ทําให1ได1มาซึ่งองคQความรู1ใหม= หรือนวัตกรรมใหม= ที่ได1ดําเนินการ จนสําเร็จและมีการเรียบเรียงอย=างครบถ1วนสมบูรณQตามระเบียบวิธีวิจัย • บทวิจัยย=อ (Research note) คือ รายงานผลการศึกษาทดลองเฉพาะในบางประเด็นที่ผู1วิจัยค1นพบ แต=ยังไม=เสร็จสมบูรณQ • บทความปริทัศนQ (Review paper) คือ รายงานที่ได1จากการรวบรวม ทบทวน และสังเคราะหQงานวิจัยที่ผ=านมาในเรื่องใดเรื่องหนึ่ง โดยสอดแทรกทัศนคติ ประสบการณQ หรือความคิดเห็นของผู1เขียนที่มีต=อเรื่องนั้นๆ 1.4 ความยาวบทความ • บทความวิจัย • บทวิจัยย=อ • บทความปริทัศนQ

ความยาวไม=ควรเกิน 10 หน1าเรียงพิมพQ ความยาวไม=ควรเกิน 5 หน1าเรียงพิมพQ ความยาวไม=ควรเกิน 10 หน1าเรียงพิมพQ

1.5 ค=าธรรมเนียมการตีพิมพQ ผู1เ ขี ยนบทความที่ ผ= า นการพิจ ารณาให1ตี พิ ม พQใ นวารสารฯ จะต1 องชํ า ระค= า ธรรมเนี ย มการตีพิ ม พQใ นอั ต ราหน1า ละ 300 บาท โดยกองบรรณาธิการจะแจ1งรายละเอียดวิธีการชําระค=าธรรมเนียมให1ทราบเมื่อบทความได1รับการยอมรับต1นฉบับให1ตีพิมพQในวารสารฯ 1.6 กระบวนการประเมินบทความ ต1น ฉบับ บทความทุ กประเภทจะถู กประเมิน โดยผู1ท รงคุณ วุฒิไ ม=ต่ํ ากว= า 2 ท= าน กองบรรณาธิ การจะแจ1 งผลการประเมิน ของ ผู1ทรงคุณวุฒิไปยังผู1รับผิดชอบบทความ (Corresponding author) ตามข1อมูลการติดต=อในต1นฉบับ ผู1เขียนบทความต1องปรับปรุงแก1ไข ต1น ฉบั บตามคํ าแนะนํ าของผู1ท รงคุ ณวุ ฒิ พร1อ มทั้ งตอบข1 อซั ก ถามของผู1ท รงคุ ณวุ ฒิ ใ ห1 ชัด เจน แล1 ว ส=ง เอกสารทั้ งหมดกลับ มายั ง กองบรรณาธิการภายในระยะเวลาที่กําหนด กองบรรณาธิการจะพิจารณาตัดสินยอมรับต1นฉบับให1ตีพิมพQในวารสารฯ โดยใช1ผลการ ประเมินของผู1ทรงคุณวุฒิเป|นเกณฑQ ทั้งนี้คําตัดสินของกองบรรณาธิการถือเป|นอันสิ้นสุด 2. รายละเอียดการเตรียมตAนฉบับ* *กองบรรณาธิการขอสงวนสิทธิ์ไม=รับพิจารณาต1นฉบับบทความจนกว=าต1นฉบับนั้นๆ จะมีการจัดเรียงหน1าตามรายละเอียดที่แจ1งไว1 ในเอกสารนี้ 2.1 แบบฟอรQมต1นฉบับ (Template) ผู1เขียนควรทําความเข1าใจแบบฟอรQมต1น ฉบับ (Template) และตัวอย=างต1นฉบับ (Manuscript example) ที่กองบรรณาธิการ จัดทําไว1อย=างละเอียด ลักษณะ (Styles) ของเนื้อหาทุกส=วนของแบบฟอรQมต1นฉบับได1ถูกปรับตั้งให1เป|นไปตามข1อกําหนดการจัดเรียง หน1าในเอกสารฉบับนี้แล1ว ผู1เขียนควรจัดเตรียมต1นฉบับโดยใช1แบบฟอรQมต1นฉบับและกําหนดลักษณะ ให1กับทุกส=วนในต1นฉบับให1 สอดคล1องกับแบบฟอรQมต1นฉบับ แบบฟอรQมต1นฉบับและตัวอย=างต1นฉบับสามารถดาวนQโหลดได1จากเว็บไซตQสมาคมฯ (www.tsae.asia) 2.2 การจัดหน1าและแบบอักษร ต1นฉบับใช1กระดาษขนาด A4 ตั้งขอบกระดาษแบบ Mirror margins (ระยะขอบเพื่อการเย็บเล=มหนังสือ) ตั้งระยะขอบบนและ ขอบล=างอย=างละ 2.0 cm, ขอบนอก 1.5 cm และขอบใน 2.5 cm การพิมพQใช1อักษรแบบ TH SarabunPSK ตลอดทั้งต1นฉบับ 2.3 การระบุประเภทบทความ ผู1เขียนจะต1องระบุประเภทของบทความที่มุมบนขวาในหน1าแรกของบทความว=าเป|นบทความวิจัย บทวิจัยย=อ หรือบทความปริทัศนQ (ดูแบบฟอรQมต1นฉบับ) 2.4 หัวเรื่อง ส=วนหัวเรื่องจะมีทั้งภาษาไทยและภาษาอังกฤษ ประกอบด1วย • ชื่ อบทความ ใช1 อั กษรขนาด 16 pt ตั วหนา จั ดกระจายแบบไทย (Thai distributed) ชื่ อบทความควรสั้ นกระชั บ ได1 ใจความ และมีความจําเพาะเจาะจงกับเนื้อหาของงาน • ชื่ อ นามสกุ ล ผู1 เขี ยน ใช1 อั กษรขนาด 14 pt ตั วหนา จั ดกระจายแบบไทย ไม= ใช1 คํ านํ าหน1 าชื่ อ ระหว= างชื่ อผู1 เขี ยนแต= ละคนให1 ใช1 เครื่องหมายจุลภาคคั่น หลังชื่อผู1เขียนให1แสดงกํากับต1นสังกัดด1วยตัวเลขแบบอักษรยก (Superscript) และให1กํากับผู1รับผิดชอบ บทความด1วยเครื่องหมายดอกจัน กองบรรณาธิการจะถือว=าผู1เขียนทุกคนที่มีชื่อปรากฏในต1นฉบับได1รับทราบและเห็นพ1องกับเนื้อหา ในต1นฉบับนั้น • ต1 น สั งกั ด และที่ อยู= ใช1 อั กษรขนาด 12 pt ตั ว ธรรมดา จั ด กระจายแบบไทย กํ ากั บ แสดงต1 น สั งกั ด ด1 ว ยตั ว เลขแบบอั กษรยก แล1วตามด1วยชื่อต1นสังกัดและที่อยู= (จังหวัดและรหัสไปรษณียQ) • ให1ระบุหมายเลขโทรศัพทQ โทรสาร และอีเมลQ ของผู1รับผิดชอบบทความ 2.5 บทคัดย=อ บทความภาษาไทยจะต1องมีบทคัดย=อทั้งภาษาไทยและภาษาอังกฤษ โดยให1ลําดับบทคัดย=อภาษาไทยมาก=อนภาษาอังกฤษ การพิมพQ บทคัดย=อจะจัดเป|น 1 คอลัมนQ จัดกระจายแบบไทย ใช1อักษรขนาด 14 pt บรรทัดแรกให1ย=อหน1า (Indentation) 1.0 cm บทคัดย=อ ควรสั้นกระชับ (ไม=ควรเกิน 250 คํา) เนื้อความครอบคลุมถึงวัตถุประสงคQ วิธีการ ผล การค1นพบที่สําคัญ และสรุป 2.6 คําสําคัญ ท1ายบทคัดย=อให1ระบุคําสําคัญ 3-5 คํา ใช1อักษรขนาด 14 pt คําสําคัญทั้งภาษาไทยและภาษาอังกฤษให1ใช1เครื่องหมายจุลภาคคั่น ระหว=างคํา สําหรับภาษาอังกฤษใช1อักษรตัวพิมพQใหญ=กับอักษรตัวแรกของทุกคํา

2.7 เนื้อความ ส=วนเนื้อความใช1การจัดหน1าเป|น 2 คอลัมนQ ความกว1างของแต=ละคอลัมนQ 8.25 cm ระยะระหว=างคอลัมนQ 0.5 cm จัดกระจายแบบ ไทย หัวเรื่องย=อยให1ใช1หมายเลขกํากับ และพิมพQตัวหนา เช=น “1 บทนํา” (ตามด1วย 1.1 พิมพQตัวเอียง, 1.1.1 พิมพQตัวหนาและเอียง, ...) และจัดกระจายแบบไทย บรรทัดแรกของทุกย=อหน1าให1ย=อหน1า 0.5 cm และให1ใช1อักษรขนาด 14 pt ตลอดทั้งเนื้อความ ยกเว1นรายการ เอกสารอ1างอิง ในรายการเอกสารอ1างอิง ให1ย=อหน1า 0.5 cm แบบ Hanging เนื้อความควรประกอบด1วยส=วนต=างๆ ดังนี้ • บทนํา (Introduction) ควรมีการทบทวนวรรณกรรมที่เกี่ยวข1องตรงประเด็น กล=าวถึงที่มาของปaญหาและความสําคัญของผลงานที่ ผู1เขียนต1องการนําเสนอ ตอนท1ายบทนําควรระบุวัตถุประสงคQและขอบเขตของงานอย=างชัดเจน • อุปกรณQ และวิ ธี การ (Materials and methods) การเขี ยนส= วนอุ ปกรณQ และวิ ธี การให1 บรรยายร1 อยเรี ยงกั นไป ไม= เขี ยนในลั กษณะ นํารายการอุปกรณQมาเรียงลําดับ (List) ควรอธิบายอย=างเป|นขั้นตอนและมีรายละเอียดเพียงพอให1ผู1อ=านที่สนใจสามารถทําการทดลอง ซ้ําได1 วิธีการที่เป|นที่ทราบดีในสาขาวิชานั้น หรือเป|นมาตรฐาน หรือถูกเผยแพร=โดยผู1อื่นมาก=อน ควรใช1การอ1างอิงโดยไม=ต1องอธิบาย รายละเอียดซ้ํา การกล=าวถึงชื่อทางการค1าของอุปกรณQเพื่อความสมบูรณQของข1อมูลเชิงวิทยาศาสตรQสามารถทําได1 แต=ทั้งนี้ต1องไม=มีนัย ที่แสดงถึงการรับรองหรือสนับสนุนผู1ผลิตรายใดรายหนึ่ง • ผลและวิจารณQ (Results and discussion) ผลที่นําเสนอควรเป|นข1อมูลที่ผ=านการวิเคราะหQสังเคราะหQ ไม=ใช=ข1อมูลดิบ โดยนําเสนอ เป|นลําดับสอดคล1องกับที่อธิบายไว1ในส=วนอุปกรณQและวิธีการ ควรมีการแปลและวิจารณQผลอย=างมีหลักการและมีข1อมูลสนับสนุน ชัดเจน อาจมีการเปรียบเทียบผลกับงานวิจัยในทํานองเดียวกันที่เผยแพร=มาก=อน รวมทั้งอาจให1ข1อเสนอแนะสําหรับการวิจัย ที่เกี่ยวข1องกันในอนาคต • สรุ ป (Conclusions) เป|นการลงความเห็ นหรื อสรุปการค1 นพบที่สําคั ญที่ ได1จากงานวิ จัย ควรสั้ นกระชั บ และไม=อธิ บายซ้ํ าซ1 อนกั บ เนื้อความในส=วนก=อนหน1า • กิ ตติ กรรมประกาศ (Acknowledgement) เป| นส= วนที่ ผู1เขี ยนแสดงคํ าขอบคุ ณแก= บุ คคล หรื อหน= วยงานที่ มี บทบาทสํ าคั ญในการ สนับสนุนการดํ าเนินงานวิจัย ทั้งนี้ ไม= จําเป|นต1 องแสดงคํ าขอบคุณแก=ผู1ร= วมเขียนบทความซึ่ งมีชื่ อปรากฏในส=วนหัวเรื่องแล1 ว ส=วนกิตติกรรมประกาศอาจมีหรือไม=มีก็ได1 • เอกสารอ1างอิง (References) การอ1างอิงใช1ระบบชื่อผู1แต=ง-ปที่ตีพิมพQ (Name-year system) ควรอ1างอิงเฉพาะแหล=งข1อมูลที่มีเนื้อหา เกี่ยวข1องกับงานวิจัยของผู1เขียน เอกสารอ1างอิงที่ใช1ต1องได1รับการยอมรับทางวิชาการ ไม=ควรอ1างอิงแหล=งข1อมูลที่เข1าถึงได1ยาก เช=น รายงานผลการวิจัยที่เผยแพร=ในกลุ=มแคบๆ ข1อมูลที่ไม=ถูกตีพิมพQ หรือการติดต=อสื่อสารระหว=างบุคคล เอกสารอ1างอิงทุกชิ้นที่ถูกอ1าง ถึ งในเนื้ อความต1 องปรากฏอยู= ในรายการเอกสารอ1 างอิ ง และในทํ านองเดี ยวกั นเอกสารอ1 างอิ งทุ กชิ้ นที่ ปรากฏอยู= ในรายการ เอกสารอ1างอิงต1องถูกอ1างถึงในเนื้อความ การอ1างถึงเอกสารอ1างอิงภาษาไทยในเนื้อความให1ใช1รูปแบบ “ชื่อผู1แต=ง (ปที่ตีพิมพQ)” เช=น “มงคล (2545) แสดงให1เห็นว=า ...” หรือ “ความเร็วการหมุนลูกมะพร1าวและความเร็วของมีดปอกมีผลต=อความเรียบของผิวลูก มะพร1าว (บัณฑิต, 2550)” หรือ “อนุพันธQ และศิวลักษณQ (2555) พบว=า ...” แต=หากเอกสารอ1างอิงเป|นภาษาอังกฤษให1ใช1รูปแบบ “นามสกุลผู1แต=ง (ปที่ตีพิมพQ)” เช=น “Mettam (1994) แสดงให1เห็นว=า ...” การอ1างถึงเอกสารอ1างอิงภาษาไทยซึ่งมีผู1แต=งตั้งแต= 3 คน ขึ้นไปใช1คําว=า “และคณะ” หลังชื่อผู1แต=งคนแรก เช=น “สมชาติ และคณะ (2551)” สําหรับเอกสารอ1างอิงภาษาอังกฤษให1ใช1คําว=า “et al.” เช=น “Perez-Mendoza et al. (1999)” การจัดเรียงรายการเอกสารอ1างอิง ให1จัดเรียงเอกสารอ1างอิงภาษาไทยก=อน แล1วตามด1วย เอกสารอ1างอิงภาษาอังกฤษ สําหรับเอกสารอ1างอิงภาษาไทย ให1จัดเรียงเอกสารอ1างอิงตามลําดับอักษรของชื่อผู1แต=ง ซึ่งถ1าผู1แต=งคน แรกเป|นคนเดียวกัน ให1เรียงลําดับตามอักษรของชื่อผู1แต=งคนถัดไป ถ1าชื่อผู1แต=งเหมือนกันทั้งหมดให1เรียงลําดับตามปที่พิมพQ ถ1าปที่ พิมพQเป|นปเดียวกันให1ระบุความแตกต=างด1วยอักษร “ก”, “ข”, “ค” ต=อท1ายปที่ตีพิมพQ สําหรับเอกสารอ1างอิงภาษาอังกฤษ ให1จัดเรียง เอกสารอ1 างอิงตามลําดับอักษรของนามสกุลผู1แต= ง ซึ่งถ1าผู1แต=งคนแรกเป| นคนเดี ยวกัน ให1เรียงลําดับตามอั กษรของนามสกุ ล ผู1แต=งคนถัดไป หากผู1แต=งเป|นคนเดียวกันทั้งหมด ให1เรียงลําดับตามปที่ตีพิมพQ ในกรณีที่ผู1แต=งเป|นคนเดียวกันทั้งหมดและตีพิมพQในป เดียวกัน ให1ระบุความแตกต=างด1วยตัวอักษร “a”, “b”, “c” ต=อท1ายปที่ตีพิมพQ ชื่อวารสารวิชาการที่นํามาอ1างอิงให1ใช1ชื่อเต็ม 2.8 ตัวอย=างการพิมพQรายการเอกสารอ1างอิง บทความวารสารวิชาการ จักรมาส เลาหวณิช, พรมมี แพงสีชา, สุเมธี คําวันสา. 2552. การหาค=าความขาวข1าวสารโดยวิธีการวัดค=าสี. วารสารสมาคมวิศวกรรม เกษตรแห=งประเทศไทย 15(1), 26–30.

Perez-Mendoza, J., Hagstrum, D.W., Dover, B.A., Hopkins, T.L., Baker, J.E. 1 9 9 9 . 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. หนังสือที่มีผู1แต=งแต=ละบท (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. ตํารา ประดิษฐQ หมู=เมืองสอง, สุชญาน หรรษสุข. 2550. การวิเคราะหQการสั่นสะเทือน. 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. ศักยภาพการผลิตเอทานอลจากลิกโนเซลลูโลสในประเทศไทย. รายงานการประชุมวิชาการสมาคมวิศวกรรมเกษตรแห=งประเทศไทย ครั้งที่ 11 ประจําป 2553, 299–304. นครปฐม: ภาควิชา วิศวกรรมเกษตร มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตรQ วิทยาเขตกําแพงแสน. 6–7 พฤษภาคม 2553, กําแพงแสน, นครปฐม.

Winks, R.G., Hyne, E.A. 1994. 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. วิทยานิพนธQ สยาม ตุ1 ม แสงทอง. 2546. การปรั บ ปรุ ง เครื่ อ งคั ด ขนาดผลมั ง คุ ด แบบจานหมุ น . วิ ท ยานิ พ นธQ วิ ศ วกรรมศาสตรQ ม หาบั ณ ฑิ ต . กรุงเทพมหานคร: บัณฑิตวิทยาลัย, มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตรQ. 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. แหล=งข1อมูลอิเล็กทรอนิกสQ ศูนยQข1อมูลกรุงเทพมหานคร. 2550. สถิติรายป กรุงเทพมหานคร. แหล=งข1อมูล: http://203.155.220.230/stat_search/frame.asp. เข1าถึงเมื่อ 14 มิถุนายน 2550.

United Nations Environment Programme. 2 0 0 0 . 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 หน=วย ใช1ระบบหน=วย International Systems (SI) ให1ถือว=าหน=วยเป|นสัญลักษณQ ดังนั้น แม1ในบทความจะมีเนื้อความเป|น ภาษาไทย หน=วยที่ใช1จะเป|นหน=วยภาษาอังกฤษเสมอ เช=น “มวล 15 kg” ไม=ใช1 “มวล 15 กิโลกรัม” หรือ “มวล 15 กก.” เป|นต1น ให1เขียนหน=วยที่ มีลักษณะเป|นเศษส=วนในรูปตัวเลขยกกําลัง เช=น “m s-1” ไม=ใช1 “m/s” เป|นต1น 2.10 สมการ สมการที่ไม=ซับซ1อนอาจพิมพQแทรกระหว=างข1อความภายในบรรทัดได1 สมการที่มีความซับซ1อนให1พิมพQแยกบรรทัดด1วย Equation editor ควรกําหนดหมายเลขให1กับทุกสมการตามลําดับการปรากฏในต1นฉบับของสมการ และควรอ1างถึงสมการในเนื้อความตาม หมายเลขที่กําหนดไว1 ควรนิยามตัวแปรทุกตัวในสมการเมื่อถูกอ1างอิงถึงครั้งแรก ตัวแปรควรพิมพQด1วยตัวอักษรเอียง และใช1อักษรหรือ สัญลักษณQที่เป|นที่นิยมในสาขานั้นๆ หากจําเป|นต1องมีการกําหนดสัญลักษณQหรือตัวแปรขึ้นใหม=เป|นจํานวนมาก ควรทําตารางสัญลักษณQ เฉพาะ (Nomenclature) 2.11 ภาพและตาราง ให1แทรกภาพและตารางลงในเนื้อความ โดยรายละเอียดของภาพจะต1องสามารถมองเห็นได1ชัดเจนเมื่อเรียงพิมพQ ภาพถ=ายควรมี ความละเอียดอย=างน1อย 300 dpi ภาพที่เป|นกราฟจะต1องมีคําอธิบายแกน คําอธิบายสัญลักษณQในกราฟ พร1อมระบุหน=วยให1ชัดเจน เนื่องจากวารสารฯ จะถูกจัดพิมพQแบบขาว-ดํา ดังนั้น ผู1เขียนควรคํานึงถึงการสูญเสียความชัดเจนของภาพสีเมื่อต1องจัดพิมพQเป|นภาพ ขาว-ดํา ตารางควรจัดรูปแบบให1เรียบร1อย เส1นตารางใช1เฉพาะเส1นแนวนอน ไม=ใช1เส1นแนวตั้ง

ชื่อภาพและตาราง ตลอดจนข1อความทั้งหมดในภาพและตารางให1ใช1ภาษาอังกฤษ ให1เขียนชื่อภาพไว1ด1านใต1ภาพ โดยใช1รูปแบบ ดังตัวอย=างเช=น “Figure 1 Relationship between …” ส=วนชื่อตารางให1เขียนไว1ด1านบนตาราง โดยใช1รูปแบบดังตัวอย=างเช=น “Table 1 Results of …” ให1จัดขอบซ1ายขวาของชื่อภาพและตารางเป|นแบบจัดกระจายแบบไทย ใช1อักษร TH SarabunPSK ขนาด 14 pt ชื่อ ภาพและตารางควรสื่อให1ผู1อ=านสามารถทําความเข1าใจสาระสําคัญ ของภาพหรือตารางนั้น ๆ ได1 แม1ไม=อ=านเนื้อความ การกําหนด หมายเลขภาพและตารางให1 เ ป| น ไปตามลํ า ดั บ การปรากฏในต1 น ฉบั บ ให1 ใ ช1 รู ป แบบการอ1 า งอิ ง ถึ ง ภาพและตารางในเนื้ อ ความ ดังตัวอย=างเช=น “... ดังผลการทดลองใน Figure 1” หรือ “Table 1 เป|นค=าเฉลี่ยของ ...” ควรแทรกภาพหรือตารางเมื่อจบย=อหน1าที่มี การอ1างถึงภาพหรือตารางนั้นๆ ทันที 2.12 หมายเลขบรรทัด (Line number) เพื่อความสะดวกในการประเมินบทความของผู1ทรงคุณวุฒิ ให1กําหนดหมายเลขบรรทัดด1วยอักษร TH SarabunPSK ขนาด 8 pt เยื้องจากข1อความ 1 mm นับทีละ 1 บรรทัด โดยกําหนดให1บรรทัดแรกของคอลัมนQซ1ายเป|นบรรทัดหมายเลข 1 และเริ่มนับลําดับเลข ใหม=ในแต=ละหน1าตลอดทั้งต1นฉบับ 3. การสงตAนฉบับ ผู1เขียนสามารถส=งไฟลQต1นฉบับทางระบบ online submission ได1ที่ http://tsae.asia/journals/index.php/tsaej2014/

สารบัญ 1 Integrated Management of Biomass Energy in Thailand Natthakich Assanee1*, Manop Yamfang2, Chakkawan Boonwan2 8 การประเมินสมรรถนะการทํางานของเครื่องเกี่ยวนวดขAาวตามมาตรฐานผลิตภัณฑEอุตสาหกรรม จุฬาลักษณQ อยู=ประสพโชค1*, รุ=งเรือง กาลศิริศิลป`1, นาวิน แสงสระศรี2 16 การศึกษาสภาวะที่เหมาะสมของการอบแหAงสาหรายเตาดAวยลมรAอนโดยใชAวิธีพื้นผิวตอบสนอง ฤทธิชัย อัศวราชันยQ1*, น้ําฝน ไชยลังกา1 25 การศึกษาสถานการณEน้ําของจังหวัดราชบุรีเพื่อการวางแผนบรรเทาปZญหาขาดแคลนน้ํา ยุทธนา ตาละลักษมณQ1*, บัญชา ขวัญยืน2 32 การพัฒนาเครื่องอัดเม็ดปุ]ยอินทรียEแบบสองหัวอัด พิศมาส หวังดี1*, วินัย หล1าวงษQ2 42 แนวทางการประเมินความกรอบของมะละกอดิบโดยใชAการทดสอบทางกล ศันสนียQ นาเจริญ1, เกรียงศักดิ์ ไทยพงษQ2, ปาริชาติ เบิรQนส1, อนุพันธQ เทอดวงศQวรกุล3, สุกัญญา วิชชุกิจ4* 50 Detection of Chlorotic Cassava Leaves using Image Processing and Discriminant Analysis Wanrat Abdullakasim1*, Kittipong Powbunthorn1, Jintana Unartngam2

วารสารสมาคมวิศวกรรมเกษตรแห=งประเทศไทย ปที่ 21 ฉบับที่ 2 (2558), 1-7

Thai Society of Agricultural Engineering Journal Volume 21 No. 2 (2015) 1-7 Available online at www.tsae.asia Integrated Management of Biomass Energy in Thailand

Research Paper ISSN 1685-408X

Natthakich Assanee1*, Manop Yamfang2, Chakkawan Boonwan2 1Faculty

of Engineering, Dhonburi Rajabhat University, Samutprakan, 10540 of Mechanical Engineering, Faculty of Engineering, Rajamangala University of Technology Thanyaburi, Pathum Thani,

2 Department

12110 *Corresponding author: Tel: +66-9-4349-8859, E-mail: neo.solo.one@gmail.com

Abstract Biomass energy is expected to be one of the future main renewable energy in Thailand when considering their potentiality and raw material from the agriculture and the agriculture industry sectors. However, the increase of biomass power plant in Thailand is unable to contribute the progress of biomass energy technology because of the lack of the integrated management for both supply chain management and social management including the supporting information system. Therefore, the objective of this paper is to analyze the issue of biomass energy technology in Thailand; subsequently proposing the integrated management model of biomass energy technology in Thailand with the supporting information system. The model of the management attempts to establish the technology flow process of biomass energy addressing the technical issues, human resource management and environmental and social acceptance by building 3 new specific units; the biomass national center (BNC), the biomass training center (BTC) and the biomass information center (BIC).In addition, the biomass information system for the administration of the biomass information center consists of 2 functional parts based on the client and server theory. The server is divided into 2 levels, the external server as the government and the internal server as the biomass information center (the main server) connected with the supply chain management and the social management. The client is divided into 3 sectors, the farmer, the vendor and the community.

Keywords: Energy, Biomass, Information System 1 Introduction

Biomass energy resource has absolutely a great deal of potentiality in Thailand but also be significant challenge to be the future main energy. Although the ministry of energy improves the alternative energy development plan (AEDP 2012 -2021) from the previous plan from 5,600 MW into 9,200 MW, when approached on the biomass ratio, the biomass target is set to slightly decrease from 3,700 MW to 3,630 MW (Department of Alternative Energy and Efficiency, 2012). It can be concluded from literature reviews for the unexpected progress of biomass energy in Thailand such as the barrier of the biomass technology transfer (Assanee and Boonwan, 2011), the social unacceptance of the environmental management (Assanee and Trirat, 2010), the failure of the information system management and the inconsistency of supply chain management (Energy Policy and Planning Office, 2010). Under such

circumstance, the integrated management of biomass energy technology in Thailand is required for achieving the goal of the maturity technology.

As has been shown, the paper firstly is to criticize the difficulty with the embodiment of biomass technology management in Thailand and then the paper is to propose the integrated management model of biomass energy technology in Thailand with the supporting information system.

2 Literature Review

In order to establish the model of the integrated management for the biomass technology management, various issues of Thai biomass energy have to be strongly examined. The biomass issues can be divided into 2 main categories; the supply chain management and the social management (Assanee and Trirat, 2010 and Assanee and Boonwan, 2011).

1

Thai Society of Agricultural Engineering Journal Vol. 21 No. 2 (2015), 1-7 The supply chain management is mainly focused on the interaction between the farmer and the vendor under the intervention of the government. The issues of the supply chain management can be summarized as upstream, midstream and downstream issues represented as follows: The upstream issues are the lack of information of biomass cultivation. In detail, the biomass plants depend on several factors such as the cultivation area zone, the price mechanism, the natural disaster and the seasoning agriculture. The co-organization of these several vital factors is necessary to establish the up to date integrated management information. Thus, the biomass forecast and planning for the farmers is always failure as shown previously in the case of thr long term regression of palm’s price from 2009 – present (Energy Policy and Planning Office, 2010).

The midstream issues are the shortage of channel and communication between the farmers and the vendor. The types of biomass raw material are varied by topography surrounding the power plants.

Furthermore, the biomass crops are selected from the local cultivations because of saving transportation cost.

Consequently, the effective information linkage between farmer and vendor for a specific supply – demand in different areas is required. Furthermore, the biomass technology is apparent in the midstream issues. The status of biomass technology was criticized

by Assanee and Boonwan (2011) as only the first state of maturity resulting from the expensive cost per fuel unit, which is far away from the comparative market fuels. Besides the good policy campaign, the government must contribute the information center of the practical research and development and the effective human resource management. Finally, the information of the financial support and condition for small power producers from the fund institutions must be easily access by the vendor (Energy for Environment Foundation, 2010). The investment information is vitally requiremented as the conditions from the financial institution, the condition of licence permission from the energy regulatory commission including other investment cooperation informations as one stop service.

2

The downstream issues are the inconsistence of the fuel price mechanism and the government intervention.

The regular case issues in Thailand is the adversely overlapping role of the government as the heavily price subsidy of fossil fuel for lower cost of living conversion with the poor and uncertain biomass promotion campaign. Under such circumstance, the vendors lack the faith in the information of biomass promotion campaign to follow the biomass strategies (National Health Commission Office of Thailand, 2012).

The social management is mainly focused on the interaction between the vendor and the community by the co-operation of the government. The primary contradiction is the different view between the community and the vendor or the producer. In fact, the power plant establishment has to gain the complete agreement between the vendors and the locals in public space before getting the license permission with social contract. However, the participation by the locals for the power plant establishment tends to a narrow and specific group setting up of the vendors. As a result, the public hearing fail to be openly accessed by the whole locals. (Assanee and Trirat, 2010). Consequently, the information of the public hearing including the procedure and the operation results is essential to be freely available and accuracy for the community.

In summary, in order to cross the barriers of undeveloped biomass energy technology in Thailand, the integrated management of biomass energy has to be exist.

3 Theory and Methodlogy

The paper applies 2 main theoretical concepts, technology transfer for the integrated management model of biomass energy technology and the client and server for the biomass information model.

Firstly, Technology transfer can be defined as “a process by which expertise or knowledge related to some aspect of technology is passed from one user to another for the purpose of economic gain” (Schnepp et al., 1990). The technological content of international technology transfer is represented in Figure 1 (Shujing et al., 2012).

วารสารสมาคมวิศวกรรมเกษตรแห=งประเทศไทย ปที่ 21 ฉบับที่ 2 (2558), 1-7

Figure 1 The technology content of international technology transfer (Shujing et al., 2012).

Technology transfer process can be described by the integrated of the framework of the technology transfer (Speser, 2006) and the communication theory (Berlo, 1960) as Technology donor plays a role as a sender.

Technology plays a role as a message.

Transmission method plays a role as a channel.

Transmission recipient plays a role as a receiver.

In addition, the model of technology transfer process can be evaluated as shown in Figure 2.

Figure 2 The model of technology transfer process.

In fact, the major barrier of technology transfer process can be identified to be a mismatch donor and recipient cultures as a result of the specific embodied in the technologies (Aasen et al.,1990). Consequently, in order to achieve sustainable transfer diffusion, the transfer system with sophisticated technical training and the acceptance of recipient’s society without any issues on the adaptation is an essential requirement.

By evaluating the comprehensive knowledge of technology transfer, the biomass technology in Thailand can be developed as a new system for technology transfers towards a sustainable development.

In addition, the framework of the client and server theory is applied for building the biomass information model. In detail, the different function parts of the client and server theory by applying to the biomass information model can be demonstrated as follows: Main server as the main network will receive the information from sub – server for the evaluation of the selected data, data filtration and resulting data delivery to the sub network in the system.

Main server can be divided into 2 categories: Internal server as the server inside of the organization system is under the working system management or control; in the case study of biomass information model as biomass information center, social management and supply chain management.

External server as the server outside of the organization system is the disability of the working management or control; in the case study of biomass information model as government.

Sub sever as the sub network connected with the main server perform to delivery data from the main server to distribute into the network of the clients in the network system of the sub server and receive the information from the clients network to delivery it into the main server for the examination of the reaction or the data processing.

Sub server in the research can be divided into 3 network systems, whole of them are the sub servers of supply chain management; Up stream connected with the client sever of the farmer Mid stream connected with the client sever of the vendor 3

Thai Society of Agricultural Engineering Journal Vol. 21 No. 2 (2015), 1-7 Down stream connected with the client sever of the vendor Client as the inside network, possibly being in the main server or the sub server performs to request the data and service from the server.

Client in the research can be divided into 3 categories; farmer, vendor and community.

4 Results and Discussion

The barrier of the overview energy technology transfer in Thailand is the social unacceptance due to the suspicion of negative externality and the lack of the public participation for the civil inspection of environmental impact assessment (Assanee and Trirat, 2010 and National Health Commission Office of Thailand, 2012). It can be concluded from Assanee and Boonwan (2011), the barriers of the maturity technology for the biomass energy in Thailand are the technical skill and knowledge. Under such circumstance, the implementation of biomass energy technology transfer has to be the integrated management by the openly participation from whole sectors. Consequently, the term of the integrated management for the biomass technology transfer is embedded in the various functions as below; − Policy making and planning − Formulation and implementation programming − Information and public relation coordinating − Research and development supporting − Technology developing and commercializing − Demonstration, pilot projects and extension programming − Intellectual property and innovation promoting − Fiscal and financial incentives provisioning − Human resource developing and training − Environment and society acceptance managing Under such circumstances, these issuses can be solved by the proposing model of technology transfer process under the applied framework of technology transfer (Figure 2). The proposing model to overcome the barriers of the biomass issues in Thailand is represented as Figure 3.

4

Figure 3 Biomass energy technology transfer.

As illustrated in Figure 3, in order to reach the goal of technology transfer, the model proposes to build the 3 new units for the direct responsibility of the specific functions. Firstly, the biomass national center (BNC) is to take the responsibilities of research and development support, intellectual property and innovation promotion and demonstration, pilot project and commercializing. Secondly, the biomass training center (BTC) is to take the responsibilities of human resource developing and training. The two units are under the authority of the department of alternative energy development and efficiency (DEDE). In addition, the biomass information center (BIC) under the authority of the energy policy and planning office (EPPO) is to take the responsibilities of information and public relation coordinating including formulation and implementation programming, fiscal and financial incentives provisioning and environment and society acceptance managing.

The overview of biomass energy technology transfer is to start up with the ministry of energy, Thailand (MET) as the main technology donor, which drive the biomass energy technology transfer via of the department of

วารสารสมาคมวิศวกรรมเกษตรแห=งประเทศไทย ปที่ 21 ฉบับที่ 2 (2558), 1-7 alternative energy development and efficiency (DEDE) for technical back up and the energy policy and planning office (EPPO) for policy planning and implementation. In addition, biomass technology is the message sent by biomass information center (BIC). The biomass technology is inspected by the requirement of the energy regulatory commission (ERC) and the participation of NGOs and the civil society.

The biomass information system based on the client – server theory for the integrated management of biomass energy technology is represented the various different functional parts as follows. The server of biomass information model is illustrated as Figure 4.

Figure 5 The supply chain management.

Figure 4 The server of biomass information model.

According to figure 4, the server is divided into 2 parts, the external server and the internal server with 2 sub servers. The external sever is taken responsibility by the government. In addition, the main internal server is under control by the biomass information center, collecting the datas of 2 sub internal servers dividing by 2 functional parts; supply chain management and social management and coordinating these datas with the government via the external server.

In addition, the 2 sub internal servers can be given more details by the subsequent figures and contents.

The supply chain management connected with 2 clients, the farmer and the vendor is demonstrated as Figure 5.

The funtionality of supply chain management, by dividing into 3 parts, up stream, mid stream and up stream, can be concluded as follows; Up stream deliveries information into the farmer as biomass forecast and planning, technical and financial solution, biomass market mechanism, biomass zoning, natural disaster and climate change, biomass research and development and fund condition from Bank for Agriculture and Agricultural Co – operatives (BAAC) and receives data from the farmer as biomass production rate and sell rate and cultivation problem.

Mid stream deliveries information into the vendor as Funds condition from the fund institutions, technological research and development and human resource management and receives data from the vendor as the characteristic and quantity of biomass demand.

Down stream deliveries information into the vendor as fuel price marketing mechanism and biomass fuel quota and promotion and receives data from the vendor as the biomass technology production rate and problems.

Finally, the social management connected with another 2 cilients, the vendor and the community, is shown in Figure 6.

5

Thai Society of Agricultural Engineering Journal Vol. 21 No. 2 (2015), 1-7

Figure 6 The social management.

As illustrated in Figure 6, the social management is the linkage between 2 clients; the vendor and the community. The social management not only delivers information into the vendor as license permission and inspection procedure, but also receives information from the vendor as environmental impact assessment (EIA). In addition, the social management delivery the information of environmental impact assessment (EIA) and social contract into the community and receives the information of public hearing civil society inspection from the community.

In summary, the information linkage between the farmer and the vendor is the supply chain management and the information linkage between the vendor and the community is social management.

5 Conclusion

The integrated management of biomass energy technology is to address the technical issues, human resource management and environmental and social acceptance by building 3 new specific units; the biomass national center (BNC), the biomass training center (BTC) and the biomass information center (BIC). Subsequently, the model of technology transfer process is applied for the completion of technology flow of biomass energy technology transfer. In summary, the research paper is to implement biomass technology in Thailand by the application of technology transfer model. For more detail, the biomass technology transfer model proposes the effective message in 3 suitability areas with 2 specific categories as social suitability with the urbanization, the 6

shared ownership participation, the economic suitability with the employment opportunity expansion with the technology and human resource development and the clarified environmental impact assessment with openly participated inspection. In addition, the biomass information system is the integrated administration of dynamic information system enabling the essential information linkage with the relevance people or group of the biomass in Thailand to be highly effective connection.

In addition, the server of the biomass information model based on the client and server theory can be described as 2 functional parts: the first part is the server, divided into 2 categories; external server as the government and internal server as the biomass information center (the main server), the supply chain management and the social management and the second part is the client, divided into 3 categories, the farmer, the vendor and the community.

6 Reference

Aasen, B., Hansen, E., Lotherington, A., Stenseth, A., White., H. 1990. Analysis perspectives on technology transfer. Technology Transfer in the developing countries. St Martin’s Press, United State.

Assanee, N., Boonwan, C. 2011. State of the art of biomass gasification power plants in Thailand.

Energy Procedia 9, 299-305.

Assanee, N., Trirat, N. 2010. Externalities Issues with The Process of Decision Making in Thailand in Power Development Planning. Proceeding of the Sixth National Conference of Economist: Ramkhamhaeng University. 23 October 2010, Bangkok.

Berlo, D.K. 1960. The process of communication. Holt, Rinehart, & Winston. New York.

Energy for Environment Foundation. 2010. 10 years report of Energy for Environment Foundation Available at:http://www.efe.or.th/datacenter/ ckupload/files/EFE%20LAY4.pdf. Accessed on 1 March 2015 Energy policy and planning office. 2010. Biomass Energy.

Available at: http://www.eppo.go.th/ power/powerN /PICP/File/(14).pdf. Accessed on 1 September 2014.

Department of alternative energy development and Efficiency. Alternative energy development plan (AEDP 2012 – 2021). Available at: http://www.dede.

วารสารสมาคมวิศวกรรมเกษตรแห=งประเทศไทย ปที่ 21 ฉบับที่ 2 (2558), 1-7 go.th/dede/images/stories/dede_aedp_2012_2021. pdf. Accessed on 1 September 2014.

National Health Commision Office of Thailand. 2012.

The health impact from biomass energy policy seminar report, Bangkok, Thailand.

Schnepp, O., Von Glinow, M.A., Bhambri, A. 1990. United State – China technology transfer. New Jersey: Prentice Hall.

Shujing, Q. 2012 The analysis on barrier of low carbon technology transfer. Energy Procedia 14, 1398-1403.

Speser, P.L. 2006. The art & science of technology transfer. New Jersey: Wiley.

7

Thai Society of Agricultural Engineering Journal Vol. 21 No. 2 (2015), 8-15

วารสารสมาคมวิศวกรรมเกษตรแหงประเทศไทย บทความวิจัย ป4ที่ 21 ฉบับที่ 2 (2558) 8-15 ISSN 1685-408X Available online at www.tsae.asia การประเมินสมรรถนะการทํางานของเครื่องเกี่ยวนวดขAาวตามมาตรฐานผลิตภัณฑEอุตสาหกรรม Performance Evaluation of Rice Combine Harvester based on Thai Industrial Standard จุฬาลักษณE อยูประสพโชค1*, รุงเรือง กาลศิริศิลปv1, นาวิน แสงสระศรี2 Julalak Yooprasobchoke1*, Roongruang Kalsirisilp1, Nawin Sangsasri2 1ภาควิชาวิศวกรรมเกษตร,

คณะวิศวกรรมศาสตรQ, มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลธัญบุรี, ปทุมธานี, 12110

1Department of Agricultural Engineering, Faculty of Engineering, Rajamangala University of Technology Thanyaburi, Pathumthani, 12110 2บริษัท

สยามคูโบต1าคอรQปอเรชั่น จํากัด Kubota Corporation Co., Ltd. *Corresponding author: Tel. +66-2-549-3328, Fax.+66-2-5493581, E-mail: rrka1965@yahoo.com 2Siam

บทคัดยอ การศึกษาวิจัยเรื่อง การประเมิน สมรรถนะการทํางานของเครื่องเกี่ยวนวดข1าวตามมาตรฐานผลิต ภัณฑQอุต สาหกรรมนี้มี วัตถุประสงคQเพื่อทดสอบสมรรถนะและประสิทธิภาพการทํางานของเครื่องเกี่ยวนวดข1าวตามมาตรฐานผลิตภัณฑQอุตสาหกรรม (มอก.

1428-2540) ซึ่งดําเนินการทดสอบเครื่องเกี่ยวนวดข1าวคูโบต1าจํานวน 5 รุ=น คือ DC60, DC68G, DC70, DC70G และ รุ=น DC95GM ดําเนินการทดสอบที่ศูนยQวิจัยข1าวปทุมธานี ผลการทดสอบพบว=าเครื่องเกี่ยวนวดข1าว รุ=นDC60 มีความสามารถในการทํางาน 3 rai hr-1 การสิ้นเปลืองน้ํามันเชื้อเพลิง 3.9 l rai-1 เปอรQเซ็นตQการสูญเสียเมล็ดรวม 6.9% เครื่องเกี่ยวนวดข1าว รุ=น DC68G มีความสามารถในการ ทํางาน 3.95 rai hr-1 การสิ้นเปลืองน้ํามันเชื้อเพลิง 2.2 l rai-1 เปอรQเซ็นตQการสูญเสียเมล็ดรวม 2.1% เครื่องเกี่ยวนวดข1าว รุ=นDC70 มี ความสามารถในการทํางาน 4.5 rai hr-1 การสิ้นเปลืองน้ํามันเชื้อเพลิง 1.2l rai-1 เปอรQเซ็นตQการสูญเสียเมล็ดรวม 2.5% เครื่องเกี่ยว นวดข1าว รุ=นDC70G มีความสามารถในการทํางาน 4.5 rai hr-1 การสิ้นเปลืองน้ํามันเชื้อเพลิง 2.7 l rai-1 เปอรQเซ็นตQการสูญเสียเมล็ด รวม 2% เครื่องเกี่ยวนวดข1าว รุ=น DC95GM มีความสามารถในการทํางาน 6.25 rai hr-1 การสิ้น เปลืองน้ํามัน เชื้อเพลิง 1.1 l rai-1 เปอรQเซ็นตQการสูญเสียเมล็ดรวม 1.8% และผลการวิเคราะหQค=าใช1จ=ายทางเศรษฐศาสตรQของเครื่องเกี่ยวนวดข1าวทั้ง 5 รุ=น พบว=ามี จุดคุ1มทุน เท=ากับ 252, 156, 109, 147 และ 117 hr yr-1 ตามลําดับ พิจารณาอัตราการรับจ1างที่ 500 Baht rai-1 เครื่องเกี่ยวนวดข1าว ทั้ง 5 รุ=น จะมีระยะเวลาในการคืนทุน เท=ากับ 2.92, 1.74, 1.18, 1.63 และ 1.28 yr ตามลําดับ คําสําคัญ: เครื่องเกี่ยวนวดข1าว, สมรรถนะและประสิทธิภาพ, การสูญสียเมล็ดข1าวเปลือก Abstract This research entitle “performance evaluation of rice combine harvesters based on Thai industrial standard” was aimed to evaluate the performance test based on Thai industrial standard 1428-1997. Five model of kubota rice combine harvesters were tested composed of DC60, DC68G, DC70, DC70G and DC95GM, respectively. The tests were conducted at Pathumthaini Rice Research Centre. Based on the test results of DC60, it was found that the effective field capacity was 3 rai hr-1, the fuel consumption was 3.9 l rai-1and the total field loss was 6 . 9 %. The effective field capacity, fuel consumption and total field loss of DC68G were 3.95 rai hr-1, 2.2 l rai-1 and 2 . 1 %, respectively. Where as the effective field capacity, fuel consumption and total field loss of DC70 were 4.5 rai hr-1, 1.2 l rai-1and 2.5%, respectively. For DC70G, they were 4.5 rai hr-1, 2.7 l rai-1 and 2%, respectively. The perforamance test results of DC95GM were 6.2 5 rai hr-1, 1.1 l rai-1 and 1.8 %, respectively.Based on the economic analysis, it was found that the break even point of the machines was 252, 156, 109, 147and 117 hr yr-1, respectively. Considering the contract rate as 500 Baht rai-1, the pay back period was found to be 2.92, 1.74, 1.18, 1.63 and 1.28 yr, respectively.

Keywords: Rice combine harvester, Capacity and efficiency, Grain loss

8

วารสารสมาคมวิศวกรรมเกษตรแห=งประเทศไทย ปที่ 21 ฉบับที่ 2 (2558), 8-15 1 บทนํา

2

อุปกรณEและวิธีการ

ข1าวเป|นพืชเศรษฐกิจที่สําคัญของประเทศ เพราะนอกจากจะ ผลิตไว1สําหรับบริโภคภายในประเทศแล1วยังสามารถส=งออกไป ต= า งประเทศ"โดยในปพ.ศ. 2556 ประเทศไทยมี พื้ น ที่ ป ลู ก ประมาณ 72.36 ล1านไร= ผลผลิตรวม 36.576 ล1านตันข1าวเปลือก (สมาคมผู1ส= งออกข1าวไทย, 2556)" สามารถสร1างรายได1 ใ ห1กั บ ประเทศเป|นอย=างมาก ซึ่งในอดีตนั้นแรงงานที่ใช1ในการเก็บเกี่ยว ข1าวนั้นมีมาก ต=อมาแรงงานในภาคการเกษตรเริ่มลดลงมีปaญหา การขาดแคลนแรงงานในภาคเกษตร ค=าจ1างแรงงานสูงขึ้น จึงได1 เริ่มมีการนําเอาเครื่องเกี่ยวนวดข1าวเข1ามาช=วยในการเก็บเกี่ยว แทนแรงงานคนมากขึ้ น เครื่ อ งเกี่ ย วนวดข1 า วสามารถช= ว ยลด ระยะเวลาในการทํางานและลดต1นทุนในการเกี่ยวข1าว เนื่องจาก ข1าวที่ออกผลผลิตพร1อมๆ กันนั้น ต1องการการเก็บเกี่ยวที่ทันต=อ ผลผลิตที่ออกมา หากเก็บเกี่ยวไม=ทันอาจจะทําให1ผลผลิตเสียหาย ได1 "ซึ่งปaจจัยที่มีผลต=อสมรรถนะการทํางานของเครื่องเกี่ยวนวด ข1าวมีหลายปaจจัย ได1แก= ทักษะความชํานาญของผู1ใช1เครื่องเกี่ยว นวดข1าว สภาพของพืชและพื้นที่การเก็บเกี่ยว การปรับตั้งเครื่อง เกี่ ย วนวดข1 า ว การใช1 ค วามเร็ ว ที่ เ หมาะสมในการเก็ บ เกี่ ย ว ตลอดจนความกว1างในการเก็บเกี่ยว (รุ=งเรือง, 2545)""จากการ สํารวจความเห็นของเกษตรกรและผู1รับจ1างเกี่ยวนวดข1าวพบว=า เกษตรกรให1ความสําคัญกับสภาพพื้นที่ร1อยละ 30 ส=วนผู1รับจ1าง เกี่ยวนวดข1าว ให1ความสําคัญกับทักษะความชํานาญของผู1ขับร1อย ละ 70 ปaญหาของเกษตรกรในการใช1เครื่องเกี่ยวนวดข1าวได1แก= ข1าวร=วงหล=น ข1าวปน ค=าเกี่ยวแพง และทําให1เกิดปaญหาดินแน=น (โอภาสและส=องสกณ, 2556)" การใช1 เ ครื่ อ งเกี่ ย วนวดข1 า วในปa จ จุ บั น แบ= ง ออกเป| น 2 ลักษณะ ได1แก= แบบรับจ1างและแบบรวมกลุ=มของเกษตรกร ซึ่ง แบบรับจ1าง จะใช1เงินทุน จากสถาบัน การเงิน หรือ ญาติพี่น1อง พื้นที่เกี่ยวข1าวโดยเฉลี่ย 1487 Rai unti-1 yr-1 "โดยคิดอัตราการ รับจ1างสําหรับนาป 508 Baht rai-1 และสําหรับข1าวนาปรัง 432 Baht rai-1 ต1นทุนในการเกี่ยวข1าวนาป และนาปรังเฉลี่ย 396 และ 319 Baht rai-1 (โอภาสและส=องสกณ, 2556)" "ในป พ.ศ. 2557 จํ า นวนเครื่ อ งเกี่ ย วนวดข1 า วที่ ใ ช1 ง านใน ประเทศมี จํ า นวนมากกว= า 10,000 คั น (สมชาย, 2556)" ซึ่ ง ตอบสนองความต1องการใช1เครื่องเกี่ยวนวดของเกษตรกร เพื่อให1 การผลิตเครื่องเกี่ยวนวดเป|นไปตามมาตรฐานสากลและยกระดับ มาตรฐานการผลิ ต เครื่องจักรกลเกษตร จึงได1มีแ นวคิ ดในการ ทดสอบเครื่องเกี่ยวนวดข1าวตามมาตรฐานผลิตภัณฑQอุตสาหกรรม (มอก.1428-2540) โดยทําการทดสอบเครื่องเกี่ยวนวดข1าวคูโบต1า จํานวน 5 รุ=น เพื่อให1ได1ข1อมูลที่เป|นประโยชนQต=อการพัฒนาและ ยกระดับมาตรฐานการผลิตเครื่องเกี่ยวนวดข1าวของประเทศไทย และเป| น การเตรี ย มความพร1 อ มของประเทศไทยในการเข1 า สู= ประชาคมเศรษฐกิจอาเซียน (AEC) ในป พ.ศ. 2558

2.1 เตรียมพื้นที่การทดสอบ ขนาด 40 mx 80 m ดัง Figure 1 2.2 ดําเนินการทดสอบระหว*างเวลา 09.00 น. ถึง 18.00 น.

Figure 1 Testing area of rice combine harvester.

2.3 เครื่องมือและอุปกรณ5ในการทดสอบ

นาฬิกาจับเวลา, เทปวัดระยะ, ไม1วัดระยะ, เสาหลัก, เคียว, กรอบเก็บข1อมูลขนาด 100 cm x 100 cm, ถุงพลาสติดเก็บ ตัวอย=างเมล็ดข1าวเปลือกและผ1าพลาสติกเก็บตัวอย=างฟางและ สิ่งเจือปน, อุปกรณQวัดมุม (H1501, Shinwa, China), กระบอก ตวง (1000 ml, Duran, Germany), เครื่องชั่ง (WT-300, GSC, Taiwan), เครื่องวัดระดับเสียง (LA-1440, Advantage, Japan), เครื่องวัดความแข็งของดิน (SC900, Spectrum Technologies, Australia), เครื่องวัดความเร็วรอบ (RM-1500, Prova Tachometer, Taiwan), เครื่องวัดความชื้นเมล็ดข1าวเปลือก (RICETER F-521, Kett Electric Laboratory, Japan)

9

Thai Society of Agricultural Engineering Journal Vol. 21 No. 2 (2015), 8-15 เมื่อ

2.4 วิธีทดสอบ 2.4.1 กอนการทดสอบการทํางานของเครื่องเกี่ยวนวดขาว

วางกรอบเก็บข1อมูลบริเวณตําแหน=งเก็บข1อมูลก=อนการเกี่ยว นวด ดัง Figure 1 เพื่อวัดความสูงและมุมเอียงของต1นข1าว หา ปริมาณผลผลิตต=อพื้นที่ ร1อยละความชื้น ร1อยละเมล็ดข1าวเปลือก ร=วง อัตราส=วนมวลเมล็ดข1าวเปลือกต=อฟาง ความต1านทานของดิน ต=อแรงทะลุของกรวยวัดความสูงเป|น mm และความเอียงของต1น ข1า วในกรอบเป|น องศา กรอบละ 3 จุ ด เกี่ ยวข1า วด1 วยเคี ยวใน กรอบให1ชิดโคนต1นข1าวมากที่สุด โดยให1เมล็ดข1าวเปลือกร=วงน1อย ที่สุด เก็บต1นข1าวไว1ในถุงพลาสติกเก็บตัวอย=างเมล็ดข1าวเปลือก ร=วงในกรอบ และเก็บในถุงพลาสติกเก็บตัวอย=างเมล็ดข1าวเปลือก ร=วงวัดความต1านทานของดินต=อแรงทะลุกรวยของกรวยในกรอบ เป|น kg cm-2 ที่ความลึก 0 และ 10 cm นําต1น ข1าวที่เก็บไว1ใ น ถุงพลาสติกที่เกี่ยวด1วยเคียวมาคัดแยกเมล็ดข1าวเปลือกและฟาง ต1นข1าวมาชั่งน้ําหนักแบ=งออกเป|นเมล็ดข1าวเปลือกร=วงในกรอบ และฟางที่ได1จากเคียวเกี่ยวข1าว (g) วัดความชื้นเมล็ดข1าวเปลือกที่ ได1จากเคียวเกี่ยวข1าวเป|นร1อยละกรอบละ 3 ค=า

CG2 = มวลเมล็ดข1าวเปลือกเต็ม (g) UG = มวลเมล็ดข1าวเปลือกติดฟาง (g) DG2 = มวลเมล็ดข1าวเปลือกแตกหัก (g) LTS = มวลเมล็ดข1าวเปลือกร=วง (g) LUC = มวลเมล็ดข1าวเปลือกติดต1นข1าว (g) LNS = มวลเมล็ดข1าวเปลือกร=วง ข1อ 2.4.1 (g) Wc = ความกว1างในการตัดเฉลี่ย (m) G = ปริมาณผลผลิตในแปลงทดสอบ (g m-2) OM1 = มวลรวมของเมล็ดข1าวเปลือกเต็ม เมล็ด ข1าวเปลือกแตกหักและสิ่งเจือปน (g) = มวลสิ่งเจือปน (g) I1

2.4.2 คุณภาพการทํางานของเครื่องนวดขาว

เกี่ยวนวดข1าวตามแนวของพื้นที่ทดสอบโดยรอบ เพื่อให1เห็น แนวของพื้นที่ทดสอบชัดเจน โดยห=างจากขอบด1านนอกของพื้นที่ ทดสอบอย=างน1อย 0.25 m ดัง Figure 2 จับเวลาที่เครื่องเกี่ยว นวดข1าวเคลื่อนที่ได1ระยะทาง 50 m 2 ครั้งเก็บข1อมูลต=างๆ เมื่อ เกี่ยวนวดข1าวมาถึงจุดเริ่มต1นเก็บข1อมูลการทดสอบคุณภาพการ ทํางานของเครื่องเกี่ยวนวดข1าว ดังนี้ใช1กระบอกตวงรองรับที่ช=อง ทางออกของเมล็ดข1าวเปลือกจนเต็มกระบอกตวง แล1วนําไปแยก เป|นเมล็ดข1าวเปลือกเมล็ดเต็ม เมล็ดข1าวเปลือกแตกหัก และสิ่ง เจอปนใช1ผ1าพลาสติกรองรับที่ช=องทางออกของฟางและสิ่งเจอปน ทุกช=องในระยะทาง 3 m แล1ว นําไปแยกเป|น เมล็ด ข1าวเปลือ ก เมล็ดเต็ม เมล็ดข1าวเปลือกติดฟาง เมล็ดข1าวเปลือกแตกหักหลัง การเกี่ยวนวด เก็บเมล็ดข1าวเปลือกที่ร=วงอยู=ใต1ผ1าพลาสติกรองรับ แยกเมล็ดข1าวเปลือกร=วง และเมล็ดข1าวเปลือกติดต1นข1าวการเก็บ ข1อมูลการสูญเสียเมล็ดข1าวที่ร=วงส=วนหน1าเกี่ยวใช1กรอบเก็บข1อมูล ขนาด 100 cm x 100 cm วางตรงบริเวณส=วนหน1าเกี่ยว เก็บ เมล็ดที่ร=วงรวมใส=ถุงพลาสติก ทําซ้ํา 3 ครั้ง เพื่อนําไปคํานวนหา เปอรQเซ็นตQความสูญเสียเมล็ดที่หน1าหัวเกี่ยว โดยใช1สูตรคํานวณ ค=าต=างๆ ดังนี้ ร1อยละความสูญเสียในการเกี่ยวนวด คือ x CG + UG + DG L

+ L

−L

x

+

(1)

ร1อยละความสะอาดของเมล็ดข1าวเปลือก คือ x 100

10

(2)

Figure 2 Patern for field capacity testing of rice combine harvester.

2.4.3 ความสามารถในการทํางานของเครื่องเกี่ยวนวดขาว

ติ ด ตั้ ง เครื่ อ งวั ด ระดั บ เสี ย งโดยให1 หั ว วั ด ระดั บ เสี ย งอยู= ที่ ตํ า แหน= ง ใกล1 หู ค นขั บ มากที่ สุ ด เกี่ ย วนวดข1 า วเพื่ อ ปรั บ เนื้ อ ที่ ทดสอบให1เหลือขนาด 30 mx 60 m ดัง Figure 2 เกี่ยวนวดข1าว เพื่อทดสอบความสามารถในการทํางานของเครื่องเกี่ยวนวดข1าว ตามรู ป แบบ ดั ง Figure 2 จั บ เวลาเมื่ อ เครื่ อ งเกี่ ย วนวดข1 า ว เคลื่อนที่ได1ระยะทาง 50 m 3 ครั้ง ระหว=างการทดสอบสุ=มวัด ระดับเสียงของเครื่องเกี่ยวนวดข1าว 3 ครั้ง บัน ทึกเวลาในการ เกี่ยวนวด (s) เติมน้ํา มัน เชื้อเพลิงให1เต็ม บัน ทึกปริ มาณน้ํามั น เชื้อเพลิงที่ใช1 (l) ตรวจพินิจการทํางานของเครื่องเกี่ยวนวดและใช1 สูตรคํานวณค=าต=างๆ ดังนี้

วารสารสมาคมวิศวกรรมเกษตรแห=งประเทศไทย ปที่ 21 ฉบับที่ 2 (2558), 8-15 ความสามารถทางปฏิบัติ (FC) คือ "

(rai hr-1)

#

(3)

ความสามารถทางทฤษฎี (FT) คือ .&

$

(rai hr-1)

(4)

ประสิทธิภาพการทํางานร1อยละ คือ '

'(

x100

(5)

ความสิ้นเปลืองเชื้อเพลิง คือ ) * +

(l rai-1)

(6)

ค=าเสื่อมราคา (D) คือ , .

(Bahtyr-1)

P = ราคาเครื่องเกี่ยวนวดข1าว (Baht) s = มูลค=าซาก (Baht) L = อายุการใช1งานเครื่องเกี่ยวนวดข1าว (yr) i = อัตราดอกเบี้ย (Percent) FC = ค=าใช1จ=ายคงที่ (Bahtyr-1) B = อัตราการรับจ1าง (Bahthr-1) VC = ค=าใช1จ=ายผันแปร (Bahthr-1) x = ชั่วโมงการทํางานต=อป (hr) R = กําไรสุทธิเฉลี่ย (Baht yr-1) Figure 3 แสดงการวัดความสูง, มุมเอียงของต1นข1าวและวัด ความชื้นของอากาศก=อนการทดสอบการทํางานของเครื่องเกี่ยว นวดข1าว Figure 4 แสดงการหาความสูญ เสียที่ระบบนวดของ เครื่องเกี่ยวนวดข1าว Figure 5 แสดงการทํางานของเครื่องเกี่ยว นวดข1 า วขณะทํ าการทดสอบ Figure 6 แสดงขั้ น ตอนการเก็ บ ข1อมูลก=อนการทดสอบการทํางานของเครื่องเกี่ยวนวดข1าว และ Figure 7 แสดงขั้น ตอนการเก็บ ข1อมู ลคุณ ภาพการทํา งานของ เครื่องเกี่ยวนวดข1าว

(7)

ค=าดอกเบี้ย (I) คือ ,/-

i (Bahtyr-1)

(8) Figure 3 Measurement of height, inclination angle of rice and humidity of weather.

ค=าซ=อมแซมและบํารุงรักษา (R+M) คือ . 1,%

(Bahthr-1)

(9)

ค=าใช1จ=ายรวมของเครื่องเกี่ยวนวดข1าว (TC) คือ FC/x + VC (Bahthr-1)

(10)

จุดคุ1มทุน (BEP) คือ '

6 *

(hr)

(11)

ระยะเวลาคืนทุน (PBR) คือ ,

7

เมื่อ

(yr) A TA S WD V

Figure 4 Threshing and cleaning losses of rice combine harvester.

(12) = = = = =

พื้นที่ในการทดสอบ (rai) เวลาในการทดสอบ (hr) ความเร็วในการเกี่ยวนวด (km hr-1) ความกว1างของหัวเกี่ยว (m) ปริมาตรน้ํามันเชื้อเพลิงที่ใช1 (l) 11

Thai Society of Agricultural Engineering Journal Vol. 21 No. 2 (2015), 8-15

Figure 5 Rice combine harvester in operation.

Figure 6 Step for data collection before field testing.

Figure 7 Step for determination of harvestingloss.

3 ผลและวิจารณE

การประเมินสมรรถะการทํางานในแปลงทดสอบของเครื่อง เกี่ ย วนวดข1 า ว มี ผลการทดสอบแสดงใน Table 1 ผลทดสอบ สมรรถนะและประสิ ท ธิ ภ าพการทํ า งานในแปลงทดสอบของ เครื่องเกี่ยวนวดข1าว พบว=ามีปaจจัยต=างๆ ที่มีผลต=อความสามารถ 12

วารสารสมาคมวิศวกรรมเกษตรแห=งประเทศไทย ปที่ 21 ฉบับที่ 2 (2558), 8-15 ในการทํางานของเครื่องเกี่ยวนวดข1าว คือ ปaจจัยเกี่ยวกับสภาพ ต1นข1าว ได1แ ก= พันธุQข1าว ความชื้น ของข1าว สภาพของข1าว และ ปaจจัยเกี่ยวกับสภาพพื้นที่ ได1แก= พื้นที่หล=ม ดินโคลนเหลว การ เกี่ยวของเครื่องเกี่ยวนวดก็จะใช1เวลามากขึ้น อัตราการสิ้นเปลือง น้ํามันเชื้อเพลิงก็มากขึ้นตามไปด1วย ซึ่งจากผลการทดสอบพบว=า ความสามารถในการทํา งานของเครื่ องเกี่ ยวนวดทั้ง 5 รุ= น อยู= ระหว=าง 3-6.25 rai hr-1 อัตราการสิ้นเปลืองน้ํามันเชื้อเพลิงอยู= ระหว=าง 1.1-3.9 l rai-1 ร1อยละความสูญเสียส=วนหน1าหัวเกี่ยวอยู= ระหว=าง 0.8-5.2 ร1อยละความสูญเสียที่ระบบนวดและระบบทํา ความสะอาดอยู=ระหว=าง 0.3-1.7 ร1อยละความสูญเสียรวมของ ข1าวเปลือกอยู=ระหว=าง 1.8-6.9 ซึ่งจะเห็นได1ว=าความสูญเสียมีค=า สูงที่บริเวณหน1าหัวเกี่ยว โดยเฉพาะรุ=น DC60 ทั้งนี้เป|นเพราะการ เก็บเกี่ยวในขณะที่ความชื้นของเมล็ด ข1าวเปลือกมีค=าต่ํา ทําให1

เมล็ดร=วงหล=นได1ง=าย ซี่งอัตราการสูญเสียโดยรวมของเครื่องเกี่ยว นวดข1า วคูโบต1 าทุกรุ= น ที่ทําการทดสอบในการศึ กษาครั้ งนี้มีค= า ใกล1เคียงกับ "ผลการศึกษาความสูญสียการเก็บเกี่ยวข1าวโดยใช1 เครื่องเกี่ยวนวดข1าว สําหรับข1าวพันธุQขาวดอกมะลิ 105 และมีค=า ความสูญเสียโดยเฉลี่ยต่ํากว=าการเก็บเกี่ยวข1าวโดยใช1เครื่องเกี่ยว นวดข1าวสําหรับข1าวพันธุQชัยนาท 1 (สมชาย และวินิต, 2552)" ผล การทดสอบคุณภาพของข1าวเปลือกพบว=า ร1อยละความสะอาด ของข1าวเปลือกอยู=ระหว=าง 97-99 ผลการศึกษาค=าระดับความดัง ของเสียงพบว=า ระดับความดังของเสียงที่หูของผู1ปฏิบัติงานอยู= ระหว=าง 95-105 dB(A) ซึ่งเกินมาตรฐานระดับความดังของเสียง ที่กําหนดตามมาตรฐานผลิตภัณฑQอุตสากรรม (มอก.1428-2540) ค=าแรงกดต=อหนึ่งหน=วยพื้นที่อยู=ระหว=าง 18-23 KPa

Table1 Test resultsof rice combine harvesters. เครื่องเกี่ยวนวดข1าวคูโบโต1 รุ=น

รายละเอียด 1.พันธุQข1าว 2.อายุของข1าว 3.ความสูงของต1นข1าว 4.มุมเอียงของต1นข1าว 5.ความต1านทานของดินต=อแรงแทงทะลุ ของกรวยลึก 10 cm 6. ร1อยละความชื้นเมล็ดข1าวเปลือก 7. ปริมาณผลผลิต 8. ร1อยละเมล็ดข1าวเปลือก 9. อัตราส=วนมวลเมล็ดข1าวเปลือกต=อฟาง 10. น้ําหนักรถ 11. ความกว1างในการตัด 12. ความเร็วของเครื่องเกี่ยวนวด 13. ระดับเสียง 14. ขนาดพื้นที่ทดสอบ 15. ความสามารถทางปฏิบัติ 16. ร1อยละประสิทธิภาพการทํางาน 17. ความสิ้นเปลืองเชื้อเพลิง 18. ร1อยละความสูญเสียที่หน1าหัวเกี่ยว 19. ร1อยละความสูญเสียที่ระบบนวดและทําความสะอาด 20. ร1อยละความสูญเสียรวมในการเกี่ยวนวดข1าว 21. ร1อยละความสะอาดของข1าวเปลือก 22. แรงกดต=อหนึ่งหน=วยพื้นที่ 23.ความแข็งเฉลี่ยของเพลาลูกนวด 24.ความแข็งเฉลี่ยของฟaนลูกนวด 25.อุณหภูมิในช=วงเวลาการทดสอบคุณภาพการทํางาน 26.ร1อยละความชื้นสัมพัทธQ

(day) (cm) (cm) (kg cm-2) (kg rai-1) (kg) (m) (m s-1) (dB (A)) (m2) (rai hr-1) (l rai-1)

(kPa) (HRB) (HRC) (C)

DC60 กข31 100 110 83

DC68G DC70 DC70G DC95GM กข31 กข41 กข35 กข41 100 100 100 100 105 68.2 91.9 68.3 82 81.2 77 84.5

13.5 18 655 32.7 0.48 2,450 1.9 1.85 105 1,800 3 58 3.9 5.2 1.7 6.9 98 23 90 58 31 59

13.4 20 656 32.7 0.48 2,800 1.9 1.92 97 1,800 3.95 52 2.2 1.8 0.3 2.1 99 18 90 58 31 62

5.77 20 790 42.3 0.73 3,030 1.83 1.87 96 1,800 4.5 78 1.2 0.8 1.7 2.5 97 18 90 58 31 46

1.34 20 974 36.8 0.57 3,030 1.9 1.63 96 1,800 4.5 62 2.7 1.6 0.4 2.0 97 19 90 58 34 42

2.72 21 730 54 1.4 3,550 1.9 1.9 95 1,800 6.25 74 1.1 1.3 0.5 1.8 98 20 90 58 36 44 13

Thai Society of Agricultural Engineering Journal Vol. 21 No. 2 (2015), 8-15 Table2 Economic analysis results of rice combine harvesters.

(Baht) (hr) (yr) (Baht)

DC60 900,000 500 6 90,000

เครื่องเกี่ยวนวดข1าวคูโบโต1 รุ=น DC68G DC70 DC70G 1,050,000 950,000 1,100,000 500 500 500 6 6 6 105,000 95,000 110,000

DC95GM 1,490,000 500 6 149,000

(Baht yr-1) (Baht yr-1) (Baht yr-1) (Baht hr-1)

135,000 39,600 174,600 349

157,500 46,200 203,700 407

142,500 41,800 184,300 369

165,000 48,400 213,400 427

223,500 65,560 289,060 578

(Baht hr-1)

351

263

157

359

212

(Baht hr-1)

105

79

47

108

64

(Baht hr-1) (Baht hr-1) (Baht hr-1) (Baht hr-1)

190 40 120 806

190 0 140 672

190 40 126 560

190 0 146 803

190 0 198 664

(Baht hr-1)

1,097

1,011

867

1,159

1,145

(ha hr-1) (Baht ha-1) (Baht ha-1) (Baht rai-1) (Baht rai-1) (hr) (yr)

0.48 1,679 2,285 366 500 252 2.92

0.63 1,066 1,605 257 500 156 1.74

0.72 778 1,204 193 500 109 1.18

0.72 1,115 1,609 258 500 147 1.63

1.00 644 1,145 183 500 117 1.28

รายละเอียด 1. ราคาของเครื่องเกี่ยวนวดข1าว 2.ชั่วโมงการใช1งาน 3.อายุการใช1งาน 4.มูลค=าซาก (10%ของราคารถ) 5.ค=าใช1จ=ายคงที่ต=อป a. ค=าเสื่อมราคา (6yr, useful life) b. ค=าดอกเบี้ย( 8%) รวมค=าใช1จ=ายคงที่ (a+b) 6. ค=าใช1จ=ายแปรผันต=อชั่วโมง a. ค=าน้ํามันเชื้อเพลิง (30บาทต=อลิตร) b. ค=าน้ํามันหล=อลื่น (30% ของราคาน้ํามันเชื้อเพลิง) c. ค=าแรงงาน (i) คนขับ 1 คน (ii) คนรองข1าว 1 คน d. ค=าซ=อมแซมและการบํารุงรักษา รวมค=าใช1จ=ายผันแปร 7. รวมค=าใช1จ=ายของเครื่องจักร (5+6) 8. ความสามารถในการทํางานของ เครื่องเกี่ยวนวดข1าวโดยเฉลี่ย 9. ค=าใช1จ=ายผันแปร (6/8) 10. ค=าใช1จ=ายรวม (7/8) 11. อัตรารับจ1าง 11. จุดคุ1มทุน 12. ระยะเวลาในการคืนทุน

จาก Table 2 พบว=าค=าใช1จ=ายรวมของเครื่องเกี่ยวนวดข1าวรุ=น DC60, DC68G, DC70, DC70G และ DC95GM มีค=าเท=ากับ 366, 257, 193, 258 และ 183 Baht rai-1ตามลําดับ ผลการวิเคราะหQ จุด คุ1มทุน ของเครื่องเกี่ยวนวดข1าวทั้ง 5 รุ=น เท=ากับ 252, 156, 109, 147 แ ล ะ 117 hr yr-1 ต า ม ลํ า ดั บ Figure 8 แ ส ด ง ความสัมพันธQระหว=างค=าใช1จ=ายในการทํางานของเครื่องเกี่ยวนวด ข1าว (Baht rai-1) และพื้นที่ในการทํางานของเครื่องเกี่ยวนวดข1าว (rai yr-1) ซึ่ง ผลการวิเคราะหQว= าพบว=า เครื่อ งเกี่ยวนวดข1า วรุ= น DC60, DC68G, DC70, DC70G และ DC95GM จะต1 อ งทํ า การ เก็บเกี่ยวข1าวเป|นจํานวนพื้นที่เท=ากับ 756, 616, 491, 662 และ 14

731 rai yr-1 จึงจะมีความเหมาะสมในการลงทุนซื้อเครื่องเกี่ยว นวดข1าว ซึ่งในปaจจุบันเครื่องเกี่ยวนวดข1าวหนึ่งคันสามารถเกี่ยว ข1าวได1เฉลี่ย 1,500 rai yr-1 ผลการศึกษาระยะเวลาในการคืนทุน ของเครื่ อ งเกี่ ย วนวดข1 า วทั้ ง 5 รุ= น เท= า กั บ 2.92, 1.74, 1.18, 1.63 และ 1.28 yr ตามลํ า ดั บ Figure 9 แสดงความสั ม พั น ธQ ระหว=างระยะเวลาในการคืนทุนของเครื่องเกี่ยวนวดข1าว (yr) และ พื้ น ที่ ใ นการทํ า งานของเครื่ อ งเกี่ ย วนวดข1 า ว (rai yr-1) ซึ่ ง จาก กราฟจะพบว=าระยะเวลาในการคืนทุนของเครื่องจักรจะน1อยกว=า หนึ่งป ถ1าเครื่องเกี่ยวนวดข1าวสามารถทํางานได1มากกว=า 4,000 rai yr-1

วารสารสมาคมวิศวกรรมเกษตรแห=งประเทศไทย ปที่ 21 ฉบับที่ 2 (2558), 8-15 5 กิตติกรรมประกาศ

ขอขอบคุณคณาจารยQภาควิชาวิศวกรรมเครื่องจักรกลเกษตร คณะวิศวกรรมศาสตรQโดยเฉพาะอย=างยิ่ง อาจารยQที่ปรึกษา รอง ศาสตราจารยQ ดร.รุ=งเรือง กาลศิริศิลป` ที่สนับสนุนในการทําวิจัย ขอขอบคุ ณ ศู น ยQ วิ จั ย ข1 า วปทุ ม ธานี ที่ เ อื้ อ เฟœ• อ สถานที่ ใ นการ ทดสอบ และขอขอบคุณ บริษัทสยามคูโบต1าคอรQปอเรชั่น จํากัด ที่ให1ความอนุเคราะหQเครื่องเกี่ยวนวดในการดําเนินการทดสอบใน ครั้งนี้ 6 เอกสารอAางอิง

Figure 8 Break even-point of various model of rice combine harvester.

Figure 9 Relationship between annual used (rai) and pay back period of rice combine harvester.

4 สรุป

จากการศึกษาสมรรถนะและประสิทธิภาพในการทํางานของเครื่อง เกี่ยวนวดข1าวคูโบต1าทั้ง 5 รุ=น ตามมาตรฐานผลิตภัณฑQอุตสาหกรรม (มอก.1428-2540) พบว=ามีความสามารถในการทํางานอยู=ระหว=าง 3-6.25 rai hr-1 อั ต ราการสิ้ น เปลื อ งน้ํ า มั น เชื้ อ เพลิ ง อยู= ร ะหว= า ง 1.1-3.9 l rai-1 ร1 อ ยละความสู ญ เสี ย ของข1 า วเปลื อ กอยู= ร ะหว= า ง 1.8-6.9 ร1อยละความสะอาดของข1าวเปลือกอยู=ระหว=าง 97-99 ระดับ ความดั งของเสี ยงอยู= ระหว= าง 95-105 dB(A) ซึ่ งเกิ นค= ามาตรฐาน ผลิ ต ภั ณ ฑQ อุ ต สากรรม (มอก.1428-2540) ที่ กํ า หนดไว1 ที่ ระดับ 90 dB(A) จากข1อมูลการทดสอบตามมาตรฐานผลิต ภัณฑQอุตสากรรม (มอก.1428-2540) รถเกี่ยวนวดข1าวยังมีข1อจํากัดในเรื่องระดับ ความดังของเสียงที่ไม=ผ=านเกณฑQมาตรฐาน ดังนั้น ผู1ควบคุมเครื่อง เกี่ยวนวดข1าว ควรมีอุปกรณQป›องกันอันตรายจากเสียงจากการ ควบคุมเครื่องเกี่ยวนวดข1าวเป|นเวลานาน และควรศึกษาเพิ่มเติม เพื่อหาแนวทางการลดความดังของเสียง

กรมการข1าว กระทรวงเกษตรและสหกรณQ. 2556. สํานักงานวิจัย และพั ฒ นาข1 า ว. แหล= ง ข1 อ มู ล : www.brrd.in.th/main/ เข1าถึงเมื่อ 12 พฤศจิกายน 2556. รุ=งเรือง กาลศิริศิลป`. 2545. เครื่องจักรกลเกษตร 2. มหาวิทยาลัย เทคโนโลยีราชมงคลธัญบุรี. รุ=งเรือง กาลศิริศิลป`. 2545. การจัด การเครื่องจักรกลเกษตร. มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลธัญบุรี. สมาคมผู1 ส= ง ออกข1 า วไทย. 2556. ผลผลิ ต ข1 า ว. แหล= ง ข1 อ มู ล : www.thairiceexports.or.th/production.htm/ เข1าถึงเมื่อ 19 ธันวาคม 2556. สมาคมวิ ศ วกรรมเกษตรแห= ง ประเทศไทย. 2556. มาตรฐาน ผลิ ต ภั ณ ฑQ อุ ต สาหกรรม มอก 1428-2540.แหล= ง ข1 อ มู ล :www.issuu.com/tsae/docs/_1428-2540/เข1 า ถึ ง เมื่ อ 8 พฤศจิกายน 2556. สมชาย ชวนอุดม. 2556.ศูนยQนวัตกรรมเทคโนโลยีหลังการเก็บ เกี่ยว.มหาวิทยาลัยขอนแก=น สมชาย ชวนอุ ด ม, วิ นิ ต ชิ น สุ ว รรณ. 2552. อิ ท ธิ พ ลของการ ออกแบบชุดนวดของเครื่องเกี่ยวนวดข1าวแบบไหลตามแกนที่ มีต=อความสูญ เสียจากการเก็บเกี่ยว เมื่อเก็บเกี่ยวข1าวพัน ธุQ ชัยนาท 1. วารสารสมาคมวิศวกรรมเกษตรแห=งประเทศไทย 15(1), 7-12. โอภาส พรรณเสมา, ส=องสกณ บุญ เกิด. 2555.การศึกษาระบบ การใช1เครื่องเกี่ยวนวดข1าว สํานักวิจัยเศรษฐกิจการเกษตร. แ ห ล= ง ข1 อ มู ล : http://www.oae.go.th/ewtadmin/ewt/ oae/ เข1าถึงเมื่อ 27 ธันวาคม 2556.

15

Thai Society of Agricultural Engineering Journal Vol. 21 No. 2 (2015), 16-24

วารสารสมาคมวิศวกรรมเกษตรแหงประเทศไทย บทความวิจัย ป4ที่ 21 ฉบับที่ 2 (2558) 16-24 ISSN 1685-408X Available online at www.tsae.asia การศึกษาสภาวะที่เหมาะสมของการอบแหAงสาหรายเตาดAวยลมรAอนโดยใชAวิธีพื้นผิวตอบสนอง The Study of Optimum Conditions for Hot Air Drying of Spirogyra sp. Using Response Surface Methodology ฤทธิชัย อัศวราชันยE1*, น้ําฝน ไชยลังกา1 Rittichai Assawarachan*1, Namphon Chailungka1 1คณะวิศวกรรมและอุตสาหกรรมเกษตร

มหาวิทยาลัยแม=โจ1 สันทราย เชียงใหม= 50290 of Engineering and Agro-Industry, Maejo University, Sansai, Chiang Mai 50290, Thailand *Corresponding author: Tel: +66-8-1792-0946, Fax: +66-53-878-113, E-mail: rittichai.assawarachan@gmail.com

1Faculty

บทคัดยอ งานวิจัยนี้มีจุดมุ=งหมายเพื่อศึกษาสภาวะที่เหมาะสมของกระบวนการอบแห1งสาหร=ายเตาด1วยลมร1อนในระดับห1องปฏิบัติการ ทําการอบแห1งสาหร=ายเตาจากความชื้นเริ่มต1น 8.55±0.20 gwater gdry matter-1 จนเหลือความชื้นสุดท1าย 0.15±0.01 gwater gdry matter-1 ในงานวิจัยนี้หาสภาวะที่เหมาะสมของการอบแห1งสาหร=ายเตาโดยใช1วิธีพื้นผิวตอบสนอง (RSM) เพื่อหาสภาวะการอบแห1งที่ให1ค=าความ แตกต=างสีโดยรวม (TCD) ต่ํา ในขณะที่ปริมาณสารประกอบฟนอลิกทั้งหมด (TPC) ความสามารถในการยับยั้งอนุมูลอิสระ ABTS และ DPPH สูง โดยปaจจัยที่ใช1ในการศึกษา คือ อุณหภูมิอากาศ (60-75ºC) ความเร็วลม (1.0-2.0 m s-1) และชั้นความหนาของตัวอย=าง (0.2-0.4 mm) จากการศึกษาหาสภาวะที่เหมาะสมในการอบแห1งสาหร=ายเตาด1วยลมร1อนโดยใช1วิธี RSM ผลการทดลองสามารถสรุปได1 ว=าสภาวะที่เหมาะสมที่สุด คือ การอบแห1งที่อุณหภูมิ 69.57ºC ความเร็วลม 1.60 m s-1 และชั้นความหนา 3.05 mm โดยสภาวะที่ได1 จากการทํานายให1ค=าความแตกต=างสีโดยรวม เท=ากับ 16.92 ปริมาณสารประกอบฟนอลิกทั้งหมด ความสามารถในการยับยั้งอนุมูล อิสระ ABTS และ DPPH มีค=าเท=ากับ 2,502.02 mg GAE 100 gdry matter-1, 2,017.40 mg TEAC 100 gdry matter-1 และ 3,722.50 mg TEAC100 gdry matter-1 ตามลําดับ คําสําคัญ: สาหร=ายเตา, การอบแห1งด1วยลมร1อน, สารประกอบฟนอลิก Abstract The aim of this research was to optimize the drying process of Spirogyra sp. undergoing a laboratory-scale hot air drying from 8.55±0.20 gwater gdry matter-1 to 0.15±0.01 gwater gdry matter-1 . Response surface methodology (RSM) was used to determine the optimized conditions of drying of Spirogyra sp. for a minimum total color difference (TCD) while maximing total phenolic content, antioxidant activity of scavenging activity of ABTS radical and DPPH radical. Optimization factors were air temperature (60-75ºC), air velocity (1.0-2.0 m s-1 ) and layer thickness (0.2-0.4 mm). By using the RSM technique found that the most ideal conditions for hot air drying of Spirogyra sp. was a temperature of 69.57ºC with an air velocity of 1.60 m s- 1 and material thickness of 3.05 mm. These conditions produced a total color difference value of 16.92, a total phenolic content equal to 2,502.02 mg GAE 100 gdry matter1 , an antioxidant activity of scavenging activity of ABTS radical and DPPH radical value of 2,017.40 and 3,722.50 mg TEAC 100 gdry matter-1, respectively.

Keywords: Spirogyra sp., Hot air drying, phenolic content 1 บทนํา

ในช=วงหลายปที่ผ=านมากระแสในเรื่องความห=วงใยสุขภาพ การป›องกันและการรักษาอาการเจ็บปxวยกําลังเป|นสิ่งที่ผู1บริโภค ให1ความสําคัญเป|นอย=างมาก ปaจจุบันผู1บริโภคได1ให1ความสนใจใน การนําวัตถุดิบจากธรรมชาติมารับประทานหรือเพื่อใช1บํารุงรักษา สุข ภาพ รวมทั้ งการบริ โภคผลิต ภัณ ฑQอ าหารเสริม เพื่ อสุ ขภาพ 16

และเครื่ อ งสํ า อางที่ ผ ลิ ต จากวั ต ถุ ดิ บ ตามธรรมชาติ ม ากขึ้ น มี สาหร=ายน้ําจืดสีเขียวหลายชนิดเป|นทรัพยากรธรรมชาติที่มีผู1ให1 ความสนใจและนํามาแปรรูปเป|นผลิตภัณฑQในรูปแบบต=างๆ ซึ่ง หนึ่งในนั้นก็คือ สาหร=ายเตา ชื่อสามัญว=า “เตา” หรือ “เทา” และ ชื่ อ ทางวิ ท ยาศาสตรQ ว= า Spirogyra sp. เป| น สาหร= า ยชนิ ด Spirogyra neglecta (Hassall) Kützing (ฐิ ติ ก านตQ , 2550) มี

วารสารสมาคมวิศวกรรมเกษตรแห=งประเทศไทย ปที่ 21 ฉบับที่ 2 (2558), 16-24 ลักษณะเป|น เส1น สายยาว ไม=แตกแขนง คล1ายเส1น ผมสีเขียวสด พบมากในแถบภาคเหนื อ และภาคตะวั น ออกเฉี ย งเหนื อ ของ ประเทศไทย (ธีระวัฒนQ และคณะ, 2555) สาหร=ายเตามีคุณค=า ทางโภชนาการสูงประกอบด1วยโปรตีน 18.63% ไขมัน 5.21% คารQ โบไฮเดรต 56.31% เส1นใย 7.66% เถ1 า 11.78% มีแ ร=ธ าตุ วิ ต ามิ น และรงควั ต ถุ ห ลายชนิ ด เช= น คลอโรฟ¡ ล ลQ เอ และ คลอโรฟ¡ ล ลQ บี เบต1 าแคโรทีน แซนโทฟ¡ ล (สรฉั ต ร และ ยุ ว ดี , 2552) ด1 า น เ ภ สั ช วิ ท ย า พ บ ว= า มี ฤ ท ธิ์ ต1 า น อ นุ มู ล อิ ส ร ะ (Antioxidant) ระงับการเกิดแผลในกระเพาะอาหาร การหดเกร็ง ของกล1ามเนื้อเรียบ ขยายหลอดลม ต1านการอักเสบ ระงับปวด และลดความดันโลหิต (ยุวดี และคณะ, 2555; ดวงพร และคณะ, 2555) จากคุณสมบัติของสารออกฤทธิ์ทางชีวภาพดังกล=าวจึงทํา ให1สาหร=ายเตาได1รับความสนใจในการนํามาใช1เป|นส=วนประกอบ ผลิตภัณฑQเครื่องสําอางรวมทั้งผลิตภัณฑQอาหารเสริมเพื่อสุขภาพ ซึ่ง เป|น การเพิ่ม มู ลค= า ให1 กั บผลิ ต ภัณ ฑQ แ ปรรูป จากสาหร= ายเตา อย=างไรก็ตามสาหร=ายเตามีข1อจํากัด คือ มีอายุการเก็บรักษาที่สั้น และเน=าเสียง=าย ดังนั้นจึงนิยมนําสาหร=ายเตามาอบแห1งเพื่อเก็บไว1 ทําการแปรรูปและการสกัดสารออกฤทธิ์ทางชีวภาพในภายหลัง การอบแห1งเป|นกระบวนการแปรรูปที่ช=วยให1อาหารมีอายุการ เก็บรักษาที่ยาวนาน เนื่องจากเป|นกระบวนการที่ช=วยลดความชื้น ให1มีค=าต่ําในระดับที่สามารถยับยั้งการเจริญเติบโตของจุลินทรียQที่ ทําให1เกิดการเน=าเสียได1 นอกจากนี้ยังช=วยยับยั้งการทํางานของ เอนไซมQที่ส=งผลต=อการเปลี่ยนแปลงคุณภาพในอาหารได1เป|นอย=าง ดี (ฤทธิชัย และคณะ, 2554; สักกมน, 2555) การอบแห1งอาหาร ด1 ว ยลมร1 อ น (Hot air drying) เป| น วิ ธี ก ารที่ นิ ย มใช1 กั น มาก เนื่องจากมีความสะดวกต=อการปฏิบัติงานและเป|นกระบวนการ แปรรูปที่ควบคุมได1ง=าย และไม=ซับซ1อนรวมทั้งยังมีต1นทุนในการ ดํา เนิ น งานที่ต่ํ า การอบแห1 งถื อ ว=า เป| น ขั้ น ตอนที่มี ความสํา คั ญ อย= า งยิ่ ง ต= อ คุ ณ ภาพของอาหาร ทั้ ง นี้ ก ารพั ฒ นากระบวนการ อบแห1งให1เหมาะสมและมีประสิทธิภาพจะช=วยทําให1ผลิตภัณฑQ อบแห1งมีคุณภาพที่ดี ดังนั้น งานวิจัยนี้จึงมีวัต ถุประสงคQเพื่อหา สภาวะที่เหมาะสมในการอบแห1งสาหร=ายเตาด1วยลมร1อนโดยใช1วิธี พื้ น ผิ ว ตอบสนอง (Response surface methodology: RSM) ร=ว มกั บการออกแบบการทดลองแบบบ็ อกซQ- เบ็ หQน เคน (BoxBehnken design: BBD) ซึ่ ง เป| น วิ ธี ก ารหาสภาวะที่ เ หมาะสม ที่ สุ ด ในการอบแห1 ง โดยการรวบรวมเอาเทคนิ ค ทั้ ง ทาง คณิต ศาสตรQแ ละทางสถิติที่มีประโยชนQต=อการสร1างสมการพหุ นามเพื่อทํานายค=าผลตอบสนองของการอบแห1งสาหร=ายเตา 2 อุปกรณEและวิธีการ 2.1 การเตรียมตัวอย*าง

ตัว อย=า งสาหร= า ยเตาที่นํ า มาศึ ก ษาเก็ บ มาจากบ1 า นนาคู ห า ตํ า บลสวนเขื่ อ น อํ า เภอเมื อ ง จั ง หวั ด แพร= ซึ่ ง ทํ า การพิ สู จ นQ เอกลั ก ษณQ แ ล1 ว ว= า เป| น ชนิ ด Spirogyra neglecta (Hassall) Kützing (ฐิติกานตQ, 2550) โดยเก็บตัวอย=างสาหร=ายจํานวน 100

kg นํามาล1างทําความสะอาด จากนั้นนําไปบรรจุในถุงซิปล็อคเก็บ รั ก ษาในตู1 แ ช= เ ยื อ กแข็ ง ที่ อุ ณ หภู มิ ต่ํ า กว= า -18ºC เมื่ อ ทํ า การ ทดลองอบแห1งนําสาหร=ายแช=เยือกแข็งมาละลายโดยการแช=ในน้ํา ที่ อุ ณ หภู มิ 20ºC จนน้ํ า แข็ ง ละลายออกจนหมด จากนั้ น นํ า สาหร=ายเตาเข1าเครื่องหมุนเหวี่ยง (Wasino model: CE03) เพื่อ ไล=น้ําออก แล1วเก็บรักษาที่อุณหภูมิ 4±0.5ºC เป|น เวลา 24 hr เพื่อให1สาหร=ายเตาเกิดการถ=ายเทความร1อนเข1าสู=สภาวะสมดุล ก=อนนําไปศึกษาในขั้นตอนต=อไป (ปองพล และคณะ, 2556) การ วิเคราะหQค=าความชื้นเริ่มต1นโดยชั่งตัวอย=างสาหร=ายเตา 2.5 g ใส= ในถ1วยอะลูมิเนียมขนาด 3 oz จํานวน 60 ตัวอย=าง ที่ผ=านการอบ เพื่ อ ไล= ค วามชื้ น จากนั้ น นํ า ไปอบแห1 ง ด1 ว ยตู1 อ บลมร1 อ น (Memmert model: 500/108I) ที่อุณหภูมิ 105±2ºC เป|นเวลา 24 hr (AOAC, 2010) แล1วนํามาชั่งน้ําหนักด1วยเครื่องชั่งดิจิตอล (Sartorius model: CP 3202S) นํ า ข1 อ มู ล ผลต= า งของน้ํ า หนั ก ก=อนและหลังการอบแห1งมาคํานวณหาค=าความชื้น 2.2 การออกแบบการทดลองและการหาสภาวะที่เหมาะสม

งานวิจัยนี้อาศัยการวิเคราะหQข1อมูลด1วยวิธีพื้นผิวตอบสนอง (Response surface methodology: RSM) ร= ว ม กั บ ก า ร ออกแบบการทดลองแบบบ็ อ กซQ - เบ็ หQ น เคน (Box Behken design: BBD) สําหรับ 3 ปaจจัย อาศัยการทําการทดลองทั้งสิ้น จํานวน 15 การทดลอง โดยเป|นการทดลองที่ตําแหน=งกึ่งกลางซึ่ง ทําซ้ําจํานวน 3 การทดลอง ผลการทดลองที่ตําแหน=งกึ่งกลางจะ ถูกนําไปวิเคราะหQทางสถิติเพื่อหาความสมรูปของแบบจําลองทาง คณิตศาสตรQกับผลการทดลองโดยแบบจําลองทางคณิตศาสตรQที่ ไ ด1 ส า ม า ร ถ แ ส ด ง ดั ง Eq. (1) (Zafer and Filiz, 2009; Montgomery, 2006; ภณิกชา และคณะ, 2555; สมเกียรติ และ ภูมินทรQ, 2554) Y = β0 + ∑i=1 βi Xi + ∑i =1 βii Xi2 + ∑i ≠ j =1 βii Xi X j n

n

n

(1)

เมื่อ β 0 , β i , β ii , β ij คือ ค=าสัมประสิทธQ และ X i คือ ตัวแปรต1น ปa จ จั ย ที่ ต1 อ งการศึ ก ษาในกระบวนการอบแห1 ง สาหร= า ยเตา ประกอบไปด1วยอุณหภูมิในการอบแห1ง (X1) ความเร็วลม (X2) และชั้นความหนา (X3) โดยมีระดับความสําคัญของปaจจัยต=างๆ 3 ระดั บ ได1 แ ก= ระดั บ ต่ํ า (-1) กลาง (0) และสู ง (1) ดั ง แสดง รายละเอียดของตัวแปรต1น ที่ใ ช1ใ นการออกแบบการทดลองใน Table 1 ซึ่ ง ค= า ตั ว แปรต1 น เหล= า นี้ ไ ด1 ทํ า การศึ ก ษาเบื้ อ งต1 น (Preliminary) และตั ว แปรตามที่ ต1 อ งการศึ ก ษา ได1 แ ก= ความ แตกต=างสีโดยรวม (Y1) ปริมาณสารประกอบฟนอลิกทั้งหมด (Y2) ค ว าม สาม า รถใ น การ ต1 าน อ นุ มู ลอิ สระ ABTS (Y3) แ ล ะ ความสามารถในการต1านอนุมูลอิสระ DPPH (Y4)

17

Thai Society of Agricultural Engineering Journal Vol. 21 No. 2 (2015), 16-24 Table 1 The independent optimization study.

Independent Coded variables Temperature (ºC) X1 Velocity (m/s) X2 Thickness (mm) X3

variables used in the Coded variables -1 0 +1 65 70 75 1.0 1.5 2.0 2.0 3.0 4.0

2.3 การอบแหEงดEวยลมรEอน

งานวิ จั ย ครั้ ง นี้ ใ ช1 เ ครื่ อ งอบแห1 ง ด1 ว ยลมร1 อ นแบบถาดที่ ออกแบบและสร1างโดยสาขาวิศวกรรมอาหาร คณะวิศวกรรมและ อุ ต สาหกรรมเกษตร มหาวิ ท ยาลั ย แม= โ จ1 ซึ่ ง มี ส= ว นประกอบที่ สําคัญ ได1แ ก= ระบบสร1างลมร1อนซึ่งประกอบด1วยขดลวดไฟฟ›า ขนาด 1.1 kW จํ า นวน 3 ขด และพั ด ลมระบายอากาศซึ่ ง ถู ก ควบคุ ม ด1 ว ยอุ ป กรณQ ป รั บ ความเร็ ว (PANASONIC model: DVUS-940W1) ควบคุ ม อุ ณ หภู มิ ข องอากาศร1 อ นด1 ว ยเครื่ อ ง ควบคุมอุ ณหภู มิระบบ PID (TOHO model: TTM J4/J5) ถาด สํ า หรั บ วางตั ว อย= า งติ ด ตั้ ง ตาชั่ ง ระบบดิ จิ ต อล สํ า หรั บ วั ด และ บันทึกค=าน้ําหนักที่เปลี่ยนแปลงของสาหร=ายเตา ทําการบันทึกค=า ผ= า นจากช= อ งสั ญ ญาณ RS-485 ซึ่ ง เชื่ อ มต= อ กั บ อุ ป กรณQ แ ปลง สัญญาณและเครื่องคอมพิวเตอรQสําหรับบันทึกข1อมูล การทดลองเพื่อหาสภาวะที่เหมาะสมในการอบแห1งสาหร=าย เตาด1วยลมร1อน นําตัวอย=างสาหร=ายเตาที่มีความหนาแตกต=างกัน 3 ระดับ คือ 2, 3, 4 mm เกลี่ยในถาดตะแกรงรูปสี่เหลี่ยมจัตุรัส ขนาด 20×20 cm จากนั้นนําไปอบแห1งที่อุณหภูมิและความเร็ว ลมร1อนที่แตกต=างกัน 3 ระดับ คือ 65, 70, 75ºC และ 1.0, 1.5, 2.0 m s-1 ทําการอบแห1งสาหร=ายเตาทุกสภาวะจนเหลือความชื้น 0.15±0.01 gwater gdry matter-1 จากนั้นนําไปบดด1วยเครื่องลดขนาด แบบค1อนก=อนนําไปวิเคราะหQคุณภาพหลังการอบแห1งที่สภาวะ ต=างๆ 2.4 การวิเคราะห5ค*าสี

นําสาหร=ายเตาอบแห1งและสาหร=ายเตาสดมาวัดสีโดยใช1เครื่อง Spectrophotometer ( HunterLab model: MiniScan XE PLUS) เพื่อวัด ค=าความสว=าง/ความมืด (Lightness/Darkness: L*) ค=าความเป|น สีแ ดง/สีเขียว (Redness/Greenness: a*) ค=า ความเป| น สี เ หลื อ ง/สี น้ํ า เงิ น (Yellowness/Blueness: b*) จากนั้น นําค=าสีที่วัดได1มาคํานวณหาค=าความแตกต=างสีโดยรวม (Total color difference: TCD) โดยมี ส มการความสั ม พั น ธQ ตามที่แสดงใน Eq. (2) TCD = (L* − L*0 )2 + (a* − a0* )2 + (b* − b0* )2

(2)

เมื่อ L*, a* และ b* คือ ค=าพารามิเตอรQสีของสาหร=ายเตาหลัง การอบแห1 ง และ L0* a0* และ b0* คื อ ค= า พารามิ เ ตอรQ สี ข อง สาหร=ายเตาสด 18

ค= า TCD เ ป| น ค= า พ า รา มิ เต อ รQ ที่ บ งชี้ ถึ ง คุ ณ ภ า พ ก า ร เปลี่ยนแปลงสีโดยรวมของค=า L*- a* - b* และถูกใช1การประเมิน คุณภาพสีของสาหร=ายเตาถูกนําเสนอในรูปของค=า TCD เนื่องจาก เป| น ตั วบงชี้ ใ ห1เ ห็น ถึง ค=า Degree of browning ซึ่ง เป| น ผลของ การเปลี่ ย นแปลงทางกายภาพจากปฏิ กิ ริ ย า Enzymatic browning และ Maillard reaction และเป|นค=าคุณภาพที่สําคัญ ที่ใช1เปรียบเทียบกับคุณภาพสีของสาหร=ายเตาที่คืนตัวเมื่อมีการ ดูดซับน้ํากลับ (Jangam et al., 2010) 2.5 การวิเคราะห5ปริมาณสารประกอบฟLนอลิกทั้งหมด

เตรียมสาหร=ายเตาอบแห1งที่ผ=านการบดจํานวน 0.5 g ละลาย ในน้ํากลั่น จํานวน 5 ml ผสมให1เป|นเนื้อเดียวกัน จากนั้นนําไป ปa£นเหวี่ยงเพื่อแยกตะกอน ที่ความเร็วรอบ 2,500 rpm เป|นเวลา 10 min นําสารสกัดน้ําของสาหร=ายเตามาทดสอบโดยวิธี FolinCiocalteu ตามวิ ธี ก ารของ Sachindra et al. (2010) ดั ง นี้ ใ ช1 ตัวอย=างสารสกัด น้ําของสาหร=ายเตาที่ละลายในน้ํากลั่น ความ เข1 ม ข1 น 10 mg ml-1 จํ า นวน 0.2 ml ใส= ใ นหลอดทดลอง เติ ม สารละลาย Folin-Ciocalteu ความเข1มข1น 10% จํานวน 1 ml และเติมสารละลายโซเดียมคารQบอเนต (Na2CO3) ความเข1มข1น 7.5% จํานวน 0.8 ml ผสมให1เข1ากันและตั้งทิ้งไว1เป|นเวลา 1 hr ที่อุณหภูมิห1อง จากนั้น อ=านค=าจากการดูด กลืนแสงที่ความยาว คลื่น 765 nm คํานวณปริมาณสารประกอบฟนอลิกทั้งหมดโดย เที ย บกั บ สารมาตรฐานกรดแกลลิ ค (Gallic acid) รายงานผล ปริมาณสารประกอบฟนอลิกทั้งหมด (mg GAE 100 gdry matter-1) 2.6 การวิ เ คราะห5 ค วามสามารถในการตE า นอนุ มู ล อิ ส ระวิ ธี

Scavenging activity of ABTS radical นําสาหร=ายเตาอบแห1งที่ผ=านการบด ชั่งน้ําหนักแห1งประมาณ 0.5 g เติมน้ํากลั่น ปริมาตร 10 ml ผสมให1เป|นเนื้อเดียวกันจากนั้น นําไปปa£นเหวี่ยงที่ความเร็วรอบ 2,500 rpm เป|นเวลา 10 min ดูด ตัวอย=างสารสกัดน้ําของสาหร=ายเตาไว1 การทดสอบความสามารถ ในการต1 า นอนุ มู ล อิ ส ระวิ ธี ABTS ได1 ดั ด แปลงจากวิ ธี ข อง Re et al. (1999) ดั ง นี้ เตรี ย มสาร ABTS [2,2’-azino-bis (3ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid)] ที่ มี ค วามเข1 ม ข1 น 7 mM ปริ มาตร 5 ml และสาร potassium persulfate (K2S2O8) ที่มีความเข1มข1น 140 mM ปริมาตร 88 ml จากนั้นผสมสารละลาย 7 mM ABTS และ 140 mM K2S2O8 ในขวดสีชา ตั้งทิ้งไว1ในที่มืด 16 hr ที่ อุ ณ ห ภู มิ ห1 อ ง จ ะไ ด1 ABTS radical cation stock solution หลังจากนั้นทําการเจือจาง ABTS radical cation stock solution ด1 ว ยน้ํ า กลั่ น ให1 ค= า ดู ด กลื น แสงที่ 734 nm เท= า กั บ 0.700±0.020 เติมสารละลาย ABTS radical cation ปริมาตร 1 ml ลงในหลอดทดลองและใช1น้ํากลั่นเป|นชุดควบคุม จากนั้นเติม ตั ว อ ย= า ง ส า ร ส กั ด น้ํ า ข อ ง ส า ห ร= า ย เ ต า ค ว า ม เ ข1 ม ข1 น 1 mg ml-1 ปริมาตร 10 µl ผสมให1เข1ากัน ตั้งทิ้งไว1ที่อุณหภูมิห1อง เป|นเวลา 6 min จากนั้นวัดค=าการดูดกลืนแสงที่ 734 nm นําค=าที่ ได1 ไ ปคํ า นวณหา %inhibition หรื อ การยั บ ยั้ ง อนุ มู ล อิ ส ระ ดัง Eq. (3) จากนั้นนําค=าที่ได1ไปวิเคราะหQความสามารถในการต1าน

วารสารสมาคมวิศวกรรมเกษตรแห=งประเทศไทย ปที่ 21 ฉบับที่ 2 (2558), 16-24 อนุมูลอิสระ ABTS ของสาหร=ายเตาที่สภาวะต=างๆ เทียบกับความ เข1มข1นของสารต1านอนุมูลอิสระมาตรฐาน Trolox ซึ่งเป|นอนุพันธQ ของวิ ตามิ น อี หรื อเรี ยกว= าค= า TEAC (Trolox Equivalent Antioxidant Capacity) รายงานผลความสามารถในการต1 า น อนุมูลอิสระ ABTS (mg TEAC 100 gdry matter-1)  A734 %inhibition =  

control

− A734

A734

control

test sample

  × 100 

(3)

เมื่อ A734 control คือ ค=าการดูดกลืนแสงของชุดควบคุม และ A734 test sample คือ ค=าการดูดกลืนแสงของตัวอย=างทดสอบ 2.7 การวิเคราะห5ความสามารถในการตEานอนุมูลอิสระ วิธี 2, 2-

diphenyl-1-picrylhydrazyl (DPPH) radical scavenging activity วิธี DPPH radical scavenging ดัดแปลงมาจาก Hou et al.

(2001) ดังนี้ ทําการเจือจาง DPPH radical ด1วยเอทานอลให1ค=า

ดู ด กลื น แสงที่ 517 nm เท= า กั บ 1.40±0.05 นํ า สาหร= า ยเตา อบแห1งที่ผ=านการบด จํานวน 0.5 g ละลายในน้ํากลั่น ปริมาตร 10 ml ผสมให1เป|นเนื้อเดียวกันจากนั้นนําไปปa£นเหวี่ยงที่ความเร็ว รอบ 2,500 rpm เป|นเวลา 10 min แล1วดูดตัวอย=างสารสกัดน้ํา ของสาหร=ายเตา ความเข1มข1น 0.1 mg ml-1 ปริมาตร 0.6 ml ลง ในหลอดทดลอง เติ ม สาร 1 M Tris-HCl buffer (pH=7.9) ปริมาตร 0.2 ml และเติม 5 mM DPPH ในเอทานอลปริมาตร 1.2 ml ผสมให1เข1ากัน ทิ้งไว1ใ นที่มืด 20 min วัดค=าการดูดกลืน แสงที่ คว าม ยาว คลื่ น 517 nm นํ าค= าที่ ไ ด1 ไ ปคํ าน วณ ห า %inhibition ตาม Eq. (3) จากนั้ น นํ า ค= า ที่ ไ ด1 ไ ปวิ เ คราะหQ ความสามารถในการต1านอนุมูลอิสระของสาหร=ายเตาอบแห1ง โดย เทียบกับกราฟมาตรฐานของ Trolox รายงานผลความสามารถใน การต1านอนุมูลอิสระ DPPH (mg TEAC 100 gdry matter-1)

Table 2 The experimental data for the response surface analysis.

Coded run X1 X2 X3 Y1 1 65 (–1) 1.0 (–1) 3 (0) 21.96 2 75 (+1) 1.0 (–1) 3 (0) 24.82 3 65 (–1) 2.0 (+1) 3 (0) 20.01 4 75 (+1) 2.0 (+1) 3 (0) 22.75 5 65 (–1) 1.5 (0) 2 (–1) 20.64 6 75 (+1) 1.5 (0) 2 (–1) 22.25 7 65 (–1) 1.5 (0) 4 (+1) 21.32 8 75 (+1) 1.5 (0) 4 (+1) 22.97 9 70 (0) 1.0 (–1) 2 (–1) 21.61 10 70 (0) 2.0 (+1) 2 (–1) 19.55 11 70 (0) 1.0 (–1) 4 (+1) 22.13 12 70 (0) 2.0 (+1) 4 (+1) 21.02 13 70 (0) 1.5 (0) 3 (0) 17.91 14 70 (0) 1.5 (0) 3 (0) 16.74 15 70 (0) 1.5 (0) 3 (0) 16.51 3 ผลและวิจารณE

การทดลองหาสภาวะที่เหมาะสมในการอบแห1งสาหร=ายเตา ด1ว ยลมร1 อ นโดยใช1 วิ ธี RSM และใช1 ก ารทดลองแบบ BBD เพื่ อ เลือกระดับอุณหภูมิในการอบแห1ง ความเร็วลมร1อน และความ หนาของชั้นวัสดุที่เหมาะสมในการอบแห1งสาหร=ายเตาที่ทําให1มีค=า TCD น1อยที่สุด ในขณะที่ปริมาณสารประกอบฟนอลิกทั้งหมด และความสามารถในการต1านอนุมูลอิสระมีค=ามากที่สุด Table 2

response Y2 1,508.35 1,626.09 1,466.10 1,654.72 1,505.19 1,670.45 1,605.55 1,692.30 1,774.43 1,864.99 1,832.02 2,075.01 2,597.14 2,487.65 2,466.98

Y3 1,617.73 1,483.44 1,686.38 1,564.22 1,488.15 982.93 1,659.11 1,429.51 1,327.70 1,583.46 1,342.78 1,762.27 2,039.11 1,927.88 2,000.99

Y4 3,287.86 3,112.50 3,432.91 3,334.83 3,484.15 3,334.83 3,154.56 3,031.66 3,334.83 3,536.94 3,112.50 3,334.83 3,697.38 3,721.54 3,718.06

แสดงผลการวิเคราะหQค=าการตอบสนองของสาหร=ายเตาอบแห1งที่ ได1 ใ นแต= ล ะสิ่ ง ทดลอง จากการทดลองพบว= า ค= า TCD มี ค= า อยู= ระหว=า ง 16.51-24.82 ในขณะที่ ปริ ม าณสารประกอบฟนอลิ ก ทั้งหมด ความสามารถในการต1านอนุมูลอิสระ ABTS และ DPPH มีค= า อยู= ร ะหว= าง 1,466.10-2,597.14 mg GAE 100 gdry matter-1, 982.93-2,039.11 mg TEAC 100 gdry matter-1 แ ล ะ 3,031.663,721.54 mg TEAC 100 gdry matter-1 ตามลํ า ดั บ การวิ เ คราะหQ หาความสัมพันธQของปaจจัยที่ศึกษากับค=าการตอบสนองของปaจจัย 19

Thai Society of Agricultural Engineering Journal Vol. 21 No. 2 (2015), 16-24 ซึ่ ง สามารถวิ เ คราะหQ ผ ลการทดลองโดยใช1 ส มการการถดถอย (Regression equation) ที่ ร ะดั บ นั ย สํ า คั ญ ά =0.05 พบว= า แบบจํ า ลองโพลิ โ นเมี ย ลลํ า ดั บ ที่ ส อง (Quadratic model) มี ความเหมาะสมในการทํานายค=าการตอบสนองทุกค=าของการ อบแห1งสาหร=ายเตาด1วยลมร1อน Figure 1 แสดงพื้นผิวตอบสนองในรูปแบบของกราฟ 3 มิติ (3D plot) ซึ่งแสดงความสัมพันธQของปaจจัยระหว=างอุณหภูมิใ น การอบแห1ง ความเร็วลมร1อน และความหนาของชั้นวัสดุต=อค=า TCD พบว=าการเพิ่มอุณหภูมิลมร1อนในการอบแห1งเป|นปaจจัยที่มี ผลต= อ ค= า TCD ของสาหร= า ยเตาอบแห1 ง ที่ แ ตกต= า งกั น อย= า งมี นัยสําคัญ (p-value < 0.01) โดยอุณหภูมิลมร1อนที่สูงขึ้นจะทําให1 มีค=า TCD มากขึ้น ซึ่งอาจเนื่องมาจากการอบแห1งที่อุณหภูมิสูงจะ ส=งผลทําให1รงควัตถุหรือสารให1สีถูกทําลายและเกิดการสลายตัว จากความร1อนที่สูงเกินไปจึงทําให1เกิดการสูญเสียน้ํา รวมทั้งมีการ สลายตัวและมีการรวมตัวกันของหมู=อะมิโนกับสารประกอบรีดิ วซิง และพัฒนาการเป|นสารประกอบเชิงซ1อนมีสีเหลืองจนเป|นสี น้ําตาล ในขณะที่การเพิ่มความเร็วลมในกระบวนการจะทําให1ค=า TCD ของสาหร=ายเตาอบแห1 งมีค= าลดลง ทั้ งนี้อ าจเกิ ด จากการ ถ=ายเทมวลความชื้นและอากาศร1อนระหว=างตัวอย=างได1เร็วขึ้น จึง ทําให1ใช1เวลาในการอบแห1งสั้นลงช=วยให1สาหร=ายเตาลดการสัมผัส อากาศร1 อ นเป| น เวลานานที่ ส= ง ผลต= อ การเปลี่ ย นแปลงค= า สี เนื่ อ งจากปฏิ กิ ริ ย าการเกิ ด สี น้ํ า ตาลที่ เ ร= ง ด1 ว ยเอนไซมQ (pvalue<0.01) เมื่ อ พิ จ ารณาชั้ น ความหนาของวั ส ดุ ที่ ใ ช1 ใ นการ อบแห1งไม=มีผลต=อการเปลี่ยนแปลงค=า TCD อย=างมีนัยสําคัญ (pvalue>0.05) การทดลองสามารถวิ เ คราะหQ ค วามสั ม พั น ธQ ข อง ปaจจัยกับค=า TCD ได1สมการความสัมพันธQดังแสดงใน Table 3 โดยแบบจําลองที่สร1างขึ้นมีระดับนัยสําคัญ p-value<0.01 และมี ค=าสัมประสิทธิ์การถดถอย (R2) เท=ากับ 0.9745 การวิเคราะหQหาความสัมพันธQของปaจจัยที่ศึกษาต=อปริมาณ สารประกอบฟนอลิกทั้ งหมด ความสามารถในการต1านอนุมู ล อิสระ ABTS และ DPPH จากการวิเคราะหQการถดถอยได1สมการ

ความสัมพันธQดังแสดงใน Eq. (5), (6) และ (7) โดยมีค=า R2 เท=ากับ 0.9860, 0.9145 และ 0.9912 ตามลํ า ดั บ นอกจากนี้ ส ามารถ สร1างพื้นที่การตอบสนองได1ดัง Figure 2-4 ผลการทดลองพบว=า การอบแห1งที่มีอุณหภูมิสูงขึ้นมีผลทําให1ปริมาณฟนอลิกทั้งหมด และความสามารถในการต1 า นอนุ มู ล อิ ส ระมี ค= า ลดลงอย= า งมี นั ย สํ า คั ญ ทางสถิ ติ ซึ่ ง อาจเกิ ด ขึ้ น จากปริ ม าณความร1 อ นที่ สู ง เกินไปจึงทําให1สารประกอบฟนอลิกบางชนิดที่ไม=ทนความร1อน เกิ ด การสลายตั ว ในระหว= า งการอบแห1 ง และอุ ณ หภู มิ ล มร1 อ น สูงขึ้นมีผลต=อค=าความสามารถในการต1านอนุมูลอิสระลดลงโดย อาจเกิดจากการสลายตัวของสารที่มีสมบัติในการต1านอนุมูลอิสระ เนื่องจากการได1รับความร1อนที่ สูงเกินไป ซึ่งจะเห็น ว=าปริมาณ สารประกอบฟนอลิกทั้งหมดและความสามารถในการต1านอนุมูล อิ ส ระมี แ นวโน1 ม ในทิ ศ ทางเดี ย วกั น เนื่ อ งจากกลไกการ เกิ ด ปฏิ กิ ริ ย าเป| น แบบเดี ย วกั น โดยเป| น วิ ธี วั ด สมบั ติ ใ นการ แ ล ก เป ลี่ ย น อิ เ ล็ ก ต ร อน เ ดี่ ย ว (Single electron transfer reaction) (ธนศั ก ดิ์ , 2552; Huang et al., 2005) ในขณะที่ ผ ล ของความเร็วลมและความหนาของชั้นวัสดุไม=มีผลต=อปริมาณฟ นอลิกทั้งหมดและความสามารถในการต1านอนุมูลอิสระอย=างมี นัยสําคัญทางสถิติ (p-value>0.05) Table 4 แสดงการกํา หนดช= ว งของแต= ล ะปa จจั ย กั บ ค= า การ ตอบสนองที่ นํ า มาใช1เ พื่ อ หาสภาวะที่ เ หมาะสมในการอบแห1 ง สาหร=ายเตาด1วยลมร1อน เมื่อนําช=วงของค=าการตอบสนองทุกค=า มาทํ า การหาสภาวะที่ เ หมาะสม เพื่ อ หาค= า ปa จ จั ย ที่ ใ ห1 ค= า การ ตอบสนองดี ที่สุ ด การวิเคราะหQส ามารถสรุ ปผลได1 ว=าสภาวะที่ เหมาะสมที่สุดของการอบแห1งสาหร=ายเตาด1วยลมร1อน คือ การ อบแห1งที่อุณหภูมิ 69.57ºC ความเร็วลมร1อน 1.60 m s-1 และ ความหนาของชั้นวัสดุ 3.05 mm โดยค=าที่ได1จากการทํานายให1 ค= า TCD เท= า กั บ 16.92 ปริ ม าณสารประกอบฟนอลิ ก ทั้ ง หมด 2,502.02 mg GAE 100 gdry matter-1 ความสามารถในการต1 า น อนุมูลอิสระ ABTS และ DPPH เท=ากับ 2,017.40 และ 3,722.50 mg TEAC 100 gdry matter-1

Table 3 Regression coefficients (based on coded data) of polynomial equations representing the relationship of the response and the independent variables.

Response Model R2 Equation Total color difference Y1 = 17.05 + 1.11X1 - 0.90X2 + 0.42X3 - 0.029X1X2 + 0.010X1X3 0.9745 (4) (TCD) + 0.24X2X3 + 3.03X12 + 2.31X22 + 1.72X32 Total phenolic content Y2 = 2,517.26 + 69.79X1 + 39.99X2 + 48.73X3 + 17.72X1X2 0.9860 (5) -1 (mg GAE 100 gdry matter ) 19.63X1X3 + 38.11X2X3 - 610.84X12 - 342.60X22 - 288.04X32 Antioxidant activity ABTS Y3 = 1,989.33 – 123.91X1 + 103.08X2 + 101.43X3 + 3.03X1X2 + 0.9145 (6) (mg TEAC 100 gdry matter-1) 68.91 X1X3 + 40.93X2X3 – 257.76X12 – 143.63X22 – 341.65X32 Y4 = -46,422.17 + 1,367.38X1 + 1,677.73X2 + 1,030.08X3 + Antioxidant activity DPPH 0.9912 (7) 7.73X1X2 + 1.32 X1X3 + 10.11X2X3 – 9.98X12 – 683.66X22 – (mg TEAC 100 gdry matter-1) 2 211.64X3

20

วารสารสมาคมวิศวกรรมเกษตรแห=งประเทศไทย ปที่ 21 ฉบับที่ 2 (2558), 16-24 Table 4 The range determination of factor that affect the response to choose of the optimal conditions for hot air drying of Spirogyra sp.

Factors Target value Low level High level Temperature (ºC) In range 65 75 -1 Velocity (m s ) In range 1.0 2.0 Layer thickness (mm) In range 2.0 4.0 Total color difference (TCD) Minimize 16.51 24.82 -1 Total phenolic content (mg GAE 100 gdry matter ) Maximize 1,466.10 2,597.14 -1 Antioxidant activity ABTS (mg TEAC 100 gdry matter ) Maximize 982.93 2,039.11 -1 Antioxidant activity DPPH (mg TEAC 100 gdry matter ) Maximize 3,031.66 3,721.54

(a)

(b) (c) Figure 1 3D plot of total color difference as a function of; (a) temperature and velocity, (b) temperature and layer thickness, (c) velocity and layer thickness.

21

Thai Society of Agricultural Engineering Journal Vol. 21 No. 2 (2015), 16-24

(a)

(b) (c) Figure 2 3D plot of total phenolic content as a function of; (a) temperature and velocity, (b) temperature and layer thickness, (c) velocity and layer thickness.

(a)

(b) (c) Figure 3 3 D plot of antioxidant activity ABTS as a function of; (a) temperature and velocity, (b) temperature and layer thickness, (c) velocity and layer thickness.

22

วารสารสมาคมวิศวกรรมเกษตรแห=งประเทศไทย ปที่ 21 ฉบับที่ 2 (2558), 16-24

(a)

(b) (c) Figure 4 3 D plot of antioxidant activity DPPH as a function of; (a) temperature and velocity, (b) temperature and layer thickness, (c) velocity and layer thickness.

4 สรุป

วิธีพื้นผิวตอบสนอง (RSM) เป|นวิธีการหาสภาวะที่เหมาะสม ในการอบแห1งสาหร=ายเตาด1วยลมร1อนเพื่อหาสภาวะที่ให1ค=า TCD ต่ําที่สุด ในขณะที่ให1ปริมาณสารประกอบฟนอลิก ความสามารถ ในการต1านอนุมูลอิสระ ABTS และ DPPH สูงที่สุด นอกจากนี้ยัง สามารถสร1 างแบบจํ าลองโพลิโ นเมีย ลลํ าดั บที่ สองสํ าหรับ การ ทํานายค=าการตอบสนองของการอบแห1งสาหร=ายเตา จากผลการ ทดลองพบว=าสภาวะที่เหมาะสมที่สุดของการอบแห1งสาหร=ายเตา ด1วยลมร1อน คือ การอบแห1งที่อุณหภูมิ 69.57ºC ความเร็วลมร1อน 1.60 m s-1 และความหนาของชั้นวัสดุ 3.05 mm 5 กิตติกรรมประกาศ

บทความวิจัยนี้เป|นส=วนหนึ่งของโครงงานวิจัยระดับวิศวกรรม ศาสตรมหาบั ณ ฑิ ต สาขาวิ ช าวิ ศ วกรรมอาหารได1 รั บ เงิ น ทุ น สนับสุน นงานวิจัยจากหน=วยวิจัยเทคโนโลยีการอบแห1งและลด ความชื้น คณะวิศวกรรมและอุตสาหกรรมเกษตร มหาวิทยาลัย แม=โจ1 6 เอกสารอAางอิง

ฐิ ติ ก านตQ ปa ญ โญใหญ= . 2550. กิ จ กรรมต1 า นออกซิ เ ดชั น ของ สาหร=ายเตา. วิทยานิพนธQวิทยาศาสตรมหาบัณฑิต. เชียงใหม=: บัณฑิตวิทยาลัย, มหาวิทยาลัยเชียงใหม=.

ดวงพร อมรเลิศพิศาล, กฤษณา ดวงจันทรQ, ดวงตา กาญจนโพธิ์, ธวัช แต1โสตถิกุล, ยุวดี พีรพรพิศาล. 2555. ฤทธิ์ปกป›องแผล กระเพาะอาหารของสาหร=ายเตา. วารสารวิทยาศาสตรQ มข 40(1), 236-241. ธนศักดิ์ แซ= เลี่ยว. 2552. ผลของการทํา แห1งต=อสารประกอบฟ นอลิกและความสามารถในการต1านอนุมูลอิสระของกระชาย เ ห ลื อ ง (Boesenbergia pandurata (Roxb.) Schltr.). วิ ท ยานิ พ นธQ วิ ท ยาศาสตรมหาบั ณ ฑิ ต . กรุ ง เทพมหานคร: บัณฑิตวิทยาลัย, มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตรQ. ธีร ะวั ฒ นQ รั ต นพจนQ, เกรี ยงศั ก ดิ์ เม= ง อํ า พั น , ชุ ติ ม า ศรี ม ะเริ ง , รัตนาภรณQ จันทรQทิพยQ, ดวงพร อมรเลิศพิศาล. 2555. ฤทธิ์ ต1 า นอนุ มู ล อิ ส ระและผลการเสริ ม สาหร= า ยเตาต= อ การ เจริญเติบโตของปลานิลในกระชัง. วารสารวิจัยเทคโนโลยีการ ประมง 6(2), 23-34. ปองพล สุริยะกันธร, นักรบ นาคประสม, ฤทธิชัย อัศวราชันยQ. 2556. การศึกษาสภาวะที่เหมาะสมในการอบแห1งขมิ้น ชั น ด1 ว ย วิ ธี ก า ร พื้ น ผิ ว ต อ บ ส น อ ง . Rajabhat Journal of Science, Humanities & Social Sciences 13(1), 1-8. ภณิกชา วิชยปรีชา, บัญชา ยิ่งงาม, วันดี รังสีวิจิตรประภา. 2555. การหาสภาวะที่เหมาะสมของยาฟนาสเตอไรดQในรูปแบบโปรนิ โอโซมด1วยวิธีตอบสนองพื้นผิว. รายงานการประชุมวิชาการ และนําเสนอผลงานระดับชาติ ครั้งที่ 4 ประจําป 2555, 10523

Thai Society of Agricultural Engineering Journal Vol. 21 No. 2 (2015), 16-24 111. ขอนแก=น: คณะเภสัชศาสตรQ มหาวิทยาลัยขอนแก=น. 1112 กุมภาพันธQ 2555, ขอนแก=น. ยุวดี พีรพรพิศาล, ฐิติกานตQ ปaญโญใหญ=, ดวงพร อมรเลิศพิศาล.

2555. ฤทธิ์ต1านอนุมูลอิสระและต1านการอักเสบของสาหร=าย เตา. วารสารวิทยาศาสตรQ มข 40(1), 228-235. ฤทธิชัย อัศวราชันยQ, ภานาถ แสงเจริญรัตนQ, สุเนตร สืบค1า, เฑีย รมณี มั่ ง มู ล , ดวงกมล จนใจ. 2554. จลนพลศาสตรQ ก าร อบแห1 ง ด1 ว ยลมร1 อ นของเปลื อ กทั บ ทิ ม . วารสารสมาคม วิศวกรรมเกษตรแห=งประเทศไทย 17(1), 27-34. สมเกี ย รติ ตั้ ง จิ ต สิ ต เจริ ญ , ภู มิ น ทรQ แจ= ม เชื้ อ . 2554. การลด ฟองอากาศในกระบวนการผลิตบรรจุภัณฑQพลาสติกโดยการ ประยุกตQใช1การออกแบบการทดลองแบบบ็อกซQ-เบ็หQนเกน. รายงานการประชุม วิชาการข=ายงานวิ ศวกรรมอุ ต สาหการ ประจําป 2554, 171-175. ปทุมธานี: ภาควิชาวิศวกรรมอุต สาหการ มหาวิ ทยาลั ยเทคโนโลยีร าชมงคลธัญ บุ รี . 20-21 ตุลาคม 2554, ธัญบุรี, ปทุมธานี. สรฉัตร เทียมดาว, ยุวดี พีรพรพิศาล. 2552. ความหลากหลาย ของสาหร=ายน้ําจืดกินได1ในแม=น้ําโขงและแม=น้ําน=าน. วารสาร วิจัยเทคโนโลยีการประมง 3(1), 115-124. สักกมน เทพหัสดิน ณ อยุธยา. 2555. การอบแห1งอาหารและ วัสดุชีวภาพ. กรุงเทพมหานคร: ท1อป.

Hou, W.C., Chen, Y.C., Lin, Y.H., Yang, L.L., Lee, M.H. 2001. Antioxidant activities of trypsin inhibitor a 33 kDa root strorage protein of sweet potato (Ipomoea batatas (L.) Lam cv. Tainong 57. Journal of Agricultural and Food Chemistry 49, 2,978-2,981.

Huang, D., Ou, B., Prior, R.L. 2005. The chemistry behind dietary antioxidant capacity assays. Journal of Agricultural and Food Chemistry 3(6), 1,841-1,856.

Jangam, S.V., Law, C.L., Mujumdar, A.S. 2010. Drying of Food, Vegetables and Fruits. Chapter 6 : Product quality evolution during drying of food, vegetables and fruits. pp. 127-129.

Montgomery, D.C. 2006. Design and analysis of experiments. New York: John Wiley & Son Asia.

Re, R., Pellegrini, N., Pannala, A., Yang, M., Rice-Evan, C. 1999. Antioxidant activity applying an improve ABTS radical cation decolorisation assay. Free Radical Bio Med 26, 1,231-1,237.

Sachindra, N.M., Airanthi, M.K., Hosokawk W.A.M., Miyashita, K. 2010. Radical scavenging and singlet oxygen quenching activity of extracts from lndian seaweeds. Journal of Food Science Technology 47, 94-99.

24

Zafer, E., Filiz, I. 2009. Optimization of hot air drying of olive leaves using response surface methodology.

Journal of Food Engineering 91, 533-541.

วารสารสมาคมวิศวกรรมเกษตรแห=งประเทศไทย ปที่ 21 ฉบับที่ 2 (2558), 25-31

วารสารสมาคมวิศวกรรมเกษตรแหงประเทศไทย บทความวิจัย ป4ที่ 21 ฉบับที่ 2 (2558) 25-31 ISSN 1685-408X Available online at www.tsae.asia การศึกษาสถานการณEน้ําของจังหวัดราชบุรีเพื่อการวางแผนบรรเทาปZญหาขาดแคลนน้ํา The Study of Ratchaburi Water Situation for Water Shortage Mitigation Planning ยุทธนา ตาละลักษมณE1*, บัญชา ขวัญยืน1 Yutthana Talaluxmana1*, Bancha Kwanyuen1 1ภาควิชาวิศวกรรมชลประทาน

คณะวิศวกรรมศาสตรQ กําแพงแสน มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตรQ จ.นครปฐม 73140 of Irrigation Engineering, Faculty of Engineering at Kamphaengsaen, Kasetsart University, Nakornpathom 73140 *Corresponding author: Tel: +66-8-1844-0100, Fax: +66-34-352-053, E-mail: fengynt@ku.ac.th

1Department

บทคัดยอ จากการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ เป|นผลให1เกิดความแปรปรวนของปริมาณฝน ซึ่งส=งผลกระทบต=อความไม=แน=นอนของ ปริมาณน้ําที่สามารถนําไปใช1ได1 โดยเฉพาะปaญหาภัยแล1ง ทั้งนี้ ปaญหาดังกล=าวนับวันยิ่งทวีความรุนแรงมากขึ้น นอกจากนี้ แผนการ ดําเนินงานด1านทรัพยากรน้ํามีหน=วยงานที่ดําเนินการหลายหน=วยทั้งส=วนกลาง ส=วนภูมิภาค และองคQกรปกครองส=วนท1องถิ่น ทําให1 ลักษณะการดําเนินงานเป|นแบบแยกส=วน ไม=ตอบสนองต=อปaญหาและความต1องการ ในการวิจัยนี้ได1ทําการรวบรวมโครงการพัฒนา แหล=งน้ําของหน=วยงานต=างๆ ทั้งที่ได1ดําเนินการแล1วและที่อยู=ในแผนพัฒนา และวิเคราะหQสถานการณQทรัพยากรน้ําในจังหวัดราชบุรี โดยประเมินดัชนีชี้วัดสถานการณQและการใช1น้ํา พบว=า จังหวัดราชบุรีมีสัดส=วนปริมาณน้ําเก็บกักในพื้นที่ต=อปริมาณน้ําท=าเฉลี่ยรายป เพียงร1อยละ 9.02 ในขณะที่ปริมาณความต1องการน้ําในทุกกิจกรรมสูงกว=าปริมาณน้ําท=าธรรมชาติกว=าเท=าตัว (221.41%) แต=ด1วยสภาพ ภูมิประเทศที่ไม=เอื้ออํานวยต=อการพัฒนาแหล=งน้ําขนาดใหญ= ดังนั้น การพัฒนาแหล=งน้ําขนาดเล็กและแนวทางการบริหารจัดการ ทรัพยากรน้ําแบบบูรณาการจึงควรนํามาใช1เพื่อบรรเทาปaญหาการขาดแคลนน้ําในพื้นที่ คําสําคัญ: สถานการณQน้ํา, การขาดแคลนน้ํา, ราชบุรี Abstract Due to the climate change, rainfall quantity was varied. This let available water inconsistency, especially, drought was a serious problem. Moreover, there are many organizations which work on water resources development as well as central, provincial and local administration. So water resources development is fragmentation, problem is not solved and that is not served any requirement. This research was done in Ratchaburi province, the water resources development projects, both constructed and planned, were collected and water status was studied. These were analyzed as integrated water resources planning. The water situation and water use indexes were estimated. It was founded that the water storage and average runoff ratio was 9.02% only. While, the whole water requirement was more 100% than natural runoff. But the Ratchaburi topography is not suitable for large scale water resources development project. So, developed small scale projects and integrated water resources management should be taken for water shortage mitigation.

Keywords: water situation, water shortage, Ratchaburi ภายนอกประเทศที่เกิดขึ้นอย=างรวดเร็ว ส=งผลให1ประเทศไทยต1อง เ ผ ชิ ญ กั บ ค ว า ม เ สี่ ย ง ใ น ห ล า ย มิ ติ ที่ ส= ง ผ ล ก ร ะ ท บ ต= อ การเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศที่เกิด ขึ้นในปaจจุบัน ซึ่งมี ทรั พ ยากรธรรมชาติ แ ละสิ่ งแวดล1อ มซึ่ งเป| นฐานในการพั ฒ นา ผลกระทบให1ปริมาณฝนมีความแปรปรวนในหลายๆ พื้นที่ ส=งผลต=อ ประเทศ ประเทศไทยมีความเปราะบางในหลายๆ ด1าน และมี ปริมาณน้ําท=าและปริมาณน้ําใต1ดินในระยะยาว สถานการณQดังกล=าวมี แนวโน1 ม ที่ จ ะได1 รั บ ผลกระทบจากการเปลี่ ย นแปลงสภาพ แนวโน1 ม ให1 ปa ญ หาความเสื่ อ มโทรมของทรั พ ยากรธรรมชาติ ภูมิอากาศ ซึ่งผลกระทบที่สําคัญประการหนึ่งคือ การขาดแคลน และสิ่ ง แวดล1 อ มทวี ค วามรุ น แรงยิ่ ง ขึ้ น รวมถึ ง ภั ย พิ บั ติ ท าง น้ํา ตามแผนพัฒนาเศรษฐกิจและสังคมแห=งชาติฉบับที่ 11 ได1 ธรรมชาติทั้งอุทกภัยและภัยแล1งก็มีแนวโน1มที่จะเกิดขึ้นบ=อยและ กํ า หนดยุ ท ธศาสตรQ ก ารจั ด การทรั พ ยากรธรรมชาติ แ ละ ทวี ค วามรุ น แรงมากขึ้ น เช= น กั น การเปลี่ ย นแปลงภายในและ สิ่ ง แวดล1 อ มอย= า งยั่ ง ยื น ไว1 เ ป| น นโยบายหลั ก (สํ า นั ก งาน

1 บทนํา

25

Thai Society of Agricultural Engineering Journal Vol. 21 No. 2 (2015), 25-31 คณะกรรมการพั ฒ นาเศรษฐกิ จ และสั ง คมแห= ง ชาติ , 2554) นอกจากนี้ กรมทรัพยากรน้ํายังได1กําหนดยุทธศาสตรQการบริหาร จัดการน้ําในลุ=มน้ําแม=กลองในเรื่องการแก1ปaญหาการขาดแคลนน้ํา ไว1ในรายงานการศึกษาโครงการจัดทําแผนรวมการบริหารจัดการ ทรัพยากรน้ําในพื้นที่ลุ=มน้ําแม=กลอง ตามกรอบแผนทรัพยากรน้ํา ที่วางไว1ตามนโยบายน้ําแห=งชาติ (สถาบันสารสนเทศทรัพยากรน้ํา และการเกษตร, 2556) จากการศึ กษาสภาพปaญ หาในลุ= มน้ํ าลํ า ภาชี ซึ่ง ครอบคลุ ม พื้นที่ด1านตะวันตกของจังหวัดราชบุรี พบว=า ปaญหาการขาดแคลน น้ําอุปโภคบริโภคอยู=ในระดับต่ํา แต=ปaญหาการขาดแคลนน้ําเพื่อ การเกษตรอยู=ในระดับปานกลางถึงมากในฤดูแล1ง น้ําลําภาชีจะ แห1งขอดทุกป (กรมชลประทาน, 2555) จังหวัด ราชบุรีจึงเป|น จังหวัดหนึ่งที่ประสบปaญหาภัยแล1ง ซึ่งส=วนใหญ=มีปaญหาจากภาวะ ฝนแล1งในพื้นที่ เนื่องจากบางพื้นที่เป|นเขตอับฝนและการผันแปร ของปริ ม าณฝนที่ มี ป ริ ม าณต่ํ า กว= า เกณฑQ ป กติ ไม= ต กต1 อ งตาม ฤดูกาล ฝนตกไม=กระจายอย=างสม่ําเสมอหรือฝนทิ้งช=วงยาวนาน สภาพเนื้อดินค=อนข1างเป|นทรายทําให1น้ําที่ดูดซับไว1ที่อนุภาคดินมี น1อย นอกจากนี้การขยายตัวด1านอุตสาหกรรมของจังหวัด และ การเพิ่มขึ้นของประชากร ทําให1ความต1องการใช1น้ําเพิ่มสูงขึ้น เกิด ความไม=สมดุลของปริมาณน้ํา จนส=งผลกระทบต=อการดํารงชีวิต ระบบนิ เ วศ และสภาพแวดล1 อ มของพื้ น ที่ ดั ง นั้ น การมี ร ะบบ ฐานข1 อ มู ล และองคQ ค วามรู1 เ ทคโนโลยี แ ละภู มิ ปa ญ ญาท1 อ งถิ่ น ที่ เหมาะสม จึงเป|นเสมือนการสร1างภูมิคุ1มกันและสร1างความพร1อม ในการรั บ มื อ กั บ ปa ญ หาดั ง กล= า ว (องคQ ก ารบริ ห ารส= ว นจั ง หวั ด ราชบุรี, 2556) ในการศึกษาได1รวบรวมข1อมูลพื้นฐานในด1านต=างๆ ของจังหวัดราชบุรีที่เกี่ยวข1องกับการวางแผนการพัฒนาแหล=งน้ํา นํามาวิเคราะหQหาค=าดัชนีชี้วัดสถานการณQของน้ําในจังหวัดราชบุรี เพื่อเป|นข1อมูลสําหรับการศึกษาวิชาการด1านต=างๆ และใช1ในการ วางโครงการพัฒนาแหล=งน้ําต=อไป 2 วิธีการ 2.1 การศึกษาสภาพพื้นที่

จังหวัดราชบุรีตั้งอยู=ในภาคกลางด1านทิศตะวันตกของประเทศ ไทย ในเขตที่ ไ ด1 รับ อิ ท ธิ พ ลจากลมมรสุ ม ตะวัน ตกเฉี ยงใต1 จ าก มหาสมุทรอินเดีย แต=การที่มีเทือกเขาตะนาวศรีบังไว1อยู= ทําให1 เป|นที่อับฝน คือ อําเภอสวนผึ้ง อําเภอบ1านคา และอําเภอจอมบึง มีฝ นตกน1 อ ยและเป| น พื้ น ที่ ห นึ่ งที่ มี ฝ นตกน1 อ ยที่สุ ด ในประเทศ ปริมาณน้ําฝนเฉลี่ย 1,000-1,250 mm Yr-1 ฤดูฝนเริ่มตั้งแต=เดือน พฤษภาคม-พฤศจิกายน โดยตกหนักที่สุดในเดือนกันยายน และ ทิ้งช=วงในเดือนมิถุนายนและสิงหาคม ฝนส=วนใหญ=จะถูกพัดเลย ไปตกในแถบลุ=มแม=น้ําแม=กลอง สภาพภูมิประเทศโดยทั่วไปของ จังหวัด แบ=งเป|น 4 ลักษณะคือ บริเวณชายแดนด1านตะวันตกติด สหภาพเมี ย นม= า และเขตแดนด1 า นใต1 ติ ด กั บ จัง หวั ด เพชรบุ รี มี สภาพเป|นเทือกเขาสูง บริเวณถัดจากบริเวณเทือกเขามาทางด1าน

26

ตะวันออกจนถึงตอนกลางของพื้นที่จังหวัดมีลักษณะเป|นที่ราบสูง และที่เนินลาด ที่ราบลุ=ม ได1แก= บริเวณสองฝa£งแม=น้ําแม=กลองและ ด1านตะวันออกของพื้นที่จังหวัด ส=วนบริเวณตอนปลายของแม=น้ํา แม=กลองที่เชื่อมต=อกับจังหวัดสมุทรสงคราม เป|นที่ราบลุ=มต่ํา ดัง แสดงใน Figure 1 2.2 การประเมินปริมาณความตEองการน้ํา

ความต1องการใช1น้ําของพื้นที่ศึกษาในภาคกิจกรรมต=างๆ ใน ปaจจุ บัน และคาดการณQ ใ น 10 Yr (พ.ศ.2563) ข1า งหน1า ได1ถู ก ประเมินสถานภาพน้ําของจังหวัดราชบุรี ได1แก= (1) น้ําเพื่อการเกษตร ได1ทําการประเมินความต1องการน้ําของ พืชทั้งในและนอกเขตชลประทาน โดยการคํานวณปริมาณการใช1 น้ํา ของพื ช อ1 า งอิง จากข1 อ มู ล ภู มิอ ากาศของสถานี ต รวจอากาศ จังหวัดราชบุรี (สถิติช=วงป พ.ศ.2550-2555) ด1วยวิธี PenmanMonteith (Allen et.al., 1998) และ ทํ า การประเมิ นค วาม ต1องการน้ําชลประทานด1วยแบบจําลอง WUSMO “Water Uses Study Model” ซึ่งพัฒนาโดยมหาวิทยาลัยเกษตรศาสตรQ (2) ความต1 อ งการน้ํ า เพื่ อ การอุ ป โภค-บริ โ ภค ได1 ร วบรวม ข1อมูลการใช1น้ําประปาจากสํานักงานการประปาส=วนภูมิภาคที่ ตั้งอยู=ในพื้นที่จังหวัดระหว=างป พ.ศ.2550-2555 (3) ความต1องการน้ําเพื่อการอุตสาหกรรม โดยประเมินจาก จํ า นวนโรงงานอุ ต สาหกรรมที่ ขึ้ น ทะเบี ย นกั บ กรมโรงงาน อุตสาหกรรม ณ เดือนมกราคม พ.ศ.2556 กับอัตราการใช1น้ําของ โรงงานอุต สาหกรรมขนาดต=างๆ แยกตามกําลังการผลิต (Hp) รวมถึงอัตราการใช1น้ําของนิคมอุตสาหกรรมโดยคิดเป|นต=อพื้นที่ ซึ่งส=วนใหญ=เป|นโรงงานอุตสาหกรรมขนาดเล็กด1านการเกษตร (4) ความต1องการใช1น้ําเพื่อการปศุสัตวQ ประเมินจากจํานวน ปศุสัต วQกับอัต ราการใช1น้ําของสัต วQประเภทต=างๆ โดยใช1ข1อมูล จํานวนสัตวQเลี้ยงในจังหวัดราชบุรี พ.ศ.2554 2.3 โครงการพัฒนาแหล*งน้ําในปeจจุบัน

จังหวัดราชบุรีตั้งอยู=ในเขตพื้นที่ 3 ลุ=มน้ํา (กรมทรัพยากรน้ํา, 2552) ได1 แ ก= ลุ= ม น้ํ า แม= ก ลองเป| น พื้ น ที่ ส= ว นใหญ= ข องจั ง หวั ด ครอบคลุ ม ในเขตจั ง หวั ด ราชบุ รี ป ระมาณร1 อ ยละ 88.34 ของ จังหวัด ซึ่งประกอบไปด1วยลุ=มน้ําสาขา 2 ลุ=มน้ํา คือ ลุ=มน้ําสาขา ลําภาชี และลุ=มน้ําสาขาที่ราบแม=น้ําแม=กลอง ลุ=มน้ําแม=น้ําเพชรบุรี มีพื้นที่ครอบคลุมในเขตจังหวัดราชบุรีร1อยละ 11.21 ของพื้นที่ จังหวัด และลุ=มน้ําท=าจีนมีพื้นที่ครอบคลุมในเขตจังหวัดราชบุรี ร1อยละ 0.45 ของพื้นที่จังหวัด โครงการพั ฒ นาแหล= ง น้ํ า ที่ ดํ า เนิ น การจากอดี ต จนถึ ง พ.ศ. 2554 มีจํานวนทั้งหมด 125 โครงการ เป|นโครงการขนาด ใหญ= 4 โครงการ โครงการชลประทานขนาดกลาง 8 โครงการ และเป|นโครงการชลประทานขนาดเล็ก 110 โครงการ และเป|น โครงการประเภทอื่นๆ จํานวน 3 โครงการ มีความจุรวม 93.84 MCM มีพื้นที่ชลประทานรวมพื้นที่รับประโยชนQทั้งหมด 721,419 rai ดังแสดงใน Figure 2

วารสารสมาคมวิศวกรรมเกษตรแห=งประเทศไทย ปที่ 21 ฉบับที่ 2 (2558), 25-31

Figure 1 The study area characteristic.

Figure 2 Watershed boundary and existing irrigation projects.

27

Thai Society of Agricultural Engineering Journal Vol. 21 No. 2 (2015), 25-31 2.4 การศึกษาสถานการณ5ภัยแลEง

การศึ ก ษาสาเหตุข องภั ยแล1 ง ในจัง หวั ด ราชบุ รี ส=ว นใหญ= มี ปa ญ หาจากภาวะฝนแล1 ง ในพื้ น ที่ เนื่ อ งจากเป| น พื้ น ที่ อั บ ฝน ประกอบกับการพัฒนาแหล=งน้ํายังไม=เต็มศักยภาพ ขาดระบบ ชลประทานเพื่อการกระจายน้ําให1ทั่วถึงและไม=มีแหล=งเก็บกักน้ํา ต1นทุนที่เพียงพอต=อปริมาณความต1องการ จึงทําให1พื้นที่ที่ประสบ ภัยแล1งส=วนใหญ=อยู=นอกเขตชลประทาน จากข1อมูล กชช.2 ค. ป 2554 และข1อมูลพื้น ที่เสี่ยงภัยแล1งของจังหวัด ราชบุรีของกรม ป› อ งกั น และบรรเทาสาธารณะภั ย พบว= า พื้ น ที่ ส= ว นใหญ= ข อง จังหวัดมีความเสี่ยงต=อการเกิดปaญหาภัยแล1งอยู=ในระดับปานกลาง จนถึงระดับสูง โดยเฉพาะพื้นที่ที่อยู=ห=างไกลลําน้ําสายหลัก ส=วน บริเวณพื้น ที่ฝa£ งตะวั น ออกและฝa£ งตะวั น ตกของจัง หวัด มีความ เสี่ยงต=อการเกิดปaญหาภัยแล1งระดับต่ําจนถึงไม=มีความเสี่ยงเลย เนื่ องจากพื้ น ที่ ด1า นตะวั น ตกของจั ง หวั ด เป| น พื้ น ที่ ปx าสงวนใน อุ ท ยานแห= ง ชาติ แ ละเขตรั ก ษาพั น ธุQ สั ต วQ ปx า ส= ว นพื้ น ที่ ด1 า น ตะวันออกของจังหวัดเป|นพื้นที่ราบลุ=มริมฝa£งลําน้ําแม=กลอง ซึ่งมี น้ําเพียงพอต=อการอุปโภค-บริโภค และการเกษตรกรรมตลอดทั้ง ป นอกจากนี้ เพื่อให1เกิดการมีส=วนร=วมของผู1มีส=วนเกี่ยวข1องใน พื้นที่ ดังนั้นในการศึกษาได1ทําการสํารวจด1วยแบบสอบถามจาก ตั ว อย= า งทั้ ง ภาครั ฐ และตั ว แทนชุ ม ชน โดยข1 อ มู ล ที่ ไ ด1 จ ะเป| น แนวทางในการวางแผนบรรเทาปa ญ หาการขาดแคลนน้ํ า ให1 สอดคล1องกับความต1องการจากพื้นที่ต=อไป 2.5 การประเมินดัชนีชี้วัดสถานการณ5น้ําและการใชEน้ํา

หลั ก การพิจ ารณาเพื่อ ประเมิ น ดั ช นี ชี้วั ด สถานการณQน้ํ า ได1 พิจารณาเฉพาะปริมาณน้ําท=าและแหล=งน้ําต1นทุนส=วนที่เกิดจากพื้นที่ รั บน้ํ าของแต= ละลุ= มน้ํ า ย= อ ยที่ อ ยู= ใ นเขตจั ง หวั ด ราชบุ รี โดยไม= พิจารณาปริมาณน้ําท=าที่ไหลจากพื้นที่ลุ=มน้ําตอนบนเข1ามาในเขต จังหวัด ทั้งนี้ ค=าดัชนีชี้วัดที่ศึกษาได1แก= ดัชนีชี้วัดเชิงพื้นที่ คือ สัดส=วนพื้นที่การเกษตรต=อพื้นที่ลุ=มน้ํา (%) และสัดส=วนพื้นที่ชลประทานปaจจุบันต=อพื้นที่การเกษตร (%) แสดงถึงโอกาสของทรัพยากรในเชิงพื้นที่ที่จะพัฒนา ดัชนีชี้วัดเชิงปริมาณ คือ สัดส=วนปริมาณความต1องการน้ําใน ปaจจุบันต=อปริมาณน้ําท=าของลุ=มน้ํา (%) และสัดส=วนความจุของ อ=างเก็บน้ําในปaจจุบันต=อปริมาณน้ําท=าเฉลี่ยรายป (%) ซึ่งจะแสดง ถึงสถานภาพของน้ําในปaจจุบันและโอกาสการพัฒนาในอนาคต ค=าดัชนีชี้วัดจะใช1เพื่อเป|นพื้นฐานสําหรับการศึกษาสภาพการ ขาดแคลนน้ําเบื้องต1นและประกอบการศึกษาจัดทําแผนหลักการ พัฒนาแหล=งน้ํา และการจัดการน้ําแบบบูรณาการทั้งระบบลุ=มน้ํา ต=อไป 3 ผลการศึกษา 3.1 ปริมาณความตEองการน้ํา

(1) ความต1องการใช1น้ําเพื่อการเกษตร ประเมินจากพื้นที่ เกษตรกรรมฤดูฝนและฤดูแล1งทั้งในเขตชลประทานและนอกเขต ชลประทาน กับอัตราการใช1น้ําเพื่อการเพาะปลูกต=อไร= โดยความ 28

ต1องการน้ําเพื่อการเกษตรในเขตชลประทานประเมินจากพื้น ที่ ชลประทานที่มีในปaจจุบัน ซึ่งฤดูฝนเพาะปลูกเต็มพื้นที่ ส=วนฤดู แล1 ง พื้ น ที่ เ พาะปลู ก ร1 อ ยละ 40 ของพื้ น ที่ ช ลประทาน ความ ต1องการน้ําเพื่อการเกษตรนอกเขตชลประทานประเมินจากพื้นที่ เพาะปลูกนอกเขตชลประทานในปaจจุบัน ซึ่งฤดูฝนเพาะปลูกเต็ม พื้นที่ ส=วนฤดูแล1งพื้นที่เพาะปลูกร1อยละ 5 ของพื้นที่ฤดูฝน (กรม ชลประทาน, 2554) โดยการประเมิน ความต1องการในอนาคต คาดการณQจากพื้นที่ชลประทานที่จะเพิ่มขึ้นจากแผนการพัฒนา ในระยะ 5 Yr (พ.ศ.2558) และ 10 Yr (พ.ศ.2563) สําหรับความ ต1อ งการน้ํ า ในเขตชลประทาน ส= ว นความต1อ งการน้ํ า นอกเขต ชลประทาน คาดการณQว=าพื้นที่เพาะปลูกนอกเขตชลประทานจะ ลดลง เนื่องจากมีระบบชลประทานเข1าถึงพื้นที่มากขึ้น ผลการ ประเมินความต1องการใช1น้ําเพื่อการเกษตรสรุปได1ว=า ในปaจจุบัน (พ.ศ.2554) ความต1องการใช1น้ําเพื่อการเกษตร เท=ากับ 2,137.37 MCM Yr-1 แยกเป|นความต1องการน้ําในเขตชลประทาน 1,613.51 MCM Yr-1 และนอกเขตชลประทาน 523.82 MCM Yr-1 และ ความต1 อ งการน้ํ า เพื่ อ การเกษตรจะเพิ่ ม เป| น 2,172.17 และ 2,363.15 MCM Yr-1 ในระยะ 5 Yr (พ.ศ.2558) และ 10 Yr (พ.ศ.2563) ตามลําดับ (2) จัง หวั ด ราชบุ รี มีป ริ ม าณความต1อ งการใช1 น้ํ า เพื่ อ การ อุปโภคบริโภคในสภาพปaจจุบัน (พ.ศ.2554) รวมทั้งสิ้น ประมาณ 66.33 MCM Yr-1 และในอนาคต 10 Yr (พ.ศ.2563) ประมาณ 68.26 MCM Yr-1 (3) ความต1องการน้ําเพื่ออุตสาหกรรม จากการวิเคราะหQ แนวโน1มของการเจริญ เติบโตด1านอุต สาหกรรม ด1วยอัต ราการ ขยายตัวทางด1านอุตสาหกรรมประมาณ 3 % Yr-1 และแผนการ พัฒนานิคมอุตสาหกรรมในระยะ 10 Yr (พ.ศ.2563) พบว=า ความ ต1องการใช1น้ําเพื่ออุตสาหกรรม เท=ากับ 29.81 MCM Yr-1 และจะ เพิ่มเป|น 38.75 MCM Yr-1 ในระยะ 10 Yr (พ.ศ.2563) (4) ความต1องการน้ําเพื่อการปศุสัตวQ ได1แก= โคนม โคเนื้อ สุกร กระบือ และสัตวQปกจําพวก ไก= และเป|ด โดยได1วิเคราะหQจาก ข1อมูลจํานวนสัตวQเลี้ยงในจังหวัดราชบุรี (พ.ศ. 2554) มีปริมาณ ความต1 องการน้ํ าประมาณ 34.13 MCM Yr-1 และให1 มี ค= า คงที่ ตลอด 10 ป (กรมชลประทาน, 2554) จากการคาดการณQปริมาณความต1องการน้ําในอนาคตระยะ 10 Yr (พ.ศ.2563) จะเห็ น ว= า ความต1 อ งการใช1 น้ํ า จะเพิ่ ม ขึ้ น กอปรกั บ สภาพภู มิ อ ากาศก็ มี ค วามแปรปรวนเสี่ ย งที่ จ ะเกิ ด ภัยแล1งสูง การบริหารจัดการน้ําจะเสี่ยงต=อสภาวะการขาดแคลน น้ํ า สู ง ขึ้ น แผนงานพั ฒ นาแหล= ง น้ํ า ของกรมชลประทาน หาก ดําเนินการแล1วเสร็จตามแผน ก็สามารถเพิ่มปริมาณน้ําเก็บกักได1 อีกเพียง 97.84 MCM. ซึ่งยังคงไม=เพียงพอกับความต1องการใน อนาคต จึงจําเป|นต1องมีแผนงานและมาตรการแก1ไขปaญหาภัยแล1ง อย=างยั่งยืน

วารสารสมาคมวิศวกรรมเกษตรแห=งประเทศไทย ปที่ 21 ฉบับที่ 2 (2558), 25-31 3.2 สถานภาพน้ําในพื้นที่

ตามการแบ=งลุ=มน้ําหลักของประเทศไทยโดยคณะกรรมการ อุทกวิทยาแห=งชาติ จังหวัดราชบุรีตั้งอยู=ในเขตพื้นที่ 3 ลุ=มน้ํา โดย มีปริมาณน้ําผิวดินตามธรรมชาติประมาณ 1,039.92 MCM Yr-1 และมีปริมาณน้ําไหลเข1าสู=พื้น ที่ปละ 9,302.39 MCM เป|นการ ระบายน้ําท1ายเขื่อนแม=กลองปละ 6,449.00 MCM และเขื่อนแม= กลองส=งน้ําเข1า สู=ระบบชลประทานโครงการแม=กลองใหญ=ผ=า น จังหวัด ราชบุรีปละ 2,853.39 MCM รวมเป|น ปริมาณน้ําท=าใน พื้น ที่ 10,342.30 MCM แต= เ ป|น ปริม าณน้ํา ท= าที่ ส ามารถใช1 ไ ด1 สําหรับจังหวัดราชบุรีเพียง 7,672.88 MCM เนื่องจากต1องระบาย ออกนอกพื้นที่สําหรับการป›องกันการรุกของน้ําเค็มอย=างน1อยปละ 1,788.00 MCM และระบายออกทางระบบชลประทานโครงการ แม= ก ลองใหญ= ช= ว ยเหลื อ พื้ น ที่ จั ง หวั ด นครปฐม สมุ ท รสงคราม สมุทรสาคร และเพชรบุรี ปละ 881.42 MCM 3.3 การศึกษาดัชนีชี้วัดสถานการณ5และการใชEน้ํา

ดัชนีชี้วัดเชิงพื้นที่ ในภาพรวมของทั้งจังหวัดราชบุรีสัดส=วน พื้นที่การเกษตรต=อพื้นที่ลุ=มน้ําที่อยู=ในจังหวัดราชบุรีเท=ากับร1อยละ 49.96 โดยร1อยละ 90.95 ของพื้นที่การเกษตรของจังหวัดราชบุรี อยู=ในเขตลุ=มน้ําแม=กลองและสัดส=วนพื้นที่ชลประทานปaจจุบันต=อ พื้นที่การเกษตรของจังหวัดเท=ากับร1อยละ 44.46 ซึ่งทั้งหมดอยู=ใน ลุ=มน้ําแม=กลอง ดัชนีชี้วัดเชิงปริมาณน้ํา สัดส=วนความต1องการน้ําทุกกิจกรรม ในปaจจุบันต=อปริมาณน้ําท=าตามธรรมชาติคิดเป|นร1อยละ 221.41 สัดส=วนความต1องการน้ําการเกษตรในปaจจุบันต=อปริมาณน้ําท=า ตามธรรมชาติแยกตามลุ=มน้ํา คิดเป|นร1อยละ 208.87 และสัดส=วน ความจุเก็บกักปaจจุบันต=อปริมาณน้ําท=าเฉลี่ยรายปคิดเป|นสัดส=วน ร1อยละ 9.02 ค=าดัชนีชี้วัดต=างๆ แสดงถึงความสัมพันธQของกิจกรรมการใช1 น้ําด1านต=างๆ ดังนี้ (1) มีการทํากิจกรรมด1านการเกษตรเฉลี่ยทั้งจังหวัดราชบุรี คิดเป|นร1อยละ 50 ของพื้นที่ (2) สําหรับพื้นที่ชลประทานของจังหวัดราชบุรีทั้งหมดอยู= ในลุ=มน้ําแม=กลอง (3) กิจกรรมการใช1น้ําโดยรวมของจังหวัดราชบุรี เมื่อเทียบ กับปริมาณน้ําท=าในลุ=มน้ําที่อยู=ในจังหวัดแล1ว พบว=า มีการขาด แคลนน้ําโดยรวม แต=เนื่องจากมีข1อจํากัดด1านสภาพภูมิประเทศ ต=อการพัฒนาแหล=งน้ํา จึงต1องมีการบริหารจัดการน้ําในแต=ละลุ=ม น้ําอย=างเหมาะสม (4) เมื่อแยกพิจารณากิจกรรมการใช1น้ําด1านการเกษตรใน แต=ละลุ=มน้ํา ค=า ดัชนีคิด เป|น ร1อยละ 208.87 พบว=า มีการขาด แคลนน้ําสําหรับการเกษตรทุกลุ=มน้ําใกล1เคียงกัน แต=เนื่องจากลุ=ม น้ํ า แม= ก ลองอยู= ใ นเขตพื้ น ที่ ช ลประทานจึ ง ช= ว ยบรรเทาความ เดือดร1อนได1 (5) สํ า หรั บ การพั ฒ นาแหล= ง น้ํ า ของจั ง หวั ด ราชบุ รี จาก สัดส=วนความจุเก็บกักปaจจุบันต=อปริมาณน้ําท=าเฉลี่ยรายป มีเพียง

ร1อยละ 9.02 พบว=า การพัฒนาแหล=งน้ําเพื่อเก็บกักน้ําไว1ใช1ยังมี ปริ ม าณน1 อ ยมากเมื่ อ เที ย บกั บ ปริ ม าณน้ํ า ท= า รายปเฉลี่ ย ทั้ ง นี้ อาจจะเป|นเพราะพื้นที่ส=วนใหญ=เป|นปxาไม1 และยังเป|นเขาหินปูน ซึ่งไม=เหมาะกับการเก็บกักน้ํา 3.4 การศึกษาสถานการณ5ภัยแลEง

จากการประเมิน สภาพการขาดแคลนน้ํา รวมทั้งจากพื้น ที่ เสี่ยงภัยแล1ง การสํารวจภาคสนาม และการประเมินโครงการตาม แผนงานของหน=ว ยงานต= างๆ พบว=า พื้ น ที่ด1 านตะวั น ออกของ จังหวัดราชบุรีรับน้ําจากโครงการชลประทานแม=กลองใหญ=และ แม=น้ําแม=กลองเป|นหลัก ส=วนพื้นที่ด1านตะวันตก มีลําห1วยลําภาชี เป|นลําน้ําหลัก มีอ=างเก็บน้ําขนาดกลาง อ=างเก็บน้ําขนาดเล็ก และ สระน้ํา สาธารณะกระจายในพื้ น ที่ ทั้ง นี้ส ามารถแบ= งพื้ น ที่ ต าม ลักษณะแหล=งน้ําต1นทุนได1เป|น 4 ลักษณะคือ (1) พื้น ที่ชลประทานครอบคลุมพื้น ที่ทั้งอําเภอ ได1แ ก= อ. บางแพ อ.วัดเพลง และ อ.ดําเนินสะดวก ทําให1ทั้ง 3 อําเภอนี้มี ปริมาณน้ําต1นทุนเพียงพอ ไม=มีปaญหาการขาดแคลนน้ําและพื้นที่ เสี่ยงภัยแล1ง (2) พื้นที่อยู=ในเขตชลประทานเป|นส=วนใหญ= ได1แก= อ.บ1าน โปxง อ.โพธาราม และ อ.เมือง เป|นอําเภอที่มีประชากรอาศัยอย=าง หนาแน=น ทําให1มีความต1องการน้ําสูง พื้นที่ที่อยู=ในเขตชลประทาน จะมีปริมาณน้ําต1นทุนเพียงพอ ไม=มีปaญหาการขาดแคลนน้ํา ส=วน พื้นที่ด1านตะวันตกของอําเภออยู=นอกเขตชลประทาน จะมีปaญหา การขาดแคลนน้ําในฤดูแ ล1งอยู=บ1าง อีกทั้งสภาพภูมิประเทศไม= เหมาะกับการพัฒนาแหล=งน้ําขนาดใหญ=และขนาดกลาง (3) พื้นที่เพียงบางส=วนอยู=ในเขตชลประทาน ได1แก= อ.จอม บึง และ อ.ปากท=อ พื้นที่ในเขตชลประทานไม=มีปaญหาการขาด แคลนน้ํ า ส=ว นพื้น ที่น อกเขตชลประทานมีการพั ฒนาแหล=งน้ํ า ขนาดเล็ก อยู= พ อสมควร จึ ง ทํ า ให1 เ กิ ด ปaญ หาการขาดแคลนน้ํ า นอกจากนี้ ในเขต อ.ปากท=อ ยังประสบปaญหาน้ําเสียจากฟารQม สุกรอีกด1วย (4) พื้นที่ทั้งหมดอยู=นอกเขตชลประทาน แต=มีอ=างเก็บน้ํา ขนาดกลางและขนาดเล็กเป|นแหล=งน้ําหลัก ได1แก= อ.บ1านคา และ อ.สวนผึ้ง พื้นที่ของทั้ง 2 อําเภอ เป|นพื้นที่แหล=งต1นน้ํา โดยเฉพาะ อ.สวนผึ้ง พื้นที่ส=วนใหญ=อยู=ในเขตปxาอนุรักษQ ทําให1ไม=มีแหล=งน้ํา เก็ บ กั ก น้ํ า ขนาดใหญ= จึ ง ประสบปa ญ หาการขาดแคลนน้ํ า ทั้ ง อุปโภค-บริโภค และการเกษตร จากผลการศึกษา เพื่อเป|นการบรรเทาปaญหาการขาดแคลน น้ํา จึงควรดําเนินการ ดังนี้ (1) เร=งดําเนินการมาตรการ/โครงการแก1ไขปaญหาการขาด แคลนน้ํ า ในกลุ= ม โครงการที่ เ สนอโดยหน= ว ยงานต= า งๆ และ โครงการที่เสนอโดยองคQการบริหารส=วนจังหวัดราชบุรี (2) ปรับปรุงแนวทางการบริหารจัด การอ=างเก็บน้ําขนาด กลางเพื่อเพิ่มปริมาณน้ําต1นทุนในช=วงฤดูแล1งที่สามารถนําไปใช1ได1 อย=างมีประสิทธิภาพ เนื่องจากการศึกษาพบว=า ภายในขอบเขต จังหวัดราชบุรีไม=มีศักยภาพในการพัฒนาอ=างเก็บน้ําขนาดใหญ= 29

Thai Society of Agricultural Engineering Journal Vol. 21 No. 2 (2015), 25-31 (3) ปรับเปลี่ยนระบบการปลูกพืชที่จะสามารถใช1น้ําอย=างมี ประสิ ท ธิ ภ าพและประหยั ด เนื่ อ งจากปริ ม าณน้ํ า ในลํ า ภาชี มี ศักยภาพที่จ ะนําไปใช1 เฉพาะช=วงฤดูฝน ทํา ให1การพัฒนาพื้น ที่ เพาะปลูกจํากัดเฉพาะในช=วงฤดูฝน นอกจากนี้อีกแนวทางหนึ่งคือ เพิ่ ม การปลู ก พื ช โดยเฉพาะพื ช เศรษฐกิ จ ที่ ใ ช1 น้ํ า น1 อ ยและ เอื้ออํานวยที่จะให1รายได1ของเกษตรกรดีขึ้น (4) ก=อสร1างและปรับปรุงแหล=งเก็บกักน้ําที่มนุษยQสร1างขึ้น และแหล=งน้ําธรรมชาติ รวมถึงแหล=งเก็บกักน้ําขนาดเล็ก อาทิเช=น สระน้ําประจําหมู=บ1าน ฝายในลําน้ําสาขา อ=างเก็บน้ําหรือหนองน้ํา บึงธรรมชาติที่มีกระจายอยู=ในพื้นที่ เพื่อการเก็บกักน้ําที่มีมากใน ฤดู ฝนโดยเฉพาะในลํ า ภาชี ไว1ใ ช1 ใ นฤดู แ ล1ง ทั้ งเพื่อ การอุ ปโภค บริโภค และเพื่อการเพาะปลูกได1อย=างมีประสิทธิภาพมากยิ่งขึ้น (5) รณรงคQและสร1างจิตสํานึกให1ราษฎรและผู1นําในท1องถิ่น ดําเนินการก=อสร1างปรับปรุงแหล=งเก็บกักน้ําในพื้นที่ให1มากที่สุด โดยเฉพาะสร1างความเข1าใจในการเสียสละพื้นที่บริเวณรอบหนอง น้ําและบึงธรรมชาติ เพื่อเอื้ออํานวยในการปรับปรุงแหล=งเก็บกัก น้ําธรรมชาติให1มีความสามารถที่จะรองรับปริมาณน้ําที่ผันมาจาก ลําน้ําตามโครงการสถานีสูบน้ําต=างๆ ที่ได1เสนอให1มีการพัฒนาใน อนาคต ทั้งนี้รวมถึงการสร1างความเข1าใจในการรู1ถึงคุณค=าของน้ํา และการใช1น้ําอย=างประหยัด และบํารุงรักษาแหล=งน้ําต=างๆ ให1 สามารถใช1งานได1อย=างยั่งยืนต=อไป โดยเฉพาะอย=างยิ่งการฟœ•นฟู และรักษาต1น น้ํา ลําธารต= างๆ ที่ มีอยู= ใ ห1มี สภาพที่ ดีขึ้น เพื่อ ที่จ ะ สามารถเก็บกักน้ําในลุ=มน้ําตอนบนได1เหมือนกับในอดีต ซึ่งจะทํา ให1ระบบลุ=มน้ําสมบูรณQและยั่งยืนตลอดไป (6) พัฒนาและปรับปรุงในด1านการปลูกพืชและกิจกรรม ต= อ เนื่ อ งเพื่ อ ให1 ไ ด1 ผ ลผลิ ต ที่ มี ร าคาและมี ก ารตลาดที่ ค= อ นข1 า ง แน=นอน และเป|นการนําน้ําไปใช1ประโยชนQอย=างคุ1มค=า เนื่องจาก การดําเนินโครงการสถานีสูบน้ําและ/หรือระบบผันน้ําจากแม=น้ํา จะต1 อ งใช1 เ งิ น ค= า ลงทุ น การก= อ สร1 า งสู ง และค= า ดํ า เนิ น การ/ บํารุงรักษาค=อนข1างสูงด1วย ซึ่งการดําเนิน งานโครงการจะต1อง ได1รับความร=วมมือจากทุกฝxายที่เกี่ยวข1อง โดยเฉพาะอย=างยิ่งด1าน การส=งเสริมการเกษตร ด1านการควบคุมคุณภาพของผลผลิต และ ด1านการตลาดเป|นต1น โดยทางจังหวัดและหน=วยงานที่เกี่ยวข1อง ทุ ก ฝx า ยจะต1 อ งร= ว มกั น จั ด ทํ า Zoning พื้ น ที่ ก ารปลู ก พื ช และ การเกษตรด1านต=างๆ ให1สอดคล1องกับการตลาดและความเป|นจริง รวมถึงการประกันราคาผลผลิตด1วย ซึ่งจะนําไปสู=การดําเนินการ แบบบูรณาการของหน=วยงานต=างๆ ที่เกี่ยวข1องและองคQกร/กลุ=ม ผู1ใช1น้ําอย=างเป|นรูปธรรมต=อไป 4 สรุปและขAอเสนอแนะ

สถานการณQปaญหาการขาดแคลนน้ําของจังหวัดราชบุรี พบว=า ปริมาณการขาดแคลนน้ําด1านการอุปโภค-บริโภคต=อครัวเรือนที่ ขาดแคลนน้ําด1านนี้ในจังหวัดราชบุรีมีไม=มากนัก โดยมีปaญหาการ ขาดแคลนน้ําดื่ม-น้ําใช1อยู=ในระดับน1อยถึงปานกลาง สําหรับการ ขาดแคลนน้ําด1านการเกษตรต=อพื้นที่จังหวัดราชบุรีเป|นปaญหาภัย แล1งด1านการเกษตรเป|นหลัก โดยมีปaญหาการขาดแคลนน้ําในระดับ 30

ปานกลางถึงมาก แต=เนื่องจากจํานวนหมู=บ1านที่ประสบภัยแล1 ง ส=วนใหญ=ตั้งอยู=ในพื้นที่ที่มีความหนาแน=นของครัวเรือนน1อยกว=า นั่นคือ พื้นที่ทําการเกษตรต=อครัวเรือนมากกว=า จึงทําให1จํานวน หมู=บ1านที่มีปaญหาภัยแล1งระดับปานกลางถึงมากมีจํานวนน1อยกว=า หมู=บ1านที่ประสบปaญหาภัยแล1งระดับต่ําจนถึงไม=มีปaญหา ทั้งที่มี พื้นที่ประสบปaญหาภัยแล1งมากกว=า ด1 ว ยสภาพพื้ น ที่ จั ง หวั ด ราชบุ รี ไ ม= มี ศั ก ยภาพในการพั ฒ นา แหล=งน้ําขนาดใหญ= แนวทางการบรรเทาปaญหาการขาดแคลนน้ํา โดยรู ป แบบการพัฒ นาแหล=ง น้ํ า ที่ เหมาะสมควรมี รู ปแบบเป| น โครงการพัฒนาแหล=งน้ําขนาดเล็ก เช=น อ=างเก็บน้ําขนาดเล็ก ฝาย และสระเก็บน้ํา สําหรับการใช1งานเพื่อการเกษตร และอุปโภค บริโภคภายในท1องถิ่น และการพัฒนาและปรับปรุงแหล=งน้ําที่มีอยู= เดิ ม เพื่ อ เพิ่ ม ประสิ ท ธิ ภ าพในการกั ก เก็ บ น้ํ า นอกจากนี้ แนว ทางการบริหารจัดการน้ําและการเพิ่มประสิทธิภาพการใช1น้ํา ควร ถูกนํามาพิจารณาอย=างจริงจังเพื่อใช1เป|นแนวทางในการบรรเทา ปaญหาการขาดแคลนน้ําอย=างยั่งยืน 5 กิตติกรรมประกาศ

ผู1วิจัยขอขอบพระคุณโครงการชลประทานราชบุรี องคQก ร บริ ห ารส= ว นจั ง หวั ด ราชบุ รี และองคQ ก รบริ ห ารส= ว นท1 อ งถิ่ น ที่ เอื้อเฟœ•อข1อมูล และสละเวลาตอบแบบสอบถาม และขอขอบคุณ ห1 อ งปฏิ บั ติ ก ารวิ จั ย การจํ า ลองระบบทรั พ ยากรน้ํ า ด1 ว ย คอมพิวเตอรQและระบบสารสนเทศ ภาควิชาวิศวกรรมชลประทาน คณะวิศวกรรมศาสตรQ กําแพงแสน มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตรQ ที่ ให1การสนับสนุนงานวิจัยจนสําเร็จลุล=วง 6 เอกสารอAางอิง

กรมชลประทาน. 2554. รายงานโครงการจัดทําแผนพัฒนาการ ชลประทานระดับจังหวัด จังหวัดราชบุรี. กรุงเทพฯ: สํานัก บริหารโครงการและคณะทํางานแผนงานและโครงการตาม กรอบน้ํ า 60 ล1 า นไร= ระดั บ จั ง หวั ด ภาคกลางและภาค ตะวันตก. กรมชลประทาน. 2555. รายงานการศึกษาแผนหลักพัฒนาแหล=ง น้ํ า เพื่ อ แก1 ปa ญ หาภั ย แล1 ง และบรรเทาอุ ท กภั ย ของลุ= ม น้ํ า ลํ า ภาชี , โครงการบริ ห ารจั ด การน้ํ า แก1 ปa ญ หาภั ย แล1 ง และ บรรเทาอุท กภัย ของลุ= มน้ํา ลําภาชี จั งหวัด กาญจนบุรี และ ราชบุ รี . จั ด ทํ า โดยบริ ษั ท มหานคร คอนซั ล แตนทQ จํ า กั ด บริษัทสามารถ เอ็นจิเนียริ่ง คอนซัลแตนสQ จํากัด และบริษัท ไทยเอ็นไวรอนเม1นทQ จํากัด. กรมทรัพยากรน้ํา. 2552. แผนที่มาตรฐานการแบ=งลุ=มน้ําหลักและ ลุ=มน้ําสาขาของประเทศไทย. กรุงเทพฯ: สํานักวิจัย พัฒนา และอุทกวิทยา กรมทรัพยากรน้ํา กระทรวงทรัพยากรธรรมชาติ และสิ่งแวดล1อม.

วารสารสมาคมวิศวกรรมเกษตรแห=งประเทศไทย ปที่ 21 ฉบับที่ 2 (2558), 25-31 สถาบั น สารสนเทศทรั พ ยากรน้ํ า แลการเกษตร. 2556. ยุทธศาสตรQการบริหารจัดการลุ=มน้ําและทรัพยากรน้ําลุ=มน้ํา แม=กลอง, แหล=งที่มา: http://www.haii.or.th/wiki/index. php/ยุทธศาสตรQการบริหารจัดการลุ=มน้ําและทรัพยากรน้ํา ลุ=มน้ําแม=กลอง, 22 มิถุนายน 2556. สํ า นั ก งานคณะกรรมการพั ฒ นาเศรษฐกิ จ และสั ง คมแห= ง ชาติ สํานักนายกรัฐมนตรี. 2554. แผนพัฒนาเศรษฐกิจและสังคม แห= งชาติ ฉบั บที่ 11. แหล= งที่ มา: http://www.nesdb.go.th/ Default.aspx?tabid=395 , 10 กุมภาพันธQ 2556. องคQการบริหารส=วนจังหวัดราชบุรี. 2556. โครงการศึกษาวิจัย และวางแผนการแก1ไขปaญหาการขาดแคลนน้ําในเขตจังหวัด ราชบุรี, รายงานแผนแม=บทการพัฒนาแหล=งน้ํา. จัดทําโดย มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตรQ. Allen, R.G., Pereira, L.S., Raes, D., Smith., M. 1998. FAO Irrigation and Drainage Paper 56 Crop Evapotranspiration. Rome: Food and Agriculture Organization.

31

Thai Society of Agricultural Engineering Journal Vol. 21 No. 2 (2015), 32-41

วารสารสมาคมวิศวกรรมเกษตรแหงประเทศไทย ป4ที่ 21 ฉบับที่ 2 (2558) 32-41 Available online at www.tsae.asia การพัฒนาเครื่องอัดเม็ดปุ]ยอินทรียEแบบสองหัวอัด Development of a Double-Die Organic Fertilizer Pelleting Machine

บทความวิจัย ISSN 1685-408X

พิศมาส หวังดี1*, วินัย หลAาวงษE2 Phisamas Hwangdee1*, Winai Lawong2 1สาขาวิชาเครื่องจักรกลเกษตร,

คณะเกษตรและเทคโนโลยี, มหาวิทยาลัยนครพนม, นครพนม, 48000 of Agricultural Machinery, Faculty of Agriculture and Technology, Nakhonpanom University, Nakhonpanom, 48000 2สาขาวิชาวิศวกรรมอุตสาหการ, คณะอุตสาหกรรมและเทคโนโลยี, มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลอีสาน วิทยาเขตสกลนคร, สกลนคร, 47160 2Department of Industrial Engineering, Faculty of Industry and Technology, Rajamangala University of Technology Isan, Sakonnakhon Campus, 47160 *Corresponding author: Tel: +66-42-532-471, Fax: +66-42-532-472, E-mail: samas_dee@hotmail.com 1Department

บทคัดยอ งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงคQเพื่อพัฒนาและปรับปรุงเครื่องอัดเม็ดปุªยอินทรียQแบบดั้งเดิม โดยเปลี่ยนชุดส=งกําลังไปยังหัวอัดเม็ดปุªย จากชุดเพลาท1ายของรถยนตQเป|นชุดเกียรQของรถไถนาเดินตามซึ่งให1แรงบิดที่สูง ใช1มอเตอรQต1นกําลังขนาด 2.2 kW (3 Hp) หัวอัดเม็ดปุªย จํานวน 2 หัวอัด ควบคุมความเร็วรอบของหัวอัดที่ 110 รอบต=อนาที ขนาดเส1นผ=านศูนยQกลางกระบอกอัด 254 mm ขนาดรู 5 mm ลูกรีดมีขนาดเส1นผ=านศูนยQกลาง 65 mm ความเร็วรอบในการป›อนวัตถุดิบสําหรับอัดเม็ดปุªยที่ 25 rpm จากการทดสอบพบว=า เครื่อง อัดเม็ดปุªยอินทรียQแบบสองหัวอัดที่พัฒนาขึ้นมีความสามารถในการอัดเม็ดปุªยอินทรียQที่มากกว=าเครื่องอัดเม็ดปุªยแบบดั้งเดิมเป|น 2 เท=า โดยมีอัตราการผลิตเฉลี่ยเท=ากับ 471.20 kg h-1 ความหนาแน=นเม็ดปุªยคือ 745.40 kg m-3 นอกจากนี้พบว=า เม็ดปุªยมีสภาพการคงตัว เท=ากับ 91.73 % และการแตกหักเป|นฝุxนผงเท=ากับ 8.27 % คําสําคัญ: เครื่องอัดเม็ดปุªยอินทรียQ , เครื่องอัดเม็ดแบบแข็ง , ปุªยอินทรียQอัดเม็ด Abstract This research aims to study a development and modify of the conventional two pelleting die organic fertilizer compression machine. When changed the power transmission to pelleting die from walking tractor to differential for obtain the high torque. The driving power was given by an electric motor of 2.2 kW (3 Hp), 2 pelleting die with speed control of 110 rpm, diameter of cylinder compression was 254 mm with the hole size of the pelleting die 5 mm. The diameter of rollers was 65 mm. The speed of raw material for feeding into the pelleting die of 25 rpm. It was found that the development of two pelleting die organic fertilizer compression machine that can deliver high compression capacity at more than double the speed of conventional two pelleting die organic fertilizer compression machine. When the average compression capacity of the machine was 471.20 kg h-1 with bulk density of 745.40 kg m-3. Moreover, the percentage of durability of pelleted and broken pelleted were about 91.73 % and 8.27 % respectively Keywords: Pelleting fertilizer Compression machine, Pelleting machine, Pelleted organic fertilizer พื้นที่ที่มีปaญ หาดินเสื่อมโทรมประมาณ 70.13 % ของพื้น ที่ทั่ว 1 บทนํา ประเทศ และเป|นพื้นที่ที่มีอินทรียวัตถุต่ํากว=า 2 % ประมาณ 60 ตามที่ น โยบายของรั ฐ บาลในป พ.ศ. 2550 ได1 ใ ห1 มี ก าร % ของพื้นที่ทั้งประเทศ สาเหตุที่ทําให1ดินมีปริมาณอินทรียวัตถุ สนับสนุนให1เกษตรกรใช1ปุªยอินทรียQในการเกษตรมากขึ้น เพื่อลด ต่ํา เนื่องจากปaจจัยหลายประการ ได1แก= สภาพภูมิอากาศในเขต การนํ า เข1 า ปุª ย เคมี ลดต1 น ทุ น ของการใช1 ปุª ย และที่ สํ า คั ญ ให1 ร1อนชื้น ทําให1อัตราการย=อยสลายอินทรียวัตถุในดินเกิดขึ้นอย=าง หลีกเลี่ยงการใช1ปุªยเคมี ซึ่งมีผลทําให1กายภาพของดิน เสื่อมอัน รวดเร็ว การทําการเกษตรติดต=อกันเป|นระยะเวลานานโดยไม=มี เป|นผลทําให1ผลผลิตที่ออกมามีคุณภาพต่ํา(ชาญยุทธ, 2556) และ การเพิ่มอินทรียวัตถุให1แก=ดินอย=างเพียงพอ ความลาดเอียงของ จากการประเมิ น ของกรมพัฒนาที่ดิน (ปรัชญา, 2536) พบว= า พื้นที่และประกอบกับดินส=วนใหญ=เป|นดินร=วนปนทรายทําให1เกิด 32

วารสารสมาคมวิศวกรรมเกษตรแห=งประเทศไทย ปที่ 21 ฉบับที่ 2 (2558), 32-41 การชะล1างหน1าดินสูง และการใช1ที่ดินอย=างไม=ถูกหลักการอนุรักษQ ดิน สิ่ ง เหล= า นี้ คือ ปa จ จั ย หลั ก ที่ ทํา ให1 ป ริ ม าณอิ น ทรี ย วั ต ถุ ใ นดิ น ลดลงอย=างรวดเร็ว การแก1ปaญหาดังกล=าวสามารถกระทําได1โดย การใช1ปุªยธรรมชาติโดยเฉพาะปุªยอินทรียQที่ได1จากมูลสัตวQ เพราะ ปุªยธรรมชาติจะมีอินทรียวัตถุและไม=ทําลายหน1าดิน การใช1งานเครื่องอัดเม็ดปุªยอินทรียQ เพื่อพยายามที่จะสามารถ ลดปริมาตรของปุªยลง ทําให1เป|นที่ต1องการของตลาด สะดวกต=อ การขนส=ง และการนํามาใช1 (สันติภาพ, 2527) ภายในป 2552 กระทรวงวิทยาศาสตรQและเทคโนโลยี (ศูนยQเทคโนโลยีปุªย, 2548) มีเป›าหมายในการสร1างโรงงานผลิต ปุªยอิน ทรียQอัด เม็ด ใน 876 อํ า เภอ โรงงานผลิ ต ปุª ย อิ น ทรี ยQ ต1 น แบบ มี วั ส ดุ อุ ป กรณQ ได1 แ ก= 1.วัสดุอินทรียQ คือวัสดุที่ใช1ในการผลิตปุªยอินทรียQซึ่งได1แก= มูลสัตวQ หรือของเหลือใช1ในอุตสาหกรรม เช=น กากตะกอนอ1อย 2. ซองหมัก คือซองที่ก=อด1วยอิฐบล็อกขนาด 4 x 6 m สูง 0.8 m พื้นคอนกรีต เสริมเหล็ก จํานวน 4 ซอง 3. ลานตากปุªย เป|นลานคอนกรีตเสริ เหล็ ก ขนาด 20 x 20 m ใช1 สํ า หรั บ ตากปุª ย 4. เครื่ อ งจั ก รและ อุปกรณQในโรงงาน ได1แก= เครื่องอัดเม็ดปุªย เครื่องผสมปุªย เครื่อง กลับกอง เครื่องตีปxน เครื่องชั่ง จักรเย็บกระสอบและอุปกรณQ ต=างๆ เช=น จอบ เสียม พลั่ว รถเข็นปูน ดังแสดงใน Figure 1 และมีขั้นตอนที่สําคัญของการผลิตปุªยอินทรียQอัดเม็ด อยู= 2 ขั้นตอน ได1แก= ขั้นตอนที่ 1 ขั้นตอนการหมักปุªยอินทรียQ โดยหมัก วัสดุที่ใช1ในการผลิตปุªยอินทรียQ ในซองหมัก โดยก=อนหมักจะผสม มูลสัตวQ จํานวน 1,000 kg ปุªยยูเรีย จํานวน 2 kg หินฟอสเฟต 25 kg ผสมคลุ ก เคล1 า ให1 เ ข1 า กั น ขณะที่ ทํ า การผสมให1 เ ติ ม น้ํ า ให1 มี ความชื้นประมาณ 50 % ปริมาณความชื้นดังกล=าวสามารถวัดได1 โดยการนํามูลสัตวQที่ผสมกัน เรียบร1อยแล1ว นํามากําด1วยมือ ถ1า ปล=อยมือออกมูลสัตวQยังคงรูปได1 แสดงว=าปุªยมีความชื้นพอเหมาะ แต=ถ1ากําแล1วปล=อยมือออกก1อนมูลสัตวQแตกเป|นก1อนเล็กๆ แสดง ว=าปริมาณน้ํายังไม=พ อ ต1องเพิ่มน้ําอีก หลังจากที่ผสมคลุกเคล1า แล1วให1ลําเลียงมูลสัตวQที่ผสมเรียบร1อยแล1วเข1ากองในซองหมัก จากนั้น จึงนําผ1าพลาสติกหรือผ1าใบมาคลุมเพื่อป›องกัน ฝนและ ไม=ให1ความชื้นระเหยออกจากกองปุªย หลังจากนั้น 3 วันแรก ให1 ทําการกลับกองปุªยครั้งที่ 1 และถัดจากวันที่ 3 นับไปอีก 7 วัน กลับกองปุªยครั้งที่ 2 และกลับครั้งต=อไปทุกๆ 7 วัน จนกว=ากองปุªย จะไม=มีความร1อน มีสีดํา และร=วนซุย ดังแสดงใน Figure 2

Figure 1 Materials and equipment used in the production of organic fertilizers.

Figure 2 The Process of organic fertilizer production. หลังจากหมักปุªยจนได1ที่แ ล1ว นําปุªยหมักที่ได1มาทําการตาก แดด แล1วนําไปบดด1วยเครื่องบดให1มีขนาดเล็ก ขั้นตอนที่ 2 การผสมปุªยสูตร ในกรณีที่ต1องการผลิตเป|นปุªย อิ น ทรี ยQ คุ ณ ภาพสู ง (ปุª ย อิ น ทรี ยQ เ คมี ) ให1 นํ า แม= ปุª ย เคมี ม าบดให1 ละเอียดด1วยเครื่องบด จากนั้นจึงนําแม=ปุªยที่บดแล1วมาผสมกับดิน เหนียวบดละเอียดและปุªยอิน ทรียQผสมคลุกเคล1ากัน ด1วยเครื่อง ผสมปุªย เติมน้ําให1ปุªยมีความชื้นที่พอเหมาะ นําปุªยไปอัดเม็ดด1วย เครื่องอัดเม็ดปุªย ถ1ายังไม=สามารถอัดเม็ดได1 อาจต1องเติมน้ําลงไป อีกเล็กน1อยหรือเติมดินเหนียว หลังจากอัดเม็ดปุªยแล1วให1นําปุªยที่ ได1ไปทําการตากแดดประมาณ 1-2 แดด ปุªยจะแห1ง นําไปบรรจุ ใส=กระสอบปุªย เย็บปากกระสอบให1เรียบร1อย นําปุªยไปเก็บไว1ใน โรงเรือนเก็บผลิตภัณฑQเพื่อรอจําหน=ายต=อไป จากการสํ า รวจและสอบถามการใช1 ง านเครื่ อ งอั ด เม็ ด ปุª ย เบื้องต1น โดยเกษตรกรที่ได1รับเครื่องอัดเม็ดปุªยอินทรียQในโครงการ หนึ่งอําเภอหนึ่งโรงปุªย พบว=า อัตราการทํางานของเครื่องสูงสุด 1,500 – 3,000 kg d-1 แต=ยังมีปaญหาเรื่องการติดขัดระหว=างการ 33

Thai Society of Agricultural Engineering Journal Vol. 21 No. 2 (2015), 32-41 ทํางาน ทําให1ส=งผลต=อประสิทธิภาพจริงของการทํางานต่ํา และ เมื่ อ เปรี ย บเที ย บผลการทํ า งานของเครื่ อ งอั ด เม็ ด แบบสอง หั ว อั ด ต1 น แบบ(Two Pelleting Die Fertilizer Compression Machine Prototype) ที่ออกแบบสร1างโดยช=างในท1องถิ่นโดยใช1 หลักการถ=ายทอดกําลังจากต1นกําลังไปยังหัวอัดสองข1างด1วยชุด

เพลาท1ายของรถยนตQ ซึ่งการทดสอบประเมินผลเบื้องต1น พบว=า มี อัตราการทํางานที่ 650 kg h-1 มีเปอรQเซ็นตQสภาพการคงตัวของ เม็ดปุªย น1อยกว=า 70 % ใช1ต1นกําลังมอเตอรQไฟฟ›า 2.2 kW(3 Hp) ดังแสดงใน Table 1

Table1. Compared of the performance of pellet fertilizer compression machine Comparison List TISTR1 Pellet Fertilizer Compression Two Pelleting Die Fertilizer Machine Compression Machine Prototype Power source 16 hp Diesel engine 2.2 kW (3 Hp) electric motor -1 capacity 1,500 – 3,000 kg d 650 kg h-1 number of header compression die 1 header 2 headers Remark: TISTR1; Thailand Institute of Scientific and Technological Research โครงการวิจัยและพัฒนานี้จึงต1องการศึกษาและพัฒนาเครื่อง อัดเม็ดปุªยอินทรียQที่ออกแบบสร1างโดยช=างในท1องถิ่นโดยแนวทาง หลั ก ๆ จะเป| น การที่ ตั้ ง อยู= บ นพื้ น ฐานที่ เ หมาะสมกั บ ชาวบ1 า น เกษตรกรผู1ที่ จะใช1งานจริ ง ด1วยเทคโนโลยีง=ายๆ ไม=ยุ=งยาก ใช1 มอเตอรQ ไ ฟฟ› า ขนาดไม= เ กิ น 2.2 kW(3 Hp) 220 volt เป| น ต1 น กําลัง ป›องกันปaญหาในการขยายเขตหรือพิกัดแรงเคลื่อนไฟฟ›า และสามารถสร1างได1โดยอาศัยวัสดุที่มีอยู=ทั่วไปตามท1องตลาด 2 อุปกรณEและวิธีการ 2.1 ขั้นตอนการศึกษาขEอมูลเบื้องตEน

ในโครงการนี้ ไ ด1 ทํ า การศึ ก ษาข1 อ มู ล เบื้ อ งต1 น ณ กลุ= ม ปุª ย อินทรียQชีวภาพบ1านนาเหมืองน1อย ตําบลพังโคน อําเภอพังโคน จั ง หวั ด สกลนคร ที่ ไ ด1 รั บ การสนั บ สนุ น จากสถาบั น วิ จั ย วิ ท ยาศาสตรQ แ ละเทคโนโลยี แ ห= ง ประเทศไทย(วว.) ซึ่ ง เป| น หน= ว ยงานที่ ป ระสบผลสํ า เร็ จ ในการวิ จั ย พั ฒ นาและถ= า ยทอด เทคโนโลยีโรงงานต1นแบบผลิตปุªยอินทรียQ เพื่อศึกษารายละเอียด การทํา งาน สมรรถนะการทํ างานและคุณ ภาพของปุªย อิน ทรี ยQ อัด เม็ ด ที่ ไ ด1 เพื่ อ ใช1 เป| น ข1 อ มู ล ฐานสํ า หรั บการเปรี ย บเที ย บกั บ เครื่องอัดเม็ดปุªยแบบสองหัวอัด (The develop two Pelleting die Fertilizer Compression Machine) ที่ จ ะออกแบบสร1 า ง ขึ้นมา รายละเอียดเครื่องอัดเม็ดปุªยกลุ=มปุªยอินทรียQชีวภาพบ1านนาเหมืองน1อย เป|นเครื่องอัดเม็ดแบบแข็ง(Pelleting Machine) ดัง แสดงใน Figure 1 เครื่องอัดเม็ดปุªยจะมีกลไกการอัดแบบลูกกลิ้ง เป|น แบบ 1 หัวอัด ใช1มอเตอรQไฟฟ›าเป|น ต1นกําลัง ส=งกําลังด1วย สายพาน ขนาดรูหัวอัด 5 mm ความจุถังป›อน 20 kg 2.1.1 วิธีการทดสอบเครื่องตนแบบ

นํ า ปุª ย อิ น ทรี ยQ ที่ มี อั ต ราส= ว นการผสมที่ เ หมาะสมแล1 ว ตาม ข1อกําหนดของศูนยQเทคโนโลยีปุªย ผสมคลุกเคล1ากันด1วยเครื่อง ผสมปุª ย เติ ม น้ํา ให1ปุª ยมี ค วามชื้น ที่ พ อเหมาะ นํ าปุª ย ไปทดสอบ อัดเม็ดด1วยเครื่องอัดเม็ดปุªย ถ1ายังไม=สามารถอัดเม็ดได1 อาจต1อง 34

เติมน้ําลงไปอีกเล็กน1อยหรือเติมดินเหนียวมาเข1าเครื่องผสมปุªย (ศูนยQเทคโนโลยีปุªย, 2548) เพื่อให1ส=วนผสมของปุªยเข1ากัน เมื่อ ส=วนผสมของปุªยเข1ากัน ดีแ ล1วนําปุªยมาทําการชั่งน้ําหนัก ให1ได1 น้ําหนัก 20 kg จํานวน 5 sample เพื่อการทดสอบ 5 replicate จากนั้นใส=ปุªยที่ชั่งเสร็จแล1วลงในถังป›อนปุªยของเครื่องอัดเม็ดปุªย ทําการจับเวลาเมื่อเครื่องอัดเม็ดปุªยทํางาน เมื่อปุªยในถังป›อนหมด หยุ ด จับ เวลา ทํ า จนครบ 5 replicate เสร็จ แล1ว นํ าปุª ย อิน ทรี ยQ อัดเม็ด ที่ได1ไปลดความชื้นโดยไปทําการตากแดดประมาณ 1-2 แดด ให1 ไ ด1 ค วามชื้ น ไม= เ กิ น 35 % (มาตรฐานปุª ย อิ น ทรี ยQ พ.ศ.

2548) แล1 ว ทํ า การชั่ ง น้ํ า หนั ก ปุª ย ที่ ไ ด1 ทั้ ง หมด และทํ า การสุ= ม ตั ว อย= า งปุª ย อิ น ทรี ยQ อั ด เม็ ด ไปหาสภาพการคงตั ว ของเม็ ด ปุª ย ตัวอย=างละ 1 kg.จํานวน 10 Replicate ด1วยวิธีการเดียวกันกับ การทดลองหาขนาดมวลคละของดิน (Sieve Analysis) ในงาน วิศวกรรมโยธา โดยเลือกใช1ขนาดตะแกรงเบอรQ 4 (4.75 mm) และเบอรQ 8 (2.36 mm) ดังแสดงใน Figure 3

Figure 3 Test Sieve for sieve analysis. ค= า ชี้ ผ ลในการศึ ก ษา ได1 แ ก= ความสามารถในการทํ า งาน เปอรQเซ็นตQสภาพคงตัวของเม็ดปุªยและเปอรQเซ็นตQเม็ดปุªยแตกหัก และแตกเป|นฝุxนผง ความสามารถในการทํางาน (TC) ; (kg h-1) TC = W/ t (1)

วารสารสมาคมวิศวกรรมเกษตรแห=งประเทศไทย ปที่ 21 ฉบับที่ 2 (2558), 32-41 เปอรQเซ็นตQสภาพการคงตัวของเม็ดปุªย(DoP) ; % % DoP = (WoP/Wt) x 100 (2) เปอรQเซ็นตQเม็ดปุªยแตกหักและแตกเป|นฝุxนผง(BoP) ; % % BoP = (WBoP/Wt) x 100 (3) เมื่อ W = น้ําหนักปุªยอินทรียQที่อัดเม็ดได1 (kg) t = เวลาที่ใช1ในการอัด (h) WoP = น้ําหนักเม็ดปุªยที่ค1างบนตะแกรง เบอรQ 4 (kg) WBoP = น้ําหนักของเม็ดปุªยค1างอยู=บนตะแกรง เบอรQ 8 (kg) Wt = น้ําหนักของเม็ดปุªยค1างอยู=บนตะแกรง ทั้งหมดและน้ําหนักปุªยที่เป|นฝุxนผง(kg) 2.2 การศึกษาตัวแปรและปeจจัยต*างๆที่มีผลต*อเครื่องอัดเม็ดปุkย

อินทรีย5แบบสองหัวอัด วั ต ถุ ป ระสงคQ ใ นการศึ ก ษา คื อ ต1 อ งการรู1 ปa จ จั ย ที่ มี ผ ลกั บ คุณภาพการอัดเม็ด ปุªยอิน ทรียQ ซึ่งจรัสชัย และคณะ.(2550) ได1 นิ ย ามไว1 คื อ เปอรQ เ ซ็ น ตQ ส ภาพการคงตั ว ของเม็ ด ปุª ย และ เปอรQเซ็นตQเม็ดปุªยแตกหักและแตกเป|นฝุxนผง เพื่อนําผลที่ได1ไปใช1 ในการกําหนดค=าการออกแบบสร1างเครื่องต1นแบบ ตัวแปรที่ใช1ใน การศึกษา ประกอบด1วย ขนาดรูอัด เส1น ผ=านศูนยQกลางลูกกลิ้ง ความเร็วรอบเพลาอัด และความเร็วรอบเกลียวลําเลียง ดังแสดง ใน Table 2. สําหรับตัวแปรขนาดรูอัด ความเร็วรอบเพลาอัด และความเร็ ว รอบเกลี ย วลํ า เลี ย ง ในการศึ ก ษาในครั้ ง นี้ จ ะ กํ า หนดค= า ของตั ว แปรที่ ไ ด1 จ ากการทดสอบเครื่ อ งอั ด เม็ ด ปุª ย อินทรียQของสถาบันวิจัยวิทยาศาสตรQและเทคโนโลยีแห=งประเทศ ไทย (วว.) (Thailand Institute of Scientific and Technological Research (TISTR)) Table 2 Parameter and parameter value these studies.

Parameter parameter value hole on die (mm.)

5* speed of feeder screw (rpm) 25* speed of shaft pellet 85,94,110 compression (rpm) diameter of the roller (mm.) 65(2.5"),80(3"),100(4") Remark:* TISTR 2.2.1 วิธีการทดสอบ

เริ่ม จากการออกแบบสร1 างชุ ด ทดสอบ โดยกํ าหนดขนาดรู อัดเม็ดปุªย 5 mm เพื่อให1ขนาดเม็ดปุªยที่อัดได1มีขนาดเดียวกันกับ เม็ดปุªยของสถาบันวิจัยวิทยาศาสตรQและเทคโนโลยีแห=งประเทศ ไทย (วว.) กํ า หนดความเร็ ว เกลี ย วลํ า เลี ย งที่ 25 rpm อั ต รา เดียวกันกับเครื่องอัดเม็ดปุªยของ วว. กําหนดขนาดมูเลยQที่ปลาย เพลาอัด 3 ขนาด เพื่อให1ความเร็วรอบที่เพลาอัดแตกต=างกัน 3 ระดับ ได1แก= 85 94 และ 110 rpm สร1างลูกกลิ้งอัดเม็ดขนาดเส1น

ผ=านศูนยQกลาง 65 80 และ 100 mm นําปุªยอินทรียQที่ได1ทําการ ผสมด1วยเครื่องผสมปุªยตามอัตราส=วนการผสมที่เหมาะสมแล1ว คือ ปุª ย อิ น ทรี ยQ ที่ ไ ด1 จ ากการหมั ก 35.80 kg แม= ปุª ย เคมี สู ต รต= า งๆ 54.20 kg และดิ น เหนี ย วละเอี ย ด 10 kg (สู ต รนาข1 า วเร= ง การ เจริญเติบโต นาดินทราย) เมื่อส=วนผสมของปุªยเข1ากันดีแล1วนําปุªย มาทําการชั่งน้ําหนัก ให1ได1น้ําหนัก 20 kg จํานวน 27 sample เพื่อทําการทดสอบ จากนั้นทําการทดสอบโดยกําหนดค=าความเร็ว รอบเพลาอัด 85 rpm และขนาดเส1นผ=านศูนยQกลางลูกกลิ้ง 65 mm ทําการทดสอบ 3 replicate จากนั้นปรับความเร็วรอบเพลา อัดเป|น 94 และ 110 rpm เปลี่ยนขนาดลูกกลิ้งอัดเม็ด เป|น 80 และ 100 mm เสร็จแล1วนําปุªยอินทรียQอัดเม็ดที่ได1ไปทําการตาก แดดประมาณ 1-2 แดด ให1ได1ความชื้นไม=เกิน 35 % แล1วทําการ ชั่งน้ําหนักปุªยที่ได1ทั้งหมด เพื่อหาความสามารถในการทํางานของ ชุ ด ทดสอบ ดั ง สมการที่ 1 และทํ า การสุ= ม ตั ว อย= า งปุª ย อิ น ทรี ยQ อัดเม็ดไปหาเปอรQเซ็นตQสภาพการคงตัวของเม็ดปุªย เช=นเดียวกัน กับข1อ 2.1.1 2.3 ขั้นตอนการสรEางเครื่อง

จากการศึกษาเอกสารและผลการศึกษาข1อมูลเบื้องต1นและ องคQประกอบในการออกแบบเครื่องอัดเม็ดปุªยอินทรียQแบบสองหัว อั ด จึ ง สามารถกํ า หนดเกณฑQ ที่ ใ ช1 ใ นการออกแบบ ทํ า การ ออกแบบสร1าง ดังนี้ 2.3.1 เกณฑ0ในการออกแบบ

1) เป|นเครื่องอัดเม็ดปุªยอินทรียQที่อัดได1สองหัวอัดพร1อมกัน 2) วัสดุที่ใช1หาได1ทั่วไปและมีวิธีการสร1างไม=ซับซ1อน 3) ระบบส=งกําลังเป|นระบบสายพานซึ่งมีต1นกําลังเป|นมอเตอรQ ไฟฟ›า และสามารถเปลี่ยนชนิดต1นกําลังเป|นเครื่องยนตQขนาดเล็ก แบบสูบเดียวได1 4) สามารถเคลื่อนย1ายได1สะดวก และมีความปลอดภัยในการ ใช1งาน 2.3.2 สวนประกอบของเครื่องอัดเม็ดปุ5ยอินทรีย0แบบสองหัว

อัดที่พัฒนาขึ้นมา (The develop two Pelleting die Fertilizer Compression Machine) จากการศึกษาปaจจัยที่เกี่ยวข1องกับการออกแบบและข1อมูล สําคัญอื่นๆ ที่นํามาประกอบการพิจารณาเพื่อออกแบบแล1ว จึงได1 ดําเนินการออกแบบและสร1างเครื่องอัดเม็ดปุªยอินทรียQแบบสอง หัวอัดขึ้น ดังรายละเอียดต=อไปนี้ โครงสร1างเครื่องอัดเม็ดปุªย โครงสร1างการออกแบบแข็งแรง เคลื่ อ นย1 า ยสะดวก รวมถึ ง จุ ด ติ ด ตั้ ง อุ ป กรณQ ทํ า ให1 ก ารทํ า งาน สะดวก ต1นกําลังและชุดถ=ายทอดกําลัง ในการออกแบบเครื่องอัดเม็ด ปุª ย จะใช1 ม อเตอรQ เ ป| น ต1 น กํ า ลั ง แนวทางการเลื อ กใช1 จ ะเลื อ ก มอเตอรQ ข นาดที่ ใ หญ= เ พี ย งพอที่ จ ะส= ง กํ า ลั ง ได1 โ ดยไม= ติ ด ขั ด ซึ่งพิจารณาจากเครื่องอัดเม็ดหรืออัดเชื้อเพลิงแท=งซึ่งมีหลักการที่ คล1ายๆ กัน จึงเลือกใช1มอเตอรQขนาด 2.2 kW(3 Hp) ความเร็ว 35

Thai Society of Agricultural Engineering Journal Vol. 21 No. 2 (2015), 32-41 รอบ 1,450 rpm ชุดถ=ายทอดกําลัง ทําหน1าที่ขับเคลื่อนและทด รอบและเพิ่มกําลังแรงบิดไปยังอุปกรณQต=างๆ ได1แก=ชุด เกียรQส=ง กําลังของรถไถนาเดินตามรับกําลังจากมอเตอรQ ทําหน1าที่ขับเพลา หัวอัดทั้งสองข1าง ดังแสดงใน Figure 4,5

Roller

Figure 7 The roller of develop two pelleting die organic fertilizer compression machine.

2.3.3 อุปกรณ0อัดเม็ด ดังแสดงใน Figure 6

Figure 4 Components of develop two pelleting die organic fertilizer compression machine.

Feeder screw sssscrew

Hopper

2.4 การทดสอบประเมินผลของเครื่อง

Shaft of pellet compression Figure 5 Components of develop two pelleting die organic fertilizer compression machine.

Die

Shaft of pellet compression Figure 6 The compression die of develop two pelleting die organic fertilizer compression machine.

36

1) อุปกรณQลําเลียง (Feeder screw) ทําหน1าที่ลําเลียงปุªยที่ ใส=ลงในถังป›อนไปยังชุดหัวอัดปุªย เกลียวลําเลียงทําด1วยเหล็กแผ=น ขนาดเส1นผ=านศูนยQกลางของเกลียว 127 mm ความเร็วรอบ 25 rpm 2) ชุดหัวอัด (Pellets die) ทําหน1าที่รองรับปุªยที่ผ=านมาจาก เกลีย วลํา เลียงเพื่อ จะทํ าการอัด เม็ด โดยการใช1ลูกกลิ้งเป|น ตั ว อัดเม็ดผ=านรูกระบอกหัวอัดเม็ด ทําจากเหล็กแผ=นม1วนกลมหนา 5 mm.เส1นผ=านศูนยQกลาง 254 mm (10 inch) ความเร็วรอบ เพลา อัด 110 rpm 3) ลูกกลิ้ง (Roller) ทําหน1าที่อัดเม็ด ปุªยที่อยู=ในหัวอัด ผ=านรู ของหั ว อั ด เพื่ อ ที่ จ ะให1 ปุª ย ที่ อ อกมาเป| น เม็ ด ขนาดเส1 น ผ= า น ศูนยQกลาง 65 mm ข1างละ 2 ลูก ในการทดสอบประเมินผลของเครื่องเครื่องเม็ดปุªยอินทรียQที่ ออกแบบสร1างขึ้น จากหัวข1อ 2.3 เพื่อหาสมรรถนะและคุณภาพ ในการอัดเม็ดปุªย 2.4.1 วิธีดําเนินการทดสอบ

1) เตรียมเครื่องอัดเม็ดปุªยอินทรียQแบบสองหัวอัดให1เรียบร1อย 2) ผสมปุªยอินทรียQที่จะทําการอัดให1ได1น้ําหนัก 15 kg ทําการ ทดสอบ 2 หัวอัดพร1อมกัน ข1างละ 3 replicate 3) นําปุªยอิน ทรียQที่เตรียมไว1ใ ส=ลงในถังป›อนปุªยด1านบนของ เครื่องฯ ทําการอัดเม็ดปุªย จับเวลาเมื่อเครื่องอัดเม็ด ปุªยทํางาน เมื่อปุªยในถังป›อนหมดหยุดจับเวลา ทํางานจนครบ 3 replicate เสร็จแล1วนําปุªยอินทรียQอัดเม็ดที่ได1ไปลดความชื้นโดยการตากแดด แล1ว นําปุª ยอิน ทรียQ อัด เม็ด ทั้ งหมดไปทําการชั่ งน้ํา หนัก แล1 วสุ= ม ตัวอย=างปุªยอินทรียQอัดเม็ดบางส=วนเพื่อนําไปหาสภาพการคงตัว ของเม็ ด ปุª ย ดั ง ข1 อ 2.1.1 และหาความหนาแน= น ของเม็ ด ปุª ย เปรียบเทียบก=อนทําการอัดเม็ดและหลังอัดเป|นเม็ดแล1ว ดังแสดง ใน Figure 8

วารสารสมาคมวิศวกรรมเกษตรแห=งประเทศไทย ปที่ 21 ฉบับที่ 2 (2558), 32-41 และทําการวิเคราะหQผลเพื่อเปรียบเทียบความแตกต=างของ ค= า เฉลี่ ย ระหว= า งเปอรQ เ ซ็ น ตQ ส ภาพการคงตั ว ของเม็ ด ปุª ย และ เปอรQ เ ซ็ น ตQ เ ม็ ด ปุª ย แตกหั ก และแตกเป| น ฝุx น ผง ระหว= า งเครื่ อ ง อัดเม็ดปุªยอินทรียQของกลุ=มเกษตรกร (The group agriculturalist pelleting fertilizer compression machine) แ ล ะ เ ค รื่ อ ง อัดเม็ดแบบสองหัวอัดต1นแบบที่พัฒนาขึ้น (The Develop two Pelleting die Fertilizer Compression Machine) ด1 ว ย ค= า Independent samples T- test ในโปรแกรมวิ เ คราะหQ ข1 อ มู ล ทางสถิติด1วย SPSS 3 ผลและวิจารณE

Figure 8 (a) Non Pellets Organic Fertilizer and (b) Pelleted Organic Fertilizer. ค=าชี้ผลในการศึกษา ได1แก=ความสามารถในการทํางาน (kg h-1) ดังสมการที่ 1 เปอรQเซ็นตQสภาพคงตัวของเม็ดปุªย ดังสมการที่ 2 เปอรQเซ็นตQเม็ดปุªยแตกหักและแตกเป|นฝุxนผง ดังสมการที่ 3 และ ความหนาแน=นเม็ดปุªย (kg m-3) ดังสมการที่ 4 ความหนาแน=นปุªยอินทรียQก=อนทําการอัดเป|นเม็ด( 8of) : 8of 9 ; ; kg m-3 (4) ความหนาแน=น ของเม็ดปุªยที่อัดเป|น เม็ด แล1วใช1เครื่องมือวัด (เวอรQเนียคารQลิปเปอรQ) วัดเส1นผ=านศูนยQกลางและความยาวของ เม็ดปุªยที่อัดได1จากนั้นทําการชั่งน้ําหนักปุªยด1วยเครื่องชั่งน้ําหนัก แบบดิจิตอล ซึ่งสามารถคํานวณหาความหนาแน=นของปุªยอัดเม็ด ได1 ดังสมการ ที่ 5 ความหนาแน=นปุªยอินทรียQอัดเม็ด (8op) : 8op9 ; kg m-3 (5) ; เมื่อ 8of = ความหนาแน=นปุªยอินทรียQก=อนทําการอัด เป|นเม็ด 8op = ความหนาแน=นปุªยอินทรียQอัดเม็ด < = มวล (kg) = = ปริมาตร (m3)

3.1 ผลการทดสอบเครื่องอัดเม็ดปุkยอินทรีย5เบื้องตEน

จากการทดสอบเบื้องต1น ณ กลุ=มปุªยอินทรียQชีวภาพบ1านนาเหมืองน1อย ตําบลพังโคน อําเภอพังโคน จังหวัดสกลนคร เครื่อง อั ด เม็ ด ปุª ย เป| น เครื่ อ งอั ด เม็ ด แบบแข็ ง (Pelleting Machine) เครื่องอัดเม็ดปุªยจะมีกลไกการอัดแบบลูกกลิ้ง เป|นแบบ 1 หัวอัด ใช1มอเตอรQไฟฟ›าเป|นต1นกําลัง ส=งกําลังด1วยสายพาน ขนาดรูหัวอัด 5 mm ได1ผลการทดสอบ ดังนี้ จาก Table 3.แสดงผลการทดสอบ เครื่องอัดเม็ดปุªยอินทรียQ เบื้องต1น พบว=า ที่ความชื้นเม็ดปุªยระหว=าง 25-30 %(wb) เครื่อง อั ด เม็ ด ปุª ย อิ น ทรี ยQ ข องกลุ= ม เกษตรกร มี ค วามสามารถในการ ทํางานระหว=าง 205.88 – 252.27 kg h-1 มีความสามารถในการ ทํางานเฉลี่ยของเครื่องเท=ากับ 232.01 kg h-1 มีความสามารถใน การทํางานสูงกว=า เครื่องอัดเม็ดปุªยอินทรียQของศูนยQเทคโนโลยีปุªย สถาบันวิจัยวิทยาศาสตรQและเทคโนโลยีแห=งประเทศไทย(วว.) ได1 ทําการทดสอบไว1 จาก Table 4 แสดงผลการทดสอบหาสภาพการคงตัวของ เม็ดปุªย พบว=าน้ําหนักเฉลี่ยของเม็ดปุªยที่ค1างอยู=บนตะแกรง เบอรQ 4 เท= า กั บ 938.69 g ได1 เ ปอรQ เ ซ็ น ตQ สภาพการคงตั ว ของเม็ ด ปุª ย เท=ากับ 94.11 % น้ําหนักเฉลี่ยของเม็ดปุªยที่ค1างอยู=บนตะแกรง เบอรQ 8 น้ําหนักเฉลี่ยเศษฝุxนผงปุªยที่อยู=บนถาดรอง เท=ากับ 30.73 g และ 27.97 g ตามลําดับ คิดเป|นเปอรQเซ็นตQเม็ดปุªยแตกหักและ แตกเป|นฝุxนผง เท=ากับ 5.89 %

Table 3 Results of the group agriculturalist Pellet fertilizer compression machine capacity.

Weight of organic Weight of pelleted Time Replicate fertilizer (kg) organic fertilizer (kg) (min) 1 20 17.50 5.10 2 20 18.20 4.90 3 20 18.40 4.50 4 20 18.30 4.60 5 20 18.50 4.40 average 18.18 4.70

Capacity (kg h-1) 205.88 222.86 245.33 238.70 252.27 233.01

37

Thai Society of Agricultural Engineering Journal Vol. 21 No. 2 (2015), 32-41 Table 4 Results of tests the percentage durable of pelleted and percentage of broken pelleted by pelleting fertilizer compression machine the group agriculturalist. weight of pelleted Organic weight of non-pellet Percentage of durable Percentage of Fertilizer on sieve (g) Replicate Organic Fertilizer (g) pellets (%) broken pellets (%) Sieve no. 4 Sieve no. 8 1 950.50 26.00 22.50 95.15 4.85 2 938.40 31.30 30.00 93.87 6.13 3 952.00 31.10 15.00 95.38 4.62 4 939.60 32.20 24.90 94.27 5.73 5 942.10 31.40 25.70 94.29 5.71 6 916.10 33.50 48.00 91.83 8.17 7 948.00 25.80 22.00 95.20 4.80 8 937.80 32.40 26.30 94.11 5.89 9 914.70 39.00 42.20 91.85 8.15 10 947.70 24.60 23.10 95.21 4.79 Average 938.69 30.73 27.97 94.11 5.89 3.2 ผลการทดสอบตั ว แปรและปe จจั ยต* างๆที่ มี ผลต* อคุ ณภาพ

การอัดเม็ดปุkยและความสามารถในการทํางานของเครื่อง อัดเม็ดปุkยอินทรีย5แบบสองหัวอัด ผลการทดสอบเพื่อหาปaจจัยต=างที่มีผลต=อคุณภาพการอัดเม็ด ปุªย โดยการทดสอบหาสภาพการคงตั วของเม็ด ปุª ยด1วยวิธีการ ทดลองหาขนาดมวลคละของดิน ขนาดตะแกรง เบอรQ 4 และ เบอรQ 8 จาก Table 5 พบว=า ที่ขนาดรูอัด 5 mm. ความเร็วเพลา

ลําเลียง 25 rpm ความเร็วรอบเพลาอัด 110 rpm และขนาดเส1น ผ=านศูนยQกลางลูกกลิ้ง 100 mm. ได1เปอรQเซ็นตQสภาพการคงตัว ของเม็ดปุªยสูงที่สุด เท=ากับ 93.80 % ความสามารถในการทํางาน 239.51 kg h-1 และพบว=าที่ความเร็วรอบเพลาอัด 110 rpm และ ขนาดเส1นผ=านศูนยQกลางลูกกลิ้ง 65 mm. ได1เปอรQเซ็นตQสภาพการ คงตัวของเม็ดปุªยสูงที่สุด เท=ากับ 91.33 % มีความสามารถใน การทํางานสูงที่สุด เท=ากับ 274.26 kg h-1

Table 5 Results of tests for factors affecting to percentage of durable pelleted and capacity.

Speed of shaft pellet Percentage of Diamaneter of rollers (mm) Capacity (kg h-1) compression (rpm) durable pellets 65 91.57 269.16 85 80 92.38 265.47 100 93.03 242.12 65 91.57 272.31 94 80 92.12 265.88 100 93.46 242.12 65 91.33 274.26 110 80 92.05 261.79 100 93.80 239.51 จากผลการทดสอบพบว=าความเร็วรอบเพลาอัดและขนาด เส1นผ=านศูนยQกลางลูกกลิ้งเพิ่มขึ้น ทําให1คุณภาพเม็ดปุªยสูงขึ้น สอดคล1องกับรายงานการวิจัยของจรัสชัย และคณะ (2550) ที่ ได1ทําการศึกษาไว1พบว=า ร1อยละความคงตัวของการเป|นเม็ดปุªย มีแนวโน1มเพิ่มขึ้นแปรผันตามตามตัวแปรทุกตัวคือ ความหนา ของแป›นอัด ขนาดเส1นผ=านศูนยQกลางของลูกกลิ้งและจํานวน 38

ลูกกลิ้ ง แต= เมื่อพิ จารณาจากความสามารถในการทํ างานของ เครื่องฯ พบว=าที่ขนาดเส1นผ=านศูนยQกลางลูกกลิ้ง 65 mm จะมี ความสามารถในการทํางานสูงกว=าที่ขนาดเส1นผ=านศูนยQกลาง ลูกกลิ้ง 80 และ 100 mm เนื่องจากขนาดลูกกลิ้งที่ใหญ=ขึ้น จะ ทําให1เนื้อที่หรือช=องว=างภายในชุดกระบอกอัดเม็ดลดลง อัตรา การป›อนปุªยจะลดลงทําให1ได1ความสามารถในการทํางานต่ํา

วารสารสมาคมวิศวกรรมเกษตรแห=งประเทศไทย ปที่ 21 ฉบับที่ 2 (2558), 32-41 ดัง นั้น จึ งพิ จารณาเลื อกขนาดขนาดเส1น ผ=า นศู น ยQ กลาง ลู ก กลิ้ ง 65 mm.ที่ ค วามเร็ ว รอบความเร็ ว รอบเพลาอั ด 110 rpm ไปใช1 ใ นการออกแบบสร1 า งเครื่ อ ง เนื่ อ งจากมี ความสามารถในการทํางานสูงกว=า และมีคุณภาพการอัดเม็ด ปุªยหรือเปอรQเซ็นตQสภาพการคงตัวของเม็ดปุªย เท=ากับ 91.33 % มากกว=า 90 เปอรQเซ็นตQซึ่งถือว=ายอมรับได1ของเกษตรกรผู1ใช1 และผู1ผลิตปุªยอินทรียQอัดเม็ด 3.3 ผลการทดสอบและประเมินผลเครื่องอัดเม็ดปุkยอินทรีย5

แบบสองหั ว อั ด (The develop two Pelleting die Fertilizer Compression Machine) ผลการทดสอบหาความสามารถในการทํางานและความ หนาแน= น ปุª ย อิ น ทรี ยQ ก= อ นและหลั ง อั ด ของเครื่ อ งอั ด เม็ ด ปุª ย อินทรียQแบบสองหัวอัดต1นแบบที่ออกแบบสร1างขึ้น ดังแสดงใน Table 6, Table 7 แสดงผลการทดสอบหาความสามารถใน การทํางานของเครื่องอัดเม็ดปุªยอินทรียQแบบสองหัวอัดต1นแบบ ที่ออกแบบสร1างขึ้น โดยทดสอบอัดปุªยอินทรียQ หัวอัดที่ 1 ป›อน

ปุª ย อิ น ทรี ยQ 15 kg ใช1 เ วลา เฉลี่ ย 3.35 min ได1 น้ํ า หนั ก ปุª ย อัดเม็ดเฉลี่ย 13.63 kg มีความสามารถในการทํางานเฉลี่ยของ เครื่ อ งเท= า กั บ 244.06 kg h-1 หั ว อั ด ที่ 2 ป› อ นปุª ย อิ น ทรี ยQ 15 kg ใช1 เ วลาเฉลี่ ย 3.56 min ได1 น้ํ า หนั ก ปุª ย อั ด เม็ ด เฉลี่ ย 13.47 kg มีความสามารถในการทํางานเฉลี่ยของเครื่องเท=ากับ 227.14 kg h-1 เมื่อรวมความสามารถในการอัดเม็ดปุªยทั้งสอง หัวอัด พบว=าเครื่องอัดเม็ดปุªยอินทรียQแบบสองหัวอัดต1นแบบ มี ความสามารถในการทํางานเฉลี่ยของเครื่องเท=ากับ 471.20 kg h-1 เมื่ อ เปรี ย บเที ย บกั บ เครื่ อ งอั ด เม็ ด ปุª ย อิ น ทรี ยQ ข องกลุ= ม เกษตรกร พบว=าความสามารถในการทํางานของเครื่องอัดเม็ด ปุª ย อิ น ทรี ยQ แ บบสองหั ว อั ด ต1 น แบบ มี ค วามสามารถในการ ทํางานสูงกว=า เครื่องอัดเม็ดปุªยอินทรียQของกลุ=มเกษตรกร จาก Table 7 พบว=าเครื่องอัดเม็ดปุªยอินทรียQแบบสองหัว อัดต1นแบบ ทําให1ปุªยอินทรียQมีความหนาแน=นเพิ่มขึ้นจากก=อน อัดเม็ด 393.33 kg m-3 เป|น 745.40 kg m-3 ทําให1ปริมาตรปุªย ลดลง 52%

Table 6 Test results of the two pellets die machine.

Average weight ( kg ) Time (min) Test A B A B 1 12.40 12.00 3.24 3.20 2 14.20 14.20 3.31 4.00 3 14.30 14.20 3.50 3.50 average 13.63 13.47 3.35 3.57 sum st nd Note: A = 1 , B = 2 (header compression) Table 7 Effectiveness of the machine.

Effectiveness 1. compression capacity of machine 1.1 Pellet Organic Fertilizer 2. bulk density 2.1 organic fertilizer 2.2 Pellet Organic Fertilizer ผลการทดสอบหาเปอรQเซ็นตQสภาพการคงตัวของเม็ดปุªยและ เปอรQเซ็นตQเม็ดปุªยแตกหักและแตกเป|นฝุxนผง จาก Table 8 แสดงผลการทดสอบหาสภาพการคงตัวของ เม็ดปุªยด1วยวิธีการทดลองหาขนาดมวลคละของดินขนาดตะแกรง เบอรQ 4 และ เบอรQ 8 พบว=าน้ําหนักเฉลี่ยของเม็ดปุªยที่ค1างอยู=บน ตะแกรง เบอรQ 4 เท=ากับ 911.85 g ได1เปอรQเซ็นตQสภาพการคงตัว ของเม็ดปุªย เท=ากับ 91.73 % น้ําหนักเฉลี่ยของเม็ดปุªยที่ค1างอยู= บนตะแกรง เบอรQ 8 น้ําหนักเฉลี่ยเศษฝุxนผงปุªย ที่อยู=บนถาดรอง เท=ากับ 56.35 g. และ 25.85 g. ตามลําดับ คิดเป|นเปอรQเซ็นตQเม็ด ปุªยแตกหักและแตกเป|นฝุxนผงเท=ากับ 8.27% เมื่อเปรียบเทียบกับ

Capacity (kg h-1) A 229.63 257.40 245.14 244.06

B 225.00 213.00 243.43 227.14 471.20

Quantity

Unit

471.20

kg h-1

393.33 745.40

kg m-3 kg m-3

เครื่ อ งอั ด เม็ ด ปุªย อิ น ทรี ยQ ข องกลุ=ม เกษตรกร พบว= า เปอรQ เ ซ็ น ตQ สภาพการคงตัวของเม็ดปุªยของเครื่องอัดเม็ดปุªยอินทรียQแบบสอง หัวอัดต1นแบบที่ออกแบบสร1างขึ้น ได1เปอรQเซ็นตQสภาพการคงตัว ของเม็ด ปุªย ต่ํา กว= าเครื่ องอัด เม็ด ปุªย อิน ทรี ยQข องกลุ= มเกษตรกร เนื่องจากส=วนผสมของปุªยอินทรียQมีแกลบดิบผสมอยู=ด1วยทําให1เนื้อ ปุª ย หยาบ แต= อ ยู= ใ นเกณฑQ ที่ สู ง กว= า 90 % และเมื่ อ ทํ า การ เปรี ย บเที ย บความแตกต= า งทางสถิ ติ ข องค= า เฉลี่ ย ระหว= า ง เปอรQเซ็น ตQส ภาพการคงตั วของเม็ด ปุª ย และเปอรQ เซ็น ตQเม็ด ปุª ย แตกหักและแตกเป|นฝุxนผง ระหว=างเครื่องอัดเม็ดปุªยอินทรียQของ กลุ= ม เกษตรกรและเครื่ อ งอั ด เม็ ด แบบสองหั ว อั ด ต1 น แบบที่ 39

Thai Society of Agricultural Engineering Journal Vol. 21 No. 2 (2015), 32-41 พัฒนาขึ้น ด1วยค=า Independent samples T- test ในโปรแกรม วิเคราะหQข1อมูลทางสถิติ ดังแสดงใน Table 9. พบว=าเปอรQเซ็นตQ สภาพการคงตัวของเม็ดปุªย และเปอรQเซ็นตQเม็ดปุªยแตกหักและ แตกเป| น ฝุx น ผงระหว= า งสองเครื่ อ ง มี ค วามแตกต= า งกั น อย= า งมี นั ย สํ า คั ญ ยิ่ ง ทางสถิ ติ ที่ ร ะดั บ .01 ซึ่ ง จํ า เป| น ต1 อ งมี ก ารศึ ก ษา เพิ่มเติมในด1านความละเอียดของปุªยอินทรียQ การตีปxนและการที่

เกษตรกรใช1 แ กลบรองพื้ น คอกสัต วQ จะทําให1การตีปxน ปุªยไม=ไ ด1 ความละเอียดที่เหมาะสมสําหรับการอัดเป|นเม็ด และผลมาจาก การเลือกใช1ขนาดของกลิ้งขนาด 65 mm ทําให1เครื่องอัดเม็ดปุªย อิน ทรียQ ของกลุ=ม เกษตรกรมี คุณ ภาพการอัด เม็ ด ที่ ดีก ว=า ถ1 าจะ ออกแบบขนาดลู ก กลิ้ ง ให1 มี ข นาดใหญ= ขึ้ น ต1 อ งเพิ่ ม ขนาดของ กระบอกอัดให1มีขนาดที่ใหญ=ขึ้นด1วย

Table 8 results of tests of the percentage durable of pelleted and percentage of broken pelleted of develop two pelleting die organic fertilizer compression machine. weight of pelleted Organic weight of non-pelleted Percentage of Percentage of broken Fertilizer on sieve (g) Replicate Organic Fertilizer (g) durable pelleted (%) pelleted (%) Sieve no. 4 Sieve no. 8 1 910.30 56.67 28.33 91.46 8.54 2 911.70 55.80 25.20 91.84 8.16 3 915.00 56.40 26.70 91.67 8.33 4 906.50 67.14 25.86 90.70 9.30 5 915.00 48.60 22.60 92.78 7.22 6 918.40 49.96 22.04 92.73 7.27 7 915.00 59.60 24.30 91.60 8.40 8 914.80 51.33 24.67 92.33 7.67 9 905.00 58.20 26.60 91.43 8.57 10 906.80 59.80 32.20 90.79 9.21 Average 911.85 56.35 25.85 91.73 8.27 Table 9 the statistic tests compare difference between of the percentage durable of pelleted.

The Group Agriculturalist The development of Two Pellet Fertilizer Pellet Die Organic Fertilizer t-test P Comparison List Compression Machine Compression Machine Mean S.D. Mean S.D. Percentage of 94.11 1.31 91.73 0.72 -4.39 0.001** durable pelleted (%) **Significant coefficient for confidence limits of 99% เปอรQ เ ซ็ น ตQ ส ภาพการคงตั ว ของเม็ ด ปุª ย เท= า กั บ 91.33 % มี 4 สรุป ความสามารถในการทํางานสูงที่สุด เท=ากับ 274.26 kg h-1 ผลการทดลองเครื่องอัดเม็ดปุªยอินทรียQเบื้องต1น พบว=าเครื่อง ผลการออกแบบสร1 า งเครื่ อ งอั ด เม็ ด ปุª ย อิ น ทรี ยQ แ บบสอง อัดเม็ดปุªยอินทรียQของกลุ=มปุªยอินทรียQชีวภาพบ1านนาเหมืองน1อยมี หั ว อั ด ต1 น แบบ (The develop two Pelleting die Fertilizer ความสามารถในการทํ า งานระหว= า ง 205.88-252.27 kg h-1 Compression Machine) ประกอบด1วย ชุดถ=ายทอดกําลังจาก เฉลี่ย 232.01 kg h-1 มีเปอรQเซ็นตQสภาพการคงตัวของเม็ดปุªยและ ชุดเกียรQส=งกําลังของรถไถนาเดินตาม เพื่อส=งถ=ายกําลังไปยังหัวอัด เปอรQเซ็นตQเม็ดปุªยแตกหักและเป|นฝุxนผง เท=ากับ 64.11 % และ ทั้งสองหัวอัด ถังป›อนมีอุปกรณQลําเลียงไปยังชุดหัวอัดปุªย เกลียว 5.89 % ตามลําดับ ลําเลียงทําด1วยเหล็กแผ=นขนาดเส1นผ=านศูนยQกลางของเกลียว 127 ผลการศึกษาตัวแปรและปaจจัยต=างๆที่มีผลต=อคุณภาพการ mm ความเร็วรอบ 25 rpm หัวอัดเม็ดปุªยจํานวน 2 หัวอัด ขนาด อัดเม็ดปุªยของเครื่องอัดเม็ดปุªยอินทรียQแบบสองหัวอัด ที่ขนาดรู รู 5 mm ทํ า จากเหล็ ก แผ= น ม1 ว นกลมหนา 5 mm เส1 น ผ= า น อัด 5 mm ความเร็วเพลาลําเลียง 25 rpm ที่ความเร็วรอบเพลา ศูนยQกลาง 254 mm ความเร็วรอบ เพลาอัด 110 rpm ลูกรีดมี อัด 110 rpm และขนาดเส1นผ=านศูนยQกลางลูกกลิ้ง 65 mm. ได1 จํานวน 4 ลูกข1างละ 2 ลูก มีเส1นผ=านศูนยQกลาง 65 mm 40

วารสารสมาคมวิศวกรรมเกษตรแห=งประเทศไทย ปที่ 21 ฉบับที่ 2 (2558), 32-41 ผลการทดสอบและประเมินผลเครื่องอัดเม็ดปุªยอินทรียQแบบ สองหั วอั ด ต1 น แบบ พบว= า มีค วามสามารถในการทํ างานเฉลี่ ย เท=ากับ 471.20 kg h-1 มีความหนาแน=นเม็ดปุªยเท=ากับ 745.40 kg m-3 ทําให1ปริมาตรปุªยลดลง 52 % มีเปอรQเซ็นตQสภาพการคง ตัวของเม็ด ปุªยและเปอรQเซ็น ตQ เม็ด ปุªยแตกหักเป|น ฝุxน ผงเท=ากั บ 91.73 และ 8.27 % ตามลําดับ สรุปผลงานวิจัยการพัฒนาเครื่องอัดเม็ดปุªยอินทรียQแบบสอง หัวอัดครั้งนี้ มีความสามารถในการทํางานสูงกว=าเครื่องต1นแบบที่ ออกแบบโดยช=างในท1องถิ่น และเครื่องเครื่องอัดเม็ดปุªยอินทรียQใน โครงการหนึ่งอําเภอหนึ่งโรงปุªย แต=คุณภาพการอัดปุªยยังด1อยกว=า เครื่องอัด เม็ด ปุªยอินทรียQใ นโครงการหนึ่งอําเภอหนึ่งโรงปุªย ซึ่ง ผู1วิจัยกําลังทําการศึกษาวิจัยเพิ่มเติมโดยยึดรูปแบบการถ=ายทอด กํ า ลั ง และจํ า นวนหั ว อั ด จํ า นวน 2 หั ว อั ด ตามรู ป แบบที่ ไ ด1 ทําการศึกษาในครั้งนี้ แต=จะพัฒนาชุดหัวอัดจากกลไกการอัดแบบ เพลาหลั ก (shaft of pellet compression) พาชุ ด ลู ก กลิ้ ง หมุ น เป|นแบบเพลาหลักพาชุดกระบอกอัดหมุน 5 กิตติกรรมประกาศ

ผู1วิจัยขอขอขอบคุณ มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลอีสาน ที่สนับสนุนทุนวิจัย มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลอีสาน วิทยา เขตสกลนคร ที่ให1สถานที่แ ละเครื่องมือในการทําวิจัย กลุ=มปุªย อินทรียQชีวภาพบ1านนาเหมืองน1อย ตําบลพังโคน อําเภอพังโคน จังหวัดสกลนคร และกลุ=มเกษตรกรปลูกพืชผสมผสาน(ผลิตปุªย อิ น ทรี ยQ อั ด เม็ ด ) บ1 า นโพนบก ตํ า บลนาถ= อ น อํ า เภอธาตุ พ นม จังหวัดนครพนม ที่ให1ข1อมูลและความร=วมมือ อันเป|นประโยชนQ ในการศึกษาในครั้งนี้ 6 เอกสารอAางอิง

จรัสชัย เย็นพยับ, พงศักดิ์ กฤตยพรพงษQ, วิศิษฐQ ทางดี. 2550. การศึกษาปaจจัยที่มีอิทธิพลในการอัด เม็ดปุªยอิน ทรียQโดยใช1 กลไกการอั ด แบบลู ก กลิ้ ง . เอกสารประกอบการประชุ ม วิชาการสมาคมวิศวกรรมเกษตรแห=งประเทศไทย ครั้งที่ 8.

22 – 24 มกราคม 2550. ขอนแก=น. ชาญยุท ธ ตระกูลสรณคมนQ. 2556. ศึ กษากรรมวิ ธีการชุบแข็ ง สํ า หรั บ แม= พิ ม พQ อั ด เม็ ด ปุª ย อิ น ทรี ยQ . วิ ท ยานิ พ นธQ ป ริ ญ ญา วิศวกรรมศาสตรมหาบัณฑิต สาขาวิศวกรรมการผลิต บัณฑิต วิ ท ยาลั ย มหาวิ ท ยาลั ย เทคโนโลยี พ ระจอมเกล1 า พระนคร เหนือ กรุงเทพ. ปรัชญา ธัญญาดี. 2536. ความจําเป|นในการใช1ปุªยอินทรียQเพื่อ สิ่งแวดล1อม. วารสารพัฒนาที่ดิน 30(336): 37 – 46. สันติภาพ ปaญจพรรคQ. 2527. วิทยาการทางปุªย. ภาควิชาปฐพี ศาสตรQ คณะเกษตรศาสตรQ มหาวิทยาลัยขอนแก=น. ศูนยQเทคโนโลยีปุªย. 2548. เทคโนโลยีกระบวนการผลิตปุªย (ปุªย อิ น ทรี ยQ ปุª ย อิ น ทรี ยQ คุ ณ ภาพสู ง ปุª ย ชี ว ภาพ). สถาบั น วิ จั ย วิ ท ยาศาสตรQ แ ละเทคโนโลยี แ ห= ง ประเทศไทย(วว.). กระทรวงวิทยาศาสตรQและเทคโนโลยี.

41

Thai Society of Agricultural Engineering Journal Vol. 21 No. 2 (2015), 42-49

วารสารสมาคมวิศวกรรมเกษตรแหงประเทศไทย ป4ที่ 21 ฉบับที่ 2 (2558) 42-49 Available online at www.tsae.asia แนวทางการประเมินความกรอบของมะละกอดิบโดยใชAการทดสอบทางกล

บทความวิจัย ISSN 1685-408X

Approaches of Crispness Evaluation for Raw Papaya Using Mechanical Testing ศันสนียE นาเจริญ1, เกรียงศักดิ์ ไทยพงษE2, ปาริชาติ เบิรEนส1, อนุพันธE เทอดวงศEวรกุล3, สุกัญญา วิชชุกิจ4* Sunsanee Naprasert1, Kriengsak Thaipong2, Parichart Burns1, Anupan Terdwongworakul3, Sukanya Wichchukit4* 1ห1องปฏิบัติการวิจัยด1านพืชศูนยQพันธุวิศวกรรมและเทคโนโลยีชีวภาพแห=งชาติ,

มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตรQ วิทยาเขตกําแพงแสน, นครปฐม, 73140 Center for Genetic Engineering and Biotechnology, Kasetsart University - Kamphaengsaen Campus, Nakhon Pathom, 73140 2ภาควิชาพืชสวน, คณะเกษตรกําแพงแสน, มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตรQ วิทยาเขตกําแพงแสน, นครปฐม, 73140 2Department of Horticulture, Faculty of Agriculture at Kamphaengsaen, Kasetsart University - Kamphaengsaen Campus, Nakhon Pathom, 73140 3ภาควิชาวิศวกรรมเกษตร, คณะวิศวกรรมศาสตรQ กําแพงแสน, มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตรQ วิทยาเขตกําแพงแสน, นครปฐม, 73140 3Department of Agricultural Engineering, Faculty of Engineering at Kamphaengsaen, Kasetsart University - Kamphaengsaen Campus, Nakhon Pathom, 73140 4ภาควิชาวิศวกรรมการอาหาร, คณะวิศวกรรมศาสตรQ กําแพงแสน, มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตรQ วิทยาเขตกําแพงแสน, นครปฐม, 73140 4Department of Food Engineering, Faculty of Engineering at Kamphaengsaen, Kasetsart University - Kamphaengsaen Campus, Nakhon Pathom, 73140 *Corresponding author: Tel: +66-34-281-098, Fax: +66-34-281-098, E-mail: fengskw@ku.ac.th 1National

บทคัดยอ การประเมินความกรอบของมะละกอดิบเชิงวัตถุวิสัยพัฒนาจากการทดสอบทางกลโดยการกดแบบตั้งฉากและการตัดเฉือน โดย ในขั้นแรกเป|นการวิเคราะหQหาวิธีทดสอบและค=าพารามิเตอรQทางกลที่เหมาะสมสําหรับการประเมิน โดยใช1ตัวอย=างเนื้อมะละกอพันธุQ แขกดํา 24 และแขกดํา 25 ในระยะเนื้อขาวและระยะกึ่งสุก ภายใต1สมมุติฐานว=าเนื้อมะละกอระยะเนื้อขาวมีความกรอบมากกว=าระยะ กึ่งสุก พบว=าค=าพารามิเตอรQที่พิจารณาในการประเมินจึงควรเกี่ยวข1องกับการแตกหักของโครงสร1างมหภาคของมะละกอ จากนั้นขยาย ผลโดยการทดสอบกับมะละกอระยะเนื้อขาว 5 สายพันธุQ คือแขกดํา 24 แขกดํา 25 แขกดําดําเนิน ปลักไม1ลาย และครั่ง พบว=าค=าแรง สูง สุ ด ค= า งานที่ ใ ช1 ใ นการกด ค= า stiffness ที่ ไ ด1 จ ากการทดสอบแบบ Rectangular shear blade compression และ Hardness cohesiveness chewiness และ stiffness ที่ได1จากการทดสอบแบบ Texture Profile Analysis มีแนวโน1มลดลงเมื่อลําดับการจัด เรียงความกรอบทางประสาทสัมผัสเพิ่มขึ้น โดยมะละกอพันธุQครั่งซึ่งถูกจัดลําดับให1มีความกรอบมากที่สุด ในขณะที่ค=าพารามิเตอรQทาง กลเหล=านี้น1อยที่สุด คําสําคัญ: มะละกอ, ความกรอบ, การทดสอบทางกล Abstract Objective approach for crispness evaluation of raw papaya developed from mechanical testing using normal and shear compression. The first step was to determine suitable compression modes and their parameters for the evaluation. This step was applied to papaya fleshes of Kake Dum 24 and Kake Dum 25 species, mature green and color break samples, under the assumption that mature green’s flesh was more crisp than color break’s flesh. The result showed that suitable parameters for the evaluation should involve with the macrostructure rupture of papaya flesh. Then, this idea was extended to the second step by testing 5 species of green papaya, Kake Dum 24, Kake Dum 25, Kake Dum-Dumnern, Plugmailai and Krang. The result showed that the mechanical parameter values: maximum load; work to maximum load; stiffness obtained from Rectangular shear blade compression testing and hardness; cohesiveness; chewiness; stiffness obtained from Texture Profile Analysis testing tended to decrease while the crispness ranking order obtained from sensory testing was raised. Krang was ranked as the most crisp while its mechanical parameters were the least.

Keywords: Papaya, Crispness, Mechanical testing 42

วารสารสมาคมวิศวกรรมเกษตรแห=งประเทศไทย ปที่ 21 ฉบับที่ 2 (2558), 42-49 1 บทนํา

ความกรอบเป|นลักษณะทางกายภาพที่บ=งบอกถึงเนื้อสัมผัส และคุณภาพของผักและผลไม1 ในการตําส1มตํา นอกเหนือจากการ ปรุงรสแล1ว ความกรอบของเส1นมะละกอดิบยังช=วยเพิ่มอรรถรส ให1กับผู1บริโภค ปaจจุบัน มีการใช1มะละกอหลายพัน ธุQใ นการตํ า ส1มตํา ส=วนใหญ=เป|นพันธุQในท1องถิ่นนั้นๆ เช=น ในแถบภาคตะวันตก นิยมใช1พันธุQแขกดํา และแขกดําดําเนิน ส=วนแถบภาคตะวันตก เฉียงเหนือนิยมใช1พันธุQครั่ง เป|นต1น ซึ่งแต=ละพันธุQล1วนแต=ถูกกล=าว ขานถึงความกรอบจากผู1ปรุงในภูมิภาคเหล=านั้น อย=างไรก็ตามคํา บอกเล=าเหล=านี้ถือเป|นการประเมินเชิงจิตวิสัย ยากต=อการเข1าใจ เชิงกายภาพอย=างชัดแจ1ง ผักผลไม1ป ระกอบด1 วยเซลลQซึ่ งเป|น ช=อ งที่ถื อเป|น เฟสที่ เป| น โครงสร1าง (structured phase) และเฟสที่เป|นส=วนผสมในช=อง เซลลQนั้น (filler phase) ซึ่งส=วนผสมนี้มักมีน้ําอยู=ในปริมาณมาก ส=งผลให1วัสดุจําพวกนี้มีพฤติกรรมทั้งเป|นของแข็งและของเหลว อาหารโครงสร1างเปราะ (friable food) เมื่อถูกแรงกระทําแบบ กดอัด การแตกหักจะเริ่มจากการเกิด รอยร1าว และในที่สุด จะ แตกหักตามเส1นรอยร1าวนั้น แต=ผักผลไม1จะแตกหักในแนวเฉือน (Mohamed et al., 1982) ด1วยเหตุนี้ เนื้อสัมผัสด1านความกรอบ จึงขึ้นอยู=กับโครงสร1างของวัสดุ เสียงของความกรอบของผักผลไม1 ซึ่ ง เป| น วั ส ดุ เ ปยก (wet crisp materials) เช= น แอปเป¡ ล และ ผักกาดสลัด จะแตกต=างจากวัสดุแห1ง (dry crisp materials) เช=น ขนมอบกรอบ เมื่อวัสดุเปยกได1รับแรงกระทําจากการกัดเคี้ยว จะ เกิดความดันที่ผนังเซลลQสูง (turgor pressure) เมื่อผนังเซลลQแตก ออก ของเหลวในเซลลQเกิด การไหลออกอย=างรวดเร็ว เกิดคลื่น เสียงจากแรงดันนั้น เป|นที่มาของเสียงแสดงความกรอบของวัสดุ การเพิ่มขึ้นของความดันที่ผนังเซลลQเกี่ยวข1องกับการเพิ่มขึ้นของ ความกรอบ นอกจากนี้ ปริมาณการละลายและการเสียรูปของเพ คติน ซึ่งทําให1การยึดตัวกันระหว=างเซลลQลดลงก็เป|นปaจจัยหนึ่งที่มี ผลต=อความกรอบของวัสดุเปยกด1วย (Saeleaw and Schleining, 2011) การวิเคราะหQความกรอบของวัสดุเปยกนั้นยังไม=พบมากนัก Mohamed et al. (1982) ได1ใ ช1การทดสอบทางกลโดยการกด แอปเป¡ ล ด1 ว ยหั ว กดแบบแบนและแบบลิ่ ม พร1 อ มกั บ การวั ด สเปกตรัมของเสียงที่เกิดขึ้น และนําค=าพารามิเตอรQที่ได1จากกราฟ ระหว=างแรงกดกับระยะทางไปหาความสัมพันธQกับค=าความกรอบ จากการทดสอบทางประสาทสัมผัส ซึ่งพบว=าค=างานในการทําให1 แอปเป¡ลแตกหัก และค=ามอดูลัสให1ความสัมพันธQที่ดีกับค=าความ กรอบทางประสาทสัมผัส ส=วนในเรื่องเสียง พบว=าแอปเป¡ลที่สดให1 สเปกตรัมเสียงที่หลายความถี่โดยเฉพาะที่ความถี่สูงเมื่อเทียบกับ แอปเป¡ ล ที่ ผ= า นการเก็ บ รั ก ษา Martín-Diana et al. (2006) ได1 วิเคราะหQความกรอบของผักกาดสลัดโดยการกดด1วย Kramer shear cell ร=วมกับการทดสอบทางประสาทสัมผัส และพิจารณา ลักษณะโครงสร1างเซลลQและการเปลี่ยนแปลงของเพคตินร=วมด1วย

พบว=าลักษณะกราฟระหว=างแรงและระยะทางของผักกาดสลัดที่ กรอบมีความแตกต=างจากผักกาดสลัดที่อ=อนนิ่ม โดยในกรณีผัก กรอบจะให1ค=าแรงที่สูงกว=า มีการเพิ่มขึ้น ของแรงอย=างรวดเร็ว ก=อให1เกิดความชันสูง จนถึงจุดสูงสุด เกิดการแตกหัก จากนั้นจะ เห็ น การตกลงของค= า แรงอย= า งชั ด เจน ในขณะที่ ผั ก ที่ อ= อ นนิ่ ม หลังจากแรงถึงจุด สูงสุดที่แตกหัก จะมีการลดลงของแรงเพียง เล็กน1อย ด1านโครงสร1างเซลลQ เมื่อเซลลQสูญเสียน้ํามาก มีผลให1 turgor pressure ลดลง ส=งผลให1ผักนิ่ม ไม=กรอบ การวั ด ความกรอบสํ า หรั บ มะละกอยั ง ไม= พ บการเผยแพร= งานวิจัยส=วนใหญ=ใช1การทดสอบทางกลในการบอกความแน=นเนื้อ (firmness) Alam et al. (2013) ใช1ค=าแรงสูงสุดโดยการกดด1วย หั ว กดแบบแบนบอกถึ ง ค= า ความแน= น เนื้ อ ของมะละกอ โดย มะละกอกึ่งสุกตัดแต=งใส=ถุงพลาสติก เก็บรักษาไว1ที่อุณหภูมิ 5oC มีความแน=นเนื้อลดลงตามระยะเวลาการเก็บรักษา การลดลงของ ความแน=นเนื้อนี้อาจเกี่ยวข1องกับการเกิดราและการเพิ่มขึ้นของ กระบวนการเผาผลาญ ซึ่งส=งผลให1เกิดการเพิ่มขึ้นของปฏิกริยา เอนไซมQในช=วงการเก็บรักษา Chareekhot et al. (2014) ทําการ ทดลองมะละกอดิบสไลดQเป|นเส1นสําหรับทําส1มตํา เก็บรักษาไว1ที่ อุณหภูมิ 10oC พบว=ามะละกอพันธุQครั่งสูญเสียน้ําหนักมากกว=า พันธุQแขกนวลและแขกดํา แต=ให1ผลค=าแรงตัดเฉือนโดยใช1 Kramer shear cell น1อยกว=า นอกจากนี้ ลักษณะของเซลลQเนื้อเยื่อของ พันธุQครั่งมีขนาดใหญ=กว=าทั้งสองพันธุQที่กล=าวมา และเหี่ยวลงอย=าง เห็นได1ชัดเมื่อเก็บรักษาถึงวันที่ 6 ซึ่งเป|นระยะเวลาที่คุณภาพเส1น ลดลง ทําให1ผู1บริโภคให1การยอมรับน1อยลง งานวิจัยนี้จึงมีวัตถุประสงคQเพื่อหาแนวทางการประเมินความ กรอบมะละกอดิบเชิงวัตถุวิสัยโดยประยุกตQการทดสอบทางกล โดยการกดด1วยหัวกดแบบแบนและแบบใบมีดที่นิยมใช1ใ นการ ประเมิน เนื้ อ สัม ผั ส ของวั ส ดุ เปยก (Chen and Opara, 2013a; 2013b) ทั้ ง นี้ เ พื่ อ เป| น ประโยชนQ ใ นการอธิ บ ายเนื้ อ สั ม ผั ส ของ มะละกอดิบที่ใช1ทําส1มตําในเชิงกายภาพ โดยใช1พารามิเตอรQทาง กลที่สอดคล1องกับการรับรู1ทางประสาทสัมผัส 2 อุปกรณEและวิธีการ 2.1 การวิเคราะห5 วิธี การทดสอบและค*าพารามิ เตอร5ทางกลที่

เกี่ยวขEองกับความกรอบของมะละกอ นํามะละกอดิบที่เก็บเกี่ยวในช=วง 91 วันหลังดอกบาน ซึ่งแบ=ง ออกได1เป|น 2 กลุ=มคือ ระยะเนื้อขาว ที่สีเปลือกภายนอกเป|นสี เขียว สีเนื้อภายในเป›นสีขาว เมื่อผ=าดู เปลือกหุ1มเมล็ดมีสีน้ําตาล เทาจนถึงสีดําเข1ม (mature green) และระยะกึ่งสุกที่สีเปลือก ภายนอกยังคงมีสีเขียว แต=เนื้อภายในเป|นสีออกส1ม เมื่อผ=าดูเมล็ด ภายในมี สี ดํ า เข1 ม (color break) สายพั น ธุQ แ ขกดํ า 24 (KD24) และแขกดํ า 25 (KD25) จากแปลงทดลองภาควิ ช าพื ช สวน มหาวิ ท ยาลั ย เกษตรศาสตรQ วิ ท ยาเขตกํ า แพงแสน มาทํ า การ ทดสอบทางกลโดยการกดทั้ ง หมด 4 แบบ ด1 ว ยเครื่ อ ง The

43

Thai Society of Agricultural Engineering Journal Vol. 21 No. 2 (2015), 50-59 material testing machine (LR5K, Lloyd Instruments, Fareham, Hants, England) ความเร็วหัวกด 1 mm s-1 1) Conventional compression ใช1หัวกดแบบแบน ตัวอย=าง มะละกอเป|นรูปทรงกระบอก เส1นผ=านศูนยQกลาง 1.5 cm สูง 2 cm 2) Rectangular shear blade compression ใช1หัวกดแบบ ใ บ มี ด Warner-Bratzler Shear blade with a rectangular notch ตัวอย=างมะละกอเป|นแผ=นสี่เหลี่ยม กว1าง 1.2 cm ยาว 6 cm หนา 1.5 mm 3) Kramer shear compression ใช1 หั ว กดแบบชุ ด ใบมี ด Kramer shear cell ตัวอย=างมะละกอเป|นแผ=นริ้วสี่เหลี่ยม กว1าง 5 mm ยาว 7.8 cm หนา 1.5 mm วางเรียงติดกันชั้นเดียวลงใน cell ประมาณ 13 ชิ้น 4) Texture Profile Analysis (TPA) ใช1 หั ว กดแบบแบนกด ตั ว อย= างม ะละกอรู ป ทรงกระบ อกเตรี ยม เช= น เดี ยว กั บ conventional compression test โดยกดถึ ง 50% ของความ สูงตัวอย=าง จากนั้นเลือกพารามิเตอรQที่มีแนวโน1มเกี่ยวข1องกับความกรอบ มาทําการวิเคราะหQทางสถิติด1วยโปรแกรม SPSS (16.0)

คํานวณค=า R-index และวิเคราะหQทางสถิติ (Brown, 1974; Bi and O’Mahony, 2007) 3 ผลและวิจารณE 3.1 วิ ธี ก ารทดสอบและค* าพารามิ เ ตอร5 ท างกลที่ เกี่ ยวขE องกั บ

ความกรอบของมะละกอ ลักษณะของกราฟของผลการทดสอบทางกลทั้ง 4 แบบ แสดง ดั ง Figures 1-4 กราฟแสดงเพิ่ ม ขึ้ น ของค= า แรงกดเมื่ อ ระยะ เพิ่มขึ้น และตกลงหลังจากถึงจุดสูงสุดซึ่งเป|นจุดแตกหักของชิ้น ตัวอย=าง ซึ่ง ณ จุด นี้ ชิ้นตัวอย=างเกิดการแตกหักทั้งโครงสร1าง จุลภาคและมหภาค การปลี่ยนแปลงของความชันของกราฟอาจมี ความเกี่ยวข1องกับการเสียรูปของเซลลQ ทําให1ของไหลในเซลลQไหล ออกในขณะที่ถูกกดอัด (Alvarez et al., 2000) ในกรณีของ TPA ตัวอย=างมะละกอผ=านการทําให1เสียรูป 2 ครั้งตามแบบจําลองการ เคี้ยว 2 ครั้ง ชิ้นตัวอย=างเกิดการแตกหักอย=างชัดเจนตั้งแต=การกัด ครั้งแรก ดังนั้นการแตกหักเพิ่มเติมในครั้งที่สอง จึงใช1แ รงน1อย กว=าครั้งแรก และเมื่อพิจารณาด1วยสายตา พบว=าชิ้นตัวอย=างมีการ โก= ง ตั ว ออกในแนวด1 า นข1 า ง (barrel shape) ในกรณี ข อง 2.2 การขยายผลการทดสอบการประเมินความกรอบมะละกอ conventional compression และ TPA ซึ่งสืบเนื่องมาจากการ เกิดความเสียดทานระหว=างฐานวางและชิ้นตัวอย=าง และในที่สุด ดิบ นํามะละกอดิบที่เก็บเกี่ยวในระยะไม=เกิน 91 วันหลังดอกบาน ชิ้น ตัวอย=า งเกิด การแตกหักในแนวเฉือน สอดคล1อ งกับผลการ มาคัดเลือกเฉพาะระยะเนื้อขาว สายพันธุQแขกดํา 24 (KD24) แขก ทดสอบผักผลไม1ของ Alvarez et al. (2000) ซึ่งแสดงให1เห็นว=า ดํา 25 (KD25) แขกดําดําเนิน (DN) ปลักไม1ลาย (PL) และครั่ง (KK) การแตกหั ก ของวั ส ดุ เ ปยกไม= ไ ด1 เ กิ ด จากแรงกระทํ า ต= อ วั ส ดุ ใ น จากแปลงทดลองภาควิ ชาพื ชสวน มหาวิ ทยาลั ยเกษตรศาสตรQ แนวตั้งฉากเพียงอย=างเดียว แต=มาจากแรงเฉือนด1วย (Mohamed et al., 1982) วิทยาเขตกําแพงแสนมาทําการทดสอบดังนี้ ในภาพรวม มะละกอระยะเนื้ อ ขาวมี แ นวโน1 ม ให1 ค= า แรง 1) ทางกล เพื่อไม=ให1การทดสอบใช1เวลานานเกินไป ซึ่งอาจมี ผลต=อตัวอย=างมะละกอ จึงทําการทดสอบเพียง 2 แบบ คือแบบ โดยเฉพาะค=าแรงสูงสุด สูงกว=ามะละกอระยะกึ่งสุก โดยผลการ Rectangular shear blade compression และแบบ TPA และ ทดสอบแบบ conventional compression และ TPA แสดง เนื่ อ งจากสายพั น ธุQ ค รั่ ง มี ค วามหนาของเนื้ อ น1 อ ย ขนาดของ ความแตกต=างระหว=างมะละกอทั้งสองระยะอย=างชัดเจน Ali et ตั ว อย= า งสํ า หรั บ การทดสอบแบบ TPA จึ ง ปรั บ เป| น เส1 น ผ= า น al. (2004) พบว= า เกิด การละลายของเพคติ น และผนั งเซลลQ ถู ก ศู น ยQ ก ลาง 1.5 cm สู ง 1.5 cm จากนั้ น นํ า ค= า พารามิ เ ตอรQ ที่ มี ทําลายเนื่องจากเอนไซมQเพิ่มขึ้นตามระยะการสุกของมะละกอ ซึ่ง ปรากฏการณQนี้พบในผลไม1ที่บ=มให1สุกได1ทั่วไป Abu-Goukh and แนวโน1มเกี่ยวข1องกับความกรอบไปวิเคราะหQทางสถิติ 2) ทางประสาทสัมผัส โดยใช1ผู1ทดสอบเป|นผู1บริโภคทั่วไปที่ Bashir (2003) พ บ ว= า ใ น ฝ รั่ ง ก า ร ทํ า ง า น ข อ ง เ อ น ไ ซ มQ นิยมบริโภคส1มตําจํานวน 70 คน ทําการกัดเคี้ยวตัวอย=างมะกอ pectinesterase มีค=าเพิ่มขึ้นจนถึงจุดสูงสุดของอัตราการหายใจ เส1นทั้ง 5 สายพันธุQ แล1วจัดเรียงลําดับความกรอบจากน1อยที่สุดไป แล1 ว ค= อ ยๆลดลง ส= วนเอน ไซมQ polygalacturonase และ หามากที่ สุ ด แสดงคํ า ตอบและตอบคํ า ถามที่ เ กี่ ย วข1 อ งลงใน cellulase มี ก ารเพิ่ ม ขึ้ น ตลอด ระยะเวลาการสุ ก และ มี กระดาษคําตอบ ตัวอย=างมะละกอเส1นถูกเตรียมด1วยมีดสไลดQใน ความสัมพันธQสอดคล1องกับการลดลงของความแน=นเนื้อของฝรั่ง ลักษณะเหมือนกับถูกเตรียมในร1านส1มตําทั่วไป บรรจุในถุงซิป มี อาจเป|นไปได1ว=า มะละกอระยะกึ่งสุกมีการเปลี่ยนแปลงรูปแบบ ตัวเลขรหัส 3 ตัวแสดงแทนชื่อตัวอย=าง แช=ในกล=องน้ําแข็งก=อน ของเพคตินและการทํางานเอนไซมQ ส=งผลให1การยึด ติดกันของ การทดสอบเป|นเวลา 4 ชั่วโมง ผลการจัดเรียงลําดับที่ได1ถูกนําไป เซลลQลดลง และ turgor pressure ที่ผนังเซลลQลดลง จึงส=งผลให1 ความกรอบลดลง (Martín-Diana et al., 2006; Saeleaw and Schleining, 2011) มะละกอระยะเนื้ อ ขาวจึ ง มี ค วามกรอบ มากกว=ามะละกอระยะกึ่งสุก ซึ่งการอนุมานนี้ยังสอดคล1องกับการ ลองกัดเคี้ยวและการหักตัวอย=างด1วยมือ

44

วารสารสมาคมวิศวกรรมเกษตรแห=งประเทศไทย ปที่ 21 ฉบับที่ 2 (2558), 42-49 600

Force (N)

500 400 300 200 100 0 0

2

KD24 green

4 6 Deformation (mm) KD24 semi-ripe KD25 green

8

10 KD25 semi-ripe

Figure 1 Testing profiles of papaya obtained from conventional compression test 40

Force (N)

30 20 10 0 0

1

2 3 Probe distance (mm) KD24 semi-ripe KD25 green

KD24 green

4 KD25 semi-ripe

Figure 2 Testing profiles of papaya obtained from rectangular shear blade compression test 1800 1600

Force (N)

1400 1200 1000 800 600 400 200 0 0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

Probe distance (mm) KD24 green

KD24 semi-ripe

KD25 green

KD25 semi-ripe

Figure 3 Testing profiles of papaya obtained from Kramer shear compression test 45

Thai Society of Agricultural Engineering Journal Vol. 21 No. 2 (2015), 50-59 600 Force (N)

400 200 0 0 KD24 green

5

10

15 Time (s)

KD24 semi-ripe

20 KD25 green

25

30

KD25 semi-ripe

Figure 4 Testing profiles of papaya obtained from Texture Profile Analysis เมื่อพิจารณาพารามิเตอรQที่ได1จากกราฟใน Figures 1-3 เห็น ว=าพารามิ เตอรQที่น= าจะมี แ นวโน1ม เกี่ย วข1องกับความกรอบของ มะละกอ ควรเกี่ ย วข1 อ งกั บ จุ ด แตกหั ก ของชิ้ น ตั ว อย= า ง ซึ่ ง โครงสร1างวัสดุเสียรูประดับมหภาคอย=างชัดเจน จึงเลือกค=าแรงกด สูงสุด (Fmax) ค=างานที่ใช1กดถึงจุดสูงสุดของแรง (Wmax) และค=า stiffness ซึ่ ง เปรี ย บเสมื อ นค= า มอดู ลั ส ของความยื ด หยุ= น มา พิจารณาใช1ประเมินความกรอบของวัสดุ ผลการเปรียบเทียบค=า ทั้ ง สามแสดงดั ง Table 1 ซึ่ ง เห็ น ได1 ว= า การทดสอบแบบ conventional compression ให1 ค= า ทั้ ง สามแนวโน1 ม ไปในทาง เดียวกัน การทดสอบแบบ shear compression ให1แนวโน1มใน

ทํานองเดียวกัน แต=ไม=พบความแตกต=างอย=างมีนัยสําคัญของค=า stiffness การทดสอบแบบ TPA ให1ค=าเนื้อสัมผัสหลายค=า อย=างไรก็ตาม เมื่อพิจารณาจากลักษณะของชิ้นตัวอย=างและกราฟแสดงถึงการ เสียรูปของชิ้นตัวอย=าง (Figure 4) แสดงให1เห็นว=ามะละกอดิบไม= มีลักษณะของอนุภาคที่ยึดติดกับหัวกดเมื่อดึงขึ้น หรือไม=มีการยึด ติดกับผนังฟaนเมื่อถูกกัดเคี้ยว ดังนั้นจึงเลือกเฉพาะพารามิเตอรQที่ สอดคล1องมาพิจารณาดัง Table 2 ซึ่งค=าพารามิเตอรQทั้งหมดมี แนวโน1มไปในทํานองเดียวกัน โดยมะละกอระยะเนื้อขาวจะให1 ค=าพารามิเตอรQสูงกว=ามะละกอระยะกึ่งสุก

Table 1 Selective mechanical parameters and trends of their values for papaya crispness characteristics obtained from compression tests.

Conventional compression test Papaya Fmax (N) Wmax (J) Stiffness (N/mm) a a 493.777 ± 52.821 1.306 ± 0.211 1.3x105 ± 1.7x104 a KD24 green 373.689 ± 31.460b 1.067 ± 0.139 b 9.3x104 ± 1.3x104 b KD25 green 49.259 ± 13.989 c 0.203 ± 0.110 c 3.8x104 ± 4.7x103 c KD24 semi-ripe c c 21.326 ± 11.977 0.071 ± 0.070 1.7x104 ± 3.4x103 d KD25 semi-ripe Rectangular shear blade compression test Papaya Fmax (N) Wmax (J) Stiffness (N/mm) a a 37.022 ± 4.418 0.020 ± 0.003 1.3x105 ± 1.7x104 a KD24 green 33.914 ± 1.058 a 0.017 ± 0.001 a 9.4x104 ± 1.3x104 a KD25 green 27.258 ± 3.621 c 0.014 ± 0.004 b 3.8x104 ± 4.7x103 a KD24 semi-ripe b a,b 31.398 ± 2.488 0.016 ± 0.003 1.7x104 ± 3.4x103 a KD25 semi-ripe Kramer shear compression test Papaya Fmax (N) Wmax (J) Stiffness (N/mm) 3 a a 1.6x10 ± 58.235 1.375 ± 0.077 1.3x106 ± 4.9x104 a KD24 green 1.6x103 ± 48.597 a 1.386 ± 0.084 a 1.2x106 ± 3.8x104 a KD25 green 1.3x103 ± 122.04 c 1.045 ± 0.298 b 1.2x106 ± 2.5x105 a KD24 semi-ripe 3 b a,b 1.5x10 ± 62.939 1.232 ± 0.050 1.2x106 ± 5.9x104 a KD25 semi-ripe a Superscripts in different rows of each column show significantly difference at p < 0.05.

46

วารสารสมาคมวิศวกรรมเกษตรแห=งประเทศไทย ปที่ 21 ฉบับที่ 2 (2558), 42-49 Table 2 Selective mechanical parameters and trends of their values for papaya crispness characteristics obtained from Texture Profile Analysis.

Papaya Hardness 1 Hardness 2 Cohesiveness Chewiness Fracture force Stiffness (kgf) (kgf) (kgf.mm) (kgf) (kgf/mm) a a b b a KD24 green 43.7 ± 8.4 25.3 ± 12.4 0.08 ± 0.04 13.7 ± 9.8 37.3 ± 19.6 10.7 ± 2.5a KD25 green 39.0 ± 2.0a 28.5 ± 8.8a 0.15 ± 0.06a 23.0 ± 11.0a 32.8 ± 16.0a 9.5 ± 1.3a KD24 semi-ripe 3.3 ± 1.3b 2.4 ± 0.8b 0.04 ± 0.01b 0.3 ± 0.1c 2.0 ± 2.2b 2.7 ± 0.7b KD25 semi-ripe 2.8 ± 1.8b 1.7 ± 0.9b 0.05 ± 0.01b 0.3 ± 0.2c 2.8 ± 1.8b 1.7 ± 0.2c a Superscripts in different rows of each column show significantly difference at p < 0.05.

3.2 การขยายผลการทดสอบการประเมินความกรอบมะละกอ

ดิบ จากการพิจารณาวิธีทดสอบและค=าพารามิเตอรQเบื้องต1น เมื่อ นํามาขยายผล โดยการทดสอบกับมะละกอดิบระยะเนื้อขาว 5 สายพัน ธุQ ผลการทดสอบทางประสาทสัมผัสแสดงดัง Table 3 และค=าพารามิเตอรQทางกลแสดงดัง Table 4 และ 5 การทดสอบทางประสาทสัมผัสเป|นการจัดเรียงลําดับความ กรอบของมะละกอทั้ง 5 สายพันธุQต ามการพิจารณาส=วนบุคคล ของผู1บริโภค มะละกอทุกสายพันธุQจึงมีโอกาสถูกจัดลําดับอยู=ใน ทุ ก ลํ า ดั บ ของความกรอบ Table 3 แสดงเฉพาะสั ด ส= ว นของ ผู1บริโภคที่จัดลําดับให1สายพันธุQนั้นๆกรอบมากที่สุด ซึ่งจะเห็นได1 ว=าผู1บริโภคจํานวนมาก (41.4%) จัดให1มะละกอพัน ธุQครั่งมีเนื้อ สัมผัสที่กรอบมากที่สุด ในขณะที่มีผู1บริโภคจํานวนค=อนข1างน1อย (11.4%) จัดให1มะละกอพันธุQแขกดํา 24 มีเนื้อสัมผัสที่กรอบมาก ที่สุด เมื่อพิจารณาจากค=า R-index สําหรับการเปรียบเทียบคู=ที่ ระดับนัยสําคัญ 0.05 (R-index = 59.71) จะได1ว=า พันธุQครั่งกรอบ มากที่สุด ลําดับต=อมาเป|น พันธุQแขกดําดําเนิน และพันธุQปลักไม1 ลาย ซึ่งทั้งสองพันธุQนี้ไม=มีความกรอบแตกต=างกันอย=างมีนัยสําคัญ ในทางสถิติ ลําดับต=อมาเป|นพันธุQแขกดํา 24 ซึ่งไม=มีความกรอบ แ ต ก ต= า ง อ ย= า ง มี นั ย สํ า คั ญ กั บ พั น ธุQ ป ลั ก ไ ม1 ล า ย

ซึ่งสอดคล1องกับความเห็นของผู1บริโภคที่ระบุว=าพันธุQปลักไม1ลาย และแขกดํา 24 นั้นมีความกรอบใกล1เคียงกัน จําแนกออกจากกัน ค=อนข1างยาก และลําดับสุดท1ายคือพันธุQแขกดํา 25 Table 3 Rank order of preference for crispness of green papayas.

Percentage of consumers who Papaya R-index preferred this species KK Most preferred 41.4% 61.4%* DN 21.4% 56.2% PL 12.9% 54.6% KD24 11.4% 61.9%* KD25 Least preferred 12.9% *R-index value of the pair was significantly different at p < 0.05.

Table 4 Mechanical crispness parameter values for green papayas obtained from Rectangular shear blade compression test.

Papaya Fmax (N) Wmax (J) Stiffness (N/mm) KD24 KD25 PL DN KK a

35.029 ± 2.547a 35.679 ± 2.443a 30.267 ± 2.478b 30.721 ± 2.651b 21.521 ± 1.956c

0.018 ± 0.002b 0.021 ± 0.001a 0.015 ± 0.002c 0.015 ± 0.002c 0.012 ± 0.001d

4.4x104 ± 2.8x103a 4.0x104 ± 4.0x103a,b 3.8x104 ± 2.8x103b 4.0x104 ± 3.5x103a,b 3.3x104 ± 4.9x103c

Superscripts in different rows of each column show significantly difference at p < 0.05.

47

Thai Society of Agricultural Engineering Journal Vol. 21 No. 2 (2015), 50-59 Table 5 Mechanical crispness parameter values for green papayas obtained from Texture Profile Analysis.

Stiffness Papaya Hardness 1 Hardness 2 Cohesiveness Chewiness Fracture force (kgf) (kgf) (kgf.mm) (kgf) (kgf/mm) a a a a a KD24 20.7 ± 1.0 13.1 ± 4.9 0.10 ± 0.04 7.6 ± 4.1 14.2 ± 9.8 5.3 ± 0.3a KD25 19.2 ± 2.8a,b 11.9 ± 4.8a 0.08 ± 0.03a,b 6.6 ± 3.4a 14.9 ± 8.2a 5.1 ± 0.8a PL 17.6 ± 1.5b,c 7.0 ± 4.4b 0.06 ± 0.04b,c 3.7 ± 3.2b 14.2 ± 7.5a 4.5 ± 0.6b DN 16.5 ± 2.6c 5.7 ± 3.7b,c 0.05 ± 0.03c 2.6 ± 2.5b 12.6 ± 6.9a 4.2 ± 0.6b KK 9.4 ± 2.8d 2.7 ± 1.4c 0.04 ± 0.02c 1.2 ± 1.1b 8.5 ± 3.9a 2.5 ± 0.4c a Superscripts in different rows of each column show significantly difference at p < 0.05. เมื่ อ พิ จ ารณาค= า พารามิ เ ตอรQ จ ากการทดสอบทางกล ใน Table 4 ในภาพรวม จะเห็นว=ามะละกอพันธุQครั่งมีค=าพารามิเตอรQ ทั้งหมดต่ําสุด ลําดับถัดไปเป|นพันธุQแขกดําดําเนินและพันธุQปลักไม1 ลาย และท1 า ยสุ ด พั น ธุQ แ ขกดํ า 24 และพั น ธุQ แ ขกดํ า 25 มี ค=าพารามิเตอรQสูงสุด ซึ่งจะเห็นได1ว=าค=าพารามิเตอรQทางกลที่ได1มี ค= า แปรผกผั น กั บ ลํ า ดั บ ความกรอบที่ ไ ด1 จ ากผู1 บ ริ โ ภค โดย ค=าพารามิเตอรQท างกลน1อ ยจะสัมพั น ธQกับความกรอบมาก ซึ่ ง แตกต=างจากสมมุติฐานการเปรียบเทียบค=าระหว=างมะละกอระยะ เนื้อขาวกับระยะกึ่งสุก จากการสอบถามความคิด เห็น เพิ่มเติม ผู1บริโภคให1ความเห็น ว=าพันธุQครั่งมีความฉ่ําน้ํา เมื่อกัดเคี้ยว จะ ขาดง=าย และได1ยินเสียงของความกรุบกรอบ ซึ่งแตกต=างจากพันธุQ อื่นๆที่มีลักษณะเนื้อสัมผัสแข็งและเหนียว ทําให1กัดขาดยากกว=า เมื่อโยงเกี่ยวกับการทดสอบทางกล อาจอธิบายได1ว=า การตัดขาด หรือการทําลายโครงสร1างทางมหภาคของมะละกอพันธุQครั่งใช1แรง และงานน1อยกว=าพันธุQอื่น ผลที่ได1นี้ยังบอกให1ทราบถึงปaจจัยที่มีผล ต=อเนื้อสัมผัสด1านความกรอบของมะละกอ โดยปaจจัยที่เกี่ยวข1อง หลักคือโครงสร1างของมะละกอ มะละกอพันธุQครั่งมีขนาดเซลลQ ใหญ= แ ละมี ห ลายขนาดรวมอยู= ด1 ว ยกั น (Chareekhot et al., 2014) ซึ่งลักษณะโครงสร1างเช=นนี้ทําให1เกิดการแตกหักได1ง=ายเมื่อ เที ย บกั บ โครงสร1 า งเซลลQ ที่ เ ป| น ระเบี ย บและมี ข นาดเท= า ๆกั น (Zdunek and Umeda, 2006) นอกจากนี้ลักษณะโครงสร1างยัง มีการเปลี่ยนแปลงตามระยะสุกแก=ของมะละกออีกด1วย ดังจะเห็น จาก Table 2 และ Table 5 เมื่อเปรียบเทียบค=าพารามิเตอรQที่ใช1 เทคนิค TPA ของสายพัน ธุQ KD24 และ KD25 ซึ่งในกรณีนี้อาจ เกี่ยวข1องกับการละลายของเพคตินและการย=อยสลายของผนัง เซลลQจากเอนไซมQที่มีอิทธิพลมากในระยะสุก (Ali et al., 2004; Saeleaw and Schleining, 2011) ค=าพารามิเตอรQทางเนื้อสัมผัสใน Table 5 มีการคาบเกี่ยวกัน ระหว=างสายพันธุQ และค=า fracture force ไม=มีความแตกต=างกัน อย= า งมี นั ย สํา คั ญ ในทุ กสายพั น ธุQ อย= างไรก็ต าม ในภาพรวม มี แนวโน1มไปในทางเดียวกันกับพารามิเตอรQใน Table 4 โดยเฉพาะ ค= า Hardness และสอดคล1 อ งกั บ ผลการทดสอบทางประสาท สัมผัส

48

4 สรุป

การประเมินความกรอบของมะละกอดิบสามารถพัฒนาจาก วิธีการทดสอบทางกล โดยการกดในแนวตั้งฉากหรือในแนวตัด เฉือน เนื่องจากความกรอบเป|น ความรู1สึกที่รับรู1ได1จากการกัด เคี้ ย ววั ส ดุ ค= า พารามิ เ ตอรQ ที่ พิ จ ารณาในการประเมิ น จึ ง ควร เกี่ยวข1องกับการแตกหักของโครงสร1างมหภาคของมะละกอ ซึ่ง พบว= า ค= า แรงสู ง สุ ด ค= า งานที่ ใ ช1 ใ นการกด ค= า stiffness ซึ่ ง เกี่ยวข1องกับค=ามอดูลัสของความยืดหยุ=น และค=าคํานวณทางเนื้อ สัม ผัส (ในกรณี ทดสอบแบบ TPA: Hardness, cohesiveness, chewiness, stiffness) เป|นค=าที่เหมาะสมในการประเมินความ กรอบของมะละกอดิ บ เนื่ อ งจากมี ค วามสั ม พั น ธQ กั บ ผลการ ทดสอบแบบจั ด เรี ย งลํ า ดั บ ทางประสาทสั ม ผั ส อย= า งไรก็ ต าม ความกรอบเป|นเรื่องที่ซับซ1อน การวิเคราะหQความกรอบควรใช1 ข1อมูลด1านโครงสร1างของมะละกอมาประกอบเพื่อความเข1าใจที่ ชัดเจนขึ้น 5 กิตติกรรมประกาศ

คณะผู1วิจัยขอขอบคุณศูนยQนวัตกรรมเทคโนโลยีหลังการเก็บ เกี่ยว ที่ได1อนุเคราะหQทุนอุดหนุนการวิจัยในการศึกษาวิจัยครั้งนี้ 6 เอกสารอAางอิง

Abu-Goukh, A-B.A., Bashir, H.A. 2003. Changes in pectic enzymes and cellulase activity during guava fruit ripening. Food Chemistry 83, 213-218.

Alam, Md.S., Kaur, B., Gupta, K., Kumar, S. 2013. Studies on refrigerated storage of minimally processed papaya (Carica papaya L.). Agricultural Engineering International: CIGR Journal 15, 275-280.

Ali, Z.M., Chin, L-H., Lazan, H. 2004. A comparative study on wall degrading enzymes, pectin modifications and softening during ripening of selected tropical fruits. Plant Science 167, 317-327.

วารสารสมาคมวิศวกรรมเกษตรแห=งประเทศไทย ปที่ 21 ฉบับที่ 2 (2558), 42-49 Alvarez, M.D., Saunders, D.E.J., Vincent, J.F.V., Jeronimidis, G. 2000. An engineering method to evaluate the crisp texture of fruit and vegetables.

Journal of Texture Studies 31, 457-473.

Bi, J., O’Mahony, M. 2007. Updated and extended table for testing the significance of the R-Index. Journal of Sensory Studies 22, 713-720.

Brown, J. 1974. Recognition assessed by rating and ranking. British Journal of Psychology 65, 13-22.

Chareekhot, K., Techavuthiporn, C., Wongs-Aree, C., Boonyarit-Thongchai, P., Kanlayanarat, S. 2014.

Assessment of three green papaya (Carica papaya Linn.) cultivars (‘Krang’, Kaek Noul’, and ‘Kaek Dum’) for use as shredded fruit. Journal of Horticultural science & Biotechnology 89, 321-328.

Chen, L., Opara, U.L. 2013a. Approaches to analysis and modeling texture in fresh and processed foods-A review. Journal of Food Engineering 119, 497-507.

Chen, L., Opara, U.L. 2013b. Texture measurement approaches in fresh and processed foods-A review.

Food Research International 51, 823-835.

Martín-Diana, A.B., Rico, D., Frías, J., Henehan, G.T.M., Mulcahy, J., Barat, J.M., Barry-Ryan, C. 2006. Effect of calcium lactate and heat-shock on texture in freshcut during storage 77, 1069-1077.

Mohamed, A.A.A., Jowitt, R., Brennan, J.G. 1982. Sensory and instrument measurement of food crispness: II-In a high moisture food. Journal of food engineering 1, 123-147.

Saeleaw, M., Schleining, G. 2011. A review: Crispness in dry foods and quality measurements based on acoustic–mechanical destructive techniques.

Journal of Food Engineering 105, 387-399.

Zdunek, A., Umeda, M. 2006. Extension and fracture of cell walls after parenchyma tissue deformation.

Biosystems Engineering 93, 269-278.

49

Thai Society of Agricultural Engineering Journal Vol. 21 No. 2 (2015), 50-59

Thai Society of Agricultural Engineering Journal Research Paper Volume 21 No. 2 (2015) 50-59 ISSN 1685-408X Available online at www.tsae.asia Detection of Chlorotic Cassava Leaves using Image Processing and Discriminant Analysis Wanrat Abdullakasim1*, Kittipong Powbunthorn1, Jintana Unartngam2 1 Department

of Agricultural Engineering, Faculty of Engineering at Kamphaengsaen, Kasetsart University, Nakhon Pathom 73140

Thailand 2Department of Plant Pathology, Faculty of Agriculture at Kamphaengsaen, Kasetsart University, Nakhon Pathom 73140 Thailand *Corresponding author: Tel: +66-34-351-896, Fax: +66-34-351-896, E-mail: fengwra@ku.ac.th

Abstract Cassava (Manihot esculenta Crantz) has been an important industrial crop for Thailand with a tendency of increasing production scale. A profitable cassava production in the future requires not only effective cultivation practices but also an efficient crop protection system, suggesting the necessity of an automated pests and diseases monitoring technology. Modern surveillance operation is usually performed by field imagery and analysis to detect atypical symptoms on the plants. The objective of this study was therefore to assess the feasibility to detect diseased cassava plants in situ by means of conventional image analysis. An image processing technique has been developed for distinguishing healthy and chlorotic leaves which is common symptoms of many cassava diseases.

Color images of healthy and diseased cassava leaves were captured in fields with a resolution of 640×480 pixels and overlaid with squared grids of 80×80 pixels. Various color indices including red (r), green (g), and blue (b) chromatic coordinates, contrast indices r–g, g–b, (g–b)/r–g and 2g–r–b, and hue (H), saturation (S), and intensity (I) were calculated for each grid. The discriminant analysis of principal components method was used to classify the healthy and chlorotic leaves. Total accuracy of the image classification was then evaluated based on Brier score. The results showed that the developed algorithm correctly identified 84.70% of healthy leaves and 79.90% of chlorotic leaves, giving a Brier score of 0.1654. A critical comparison with the neural network classification in an earlier study done by the authors is herein discussed.

Keywords: Cassava, Crop monitoring, Leaf chlorosis, Image processing, Discriminant analysis diseases infestation. Field scouting by human is a 1 Introduction common practice to observe the plant health.

Cassava (Manihot esculenta Crantz) has been of However, this is laborsome and time consuming even if important strategic crop for Thailand as it contributes a with an assistance of experienced pathologists broad range of industrial applications, largely in agro- particularly in large production scales and when siteindustry as well as in bio-energy production. In 2013, specific management is required. An automated crop cassava plantation area across the country had covered monitoring system which is capable of providing early 1.45 million ha, giving a total production of 30.2 million detection and tracking of spatial and temporal tons with an average yield of 21.8 t ha-1 (Office of propagation of pests and diseases has therefore Agricultural Economics, 2014). In the same year, become necessary.

Thailand exported cassava products for 8.29 million Different types of field surveillance systems have tons, achieving an export value of over 3,190 million been developed during the past two decades. Schnug USD, ranking first among the world’s cassava exporters et al. (2000) has introduced a Low Altitude Stationary (Center for Agricultural Information OAE, 2014).

Surveillance Instrumental Equipment (LASSIE), a A productive and profitable cassava growing requires ground-based remote sensing system which provides an efficient crop protection regime to prevent pests and dynamic image information so that nutritional status of the crops can be analyzed. Lilienthal et al. (2004) 50

วารสารสมาคมวิศวกรรมเกษตรแห=งประเทศไทย ปที่ 21 ฉบับที่ 2 (2558), 50-59 further emphasized the applicability of the LASSIE system to various agricultural field experimentations.

Similarly, Ahamed et al. (2012) developed a tower remote sensing system for monitoring energy crops. A mobile platform has been developed by Hague et al.

(2006) using a tractor mounted camera system for crop and weed scanning in widely spaced cereals. Likewise, Xiong et al. (2012) used vehicular platform for sensing bio-energy crops while Zhao et al. (2010) used a mobile robot attached with panchromatic sensor for real-time measurement of the normalized difference vegetation index (NDVI). Aerial imaging is an alternative concept for crop sensing, Xiang and Tian (2011) used an autonomous unmanned aerial vehicle (UAV) for multispectral imaging while Samseemuang et al. (2012) developed a helicopter platform for monitoring weed infestation in soybean field. A state-of-the-art review regarding remote sensing method has been reported by Ahamed et al. (2011).

An important routine in such surveillance systems as mentioned above is the analysis process of crop images which is usually developed for a particular purpose. In the diagnosis of pests and diseases, the computer vision has been applied to identify fall armyworm damaged maize plants (Sena et al., 2003), Black Sigatoka infected banana leaves (Camargo and Smith, 2009a), and cotton crops damaged by Southern green stink bug, Bacterial angular, and Ascochyta blight (Camargo and Smith, 2009b). Wang et al. (2008) introduced a segmentation method for diseased leaf images. Many researchers adopted image analysis technique in plant disease scoring (Bock et al., 2008; Wijekoon et al., 2008; Bock et al., 2009; Yang, 2010). Application of machine vision on cassava diseases is, however, relatively few. Aduwo et al. (2010) developed an image analysis technique to classify cassava leaves infected by the mosaic disease (CMD). Abdullakasim et al. (2014) proposed an image processing algorithm for quantifying the severity of cassava brown leaf spot disease.

Most of cassava diseases express symptoms on leaves either in forms of discoloration or distortion. As explained by Calvert and Thresh (2002) for viral diseases, the cassava mosaic disease (CMD) develop either green or yellow patchy mosaic on leaves, whereas the cassava vein mosaic disease (CVMD)

express vein chlorosis in chevron pattern or ringspots, and the cassava brown streak disease (CBSD) causes feathery chlorosis along the secondary and tertiary veins. For bacterial and fungal diseases, Hillocks and Wydra (2002) described that cassava bacterial blight disease (CBB) shows water-soaked, angular leaf spot, and leaf blight, while symptoms of the white leaf spot disease (WLS) are circular chlorotic area on the lamina with circular white lesions in the center. Further, diffuse leaf spot disease (DLS) creates large brown spot on the upper side of a leaf but the underside appears grayish.

The ring leaf spot disease (RLS) expresses large circular brown spots on both sides of the lamina near the edge of the leaf lobe. The brown leaf spot (BLS) disease is another foliar disease widespreadly found in cassava plantation. The symptoms appear as small brown spot within a darker border on the upper leaf surface and a grayish cast on the lower surface (Teri et al., 1978).

Abdullakasim et al. (2011) has attempted to identify the BLS-infected cassava plants from digital images using different color indices associated with a neural network classification. The best achievable accuracy in image classification was 75.73% for diseased plants and 89.92% for healthy plants.

The objective of this study was to develop an offline image processing technique which is capable of distinguishing healthy and chlorotic leaves on the diseased cassava plants in natural field conditions, by extending the analysis of color parameters used by Abdullakasim et al. (2011) and re-classify using discriminant analysis method.

2 Materials and Method 2.1 Experimental site and plant materials

The cassava plants were grown at an experimental field of Kasetsart University, Kamphaeng Saen Campus, Nakhon Pathom, Thailand (14°2′11″N, 99°57′56″E).

Important soil properties at the site are given in Table 1. The cassava cultivar was Rayong 5 which has been classified as medium-resistant cultivar in terms of brown leaf spot disease resistance (Kampanich, 2003), but highly susceptible to bacterial blight disease (Srisura and Lertsuchatavanich, 2014). The plant age at experimentation was six months, at which stage their 51

Thai Society of Agricultural Engineering Journal Vol. 21 No. 2 (2015), 50-59 canopy had fully developed. The chlorotic leaves caused by brown leaf spot disease were found scattering on some plants across the field, but no inoculation treatment was taken place in this study.

Table 1 Soil properties at cassava growing site Property Value Texture Clay loam pH 7.6 ECa (dS/m) 0.409 Organic matter (%) 1.82 -1 48 Phosphorus (mg kg ) -1 Potassium (mg kg ) 60 2.2 Image acquisition and processing

Color images of both healthy and chlorotic cassava leaves were captured manually at several random positions approximately 1.0 m above the plants using a digital camera (Canon, IXY55, Japan). The camera was set to operate in automatic mode with a resolution of 640×480 pixels under natural sunlight at solar noon.

Illuminance at the leaf positions measured by a light meter ranged from 412,000 to 680,000 lux. The image dataset consisted of 80 images of healthy leaves, and another 80 images for chlorotic leaves.

The image was pre-processed and analyzed by programming particular routines using Image Processing ToolboxTM on MATLAB platform. The original image was automatically overlaid with 48 grids arranging in 6 rows and 8 columns, inside which contained 80×80 pixels each. The image that contained chlorotic leaves when devided into grids, however, appeared in both non-chlorotic (e.g. healthy leaves, stems, ground, etc.) and true chlorotic regions (Figure 1). Each grid was designated either as healthy, or chlorotic region if appeared the discolored area larger than 50%. Counting of these grids yielded a total number of 5,270 grids for healthy, and 2,410 grids for chlorotic leaves. The primary red (R), green (G), and blue (B) color intensities of each single pixel were read by the program for subsequent transformation to secondary parameters.

52

Figure 1 Sample images of: (a) healthy leaves, (b) chlorotic leaves, and (c) chlorotic regions mapping.

Various color parameters introduced by Woebbecke et al. (1995) were used in this study. These included chromatic coordinates (r, g, and b) which are defined as: r=

R* , R * + G * + B*

g=

G* , R * + G * + B*

b=

B* , R * + G * + B*

(1)

where R* =

R G B , G* = , B* = Rm Gm Bm

(2)

and Rm, Gm, and Bm = 255, are the maximum tonal value for each primary color.

Another group of color indices including r–g, g–b, (g–b)/r–g and 2g–r–b were calculated to magnify the contrast between leaves and plant parts of different color. Preliminary test indicated the possibility of obtaining a zero in the denominator of the index g– b)/r–g, denominator values between –0.01 and +0.01 were therefore rounded up to 0.01.

The hue, saturation, and intensity (HSI) color space was also used in addition to the chromatic coordinates.

Modifed hue (H), saturation (S) and intensity (I) were derived from R, G, and B values as follows (Gonzalez and Woods, 2010):

วารสารสมาคมวิศวกรรมเกษตรแห=งประเทศไทย ปที่ 21 ฉบับที่ 2 (2558), 50-59 if B ≤ G θ H= 360 − θ if B > G

(3)

VIF =

1   ( R − G ) + ( R − B )    2 θ = cos −1  1 ,   ( R − G ) 2 + ( R − B )( G − B )  2    S =1−

(4)

3 min( R , G , B )  , (R + G + B) 

(5)

and 1 ( R + G + B) 3

(6)

Mean value of each color index was calculated across the total 6,400 pixels (80×80) for each grid and used as a representive value in the classification.

2.3 Image classification using discriminant analysis

The discriminant analysis method was used to classify the images of healthy and chlorotic cassava leaves. The image dataset was divided into two sets i.e. calibration and validation. From the total 5,270 grids of healthy leaves, 3,247 (61.6%) of which were randomly selected for developing the discriminant functions and the rest were used for validation. Similarly, 1,553 (64.4%) out of 2,410 samples of chlorotic leaves were used for calibration and the remainders were used for validation.

Dependency among color indices were examined by multicollinearity test using Pearson’s product moment correlation coefficeint (rxy), associated with the collinearity statistics; tolerance (T), and variance inflation factor (VIF) which can be determined by equations (7), (8) and (9) respectively. rxy =

n∑ x i y i − ∑ x i ∑ y i

( n∑ x − ( ∑ x ) ) ( n∑ y − ( ∑ y ) ) 2 i

2

i

(8)

and

where

I=

T = 1 − Ri2

2 i

2

(7)

i

where xi and yi represents the two color parameters to be tested, and n is the number of data pairs.

1 1 − Ri2

(9)

where Ri2 is the coefficient of determination for each pair of color indices.

In image classification, feature descriptors should be independent against each other since dependency among them may results in misleading interpretation which in turn affecting the accuracy of classification.

However, if significant multicollinearity was found, subsequent procedures to group those correlated parameters should be applied. In this study, factor analysis method as described by Landau and Everitt (2004) was used to rearrange similar color indices into new orthogonal components. The SPSS software (SPSS Inc.) was used to implement these analyses. The number of factors to be extracted was determined by Kaiser stopping criterion i.e. all factors with eigenvalues greater than 1.0 would be adopted. Varimax rotation method was selected to obtain orthogonal solution.

The rotated solution would describe factor loadings for each individual color parameter in the dataset.

Discriminant functions for image classification were then derived based on these independent principal components (Landau and Everitt, 2004).

In order to evaluate overall performance of image classification and to further compare the results with other classification methods, the Brier score (BR) was calculated according to equation (10): BR =

1 N ( ft − ot ) 2 ∑ N i =1

(10)

where N is the number of predicting instances, ft is the probability that was predicted, ot is the actual outcome of the prediction at instance t, representing by 0 if the prediction was not correct, and 1 if the prediction was correct. Brier score is unitless and ranges from 0 to 1.

The smaller the score is, the better is the ability to classify the image.

53

Thai Society of Agricultural Engineering Journal Vol. 21 No. 2 (2015), 50-59 3 Results and Discussion 3.1 General characteristics of color indices

The color parameters of healthy and chlorotic cassava leaves have been obtained from processed images. Ranges of each parameter were observed to ensure the generality of the data. As shown in Table 2, the r and g coordinates ranged widely from closed to their theoretical minimum, zero, to their maximum, one, while the range of b was slightly narrower by nature of leaf color. Likewise, comprehensive ranges were found for S and I values, indicating varying levels of color purity and light intensity in the images. The H value fell into a limited range of approximately 0.1 to 0.4, corresponding to the hue angles of 36 and 144° which are the sectors of yellow and green colors respectively.

Table 2 Ranges of color indices.

Range of index value Index Healthy Chlorotic r 0.1044–0.7790 0.1325–0.9184 g 0.1419–0.9359 0.1808–0.9771 b 0.0617–0.7358 0.0261–0.6790 r–g –0.3036–0.0539 –0.2793–0.0842 g–b 0.0282–0.4880 0.0409–0.5425 (g–b)/r–g 0.1579–10.5600 0.5315–26.7671 2g–r–b H S I

0.0187–0.7548 0.1049–0.4382 0.0673–0.8432 0.1168–0.7882

0.0548–0.7469 0.1117–0.3993 0.1081–0.9439 0.1168–0.8370

Figure 2 Comparison between index values of healthy and chlorotic leaves. Error bars indicate standard deviations of the means.

Mean values of each color index for the healthy and chlorotic leaves have been compared (Figure 2).

The chromatic r of the diseased leaves was greater than that of the healthy leaves, obviously describing the redness of chlorotic leaves. The b coordinate resulted in the opposite while the g index was more or less not different. The mean H value of the diseased leaves was 0.2275 (81.9°), corresponding to the yellowish sector, while the mean H for healthy leaves was 0.2874 (103.5°) i.e. falling into the green sector.

The H index is therefore a good descriptor in differentiating the diseased plants from the healthy 54

plants. The S index was appreciably greater in chlorotic leaves while the achromatic I were not different and hence may not be a good parameter. The r–g index of both healthy and chlorotic leaves always resulted in negative values while the g–b and 2g–r–b were positive.

These secondary indices, however, did not provide clear discrimination between the healthy and diseased leaves. Better contrast between the healthy and chlorotic leaves was achieved from the ratio index (g–b)/r–g, although with increased standard deviation. This result is similar to the findings of Woebbecke et al. (1995) even though in their study

วารสารสมาคมวิศวกรรมเกษตรแห=งประเทศไทย ปที่ 21 ฉบับที่ 2 (2558), 50-59 this particular index was used to distinguish between weeds and soil. The present result thus suggested that the ratio index was still applicable for healthy and diseased leaves discrimination although in which case the contrast in color may be smaller than that between the weeds and soil.

3.2 Multicollinearity of color parameters and factor

analysis Pearson’s product moment correlation tests showed significant dependency for all color indices.

This was not beyond expectation because all color indices were actually derived from the same primary R, G and B. The results of tolerance, T and VIF analysis also supported this fact (Table 3). Except g–b, the T values for all color indices approached zero and the VIF values were relatively high, implying that all color indices, excluding the g–b, had linear inter-correlations among them. Of these, H and (g–b)/r–gseems to be of best parameters after g–b in terms of independency.

Factor analysis has been performed to reduce color indices by creating new factors, i.e. principal components (PCs) that are mutually orthogonal. In Table 4, the software initially generated ten new factors, however, considering from eigenvalues of greater than 1.0 resulted in that only the first three components A component transformation matrix has been generated, providing coefficients for deriving transformation

equations of each principal component as expressed by eq. (11)–(13). were remained. With these three PCs, over 95% of variance could be covered. As a consequence, the original color indices were rearranged either into PC1, PC2 or PC3 depending on loading values. Table 5 shows the rorated component matrix describing the membership of each color index. The PC1 consisted of five parameters; b, I, g–b, g and S. PC2 included four parameters; r–g, H, (g–b)/r–g and r, while only 2g–r– b constituted PC3. Figure 3 graphically represents the distribution of color indices with respect to the three principal components.

Table 3 Results of collinearity test by T and VIF statistics.

Color index T VIF r 0.021 46.799 g 0.029 34.314 b 0.027 37.317 r–g 0.010 97.523 g–b 0.236 4.233 (g–b)/r–g 2g–r–b 0.012 85.969 H 0.129 7.754 S 0.065 15.449 I 0.078 12.891

Table 4 Total variance explained by principal component analysis.

Initial eigenvalue Component Total % of variance Cumulative % 1 3.963 39.634 39.634 2 3.316 33.159 72.793 3 2.247 22.465 95.258 4 .264 2.636 97.894 5 0.092 0.924 98.819 6 0.056 0.557 99.376 7 0.035 0.346 99.722 8 0.018 0.175 99.898 9 0.010 0.102 100.000 10 0.000 0.000 100.000

Rotation sums of squared loadings Total % of Variance Cumulative % 3.963 39.634 39.634 3.316 33.159 72.793 2.247 22.465 95.258 -

55

Thai Society of Agricultural Engineering Journal Vol. 21 No. 2 (2015), 50-59 PC1 = 0.157r + 0.177 g + 0.245b + 0.043( r − g ) ( g − b) − 0.183( g − b ) − 0.058 r−g

3.3 Image classification by discriminant analysis

(11)

− 0.144(2 g − r − b ) + 0.073 H − 0.166 S + 0.210 I PC2 = 0.192r + 0.027 g − 0.054b + 0.269( r − g ) ( g − b) + 0.032( g − b ) + 0.263 r−g

(12)

HG = 0.317(PC1) − 0.780(PC2) − 1.155(PC3) − 0.901,

(14)

and

− 0.141(2 g − r − b ) − 0.266H + 0.154 S + 0.060I PC3 = 0.194 r + 0.310 g + 0.040b − 0.174( r − g ) ( g − b) + 0.299( g − b ) + 0.026 r−g

CG = −0.451(PC1) + 1.488(PC2) + 0.380(PC3) − 1.409.

(13)

+ 0.298(2 g − r − b ) + 0.070 H + 0.226 S + 0.211I

Table 5 Rotated component matrix.

Color index PC1 PC2 b 0.969 – I 0.834 0.200 g–b –0.725 – g 0.700 – S –0.658 0.512 r–g – 0.892 –0.882 H 0.290 –0.231 0.872 (g–b)/r–g r 0.621 0.638 2g–r–b –0.571 –0.468

Discriminant functions for differentiating the groups of healthy and chlorotic leaves have been developed as functions of PC1, PC2 and PC3 using the calibration dataset, expressed by eq. (14) and (15):

PC3 – 0.473 0.672 0.696 0.508 –0.391 – – 0.436 0.670

(15)

For each image, substituing PC1, PC2 and PC3 values in both equations returned the scores for healthy (HG) and the chlorotic (CG) groups. A particular image was classified into the group that possessed the greater score. Applying the discriminant fundtions across the entire image dataset resulted in the distribution of discriminant scores shown in Figure 4.

Figure 4 Distribution of discriminant scores for healthy and chlorotic groups.

Figure 3 Distribution of color indices in space of principal components.

56

The histogram revealed some overlapping between the healthy and chlorotic groups, however, a significant mean difference was observed, demonstrating that the majority of images were successfully classified. In other

วารสารสมาคมวิศวกรรมเกษตรแห=งประเทศไทย ปที่ 21 ฉบับที่ 2 (2558), 50-59 words, the discriminant functions were sufficiently potential to discriminate the healthy and the diseased plants.

The accuracy of image classification has been evaluated (Table 6). For the calibration dataset itseft, the discriminant analysis was able to classify 89.0% of healthy leaves and 72.6% of chlorotic leaves. Further testing using the validation dataset resulted in that 84.7% of healthy leaves and 79.9% of chlorotic leaves images were correctly recognized. Calculation of Brier score yielded a value of 0.1654.

In our previous study (Abdullakasim et al., 2011) which relied on neural network classification, the highest successful classification rate was 75.73% for diseased leaves and 89.92% for healthy leaves, giving a Brier score of 0.1431. The present study therefore provided better recognition of diseased leaves but poorer identification of healthy leaves. The overall performance decided by Brier score indicated that the discriminant analysis could be an alternative approach, however, did not provide an improved result.

Table 6 Accuracy of image classification.

Dataset

Actual group

Total number of image

Calibration

Healthy

3,247

Chlorotic

1,553

Healthy

2,023

Chlorotic

857

Validation

Group as classified by discriminant analysis Healthy Chlorotic 2,889 358 (89.0%) (11.0%) 426 1,127 (27.4%) (72.6%) 1,714 309 (84.7%) (15.3%) 172 685 (20.1%) (79.9%)

condition in the fields. Regarding which, it also depends on the position of camera with respect to the cassava canopy and shading caused by leaves overlapping and inclination.

Third, the size of grids overlaid on the image has influenced the designation of gird type when both the healthy and chlorotic pixels presented in the same grid. In order to improve the detection accuracy, more elaborate experimentation and analysis algorithm must be designed.

4 Conclusions

An image processing technique based on different color indices has been developed for detection of clorotics leaves on the cassava plants in field condition.

The best identification accuracy was 84.7% of healthy plants and 79.9% of diseased plants. Discriminant analysis approach provided better understanding about characteristics of the color descriptors comparing to the neural network although its total performance was more or less the same. To some extent, this study suggested a feasibility to detect suspicious symtoms of some foliar diseases infecting cassava plants from conventional image analysis. These findings can be of fundamentals for further development a field scouting system. Futher improvement of the technique might be done by accounting the effect of lighting condition, camera position, and size of grid in mapping, associated with proper image segmentation. Selection of appropriate image features should also be considered.

5 Acknowledgement

The present research work has been financially supported by Kasetsart University Research and Development Institute (KURDI).

6 References The present study suggested a feasibility to detect Abdullakasim, W., Powbunthorn, K., Unartngam, J., chlorotic leaves on diseased cassava plants in field Takigawa, T. 2011. An images analysis technique for condition by means of computer vision. The results, recognition of brown leaf spot disease in cassava. however, indicated some possibility of misclassification of Journal of Agricultural Machinery Science 7(2), 165– the diseased plants. This may be attributed to many 169. reasons. First, the leaves images have been analyzed Abdullakasim, W., Powbunthorn, K., Unartngam, J. 2014. without segmentation to standout the leaf features from Quantification of the severity of brown leaf spot its background (e.g. stems, soil, weeds, residues, etc.). disease in cassava using image analysis. Thai Society of Remaining of irrelevant objects could therefore mislead Agricultural Engineering Journal 20(2), 24–32. color interpretation by the classification algorithm. Second, Aduwo, J.R., Mwebaze, E., Quinn, J.A. 2010. Automated misidentification of the diseased plants is likely to have vision-based diagnosis of cassava mosaic disease. been occurred due to the variation in illuminating

57

Thai Society of Agricultural Engineering Journal Vol. 21 No. 2 (2015), 50-59 Workshop on Data Mining in Agriculture (DMA 2010), Berlin.

Ahamed, T., Tian, L., Jian, Y., Zhao, B., Liu, H., Ting, K.C. 2012. Tower remote sensing system for monitoring energy crops; image acquisition and geometric corrections. Biosystems Engineering 112(2), 93–107.

Ahamed, T., Tian, L., Zhang, Y., Ting, K.C. 2011. A review of remote sensing methods for biomass feedstock production. Biomass & Bioenergy 35(7), 2455–2469.

Bock, C.H., Parker, P.E., Cook, A.Z., Gottwald, T.R. 2008.

Visual rating and the use of image analysis for assessing different symptoms of citrus canker on grapefruit leaves. Plant Disease 92(4), 530–541.

Bock, C.H., Cook, A.Z., Parker, P.E., Gottwald, T.R. 2009.

Automated image analysis of the severity of foliar citrus canker symptoms. Plant Disease 93(6), 660– 665.

Calvert, L.A., Thresh, J.M. 2002. The Viruses and Virus Diseases of Cassava. In: Hillocks, R. J., Thresh, J. M., Bellotti, A.C. (Eds), Cassava: Biology, Production and Utilization. CAB International, UK. Camargo, A., Smith, J.S. 2009a. An image-processing based algorithm to automatically indentify plant disease visual symptoms. Biosystems Engineering 102, 9–21.

Camargo, A., Smith, J.S. 2009b. Image pattern classification for the identification of disease causing agents in plants. Computers and Electronics in Agriculture 66, 121–125.

Center for Agricultural Information OAE. 2014. Thailand Foreign Agricultural Trade Statistics 2012. Office of Agricultural Economics, Ministry of Agriculture and Cooperatives, Bangkok, Thailand.

Gonzalez, R.C., Woods, R.E. 2010. Digital Image Processing. Pearson Education, Inc., USA. Hague, T., Tillett, N. D., Wheeler, H. 2006. Automated crop and weed monitoring in widely spaced cereals.

Precision Agriculture 7, 21–32.

Hillocks, R.J., Wydra, K. 2002. Bacterial, fungal and nematode disease. In: Hillocks, R. J., Thresh, J. M., Bellotti, A.C. (Eds), Cassava: Biology, Production and Utilization. CAB International, UK.

58

Kampanich, W. 2003. Investigation on Screening Methods for Cassava Resistant Varieties to Brown Leaf Spot Disease (Cercospora henningsii Allescher).

Master’s dissertation, Kasetsart University, Thailand (in Thai).

Landau, S., Everitt, B. S. 2004. A Handbook of Statistical Analyses using SPSS. Chapman and Hall/CRC Press LLC, USA. Lilienthal, H., Ponomarev, M., Schnug, E. 2004.

Application of LASSIE to improve agricultural field experimentation. Landbauforschung Volkenrode 54, 21–26.

Office of Agricultural Economics. 2014. Agricultural Statistics of Thailand 2012. Ministry of Agriculture and Cooperatives, Bangkok, Thailand.

Samseemoung, G., Soni, P., Jayasuriya H.P.W., Salokhe, V.M. 2012. Application of low altitude remote sensing (LARS) platform for monitoring crop growth and weed infestation in a soybean plantation.

Precision Agriculture 13, 611–627.

Schnug, E., Haneklaus, S., Lilienthal, H., Panten, K. 2000.

LASSIE−an innovative approach for the continuous remote sensing of crops. Aspects of Applied Biology 60, 147–153.

Sena Jr. D.G., Pinto, F.A.C., Queiroz, D.M. Viana, P.A. 2003.

Fall Armyworm Damaged Maize Plant Identification using Digital Images. Biosystems Engineering 85, 449– 454.

Srisura, C., Lertsuchatavanich, U. 2014. Pathogenicity disease virulence tests of Xanthomonas axonopodis pv. manihotis on cassava Huaybong 80 and Rayong 5 cultivars in greenhouse. Proceedings of the 52nd Kasetsart University Annual Conference, 4–7 February 2014, Bangkok, 489–496 (in Thai with English abstract).

Teri, J.M., Thurston, H.D., Lozano, J.C. 1978. The Cercospora leaf diseases of cassava. Proceedings Cassava Protection Workshop, CIAT, Cali, Colombia 7–12 November 1977, 101–116.

Wang, L., Yang, T., Tian, Y. 2008. Crop disease leaf image segmentation method based on color features. In: Daoliang, L. (Eds.), Computer and Computing Technologies in Agriculture, Vol.1. Springer, Boston. pp. 713–717.

วารสารสมาคมวิศวกรรมเกษตรแห=งประเทศไทย ปที่ 21 ฉบับที่ 2 (2558), 50-59 Wijekoon, C.P., Goodwin, P.H., Hsiang, T. 2008.

Quantifying fungal infection of plant leaves by digital image analysis using Scion Image software. Journal of Microbiological Methods 74, 94–101.

Woebbecke, D.M., Meyer, G.E., Von Bargen, K., Mortensen, D.A. 1995. Color indices for weed identification under various soil, residue, and lighting conditions. Transactions of the ASAE 38(1), 259–269.

Xiang, H., Tian, L. 2011. Development of a low-cost agricultural remote sensing system based on an autonomous unmanned aerial vehicle (UAV).

Biosystems Engineering 108(2), 174–190.

Xiong, Y., Tian, L., Ahamed, T., Zhao, B. 2012.

Development of the reconfigurable data acquisition vehicle for bio-energy crop sensing and management. Journal of Mechanical Design, 134(1), 015001.

Yang, C.-M. 2010. Assessment of the severity of bacterial leaf blight in rice using canopy hyperspectral reflectance. Precision Agriculture 11(1), 61–81.

Zhao, B., Tian, L., Ahamed, T. 2010. Real time NDVI measurement using low cost panchromatic sensor for mobile robot. Environment Control in Biology, 48(2), 73–79.

59