TSAE Journal Vol.19

ย ท ไ

ศ ท ะเ

ร ป ่ง ห แ ร ิ์ ต ธ ษ ิท ก เ ิขส ม ร นล ร ก งว ว ส วิศ

สม

ม ค า

วารสารสมาคมวิศวกรรมเกษตรแห่งประเทศไทย Thai Society of Agricultural Engineering Journal ปีที่ 19 ฉบับที่ 1 มกราคม – ธันวาคม 2556 (Volume 19 No. 1 January – December 2013)

ISSN 1685-408X

เจ้าของ: สมาคมวิศวกรรมเกษตรแห่งประเทศไทย สํานักงาน: อาคาร 5 ชั้น 5 กองส่งเสริมวิศวกรรมเกษตร กรมส่งเสริมการเกษตร แขวงลาดยาว จตุจักร กรุงเทพฯ 10900 โทร 0 2940 6183 โทรสาร 0 2940 6185 www.tsae.asia บรรณาธิการ มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ รศ. ดร. อนุพันธ์ เทอดวงศ์วรกุล

ะเ

ทศ

มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีสุรนารี ดร. เทวรัตน์ ตรีอํานรรค สถาบันเทคโนโลยีพระจอมเกล้าเจ้าคุณทหารลาดกระบัง ดร. ประสันต์ ชุ่มใจหาญ มหาวิทยาลัยขอนแก่น ดร. ชัยยันต์ จันทร์ศิริ กองส่งเสริมวิศวกรรมเกษตร กรมส่งเสริมการเกษตร นางดาเรศร์ กิตติโยภาส นางสาวนฤมล ลดาวัลย์ ณ อยุธยา

สม

าค มว

ิศว กร สง รมเ วน กษ ลิข ตร สิท แห ธิ์ ่งป ร

มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ รศ. ดร. ประเทือง อุษาบริสุทธิ์ ผศ. ดร. ศิวลักษณ์ ปฐวีรัตน์ ดร. วันรัฐ อับดุลลากาซิม ดร. วัชรพล ชยประเสริฐ ดร. ศิริศักดิ์ เชิดเกียรติพล มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลธัญบุรี ดร. กระวี ตรีอํานรรค

ไท ย

กองบรรณาธิการ

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

ที่ปรึกษากองบรรณาธิการ มหาวิทยาลัยธรรมศาสตร์ รศ. พินัย ทองสวัสดิ์วงศ์ กองบรรณาธิการวิชาการ

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

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

คณะกรรมการสมาคมวิศวกรรมเกษตรแห่งประเทศไทย ประจําปี พ.ศ. 2554 – 2555 ที่ปรึกษา ฯพณฯ นายอําพล เสนาณรงค์ ฯพณฯ พลเอกสุรยุทธ์ จุลานนท์ ศ. ดร. สมชาติ โสภณรณฤทธิ์ ศ. ดร. อรรถพล นุ่มหอม ศ. ดร. สุรินทร์ พงศ์ศุภสมิทธิ์ รศ. ดร. ธวัชชัย ทิวาวรรณวงศ์

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

นายโอฬาร พิทักษ์ รศ. ดร. วินิต ชินสุวรรณ นายสมชัย ไกรครุฑรี นายปราโมทย์ คล้ายเนตร นายสุวิทย์ เทิดเทพพิทักษ์ นายชนะธัช หยกอุบล

กรรมการบริหาร

ะเ

ทศ

ไท ย

นางดาเรศร์ กิตติโยภาส ผศ. ดร. วีรชัย อาจหาญ ศ. ดร. สมชาติ โสภณรณฤทธิ์ รศ. พินัย ทองสวัสดิ์วงศ์ ผศ. ดร. สมโภชน์ สุดาจันทร์ ผศ. ดร. สุเนตร สืบค้า นายณรงค์ ปัญญา นางสาวฐิติกานต์ กลัมพสุต นายชีรวรรธก์ มั่นกิจ รศ. ดร. อนุพันธ์ เทอดวงศ์วรกุล ดร. วันรัฐ อับดุลลากาซิม นายนเรสน์ รังสิมันตศิริ นางสาวนฤมล ลดาวัลย์ ณ อยุธยา นายอนุรักษ์ เรือนหล้า

สม

าค มว

ิศว กร สง รมเ วน กษ ลิข ตร สิท แห ธิ์ ่งป ร

นายกสมาคมวิศวกรรมเกษตรแห่งประเทศไทย อุปนายก ประธานฝ่ายวิชาการ ผู้ช่วยประธานฝ่ายวิชาการ ผู้ช่วยประธานฝ่ายวิชาการ ผู้ช่วยประธานฝ่ายวิชาการ เลขาธิการ เหรัญญิก นายทะเบียน สาราณียกร ผู้ช่วยสาราณียกร ปฏิคม ประชาสัมพันธ์ ผู้ประสานงานกลาง

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

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

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

นางสาวพนิดา บุษปฤกษ์ นายมลฑล แสงประไพทิพย์ นางสาวระพี พรหมภู่ นายพัฒนศักดิ์ ฮุ่นตระกูล นายมรกต กลับดี นายนเรศวร์ ชิ้นอินทร์มนู นายขุนศรี ทองย้อย นายสุรสิทธิ์ บุญรักชาติ นายบุญส่ง หนองนา นางสาวศิระษา เจ็งสุขสวัสดิ์ นางสาววิไลวรรณ สอนพูล นางสาวนฤมล ลดาวัลย์ ณ อยุธยา หัวหน้าภาควิชาและสาขาวิศวกรรม เกษตรของสถาบันการศึกษาทุกแห่ง ของประเทศ

คําแนะนําสําหรับผู้เขียน 1 หลักเกณฑ์ทั่วไป 1.1 คํานํา วารสารสมาคมวิศวกรรมเกษตรแห่งประเทศไทย เป็นวารสารวิชาการที่จัดพิมพ์โดยสมาคมวิศวกรรมเกษตรแห่งประเทศไทย มีวัตถุประสงค์เพื่อเผยแพร่ผลงานวิจัยทั้งที่เป็นองค์ความรู้ใหม่ นวัตกรรม และเทคโนโลยีทางด้านวิศวกรรมเกษตรและระบบชีวภาพ ในรูปของบทความวิจัย บทวิจัยย่อ และบทความปริทัศน์ เนื้อหาของบทความที่เผยแพร่ในวารสารสะท้อนถึงขอบเขตที่กว้างขวางของ ศาสตร์วิศวกรรมเกษตร ซึ่งบูรณาการวิศวกรรมศาสตร์หลากหลายสาขามาประยุกต์เพื่อเพิ่มผลิตภาพทางการเกษตรและระบบชีวภาพ อาทิ เครื่องจักรกลเกษตร วิศวกรรมดินและน้ํา เทคโนโลยีหลังเก็บเกี่ยว วิศวกรรมอาหาร โครงสร้างอาคารเกษตร การจัดการระบบ เกษตร พลังงานและสิ่งแวดล้อมทางการเกษตร เป็นต้น เนื้อหาของบทความอาจเป็นการรายงานผลการทดลองของเรื่องที่ศึกษาที่ให้ องค์ความรู้ใหม่ การวิเคราะห์ทางทฤษฎี การออกแบบและประดิษฐ์นวัตกรรม หรือการนําเสนอเทคนิควิธีการทดลองใหม่

ไท ย

การวางผังฟาร์ม  การออกแบบโรงงานอุตสาหกรรมเกษตร 5) ระบบเกษตร  โลจิสติกส์และโซ่อุปทานผลิตผลและสินค้าเกษตร  ระบบตรวจสอบย้อนกลับและความปลอดภัยอาหาร  การจัดการระบบเกษตร และการจําลองสถานการณ์  อุตสาหกรรมเกษตร 6) คอมพิวเตอร์ อิเล็กทรอนิกส์ และเทคโนโลยีสารสนเทศ  การเกษตรแม่ น ยํ า การตรวจวั ด ระยะไกล ระบบภู มิ สารสนเทศ ระบบผู้เชี่ยวชาญ  เซ็นเซอร์ หุ่นยนต์ และระบบอัตโนมัติ  ชีวสารสนเทศ  การประยุ ก ต์ ค อมพิ ว เตอร์ การพั ฒ นาซอฟแวร์ และ เทคโนโลยีสารสนเทศ 7) พลังงานและสิ่งแวดล้อม  พลังงานทดแทน ชีวมวลและพลังงานชีวมวล  การจัดการพลังงาน  การจัดการของเสียการเกษตร รีไซเคิล และเทคโนโลยีไร้ ของเสีย  วิศวกรรมระบบนิเวศน์เกษตร

ะเ

ทศ



สม

าค มว

ิศว กร สง รมเ วน กษ ลิข ตร สิท แห ธิ์ ่งป ร

1.2 ขอบข่ายวารสาร 1) ต้นกําลังและเครื่องจักรกลเกษตร  เครื่องยนต์และกําลัง  การออกแบบและทดสอบเครื่องจักรกลเกษตร  กระบวนการผลิตเครื่องจักรกลเกษตร  เทคนิคปฏิบัติและการใช้เครื่องจักรกลเกษตร 2) วิศวกรรมดินและน้ํา  การอัดแน่น การชะล้าง และการปรับปรุงดิน  พื้นที่แห้งแล้ง และการเก็บกักน้ํา  อุทกวิทยาและการจัดการน้ํา  ชลศาสตร์และระบบชลประทาน  การให้น้ําพืชระดับไร่นา 3) กระบวนการหลังเก็บเกี่ยวและวิศวกรรมอาหาร  กระบวนการหลังเก็บเกี่ยวและการเก็บรักษา  การบรรจุ  เทคนิคแบบไม่ทําลาย  กระบวนการและเครื่องจักรกลอาหาร  วิศวกรรมชีวภาพ 4) โครงสร้างอาคารเกษตร  การออกแบบอาคารเกษตร  ไซโล โรงเรือน และโรงงานผลิตพืช

1.3 ประเภทบทความ บทความที่เผยแพร่ในวารสารมี 3 ประเภทคือ  บทความวิจัย (Research paper) คือ รายงานผลการศึกษาทดลองที่ทําให้ได้มาซึ่งองค์ความรู้ใหม่ หรือนวัตกรรมใหม่ ที่ได้ ดําเนินการจนสําเร็จและมีการเรียบเรียงอย่างครบถ้วนสมบูรณ์ตามระเบียบวิธีวิจัย  บทวิจัยย่อ (Research note) คือ รายงานผลการศึกษาทดลองเฉพาะในบางประเด็นที่ผู้วิจัยค้นพบ แต่ยังไม่เสร็จสมบูรณ์



บทความปริทัศน์ (Review paper) คือ รายงานที่ได้จากการรวบรวม ทบทวน และสังเคราะห์งานวิจัยที่ผ่านมาในเรื่องใดเรื่อง หนึ่ง โดยสอดแทรกทัศนคติ ประสบการณ์ หรือความคิดเห็นของผู้เขียนที่มีต่อเรื่องนั้นๆ

1.4 ความยาวบทความ  บทความวิจัย  บทวิจัยย่อ  บทความปริทัศน์

ความยาวไม่ควรเกิน 10 หน้าเรียงพิมพ์ ความยาวไม่ควรเกิน 5 หน้าเรียงพิมพ์ ความยาวไม่ควรเกิน 10 หน้าเรียงพิมพ์

1.5 ค่าธรรมเนียมการตีพิมพ์ ผู้เขียนบทความที่ผ่านการพิจารณาให้ตีพิมพ์ในวารสารฯ จะต้องชําระค่าธรรมเนียมการตีพิมพ์ในอัตราหน้าละ 300 บาท โดยกอง บรรณาธิการจะแจ้งรายละเอียดวิธีการชําระค่าธรรมเนียมให้ทราบเมื่อบทความได้รับการยอมรับต้นฉบับให้ตีพิมพ์ในวารสารฯ

ิศว กร สง รมเ วน กษ ลิข ตร สิท แห ธิ์ ่งป ร

ะเ

ทศ

ไท ย

1.6 กระบวนการประเมินบทความ ต้ น ฉบั บ บทความทุก ประเภทจะถู ก ประเมิน โดยผู้ ท รงคุ ณ วุฒิ ไ ม่ ต่ํา กว่า 2 ท่ า น กองบรรณาธิ ก ารจะแจ้ ง ผลการประเมิ น ของ ผู้ทรงคุณวุฒิไปยังผู้รับผิดชอบบทความ (Corresponding author) ตามข้อมูลการติดต่อในต้นฉบับ ผู้เขียนบทความต้องปรับปรุงแก้ไข ต้นฉบับตามคําแนะนําของผู้ทรงคุณวุฒิ พร้อมทั้งตอบข้อซักถามของผู้ทรงคุณวุฒิให้ชัดเจน แล้วส่งเอกสารทั้งหมดกลับมายังกอง บรรณาธิการภายในระยะเวลาที่กําหนด กองบรรณาธิการจะพิจารณาตัดสินยอมรับต้นฉบับให้ตีพิมพ์ในวารสารฯ โดยใช้ผลการประเมิน ของผู้ทรงคุณวุฒิเป็นเกณฑ์ ทั้งนี้คําตัดสินของกองบรรณาธิการถือเป็นอันสิ้นสุด 2 รายละเอียดการเตรียมต้นฉบับ* *กองบรรณาธิการขอสงวนสิทธิ์ไม่รับพิจารณาต้นฉบับบทความจนกว่าต้นฉบับนั้นๆ จะมีการจัดเรียงหน้าตามรายละเอียดที่แจ้งไว้ ในเอกสารนี้

สม

าค มว

2.1 แบบฟอร์มต้นฉบับ (Template) ผู้เขียนควรทําความเข้าใจแบบฟอร์มต้นฉบับ (Template) และตัวอย่างต้นฉบับ (Manuscript example) ที่กองบรรณาธิการ จัดทําไว้อย่างละเอียด ลักษณะ (Styles) ของเนื้อหาทุกส่วนของแบบฟอร์มต้นฉบับได้ถูกปรับตั้งให้เป็นไปตามข้อกําหนดการจัดเรียง หน้าในเอกสารฉบับนี้แล้ว ผู้เขียนควรจัดเตรียมต้นฉบับโดยใช้แบบฟอร์มต้นฉบับและกําหนดลักษณะ ให้กับทุกส่วนในต้นฉบับให้ สอดคล้องกับแบบฟอร์มต้นฉบับ แบบฟอร์มต้นฉบับและตัวอย่างต้นฉบับสามารถดาวน์โหลดได้จากเว็บไซต์สมาคมฯ (www.tsae.asia) 2.2 การจัดหน้าและแบบอักษร ต้นฉบับใช้กระดาษขนาด A4 ตั้งขอบกระดาษแบบ Mirror margins (ระยะขอบเพื่อการเย็บเล่มหนังสือ) ตั้งระยะขอบบนและขอบ ล่างอย่างละ 2.0 cm, ขอบนอก 1.5 cm และขอบใน 2.5 cm การพิมพ์ใช้อักษรแบบ TH SarabunPSK ตลอดทั้งต้นฉบับ 2.3 การระบุประเภทบทความ ผู้เขียนจะต้องระบุประเภทของบทความที่มุมบนขวาในหน้าแรกของบทความว่าเป็นบทความวิจัย บทวิจัยย่อ หรือบทความปริทัศน์ (ดูแบบฟอร์มต้นฉบับ) 2.4 หัวเรื่อง ส่วนหัวเรื่องจะมีทั้งภาษาไทยและภาษาอังกฤษ ประกอบด้วย  ชื่อบทความ ใช้อักษรขนาด 16 pt ตัวหนา จัดกระจายแบบไทย (Thai distributed) ชื่อบทความควรสั้นกระชับ ได้ใจความ และมีความจําเพาะเจาะจงกับเนื้อหาของงาน  ชื่อ นามสกุล ผู้เขียน ใช้อักษรขนาด 14 pt ตัวหนา จัดกระจายแบบไทย ไม่ใช้คํานําหน้าชื่อ ระหว่างชื่อผู้เขียนแต่ละคนให้ใช้ เครื่องหมายจุลภาคคั่น หลังชื่อผู้เขียนให้แสดงกํากับต้นสังกัดด้วยตัวเลขแบบอักษรยก (Superscript) และให้กํากับ

 

ผู้รับผิดชอบบทความด้วยเครื่องหมายดอกจัน กองบรรณาธิการจะถือว่าผู้เขียนทุกคนที่มีชื่อปรากฏในต้นฉบับได้รับทราบและ เห็นพ้องกับเนื้อหาในต้นฉบับนั้น ต้นสังกัดและที่อยู่ ใช้อักษรขนาด 12 pt ตัวธรรมดา จัดกระจายแบบไทย กํากับแสดงต้นสังกัดด้วยตัวเลขแบบอักษรยก แล้วตามด้วยชื่อต้นสังกัดและที่อยู่ (จังหวัดและรหัสไปรษณีย์) ให้ระบุหมายเลขโทรศัพท์ โทรสาร และอีเมล์ ของผู้รับผิดชอบบทความ

2.5 บทคัดย่อ บทความภาษาไทยจะต้องมีบทคัดย่อทั้งภาษาไทยและภาษาอังกฤษ โดยให้ลําดับบทคัดย่อภาษาไทยมาก่อนภาษาอังกฤษ การพิมพ์ บทคัดย่อจะจัดเป็น 1 คอลัมน์ จัดกระจายแบบไทย ใช้อักษรขนาด 14 pt บรรทัดแรกให้ย่อหน้า (Indentation) 1.0 cm บทคัดย่อ ควรสั้นกระชับ (ไม่ควรเกิน 250 คํา) เนื้อความครอบคลุมถึงวัตถุประสงค์ วิธีการ ผล การค้นพบที่สําคัญ และสรุป

ไท ย

2.6 คําสําคัญ ท้ายบทคัดย่อให้ระบุคําสําคัญ 3-5 คํา ใช้อักษรขนาด 14 pt คําสําคัญทั้งภาษาไทยและภาษาอังกฤษให้ใช้เครื่องหมายจุลภาคคั่น ระหว่างคํา สําหรับภาษาอังกฤษใช้อักษรตัวพิมพ์ใหญ่กับอักษรตัวแรกของทุกคํา

สม

าค มว

ิศว กร สง รมเ วน กษ ลิข ตร สิท แห ธิ์ ่งป ร

ะเ

ทศ

2.7 เนื้อความ ส่วนเนื้อความใช้การจัดหน้าเป็น 2 คอลัมน์ ความกว้างของแต่ละคอลัมน์ 8.25 cm ระยะระหว่างคอลัมน์ 0.5 cm จัดกระจายแบบ ไทย หัวเรื่องย่อยให้ใช้หมายเลขกํากับ และพิมพ์ตัวหนา เช่น “1 บทนํา” (ตามด้วย 1.1 พิมพ์ตัวเอียง, 1.1.1 พิมพ์ตัวหนาและเอียง, ...) และจัดกระจายแบบไทย บรรทัดแรกของทุกย่อหน้าให้ย่อหน้า 0.5 cm และให้ใช้อักษรขนาด 14 pt ตลอดทั้งเนื้อความ ยกเว้น รายการเอกสารอ้างอิง ในรายการเอกสารอ้างอิง ให้ย่อหน้า 0.5 cm แบบ Hanging เนื้อความควรประกอบด้วยส่วนต่างๆ ดังนี้  บทนํา (Introduction) ควรมีการทบทวนวรรณกรรมที่เกี่ยวข้องตรงประเด็น กล่าวถึงที่มาของปัญหาและความสําคัญของ ผลงานที่ผู้เขียนต้องการนําเสนอ ตอนท้ายบทนําควรระบุวัตถุประสงค์และขอบเขตของงานอย่างชัดเจน  อุปกรณ์และวิธีการ (Materials and methods) การเขียนส่วนอุปกรณ์และวิธีการให้บรรยายร้อยเรียงกันไป ไม่เขียนใน ลักษณะนํารายการอุปกรณ์มาเรียงลําดับ (List) ควรอธิบายอย่างเป็นขั้นตอนและมีรายละเอียดเพียงพอให้ผู้อ่านที่สนใจ สามารถทําการทดลองซ้ําได้ วิธีการที่เป็นที่ทราบดีในสาขาวิชานั้น หรือเป็นมาตรฐาน หรือถูกเผยแพร่โดยผู้อื่นมาก่อน ควรใช้ การอ้างอิงโดยไม่ต้องอธิบายรายละเอียดซ้ํา การกล่าวถึงชื่อทางการค้าของอุปกรณ์เพื่อความสมบูรณ์ของข้อมูลเชิงวิทยาศาสตร์ สามารถทําได้ แต่ทั้งนี้ต้องไม่มีนัยที่แสดงถึงการรับรองหรือสนับสนุนผู้ผลิตรายใดรายหนึ่ง  ผลและวิจารณ์ (Results and discussion) ผลที่นําเสนอควรเป็นข้อมูลที่ผ่านการวิเคราะห์สังเคราะห์ ไม่ใช่ข้อมูลดิบ โดย นําเสนอเป็นลําดับสอดคล้องกับที่อธิบายไว้ในส่วนอุปกรณ์และวิธีการ ควรมีการแปลและวิจารณ์ผลอย่างมีหลักการและมีข้อมูล สนับสนุนชัดเจน อาจมีการเปรียบเทียบผลกับงานวิจัยในทํานองเดียวกันที่เผยแพร่มาก่อน รวมทั้งอาจให้ข้อเสนอแนะสําหรับ การวิจัยที่เกี่ยวข้องกันในอนาคต  สรุป (Conclusions) เป็นการลงความเห็นหรือสรุปการค้นพบที่สําคัญที่ได้จากงานวิจัย ควรสั้นกระชับ และไม่อธิบายซ้ําซ้อน กับเนื้อความในส่วนก่อนหน้า  กิตติกรรมประกาศ (Acknowledgement) เป็นส่วนที่ผู้เขียนแสดงคําขอบคุณแก่บุคคล หรือหน่วยงานที่มีบทบาทสําคัญในการ สนับสนุนการดําเนินงานวิจัย ทั้งนี้ ไม่จําเป็นต้องแสดงคําขอบคุณแก่ผู้ร่วมเขียนบทความซึ่งมีชื่อปรากฏในส่วนหัวเรื่องแล้ว ส่วนกิตติกรรมประกาศอาจมีหรือไม่มีก็ได้  เอกสารอ้างอิง (References) การอ้างอิงใช้ระบบชื่อผู้แต่ง-ปีที่ตีพิมพ์ (Name-year system) ควรอ้างอิงเฉพาะแหล่งข้อมูลที่มี เนื้อหาเกี่ยวข้องกับงานวิจัยของผู้เขียน เอกสารอ้างอิงที่ใช้ต้องได้รับการยอมรับทางวิชาการ ไม่ควรอ้างอิงแหล่งข้อมูลที่เข้าถึง ได้ ย าก เช่ น รายงานผลการวิ จั ย ที่ เ ผยแพร่ ใ นกลุ่ ม แคบๆ ข้ อ มู ล ที่ ไ ม่ ถู ก ตี พิ ม พ์ หรื อ การติ ด ต่ อ สื่ อ สารระหว่ า งบุ ค คล เอกสารอ้างอิงทุกชิ้นที่ถูกอ้างถึงในเนื้อความต้องปรากฏอยู่ในรายการเอกสารอ้างอิง และในทํานองเดียวกันเอกสารอ้างอิงทุก

ทศ

ไท ย

ชิ้นที่ปรากฏอยู่ในรายการเอกสารอ้างอิงต้องถูกอ้างถึงในเนื้อความ การอ้างถึงเอกสารอ้างอิงภาษาไทยในเนื้อความให้ใช้ รูปแบบ “ชื่อผู้แต่ง (ปีที่ตีพิมพ์)” เช่น “มงคล (2545) แสดงให้เห็นว่า ...” หรือ “ความเร็วการหมุนลูกมะพร้าวและความเร็ว ของมีดปอกมีผลต่อความเรียบของผิวลูกมะพร้าว (บัณฑิต, 2550)” หรือ “อนุพันธ์ และศิวลักษณ์ (2555) พบว่า ...” แต่หาก เอกสารอ้างอิงเป็นภาษาอังกฤษให้ใช้รูปแบบ “นามสกุลผู้แต่ง (ปีที่ตีพิมพ์)” เช่น “Mettam (1994) แสดงให้เห็นว่า ...” การอ้างถึงเอกสารอ้างอิงภาษาไทยซึ่งมีผู้แต่งตั้งแต่ 3 คนขึ้นไปใช้คําว่า “และคณะ” หลังชื่อผู้แต่งคนแรก เช่น “สมชาติ และคณะ (2551)” สําหรับเอกสารอ้างอิงภาษาอังกฤษให้ใช้คําว่า “et al.” เช่น “Perez-Mendoza et al. (1999)” การจัดเรียงรายการเอกสารอ้างอิง ให้จัดเรียงเอกสารอ้างอิงภาษาไทยก่อน แล้วตามด้วยเอกสารอ้างอิงภาษาอังกฤษ สําหรับ เอกสารอ้ า งอิ ง ภาษาไทย ให้ จั ด เรี ย งเอกสารอ้ า งอิ ง ตามลํ า ดั บ อั ก ษรของชื่ อ ผู้ แ ต่ ง ซึ่ ง ถ้ า ผู้ แ ต่ ง คนแรกเป็ น คนเดี ย วกั น ให้เรียงลําดับตามอักษรของชื่อผู้แต่งคนถัดไป ถ้าชื่อผู้แต่งเหมือนกันทั้งหมดให้เรียงลําดับตามปีที่พิมพ์ ถ้าปีท่ีพิมพ์เป็นปี เดียวกันให้ระบุความแตกต่างด้วยอักษร “ก”, “ข”, “ค” ต่อท้ายปีที่ตีพิมพ์ สําหรับเอกสารอ้างอิงภาษาอังกฤษ ให้จัดเรียง เอกสารอ้างอิงตามลําดับอักษรของนามสกุลผู้แต่ง ซึ่งถ้าผู้แต่งคนแรกเป็นคนเดียวกัน ให้เรียงลําดับตามอักษรของนามสกุล ผู้แต่งคนถัดไป หากผู้แต่งเป็นคนเดียวกันทั้งหมด ให้เรียงลําดับตามปีที่ตีพิมพ์ ในกรณีที่ผู้แต่งเป็นคนเดียวกันทั้งหมดและ ตีพิมพ์ในปีเดียวกัน ให้ระบุความแตกต่างด้วยตัวอักษร “a”, “b”, “c” ต่อท้ายปีที่ตีพิมพ์ ชื่อวารสารวิชาการที่นํามาอ้างอิง ให้ใช้ชื่อเต็ม

สม

าค มว

ิศว กร สง รมเ วน กษ ลิข ตร สิท แห ธิ์ ่งป ร

ะเ

2.8 ตัวอย่างการพิมพ์รายการเอกสารอ้างอิง บทความวารสารวิชาการ จักรมาส เลาหวณิช, พรมมี แพงสีชา, สุเมธี คําวันสา. 2552. การหาค่าความขาวข้าวสารโดยวิธีการวัดค่าสี. วารสารสมาคมวิศวกรรม เกษตรแห่งประเทศไทย 15(1), 26–30.

Perez-Mendoza, J., Hagstrum, D.W., Dover, B.A., Hopkins, T.L., Baker, J.E. 1999. Flight response, body weight, and lipid content of Rhyzopertha dominica (F.) (Coleoptera: Bostrichidae) as influenced by strain, season and phenotype. Journal of Stored Products Research 38, 183–195. หนังสือที่มีผู้แต่งแต่ละบท (Edited book) Mettam, G.R., Adams, L.B. 1994. 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 ประดิษฐ์ หมู่เมืองสอง, สุชญาน หรรษสุข. 2550. การวิเคราะห์การสั่นสะเทือน. กรุงเทพมหานคร: ซีเอ็ดยูเคชั่น.

Strunk, W., Jr., White, E.B. 1979. The Elements of Style. (3rd ed.). Brooklyn, New York: Macmillan. รายงานการประชุมวิชาการ วัฒนชัย ภัทรเธียรสกุล, วารุณี เตีย, สมชาติ โสภณรณฤทธิ์. 2553. ศักยภาพการผลิตเอทานอลจากลิกโนเซลลูโลสในประเทศไทย. รายงานการประชุมวิชาการสมาคมวิศวกรรมเกษตรแห่งประเทศไทย ครั้งที่ 11 ประจําปี 2553, 299–304. นครปฐม: ภาควิชา วิศวกรรมเกษตร มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ 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. วิทยานิพนธ์ สยาม ตุ้ ม แสงทอง. 2546. การปรั บ ปรุ ง เครื่ อ งคั ด ขนาดผลมั ง คุ ด แบบจานหมุ น . วิ ท ยานิ พ นธ์ วิ ศ วกรรมศาสตร์ ม หาบั ณ ฑิ ต . กรุงเทพมหานคร: บัณฑิตวิทยาลัย, มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์.

Chayaprasert, W. 2007. Development of CFD models and an automatic monitoring and decision support system for precision structural fumigation. PhD dissertation. West Lafayette, Indiana: Department of Agricultural and Biological Engineering, Purdue University. แหล่งข้อมูลอิเล็กทรอนิกส์ ศูนย์ข้อมูลกรุงเทพมหานคร. 2550. สถิติรายปี กรุงเทพมหานคร. แหล่งข้อมูล: http://203.155.220.230/stat_search/frame.asp. เข้าถึงเมื่อ 14 มิถุนายน 2550.

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

ไท ย

2.9 หน่วย ใช้ระบบหน่วย International Systems (SI) ให้ถือว่าหน่วยเป็นสัญลักษณ์ ดังนั้นแม้ในบทความจะมีเนื้อความเป็นภาษาไทย หน่วยที่ใช้จะเป็นหน่วยภาษาอังกฤษเสมอ เช่น “มวล 15 kg” ไม่ใช้ “มวล 15 กิโลกรัม” หรือ “มวล 15 กก.” เป็นต้น ให้เขียนหน่วย ที่มีลักษณะเป็นเศษส่วนในรูปตัวเลขยกกําลัง เช่น “m s-1” ไม่ใช้ “m/s” เป็นต้น

ิศว กร สง รมเ วน กษ ลิข ตร สิท แห ธิ์ ่งป ร

ะเ

ทศ

2.10 สมการ สมการที่ไม่ซับซ้อนอาจพิมพ์แทรกระหว่างข้อความภายในบรรทัดได้ สมการที่มีความซับซ้อนให้พิมพ์แยกบรรทัดด้วย Equation editor ควรกําหนดหมายเลขให้กับทุกสมการตามลําดับการปรากฏในต้นฉบับของสมการ และควรอ้างถึงสมการในเนื้อความตาม หมายเลขที่กําหนดไว้ ควรนิยามตัวแปรทุกตัวในสมการเมื่อถูกอ้างอิงถึงครั้งแรก ตัวแปรควรพิมพ์ด้วยตัวอักษรเอียง และใช้อักษร หรือสัญลักษณ์ที่เป็นที่นิยมในสาขานั้นๆ หากจําเป็นต้องมีการกําหนดสัญลักษณ์หรือตัวแปรขึ้นใหม่เป็นจํานวนมาก ควรทําตาราง สัญลักษณ์เฉพาะ (Nomenclature)

สม

าค มว

2.11 ภาพและตาราง ให้แทรกภาพและตารางลงในเนื้อความ โดยรายละเอียดของภาพจะต้องสามารถมองเห็นได้ชัดเจนเมื่อเรียงพิมพ์ ภาพถ่ายควรมี ความละเอียดอย่างน้อย 300 dpi ภาพที่เป็นกราฟจะต้องมีคําอธิบายแกน คําอธิบายสัญลักษณ์ในกราฟ พร้อมระบุหน่วยให้ชัดเจน เนื่องจากวารสารฯ จะถูกจัดพิมพ์แบบขาว-ดํา ดังนั้น ผู้เขียนควรคํานึงถึงการสูญเสียความชัดเจนของภาพสีเมื่อต้องจัดพิมพ์เป็นภาพ ขาว-ดํา ตารางควรจัดรูปแบบให้เรียบร้อย เส้นตารางใช้เฉพาะเส้นแนวนอน ไม่ใช้เส้นแนวตั้ง ชื่อภาพและตาราง ตลอดจนข้อความทั้งหมดในภาพและตารางให้ใช้ภาษาอังกฤษ ให้เขียนชื่อภาพไว้ด้านใต้ภาพ โดยใช้รูปแบบ ดังตัวอย่างเช่น “Figure 1 Relationship between …” ส่วนชื่อตารางให้เขียนไว้ด้านบนตาราง โดยใช้รูปแบบดังตัวอย่างเช่น “Table 1 Results of …” ให้จัดขอบซ้ายขวาของชื่อภาพและตารางเป็นแบบจัดกระจายแบบไทย ใช้อักษร TH SarabunPSK ขนาด 14 pt ชื่อภาพและตารางควรสื่อให้ผู้อ่านสามารถทําความเข้าใจสาระสําคัญของภาพหรือตารางนั้นๆ ได้ แม้ไม่อ่านเนื้อความ การกําหนดหมายเลขภาพและตารางให้เป็นไปตามลําดับการปรากฏในต้นฉบับ ให้ใช้รูปแบบการอ้างอิงถึงภาพและตารางในเนื้อความ ดังตัวอย่างเช่น “... ดังผลการทดลองใน Figure 1” หรือ “Table 1 เป็นค่าเฉลี่ยของ ...” ควรแทรกภาพหรือตารางเมื่อจบย่อหน้าที่มี การอ้างถึงภาพหรือตารางนั้นๆ ทันที 2.12 หมายเลขบรรทัด (Line number) เพื่อความสะดวกในการประเมินบทความของผู้ทรงคุณวุฒิ ให้กําหนดหมายเลขบรรทัดด้วยอักษร TH SarabunPSK ขนาด 8 pt เยื้องจากข้อความ 1 mm นับทีละ 1 บรรทัด โดยกําหนดให้บรรทัดแรกของคอลัมน์ซ้ายเป็นบรรทัดหมายเลข 1 และเริ่มนับลําดับเลข ใหม่ในแต่ละหน้าตลอดทั้งต้นฉบับ

สม

าค มว

ิศว กร สง รมเ วน กษ ลิข ตร สิท แห ธิ์ ่งป ร

ะเ

ทศ

ไท ย

3 การส่งต้นฉบับ ผู้เขียนสามารถส่งไฟล์ต้นฉบับ (Soft copy) ทางอีเมล์มาที่ fengwpc@ku.ac.th หรือส่งต้นฉบับ (Hard copy) จํานวน 3 ชุด โดย 3 ชุ ด ไม่ แ สดงชื่ อ และสั ง กั ด ของผู้ เ ขี ย นทางไปรษณี ย์ ต ามที่ อ ยู่ ด้ า นล่ า ง เมื่ อ ได้ รั บ ต้ น ฉบั บ แล้ ว กองบรรณาธิ ก ารจะแจ้ ง ให้ ผู้รับผิดชอบบทความทราบ รองศาสตราจารย์ ดร. อนุพันธ์ เทอดวงศ์วรกุล ภาควิชาวิศวกรรมเกษตร คณะวิศวกรรมศาสตร์ กําแพงแสน มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ วิทยาเขตกําแพงแสน 1 หมู่ 6 ถ. มาลัยแมน ต. กําแพงแสน อ. กําแพงแสน จ. นครปฐม 73140 (ต้นฉบับวารสารสมาคมวิศวกรรมเกษตรแห่งประเทศไทย)

สารบัญ 1

การจําแนกความสุก – แก่ของทุเรียนพันธุ์ “หมอนทอง” แบบไม่ทําลายด้วยสเปกโทรสโกปีช่วงแสงที่มองเห็นได้ที่เปลือก ประกิต ทิมขํา, อนุพันธ์ เทอดวงศ์วรกุล

7

การศึกษาการอบแห้งกากมันสําปะหลังโดยใช้เครื่องอบแห้งแบบตะแกรงหมุน วิเชียร ดวงสีเสน, เทวรัตน์ ตรีอํานรรค, นัยวัฒน์ สุขทั่ง, วีรชัย อาจหาญ

14 จลนพลศาสตร์การอบแห้งด้วยคลื่นไมโครเวฟระบบสุญญากาศของสาหร่ายเตา ฤทธิชัย อัศวราชันย์ 25 การพัฒนาและทดสอบเครื่องรีดและกรีดเส้นผักตบชวาสําหรับงานหัตถกรรม กระวี ตรีอํานรรค, เทวรัตน์ ตรีอํานรรค

ทศ

ไท ย

31 การวิเคราะห์ค่าลงทุนเพื่อการจัดสรรน้ําของโครงการส่งน้ําและบํารุงรักษา นิมิตร เฉิดฉันท์พิพัฒน์, วราวุธ วุฒิวณิชย์

ิศว กร สง รมเ วน กษ ลิข ตร สิท แห ธิ์ ่งป ร

ะเ

38 การออกแบบและพัฒนาเครื่องปอกเปลือกผลมะพร้าวอ่อนแบบใบมีดชัก ศิวลักษณ์ ปฐวีรัตน์, ฉัตรชัย ทิพยรัตน์, ชัยยะ จันทรา

สม

าค มว

43 The Production Conditions of Biodegradable Film Containing Pomelo Peel Extract for Staphylococcus aureus Inhibition Sawanit Aichayawanich

ไท ย

ทศ

ะเ

ิศว กร สง รมเ วน กษ ลิข ตร สิท แห ธิ์ ่งป ร

าค มว

สม

วารสารสมาคมวิศวกรรมเกษตรแห่งประเทศไทย ปีที่ 19 ฉบับที่ 1 (2556), 1-6

วารสารสมาคมวิศวกรรมเกษตรแห่งประเทศไทย ปีที่ 19 ฉบับที่ 1 (2556) 1-6 Available online at www.tsae.asia

บทความวิจัย ISSN 1685-408X

การจําแนกความสุก – แก่ของทุเรียนพันธุ์ “หมอนทอง” แบบไม่ทําลายด้วยสเปกโทรสโกปีช่วงแสงที่มองเห็นได้ที่ เปลือก Non-destructive classification of durian maturity of ‘Monthong’ cultivar by visible spectroscopy of the husk ประกิต ทิมขํา1*, อนุพันธ์ เทอดวงศ์วรกุล2 Prakit Timkhum1*, Anupun Terdwongworakul2 1

สาขาอุตสาหกรรมเกษตร คณะวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีการเกษตร มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลล้านนา น่าน, น่าน, 55000 Agro-Industry Program, Faculty of Science and Agricultural Technology, Rajamangala University of Technology Lanna Nan, Nan, 55000 2 ภาควิชาวิศวกรรมเกษตร, คณะวิศวกรรมศาสตร์ กําแพงแสน, มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ วิทยาเขตกําแพงแสน, นครปฐม, 73140 2 Department of Agricultural Engineering, Faculty of Engineering at Kamphaengsaen, Kasetsart University - Kamphaengsaen Campus, Nakhon Pathom, 73140 *Corresponding author: Tel: +66-8-6881-2254, Fax: +66-54-771-398, E-mail: prakit_ti@rmutl.ac.th

ิศว กร สง รมเ วน กษ ลิข ตร สิท แห ธิ์ ่งป ร

ะเ

ทศ

ไท ย

1

าค มว

บทคัดย่อ การเก็บเกี่ยวทุเรียนอ่อนทําให้เกิดปัญหาการส่งออกทุเรียน สีที่เปลือกผลเป็นดัชนีหนึ่งที่ใช้บ่งบอกความสุก-แก่ของทุเรียน งานวิ จัยนี้มีวัตถุป ระสงค์เพื่อ สร้างโมเดลจํา แนกความสุ ก-แก่ของทุเรียนพั นธุ์หมอนทองแบบไม่ต้องทําลายผลทุเรียนด้วยข้อมู ล สเปกโทรสโกปีช่วงแสงที่มองเห็นได้ของเปลือกผลทุเรียน โดยวัดข้อมูลสเปกตรัมการดูดกลืนแสงที่เปลือกผลสําหรับทุเรียนที่มีอายุหลัง ดอกบาน 5 ช่วงอายุตั้งแต่ 106 ถึง 134 วัน จากการวิเคราะห์ข้อมูลแบบจําแนกกลุ่ม พบว่า โมเดลสามารถคัดแยกทุเรียนออกเป็น 5 กลุ่มได้ถูกต้อง 83.3%

สม

คําสําคัญ: ทุเรียน, ความสุกแก่, เปลือก

Abstract Harvesting immature durian is problematic for durian exporters. The color of durian husk is one of the indexes used to indicate mature durians. The objective of this research was to obtain a non-destructive maturity classification model of Monthong durians based on visible spectroscopy of durian husk. Absorbance spectral data of durian husk, of which age ranged from 106 to 134 days after anthesis, were measured. The data discriminant analysis showed that model can be separated into five groups which have 83.3% of accuracy.

Keywords: Durian, Maturity, Husk 1 บทนํา

ประเทศไทยถือว่าเป็นผู้นําในการปลูก และผลิตทุเรียนที่มี คุณภาพสูงรายใหญ่ที่สุดในโลก สถิติการส่งออกทุเรียนสดของ ประเทศไทยในปี 2555 มีประมาณ 326,097 ตัน คิดเป็นมูลค่า ประมาณ 5,800 ล้ า นบาท (สํ า นั ก งานเศรษฐกิ จ การเกษตร, 2556) อย่างไรก็ตามหลายปีที่ผ่านมา ผู้บริโภค และผู้ค้า ยังคง

ประสบปัญหาการส่งออกทุเรียนอ่อน ซึ่งอาจมีสาเหตุจากความ ผิดพลาดในการคัดเลือก หรือการจงใจของคนคัดเลือก ดัชนีการ เก็บเกี่ยวที่ชาวสวนใช้ในการพิจารณาคัดเลือกความบริบูรณ์ของ ผลทุ เ รี ย นคื อ นั บ อายุ วั น หลั ง ดอกบาน ดู สี แ ละลั ก ษณะทาง กายภาพ ที่ตําแหน่งต่างๆ ของผลทุเรียน โดยผลทุเรียนที่แก่จัด สีที่ปลายหนามจะออกสีน้ําตาลเข้ม สีผลด้านบนจะมันและแห้ง 1

Thai Society of Agricultural Engineering Journal Vol. 19 No. 1 (2013), 1-6

ไท ย

วั นหลั ง ดอกบานของมะม่ว งได้ถู ก ต้อ ง 95% โดยใช้ ส มบั ติทาง กายภาพ ทางกล และทางแสง ด้วยเทคนิคการวิเคราะห์ข้อมูล แบบ Discriminant Analysis (DA) และ Pholpho et al.

(2011) จําแนกความช้ําของลําไยโดยใช้สเปก-โตรสโกปีช่วงแสง ที่มองเห็นได้ถูกต้อง 100% อย่างไรก็ตามยังไม่พบว่ามีรายงานการวิจัยที่เกี่ยวกับการวัดสี ที่ เ ปลื อ กของผลทุ เ รี ย นเพื่ อ ใช้ เ ป็ น ตั ว บ่ ง ชี้ ค วามสุ ก แก่ ซึ่ ง เป็ น วิธีการหนึ่ งที่เกษตรกรใช้เป็น ดัชนีบอกความสุกแก่ของทุเรียน งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อพัฒนาโมเดลที่ใช้ในการคัดแยกผล ทุเรียนตามความสุกแก่ โดยการประยุกต์ใช้สเปกโทรสโกปีช่วง แสงที่มองเห็นได้ของเปลือกผลทุเรียน ซึ่งเป็นการตรวจสอบแบบ ไม่ตอ้ งทําลายผลทุเรียน 2 อุปกรณ์และวิธีการ

ทศ

2.1 ตัวอย่างทดสอบ

ะเ

ใช้ ผ ลทุ เ รี ย นพั น ธุ์ ห มอนทอง จากสวนทุ เ รี ย นในจั ง หวั ด นครศรีธรรมราช ทําเครื่องหมายที่ช่อดอกหลังผสมเกสรเพื่อนับ อายุวันหลังดอกบาน (days after anthesis; DAA) สุ่มเก็บผล ทุเรียนที่อายุผล 106 113 120 127 134 DAA ช่วงอายุละ 25 ผล รวมทั้งหมดจํานวน 125 ผล แล้วขนส่งจากสวนโดยรถตู้ ปรั บ อากาศ มาที่ ห้ อ งปฏิ บั ติ ก ารภาควิ ช าวิ ศ วกรรมเกษตร คณะวิศวกรรมศาสตร์ กําแพงแสน มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ วิทยาเขตกําแพงแสน จังหวัดนครปฐม นํามาเก็บรักษาที่อุณหภูมิ 25oC เป็นเวลา 1 คืนก่อนทําการวัดค่าการดูดกลืนแสง

สม

าค มว

ิศว กร สง รมเ วน กษ ลิข ตร สิท แห ธิ์ ่งป ร

ร่องพูเป็นสีน้ําตาล ก้านผลแข็งเมื่อดัดงอจะดีดกลับ ปากปลิงจะ ขยายออก เมื่อบีบปลายหนามเข้าหากันจะดีดกลับคล้ายสปริง ร่องพูห่ า งมากขึ้น หรื อ เมื่ อ เคาะที่ ผ ลจะมี เสีย งโพรกและโปร่ ง และมีน้ําหนักเนื้อแห้งขั้นต่ํา 32% (สํานักงานมาตรฐานสินค้า เกษตรและอาหารแห่งชาติ, 2546) วิธีการดังที่กล่าวมาแล้วนั้น ต้องใช้ความชํานาญและประสบการณ์ของผู้คัดเลือก ทําให้เกิด ความคลาดเคลื่อนในการพิจารณาความบริบูรณ์ได้ วิธีการวัดค่าต่างๆ ไม่สามารถวัดสมบัติของเนื้อทุเรียนได้ โดยตรงเนื่องจากเปลือกของทุเรียนมีความหนา ดังนั้นการวัดที่ อาศัยสมบัติของเปลือก ก้าน หรือหนาม จึงเป็นวิธีการวัดค่าที่ สามารถทําได้ ซึ่งมีงานวิจัยที่แสดงถึงความสัมพันธ์ระหว่างสมบัติ ของหนาม เปลือก หรือก้าน ที่สัมพันธ์กับความสุก-แก่หรือในที่นี้ ก็คือ อายุวันหลังดอกบาน หรือน้ําหนักแห้งของเนื้อผลทุเรียน Kongrattanapsert et al. (2001) ใช้วิธีการวัดค่า force vibration ประมาณความสุก-แก่ของทุเรียนโดยใช้วิธีกระตุ้นที่ บริเวณร่องหนามกลางผลทุเรียนด้วยความถี่ต่ํา และคงที่ (30 Hz) แล้ววัดค่าการสั่นสะเทือนที่ส่งผ่านผลทุเรียนด้านหนึ่งไปยังฝั่งตรง ข้ามอีกด้านหนึ่งของผลโดยใช้ laser doppler เป็นตัวรับแล้ว แปลงค่าเป็นสัญญาณไฟฟ้าที่สามารถอ่านด้วยออสซิโลสโคปได้ พบว่า ทุเรียนอ่อนจะมีค่าความถี่ และ amplitude น้อยกว่า ทุเรียนแก่ Rutpralom et al. (2002) ใช้คลื่นไมโครเวฟที่ความถี่ 3 GHz วัดความชื้นของทุเรียนแล้วนําไปเปรียบเทียบกับ เปอร์ เ ซ็ น ต์ ค วามแห้ ง ต่ อ น้ํ า หนั ก เพื่ อ วั ด ความสุ ก ของทุ เ รี ย น Neamsorn and Terdwongworakul (2004) วัดเสียงเคาะ และความแข็ง แรงของก้า นผลทุเรี ยน ที่ สัมพันธ์กับ เปอร์เซ็น ต์ น้ําหนักแห้งเนื้อ ใช้ประเมินความสุกแก่ทุเรียนได้ Pathaveerat et al. (2008) นําเทคนิคการวิเคราะห์แบบหลายตัวแปร ที่วัดค่า โดยไม่ต้องทําลายผล ในการตรวจสอบความสุกแก่ของสับปะรด สามารถทํานายความสุกแก่ได้มีความแม่น 75.7% Jha et al.

(2006, 2007) ใช้ spectrophotometer ในการวัดสีผิวของ มะม่วง เพื่อหาปริมาณของแข็งที่ละลายน้ํา และความแน่นเนื้อ โดยใช้ค่าของสเปกตรัมที่มองเห็นได้ที่ช่วงความยาวคลื่น 440 และ 480 nm และยังสามารถพัฒนาโมเดลทํานาย ค่าเฉลี่ยความ แน่นเนื้อของการเก็บเกี่ยว (R2 = 0.8) โดยใช้สเปกตรัมที่มองเห็น ได้ ช่วงความยาวคลื่น 530-550 nm Wanitchang et al.

(2010) หาดัชนีการแยกความสุกแก่ของผลแก้วมังกร พบว่าค่า การสะท้อนแสงของผลแก้วมังกรมีค่าสูงสุดที่ช่วงความยาวคลื่น 550 และ 650 nm และสามารถใช้ทํานายค่าความแน่นเนื้อของ ผลแก้วมังกรได้ Wanitchang et al. (2011) สามารถทํานายอายุ 2

2.2 การวัดค่าการดูดกลืนแสง

ผลทุเรียนที่แก่จัด สีที่ปลายหนามจะออกสีน้ําตาลเข้ม สีผล ด้านบนจะมันและแห้ง ร่องพูเป็นสีน้ําตาล (Sripanich, 2011) ซึ่งการที่สีที่เปลือกมีการเปลี่ยนแปลงเป็นตัวแปรหนึ่งที่ใช้เป็น ดัชนีชี้วัดความสุก-แก่ นํา ผลทุเรียนมาวั ดค่ าการดูดกลืนแสง ด้วยเครื่องมื อวัดค่า การดูดกลืนแสง (USB2000 OCEAN OPTIC) ดังแสดงใน Figure 1 ใช้แหล่งกําเนิดแสงเป็นหลอดไฟฮาโลเจน 150 W ไฟเบอร์ ออปติ ค และเลนส์ (QP1000-2-UV/VIS) ตั ว รั บ สั ญ ญาณและ แปลงสัญญาณด้วยเครื่องคอมพิวเตอร์แบบพกพา โดยวัดที่ช่วง ความยาวคลื่น 350-750 nm ที่บริเวณเปลือกกลางพูเอก และพู รองอีกสองพูๆ ละสามจุด รวมทั้งหมด 9 จุดต่อผล โดยก่อนทํา การวัดแต่ละช่วงอายุ จะต้องทําการวัดแท่งเทปลอนสีขาว (R) และสีดํา (D) ซึ่งใช้เป็นค่าในการคํานวณสัญญาณที่วัดได้จากค่า

วารสารสมาคมวิศวกรรมเกษตรแห่งประเทศไทย ปีที่ 19 ฉบับที่ 1 (2556), 1-6 สะท้อนแสงเป็นค่าการดูดกลืนแสง (absorbance spectra; A) โดยสมการ (1) จากคู่ มือเครื่ อ งมื อวั ดค่ า การดู ด กลื น แสง (USB2000 OCEAN OPTIC) (1)

โดยที่ S = Sample intensity at wavelength  D = Dark intensity at wavelength  R = Reference intensity at wavelength 

3.1 ค่าเปอร์เซ็นต์น้ําหนักแห้ง

ทศ

ไท ย

ผลการทดลองพบว่า %DM เพิ่มขึ้นตามอายุวันหลังดอกบาน ที่มากขึ้นดัง Figure 2 สอดคล้องกับ Siriphanich (2011) ยกเว้น ที่อายุ 127 DAA กลับมีค่าเฉลี่ย %DM ลดลงต่ํากว่าที่อายุ 120 DAA มีสาเหตุอาจเนื่องมาจากในช่วงเก็บเกี่ยวมีฝนตกชุกมากทํา ให้มีความชื้นสูง ในขณะที่ช่วงอายุ 134 DAA ค่าเฉลี่ย %DM เท่ากับ 33.10 ซึ่งสูงกว่าเกณฑ์ขั้นต่ําของผลทุเรียนแก่ (สํานักงาน มาตรฐานสินค้าเกษตรและอาหารแห่งชาติ, 2546)

ิศว กร สง รมเ วน กษ ลิข ตร สิท แห ธิ์ ่งป ร

ค่าเปอร์เซ็นต์น้ําหนักแห้ง (Percent dry matter; %DM) ได้จากนําเนื้อทุเรียนจากกลางพูของทุกๆ พูเพื่อเป็นตัวแทนของ ทั้ ง ผลมาสั บ ให้ ล ะเอี ย ด จํ า นวน 20 g ต่ อ ผล นํ า ไปอบแห้ ง ที่ อุ ณ หภู มิ 70oC เป็ น เวลา 48 h หรื อ จนกว่ า น้ํ า หนั ก คงที่ (Sangwanangkul et al., 2000) แล้ ว คํ า นวณหาค่ า %DM โดยสมการ (2)

3.2 ค่าสมบัติการดูดกลืนแสง

(2)

w1 = น้ําหนักเนื้อทุเรียนก่อนอบ (g) w2 = น้ําหนักเนื้อทุเรียนหลังอบ (g)

ผลการทดลองพบว่าค่าเฉลี่ยการดูดกลืนแสง (A) ที่เปลือก ผลทุเรียนอายุ 106 113 120 127 และ134 DAA ที่ช่วงความ ยาวคลื่น 350 – 750 nm (ที่ค่าความละเอียดของเครื่องมือวัด เท่ากับ 0.37 nm) ค่าการดูดกลืนแสงเฉลี่ยที่วัดได้มีค่าเพิ่มขึ้น เป็นลําดับ

าค มว

โดยที่

reflectance

3 ผลและวิจารณ์

2.3 การวัดค่าเปอร์เซ็นต์น้ําหนักแห้ง

w  %DM   1   100  w2 

Figure 1 Schematic diagram of measurement of the husk of durian.

ะเ

 S D  A   log10      R  D 

2.4 การวิเคราะห์ข้อมูลเพื่อแบ่งกลุ่มช่วงอายุ

สม

นําข้อมูลกลุ่มทุเรียน และค่าการดูดกลืนแสงที่เปลือก (A) ของผลทุเรียน มาวิเคราะห์สร้างโมเดลจําแนกกลุ่ม โดยใช้ค่าการ ดูดกลืนแสงเป็นตัวแปรอิสระ และกลุ่มทุเรียนเป็นตัวแปรตาม ด้วยวิธีการวิเคราะห์จําแนกกลุ่ม (Discriminant analysis; DA) โดยใช้โปรแกรม SPSS version 11.5 (SPSS Inc., Chicago, USA) ในการวิเคราะห์จะเรียงลําดับ %DM ของตัวอย่างในแต่ละ กลุ่มช่วงอายุ DAA จากน้อยไปมากและแบ่งตัวอย่างสลับกัน ออกเป็นกลุ่ม calibration และกลุ่ม validation ในอัตราส่วน 1:1 ทั้ ง นี้ เ พื่ อ ให้ ตั ว อย่ า งทั้ ง สองกลุ่ ม มี ก ารกระจายตั ว ของค่ า %DM ใกล้เคียงกัน จากนั้นนําข้อมูลกลุ่ม calibration มา วิเคราะห์สร้างโมเดลทํานายแล้วนําโมเดลที่ได้มาทํานายจําแนก กลุ่มโดยใช้ข้อมูลกลุ่ม validation เพื่อทดสอบความแม่นยําของ โมเดล ในการทํานายการจําแนกกลุ่ม

Figure 2 Change in dry matter percentage of durian flesh with number of days after anthesis (error bars represent standard deviations). ตามอายุวันหลังดอกบาน (Figure 3) 5 ช่วงอายุตั้งแต่ 106 113 120 127 และ 134 DAA สอดค ล้ อ งกั บ กั บ งานวิ จั ย ของ Timkhum and Terdwongworakul (2012) ที่ ค่ า เ ฉ ลี่ ย การดูดกลืนแสงที่ปลายหนามของผลทุเรียนพันธุ์หมอนทองเรียง 3

Thai Society of Agricultural Engineering Journal Vol. 19 No. 1 (2013), 1-6

การจํ า แนกความสุ ก -แก่ ข องทุ เ รี ย นพั น ธุ์ ห มอนทองแบบ ไม่ต้องทําลายผลทุเรียนด้วยสเปกโทรสโกปีช่วงแสงที่มองเห็นได้ ของเปลื อ กผลทุ เ รี ย น โดยใช้ ส เปกตรั ม การดู ด กลื น แสงที่ เปลี่ ย นแปลงของคลอโรฟิ ล ล์ เ อ และบี ที่ เ ปลื อ กผลทุ เ รี ย น ด้วยการวิเคราะห์ข้อมูลแบบจําแนกกลุ่ม (DA) สามารถสร้าง โมเดลทํานายอายุวันหลังดอกบานแบ่งออกเป็น 5 ช่วงอายุจาก 106 ถึง 134 DAA ได้ถูกต้อง 83.3%

ิศว กร สง รมเ วน กษ ลิข ตร สิท แห ธิ์ ่งป ร

ผลการวิเคราะห์จําแนกกลุ่มแบบ DA โดยแบ่งกลุ่มตัวอย่าง ออกเป็นกลุ่ม calibration (n=65) และ กลุ่ม validation (n=60) (Table 1) ใช้ค่าเฉลี่ยของสเปกตรัมการดูดกลืนแสงที่วัด ได้ ที่ เ ปลื อ กผลทุ เ รี ย นเรี ย งลํ า ดั บ จากน้ อ ยไปมากตาม %DM ของแต่ละช่วงอายุ DAA ความยาวคลื่นที่สําคัญได้แก่ ความยาว คลื่นที่ตรงกับช่วงการดูดกลืนแสงของคลอโรฟิลล์ เอ (410, 662 nm) บี (453 nm) (Gross, 1987) ในการวิเคราะห์ช่วงความยาว

ไท ย

4 สรุป

3.3 การวิเคราะห์การจําแนกกลุ่ม

ทศ

Figure 3 Absorbance of durian husk at different maturity stages represented by days after anthesis (DAA).

คลื่ น ช่ ว งแสงที่ ม องเห็ น ได้ ที่ ป ลายหนามของผลทุ เ รี ย น (Timkhum and Terdwongworakul, 2012) ที่ช่วงความยาว คลื่น 402 และ 687 nm ถูกใช้เป็นตัวแปรทํานาย และ DAA เป็นตัวแปรกลุ่ม เลือกตัวแปรเข้าโมเดลด้วยวิธี stepwise ความสามารถในการทํานายกลุ่มทุเรียนของโมเดลได้ผลดัง Table 2 โดยสามารถทํานายทุเรียนที่ 5 ช่วงอายุคือ 106 113 120 127 และ 134 DAA ได้ถูกต้อง 66.7 58.3 100 91.7 และ 100% ตามลํ า ดั บ ความสามารถโดยรวมในการทํ า นายคื อ 83.3% และจาก Figure 4 แสดงว่า function 1 ซึ่งอธิบายความ แปรปรวนในข้ อ มู ล ได้ 75% ทํ า หน้ า ที่ จํ า แนกทุ เ รี ย นกลุ่ ม 134 DAA ออกจากทุเรียนกลุ่มที่เหลือได้ ส่วน function 2 ซึ่งอธิบายความแปรปรวนในข้อมูลได้ 22% มีส่วนร่วมในการ จําแนกกลุ่มทุเรียนระหว่าง 106 113 120 127 DAA

ะเ

ตามอายุ DAA ที่ 4 ช่วงอายุคือ 113 120 127 และ134 DAA การดู ด กลื น แสงที่ เ พิ่ ม ขึ้ น ขณะทุ เ รี ย นมี อ ายุ ม ากขึ้ น แสดงว่ า สีทุเรียนมีความสว่างน้อยลงทําให้สะท้อนแสงน้อยลงหรือดูดกลืน แสงมากขึ้น

สม

าค มว

Table 1 Percentage dry weight of durian fruit in calibration and validation sets.

Calibration (n=65) DAAa (days) Min Max Mean SDa na Min 106 6.27 14.46 10.89 2.19 13 8.99 113 10.91 26.12 19.12 3.84 13 8.91 120 6.97 30.38 23.46 5.46 13 19.22 127 5.13 32.54 18.22 9.98 13 14.47 134 29.07 38.06 33.10 2.87 13 27.95 106-134 5.13 38.06 20.96 3.10 65 8.91 *DAA=days after anthesis; n=number of durian; SD=standard deviation.

4

Validation (n=60) Max Mean 14.72 12.09 19.93 15.83 31.12 24.42 28.83 22.02 38.97 32.94 38.97 21.46

SDa 1.86 3.20 3.17 4.63 3.78 1.01

na 12 12 12 12 12 60

วารสารสมาคมวิศวกรรมเกษตรแห่งประเทศไทย ปีที่ 19 ฉบับที่ 1 (2556), 1-6

106 8 4

Predicted maturity Group 113 120 127 4 7 1 12 1 11

134

12

Total 12 12 12 12 12 60

Jha, S.N., Kingsly, A.R.P., Chopra, S. 2006. Nondestructive determination of firmness and yellowness of mango during growth and strorage using visual spectroscopy. Biosystems Engineering 94(3), 397 - 402.

Jha, S.N., Chopra, S., Kingsly, A.R.P. 2007. Modeling of color values for nondestructive evaluation of maturity of mango. Journal of Food Engineering 78(1), 22 - 26.

Kongrattanaprasert, W., Arunrungrusmi, S., Pungsiri, B., Chamnongthai, K., Okuda, M. 2001. Nondestructive maturity determination of durian by force vibration and ultrasonic. International Journal of Uncertainty Fuzziness and Knowledge-Based Systems 9(6), 703 – 719.

Neamsorn, N., Terdwongworakul, A. 2004. Maturity index of ‘Montong’ durian based on stem strength and acoustic frequency response. Proceedings of Japan– Thailand Joint Symposium on Nondestructive Evaluation Technology, 18 – 21 May 2004. Bangkok, Thailand.

Pathaveerat, S., Terdwongworakul, A., Phaungsombut, A. 2008. Multivariate data analysis for classification of pineapple maturity. Journal of Food Engineering 89(2), 112 – 118.

Pholpho, P., Pathaveerat, S., Srisomboon, P. 2011.

Classifiication of longan fruit bruising using visible spectroscopy. Journal of Food Engineering 104(1), 169 – 172.

ิศว กร สง รมเ วน กษ ลิข ตร สิท แห ธิ์ ่งป ร

ะเ

ทศ

ไท ย

Table 2 Classification result.

Actual %Correct Classified Maturity group 106 66.7 113 58.3 120 100.0 127 91.7 134 100.0 Total 83.3

5 กิตติกรรมประกาศ

าค มว

Figure 4 Scatter plots Canonical Discrminat functions.

สม

ผู้วิจัยขอขอบคุณโครงการพัฒนาบัณฑิตศึกษาและเทคโนโลยี หลั ง การเก็ บ เกี่ ย วศู น ย์ น วั ต กรรมเทคโนโลยี ห ลั ง การเก็ บ เกี่ ย ว มหาวิ ท ยาลั ย เกษตรศาสตร์ และมหาวิ ท ยาลั ย เทคโนโลยี ร าช มงคลล้านนา น่าน ที่ให้การสนับสนุนการวิจัยครั้งนี้ 6 เอกสารอ้างอิง

สํานักงานเศรษฐกิจการเกษตร. 2556. เอกสารสถิติการเกษตร ของประเทศไทย ปี 2556. แหล่ ง ข้ อ มู ล : http://www. oae.go.th/oae_report/export_import/export_result. php. เข้าถึงเมื่อ 24 มกราคม 2556. สํ า นั ก งานมาตรฐานสิ น ค้ า เกษตรและอาหารแห่ ง ชาติ . 2546. มาตรฐานสินค้าเกษตรและอาหารแห่งชาติ, มกอช.3 – 2546.

Gross, J. 1987. Pigment in Fruits. Academic Press Ltd., London. 260 pp.

5

สม

าค มว

ทศ ะเ

ิศว กร สง รมเ วน กษ ลิข ตร สิท แห ธิ์ ่งป ร

Rutpralom, T., Kumhom, P., Chamnongthai, K. 2002.

Nondestructive maturity determination of durian by using microwave oisture sensing. IEEE International Conference on Industrial and Technology (ICIT), 11 – 14 December 2002. Bangkok, Thailand.

Sangwanangkul, P., Siriphanich, J. 2000. Growth and maturation of durian fruit cv. Monthong. Thai Journal of Agricltural Science 33(1-2), 75 – 82.

Siriphanich J. 2011. Durian (Durio zibethinus Merr.), In: Yahia, EM. (Ed)., Postharvest biology and technology of tropical and subtropical fruit. Cocona to mango, 3. Woodhead Publishing, UK. Timkhum, P., Terdwongworakul, A. 2012. Non-destructive classification of durian maturity of ‘Monthong’ cultivar by means of visible spectroscopy of the spine.

Journal of Food Engineering 112(4), 263 – 267.

Wanitchang, J., Terdwongworakul, A., Wanichng, J., Noypitak, S. 2010. Maturity sorting index of dragon fruit: Hylocereus polyrhizus, Journal of Food Engineering 100(3), 409 – 416.

Wanitchang, P., Terdwongworakul, A., Wanichng, J., Nakawajana, N. 2011. Non-destructive maturity classification of mango based on physical, mechanical and optical properties. Journal of Food Engineering 105(3), 477 – 484.

ไท ย

Thai Society of Agricultural Engineering Journal Vol. 19 No. 1 (2013), 1-6

6

วารสารสมาคมวิศวกรรมเกษตรแห่งประเทศไทย ปีที่ 19 ฉบับที่ 1 (2556), 7-13

วารสารสมาคมวิศวกรรมเกษตรแห่งประเทศไทย ปีที่ 19 ฉบับที่ 1 (2556) 7-13 Available online at www.tsae.asia

บทความวิจัย ISSN 1685-408X

การศึกษาการอบแห้งกากมันสําปะหลังโดยใช้เครื่องอบแห้งแบบตะแกรงหมุน A Study of Drying Cassava Pulp Using a Rotary Screen Dryer วิเชียร ดวงสีเสน1, เทวรัตน์ ตรีอํานรรค1,*, นัยวัฒน์ สุขทั่ง1, วีรชัย อาจหาญ1 Wichian Duangsrisen1, Tawarat Treeamnuk1,*, Naiyawat Sukthang1, Weerachai Arjharn1 1

สาขาวิชาวิศวกรรมเกษตร สํานักวิชาวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีสุรนารี จ. นครราชสีมา 30000 School of Agricultural Engineering, Institute of Engineering, Suranaree University of Technology, Nakhon Ratchasima, 30000 *Corresponding author: Tel: +66-44-224-583, Fax: +66-44-224-610, E-mail: tawarat@sut.ac.th 1

ิศว กร สง รมเ วน กษ ลิข ตร สิท แห ธิ์ ่งป ร

ะเ

ทศ

ไท ย

บทคัดย่อ งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อหาสภาวะที่เหมาะสมสําหรับการอบแห้งกากมันสําปะหลังด้วยเครื่องอบแห้งแบบตะแกรงหมุน ต้นแบบซึ่งมีขนาดรูตะแกรง 3 mm ความจุ 0.5 m3 ใช้แก๊ส LPG เป็นเชื้อเพลิง ทดสอบอบแห้งกากมันสําปะหลังที่ผ่านการปรับปรุง คุณสมบัติด้วยวิธีการเอกซ์ทรูชั่น ปริมาณ 20, 40 และ 60 kg ที่สภาวะการอบแห้งอุณหภูมิลมร้อน 100°C และ 120°C อัตราการไหล ของอากาศ 0.25 m3 s-1 ความเร็วรอบโรตารี 6 rpm ประเมินสมรรถนะการอบแห้งจากเส้นลักษณะการอบแห้ง อัตราการอบแห้ง เวลาในการอบแห้ง ความชื้นสุดท้ายของผลิตภัณฑ์และความสิ้นเปลืองพลังงานจําเพาะ ผลจากการทดสอบพบว่าสภาวะที่เหมาะสมใน การอบแห้งกากมันสําปะหลังคือ อุณหภูมิการอบแห้ง 100°C และปริมาณกากมันสําปะหลัง 40 kg เนื่องจากมีอัตราการอบแห้งสูงสุด คือ 13.60 kgwater h-1 โดยใช้พลังงานจําเพาะในการระเหยน้ําและระยะเวลาในการอบแห้งต่ําสุดคือ 5.62 MJ (kgwater)-1 และ 1.5 h ตามลําดับ โดยกากมันสําปะหลังที่ค้างในตะแกรงห้องอบแห้งมีความชื้นเฉลี่ย 14.55%db และมีสัดส่วนมวลแห้งคงค้าง 44% คําสําคัญ: กากมันสําปะหลัง, การลดความชื้น, เครื่องอบแห้งแบบตะแกรงหมุน

สม

าค มว

Abstract This research aims to determine the optimum conditions of cassava pulp drying using a rotary screen dryer. The dryer was used in this study with 3 mm of screen, 0.5 m3 of volume capacity and using LPG as fuel.

The experiment was performed by drying of cassava pulp that was properties improvement by extrusion method of 20, 40 and 60 kg. The 100°C and 120°C of drying air temperature, 0.25 m3 s-1 of drying air flow rate, and 6 rpm of rotary speed were set as drying conditions. Drying characteristics, drying rate, drying time, final moisture content, and specific energy consumption (SEC) were determined to evaluate the cassava pulp drying. The result indicated that the most suitable cassava pulp drying are drying air temperature of 100°C and capacity 40 kg of cassava pulp since it gave the highest drying rate of 13.60 kgwater h-1, the lowest in specific energy consumption and drying time of 5.62 MJ (kgwater)-1 and 1.5 h, respectively. The final moisture content and dry solid of residue cassava pulp in the sieve were 14.55%db and 44%, respectively.

Keywords: cassava pulp, drying, rotary screen dryer 1 บทนํา

ประเทศไทยมีปริมาณผลผลิตมันสําปะหลังกว่า 20 ล้านตัน ต่อปี (สํานักงานเศรษฐกิจการเกษตร, 2551) ผลผลิตหัวมัน

สําปะหลังทั้งหมดในประเทศไทย 50% จะนําไปผลิตเป็นมันเส้น หรือมันอัดเม็ด และอีก 50% จะนําไปผลิตเป็นแป้งมันสําปะหลัง ซึ่ ง ในกระบวนการผลิ ตแป้ ง มั น สํ า ปะหลั ง จะมี ผ ลพลอยได้ คื อ เปลื อ กและกากมั น สํ า ปะหลั ง โดยในกระบวนการสกั ด แป้ ง มั น 7

Thai Society of Agricultural Engineering Journal Vol. 19 No. 1 (2013), 7-13 หลายชนิด เช่น ข้าวเปลือก (กิตติพงษ์, 2537) มันเส้น (วีรชัย และคณะ, 2552) พริก (พิพัฒน์, 2548) และข้าวโพด (ไพบูลย์, 2533) เป็นต้น แต่เนื่องจากกากมันสําปะหลังมีความชื้นสูง และ มีลักษณะการจับตัวเป็นก้อนจึงจําเป็นต้องมีการพัฒนารูปแบบ การอบแห้ ง เพื่ อ ลดปั ญ หาดั ง กล่ า ว ดั ง นั้ น งานวิ จั ย นี้ จึ ง มี วั ต ถุ ป ระสงค์ เ พื่ อ ศึ ก ษาการอบแห้ ง กากมั น สํ า ปะหลั ง ด้ ว ย เครื่องอบแห้งแบบตะแกรงหมุนที่พัฒนาขึ้นโดยการประยุกต์ใช้ เครื่องอบแห้งแบบโรตารี่ หรือเรียกอีกอย่ างหนึ่งว่า เครื่ องอบ แบบตะแกรงหมุน (Rotary screen dryer) 2 อุปกรณ์และวิธีการ 2.1 กากมันสําปะหลัง

ะเ

ทศ

ไท ย

กากมั น สํ า ปะหลั ง สดได้ จ ากโรงงานแป้ ง มั น สํ า ปะหลั ง (บริ ษั ท อุ ต สาหกรรมแป้ ง โคราช จํ า กั ด , จั ง หวั ด นครราชสี ม า) มีความชื้นเริ่มต้นเฉลี่ย 371.25%db ความหนาแน่นเฉลี่ย 712.50 kg m-3 มีลักษณะปรากฏดังแสดงใน Figure 1a จากนั้น ทําการปรับปรุงคุณสมบัติด้วยเครื่องเอ็กซ์ทรูเดอร์ต้นแบบ (วีรชัย และคณะ, 2552) ขนาดรูหัวดาย 6 mm ความเร็วรอบ 70 rpm ทํ า ให้ ค วามชื้ น กากมั น สํ า ปะหลั ง ลดลงเหลื อ 234.56%db ความหนาแน่นเฉลี่ย 571.45 kg m-3 และมีลักษณะปรากฏ ดังแสดงใน Figure 1b

สม

าค มว

ิศว กร สง รมเ วน กษ ลิข ตร สิท แห ธิ์ ่งป ร

สําปะหลัง จะก่อให้เกิดผลพลอยได้ในรูปกากมันสําปะหลังเป็น จํานวนมาก (หัวมันสําปะหลังสด 1 ตัน จะให้ปริมาณกาก มันสําปะหลังประมาณ 60 kg) คิดเป็น 600,000 ตันต่อปี อย่างไรก็ดีเมื่อพิจารณาคุณสมบัติทางเคมีของกากมันสําปะหลัง พบว่ า มี ศั ก ยภาพที่ จ ะนํ า มาใช้ ป ระโยชน์ ไ ด้ ม ากเนื่ อ งจากกาก มันสําปะหลังมีองค์ประกอบของแป้งสูงถึง 64.6% ของน้ําหนัก แห้ ง จึ ง นิ ย มนํ า ไปใช้ เ ป็ น แหล่ ง คาร์ โ บไฮเดรตในอาหารสั ต ว์ (ปิยนาถ, 2547) หรือนําไปใช้เป็นแหล่งคาร์โบไฮเดรตให้จุลินทรีย์ ในกระบวนการหมักแบบ Solid-state ในการผลิตสารประกอบ ต่ า งๆ ที่ ใ ช้ ใ นอุ ต สาหกรรม กากมั น สํ า ปะหลั ง ที่ อ อกจาก กระบวนการผลิตมักมีความชื้นสูงประมาณ 60 – 82%wb จึงนําไปใช้ประโยชน์ได้ยาก ซึ่งหากปล่อยทิ้งไว้จะถูกย่อยสลาย โดยจุลินทรีย์ในสิ่งแวดล้อม ก่อให้เกิดกลิ่นเหม็นรบกวนชุมชนที่ อยู่รอบข้าง ดัง นั้นจึงจําเป็นต้ องลดความชื้นกากมันสําปะหลั ง เพื่อให้สามารถเก็บรักษาและนําไปใช้ประโยชน์ได้ ในปัจจุบันการ ลดความชื้นกากมันสําปะหลังยังใช้วิธีการตากลานคอนกรีตขนาด ใหญ่ ในช่ ว งฤดู ฝ นการตากจะเป็ น ไปได้ ย ากทํ า ให้ ก ากมั น สําปะหลังบางส่วนไม่สามารถตากได้ทันทําให้สูญเสียไปโดยเปล่า ประโยชน์ แ ละก่ อ ให้ เ กิ ด กลิ่ น เหม็ น รบกวนชุ ม ชนรอบข้ า ง ประกอบกับการนําเทคโนโลยีการทําแห้งมาประยุกต์ใช้ในการ แปรรูปกากมันสําปะหลังยังคงมีน้อยทําให้ขาดแคลนทางเลือก ของเทคโนโลยีในการนํามาประยุกต์ใช้ให้เหมาะสม จากการตรวจ เอกสารพบว่า มี การศึ กษาการอบแห้ง กากมั นสํ าปะหลั งโดยใช้ สายพานอบแห้งแบบต่อเนื่อง (สุระ, 2553) โดยทําการทดลอง เพื่ อ หาการเปลี่ ย นแปลงของความชื้ น ที่ เ วลาต่ า งกั น ของการ อบแห้งกากมันสําปะหลัง ผลการทดลองพบว่า ความชื้นของ กากมันสําปะหลังมีค่าลดลงเรื่อยๆ เมื่อเวลาการอบแห้ง อุณหภูมิ และความเร็วลมร้อนเพิ่มขึ้น จุดที่เหมาะสมในการอบแห้ง กากมันสําปะหลังในการทดลองนี้ คือความเร็วลมร้อน 8 m s-1 และอุณหภูมิอบแห้ง 80°C ทําให้กากมันสําปะหลังมีความชื้น ลดลงเหลือ 7.69%wb โดยใช้ระยะเวลาในการอบแห้ง 2 h เทคโนโลยี ก ารอบแห้ ง ที่ น่ า สนใจที่ จ ะนํ า มาประยุ ก ต์ ใ ช้ กั บ การอบแห้ ง กากมั น สํ า ปะหลั ง คื อ การอบแห้ ง แบบถั ง หมุ น หรื อ แบบโรตารี่ (Drum or rotary dryers) ซึ่ ง มี ข้ อ ดี คื อ สามารถทําการอบแห้งได้ทั้งแบบต่อเนื่องและแบบกะ การหมุน ของถังทรงกระบอกอบแห้งที่ติดครีบหรือใบพาช่วยโรยวัสดุผ่าน อากาศร้อนทําให้วัสดุสัมผัสกับลมร้อนได้ทั่วถึงจึงทําให้อัตราการ ลดความชื้นเพิ่มขึ้น (สมชาติ, 2540) ด้วยข้อดีนี้จึงได้นําการ อบแห้ ง แบบโรตารี่ ม าประยุ ก ต์ ใ ช้ กั บ การอบแห้ ง วั ส ดุ เ กษตร 8

(a) (b) Figure 1 Fresh cassava pulp (a) before and (b) after being extruded.

2.2 เครื่องอบแห้ง

เครื่องอบแห้งแบบตะแกรงหมุน (Figure 2) มีขนาดความจุ ของถังอบแห้ง 0.5 m3 ทําด้วยตะแกรงซึ่งมีขนาดรูตะแกรง 3 mm ทํางานที่ความเร็วรอบการหมุนของถังอบแห้ง 6 rpm ใช้แก๊ส LPG เป็นแหล่งเชื้อเพลิงเพื่อผลิตลมร้อน ด้านนอกตีหุ้ม ด้วยฉนวนเป็นกล่องสี่เหลี่ยมพร้อมด้านบนเจาะช่องสําหรับป้อน วัสดุส่วนด้านล่างเจาะช่องเป็นทางออกของผลิตภัณฑ์อบแห้ง

วารสารสมาคมวิศวกรรมเกษตรแห่งประเทศไทย ปีที่ 19 ฉบับที่ 1 (2556), 7-13 (3.6 PE )  mLPG ( HHV ) mw

SEC 

(1)

โดยที่ SEC คือ ความสิ้นเปลืองพลังงานจําเพาะ (MJ (kgwater)-1), HHV คือ ค่าความร้อนสูงของ LPG (50.14 MJ kg-1, U.S. Department of energy, 2556), mLPG คือ มวลของ LPG ที่ใช้ ในการอบแห้ง (kg), mw คือ มวลของน้ําที่ระเหย (kg), PE คือ พลังงานไฟฟ้าที่ใช้ตลอดการอบแห้ง (kWh) Figure 2 Rotary screen dryer

2.4.2 อัตราการอบแห้ง (Drying Rate, DR)

2.3 ทดสอบและเก็บข้อมูล

เป็นความสามารถในการกําจัดความชื้นออกจากวัสดุโดยดู จากอัตราการระเหยน้ําออกจากกากมันสําปะหลังต่อระยะเวลาที่ ใช้ในการอบแห้ง (สมการ (2), สุทธิศักดิ์, 2543)

าค มว

สม

2.4 การประเมินสมรรถนะในการอบแห้ง

ในการประเมินสมรรถนะในการอบแห้งจะนําข้อมูลที่ได้ใช้ เป็นข้อมูลในการวิเคราะห์ความสิ้นเปลืองพลังงานจําเพาะในการ ระเหยน้ํา อัตราการอบแห้ง และระยะเวลาที่ใช้ในการอบแห้ง 2.4.1 วิเคราะห์หาความสิ้นเปลืองพลังงานจําเพาะ (Specific

Energy Consumption, SEC) ค่าความสิ้นเปลืองพลังงานจําเพาะในการอบแห้งด้วยเครื่อง อบแห้งแบบตะแกรงหมุน ประกอบด้วย พลังงานสองส่วน คือ พลังงานที่ใช้ในการผลิตลมร้อนจากก๊าซ LPG และพลังงานไฟฟ้า ที่ใช้ สํา หรั บขั บเคลื่ อนมอเตอร์ไ ฟฟ้ าสํ าหรั บพั ดลมและหมุ นถั ง ซึ่งค่า SEC สามารถหาได้จากสมการ (1) (ธนธัช และคณะ, 2552)

(2)

ทศ

ไท ย

m (Mpi - Mpf ) DR  d t

ะเ

โดยที่ DR คือ อัตราการอบแห้ง (kgwater h), Mpi คือ ความชื้น วัสดุก่อนอบแห้ง (%db), Mpf คือ ความชื้นวัสดุหลังอบแห้ง (%db), md คือ มวลแห้งของกากมัน (kgdry matter), t คือ เวลา ทั้งหมดที่ใช้ในการอบแห้ง (h)

ิศว กร สง รมเ วน กษ ลิข ตร สิท แห ธิ์ ่งป ร

นํากากมันสําปะหลังที่ผ่านการลดความชื้นเบื้องต้นด้วยเครื่อง เอ็กซ์ทรูเดอร์มาชั่งน้ําหนัก 20 kg ใส่เข้าถังอบปิดฝาเครื่องอบ แล้วทําการตั้งอุณหภูมิที่ตัวควบคุมอุณหภูมิ (Pm PRIMUS REM94, Primus Co., Ltd.) เปิดระบบการทํางานของเครื่องอบโดย กําหนดอุณหภูมิลมร้อน 100 และ 120°C ความเร็วรอบของ ตะแกรงหมุน 6 rpm ทุกๆ ช่วงเวลา 30 นาที ทําการเก็บข้อมูล น้ํ า หนั ก กากมั น สํ า ปะหลั ง ที่ ต กผ่ า นรู ต ะแกรงด้ ว ยเครื่ อ งชั่ ง (METTLER TOLEDO, MTL, IND221, พิกัด 1500 kg, ความละเอียด 0.01 kg) แล้วสุ่มตัวอย่างกากมันสําปะหลังที่ตก ผ่ า นรู ต ะแกรงและที่ ค้ า งภายในถั ง อบตํ า แหน่ ง ละ 5 ตั ว อย่ า ง เพื่อนําไปหาความชื้น บันทึกพลังงานไฟฟ้าที่ใช้ในการอบแห้งด้วย kWh-meter และชั่งน้ําหนักก๊าซ LPG ที่ใช้ในการอบแห้ง ทําการ อบแห้งจนกระทั่งตัวอย่างกากมันสําปะหลังที่ค้างภายในถังอบ มีความชื้นน้อยกว่า 15%db ทําการทดลองด้วยวิธีการข้างต้นซ้ํา โดยเปลี่ยนน้ําหนักกากมันสําปะหลังเริ่มต้นเป็น 40 และ 60 kg ตามลําดับ

2.4.3 สัดส่วนการร่วงผ่านตะแกรง

จะคิ ด ในรู ป ของมวลแห้ ง ของกากมั น สํ า ปะหลั ง ที่ ร่ ว งผ่ า น ตะแกรงต่อมวลแห้งของกากมันสําปะหลังเริ่มต้น (สมการ (3)) GPS 

GW  100 % AW

(3)

โดยที่ GPS คือ สัดส่วนการร่วงผ่านตะแกรง (%), GW คือ มวลแห้งของกากมันสําปะหลังที่ร่วงผ่านตะแกรง (kgdry matter), AW คือ มวลแห้งของกากมันสําปะหลังเริ่มต้น (kgdry matter) 3 ผลและวิจารณ์ 3.1 ลักษณะกากมันสําปะหลังที่ผ่านการอบแห้ง

กากมันที่ได้จากการอบแห้งจะแบ่งออกเป็น 2 ส่วน คือ กากมั น สํ า ปะหลั ง ที่ ร่ ว งผ่ า นรู ต ะแกรงของถั ง อบ และกากมั น สําปะหลังซึ่งยังคงค้างอยู่ภายในตะแกรงถังอบ โดยลักษณะของ กากมันสําปะหลังที่ร่วงผ่านรูตะแกรงจะมีลักษณะเป็นผงเส้นใย ละเอียด (Figure 3) ขนาดเล็กกว่ารูตะแกรง กากมันสําปะหลัง เหล่านี้จะร่วงผ่านตะแกรงมากในช่วงต้นทําให้มีเวลาสัมผัสกับ ลมร้อนได้น้อยความชื้นยังคงสูงจึงควรนํากลับมาลดความชื้นอีกครั้ง ขณะที่ ก ากมั น สํ า ปะหลั ง ส่ ว นที่ ยั ง คงค้ า งภายในถั ง ตะแกรง 9

Thai Society of Agricultural Engineering Journal Vol. 19 No. 1 (2013), 7-13 ทรงกระบอก (Figure 4) จะเป็นกากมันสําปะหลังที่จับตัวเป็น ก้อนโตกว่าขนาดรูตะแกรงจึงไม่ร่วงผ่านตะแกรงทําให้ได้รับความ ร้อนจากลมร้ อนอย่ างต่ อเนื่ อ งจึง มี ความชื้น ต่ํ าเมื่ อการอบแห้ ง สิ้นสุดลง

Figure 5 Proportion of cassava pulp that passed through the drying drum.

3.2 สมรรถนะการอบแห้ง

ไท ย

Figure 3 Cassava pulp pass through the sieve.

ิศว กร สง รมเ วน กษ ลิข ตร สิท แห ธิ์ ่งป ร

ะเ

ทศ

เมื่ อ พิ จ ารณาความสามารถในการลดความชื้ น กาก มันสํ าปะหลัง พบว่ ากากมัน สําปะหลั งที่ไ ด้จากการอบแห้ง ด้วย เครื่ อ ง อบ แห้ ง แบบตะแกรงหมุ น จ ะประกอบด้ ว ยกา ก มันสําปะหลัง 2 ส่วน คือ กากมันสําปะหลังที่ร่วงผ่านรูตะแกรง และกากมันสําปะหลังที่ค้างตะแกรง เมื่อพิจารณาพฤติกรรมการ อบแห้ ง ของกากมั น สํา ปะหลั ง ทั้ ง สองส่ วนนี้ พ บว่ า มี พ ฤติ ก รรม ที่เหมือนกัน (Figure 6) เมื่อพิจารณาจากปริมาณการบรรจุ กากมั น สํ า ปะหลั ง ในถั ง อบแห้ ง พบว่ า ปริ ม าณการบรรจุ ก าก มันสําปะหลังมีผลต่อความสามารถในการลดความชื้นของกาก มันสําปะหลัง โดยที่ปริมาณการบรรจุต่ําคือ 20 และ 40 kg ความสามารถในการลดความชื้นของกากมันสําปะหลังที่ได้จะมี ค่าใกล้เคียงกัน แต่เมื่อการบรรจุเพิ่มขึ้นเป็น 60 kg ความสามารถ ในการลดลงของความชื้นกากมันสําปะหลังจะมีค่าลดลงทําให้ใช้ เวลาในการอบแห้ง เพิ่มมากขึ้น ดัง นั้น ความสามารถในการลด ความชื้นจึงขึ้นอยู่กับปริมาณการบรรจุด้วย ปริมาณการบรรจุที่ น้อยเกินไป (20 kg) ทําให้มีสัดส่วนของปริมาตรว่างภายในถังอบ เหลื อ มากจึ ง เป็ น การบรรจุ ที่ ไ ม่ เ ต็ ม ความสามารถของเครื่ อ ง อบแห้ง ส่วนในกรณีที่บรรจุมากเกินไป (60 kg) ทําให้มีปริมาตร ว่างภายในถังอบเหลือน้อยโอกาสที่กากมันจะสัมผัสกับอากาศ ร้อนจึงน้อยกว่าทําให้ความสามารถในการลดความชื้นลดลง

Figure 4 Residue cassava pulp in the sieve.

สม

าค มว

สั ด ส่ ว นการร่ ว งผ่ า นตะแกรง จะขึ้ น อยู่ กั บ ปริ ม าณกากมั น สําปะหลังภายในถังอบและอุณหภูมิลมร้อนที่ใช้ในการอบแห้ง ซึ่ ง ปริ ม าณกากมั น สํ า ปะหลั ง ภายในถั ง อบที่ 20 และ 40 kg มีสัดส่วนการร่วงผ่านตะแกรงใกล้เคียงกันแต่สัดส่วนการร่วงผ่าน ตะแกรงสูงกว่าที่ 60 kg ทั้งนี้เนื่องจากเมื่อปริมาณการบรรจุเพิ่ม มากขึ้นทําให้ความต้านทานการรอดผ่านรูตะแกรงของกากมัน มีมากขึ้นจากชั้นของกากมันที่ติดกับผนังตะแกรง ส่วนที่อุณหภูมิ ลมร้อน 100°C มีสัดส่วนการร่วงผ่านตะแกรงน้อยกว่าอุณหภูมิ ลมร้อน 120°C ทั้งนี้เนื่องจากที่อุณหภูมิสูงกว่าจะทําให้ผิวด้าน นอกของก้ อ นกากมั น แห้ ง ก่ อ นเมื่ อ ได้ รั บ แรงจากการหมุ น และ กระแทกจากการโรยตัวทําให้เกิดการแตกตัวเป็นอนุภาคเล็กๆ รอดออกมาจากรู ต ะแกรงได้ แ ต่ ทั้ ง นี้ ก็ ขึ้ น อยู่ กั บ ปริ ม าณของ กากมันในถังอบด้วย (Figure 5)

10

วารสารสมาคมวิศวกรรมเกษตรแห่งประเทศไทย ปีที่ 19 ฉบับที่ 1 (2556), 7-13 ความชื้นที่อยู่ภายในเนื้อไม่ได้เป็นความชื้นอิสระซึ่งถูกกําจัดออก เบื้องต้นด้วยวิธีเอกซ์ทรูชั่น โดยที่ปริมาณการบรรจุ 20 และ 40 kg มีอัตราการอบแห้งที่ใกล้เคียงกันและสูงกว่าที่ปริมาณ บรรจุ 60 kg จึงทําให้ใช้เวลาในการอบแห้งที่น้อยกว่า

ไท ย

(a) Cassava pulp passed through the drying drum.

ทศ

Figure 7 Drying rate curves of cassava pulp.

าค มว

(b) Cassava pulp that remined in the drying drum.

Figure 6 Drying characteristic curve of cassava pulp.

สม

เมื่ อ พิ จ ารณาถึ ง อุ ณ หภู มิ ที่ ใ ช้ ในการอบแห้ ง พบว่ า การเพิ่ ม อุณหภูมิลมร้อนที่ใช้ในการอบแห้งจาก 100 เป็น 120°C ส่งผล ต่ อ ความสามารถในการอบแห้ ง กากมั น สํ า ปะหลั ง ด้ ว ยเครื่ อ ง อบแห้งตะแกรงหมุนโดยที่อุณหภูมิ 120°C สามารถลดความชื้น ได้ เร็ ว กว่ า แต่ ไ ม่เร็ ว กว่ า 1 ช่ วงของการเก็ บ ข้อมู ล คื อ 30 นาที จึงทําให้ระยะเวลาที่ใช้ในการอบแห้งกากมันสําปะหลังที่ปริมาณ การบรรจุ 20 และ 40 kg ยังคงใช้เวลา 1.5 h เท่าเดิม ส่วนที่ ปริมาณการบรรจุ 60 kg ก็ยังคงใช้เวลาในการอบแห้ง 3 h (Figure 6) จึงจะได้ความชื้นสุดท้ายตามต้องการ (ต่ํากว่า 15%db) เมื่อพิจารณาจากเส้นอัตราการอบแห้งของกากมัน สําปะหลังพบว่าการอบแห้งกากมั นสําปะหลั งมีพฤติกรรมการ อบแห้งอยู่ช่วงอัตราการอบแห้งลดลง (Falling rate period of drying) ในทุกสภาวะการอบแห้ง (Figure 7) ทั้งนี้เนื่องจาก ปริ ม าณความชื้ น ในกากมั น สํ า ปะหลั ง ที่ นํ า มาอบแห้ ง นี้ จ ะเป็ น

Drying rate (kgwaterh-1)

ิศว กร สง รมเ วน กษ ลิข ตร สิท แห ธิ์ ่งป ร

ะเ

เมื่ อ พิ จ ารณาถึ ง อั ต ราการอบแห้ ง ตลอดช่ ว งเวลาของ การอบแห้งในรูปของอัตราการระเหยน้ําพบว่าปริมาณการบรรจุ มีผลต่ออัตราการอบแห้งโดยที่ปริมาณการบรรจุ 40 kg ให้อัตรา การอบแห้งสูงสุดคือ 13.60 kgwater h-1 (Figure 8) ทั้งนี้อาจเป็น เพราะว่าปริมาณการบรรจุมีความเหมาะสมซึ่งให้ผลไปในทิศทาง เดียวกันกับการศึกษาของไพบูลย์ (2533) ที่แนะนําว่าปริมาณ ของวัสดุในถังอบแบบโรตารี่ที่เหมาะสมควรอยู่ในช่วง 10-15% ของปริมาตรถังอบ ซึ่งปริมาณการบรรจุ 20, 40 และ 60 kg ของ กากมันสําปะหลังคิดเป็น 7, 14 และ 21% ของปริมาตรถัง ตามลํ า ดั บ ดั ง นั้ น ปริ ม าณการบรรจุ น้ อ ยเกิ น ไป (20 kg) จะก่อให้เกิดการทํางานที่ไม่เต็มสมรรถนะของเครื่องเนื่องจาก ลมร้อนยังสามารถรับความชื้นจากวัสดุได้อีก ส่วนการบรรจุที่มาก เกินไปจะทําให้โอกาสที่วัสดุสัมผัสกับลมร้อนมีน้อยการอบแห้ง จึงใช้เวลานานมากขึ้นส่งผลให้อัตราการอบแห้งจึงต่ํากว่า 16 14 12 10 8 6 4 2 0

13.6 13.6 10.9 11.0 7.3 7.1 100 °C 120 °C 20

40

60

Feed capacity (kg)

Figure 8 Drying rate of cassava pulp.

11

Thai Society of Agricultural Engineering Journal Vol. 19 No. 1 (2013), 7-13

100 °C

7.77

7.77 5.62

6 1 -4

20

40

120 °C 8.16 8.54

60

Feed capacity (kg)

Figure 9 Specific energy consumption.

าค มว

3.3 การประยุกต์ใช้เครื่องอบแห้งแบบตะแกรงหมุน

สม

จากการทดสอบจะเห็นว่ากากมันสําปะหลังที่ผ่านการอบแห้ง แบบตะแกรงหมุ น จะแบ่ ง ออกเป็ น สองส่ ว นคื อ ส่ ว นที่ ร่ ว งผ่ า น ตะแกรงซึ่ ง มี ค วามชื้ น เฉลี่ ย ตลอดช่ ว ง เวลาอบแห้ ง คื อ 107.21%db ซึ่งเป็นส่วนที่ยังมีความชื้นสูงโดยเฉพาะช่วงต้นของ การอบแห้ง (Figure 6a) จะต้องมีการนําไปทําการอบแห้งอีก ขั้นตอนหนึ่งเพื่อให้ได้ความชื้นสุดท้ายที่เหมาะสมต่อการจัดเก็บ และสามารถนําไปใช้ประโยชน์ได้กับกากมันสําปะหลังที่ค้างอยู่ ภายในถั ง อบแห้ ง ซึ่ ง มี ค วามชื้ น ต่ํ า เพี ย งพอในการเก็ บ รั ก ษา กากมั น ทั้ ง สองส่ ว นมี ค วามแตกต่ า งกั น ที่ ข นาดของกาก มันสําปะหลัง คือ ขนาดน้อยกว่า 3 mm และขนาดมากกว่า 3 mm โดยที่สภาวะการอบแห้ง 100°C, 40 kg ให้สัดส่วน 56:44 (Figure 5) ซึ่งการนํากากมันสําปะหลังแห้งนี้ไปใช้ประโยชน์เป็น วัตถุดิบจึงสามารถทําได้ เช่น ในส่วนของกากมันสําปะหลังแห้ง ที่มีขนาดน้อยกว่า 3 mm สามารถนําไปผลิตเป็นวัตถุดิบอาหาร

12

จากการทดสอบสามารถสรุ ป ผลได้ ดั ง นี้ ปริ ม าณกาก มันสําปะหลังภายในถังอบ 40 kg และอุณหภูมิลมร้อนที่ใช้ในการ อบแห้ง 100°C เป็นสภาวะที่เหมาะสมต่อการอบแห้งด้วยเครื่อง อบแห้งแบบตะแกรงหมุน เนื่องจากให้อัตราการอบแห้งสูงสุดคือ 13.60 kgwater h-1 และมีค่าความสิ้นเปลืองพลังงานจําเพาะเพียง 5.62 MJ (kgwater)-1 ซึ่งน้อยกว่าที่สภาวะอื่น 5 กิตติกรรมประกาศ

6 เอกสารอ้างอิง

ไท ย

ขอขอบคุณมหาวิทยาลัยเทคโนโลยีสุรนารีที่ให้ทุนสนับสนุน การวิจัย U.S. Department of energy. 2556. Lower and Higher Heating Values of Fuels. แหล่ ง ข้ อ มู ล : http://hydrogen.pnl.gov/cocoon/morf/hydrogen/site_specific /fuel_heating_calculator?canprint=false เข้าถึงเมื่อวันที่ 7 มกราคม 2556. กิตติพงษ์ กุลมาตย. 2537. การอบแห้งข้าวเปลือกแบบถัง ทรงกระบอกหมุน. วิทยานิพนธ์ปริญญาโท. คณะพลังงาน และวัสดุ, สถาบันเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี. ธนธัช มุขขัน ธ์, เทวรั ตน์ ทิ พยวิมล, พรรษา ลิบ ลับ และวีรชัย อาจหาญ. 2552. การอบแห้งมันเส้นด้วยเครื่องอบแห้งหมุน แบบกะ. การประชุ มวิ ช าการ มหาวิท ยาลั ย เกษตรศาสตร์ วิทยาเขตกําแพงแสน ครั้งที่ 6, หน้า 582-588. ปิตุ น าถ หนู เสน. 2547. การใช้ ก ากมั น สํา ปะหลัง เป็ น วั ตถุ ดิ บ แหล่งพลังงานในอาหารข้นต่อการให้ผลผลิตของโคนมลูกผสม พันธุ์โฮลสไตน์ฟรีเชียน. วิทยานิพนธ์สาขาเทคโนโลยีผลิตสัตว์ มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีสุรนารี, นครราชสีมา 199 หน้า. พิพัฒน์ อมตฉายา. 2548. รายงานการวิจัย การอบแห้งพริกด้วย เครื่องอบแห้งแบบหมุน. มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคล อีสาน วิทยาเขตภาคตะวันออกเฉียงเหนือ นครราชสีมา. ไพบูลย์ โรจน์วิบูลย์ชัย. 2535. การอบแห้งข้าวโพดด้วยเครื่อง อบแห้งแบบหมุน. วิทยานิพนธ์ปริญญาโท สถาบันเทคโนโลยี พระจอมเกล้าธนบุรี. วี ร ชั ย อาจหาญ, วี ร ะศั ก ดิ์ เลิ ศ สิ ริ โ ยธิ น , พยุ ง ศั ก ดิ์ จุ ล ยุ เ สน, เทวรัตน์ ทิพยวิมล, คธา วาทกิจ , พรรษา ลิบลับ , ชาญชัย

ิศว กร สง รมเ วน กษ ลิข ตร สิท แห ธิ์ ่งป ร

SEC (MJ(kgwater)-1)

11

13.12

4 สรุป

ทศ

16

สัตว์ได้ (ปิยนาถ, 2547; สุทิสา, 2553) ส่วนขนาดมากกว่า 3 mm สามารถนําไปเป็นเชื้อเพลิงได้ซึ่งจําเป็นต้องทําการศึกษาต่อไป

ะเ

เมื่ อ พิ จ ารณาในด้ า นความคุ้ ม ค่ า ทางพลั ง งานในรู ป ของ ค่าความสิ้นเปลืองพลังงานจําเพาะพบว่าทั้งปริมาณการบรรจุและ อุณหภูมิลมร้อนที่ใช้ในการอบแห้งต่างส่งผลกระทบต่อค่าความ สิ้นเปลืองพลังงานจําเพาะ เมื่อปริมาณกากมันสําปะหลังในถังอบ มีปริมาณมากหรือน้อยไปจะใช้พลังงานจําเพาะในการระเหยน้ําสูง ซึ่งปริมาณกากมันสําปะหลังภายในถังอบที่ 40 kg และอุณหภูมิ ลมร้อนที่ใช้ในการอบแห้ง 100°C ใช้พลังงานจําเพาะในการ ร ะ เ ห ย น้ํ า น้ อ ย ก ว่ า ส ภ า ว ะ อื่ น คื อ 5.62 MJ (kgwater)-1 เมื่อเปรียบเทียบที่ปริมาณกากมันสําปะหลังภายในถังอบเดียวกัน อุณหภูมิลมร้อน 100°C จะใช้พลังงานจําเพาะในการระเหยน้ํา น้อยกว่าอุณหภูมิลมร้อน 120°C ซึ่งเป็นผลมาจากอุณภูมิที่ เพิ่ ม ขึ้ น ให้ อั ต ราการระเหยน้ํ า ที่ เ พิ่ ม ขึ้ น น้ อ ยกว่ า อั ต ราการใช้ พลังงานที่เพิ่มขึ้น (Figure 9)

ทศ ะเ

สม

าค มว

ิศว กร สง รมเ วน กษ ลิข ตร สิท แห ธิ์ ่งป ร

โรจนสโรช, สามารถ บุญอาจ และวิเชียร ดวงสีเสน. 2552. การพัฒนากระบวนการผลิตวัตถุดิบจากมันสําปะหลังสําหรับ อุตสาหกรรมเอทานอล. รายงานโครงการวิจัย งานวิจัยเพื่อ นวัตกรรมประจําปีงบประมาณ 2551, ภาคีศูนย์นวัตกรรม หลั ง การเก็ บ เกี่ ย ว มหาวิ ท ยาลั ย เทคโนโลยี สุ ร นารี , นครราชสีมา, 82 หน้า. สมชาติ โสภณรณฤทธิ์. 2540. การอบแห้งเมล็ดพืชและอาหาร บางประเภท. สถาบันเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี สุระ ตันดี, ศุภฤกษ์ ชามงคลประดิษฐ์, โชติชวาล ชัยธวัชวิบูลย์, อนุชา สมพงษ์. 2553. คุณลักษณะของการอบแห้งกากมัน สํ า ปะหลั ง โดยใช้ เ ครื่ อ งอบแห้ ง แบบต่ อ เนื่ อ ง. เอกสาร ประกอบการประชุ ม วิ ช าการและนํ า เสนอผลงานทาง วิศวกรรม ครั้งที่ 1 ประจําปีการศึกษา 2553, 18 สิงหาคม 2553 ณ ห้ อ งประชุ ม อาคาร 14 คณะวิ ศ วกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลอีสาน วิทยาเขตขอนแก่น. สุทธิศักดิ์ ภัทรสถาพรกุล. 2543. การพัฒนาเครื่องอบแห้งระบบ ปั๊ ม ความร้ อน. วิท ยานิพ นธ์ป ริญ ญาโท ภาควิช าวิศ วกรรม เกษตร มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ วิทยาเขตกําแพงแสน, นครปฐม, 123 น. สุ ทิ ส า เข็ ม ผกา. 2553. การใช้ ก ากมั น สํ า ปะหลั ง เป็ น วั ต ถุ ดิ บ อา หา รสํ า หรั บ ไ ก่ เ นื้ อ . ร า ย ง า น วิ จั ย ฉ บั บ ส ม บู ร ณ์ , มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีสุรนารี, นครราชสีมา, 42 หน้า. สํานักงานเศรษฐกิจการเกษตร. 2551. มันสําปะหลังโรงงาน : เนื้ อ ที่ เ พาะปลู ก เนื้ อ ที่ เ ก็ บ เกี่ ย ว ผลผลิ ต และผลผลิ ต ต่ อ ไร่ ปี 2551. แหล่งข้อมู ล: http://www2.oae.go.th/statistic/yearbook5 0 / production/fieldcrop/cassava2 3 -5 2 . xls เข้าถึงเมื่อ 23 ธันวาคม 2554.

ไท ย

วารสารสมาคมวิศวกรรมเกษตรแห่งประเทศไทย ปีที่ 19 ฉบับที่ 1 (2556), 7-13

13

Thai Society of Agricultural Engineering Journal Vol. 19 No. 1 (2013), 14-24

วารสารสมาคมวิศวกรรมเกษตรแห่งประเทศไทย ปีที่ 19 ฉบับที่ 1 (2556) 14-24 Available online at www.tsae.asia

บทความวิจัย ISSN 1685-408X

จลนพลศาสตร์การอบแห้งด้วยคลื่นไมโครเวฟระบบสุญญากาศของสาหร่ายเตา Microwave Vacuum Drying Kinetics of Dried Spirogyra sp. ฤทธิชัย อัศวราชันย์* Rittichai Assawarachan*

ไท ย

หน่วยวิจัยเทคโนโลยีการอบแห้งและลดความชื้น คณะวิศวกรรมและอุตสาหกรรมเกษตร มหาวิทยาลัยแม่โจ้ สันทราย เชียงใหม่ 50290 Drying and Dehydration Technology Research Unit; Faculty of Engineering and Agro-Industry; Maejo University, Sansai, Chiang Mai, Thailand, 50290 *Corresponding author: Tel: +66-8-5704-9146, Fax: +66-34-351-896, E-mail: rittichai@mju.ac.th

สม

าค มว

ิศว กร สง รมเ วน กษ ลิข ตร สิท แห ธิ์ ่งป ร

ะเ

ทศ

บทคัดย่อ งานวิจัยนี้มีจุดประสงค์เพื่อศึกษาจลนพลศาสตร์การเปลี่ยนแปลงอัตราส่วนความชื้นในระหว่างการอบแห้งด้วยคลื่นไมโครเวฟ ระบบสุญญากาศที่ระดับความเข้มของกําลังงานคลื่นไมโครเวฟ 0.77, 1.55, 2.00 และ 2.50 W g-1 โดยใช้สาหร่ายน้ําหนัก 300 g จากผลการศึกษาพบว่าเวลาที่ใช้ในการอบแห้งสาหร่ายเตาจากความชื้นเริ่มต้น 8.55±0.20 gwater/gdry matter อบแห้งจนเหลือความชื้น 0.15±0.01 gwater/gdry matter อยู่ในช่วง 5.0 ถึง 34.0 minutes สมการเอมพิริคัลที่นิยมใช้ในการศึกษาจลนพลศาสตร์การเปลี่ยนแปลง อัตราส่วนความชื้นการอบแห้งของผลผลิตทางการเกษตรและวัสดุชีวภาพจํานวน 7 สมการ ได้แก่ Newton, Page, Modified Page, Midilli et al., Henderson and Pabis, Logarithmic และ Wang and Singh ถูกนํามาใช้ในการศึกษาเพื่อหาแบบจําลองทาง คณิตศาสตร์ที่เหมาะสมในการทํานายอัตราการเปลี่ยนแปลงความชื้นในระหว่างการอบแห้งด้วยคลื่นไมโครเวฟที่ระดับกําลังงานต่างๆ ด้วยวิธีการปรับเส้นโค้ง พบว่าแบบจําลองของ Page มีค่าสัมประสิทธิ์การตัดสินใจสูงสุด (R2) ในขณะที่ค่าไคกําลังสอง (2) และค่าราก ที่สองของความคลาดเคลื่อนกําลังสองเฉลี่ย (RMSE) มีค่าต่ําสุด ค่าสัมประสิทธิ์การแพร่ความชื้นประสิทธิผล (Deff) จะขึ้นอยู่กับระดับ ความเข้มของกําลังงานคลื่นไมโครเวฟและมีความสัมพันธ์ตามสมการของอาร์เรเนียส ค่าสัมประสิทธิ์การแพร่ความชื้นประสิทธิผลของ สาหร่ายเตาในระหว่างการอบแห้งมีค่าอยู่ในช่วง 0.62x10-6 ถึง 4.5x10-6 m2 s-1 และค่าพลังงานกระตุ้น (Ea) เท่ากับ 2.61 W g-1 จากผลการวิเคราะห์การเปลี่ยนแปลงคุณภาพสี พบว่าค่าสีแดง/สีเขียว (redness/greenness) และค่าความแตกต่างสีโดยรวม (total color difference) ของสาหร่ายเตาอบแห้งที่ระดับความเข้มของกําลังงานไมโครเวฟระดับต่างๆ มีค่าเท่ากับ 1.91±0.24, 1.66±0.28, 1.78±0.22, 2.56±0.20 และ 20.15±0.31, 18.00±0.27, 19.40±0.22, 19.32±0.16 ตามลําดับ และปริมาณสารประกอบฟีนอลิก มีค่าเท่ากับ 1,667.42±22.43, 2078.34±28.23, 2254.34±32.21 และ 2347.16±42.27 mgGAE/100 gdry weight ตามลําดับ โดยที่ ระดับความเข้มของกําลังงานคลื่นไมโครเวฟเท่ากับ 2.00 W g-1 เป็นสภาวะการอบแห้งสาหร่ายเตาที่เหมาะสมที่สุด คําสําคัญ: สาหร่ายเตา, จลนพลศาสตร์การอบแห้งด้วยคลื่นไมโครเวฟ, สมการเอมพิริคัล, พลังงานกระตุ้น Abstract The aim of this study was to investigate the effect of microwave density on the kinetics of moisture ratio and quality change (color change and phenolic content) of dried Spirogyra sp. during microwave vacuum drying.

The various microwave power densities ranging from to 0.77, 1.55, 2.00 and 2.50 W g-1 were used for drying of 300 g of Spirogyra sp. The time required to reduce moisture content from 8.55±0.20 gwater/gdry matter to 0.15±0.01 gwater/gdry matter was 5.0 to 34.0 minutes of microwave density levels from 0.77 to 2.50 W g-1. Seven of the well known empirical models as Newton, Page, Modified Page, Midilli et al., Henderson and Pabis, Logarithmic and 14

วารสารสมาคมวิศวกรรมเกษตรแห่งประเทศไทย ปีที่ 19 ฉบับที่ 1 (2556), 14-24 Wang and Singh were fitted to the microwave vacuum drying of Spirogyra sp. The Page model had shown an excellent fit to predict drying behavior of the Spirogyra sp. because this model gave the highest coefficient of determination (R2), the least chi-square (2), and the lowest root mean square error (RMSE). The total drying occurs during falling period, signifying the influence of moisture diffusion during the drying. The effective diffusivity varied from 0.62x10-6 to 4.5x10-6 m2 s-1 over the microwave power densities range. The microwave power densities dependence of the diffusivity was well documented by Arrhenius model. The activation energy of moisture diffusion during drying was found to be 2.61 W g-1. The results of color change indicated that the a*values and the total color differences (TCD) were 1.91±0.24, 1.66±0.28, 1.78±0.22, 2.56±0.2, and 20.15±0.31, 18.00±0.27, 19.40±0.22, 19.32±0.16, respectively. The phenolic content were 1,667.42±22.43, 2078.34±28.23, 2254.34±32.21 and 2347.16±42.27 mgGAE/100 gdry weight respectively. The microwave power density at 2.00 W g-1 was chosen to be the most appropriate technique for microwave drying of Spirogyra sp.

ไท ย

Keywords: Spirogyra sp., Microwave drying kinetics, Empirical models, Activation energy

สม

าค มว

ทศ

ิศว กร สง รมเ วน กษ ลิข ตร สิท แห ธิ์ ่งป ร

สาหร่ายเตา มีชื่อทางวิทยาศาสตร์ว่า Spirogyra sp. เป็น สาหร่ายน้ําจืดสีเขียวขนาดใหญ่มีลักษณะเป็นเส้นสายยาวสีเขียว สดที่พบมากในแถบภาคเหนือ และภาคตะวันออกเฉียงเหนือของ ประเทศไทย รายงานวิจัยของสรฉัตร และยุวดี (2552) พบว่า สาหร่ า ยเตามี คุ ณ ค่ า ทางโภชนาการสู ง ประกอบด้ ว ยโปรตี น 18-20% ไขมั น 5-6% คาร์โบไฮเดรต 56-58% เส้น ใย 7-9% เถ้า 10-11% รวมทั้งยังมีรงควัตถุหลายชนิด เช่น คลอโรฟิลล์เอ และบี เบต้าแคโรทีนแซนโทฟิล นอกจากนี้รายงานวิจัยของยุวดี และคณะ (2555) พบว่ า สาหร่า ยเตาอบแห้ ง มี ฤทธิ์ ต้า นอนุมู ล อิสระ (Antioxidant) ฤทธิ์ลดน้ําตาลและไขมันในเลือดในภาวะ เบาหวาน รวมทั้งยังมีฤทธิ์ต้านเอนไซม์ไทโรสิเนส ช่วยป้องกันการ เกิดฝ้า และจุดด่างดํา ช่วยให้ผิวขาว มีสารเมือกหรือมอยเจอร์ไร เซอร์ ช่ ว ยให้ ค วามชุ่ ม ชื้ น แก่ ผิ ว หนั ง และกระตุ้ น การสร้ า งโปร คอลลาเจน (Procollagen) ที่มีผลต่อการสร้างเนื้อเยื่อผิวหนัง จากคุณสมบัติของสารออกฤทธิ์ที่สําคัญในสารสกัดจากสาหร่าย เตาจึ ง ได้ รั บ ความสนใจและนํ า มาใช้ เ ป็ น ส่ ว นประกอบของ ผลิตภัณฑ์เครื่องสําอางหลายชนิด (ดวงพร และคณะ, 2555) รวมทั้งผลิตภัณฑ์สปาที่กําลังได้รับความนิยมอย่างแพร่หลาย และ อาหารเสริมเพื่อสุขภาพ ซึ่งเป็นการเพิ่ มมูลค่าให้กับผลิตภัณ ฑ์ จากสาหร่ายเตา โดยผลิตภัณฑ์เครื่องสําอาง และอาหารเสริม ทั้งหมดจะเตรียมจากสาหร่ายเตาที่ผ่านการอบแห้ง (น้ําฝน และคณะ, 2555) การอบแห้งเป็นกระบวนการที่สําคัญในการ ถนอมผลิต ภัณ ฑ์ให้ มีอ ายุ ก ารเก็ บ รัก ษาที่ย าวนานขึ้น โดยการ ลดความชื้นหรือปริมาณน้ําอิสระในผลิตภัณฑ์ซึ่งมีผลต่อจุลินทรีย์ ที่เป็ นสาเหตุทํา ให้ผลิตภัณ ฑ์เน่าเสียไม่สามารถเจริญเติบโตได้

รวมทั้งยับยั้งการทํางานของเอ็นไซม์ หรือชะลอปฏิกิริยาต่างๆ ทั้งทางเคมี และทางชีวเคมี นอกจากนั้นการอบแห้งยังช่วยลด น้ําหนักหรือปริมาตรของผลิตภัณฑ์ทําให้ลดค่าใช้จ่ายในการขนส่ง และการเก็บรักษาผลิตภัณฑ์ (Assawarachan et al., 2013; Assawarachan and Noomhorm, 2011) การอบแห้งด้วยคลื่น ไมโครเวฟระบบสุญญากาศ (Microwave Vacuum Drying) เป็ น นวั ต กรรมการสร้ า งความร้ อ นด้ ว ยคลื่ น แม่ เ หล็ ก ไฟฟ้ า ที่ มี ประสิทธิภาพสูง และเกิดอัตราการอบแห้งที่อุณหภูมิต่ํา สามารถ สร้างความร้อนทั้งบริเวณผิวนอกและภายในโครงสร้างเซลล์ของ ผลิตภัณฑ์จึงช่วยเร่งอัตราการอบแห้งได้เป็นอย่างดี (ผดุงศักดิ์, 2551; ฤทธิชัย, 2554ก) โดยไม่มีผลกระทบจากการถ่ายเทความ ร้อนในระหว่างการอบแห้ง การอบแห้งด้วยคลื่นไมโครเวฟระบบ สุญญากาศจึงเป็นอีกแนวทางหนึ่งในการเพิ่มประสิทธิภาพของ การอบแห้ ง และช่ ว ยรั ก ษาคุ ณ ภาพผลิ ต ภั ณ ฑ์ อ บแห้ ง ได้ (Assawarachan and Noomhorm, 2008) การทํานาย จลนพลศาสตร์การเปลี่ยนแปลงอัตราส่วนความชื้นของผลิตภัณฑ์ ในระหว่ า งการอบแห้ ง ด้ ว ยแบบจํ า ลองทางคณิ ต ศาสตร์ (Mathematical Modeling) เป็นวิธีการที่ประหยัดได้ทั้งเวลา และค่าใช้จ่ายในการทดลอง สามารถวิเคราะห์หาข้อมูลจํานวน มากอย่างละเอียดซึ่งอาจจะเป็นข้อมูลที่วัดได้ยากหรือวัดไม่ได้เลย ในห้ อ งปฏิ บั ติ ก าร (สั ก กมน, 2555) ปั จ จุ บั น การจํ า ลอง จลนพลศาสตร์การเปลี่ยนแปลงอัตราส่วนความชื้นของผลิตภัณฑ์ สามารถทําได้ด้วยวิธีการปรับเส้นโค้ง (Curve Fitting) ให้ผลการ จําลองข้อมูลสอดคล้องกับผลการทดลอง โดยสามารถจําแนกได้ เป็นแบบจําลองเชิงเส้น (Linear Model) แบบจําลองไม่เป็นเชิงเส้น (Non-linear Model) และแบบจําลองพหุนาม (Polynomial

ะเ

1 บทนํา

15

Thai Society of Agricultural Engineering Journal Vol. 19 No. 1 (2013), 14-24

2 อุปกรณ์และวิธีการ 2.1 การเตรียมตัวอย่าง

สม

าค มว

ตั ว อย่า งสาหร่ า ยเตาที่ นํ า มาศึ ก ษาเก็ บ มาจากบ้ า นนาคู ห า ตํ า บลสวนเขื่ อ น อํ า เภอเมื อ ง จั ง หวั ด แพร่ ซึ่ ง ทํ า การพิ สู จ น์ เอกลักษณ์แล้วว่าเป็นชนิด Spirogyra neglecta (Hassall) Kützing (ฐิติกานต์, 2550) เก็บตัวอย่างสาหร่ายจํานวน 25 kg นํามาล้างทําความสะอาดและเข้าเครื่องหมุนเหวี่ยงเพื่อไล่น้ําออก จากนั้นนําไปเก็บรักษาที่อุณหภูมิ 4±0.5oC เป็นเวลา 24 h เพื่อให้สาหร่ายเตาเกิดการถ่ายเทความร้อนเข้าสู่สภาวะสมดุล ซึ่งเป็นแนวทางเดียวกับงานวิจัยของ Assawarachan et al.

(2013), Ozkan et al. (2007), Özbek and Dadali (2007) ก่อนนําไปศึกษาในขั้นตอนต่อไป 2.2 การวิเคราะห์ค่าความชื้นเริ่มต้นของสาหร่ายเตา

นําสาหร่ายเตาจํานวน 2.5 g ใส่ในถ้วยอะลูมิเนียมขนาด 3 oz ที่ผ่านการอบไล่ความชื้น นําไปอบแห้งด้วยตู้อบแห้งด้วยลม ร้อน (Memmert Model 500/108I) ที่อุณหภูมิ 105±2oC เป็นเวลา 24 h (AOAC, 2005) จากนั้นนํามาชั่งน้ําหนักด้วย เครื่องชั่งระบบดิจิตอล (Sartorius Model CP2245) นําข้อมูล ผลต่ า งของน้ํ า หนั ก สาหร่ า ยเตาก่ อ น และหลั ง การอบแห้ ง มาคํานวณหาค่าความชื้นของสาหร่ายเตา โดยมีสมการดังแสดง ใน Eq. (1) 16

MC 

WI  WF x 100 WF

(1)

เมื่อ MC คือ ความชื้ น (ฐานแห้ง) ของสาหร่ายเตา (gwater/gdry matter) และ WI , WF คือน้ําหนักเริ่มต้นของสาหร่ายเตาสด (g) และน้ําหนักสุดท้ายของสาหร่ายเตา (g) ตามลําดับ อั ต ราส่ ว นความชื้ น ของการอบแห้ ง สาหร่ า ยเตาด้ ว ยคลื่ น ไมโครเวฟ สามารถคํานวณได้จาก Eq. (2) โดยรูปแบบสมการ ดังกล่าวสอดคล้องกับงานวิจัยของ Özbek and Dadali (2007); Wang et al. (2007); Evin (2012) MR 

Mt  Me Mt  Mi  Me Mi

(2)

ะเ

ทศ

ไท ย

เมื่อ MR คือ อัตราส่วนความชื้น และ Mt, Mi, Me คือ ความชื้นที่ เวลาใดๆ ความชื้นเริ่มต้น และความชื้นสมดุล ตามลําดับ ซึ่งใน การศึกษาการอบแห้งด้วยคลื่นไมโครเวฟค่าความชื้นสมดุลจะ สามารถพิจาณาให้มีค่าเท่ากับศูนย์ (Assawarachan et al., 2013; McMinn, 2006; Ozkan et al., 2007; Özbek and Dadali, 2007; Wang et al., 2007)

ิศว กร สง รมเ วน กษ ลิข ตร สิท แห ธิ์ ่งป ร

Model) เพื่อใช้การจําลองการถ่ายเทความร้อนและมวลสารใน ระหว่างการอบแห้ง และอธิบายกระบวนการอบแห้ง ช่วยเพิ่ม ประสิทธิภาพและการออกแบบเครื่องอบแห้งด้วยคลื่นไมโครเวฟ (Assawarachan et al. 2013; McMinn, 2006; Özbek and Dadali, 2007; Wang et al., 2007) ปัจจุบันรายงานวิจัย ที่เกี่ยวข้องกับแบบจําลองการอบแห้งสาหร่ายเตายังขาดแคลน ข้อมูล ดังนั้นงานวิจัยนี้จึงมีจุดประสงค์เพื่อศึกษาจลนพลศาสตร์ การเปลี่ยนแปลงอัตราส่วนความชื้นของสาหร่ายเตาในระหว่าง การอบแห้งด้วยคลื่นไมโครเวฟระบบสุญญากาศที่ระดับความเข้ม คลื่นไมโครเวฟระดับต่างๆ การวิเคราะห์ค่าสัมประสิทธิ์การแพร่ ความชื้นประสิทธิผล และค่าพลังงานกระตุ้น ตลอดจนการศึกษา ผลกระทบของระดับความเข้มคลื่นไมโครเวฟต่อการเปลี่ยนแปลง คุ ณ ภาพสาหร่ า ยเตาอบแห้ ง ซึ่ ง การศึ ก ษาดั ง กล่ า วจะใช้ เ ป็ น แนวทางในการพั ฒ นาวิ ธี ก ารอบแห้ ง ตลอดจนการออกแบบ สภาวะการอบแห้ ง สาหร่ า ยเตาด้ ว ยคลื่ น ไมโครเวฟระบบ สุญญากาศให้เหมาะสมในระดับอุตสาหกรรมต่อไป

2.3 การอบแห้งสาหร่ายเตาด้วยคลื่นไมโครเวฟ

เครื่ อ งอบแห้ ง ด้ว ยคลื่น ไมโครเวฟระบบสุ ญ ญากาศที่ใ ช้ใ น ก า ร ศึ ก ษ า ค รั้ ง นี้ ไ ด้ พั ฒ น า โ ด ย ส า ข า วิ ศ ว ก ร ร ม อ า ห า ร คณะวิ ศ วกรรมและอุ ต สาหกรรมเกษตร มหาวิ ท ยาลั ย แม่ โ จ้ โดยติดตั้งโถดูดความชื้นระบบสุญญากาศ (Vacuum Desicator) ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 15 cm ในเตาไมโครเวฟขนาด 800 W (Panasonic Model: NN-S235WF) ที่ฝาโถดูดความชื้นติดด้วย ซิ ลิ โ ค น ป ร ะ เ ก็ น ช นิ ด ท น ค ว า ม ร้ อ น แ ล ะ ด้ า น บ น ข อ ง ฝาโถดูดความชื้นจะติดตั้ งกับ ท่อสุญญากาศ และอุ ปกรณ์ป รับ แรงดันสําหรับระบบสุญญากาศ (Vacuum Regulator SMC Model: R105) ซึ่งถูกติดตั้งกับระบบปั๊มสุญญากาศ (JB Model: DV-42N USA) โถดูดความชื้นจะถูกวางบนฐานเหล็กโดยที่ฐาน เหล็กจะติดเครื่องชั่งระบบดิจิตอล (Sartorius Model CP3202S) บันทึกปริมาณน้ําหนักที่เปลี่ยนแปลงในระหว่างการ อบแห้ง (Figure 1) โดยสามารถปรับระดับความเข้มของกําลัง งานคลื่นไมโครเวฟได้ 4 ระดับ ได้แก่ 0.77, 1.55, 2.00 และ 2.50 W g-1 (Assawarachan et al., 2013; ปองพล และฤทธิชัย , 2555; น้ําฝน และคณะ, 2556; ฤทธิชัย และคณะ, 2555) การ อบแห้งสาหร่ายเตาเพื่อศึกษาผลของระดับความเข้มของกําลัง งานคลื่นไมโครเวฟ

วารสารสมาคมวิศวกรรมเกษตรแห่งประเทศไทย ปีที่ 19 ฉบับที่ 1 (2556), 14-24

2

5

6 Figure 1 Diagram of microwave vacuum drying system.

(1) Vacuum desicator, (2) Microwave oven, (3) vacuum pipe, (4) vacuum regulator, (5) Vacuum pump, (6) digital weight balance.

าค มว

แบบจําลองการอบแห้งเป็นการจําลองการถ่ายเทความร้อน และมวลสารในระหว่างการอบแห้ง ซึ่งจะช่วยในการออกแบบ ระบบการอบแห้ ง ต่ า งๆ จากการตรวจเอกสารรายงานวิ จั ย ที่ เกี่ ย วข้ อ งกั บ การอบแห้ ง อาหารหรื อ วั ส ดุ ชี ว ภาพด้ ว ยคลื่ น ไมโครเวฟ พบว่าแบบจําลองการอบแห้งที่นิยมใช้ในการศึกษา อาหารหรือวัสดุชีวภาพจําพวกผักและผลไม้ ได้แก่ แบบจําลองใน รูปของสมการเอมพิริคัล (Empirical Equation) เช่นแบบจําลอง ของ Newton Henderson and Pabis Page Modified Page Midilli et al. Wang and Singh และ Logarithmic ซึ่งแสดง ความสัมพันธ์ดัง Table 1 (Alibas, 2007; Assawarachan et al., 2013; McMinn, 2006; Ozkan et al., 2007; Özbek and Dadali, 2007; Wang et al., 2007) และสมการกึ่งทฤษฎี (Semi–Theoretical Equation) ซึ่งจะมีรูปแบบความสัมพันธ์ใน รูปกฎข้อที่สองของฟิค (Fick’s Second Law) สามารถใช้ในการ หาอัตราส่วนความชื้นดังแสดงใน Eq. (3) สําหรับวัสดุที่มีรูปทรง เป็นแผ่นระนาบที่มีความยาวมากๆ (Infinite Slab) และมีความ หนาครึ่งหนึ่งของตัวอย่างอาหารหรือวัสดุชีวภาพที่มีรูปร่างเป็น แผ่นระนาบ

สม

n

n

ิศว กร สง รมเ วน กษ ลิข ตร สิท แห ธิ์ ่งป ร

โดยนําสาหร่ายเตาจํานวน 300 g วางในโถดูดความชื้น จากนั้นเปิดระบบการทํางานของระบบสุญญากาศ และการให้ ความร้อนด้วยคลื่นไมโครเวฟที่ระดับความเข้มคลื่นไมโครเวฟที่ แตกต่างกัน 4 ระดับ 0.77, 1.55, 2.00 และ 2.50 W g-1 อบแห้ง จนเหลือความชื้นสุดท้าย 0.15±0.01 gwater/gdry matter จากนั้น นําไปบดด้วยเครื่องบดแบบ Hammer mill จนมีขนาดเฉลี่ย ประมาณ 250 μm จากนั้นนําไปตรวจวัดค่าสี และปริมาณ ประกอบฟีนอลิก ในขั้นตอนต่อไป

Table 1 Mathematical models given by various authors.

Model name Model equation 1. Newton MR  exp(kt ) 2. Henderson and Pabis MR  a exp(kt) 3. Page MR  exp(  kt ) 4. Modified Page MR  exp(  ( kt ) ) 5. Midilli et al.

MR  a exp(  kt )  bt 6. Wang and Singh MR  1  at  bt 7. Logarithmic MR  a exp(kt)  c การวิ เ คราะห์ ห าค่ า พลั ง งานกระตุ้ น สํ า หรั บ การแพร่ (Activation Energy for Diffusion, Ea) โดยใช้สมการอาร์เร เนียส (Arrhenius Equation) ซึ่งสอดคล้องกับงานวิจัยของ Ozkan et al. (2007); Özbek and Dadali (2007); ปองพล และฤทธิชัย (2555) ดังแสดงใน Eq. (4)

ไท ย

1

เมื่อ Deff คือ สัมประสิทธิ์การแพร่ความชื้น (m2s-1), L คือ ความ หนาของสาหร่ายเตา และ t คือ เวลาในการอบแห้ง (s)

n

2

ทศ

4

(3)

2

ะเ

3

2.4 แบบจําลองการอบแห้ง

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

MR 

k

 E m  k 0 exp   a  P  

(4)

เมื่อ k0 คือ แฟกเตอร์ความถี่ (min-1), Ea คือ พลังงานกระตุ้น (W g-1), m คือ น้ําหนักของสาหร่ายเตา (g) และ P คือ พลังงาน ของคลื่นไมโครเวฟ (W) การวิเคราะห์ หาค่ า คงที่ต่า งๆ ของแบบจํ า ลองการอบแห้ ง สาหร่ า ยเตาด้ ว ยคลื่ น ไมโครเวฟใช้ เ ทคนิ ค การวิ เ คราะห์ แ บบ สมการถดถอยแบบไม่เป็นเชิงเส้น (Non-linear Regression) ด้วยวิธีปรับเส้นโค้ง (Alibas, 2007; Assawarachan et al., 2013; McMinn, 2006; Ozkan et al., 2007; Özbek and Dadali, 2007; Wang et al., 2007) และใช้ค่าสัมประสิทธิ์การ ตัดสินใจสูงสุด (R2) ค่าไคกําลังสอง (2) และค่ารากที่สองของ ความคลาดเคลื่ อ นกํ า ลั ง สองเฉลี่ ย (RMSE) เป็ น ดั ช นี บ่ ง บอก ความแม่นยําในการทํานายค่าอัตราส่วนความชื้นที่เปลี่ยนแปลงไป ดังแสดงใน Eq. (5) และ Eq. (6)

 

N



2

i 1

(MRexp,i  MRpre,i ) 2 N  np

(5) 17

Thai Society of Agricultural Engineering Journal Vol. 19 No. 1 (2013), 14-24

เมื่อค่า MRexp, i และ MRpre, i เป็นค่าอัตราส่วนความชื้นจากการ ทดลอง และค่ า อั ต ราส่ ว นความชื้ น จากการทํ า นายของ แบบจําลองการอบแห้ง ตามลําดับ

ความเข้มข้น 7.5% จํานวน 0.8 mL ผสมให้เข้ากันและตั้งทิ้งไว้ เป็นเวลา 1 h ที่อุณหภูมิห้อง จากนั้นอ่านค่าจากการดูดกลืนแสง ที่ความยาวคลื่น 765x10-9 m คํานวณปริมาณสารประกอบ ฟีนอลิกทั้งหมดโดยเทียบกับสารมาตรฐานกรดแกลลิค (Gallic Acid)

2.5 การวิเคราะห์พารามิเตอร์สี

3 ผลและวิจารณ์

i 1

pre , i

 MR exp, i ) 2

(6)

3.1 ผลของระดั บ พลั ง งานคลื่ น ไมโครเวฟต่ อ จลนพลศาสตร์

การอบแห้งสาหร่ายเตา จากการศึกษาผลของระดับพลังงานคลื่นไมโครเวฟต่อการ เปลี่ยนแปลงอัตราส่วนความชื้นของสาหร่ายเตาในระหว่างการ อบแห้งด้วยคลื่นไมโครเวฟ โดยสาหร่ายเตาที่ใช้ในการทดลอง มีความชื้นเริ่มต้น 8.55±0.20 gwater/gdry matter อบแห้งสาหร่าย เตาน้ํ า หนั ก คงที่ 300 g ที่ ร ะดั บ ความเข้ ม ของกํ า ลั ง งาน 0.77, 1.55, 2.00 และ 2.50 W g-1 Figure 3 แสดงความสัมพันธ์ระหว่างอัตราส่วนการ เปลี่ยนแปลงความชื้นของสาหร่ายเตาที่เวลาใดๆ ในระหว่างการ อบแห้ ง เวลาที่ ใช้ ในการอบแห้ งสาหร่ ายเตาจนเหลื อความชื้ น 0.15±0.01 gwater/gdry matter มีค่าเท่ากับ 34, 20, 10.5 และ 5 minutes ตามลําดับ พบว่าที่ระดับความเข้มของกําลังงานคลื่น ไมโครเวฟ 2.50 W g-1 ซึ่งเป็นระดับที่มีพลังงานของคลื่นมาก ที่สุดจะใช้เวลาในการอบแห้งน้อยที่สุด ซึ่งใช้เวลาในการอบแห้ง สาหร่ายเตา 5 minutes แต่ที่ระดับความเข้มของกําลังงานคลื่น ไมโครเวฟ 0.77 W g-1 จะใช้เวลาในการอบแห้งสาหร่ายเตา 34 minutes ดังนั้นเวลาที่ใช้ในการอบแห้งสาหร่ายเตาจะขึ้นอยู่ กั บ ระดั บ พลั ง งานคลื่ น ไมโครเวฟ เมื่ อ เพิ่ ม ระดั บ พลั ง งานคลื่ น ไมโครเวฟสูงขึ้นจะทําให้เวลาในการอบแห้งลดลง ซึ่งสอดคล้อง กับผลงานวิจัยของ Maskan, (2001); Dadal et al., (2007) Figure 4 แสดงความสัมพันธ์ระหว่างอัตราการอบแห้ง ที่ ร ะดั บ ความชื้ น ต่ า งๆ ของการอบแห้ ง สาหร่ า ยเตาด้ ว ยคลื่ น ไมโครเวฟ โดยอัตราการอบแห้งสาหร่ายเตาจะขึ้นอยู่กับระดับ พลังงานคลื่นไมโครเวฟ เมื่อระดับความเข้มของกําลังงานคลื่น ไมโครเวฟสู ง จะทํ า ให้ อั ต ราการอบแห้ ง มี ค่ า เพิ่ ม ขึ้ น ด้ ว ย ทั้ ง นี้ สาหร่ายเตาจัดเป็ นวัสดุทางชีวภาพซึ่งมีรูปแบบโครงสร้างทาง วิศวกรรมเป็นวัสดุพรุน และมีค่าไดอิเล็กทริกสูงเนื่องจากสาหร่าย เตามีความชื้นเริ่มต้นปริมาณมาก จึงทําให้สามารถดูดซับพลังงาน จากคลื่นไมโครเวฟและเปลี่ยนเป็นความร้อนได้ดี โดยการเกิด ความร้อนในสาหร่ายเตาจะประกอบไปด้วย กลไกการเหนี่ยวนํา เชิงไอออน (Ionic Conduction) และกลไกชนิดการหมุนของ

ิศว กร สง รมเ วน กษ ลิข ตร สิท แห ธิ์ ่งป ร

วัดสีสาหร่ายเตาอบแห้งที่บดเป็นผงที่ ระดับความเข้มของ กํ า ลั ง งานคลื่ น ไมโครเวฟระดั บ ต่ า งๆ ด้ ว ยเครื่ อ ง Spectrophotometer (HunterLab Model MiniScan XE PLUS) ครั้งละ 10 g โดยวัดค่าสีในระบบ CIE-Lab scale ใน รูปแบบของค่าความสว่าง/ความมืด (L*) ค่าความเป็นสีแดง/สี เขียว (a*) ค่าความเป็นสีเหลือง/สีน้ําเงิน (b*) และค่าความ แตกต่างสีโดยรวม (∆E) ของสาหร่ายเตาอบแห้งที่พลังงาน ไมโครเวฟระดับต่างๆ โดยมีสมการความสัมพันธ์ตามที่แสดงใน Eq. (7)

ไท ย

N

 ( MR

ทศ

1 N

ะเ

RMSE 

E  (L*0  L*t )2  (a0*  at*)2  (b0*  bt* )2

(7)

สม

าค มว

เมื่อ Lt*, at* และ bt* คือ ค่าพารามิเตอร์สีของสาหร่ายเตาใน ระหว่างการอบแห้งด้วยคลื่นไมโครเวฟที่เวลาใดๆ และ L0* a0* และ b0* คือ ค่าพารามิเตอร์สีของสาหร่ายเตาสด

Figure 2 Spectrophotometer (Hunter Lab Model: MiniScan XE PLUS).

2.6 การตรวจวิเคราะห์สารประกอบฟีนอลิก

นําสาหร่ายเตาอบแห้งที่ผ่านการบดจํานวน 0.5 g ละลายใน น้ํากลั่น จํานวน 5 mL ผสมให้เป็นเนื้อเดียวกัน จากนั้นนําไปปั่น เหวี่ยงเพื่อแยกตะกอน ที่ความเร็วรอบ 2,500 rpm เป็นเวลา 10 minutes นําส่วนสารละลาย (Supernatant) มาทดสอบโดยวิธี Folin-Ciocalteu method ตามวิธีการของ Sachindra et al.

(2010) ดังนี้ ใช้ตัวอย่างสารสกัดน้ําของสาหร่ายเตาอบแห้งที่ ละลายในน้ํ า กลั่ น จํ า นวน 0.2 mL ใส่ ใ นหลอดทดลอง เติมสารละลาย Folin-Ciocalteu ความเข้มข้น 10% จํานวน 1 mL และเติมสารละลายโซเดียมคาร์บอเนต (Na2CO3) 18

วารสารสมาคมวิศวกรรมเกษตรแห่งประเทศไทย ปีที่ 19 ฉบับที่ 1 (2556), 14-24 Drying rate (g water/ gdry matter min)

5.0

MVD 2.50 W/g MVD 2.00 W/g MVD 1.55 W/g

4.0 3.0 2.0 1.0 0.0 0.0

3.0

6.0

Moisture content (g water/g dry matter)

9.0

ไท ย

Figure 4 Drying rate curves of Spirogyra sp. during microwave vacuum drying process at different microwave densities power levels.

ะเ

ทศ

การวิเคราะห์ความแม่นยําของแบบจําลองการอบแห้งจะใช้ ค่าสัมประสิทธิ์การตัดสินใจ (R2) ค่าไคกําลังสอง (2) และค่าราก ที่สองของความคลาดเคลื่อนกําลังสองเฉลี่ย (RMSE) เป็นดัชนี บ่ ง ชี้ ค วามแม่น ยํ า ของแบบจํ า ลองในการทํ า นายค่ า ความชื้น ที่ เปลี่ ย นแปลงไปในระหว่ า งการอบแห้ ง แบบจํ า ลองที่ มี ค วาม แม่น ยํ า และเหมาะสมในการทํ า นายจะให้ ค่า R2 สูง ที่สุ ด แต่ในขณะที่ค่า 2 และค่า RMSE จะมีค่าต่ําที่สุด Table 2 แสดงค่ า พารามิ เ ตอร์ ต่ า งๆ และการวิ เ คราะห์ ท างสถิ ติ ข อง แบบจําลองการอบแห้ง ซึ่งทําให้เห็นว่าแบบจําลองของ Page สามารถทํานายพฤติกรรมการอบแห้งสาหร่ายเตาได้เหมาะสม ที่สุด เนื่องจากให้ค่าสัมประสิทธิ์การตัดสินใจสูงสุด (R2) โดยมีค่า อยู่ในช่วง 0.9963 - 0.9998 ซึ่งมีค่ามากกว่าแบบจําลองการ อบแห้งของ Newton, Modified Page Midilli et al., Henderson and Pabis และ Wang and Singh ในขณะที่ค่า 2 และค่า RMSE ของแบบจําลอง Page มีค่า น้อยที่ สุด และมีค่าระหว่า ง 0.36x10-4 – 3.71x10-4 และ 0.0054 - 0.0174 ตามลําดับ ซึ่งมีค่าต่ํากว่าแบบจําลองการ อบแห้งอื่นๆ สอดคล้องกับผลงานวิจัยของการศึกษาแบบจําลองที่ เหมาะสมในการทํ า นายอั ต ราการอบแห้ ง ของน้ํ า สั บ ปะรดข้ น ระบบไมโครเวฟสุญญากาศ (Assawarachan and Noomhorm, 2011) เช่นเดียวกับผลการวิจัยของ Therdthai and Zhou, (2009) ซึ่งหาแบบจําลองทางคณิตศาสตร์ที่เหมาะสมในการ อบแห้งใบมินต์ในระหว่างการอบแห้งระบบไมโครเวฟสุญญากาศ เช่นเดียวกับผลงานวิจัยของ Bai-Ngew et al. (2011) ซึ่งพบว่า แบบจําลองของ Page มีความแม่นยําในการทํานายอัตราส่วน

ิศว กร สง รมเ วน กษ ลิข ตร สิท แห ธิ์ ่งป ร MVD 2.50 W/g MVD 2.00 W/g MVD 1.55 W/g

8.0 6.0 4.0

0.0 0

าค มว

2.0

10

สม

Moisture content (g water/g dry matter)

ทั้งสองขั้ว (Dipolar Rotation) ดังนั้นเมื่อสาหร่ายเตาได้รับ พลังงานจากคลื่นไมโครเวฟในระหว่างการอบแห้ง คลื่นไมโครเวฟ จะเหนี่ยวนําให้โมเลกุลของน้ําภายในสาหร่ายเตาเกิดการหมุน จากการเปลี่ยนแปลงขั้วไฟฟ้าอย่างรวดเร็ว ผลของการหมุนนี้ทํา ให้เกิดการเสียดสีของโมเลกุลของน้ําภายในโครงสร้างเซลล์ชั้นใน ของสาหร่ า ยเตาเกิ ด เป็ น พลั ง งานความร้ อ นได้ อ ย่ า งรวดเร็ ว (ฤทธิชัย, 2554ข; ผดุงศักดิ์, 2551) โดยความร้อนที่เกิดขึ้นจะ ช่วยเร่งอัตราการระเหยของน้ําหรือความชื้นของสาหร่ายเตาที่ ผิ ว หน้ า และมี ค่ า เท่ า กั บ อั ต ราการเคลื่ อ นตั ว ของน้ํ า ภายใน โครงสร้ า งที่ ม าเติ ม เต็ ม บริ เ วณผิ ว หน้ า ของสาหร่ า ยเตาทํ า ให้ มีอัตราการระเหยน้ําที่สูงและคงที่ (Constant Rate Period) และเมื่ อ การอบแห้ ง สาหร่ า ยเตาดํ า เนิ น การต่ อ ไปเรื่ อ ยๆ จนความชื้ น ของสาหร่า ยเตาเข้ า สู่ค วามชื้ น วิ กฤติก ระบวนการ อบแห้งจะเข้าสู่คาบเวลาที่อัตราการอบแห้งลดลงอย่างสมบูรณ์ (Falling Rate Period) (น้ําฝนและคณะ, 2555; ฤทธิชัย, 2554 ข; Assawarachan et al., 2013)

20

Drying time (minutes)

30

Figure 3 Drying curves of Spirogyra sp. at various microwave densities power levels.

19

Thai Society of Agricultural Engineering Journal Vol. 19 No. 1 (2013), 14-24 ความชื้นที่เปลี่ยนแปลงในระหว่างการแปรรูปทุเรียนอบกรอบ ด้วยการอบแห้งระบบไมโครเวฟสุญญากาศ Table 2 Statistical analysis of models at various microwave power densities.

Midilli et al.

Henderson and Pabis

Logarithmic

Wang and Singh

RMSE

k = 0.1052 k = 0.2086 k = 0.3354 k = 1.0674 k = 0.0682, n = 1.1793 k = 0.2672, n = 0.8635 k = 0.3279, n = 1.0178 k = 1.0972, n = 0.8600 k = 0.1025, n = 1.1793 k = 0.2169, n = 0.8635 k = 0.3344, n = 1.0178 k = 1.1139, n = 0.8600 k = 0.0805, n = 1.1556, a = 1.0701, b = 0.0007 k = 0.3604, n = 0.7398, a = 1.1284, b =-0.0010 k = 0.3282, n = 1.0634, a = 1.0123, b = 0.0027 k = 1.1541, n = 0.8383, a = 1.0479, b = 0.0009 k = 0.1086, a = 1.0344 k = 0.2033, a = 0.9750 k = 0.3405, a = 1.0152 k = 1.0489, a = 0.9825 k = 0.1038, a = 1.0459, c = -0.0165 k = 0.2242, a = 0.9579, c = 0.0286 k = 0.3559, a = 1.0052, c = 0.0152 k = 1.1401, a = 0.9674, c = 0.0238 a = -0.0739, b = 0.0014 a = -0.1339, b = 0.0045 a = -0.2357, b = 0.0143 a = -0.5939, b = 0.0838

0.9959 0.9973 0.9963 0.9976 0.9984 0.9996 0.9963 0.9998 0.9984 0.9995 0.9963 0.9998 0.9992 0.9997 0.9968 0.9996 0.9971 0.9980 0.9065 0.9980 0.9971 0.9987 0.9968 0.9991 0.9912 0.9743 0.9838 0.9566

9.19 5.13 7.91 3.74 2.68 0.79 3.71 0.36 3.68 0.79 8.71 0.36 2.19 0.84 9.67 0.79 7.18 4.17 8.19 3.44 7.85 2.88 8.54 1.57 21.57 7.15 43.12 109.38

0.0289 0.0216 0.0268 0.0184 0.0174 0.0081 0.0167 0.0054 0.0174 0.0081 0.0267 0.0054 0.0118 0.0073 0.0248 0.0071 0.0242 0.0185 0.0259 0.0168 0.0239 0.0145 0.0249 0.0107 0.0420 0.0765 0.0594 0.0946

ทศ

3.2 สัมประสิทธิ์การแพร่ความชื้นประสิทธิผล

การหาค่าสัมประสิทธิ์การแพร่ความชื้นประสิทธิผลของการ อบแห้ ง สาหร่ า ยที่ ร ะดั บ พลั ง งานคลื่ น ไมโครเวฟ และปริ ม าณ น้ําหนักตัวอย่างต่างๆ สามารถวิเคราะห์ด้วยวิธีจัดรูปแบบของ Eq. (3) ในรูปของฟังก์ชั่นลอการิทึมซึ่งรูปแบบสมการจะอยู่ใน รูปแบบความสัมพันธ์แบบเส้นตรง ดังแสดงใน Eq. (8) 20

ไท ย

2 (x10-4)

ะเ

Modified Page

R2

ิศว กร สง รมเ วน กษ ลิข ตร สิท แห ธิ์ ่งป ร

Page

Empirical Drying Model Constants

าค มว

Newton

Analytical Parameters

สม

Drying Model

Microwave Power Levels (W) 0.77 1.55 2.00 2.50 0.77 1.55 2.00 2.50 0.77 1.55 2.00 2.50 0.77 1.55 2.00 2.50 0.77 1.55 2.00 2.50 0.77 1.55 2.00 2.50 0.77 1.55 2.00 2.50

D t   8   ln(MR)  ln 2      2 eff 2  4L    

(8)

สามารถคํานวณค่าสัมประสิทธิ์การแพร่ความชื้นประสิทธิผล ของสาหร่ า ยเตาจากค่ า ความชั น ของกราฟเส้ น ตรงซึ่ ง เป็ น ความสัมพันธ์ระหว่าง ln(MR) และเวลาในการอบแห้ง (t) เมื่อ L คือ ความหนาของสาหร่าย ดังแสดงใน Eq. (9)

วารสารสมาคมวิศวกรรมเกษตรแห่งประเทศไทย ปีที่ 19 ฉบับที่ 1 (2556), 14-24

y = -2.6086x + 0.5944 R² = 0.864

0.0 -1.0

ไท ย

-2.0 -3.0

0.3

0.7

W-1

1.1

1.5

m/P (g ) Figure 5 Arrhenius relationships of kinetic constants and microwave power densities levels.

3.4 ผลกระทบของความเข้ ม คลื่ น ไมโครเวฟต่ อ อั ต ราการ

เปลี่ยนแปลงสีและปริมาณสารประกอบฟีนอลิก

3.4.1 การเปลี่ยนแปลงของค่าสี

าค มว

3.3 พลังงานกระตุ้น

สม

การหาค่ า พลั ง งานกระตุ้ น ของสาหร่ า ยเตาในระหว่ า งการ อบแห้งด้วยคลื่นไมโครเวฟ สามารถคํานวณจากความสัมพันธ์ใน รูปฟังก์ชั่นลอการิทึมของสมการอาร์เรเนียส (Eq. (4)) โดยสมการ จะอยู่ในรูปแบบความสัมพันธ์แบบเส้นตรง ดังแสดงใน Eq. (10) ln k 

1.0

ิศว กร สง รมเ วน กษ ลิข ตร สิท แห ธิ์ ่งป ร

ผลการวิเคราะห์ค่าสัมประสิทธิ์การแพร่ความชื้นประสิทธิผล ของสาหร่ายเตาในระหว่างการอบแห้งด้วยคลื่นไมโครเวฟระบบ สุ ญ ญากาศ จากผลการศึ ก ษาพบว่ า ค่ า สั ม ประสิ ท ธิ์ ก ารแพร่ ความชื้นประสิทธิผลของสาหร่ายเตาในระหว่างการอบแห้งด้วย คลื่ น ไมโครเวฟระบบสุ ญ ญากาศจะมี ค่ า เท่ า กั บ 0.62x10-6, 1.04x10-6, 1.93x10-6 และ 4.5x10-6 m2 s-1 ที่ระดับความเข้ม ของกําลังงานคลื่นไมโครเวฟที่แตกต่างกัน 4 ระดับ คือ 0.77, 1.55, 2.00 และ 2.50 W g-1 ตามลําดับ โดยที่ระดับความเข้ม คลื่ น ไมโครเวฟสูง จะส่ง ผลต่ อ การเพิ่ มค่ า สั ม ประสิ ทธิ์ก ารแพร่ ความชื้นประสิทธิผลของสาหร่ายเตา เนื่องจากคลื่นไมโครเวฟ จะเป็นตัวเร่งอัตราการระเหยของน้ําที่ผิวหน้าของสาหร่ายเตา และมีค่าเท่ากับอัตราการเคลื่อนของน้ําภายในโครงสร้างที่มาเติม เต็มบริเวณผิวหน้า ความร้อนที่เกิดขึ้นจะถ่ายเทมวลสารในการ แพร่กระจายตัวของความชื้นสู่ผิววัสดุ (Surface Diffusion) สอดคล้องกับรายงานวิจัยของปองพล และฤทธิชัย (2555) และ งานวิจัยของ Özbek and Dadali (2007) ซึ่งศึกษาหาค่า สัมประสิทธิ์การแพร่ของใบกะเพราในระหว่างการอบแห้งด้วย ไมโครเวฟที่ระดับกําลังงาน 164 - 752 W และการศึกษาหาค่า สัมประสิทธิ์การแพร่ของการอบแห้งใบสะระแหน่ด้วยด้วยคลื่น ไมโครเวฟที่ระดับกําลังงาน 180 - 900 W ตามลําดับ

ทศ

4L

และองค์ ป ระกอบทางเคมี ที่ แ ตกต่ า งจากสาหร่ า ยเตา อี ก ทั้ ง ใบสะระแหน่มีค่าความชื้นเริ่มต้นต่ํากว่าสาหร่ายเตา จึงทําให้ต้อง ใช้พลังงานกระตุ้นเพื่อระเหยน้ํามากกว่าสาหร่ายเตาถึง 4.70 เท่า ดังนั้น ค่า Ea ของการอบแห้งอาหารหรือวัสดุชีวภาพด้วยคลื่น ไมโครเวฟจะขึ้นอยู่กั บชนิดของอาหารหรือวัส ดุชีวภาพ ระดับ พลังงานคลื่นไมโครเวฟ และปริมาณน้ําหนักตัวอย่างที่ใช้ในการ อบแห้ง

ะเ

(9)

2

ln(k)

Slope 

 2  Deff

 E m  ln k 0    a  P  

(10)

แฟกเตอร์ความถี่ (k0) และค่าพลังงานกระตุ้นของสาหร่ายเตา (Ea) สามารถคํานวณจากค่าความชันของกราฟเส้นตรงที่พล็อต ระหว่าง ln(k) และ น้ําหนักของสาหร่ายเตาต่อพลังงานของคลื่น ไมโครเวฟ (m/P) พบว่ า ค่า k0 และ Ea มีค่า เท่า กับ 0.59 -1 minutes และ 2.61 W g-1 ดังแสดงใน Figure 5 ในขณะที่ค่า Ea ของการอบแห้ ง ใบสะระแหน่ ด้ ว ยคลื่ น ไมโครเวฟที่ ร ะดั บ พลังงาน 180 - 900 W (Özbek and Dadali, 2007) มีค่า อยู่ระหว่าง 11.05 – 12.28 W g-1 ซึ่งมีค่ามากกว่า เนื่องจาก ใบสะระแหน่มีคุณลักษณะทางกายภาพ รวมทั้งโครงสร้างเซลล์

การเปลี่ ย นแปลงสี ต่ า งๆ ที่ เ กิ ด ขึ้ น ในระหว่ า งการอบแห้ ง สาหร่ า ยเตาด้ ว ยคลื่ น ไมโครเวฟระบบสุ ญ ญากาศนั้ น เป็ น กระบวนการที่ขึ้นอยู่กับเวลา (Time-Dependent Process) และพารามิเตอร์ต่างๆ ที่เกี่ยวข้องกับสภาวะการอบแห้ง (Figure 6) จากผลการศึกษาพบว่า ค่าความสว่าง (L*-values) ของ สาหร่ า ยเตาอบแห้ ง ที่ ร ะดั บ ความเข้ ม ข้ น ของคลื่ น ไมโครเวฟ 0.77, 1.55, 2.00 และ 2.50 W g-1 มีค่าเท่ากับ 37.96±0.19, 35.11±0.27, 36.36±0.18 และ 35.23±0.2 ตามลําดับ สอดคล้องกับค่าความเป็นสีเหลือง/สีน้ําเงิน (b*-values) มีค่า เท่ากับ 26.04±0.15, 23.93±0.24, 23.91±0.22 และ 19.81±0.12 ตามลําดับ จากผลการวิเคราะห์ทางสถิติพบว่าค่า L*-values ของสาหร่ า ยเตาอบแห้ ง ด้ ว ยระบบไมโครเวฟ สุญญากาศจะมีความแตกต่างกันอย่างมีนัยสําคัญที่ระดับความ เชื่อมั่น 95% ในขณะที่ค่า b*-values จะสามารถแบ่งกลุ่มออกได้ เป็น 3 กลุ่ม โดยที่สาหร่ายเตาแห้งที่ความเข้มคลื่นไมโครเวฟที่ ระดับ 1.55 และ 2.0 W g-1 ไม่มีความแตกต่างกันระหว่างกลุ่ม 21

Thai Society of Agricultural Engineering Journal Vol. 19 No. 1 (2013), 14-24

ะเ

ทศ

ไท ย

คลื่นไมโครเวฟ 1.55 และ 2.00 W g-1 ไม่มีความแตกต่างกัน อย่างมีนัยสําคัญที่ระดับความเชื่อมั่น 95% แต่มีความแตกต่างกัน กับสาหร่ายเตาแห้งที่ระดับความเข้มของกําลังงานคลื่นไมโครเวฟ ที่ระดับ 0.77 และ 2.50 W g-1 ค่าความแตกต่างสีโดยรวม (Total Color Difference) มีค่าเท่ากับ 20.15±0.31, 18.00±0.27, 19.40±0.22 และ 19.32±0.16 ตามลําดับ จากผล การศึกษาพบว่าค่า TCD ของสาหร่ายเตาแห้งที่ความเข้มคลื่น ไมโครเวฟ 1.55 W g-1 จะมีค่าน้อยที่สุด และที่ระดับความเข้ม ของกําลังงานคลื่นไมโครเวฟ 2.50 และ 2.00 W g-1 มีค่า รองลงมา และสาหร่ายเตาแห้งที่ 0.77 W g-1 มีมากที่สุด ทั้งนี้ เนื่ อ งจากการอบแห้ ง ที่ ร ะดั บ ความเข้ ม ของกํ า ลั ง งานคลื่ น ไมโครเวฟที่ระดับ 0.77 W g-1 ใช้เวลาในการอบแห้งนานที่สุด ส่งผลต่อการเปลี่ยนแปลงสีโดยรวมมากที่สุด เมื่อเทียบกับระดับ ความเข้มของกําลังงานคลื่นไมโครเวฟอื่นๆ แม้ว่า สาหร่ายเตา แห้งที่ความเข้มคลื่นไมโครเวฟ 1.55 W g-1 มีค่า TCD น้อยที่สุด แต่เมื่อเปรียบเทียบกับค่า พารามิเตอร์สี L*-values, a*-values และ b*-values กลับพบว่าสาหร่ายเตาอบแห้งที่ระดับความเข้ม ของกําลังงานคลื่นไมโครเวฟที่ 2.00 W g-1 มีการเปลี่ยนแปลงสีที่ ดีที่สุด เนื่องจากที่การอบแห้งสาหร่ายเตาที่ระดับความเข้มของ กําลังงานคลื่นไมโครเวฟ 2.00 W g-1 เป็นสภาวะที่เหมาะสมที่สุด เนื่องจากที่ระดับความเข้มของกําลังงานคลื่นไมโครเวฟ 2.50 W g-1 แม้ว่าจะใช้เวลาในการอบแห้งน้อยที่สุดแต่ก็อาจจะมีระดับ ความเข้มของกําลังงานมากเกินกว่าความต้องการในกระบวนการ อบแห้ ง ดั ง นั้ น คลื่ น ไมโครเวฟในส่ ว นที่ เ กิ น ก็ จ ะเข้ า ไปทํ า ลาย รงควัตถุหรือทําให้คุณภาพสีของสาหร่ายเตาลดลง

10 0 -10

L*-values

าค มว

สม a*-values

b*-values

1.55 W/g 20.15±0.31b 18.00±0.27b 19.40±0.22a 19.32±0.16c

20

0.77 W/g

15.34±0.17a 26.04±0.15b 23.93±0.24c 23.91±0.22c 19.81±0.12d

30

Frash

-3.37±0.15a 1.91±0.24b 1.66±0.28c 1.78±0.22c 2.56±0.20d

40

14.54±0.15a

CIELAB-Color values

50

37.96±0.19b 35.11±0.27c 36.36±0.18d 35.23±0.20e

ิศว กร สง รมเ วน กษ ลิข ตร สิท แห ธิ์ ่งป ร

อย่ า งมี นั ยสํ า คั ญ โดยการวัด ค่ า สีข องสาหร่ า ยเตาอบแห้ง มีค่ า L*-values และ b*-values มากขึ้นเมื่อเทียบกับสาหร่ายเตาสด เนื่องจากสาหร่ายเตาสดมีปริมาณน้ําอิสระอยู่ในโครงสร้างเซลล์ที่ มาก ส่ ง ผลให้ เ ป็ น วั ส ดุ ทึ บ แสงแต่ เ มื่ อ มี ก ารระเหยน้ํ า ใน กระบวนการอบแห้งจึงทําให้สาหร่ายเตาอบแห้งมีลักษณะเป็น วัสดุโปร่งแสงมากขึ้น (Translucent) ค่า L*-values จึงมีค่ามาก ขึ้น และเนื่ อ งจากเป็ น การอบแห้ ง ด้ว ยระบบสุ ญ ญากาศทํ า ให้ อุณหภูมิเฉลี่ยของการอบแห้งมีค่าต่ําจึงไม่ทําให้เกิดปฏิกิริยาการ เกิดสีน้ําตาลจากการได้รับความร้อนสูง สอดคล้องกับรายงานวิจัย ของ Ozkan et al. (2007) และ Therdthai and Zhou (2009) ซึ่งศึกษาผลการเปลี่ยนแปลงของค่า L*-values และ b*-values ของผักขมและทุเรียนแผ่นด้วยวิธีการอบแห้งด้วยคลื่นไมโครเวฟ ระบบสุญญากาศพบว่าค่าความเป็นสีแดง/เขียว (a*-values) มีค่า เพิ่มขึ้นซึ่งหมายความว่าจะมีค่าความเป็นสีแดงมากขึ้น แสดงถึง ความเป็นสีเขียวลดลง สามารถบ่งบอกถึงอัตราการสลายตัวของ รงควัตถุสีเขียวหรือปริมาณคลอโรฟิลล์ที่หลงเหลือของสาหร่าย เตาแห้ง ในขณะที่ค่าความแตกต่างสีโดยรวม (Total Color Difference) เป็นค่าที่บอกถึงอัตราการเปลี่ยนแปลงสีโดยรวม ของสาหร่ า ยเตา โดยเปรี ย บเที ย บกับ ค่ า สี ข องสาหร่ า ยเตาสด (เมื่อสาหร่ายเตาสดมีค่า L0*= 14.54, a0*= -3.37 และ b0*= 15.34) จากผลการศึกษาพบว่า a*-values ของสาหร่ายเตา อบแห้งด้วยคลื่นไมโครเวฟที่ระดับความเข้มของกําลังงานคลื่น ไมโครเวฟ 0.77, 1.55, 2.00 และ 2.50 W g-1 มีค่าเท่ากับ 1.91±0.24, 1.69±0.28, 1.78±0.22 และ 2.56±0.2 ตามลําดับ

TCD

Figure 6 Effect of microwave power densities level on color changed of dired spirogyra sp. ซึ่ง จะพบว่า สาหร่า ยเตาอบแห้ง ที่ค วามเข้มคลื่ นไมโครเวฟ ที่ระดับ 1.55 W g-1 จะมีค่าความเป็นสีเขียวมากที่สุด หรือมี a*-values น้ อ ยที่ สุ ด และการวิ เ คราะห์ ท างสถิ ติ พ บว่ า ค่ า a*-values ของสาหร่ายเตาแห้งที่ระดับความเข้มของกําลังงาน 22

3.4.2 ปริมาณสารประกอบฟีนอลิก

Figure 7 แสดงผลกระทบของระดับความเข้มของกําลังงาน คลื่นไมโครเวฟต่อปริมาณสารประกอบฟีนอลิก (Phenolic Compound) ซึ่งเป็นสารที่ออกฤทธิ์ทางชีวภาพและมีคุณสมบัติ ต้านอนุมูลอิสระ (Antioxidant) ในระหว่างการอบแห้งสาหร่าย เตาอบแห้งด้วยคลื่นไมโครเวฟ จากผลการศึกษาพบว่ามีปริมาณ ส า ร ป ร ะ ก อ บ ฟี น อ ลิ ก ใ น ส า ห ร่ า ย เ ต า อ บ แ ห้ ง เ ท่ า กั บ 1,667.42±22.43, 2078.34±28.23, 2254.34±32.21 และ 2347.16±42.27 mgGAE/100 gdry weight ในระหว่างการอบแห้ง ด้วยคลื่นไมโครเวฟที่ระดับความเข้มของกําลังงานคลื่นไมโครเวฟ 0.77, 1.55, 2.00 และ 2.50 W g-1 ตามลําดับ โดยที่ระดับความ เข้มของกําลังงาน 2.50 W g-1 มีความเหมาะสมในการอบแห้ง สาหร่ายเตาด้วยคลื่นไมโครเวฟ เนื่องจากมีปริมาณสารประกอบ ฟีนอลิกมากที่สุด ในขณะที่ผลการวิเคราะห์ความแตกต่างทาง

วารสารสมาคมวิศวกรรมเกษตรแห่งประเทศไทย ปีที่ 19 ฉบับที่ 1 (2556), 14-24 สถิติพบว่าปริมาณสารประกอบฟีนอลิกของสาหร่ายเตาที่ระดับ ความเข้มของกําลังงานคลื่นไมโครเวฟที่ 2.00 และ 2.50 W g-1 ไม่มีความแตกต่างกันอย่างมีนัยสําคัญ ที่ระดับความเชื่อมั่น 95% ดั ง นั้ น การอบแห้ ง สาหร่ า ยเตาด้ ว ยคลื่ น ไมโครเวฟระบบ สุญญากาศที่ระดับความเข้มของกําลังงานคลื่นไมโครเวฟ 2.00 W g-1 เป็นสภาวะที่เหมาะสมที่สุด

2078.58±28.23b

2347.16±42.27c

1667.42±22.43a

0 0.77

1.55 2.00 Microwave Density Level (W g-1 )

2.50

ทศ

ไท ย

1000

5 กิตติกรรมประกาศ

ะเ

2000

2254.34±32.21c

บทความวิจัยนี้เป็นส่วนหนึ่ง ของรายงานวิจั ยฉบับ สมบูรณ์ เรื่อง การพัฒนาชุดอุปกรณ์สําหรับการศึกษาระบบการอบแห้ง ด้วยคลื่นไมโครเวฟภายใต้สภาวะสุญญากาศ: กรณีศึกษา จลนพลศาสตร์ ก ารอบแห้ ง สาหร่ า ยเตาซึ่ ง ได้ รั บ งบประมาณ เงิน กองทุน อุ ดหนุ น การวิจั ย คณะวิ ศ วกรรมและอุ ต สาหกรรม เกษตร มหาวิทยาลัยแม่โจ้

ิศว กร สง รมเ วน กษ ลิข ตร สิท แห ธิ์ ่งป ร

Phenolic Content (mgGAE/100 gdry weight)

3000

23.93±0.24, 23.91±0.22 และ 19.81±0.12 ตามลําดับ อย่างไรก็ตามค่าพารามิเตอร์สีที่สําคัญในการบ่งบอกถึงคุณภาพสี ของสาหร่ า ยเตาอบแห้ ง จะพิ จ ารณาที่ ค่ า สี แ ดง/สี เ ขี ย ว (a*-values) และค่าความแตกต่างสีโดยรวม (TCD) ของสาหร่าย เตาอบแห้งที่ระดับความเข้มของกําลังงานคลื่นไมโครเวฟระดับ ต่างๆ มีค่าเท่ากับ 1.91±0.24, 1.69±0.28, 1.78±0.22, 2.56±0.2 และ 20.15±0.31, 18.00±0.27, 19.40±0.22, 19.32±0.16 ต า ม ลํ า ดั บ ใน ข ณ ะ ที่ ก า ร ต ร ว จ วั ดป ริ ม า ณ ส า ร ป ร ะ ก อ บ ฟี น อ ลิ ก มี ค่ า เ ท่ า กั บ 1,667.42±22.43, 2078.34±28.23, 2254.34±32.21 และ 2347.16±42.27 mgGAE/100 gdry weight ตามลําดับ โดยที่ระดับความเข้มของกําลัง งานคลื่นไมโครเวฟเท่ากับ 2.00 W g-1 เป็นระดับความเข้มคลื่น ไมโครเวฟที่เหมาะสมในการอบแห้งสาหร่ายเตาของการอบแห้ง ด้วยคลื่นไมโครเวฟระบบสุญญากาศ

Figure 7 Effect of microwave power densities level on phenolic content degradation of dried Spirogyra sp.

4 สรุป

สม

าค มว

ผลการศึ ก ษาแบบจํ า ลองการอบแห้ ง แบบชั้ น บางของการ อบแห้งสาหร่ายเตาด้วยคลื่นไมโครเวฟระบบสุญญากาศ พบว่า เวลาที่ ใ ช้ ใ นการอบแห้ ง สาหร่ า ยเตาจากความชื้ น เริ่ ม ต้ น 8.55±0.20 gwater/gdry matter จนเหลือความชื้น 0.15±0.01 gwater/gdry matter ใช้เวลาเท่ากับ 34, 20, 10.5 และ 5 minutes ที่ระดับความเข้มของกําลังงานคลื่นไมโครเวฟ 0.77, 1.55, 2.00 และ 2.50 W g-1 ตามลําดับ การศึกษาหาแบบจําลองการอบแห้ง แบบชั้ น บางที่ เ หมาะสมในการทํ า นายอั ต ราการเปลี่ ย นแปลง พบว่ า แบบจํ า ลองของ Page สามารถทํ า นายพฤติ ก รรมการ อบแห้ ง สาหร่า ยเตาได้ เ หมาะสมที่ สุ ด ค่ า สั มประสิ ทธิ์ก ารแพร่ ความชื้ น ประสิ ท ธิ ผ ล (Deff) ของสาหร่ า ยเตาในระหว่ า งการ อบแห้งมีค่าอยู่ในช่วง 0.62x10-6 ถึง 4.5x10-6 m2 s-1 และค่า พลังงานกระตุ้น (Ea) มีค่าเท่ากับ 2.61 W g-1 ผลการวิเคราะห์การเปลี่ยนแปลงคุณภาพสี พบว่าค่าความ สว่าง/ความมืด (L*-values) ของสาหร่ายเตาอบแห้ง ที่ระดับ ความเข้มของกําลังงานคลื่นไมโครเวฟ 0.77, 1.55, 2.00 และ 2.50 W g-1 มี ค่ า เท่ า กั บ 37.96±0.19, 35.11±0.27, 36.36±0.18 และ 35.23±0.2 ตามลําดับ สอดคล้องกับค่าความ เป็นสีเหลือง/สีน้ําเงิน (b*-values) มีค่าเท่ากับ 26.04±0.15,

6 เอกสารอ้างอิง

ดวงพร อมรเลิศพิศาล, กฤษณา ดวงจันทร์, ดวงตา กาญจนโพธิ์, ธวัช แต้โสตถิกุล, ยุวดี พีรพรพิศาล. 2555. ฤทธิ์ปกป้องแผล กระเพาะอาหารของสาหร่ า ยเตา. วารสารวิ ท ยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยขอนแก่น 40(1), 236-241. ฐิติกานต์ ปัญโญใหญ่. 2550. กิจกรรมต้านออกซิเดชันของ สาหร่ายเตา. วิทยานิพนธ์วิทยาศาสตรมหาบัณฑิต. เชียงใหม่: บัณฑิตวิทยาลัย, มหาวิทยาลัยเชียงใหม่. น้ําฝน ไชยลังกา, รัตนาภรณ์ จันทร์ทิพย์, ดวงพร อมรเลิศพิศาล, ฤทธิชัย อัศวราชันย์. 2555. ผลกระทบของระดับพลังงาน ไมโครเวฟต่ อ การเปลี่ ย นแปลงคุ ณ ภาพของสาหร่ า ยเตา อบแห้ ง . รายงานการประชุ ม วิ ช าการประมง ครั้ ง ที่ 7 ประจําปี 2555, เชียงใหม่: คณะเทคโนโลยีการประมงและ ทรัพยากรทางน้ํา มหาวิทยาลัยแม่โจ้. 6–8 ธันวาคม 2555, เชียงใหม่.

23

Thai Society of Agricultural Engineering Journal Vol. 19 No. 1 (2013), 14-24

ะเ

ทศ

ไท ย

Assawarachan, R., Noomhorm, A. 2011. Mathematical Models for Vacuum Microwave Concentration Behavior of Pineapple Juice. Journal of Food Process Engineering 34(5), 1485-1505.

Bai-Ngew, S., Therdthai, N., Dhamvithee, P. 2011.

Characterization of microwave vacuum-dried durian chips. Journal of Food Engineering 104, 114-122.

Dadal, G., Apar, D.K., Özbek, B. 2007. Microwave drying kinetics of okra. Drying Technology 25(5), 917-924.

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

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

McMinn, W.A.M. 2006. Thin-layer modeling of the convective, microwave, microwave-convective and microwave vacuum drying of lactose powder.

Journal of Food Engineering 72, 113-123. Özbek, B., Dadali, G. 2007. Thin-layer drying characteristics and modelling of mint leaves undergoing microwave treatment. Journal of Food Engineering 83, 541-549.

Ozkan, I.A., Akbudak, B., Akbudak, N. 2007. Microwave drying characteristics of spinach. Journal of Food Engineering 78, 577-583.

Sachindra, N.M., Airanthi, M.K.W.A., Hosokawk, M., Miyashita, K. 2010. Radical scavenging and singlet oxygen quenching activity of extracts from lndian seaweeds.

Journal of Food Science Technology 47, 94-99.

Therdthai, N., Zhou, W. 2009. Characterization of microwave vacuum drying and hot air drying of mint leaves (Mentha cordifolia Opiz ex Fresen).

Journal of Food Engineering 91, 482-489 Wang, Z., Sun, J., Chen, F., Liao, X., Hu, X. 2007.

Mathematical modeling on thin layer microwave drying of apple pomace with and without hot air pre-drying. Journal of Food Engineering 80, 536-544.

สม

าค มว

ิศว กร สง รมเ วน กษ ลิข ตร สิท แห ธิ์ ่งป ร

ปองพล สุริยะกันธร, ฤทธิชัย อัศวราชันย์. 2555. แบบจําลองการ อบแห้งใบกะเพราด้วยคลื่นไมโครเวฟ. วารสารสมาคม วิศวกรรมเกษตรแห่งประเทศไทย. (1), 59-67. ผดุงศักดิ์ รัตน์เดโช. 2551. พื้นฐานการให้ความร้อนด้วย ไมโครเวฟ. พิมพ์ครั้งที่ 1, กรุงเทพฯ: มหาวิทยาลัยธรรมศาสตร์. ยุวดี พีรพรพิศาล, ฐิติกานต์ ปัญโญใหญ่, ดวงพร อมรเลิศพิศาล.

2555. ฤทธิ์ต้านอนุมูลอิสระและต้านการอักเสบของสาหร่ายเตา. วารสารวิทยาศาสตร์มหาวิทยาลัยขอนแก่น 40(1), 228-235. ฤทธิชัย อัศวราชันย์, ฉัตรชนก คงสิทธิ์, ดวงพร อมรเลิศพิศาล.

2555. คุณลักษณะการอบแห้งของสาหร่ายเตาด้วยคลื่น ไมโครเวฟ. วารสารสมาคมวิศวกรรมเกษตรแห่งประเทศไทย 18(1), 1-8. ฤทธิชัย อัศวราชันย์. 2554ก. เทคโนโลยีการสร้างความร้อนด้วย คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าในการแปรรูปอาหาร. วารสารสมาคม วิศวกรรมเกษตรแห่งประเทศไทย 17(1), 41-51. ฤทธิชัย อัศวราชันย์. 2554ข. การอบแห้งผลผลิตทางการเกษตร ด้วยคลื่นไมโครเวฟ. วารสารวิศวกรรมสารเกษมบัณฑิต 1(2), 31-42. สักกมล เทพหัสดิน ณ อยุธยา. 2555. การอบแห้งอาหารและ วัสดุชีวภาพ. กรุงเทพฯ: สํานักพิมพ์ท้อป. สรฉัตร เทียมดาว, ยุวดี พีรพรพิศาล. 2552. ความหลากหลาย ของสาหร่ายน้ําจืดกินได้ในแม่น้ําโขงและแม่น้ําน่าน. วารสาร วิจัยเทคโนโลยีการประมง 3(1), 115-124.

Alibas, I. 2007. Microwave air and combined microwave-airdrying parameters of pumpkin slices. LWT 40, 1445-1451.

AOAC. 2005. Official Methods of Analysis. (18th Edn.).

Association of Official Analytical Chemists, Washington, DC: USA. Assawarachan, R., Nookong, M., Chailungka N, Amornlerdpison, D. 2013. Effects of microwave power on the drying characteristics color and phenolic content of Spirogyra sp. Journal of Food Agriculture & Environment 11(1), 1-4.

Assawarachan, R., Noomhorm, A. 2008. Effect of operating condition on the kinetic of color change of concentrated pineapple juice by microwave vacuum evaporation. Journal of Food Agriculture & Environment 6(3&4), 47-53.

24

วารสารสมาคมวิศวกรรมเกษตรแห่งประเทศไทย ปีที่ 19 ฉบับที่ 1 (2556), 25-30

วารสารสมาคมวิศวกรรมเกษตรแห่งประเทศไทย ปีที่ 19 ฉบับที่ 1 (2556) 25-30 Available online at www.tsae.asia

บทความวิจัย ISSN 1685-408X

การพัฒนาและทดสอบเครื่องรีดและกรีดเส้นผักตบชวาสําหรับงานหัตถกรรม Development and Testing of Water Hyacinth Rolling and Splitting Machine for Handicraft กระวี ตรีอํานรรค1*, เทวรัตน์ ตรีอํานรรค2 Krawee Treeamnuk1*, Tawarat Treeamnuk2 1

ภาควิชาวิศวกรรมเกษตร, คณะวิศวกรรมศาสตร์, มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลธัญบุรี, ปทุมธานี, 12110 Department of Agricultural Engineering, Faculty of Engineering, Rajamangala University of Technology Thanyaburi, Pathum Thani, 12110 2 สาขาวิชาวิศวกรรมเกษตร, สํานักวิชาวิศวกรรมศาสตร์, มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีสุรนารี, นครราชสีมา, 30000 2 School of Agricultural Engineering, Institute of Engineering, Suranaree University of Technology, Nakhonratchasima, 30000 *Corresponding author: Tel: +66-2-549-3580, Fax: +66-2-549-3581, E-mail: krawee@mail.rmutt.ac.th

ทศ

ไท ย

1

าค มว

ิศว กร สง รมเ วน กษ ลิข ตร สิท แห ธิ์ ่งป ร

ะเ

บทคัดย่อ เครื่องรีดและกรีดเส้นผักตบชวาสําหรับงานหัตถกรรมที่พัฒนาขึ้น ทํางานโดยมีลูกกลิ้งชุดแรกทําหน้าที่รีดและป้อนผักตบชวา เข้าสู่ชุดมีดกรีดแบบจานหมุนคู่ ซึ่งทําหน้าที่กรีดผักตบชวาออกเป็นเส้นขนาด 10 mm และ 5 mm จากนั้นเส้นผักตบชวาจะถูกรีดและ ดึงออกด้วยลูกกลิ้งชุดที่สอง นอกจากนี้เครื่องยังมีช่องป้อนหลบชุดมีดกรีดเพื่อใช้เฉพาะการรีดผักตบชวาทั้งก้านโดยไม่กรีดได้อีกด้วย อัตราการรีดของเครื่องคือ 2.85 kg h-1 อัตราการรีดและกรีดก้านผักตบชวาเป็นขนาดเส้น 10 mm และ 5 mm คือ 3.04 kg h-1 และ 2.72 kg h-1 ตามลําดับ อัตราการรีดและกรีดผักตบชวาที่กรีดและคลี่เป็นแผ่นก่อนป้อน ขนาดเส้น 10 mm และ 5 mm คือ 2.33 kg h-1 และ 2.04 kg h-1 ตามลําดับ ค่าเปอร์เซ็นต์การกรีดอยู่ในช่วง 87.70 - 94.07% ค่าการใช้พลังงานจําเพาะต่ําที่สุดของเครื่องคือ 1.31 kg kW-1 h-1 การวิเคราะห์ทางเศรษฐศาสตร์พบว่าอัตราการผลิตที่คุ้มทุนของเครื่องคือ 944.94 kg yr-1 และใช้งานเป็นเวลา 2 เดือน จึงจะคืนทุนที่ค่าใช้จ่าย 16.58 บาท kg-1 (ไม่รวมค่าวัตถุดิบ)

สม

คําสําคัญ: เครื่องรีด, เครื่องกรีด, ผักตบชวา Abstract The developed water hyacinth rolling and splitting machine operates by the first feed roller that was pressing and feeding the water hyacinth stem to a couple of circular splitting blade. After that, the blades cut the stem to the splitted water hyacinths in 10 mm and 5 mm of width. Finally, the splitted water hyacinths that were carried by the second roller are repressing and pulling them out from the machine. In addition, the special inlet port of the machine can feed the stem dodging the blades for only pressing process without splitting. The capacity of rolling process was 2.85 kg h-1 and the capacity of rolling and spliting the stem to a 10 mm and 5 mm of the width were 3.04 kg h-1 and 2.72 kg h-1, respectively. The capacity of rolling and splitting water hyacinth sheet to a 10 mm and 5 mm of width were 2.33 kg h-1 and 2.04 kg h-1, respectively. The efficiency of machine evaluated by the splitting percentage was in a range of 87.70 - 94.07%. The heighest specific energy consumption of the machine was 1.31 kg kW-1 h-1. The operating time of the machine to cover the expense was 2 months during the annual capacity of 944.94 kg yr-1 at operating cost of 16.58 Baht kg-1 (without raw material cost).

Keywords: Rolling, Splitting machine, Water hyacinth 25

Thai Society of Agricultural Engineering Journal Vol. 19 No. 1 (2013), 31-37

2 อุปกรณ์และวิธีการ 2.1 เครื่องรีดและกรีดเส้นผักตบชวา

ทศ

ไท ย

จากการศึกษารูปแบบการตัดและฉีกเส้นผักตบชวาแห้งของ ผู้จักสาน พบว่าค่าความยาวและขนาดเฉลี่ยของก้านผักตบชวา แห้งที่ใช้ในการจักสานคือ 60 cm และ 20 mm ตามลําดับ ซึ่งมี ทั้งการใช้ก้านผักตบชวาแห้งทั้งก้านและต้องกรีดตามแนวลําต้น เพื่อคลี่ออกเป็นแผ่นก่อนนําไปรีดและฉีกออกเป็นเส้นเพื่อจักสาน ต่อไป ดังนั้นเครื่องต้นแบบนี้จึงถูกออกแบบให้มีกลไกการรีดก้าน ผักตบชวาที่คลี่แผ่เป็นแผ่น ก่อนป้อนเข้าสู่ชุดมีดกรีดเส้น แล้วจึง ถู ก รี ด ซ้ํ า อี ก ครั้ ง ก่ อ นออกจากเครื่ อ ง กลไกการกรี ด เส้ น ใช้ ก าร เฉือนขาดด้วยมีดกรีดแบบจานหมุน (Splitting blade) 2 ใบสบ และหมุนเข้าหากัน เกิดการต้านแรงเฉือนตัด (Counter shear) คล้ายการตัดด้วยกรรไกร มีดนี้ติดตั้งบนเพลาขับ สามารถกรีดเส้น ขนาด 10 mm และ 5 mm ซึ่งเหมาะสมสําหรับการใช้จักสาน

สม

าค มว

ิศว กร สง รมเ วน กษ ลิข ตร สิท แห ธิ์ ่งป ร

ผักตบชวาเป็นวัชพืชน้ําที่ขยายพันธุ์ได้รวดเร็วและมีปริมาณ มากในแหล่ ง น้ํ า ชุ ม ชน ชาวท้ อ งถิ่ น จึ ง หาทางใช้ ป ระโยชน์ จ าก ผักตบชวา การใช้ประโยชน์ที่สร้างมูลค่าเพิ่มได้สูงประการหนึ่งคือ การแปรรู ป ผั ก ตบชวาแห้ ง เป็ น งานหั ต ถกรรมประเภทจั ก สาน (ดวงพร และคณะ, 2544) ปั จ จุ บั น วิ ส าหกิ จ นี้ มี ข้ อ จํ า กั ด เรื่ อ ง คุณภาพของผลิตภัณฑ์ที่ยังต้องใช้แรงงานในการผลิต การเตรียม วัตถุดิบผักตบชวาแห้งเพื่อจักสานประกอบไปด้วยการรีดและฉีก แบ่งเส้นผักตบชวาแห้งออกเป็นริ้วที่มีขนาดและความหนาเท่าๆ กัน ซึ่งต้องใช้ความชํานาญในการปฏิบัติ มีอัตราการทํางานต่ํา และคุณภาพไม่คงที่ วัสดุที่เตรียมได้มีผลต่อคุณภาพและความ สวยงามของการจักสานมากที่สุด หากมีคุณภาพดีสามารถช่วยให้ ผู้ผลิตทํางานได้ง่าย รวดเร็ว สินค้าที่มีคุณภาพดีได้มาตรฐานย่อม สามารถขายได้ในราคาสูง (ดวงพร และคณะ, 2544) วิศรุต และ คณะ (2548) ได้ออกแบบเครื่องรีดและกรีดผักตบชวาขึ้น เพื่อลด การใช้แรงงานและเวลาในกระบวนการผลิต เครื่องที่สร้างขึ้นใช้ มอเตอร์ เ ป็ น ต้ น กํ า ลั ง ขั บ ชุ ด ลู ก กลิ้ ง รี ด และชุ ด ใบมี ด ซึ่ ง ทํ า จาก เหล็กกล้า เครื่องมือเป็นใบมีดกลมเรียง 12 ใบ พบว่าสามารถ กรีดผักตบชวาตากแห้งได้เป็นเส้นขนาดความกว้าง 10 mm มีอัตราการทํางาน 6.6 เส้น min-1 และไม่ได้รายงานถึง ประสิทธิภาพการทํางานของเครื่อง ภัคสิทธิ์ และคณะ (2549) ได้ออกแบบเครื่องรีดและกรีดเส้นผักตบชวา โดยใช้มอเตอร์ไฟฟ้า ขับชุดลูกกลิ้งรีดเพื่อรีดและผลักให้เส้นผักตบชวาวิ่งเข้าสู่มีดใบ ตายที่ ติ ด ตั้ ง ไว้ เครื่ อ งมี ป ระสิ ท ธิ ภ าพการทํ า งาน 71.63% สามารถกรีดเส้นขนาด 11 mm ที่อัตราการทํางาน 1,880 เส้น h-1 ซึ่งมากกว่าแรงงาน คนที่ทําได้เพียง 360 เส้น h-1 ธนากร และรุ่งโรจน์ (2554) ได้รายงานถึงผลของความชื้นที่มีต่อความ แข็ ง แรงของผั ก ตบชวาแห้ ง ที่ ใ ช้ ใ นงานหั ต ถกรรมว่ า การเพิ่ ม ความชื้ น มี ผ ลทํ า ให้ ผั ก ตบชวารั บ แรงดึ ง ในแนวเส้ น ใยและ แนวขวางเส้นใยได้สูงขึ้น แต่รับแรงดัดได้น้อยลง จากที่กล่าวมาพบว่า เครื่องที่สร้างขึ้นและพัฒนาต่อเนื่องมา ยังมีอัตราการทํางานและประสิทธิ ภาพต่ํา เพราะใช้มีดใบตาย หรือใช้มีดหมุนตัดอิสระโดยไม่มีตัว Counter shear ช่วยในกลไก การตัด จึงเกิดความเสีย หายสูง ประกอบกับสามารถกรีดเส้นได้ เพี ย งขนาดเดี ย ว ไม่ ส ามารถทํ า งานเฉพาะการรี ด ทั้ ง ก้ า นโดย ไม่กรีดได้ และยังไม่มีรายงานถึงผลของความชื้นในผักตบชวาต่อ สมรรถนะของเครื่ องรีดและกรี ดเส้น ผู้วิจัยจึง มีแ นวคิ ดในการ พัฒนาเครื่องรีดและกรีดเส้นผักตบชวาที่สามารถกรีดเส้นขนาด 10 mm และ 5 mm โดย ประมาณ ซึ่งเป็นขนาดที่นิยมใช้ในการ

จักสานมากที่สุด และสามารถรีดก้านผักตบชวาทั้งก้านโดยไม่กรีด ได้ และทดสอบถึ ง ผลของความชื้ น ในผั ก ตบชวาแห้ ง ที่ มี ต่ อ สมรรถนะการทํางานของเครื่องที่สร้างขึ้น ตลอดจนความคุ้มค่า ในการนําเครื่องไปใช้งาน

ะเ

1 บทนํา

26

Figure 1 Component of the water hyacinth rolling and splitting machine.

Figure 1 มิติเครื่องเป็น 355 x 365 x 730 mm ลูกกลิ้ง (2), (3), (7) และ (9) ทําจากท่อเหล็กเส้นผ่านศูนย์กลาง 102 mm ชุบผิวโครเมียมเพื่อป้ องกันสนิม ยาว 254 cm น้ําหนักกดของ ลูกกลิ้งชุดแรก (2) และ (3) และลูกกลิ้งดึง (7) และ (9) ถูกปรับ ได้ด้วยสกรูและชุดสปริงปรับระยะกด (1) ชุดใบมีดกรีดเส้น (6) และ (8) ซึ่งติดตั้งให้สบกัน ทําจากแผ่นเหล็กหนา 2 mm ลับมุม คมเป็น 45° ทํารอยจักบนคมเพื่อช่วยในการเฉือน มีดกรีดนี้ติดตั้ง

วารสารสมาคมวิศวกรรมเกษตรแห่งประเทศไทย ปีที่ 19 ฉบับที่ 1 (2556), 25-30

Set of 10 mm splitting blade

ะเ

ทศ

ไท ย

Figure 4 Prototype machine.

Figure 5 Sample of rolled water hyacinth stem.

ิศว กร สง รมเ วน กษ ลิข ตร สิท แห ธิ์ ่งป ร

บนเพลาแยกเป็ น 2 ชุ ด คื อ ชุ ด กรี ดสํ า หรั บ เส้ น ขนาด 5 mm และ 10 mm ตามลําดับ โดยที่เว้นช่องว่างระหว่างชุดมีดไว้ สําหรับการป้อนเพื่อรีดโดยไม่กรีดได้ (Figure 2) กลไกทั้งหมดถูก ขับด้วยมอเตอร์ขนาด ½ HP (11) ผ่านชุดทดรอบ (5) โซ่ (4) และเฟืองรั้งสายโซ่ (10) ตามลําดับ ซึ่งเพลาของลูกกลิ้งทั้ง 2 คู่ มีความเร็วประมาณ 150 RPM และเพลาของชุดมีดกรีด มีความเร็วมากกว่าคือ 210 RPM ทั้งนี้เพื่อให้คมมีดกรีด กรีดตัด เส้นผักตบชวาได้ทันก่อนการถูกดึงออก โดยเส้นผักตบชวาไม่เกิด รอยพับหรือย่น การทํ า งานของเครื่องเริ่มจากก้ า นผั กตบชวาแห้ งจะถูก ชุ ด ลูกกลิ้งชุดแรก (1st set of roller) รีดและดึงเข้าสู่เครื่องเพื่อเข้าสู่ ชุดใบมีดกรีดเส้น (Splitting blade) และเส้นผักตบชวาที่ผ่าน การกรีดจะถูกรีดซ้ําและดึงออกด้วยลูกกลิ้งชุดที่สอง (2nd set of roller) ก่อนปล่อยออกทางช่องทางออกด้านหลังเครื่องลงสู่ถาด รองรับต่อไป ดัง Figure 3 ตัวอย่างก้านผักตบชวารีดและเส้น ผักตบชวาที่รีดและกรีดเส้น แสดงดัง Figure 4, 5 และ 6 ตามลําดับ Set of 5 mm splitting blade

าค มว

Figure 6 Sample of the splitted water hyacinth.

สม

2.2 การทดสอบเครื่อง

Gap for rolling process

Figure 2 Position of the Splitting blade.

2nd set of roller

Splitting blade 1st set of roller

ใช้ผักตบชวาที่มีขนาดใกล้เคียงกัน เตรียมความชื้นของก้าน ผักตบชวาออกเป็น 3 ระดับ ด้วยวิธีการเดียวกันกับการปฏิบัติ ของผู้ จั ก สานผั ก ตบชวา เพื่ อ ศึ ก ษาผลของความชื้ น ที่ มีต่อ การ ทํางานของเครื่อง นั่นคือ 1) การตากแดดก่อนกรีดเป็นเวลา 4 h 2) ความชื้นปกติ และ 3) การพรมน้ําเล็กน้อยและเก็บไว้ในถุงปิด สนิท 24 h ก่อนกรีด คํานวณหาความชื้นมาตรฐานแห้ง (%db) ตามมาตราฐาน ASAE S352.2 (1992) จากสมการ (1)

Mb 

Figure 3 Operation of water hyacinth rolling and splitting machine.

m W  md md

(1)

Where Mb = moisture content on dry basis mw = mass of sample before drying (g) md = mass of sample after drying (g) 27

Thai Society of Agricultural Engineering Journal Vol. 19 No. 1 (2013), 31-37

SPC 

Complete of splitting (kg ) feed of water hyacinth (kg )

Feed of water hyacinth (kg) Electrical power (kW  h)

3 ผลและวิจารณ์

(3) (4)

สม

าค มว

ค่าความชื้นของผักตบที่ใช้ทดสอบ (Table 1) Room temperature คื อ ความชื้ น ของผั ก ตบชวาที่ เ ก็ บ รั ก ษาปกติ ที่ อุณหภูมิห้อง 4 h on sundry เป็นการนําผักตบชวามาลด ความชื้นก่อนเริ่มจักสานด้วยการตากแดดเป็นเวลา 4 h และ Spray water & keep on 24 h เป็นการเพิ่มความชื้นแก่ ผั ก ตบชวาสํ า หรั บ การดั ด หรื อ ถั ก ในบางลวดลายเพื่ อ ลดการ แตกหักของวัตถุดิบ ค่าความชื้นที่ต่างกันนี้ จึงต้องถูกใช้ในการ ทดสอบการทํางานของเครื่องรีดและกรีดเส้นที่สร้างขึ้นด้วย Table 1 Moisure content of water hyacinth sample.

Method Mb (%db) 1. 4h on Sundry 12.90 2. Room temperature 15.69 3. Spray water & keep on 24h 20.31 Table 2 พบว่าความชื้นที่เพิ่มขึ้นของผักตบชวามีผลทําให้ การรี ด ทํ า ได้ เ รี ย บบางยิ่ ง ขึ้ น คื อ มี ค วามหนาหลั ง รี ด (Rolling thickness) น้ อ ย ที่ สุ ด เ ป็ น 1.5 mm ใ น ท า ง ต ร ง ข้ า ม กั น ผักตบชวาที่มีความชื้นต่ําจะใช้พลังงานในการรีดน้อยกว่าไปด้วย (ค่า SPC สูง) โดยที่อัตราการรีดที่ดีที่สุดคือ 2.85 kg h-1 28

ไท ย

Splitting percentage 

(2)

ะเ

Feed of water hyacinth(kg) Time (h)

Table 3 A 10 mm width of water hyacinth stem splitting.

Splitting SPC Mb Capacity percentage -1 (kg kW-1 h-1) (%db) (kg h ) (%) 12.90 2.70 88.49 1.16 15.69 3.04 89.03 1.31 20.31 2.60 94.07 1.12

ิศว กร สง รมเ วน กษ ลิข ตร สิท แห ธิ์ ่งป ร

Capacity

Table 2 Result of the rolling process test.

Rolling Rolling SPC Mb thickness capacity (%db) (kg kW-1 h-1) -1 (mm) (kg h ) 12.90 1.90 2.82 1.38 15.69 1.80 2.74 1.05 20.31 1.50 2.85 1.30

ทศ

ป้อนผักตบชวาทั้ง 3 ความชื้น เพื่อทดสอบรีดก้านผักตบชวา เพียงอย่างเดียว ทดสอบรีดและกรีดเส้นกับก้านผักตบชวา และ ทดสอบรีดและกรีดเส้นกับผักตบชวาที่คลี่ออกเป็นแผ่นก่อนป้อน ทําการทดสอบ 3 ซ้ํา 15 ตัวอย่างต่อซ้ํา ประเมินผลด้วยอัตราการ ทํางาน (Capacity, kg h-1) ค่าเปอร์เซ็นต์การกรีด (Splitting percentage) ซึ่งคํานวณเฉพาะเส้นที่กรีดได้ขนาดและความยาว ต่อเนื่อง และการใช้พลังงานจําเพาะ (Specific Power Consumption or SPC, kg kW-1 h-1) ซึ่งใช้ kW-hour meter ในการเก็บข้อมูล ดังสมการ (2) (3) และ (4) ตามลําดับ จากนั้น ทําการวิเคราะห์เศรษฐศาสตร์เมื่อนําเครื่องต้นแบบไปใช้งานใน การผลิตต่อไป

Table 3 การกรีดผักตบชวาทั้งก้านเป็นเส้นขนาด 10 mm พบว่ามีอัตราการทํางานอยู่ระหว่าง 2.60 - 3.04 kg h-1 โดยที่ค่า เปอร์เซ็นต์การกรีดมากที่สุด 94.07% เกิดขึ้นเมื่อผักตบชวามี ความชื้นมากกว่าปกติคือ 20.31%db ในขณะที่อัตราการทํางาน สูงสุด 3.04 kg h-1 เกิดเมื่อความชื้นปกติ 15.69%db และทําให้ ประสิทธิภาพการใช้พลังงานสูงไปด้วย (SPC 1.31 kg kW-1 h-1) Table 4 A 5 mm width of water hyacinth stem splitting.

Splitting Mb SPC Capacity percentage -1 (kg kW-1 h-1) (%db) (kg h ) (%) 12.90 2.33 87.70 0.69 15.69 2.72 92.57 0.80 20.31 2.64 90.58 0.68

Table 4 การกรีดผักตบชวาทั้งก้านที่ขนาด 5 mm พบว่า มีอัตราการทํางานอยู่ระหว่าง 2.33 - 2.72 kg h-1 ซึ่งน้อยกว่า การกรีดที่ขนาด 10 mm ทั้งนี้เพราะระยะระหว่างใบมีดที่น้อย กว่าจึงทําให้เกิดแรงต้านการกรีดสูงกว่าการกรีดที่ขนาด 10 mm และต้องใช้พลังงานมากกว่า จึงทําให้ประสิทธิภาพการใช้พลังงาน ต่ําไปด้วย โดยที่อัตราการทํางานและเปอร์เซ็นต์การกรีดสูงสุด

วารสารสมาคมวิศวกรรมเกษตรแห่งประเทศไทย ปีที่ 19 ฉบับที่ 1 (2556), 25-30

าค มว

ไท ย

ิศว กร สง รมเ วน กษ ลิข ตร สิท แห ธิ์ ่งป ร

Table 5 การกรีดผักตบชวาที่คลี่เป็นแผ่นก่อนป้อน ที่ขนาด 10 mm มีอัตราการทํางานค่อนข้างต่ํา เนื่องจากผู้ป้อนต้อง เสี ย เวลาคลี่ ต้ น ออกเป็ น แผ่ น ก่ อ นป้ อ น ประกอบกั บ แผ่ น ผักตบชวามีความกว้างมากกว่าก้านผักตบชวา จึงต้องใช้ความ ระมัดระวังสูงกว่าปกติ เพื่อไม่ให้เกิดของเสียผักตบชวาที่ความชื้น 20.31%db มีอั ต ราการทํ า งาน เปอร์ เ ซ็ น ต์ ก ารกรี ด และ ประสิทธิภาพการใช้พลังงานสูงสุดเป็น 2.33 kg h-1, 89.02% และ 1.00 kg kW-1 h-1 ตามลําดับ ในขณะที่การกรีดเส้น ผักตบชวาขนาด 5 mm มีอัตราการทํางานต่ําที่สุด (Table 6) ทั้งนี้ สาเหตุคล้ายกับการกรีดเส้นที่ขนาด 10 mm (Table 5) สําหรับอัตราการทํางาน เปอร์เซ็นต์การกรีดและประสิทธิภาพ การใช้พลังงานพบว่า ผักตบชวาที่ความชื้น 12.90%db มีค่า ดังกล่าวสูงสุดเป็น 2.04 kg h-1, 90.20% และ 0.60 kg kW-1 h-1 ตามลําดับ

เครื่องรีดและกรีดเส้นผักตบชวาสําหรับหัตถกรรมที่สร้างขึ้นมี อัตราการรีดของเครื่องคือ 2.85 kg h-1 (น้ําหนักผักตบชวาแห้ง) อัตราการรีดและกรีดเส้นก้านผักตบชวาขนาด 10 mm และ 5 mm เป็น 3.04 kg h-1 และ 2.72 kg h-1 ตามลําดับ อัตราการ รี ด และกรี ด เส้ น แผ่ น คลี่ ข องผั ก ตบขนาด 10 mm และ -1 -1 5 mm เ ป็ น 2.33 kg h แ ล ะ 2.04 kg h ต า ม ลํ า ดั บ ประสิทธิภาพการทํางานของเครื่องมีค่าเปอร์เซ็นต์การกรีดอยู่ ในช่วง 87.70 - 94.07% ความชื้นที่สูงกว่าปกติของผักตบชวามี ผลต่อความ สามารถในการรีดและอัตราการรีด ขณะเดียวกั น ความชื้นที่สูงจะมีผลต่ออัตราการกรีดก้านผักตบชวาทั้ง 2 ขนาด ด้วย และความชื้นในผักตบชวาไม่ส่งผลอย่างชัดเจนต่อการกรีด แผ่นคลี่ของผักตบชวาทั้ง 2 ขนาด และค่าการใช้พลังงานจําเพาะ สู ง สุ ด ของเครื่ อ งคื อ 1.31 kg kW-1 h-1 การวิ เ คราะห์ ท าง เศรษฐศาสตร์พบว่าอัตราการผลิตที่คุ้มทุนของเครื่องคือ 944.94 kg yr-1 และใช้งานเป็นเวลา 2 เดือน จึงจะคืนทุนที่ต้นทุน 16.58 บาท kg-1 (ไม่รวมค่าวัตถุดิบ)

ทศ

Table 5 A 10 mm width of water hyacinth sheet splitting.

Splitting SPC Mb Capacity percentage -1 (kg kW-1 h-1) (%db) (kg h ) (%) 12.90 1.71 88.34 0.73 15.69 1.66 88.79 0.71 20.31 2.33 89.02 1.00

4 สรุป

ะเ

เกิดขึ้นเมื่อผักตบชวามีความชื้นปกติคือ 15.69%db และมี ประสิทธิภาพการใช้พลังงานดีที่สุดด้วย (SPC 0.80 kg kW-1 h-1)

สม

Table 6 A 5 mm width of water hyacinth sheet splitting.

Splitting SPC Mb Capacity percentage (kg kW-1h-1) (%db) (kg/h) (%) 12.90 2.04 90.20 0.60 15.69 1.37 89.33 0.40 20.31 1.88 90.88 0.55 ผลการวิเคราะห์เศรษฐศาสตร์การนําเครื่องต้นแบบไปใช้งาน พบว่า การใช้เครื่องรีดและกรีดผักตบชวามูลค่าเครื่อง 45,000 บาท ทําการผลิตจะมีต้นทุนการดําเนินงาน 16.58 บาท kg-1 (ไม่ รวมค่าวัตถุดิบ) ซึ่งจะต้องผลิตในอัตรา 944.94 kg yr-1 และ ทํางานเป็นเวลา 2 เดือน จึงจะคืนทุน

5 กิติกรรมประกาศ

ผู้วิจัยขอขอบคุณ ทุนสนับสนุนการวิจัยจากสํานักส่งเสริมและ ถ่า ยทอดเทคโนโลยีสํา นักงานปลั ดกระทรวงวิทยาศาสตร์แ ละ เทคโนโลยี ศู น ย์ เ ทคโนโลยี อั จ ฉริ ย ะสํ า หรั บ การเกษตรขั้ น สู ง ภาควิชาวิศวกรรมเกษตร คณะวิศวกรรมศาสตร์ ม. เทคโนโลยี ราชมงคลธัญบุรี และกลุ่มจักสานผักตบชวาบ้านคลองนกกระทุง ต. คลองนกกระทุง อ. บางเลน จ. นครปฐม 6 เอกสารอ้างอิง

ดวงพร สุ ว รรณกุ ล , รั ง สิ ต สุ ว รรณเขตนิ ค ม. 2544. วั ช พื ช ใน ประเทศไทย. กรุ ง เทพมหานคร: สํ า นัก พิมพ์ มหาวิท ยาลั ย เกษตรศาสตร์. ธนากรณ์ มีสมวิทย์, รุ่งโรจน์ พันขุนทด. 2554. การศึกษาสมบัติ ทางกายภาพและทางกลของผักตบชวาสําหรับงานหัตถกรรม. โครงงานวิ ศ วกรรมเกษตรและอาหาร. นครราชสี ม า: มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีสุรนารี. ภัคสิทธิ์ ทองนาค, สุริโย กัณหา. 2549. เครื่องรีดและกรีดเส้น ผักตบชวา. ปริญญานิพนธ์สาขาวิศวกรรมหลังการเก็บเกี่ยว และแปรสภาพ. กรุงเทพมหานคร: มหาวิทยาลัยเทคโนโลยี ราชมงคลธัญบุรี

29

Thai Society of Agricultural Engineering Journal Vol. 19 No. 1 (2013), 31-37

สม

าค มว

ิศว กร สง รมเ วน กษ ลิข ตร สิท แห ธิ์ ่งป ร

ะเ

ทศ

ไท ย

วิศรุต ชนะกานนท์, อนุพันธ์ วงษ์วิลัย, อาทิตย์ สุวรรณโณ.

2548. เครื่องรีดและกรีดผักตบชวา. ปริญญานิพนธ์สาขา เทคโนโลยีวิศวกรรมเครื่องกล. กรุงเทพมหานคร: สถาบันเทค โนโลยีพระจอมเกล้าพระนครเหนือ.

ASAE Standard S352.2 (DEC 92). Moisture measurement - Unground grain and seeds. American Society of Agricultural Engineering. United State of America.

30

วารสารสมาคมวิศวกรรมเกษตรแห่งประเทศไทย ปีที่ 19 ฉบับที่ 1 (2556), 31-37

วารสารสมาคมวิศวกรรมเกษตรแห่งประเทศไทย ปีที่ 19 ฉบับที่ 1 (2556) 31-37 Available online at www.tsae.asia

บทความวิจัย ISSN 1685-408X

การวิเคราะห์ค่าลงทุนเพื่อการจัดสรรน้ําของโครงการส่งน้ําและบํารุงรักษา Analysis of Irrigation Operation Cost of Operation and Maintenance Project นิมิตร เฉิดฉันท์พิพัฒน์1*, วราวุธ วุฒิวณิชย์1 Nimit Cherdchanpipat1*, Varawoot Vudhivanich1 1

ไท ย

ห้องปฏิบัติการวิจัยเทคโนโลยีเพื่อการชลประทาน, ภาควิชาวิศวกรรมชลประทาน, คณะวิศวกรรมศาสตร์ กําแพงแสน, มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ วิทยาเขต กําแพงแสน, นครปฐม, 73140 1 Irrigation Technology Research Laboratory, Department of Irrigation Engineering, Faculty of Engineering at Kamphaengsaen, Kasetsart University Kamphaengsaen Campus, Nakhon Pathom, 73140 *Corresponding author: Tel: +66-34-281-658, Fax: +66-34-352-053, E-mail: fengnmc@ku.ac.th

สม

าค มว

ิศว กร สง รมเ วน กษ ลิข ตร สิท แห ธิ์ ่งป ร

ะเ

ทศ

บทคัดย่อ งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อวิเคราะห์ปัจจัยต่างๆ และค่าลงทุนที่เกี่ยวข้องกับงานด้านจัดส่งน้ํา ทําการศึกษาช่วงเวลาการส่งน้ํา ฤดูแล้งปี 2550/2551 และ2551/2552 โดยประยุกต์เทคนิคการคํานวณต้นทุนฐานกิจกรรม เป็นแนวทางการศึกษาประเมินต้นทุน ต่างๆ ของหน่วยงานที่ทําหน้าที่ด้านจัดสรรน้ํา ให้มีความสอดคล้องกับกิจกรรมการจัดส่งน้ําที่เกิดขึ้นจริงในพื้นที่ศึกษา จากผลการศึกษาพบว่า หน่วยงานด้านจัดสรรน้ําของโครงการส่งน้ําและบํารุงรักษาซึ่งเป็นพื้นที่ศึกษา สามารถจําแนกได้ 4 กิจกรรม ประกอบด้วย การวางแผนการส่งน้ํา, ปฏิบัติงานส่งน้ําหรือควบคุมการส่งน้ํา, การตรวจสอบและประเมินผลการส่งน้ํา และ การพัฒนาองค์กรกลุ่มผู้ใช้น้ําชลประทาน ค่าลงทุนที่มีความชัดเจน มี 2 กลุ่มต้นทุน ประกอบด้วย ต้นทุนด้านบุคลากร (เงินเดือน, เงินสมทบกองทุนบําเหน็จบํานาญข้าราชการ (กบข.) และเงินสมทบกองทุนเลี้ยงชีพสําหรับลูกจ้างประจํา (กสจ.)) และต้นทุนด้าน ดําเนินการ (ค่าใช้จ่ายด้านบริการสาธารณะต่างๆ) ทั้งนี้ผลการศึกษาค่าลงทุนเฉพาะงานด้านจัดสรรน้ําของโครงการฯ สองพี่น้อง ตามแนวทางของวิธีต้นทุนฐานกิจกรรม มีค่าประมาณ 6,203,558.33 บาท และ 6,395,607.71 บาท สําหรับช่วงเวลาการส่งน้ําฤดูแล้ง ปี 2550/2551 และปี 2551/2552 ตามลําดับ หรือพื้นที่ชลประทาน 1 ไร่ มีต้นทุนเพื่อกิจกรรมการจัดสรรน้ําประมาณ 20.83 - 23.24 บาท ตลอดช่วงเวลาการส่งน้ําฤดูแล้งของพื้นที่ศึกษา คําสําคัญ: ค่าลงทุนเพื่อการจัดสรรน้ํา, ต้นทุนกิจกรรม, โครงการส่งน้ําและบํารุงรักษาสองพี่น้อง Abstract This research aim to analyze factors and cost of irrigation allocation works. In addition, the technical of Activity Based Costing (ABC) was applied in this research for evaluate capital costs based on the activity of water allocation sectors in Song Phi Nong Operation and Maintenance project during dry season year 2550/2551 and 2551/2552 The results of this study shown that the major of irrigation operation activities were classified into four groups including water allocation planning, water delivery and control, monitoring and evaluating of water delivery and establishment and development of water user groups. The main costs include personal cost (salary, Government Pension Fund (GPF) and contribution of fund for permanent staffs). The other cost are operation cost/public services cost. The application of ABC technique shown that the results of the cost of irrigation operation work, was approximately 6,203,558.33 and 6,395,607.71 bahts for dry season years 2550/2551 and 31

Thai Society of Agricultural Engineering Journal Vol. 19 No. 1 (2013), 31-37 2551/2552 respectively. In conclusion, the irrigation operation cost was approximately 20.83 - 23.24 baht/rai throughout dry season.

Keywords: Irrigation operation cost, Activity based costing, Song Phi Nong Operation and Maintenance project.

1 บทนํา

2 วิธีการดําเนินการ

ปัจจุบันกรมชลประทานได้กําหนด กิจกรรมหลักในส่วนงาน “การจัดการน้ําชลประทาน” ได้แก่ 1. การส่งน้ําและระบายน้ํา 2. การบํารุงรักษาระบบชลประทาน และ 3. การปรับปรุงระบบ ชลประทาน (กรมชลประทาน, 2551) ซึ่งในกิจกรรมที่ 2 กับ 3 มี ความชั ด เจนของรายการค่ า ใช้ จ่ า ยต่ า งๆ ตามกิ จ กรรมที่ ดําเนินการ ขณะที่งบประมาณด้านการส่งน้ําและระบายน้ํานั้นใน การเบิกจ่ายงบประมาณไม่มีการแยกเป็นรายการไว้อย่างชัดเจน ตามลักษณะกิจกรรมด้านการจัดการน้ําที่ดําเนินการ ส่งผลให้การ ปฏิบัติงานในด้านจัดสรรน้ําเกิดความไม่สอดคล้องกับพันธกิจที่ กํ า หนดไว้ ในแต่ ล ะฤดู ก าลส่ ง น้ํ า ดั ง นั้ น การศึ ก ษาวิ จั ยนี้ จึ ง นํ า เทคนิ ค การคํ า นวณต้ น ทุ น ฐานกิ จ กรรม (Activity Based Costing: ABC) ซึ่งเป็นทฤษฎีการบริหารต้นทุนในกระบวนการ โลจิสติกส์ (สมยศ และคณะ 2549) มาประยุกต์ใช้ในการจัดการ น้ําชลประทานเพื่อศึกษาวิเคราะห์ค่าลงทุนเพื่อการจัดสรรน้ําของ โครงการส่งน้ําและบํารุงรักษาสองพี่น้อง ที่ได้มีการดําเนินการจริง ในช่วงฤดู กาลส่ ง น้ํา ฤดู แ ล้ง ปี 2550 /2551 และ 2551/2552 โดยพิ จ ารณาเฉพาะกิ จ กรรมของฝ่ า ยที่ ป ฏิ บั ติ ง านส่ ง น้ํ า ชลประทานเท่ า นั้ น ทั้ ง นี้ ข้ อ มู ล ต้ น ทุ น เพื่ อ การจั ด สรรน้ํ า ที่ ไ ด้ สามารถนํ า มาใช้ ป ระกอบการจั ด สรรงบประมาณเพื่ อ ให้ สอดคล้องกับภาระงานจริง ทําให้ส่วนงานจัดสรรน้ําดําเนินงานได้ อย่างมีประสิทธิภาพและเหมาะสม ภายใต้งบประมาณที่กําหนด ต้นทุนกิจกรรม (ABC) เป็นการคิดต้นทุนและค่าใช้จ่ายที่ใช้ใน กิจกรรมต่างๆ (Activities) ของต้นทุนผลผลิต (Cost Object) (วรศักดิ์, 2544) ทั้งนี้ทางผู้เชี่ยวชาญด้านระบบ ABC โดย Kapan และ Cooper (1998) ได้สรุปขั้นตอนการทํางานของระบบนี้เป็น 4 ขั้นตอน ได้แก่ การวิเคราะห์กิจกรรม (Activity Analysis), การวิเคราะห์ตัวผลักดันต้นทุน (Cost Driver Analysis), การ คํานวณต้นทุนกิจกรรม (Activity Costing) และการคํานวณ ต้นทุนผลผลิต (Cost Object) ทั้งนี้ใน Figure 1 แสดงแผนผัง การทํางานของระบบ ABC

2.1 พื้นที่ศึกษา (Study Area)

สม

าค มว

ิศว กร สง รมเ วน กษ ลิข ตร สิท แห ธิ์ ่งป ร

ะเ

ทศ

ไท ย

พื้นที่ศึกษาในงานวิจัยนี้ คือ โครงการส่งน้ําและบํารุงรักษา สองพี่ น้ อ ง ซึ่ ง เป็ น โครงการหนึ่ ง ในพื้ น ที่ ก ารก่ อ สร้ า งระบบ ชลประทานภายใต้โครงการชลประทานแม่กลองใหญ่ (Greater Mae Klong Irrigation Project, GMKIP) มีพื้นที่ทั้งโครงการ ประมาณ 380,000 ไร่ แบ่ ง เป็ น พื้ น ที่ ช ลประทานประมาณ 307,000 ไร่ ในด้านโครงสร้างองค์กรได้แบ่งงานที่เกี่ยวข้องกับ การจัดส่งน้ําชลประทานของโครงการ ซึ่งประกอบด้วย 2 ส่วน งานหลั ก ได้แ ก่ ฝ่ ายจัดสรรน้ําและปรับปรุ งระบบชลประทาน และฝ่ายส่งน้ําและบํารุงรักษาที่ 1 - 4 ฤดูกาลส่งน้ําของโครงการในช่วงฤดูแล้งจะอยู่ในช่วงระหว่าง 1 พ.ย. – 27 มิ.ย. โดยมีระยะเวลาจัดสรรน้ําชลประทานทั้งสิ้น 34 สัปดาห์ หรือ 34 ครั้ง/ฤดูกาลเพาะปลูก (วรุฒม์, 2550) สําหรับภาพรวมของโครงการแสดงใน Figure 2

32

Figure 1 The Flow Diagram of Activity Based Costing (ABC) Method.

2.2 ข้อมูลโครงสร้างต้นทุนและค่าใช้จ่าย

สําหรับโครงสร้างต้นทุนและค่าใช้จ่ายในงานวิจัยนี้ ได้ใช้ตาม แนวทางของกรมบัญชีกลาง (2551) ซึ่งสามารถจําแนกค่าใช้จ่าย เป็ น 9 หมวด แต่ จ ากการวิ เ คราะห์ ข้ อ มู ล การสั ม ภาษณ์ จ าก เจ้าหน้าที่ รวมทั้งการเข้าร่วมสังเกตการณ์ปฏิบัติงานในส่วนงาน ที่เกี่ยวข้องกับการจัดสรรน้ํา โดยไม่พิจารณางานด้านบํารุงรักษา สามารถสร้ า งกลุ่ ม ประเภทรายจ่ า ยหลั ก เป็ น 4 หมวด ได้ แ ก่

วารสารสมาคมวิศวกรรมเกษตรแห่งประเทศไทย ปีที่ 19 ฉบับที่ 1 (2556), 31-37

2.4 การวิเคราะห์กิจกรรม (Activity Analysis)

เป็นการนําข้อมูลต้นทุนกิจกรรมต่างๆ เข้าสู่ผลผลิตหลัก ซึ่ง ในงานวิจัยนี้ได้อ้างอิงจากแผนการดําเนินงานของงานวิจัยและ แผนยุทธศาสตร์หลักของกรมชลประทาน ประจําปีงบประมาณ 2551 คือพิจารณาจากพื้นที่ชลประทานในกรอบเวลาที่กําหนด เป็นผลผลิตหลัก ซึ่งโครงการฯ สองพี่น้อง มีพื้นที่ชลประทานใน ช่วงเวลาที่ทําการวิจัยประมาณ 266,934 ไร่ และ 307,000 ไร่ ตามลําดับ Table 1 The description of general cost and cost pools.

Group 1 1 2 3 3

Cost pools personal cost personal cost personal cost personal cost personal cost

3 4 4

operation cost operation cost operation cost

ิศว กร สง รมเ วน กษ ลิข ตร สิท แห ธิ์ ่งป ร

เป็ น การระบุ กิ จ กรรมที่ สํ า คั ญ ของหน่ ว ยงานจั ด ส่ ง น้ํ า ชลประทาน ทั้งกิจกรรมหลักและกิจกรรมสนับสนุน ซึ่งต้องศึกษา จากพจนานุกรมชลประทาน เอกสารวิชาการที่เกี่ยวข้อง และการ สังเกตการณ์จากฝ่ายจัดสรรน้ําและปรับปรุงระบบชลประทาน ตลอดจนฝ่ายส่งน้ําและบํารุงรักษาทั้ง 4 ฝ่าย

2.7 การคํานวณต้นทุนผลผลิต (Cost Object)

ไท ย

การศึ ก ษาวิ จั ยนี้ ได้ นํ า เทคนิ ค การวิ เ คราะห์ ค่ า ลงทุ น ABC (Activity Based Costing) เพื่อสร้างแบบจําลองการใช้ ทรัพยากรของแต่ละหน่วยงานจัดสรรน้ําเข้าสู่กิจกรรมต่างๆ เพื่อ คํานวณต้นทุนกิจกรรมและต้นทุนผลผลิต โดยพิจารณาในกรอบ เวลาของฤดูกาลส่งน้ําฤดูแล้งปี 2550/2551 และ 2551/2552 ตามลําดับ

ค่าใช้จ่ายบุคลากร (personal cost) (หมวด1, 2 และ 3) และ กลุ่มค่าใช้จ่ายดําเนินการ (operation cost) (หมวด 3 และ 4) ดังแสดงใน Table 1

ทศ

2.3 การวิเคราะห์ค่าลงทุนเพื่อการจัดสรรน้ํา

มาสร้างเป็นกลุ่มต้นทุน (cost pools) ได้ 2 กลุ่มต้นทุน คือ กลุ่ม

ะเ

เงิ น เดื อ นและค่ า จ้ า งประจํ า , ค่ า ตอบแทนใช้ ส อยวั ส ดุ , ค่าสาธารณูปโภค และค่าใช้จ่ายอื่นๆ

2.5 การวิเคราะห์ตัวผลักดันต้นทุน (Cost Driver Analysis)

เป็ น การคั ด เลื อ กและวิ เ คราะห์ ปั จ จั ย ที่ ทํ า ให้ เ กิ ด ต้ น ทุ น ใน แต่ละกิจกรรมการจัดสรรน้ํา เพื่อสร้างเกณฑ์การปันส่วนในการ จั ด สรรค่ า ใช้ จ่ า ยต่ า งๆ เข้ า สู่ กิ จ กรรม ทั้ ง นี้ ก รณี เ ป็ น ค่ า ใช้ จ่ า ย ทางอ้อม ทางผู้วิจัยได้เลือกจากเกณฑ์สัดส่วนของงานและเวลา ที่ใช้ไป รวมทั้งจากดุลยพินิจของผู้เชี่ยวชาญในสายงานนั้นๆ 2.6 การคํานวณต้นทุนกิจกรรม (Activity Costing)

4 4

operation cost operation cost

สม

าค มว

เป็นการคํานวณต้นทุนที่ใช้ในการปฏิบัติงานจริง ในส่วนงาน จั ดส่ ง น้ํ า ในฤดู ส่ ง น้ํ า ฤดู แ ล้ ง ปี 2550/2551 และ 2551/2552 ตามลําดับ โดยงานวิจัยนี้ได้จําแนกค่าใช้จ่ายที่มีความใกล้เคียงกัน

General cost Salary Permanent wage Temporary wage Government pension fund Contribution of fund for permanent staffs Fuel bill Electricity bill Service charge of communicates and telecommunication Service charge of telegraph and transportation Telephone bill

Figure 2 Study area.

33

Thai Society of Agricultural Engineering Journal Vol. 19 No. 1 (2013), 31-37 3 ผลและวิจารณ์ 3.1 การวิเคราะห์กิจกรรมและตัวผลักดันต้นทุน

จากการศึกษาวิจัยด้านกิจกรรมการส่งน้ําของฝ่ายจัดสรรน้ําฯ และฝ่ายส่งน้ําและบํารุงรักษา พบว่าสามารถจัดประเภทกิจกรรม ได้ 2 ประเภท คือ กิจกรรมหลักมีอยู่ 4 กิจกรรม และกิจกรรม สนั บ สนุ น มี อ ยู่ 13 กิ จ กรรม สํ า หรั บ การวิ เ คราะห์ ตั ว ผลั ก ดั น

ต้ น ทุ น ของกิ จ กรรมทั้ ง หมด ในช่ ว งการส่ ง น้ํ า ฤดู แ ล้ ง ทั้ ง สิ้ น 34 สัปดาห์ ตามลักษณะงานที่ปฏิบัติจริง ได้พิจารณาจากจํานวน ครั้ ง ที่ปฏิ บัติในงานนั้น โดยเจ้าหน้า ที่จ ากส่ว นงานจัดสรรน้ํา ฯ และส่วนงานฝ่ายส่งน้ําฯ จะมีตัวผลักดันต้นทุนไม่เท่ากันในบาง กิจกรรม ใน Table 2 ได้แสดงรายละเอียดของการวิเคราะห์ กิจกรรมและตัวผลักดันต้นทุน

Table 2 The description of water allocation activity and cost driver.

No

Major activities Water delivery planning

2.

Water operation/control

3.

Monitoring and evaluating of irrigation delivery Development of water user organization

1.1 Analyze agricultural data 1.2 Analyze water data 1.3 Record water level 1.4 Water allocation planning 1.5 Calculating water demand 2.1 Close-open water control 2.2 Delivery of irrigation water 2.3 Checking of water quality 3.1 Checking and monitoring of irrigation delivery 3.2 Evaluating of irrigation delivery 4.1 Connection with other organizations 4.2 Demonstration field 4.3 Meeting with water user group

Cost driver2/ (time) 34 68 170 68 170 170 170 68 170

170 170 34 8

170 170 34 8

าค มว

4.

ิศว กร สง รมเ วน กษ ลิข ตร สิท แห ธิ์ ่งป ร

ะเ

ทศ

ไท ย

1.

Supporting activities

Cost driver1/ (time) 34 34 170 34 170 34 34 68 68

สม

Note : 1/ sector of water allocation.

2/ sector of water operation and maintenance.

3.2 การวิเคราะห์ต้นทุนกิจกรรม

การวิเคราะห์ต้นทุนกิจกรรม เป็นการกระจายต้นทุนทั้งงบ บุ ค ลากรและงบดํ า เนิ น การ เข้ า สู่ ง านจั ด ส่ ง น้ํ า ของโครงการ การศึกษาวิจัยในส่วนนี้ พบว่าต้นทุนส่วนงบดําเนินการของฝ่าย ส่งน้ําต่างๆ ของโครงการ (Table 3) ตลอดปีการส่งน้ําฤดูแล้ง 2550/2551 และ 2551/2552 หลั ง จากผ่ า นกระบวนการ กระจายต้นทุนต่างๆ มีต้นทุนประมาณ 560,021.67 บาท และ 456,020.75 บาท ตามลําดับ ขณะที่ต้นทุนส่วนงบบุคลากรการ ส่งน้ําฤดูแล้งในปี 2550/2551 และ 2551/2552 มีค่าประมาณ 5,171,036.65 และ 5,506,676.96 บาท ตามลําดับ (Table 4, 5 และ 6) สําหรับข้อมูลต้นทุนหรือค่าลงทุนเฉพาะงานด้านจัดส่งน้ํา 34

ของโครงการฯ สองพี่น้อง (Table 7) ซึ่งรวมข้อมูลต้นทุน กิจกรรมด้านงบบุคลากร และงบดําเนินการ สามารถสรุปต้นทุน ค่ า ใช้ จ่ า ยในส่ ว นงานจั ด ส่ ง น้ํ า ในช่ ว งเวลาการส่ ง น้ํ า ฤดู แ ล้ ง ปี 2550/2551 และปี 2551/2552 คื อ 6,203,558.33 บาท และ 6,395,607.71 บาท ตามลําดับ และเมื่อสรุปเป็นภาพรวม ของต้ น ทุ น กิ จ กรรมหลั ก ในงานส่ ง น้ํ า ทั้ ง 4 กิ จ กรรม สามารถ เรี ย งลํ า ดั บ กิ จ กรรมที่ ใ ช้ ต้ น ทุ น สู ง สุ ด -น้ อ ยที่ สุ ด ซึ่ ง มี ค วาม สอดคล้ อ งกั น ทั้ ง สองช่ ว งการส่ ง น้ํ า ฤดู แ ล้ ง คื อ กิ จ กรรมการ วางแผนส่ ง น้ํ า (คิ ด เป็ น 34.77 - 35.14%) กิ จ กรรมการ ปฏิ บั ติ ง านส่ ง น้ํ า หรื อ ควบคุ ม การส่ ง น้ํ า (คิ ด เป็ น 28.14 28.21%) กิ จ กรรมการพั ฒ นาองค์ ก รกลุ่ ม ผู้ ใ ช้ น้ํ า ชลประทาน

วารสารสมาคมวิศวกรรมเกษตรแห่งประเทศไทย ปีที่ 19 ฉบับที่ 1 (2556), 31-37 (คิ ด เป็ น 26.95 - 27.56%) และกิ จ กรรมการติ ด ตามและ ประเมินผลการส่งน้ํา (คิดเป็น 9.07 - 10.12%) 3.3 ผลการคํานวณต้นทุนผลผลิต

เพื่ อการจัดสรรน้ําต่อพื้นที่ชลประทานในโครงการมีค่าเท่า กับ 20.83 - 23.24 บาท/ไร่ ของทั้งสองฤดูกาลส่งน้ําในช่วงฤดูแล้ง (Table 8)

ผลการศึกษาวิเคราะห์จากต้นทุนกิจกรรมสามารถนําต้นทุน กิ จ กรรมเข้ า สู่ สิ่ ง ที่ ต้ อ งการคิ ด ต้ น ทุ น หรื อ ต้ น ทุ น ผลผลิ ต ซึ่ ง งานวิจัยนี้ได้กําหนดพื้นที่ชลประทานเป็นผลผลิต พบว่าต้นทุน Table 3 The summary of operation cost for each of water delivery sector.

ไท ย

ทศ

Sector of water allocation (W.A) Water operation and maintenance 1 (O&M 1) Water operation and maintenance 2 (O&M 2) Water operation and maintenance 3 (O&M 3) Water operation and maintenance 4 (O&M 4) Total

Operation cost (baht) Season 2550/2551 Season 2551/2552 88,773.33 78,699.85 90,090.85 82,946.45 92,898.00 82,946.45 117,247.81 98,142.95 171,011.68 110,793.83 560,021.67 453,529.53

ะเ

1 2 3 4 5

Water delivery sector

ิศว กร สง รมเ วน กษ ลิข ตร สิท แห ธิ์ ่งป ร

No

Table 4 The summary of personal cost for each of water delivery sector (season 2550/2551).

4

Water delivery planning Water delivery/control Monitoring and evaluating of irrigation delivery Development of water user organization

าค มว

1 2 3

Major activities

สม

No

Activity cost in term of personal cost (baht) W.A O&M 1 O&M 2 O&M 3 O&M 4 166,584.28 477,736.55 433,081.02 318,034.35 422,119.12 140,945.95 330,739.96 234,608.50 347,067.15 405,646.10 109,832.51

40,934.96

40,934.96

135,970.91

141,639.68

339,736.47

187,961.40

187,961.40

307,011.31

402,490.07

Table 5 The summary of personal cost for each of water delivery sector (season 2551/2552).

No 1 2 3 4

Major activities Water delivery planning Water delivery/control Monitoring and evaluating of irrigation delivery Development of water user organization

Activity cost in term of personal cost (baht) W.A O&M 1 O&M 2 O&M 3 O&M 4 182,236.48 466,360.52 467,784.43 351,220.74 447,110.01 159,734.46 340,854.74 254,770.33 385,064.99 409,566.98 118,142.03

107,622.29

43,077.18

149,502.96

139,395.24

382,826.28

211,328.62

204,240.65

341,237.97

344,510.06

35

Thai Society of Agricultural Engineering Journal Vol. 19 No. 1 (2013), 31-37 Table 6 The summary of irrigation operation cost in term of personal cost for each major activities.

No 1 2 3

Major activities Water delivery planning Water delivery/control Monitoring and evaluating of irrigation delivery Development of water user organization Total

4

Water operation cost in term of personal cost (baht) (% of total) 2550/2551 2551/2552 1,817,555.32 (35.14) 1,914,712.18 (34.77) 1,459,007.66 (28.21) 1,549,991.50 (28.14) 469,313.02 (9.07)

557,739.70 (10.12)

1,425,160.65 (27.56) 5,171,036.65

1,484,143.58 (26.95) 5,506,586.96

Table 7 The summary of Irrigation operation cost for each of sector in the Song Phi Nong O&M Project.

ไท ย

ทศ

Sector of water allocation Water operation and maintenance 1 Water operation and maintenance 2 Water operation and maintenance 3 Water operation and maintenance 4 Total

Irrigation operation cost (baht) Season 2550/2551 Season 2551/2552 1,318,372.55 1,354,639.10 1,127,463.72 1,209,112.62 989,483.88 1,055,310.26 1,225,331.53 1,325,169.61 1,542,906.65 1,451,376.12 6,203,558.33 6,395,607.71

ะเ

1 2 3 4 5

Water delivery sector

ิศว กร สง รมเ วน กษ ลิข ตร สิท แห ธิ์ ่งป ร

No

Table 8 Irrigation operation cost per rai of irrigable area

สม

าค มว

Dry season 2550/2551 Irrigable area Total cost Cost per rai (rai) (Baht) (Baht/rai) 266,934 6,203,558.33 20.83 4 สรุปและข้อเสนอแนะ 4.1 สรุป

1) ผลการศึกษาวิเคราะห์โครงสร้างองค์กร และคําอธิบาย ลักษณะงาน สรุปว่า หน่วยงานที่เกี่ยวข้องกับงานจัดส่งน้ําในพื้นที่ ศึกษาประกอบด้วย 2 ฝ่ายหลัก คือ ฝ่ายจัดสรรน้ําและปรับปรุง ระบบชลประทาน (Sector of water allocation) และฝ่าย ส่งน้ําและบํารุงรักษาที่ 1 - 4 (Sector of water operation & maintenance 1 - 4) 2) กิ จ กรรมที่ เ กี่ ย วข้ อ งในส่ ว นงานจั ด ส่ ง น้ํ า ของโครงการ สามารถแบ่ ง ได้ 2 รู ป แบบ คื อ กิ จ กรรมหลั ก 4 กิ จ กรรม และกิจกรรมสนับสนุน 13 กิจกรรม ซึ่งเป็นกิจกรรมที่ปฏิบัติจริง 36

Dry season 2551/2552 Irrigable area Total cost Cost per rai (rai) (Baht) (Baht/rai) 307,000 6,395,607.71 23.24

และต่อเนื่องตลอดทั้งฤดูกาลส่งน้ํา ได้แก่ วิเคราะห์ข้อมูลเกษตร วิ เ คราะห์ ข้ อ มู ล น้ํ า บั น ทึ ก ระดั บ น้ํ า วางแผนการจั ด สรรน้ํ า คํานวณปริมาณน้ํา ปิด-เปิดอาคารบังคับน้ํา จัดส่งน้ํา ตรวจสอบ คุณภาพน้ํา ตรวจสอบและติดตามผลการส่งน้ํา ประเมินผลการส่งน้ํา ประสานงานกับหน่วยงานต่างๆ จัดทําแปลงสาธิต และจัดประชุม กลุ่มผู้ใช้น้ํา 3) ในงานศึกษาวิจัยได้จัดแบ่งรูปแบบต้นทุนเป็นสองประเภท ที่ มี ค วามใกล้ เ คี ย งกั น ตามหลั ก ทฤษฎี ต้ น ทุ น กิ จ กรรม คื อ กลุ่มต้นทุนด้านบุคลากร (Personal cost) และกลุ่มต้นทุนด้าน ค่าดําเนินการ (Operation cost) โดยต้นทุนส่วนงบบุคลากรปี การส่ ง น้ํ า ฤดู แ ล้ ง ในปี 2550/2551 และ 2551/2552 มีค่าประมาณ 5,171,036.65 บาท และ 5,506,586.96 บาท

วารสารสมาคมวิศวกรรมเกษตรแห่งประเทศไทย ปีที่ 19 ฉบับที่ 1 (2556), 31-37 ตามลํ า ดั บ ส่ ว นกลุ่ ม ต้ น ทุ น ด้ า นค่ า ดํ า เนิ น การมี ค่ า ประมาณ 560,021.67 บาท และ 453,529.53 บาท ตามลําดับ 4) สํ า หรั บ ค่ า ลงทุ น เพื่ อ การจั ด ส่ ง น้ํ า ในงานส่ ง น้ํ า ทั้ ง 4 กิจ กรรม สามารถเรี ยงลํา ดับกิจกรรมที่ ใช้ ต้นทุนสูงสุด-น้อย ที่สุด ซึ่งมีความสอดคล้องกันทั้งสองช่วงการส่งน้ําฤดูแล้ง ได้แก่ กิ จ กรรมการวางแผนส่ง น้ํา กิ จ กรรมการปฏิ บั ติง านส่ง น้ํ าหรื อ ควบคุ ม การส่ ง น้ํ า กิ จ กรรมการพั ฒ นาองค์ ก รกลุ่ ม ผู้ ใ ช้ น้ํ า ชลประทาน และกิจกรรมการติดตามและประเมินผลการส่งน้ํา 5) ผลการวิเคราะห์ต้นทุนการจัดสรรน้ําต่อพื้นที่ชลประทาน ของโครงการ พบว่ า พื้ น ที่ ช ลประทาน 1 ไร่ มี ค่ า จั ด การทุ ก กิจกรรมการส่งน้ําทั้ง 13 กิจกรรม ประมาณ 20.83 – 23.24 บาท/ไร่ ในช่วงเวลาการส่งน้ําฤดูแล้งประมาณ 8 เดือน

วรุฒม์ ซิ้มเจริญ. 2550. การประมาณค่าปริมาณการใช้น้ําอ้างอิง และผลผลิตของข้าวในโครงการส่งน้ําและบํารุงรักษาสองพี่น้อง โดยประยุกต์ระบบสารสนเทศภูมิศาสตร์และแบบจําลองพืช. วิทยานิพนธ์วิศวกรรมศาสตรมหาบัณฑิต. กรุงเทพมหานคร: บัณฑิตวิทยาลัย, มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์. สมยศ น้อยสุข, และคณะ. 2549. การบริหารการกระจายสินค้า ตามระบบต้ น ทุน ฐานกิ จ กรรมศึ ก ษากรณี คลั ง สิ น ค้ า C.P. 7-Eleven. การค้นคว้าอิ สระ ระดับมหาบัณฑิตศึกษา วิทยาลัยนวัตกรรมอุดมศึกษา, มหาวิทยาลัยธรรมศาสตร์.

Kaplan, R., S and R. Cooper. 1998. Cost&Effect. Boston, Harvard Business School Press.

ทศ ะเ

สม

าค มว

ิศว กร สง รมเ วน กษ ลิข ตร สิท แห ธิ์ ่งป ร

1) ผลการศึ ก ษาเกี่ ย วกั บ ค่ า ลงทุ น เพื่ อ การจั ด สรรน้ํ า ของ โครงการส่งน้ําและบํารุงรักษา โดยประยุกต์วิธีการคํานวณต้นทุน กิจกรรม ทําให้เข้าใจพฤติกรรมการบริหารต้นทุนในกิจกรรมการ จัดส่งน้ํา และสามารถนําไปวิเคราะห์ในการจัดลําดับความสําคัญ ของกิจกรรมการจัดส่งน้ํา แต่ขณะเดียวกันก็สามารถปรับลดการ ทํางานกับกิจกรรมที่ไม่เพิ่มมูลค่า (Non Value Added Activity) เพื่อไปเพิ่มประสิทธิภาพการทํางานด้านอื่นที่สามารถ ก่อให้เกิดผลผลิตหรือบริการ (Output) ซึ่งจะเชื่อมโยงกับผลลัพธ์ (Outcome) ที่ตามมาตามวัตถุประสงค์ที่กําหนดไว้ให้ดียิ่งขึ้น 2) สําหรับ การศึก ษานี้ เป็น การประมาณค่า ต้ น ทุนด้ า นการ จัดสรรน้ําที่อ้างอิงตามกิจกรรมต่างๆ ที่เกิดขึ้น ซึ่งข้อมูลส่วนใหญ่ ได้ จ ากการประมาณค่ า โดยใช้ ดุ ล ยพิ นิ จ ของเจ้ า หน้ า ที่ ดั ง นั้ น เพื่อให้ได้ข้อมูลที่มีความถูกต้องยิ่งขึ้นในงานวิจัยที่จะนําไปศึกษา ต่อยอด ควรให้ความสําคัญถึงความชัดเจน ต่อเนื่อง และความ น่าเชื่อถือของข้อมูลที่ได้

ไท ย

4.2 ข้อเสนอแนะ

5 เอกสารอ้างอิง

กรมบั ญ ชี ก ลาง. 2551. แนวทางการคํ า นวณต้ น ทุ น ผลผลิ ต ปีงบประมาณ พ.ศ. 2551. สํานักมาตรฐานการบัญชีภาครัฐ, กระทรวงการคลัง. กรมชลประทาน. 2551. คู่ มื อ การคํ า นวณต้ น ทุ น ผลผลิ ต , กรมชลประทาน. วรศัก ดิ์ ทุม มานนท์. 2544. ระบบการบริ หารต้น ทุ น กิจ กรรม: สํานักพิมพ์ไอโอนิค, กรุงเทพมหานคร.

37

Thai Society of Agricultural Engineering Journal Vol. 19 No. 1 (2013), 38-42

วารสารสมาคมวิศวกรรมเกษตรแห่งประเทศไทย ปีที่ 19 ฉบับที่ 1 (2556) 38-42 Available online at www.tsae.asia

บทความวิจัย ISSN 1685-408X

การออกแบบและพัฒนาเครื่องปอกเปลือกผลมะพร้าวอ่อนแบบใบมีดชัก Design and Development of a Young Coconut Trimming Machine Using Reciprocating Knife ศิวลักษณ์ ปฐวีรัตน์1,2,3*, ฉัตรชัย ทิพยรัตน์1, ชัยยะ จันทรา1 Siwalak Pathaveerat1,2,3*, Chatchai Tippayarat1, Chaiya Jantra1 1

ภาควิชาวิศวกรรมเกษตร, คณะวิศวกรรมศาสตร์ กําแพงแสน, มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ วิทยาเขตกําแพงแสน, นครปฐม, 73140 Department of Agricultural Engineering, Faculty of Engineering at Kamphaengsaen, Kasetsart University, Kamphaengsaen Campus, Nakhon Pathom, 73140 2 ศูนย์ความเป็นเลิศทางวิชาการด้านเครื่องจักรกลการเกษตรและอาหาร, มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ 2 The center of excellent for Agricultural and Food Machinery, Kasetsart University 3 ศูนย์นวัตกรรมเทคโนโลยีหลังการเก็บเกี่ยว, มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ 3 Postharvest Technology Innovation Center, Kasetsart University *Corresponding author: Tel: +66-34-351-896, Fax: +66-34-351-896, E-mail: fengslp@ku.ac.th

ิศว กร สง รมเ วน กษ ลิข ตร สิท แห ธิ์ ่งป ร

ะเ

ทศ

ไท ย

1

าค มว

บทคัดย่อ งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อออกแบบเครื่องปอกเปลือกมะพร้าวอ่อนรูปทรง 5 เหลี่ยม โดยใช้กลไกใบมีดชักไป-กลับ เพื่อให้ เกิดแรงเฉือนในการตัดเส้นใยที่เปลือกผลมะพร้าวอ่อน การทํางานของเครื่องจะแบ่งเป็น 2 ขั้นตอนดังนี้ คือ ทําการปอกเปลือกส่วนข้าง ของผลมะพร้าวก่อนและปอกเปลือกส่วนหัวเป็นขั้นตอนสุดท้าย สําหรับการทดสอบประสิทธิภาพเครื่องปอกเปลือกผลมะพร้าวอ่อน แบบใบมีดชัก พบว่าผลมะพร้าวอ่อนที่ผ่านการปอกเปลือก เกิดพื้นที่สีเขียวเฉลี่ย 3.36% และเกิดพื้นที่ปอกโดนกะลามะพร้าวเฉลี่ย 0.90% แต่เกิดพื้นที่เสี้ยนน้อยสุดเฉลี่ย 6.72% ที่ความเร็วในการหมุนลูกมะพร้าวอ่อน 30 rpm ทดสอบจับเวลาแต่ละขั้นตอนในการ ทํางานของเครื่อง พบว่าขั้นตอนในการปอกเปลือกส่วนข้างใช้เวลาเฉลี่ย 1.24 นาทีต่อผล และปอกเปลือกส่วนหัวใช้เวลาเฉลี่ย 1.70 นาทีต่อผล เมื่อเทียบการทํางานใน 1 ชั่วโมงสามารถปอกเปลือกมะพร้าวอ่อนได้เฉลี่ย 20.45 ผลต่อชั่วโมง

สม

คําสําคัญ: ผลมะพร้าวอ่อน, ใบมีดชัก

Abstract This research aims to design a young coconut trimming machine as a pentagonal profile using reciprocating knife for cutting fiber husk of the fruits. The operation of this machine was consisted of two steps. The first step, the machine trim at the side of fruit and then the fruits were trimmed at the top in the last step. The performance test of a young coconut trimming machine with reciprocating knife was found 3.36% for the untrimmed green area, 0.90% for fruit damage and 6.72% for the fibrous area at 30 rpm rotation of the trimmed fruit. The trimming capacity of machine was 20.45 fruits per hour and the average time to trim at the side and the top of the fruits were 1.24 and 1.70 minutes, respectively.

Keywords: Young Coconut, Reciprocating Knife

38

วารสารสมาคมวิศวกรรมเกษตรแห่งประเทศไทย ปีที่ 19 ฉบับที่ 1 (2556), 38-42

ไท ย

ทศ

Figure 1 Dimension of young coconut and trimmed young coconut. (Nuttapong, 2553) 2.2 การออกแบบและสร้างเครื่องปอกเปลือกผลมะพร้าวอ่อน

สม

าค มว

ิศว กร สง รมเ วน กษ ลิข ตร สิท แห ธิ์ ่งป ร

มะพร้าวอ่อนเป็นผลไม้ไทยอีกชนิดหนึ่งที่เป็นที่รู้จักไปทั่วโลก ผู้ บ ริ โ ภคทั้ ง ชาวไทยและต่ า งประเทศจะนึ ก ถึ ง รสชาติ ข องน้ํ า มะพร้าวที่หวานหอมและเนื้อที่หวานมันสามารถช่วยดับความ กระหายคลายร้ อนได้ดี (สุ ภาวดี, 2553) ประเทศไทยได้มีการ ส่ ง ออกมะพร้ า วอ่ อ นไปจํ า หน่ า ยยั ง ต่ า งประเทศ โดยตลาด มะพร้ า วอ่อ นของไทยที่ สํ า คั ญ ได้ แ ก่ สิ ง คโปร์ ฮ่ อ งกง ไต้ หวั น ญี่ปุ่น สหรัฐอเมริกา ออสเตรเลีย แคนาดา บาร์เรน บรูไน และ ซาอุ ดิ อ าระเบี ย (กรมประชาสั ม พั น ธ์ , 2550) ผลิ ต ภั ณ ฑ์ ผ ล มะพร้ า วอ่ อนนั้ น มี หลายประเภท แต่ที่ไ ด้ รั บความนิ ย มบริ โภค คือ ผลมะพร้าวอ่อนปอกเปลือก ทั้งนี้การปอกเปลือกผลมะพร้าว อ่อนนั้นมีหลายรูปแบบเช่น ปอกเฉพาะส่วนก้นมะพร้าวให้เป็น กรวยแหลมแล้วตัดขั้วผลออก โดยไม่ปอกลําตัวผล, ปอกเปลือก สีเขียวส่วนก้นให้เป็นกรวยแหลมแล้วปอกลําตัวผลและตัดขั้วผล ออกเป็นรูปทรง 5 เหลี่ยม (มะพร้าวควั่น) และปอกเปลือกจนถึง กะลาเหลือเฉพาะส่วนขั้วผลเล็กน้อยขัดจนขาว (มะพร้าวเจียร) โดยรูปแบบการปอกเปลือกเป็นทรงห้าเหลี่ยมกําลังได้รับความ นิยมจากผู้บริโภคเป็นอย่างมาก ขั้ น ตอนในการปอกเปลื อ กผลมะพร้ า วอ่ อ นให้ มี รู ป ทรง 5 เหลี่ยมถือว่าเป็นขั้นตอนที่สําคัญที่สุดในการผลิตผลมะพร้าว อ่อนปอกเปลือกเพื่อจําหน่าย เพราะผลมะพร้าวอ่อนที่ต้องการ จะต้ อ งมี รู ป ทรง 5 เหลี่ ย มที่ ส วยงาม มี ข นาดพอเหมาะ และจะต้ อ งขาวสะอาดไม่ มี ร่ อ งรอยบริ เ วณผิ ว ของผลที่ ป อก ปัจจุบันยังคงใช้แรงงานคนในการปอกอยู่ ซึ่งกําลังประสบปัญหา อย่างมาก เช่น การขาดแคลนแรงงานฝีมือดี, ความแตกต่างกัน ของทรงมะพร้าวในแต่ละแหล่งผลิต เป็นต้น ผู้วิจัยจึงได้ทําการ ออกแบบเครื่องปอกเปลือกผลมะพร้าวอ่อน ที่มีกลไกการทํางาน ของใบมี ด คล้ า ยคลึ ง กั บ การปอกด้ ว ยแรงงานคน ที่ ทํ า ให้ เ กิ ด การเฉือนเปลือกของผลมะพร้าวอ่อนโดยการเลื่อนใบมีดไป-กลับ โดยมีวัตถุประสงค์เพื่อสร้างต้นแบบและทดสอบประสิทธิภาพการ ทํางานของเครื่องปอกเปลือกผลมะพร้าวอ่อนแบบใบมีดชัก

เปลือก (h1) เท่ากับ 13.59±0.66 cm ความสูงจากก้นถึงมุมส่วน หัว (h2) เท่ากับ 8.97±0.40 cm มุมด้านข้าง (ß) เท่ากับ 84.44±1.11° มุมด้านหัว () เท่ากับ 35.57±1.93O (ณัฐพงศ์, 2553)

ะเ

1 บทนํา

2 อุปกรณ์และวิธีการ

แบบใบมีดชัก เครื่องปอกเปลือกผลมะพร้าวอ่อนแบบใบมีดชัก ประกอบด้วย ส่วนสําคัญ 6 ส่วนดังนี้ 1) โครงสร้ างหลั กของเครื่อง ทํ าหน้า ที่ประกอบส่ วนต่า งๆ ของเครื่องเข้าด้วยกัน 2) ชุดเลื่อนใบมีด ทําหน้าที่เลื่อนชุดใบมีดสําหรับปอกเปลือก ผลมะพร้าวอ่อนเข้าหาลูกมะพร้าวที่จะทําการปอกเปลือก และ ปรับระดับความสูง (h2) ของชุดใบมีดได้ โดยมีลักษณะเป็นราง สไลด์เลื่อนอยู่บนเพลา และมีเกลียวสําหรับเลื่อนแท่นยึดชุดใบมีดชัก 3) แท่นยึดชุดใบมีดชัก ทําหน้าที่ยึดชุดใบมีดชักและชุดเลื่อน ใบมีดเข้าด้วยกัน มีสล๊อตสําหรับปรับมุมในการปอกเปลือกส่วน ข้าง (ß) และส่วนหัว () 4) ชุดใบมีดชัก ทํา หน้าที่ปอกเปลือกผลมะพร้าวอ่อน โดย ภายในชุดใบมีดประกอบด้วย ใบมีดสแตลเลส เพลาสไลด์ ราง สไลด์ แขนเหวี่ยง ข้อเหวี่ยง มอเตอร์ DC 24 V ขนาด 250 W และโครงสร้าง

2.1 ลักษณะทางกายภาพของผลมะพร้าวอ่อน

ข้อมูลเบื้องต้นของผลมะพร้าวอ่อนและผลมะพร้าวอ่อนปอก เปลือกที่ใช้ในการออกแบบ ได้แก่ ความสูงของผลมะพร้าวอ่อน (H) เท่ากับ 17.97±0.53 cm ความกว้างของผลมะพร้าวอ่อน (D) เท่ากับ 16.02±0.56 cm ความสูงของผลมะพร้าวอ่อนปอก 39

ะเ

ิศว กร สง รมเ วน กษ ลิข ตร สิท แห ธิ์ ่งป ร

Figure 2 A: Reciprocating knife, B: Reciprocating machine system (1) Knife, (2) Sliding shaft, (3) crank, (4) swing arm.

ทศ

ไท ย

Thai Society of Agricultural Engineering Journal Vol. 19 No. 1 (2013), 38-42

สม

าค มว

5) ชุ ด จั บ ลู ก มะพร้ า วอ่ อ นสํ า หรั บ ปอกเปลื อ กส่ ว นข้ า ง ทําหน้าที่จับยึดลูกมะพร้าวอ่อนให้อยู่กับที่ โดยแบ่งการจับยึดเป็น ส่วนบนและส่วนล่าง ส่วนบนจะสามารถเคลื่อนที่ขึ้นลงเพื่อให้ สามารถนําผลมะพร้าวอ่อนเข้าและออก โดยจะมีที่จับลูกมะพร้าว ซึ่ ง ออกแบบเป็ น ทรงกระบอกให้ ส ามารถครอบส่ ว นก้ น ของ มะพร้าวได้และหมุนตามลูกมะพร้าว ส่วนล่างจะทําหน้าที่หมุนลูก มะพร้าว โดยการออกแบบเป็นเหล็กสี่ชิ้นมีความคม สามารถแทง เข้าไปในส่วนหัวของผลมะพร้าวอ่อนได้ ขับเคลื่อนด้วยมอเตอร์ DC 24 V ขนาด 450 W 6) ชุดจับลูกมะพร้าวสําหรับปอกเปลือกส่วนหัว ทําหน้าที่จับ ผลมะพร้าวที่ทําการปอกส่วนข้างมาแล้ว โดยชุดจับจะทําการจับ ด้านข้างของผลมะพร้าวอ่อน ให้ลูกมะพร้าวหมุน ขับเคลื่อนด้วย มอเตอร์ DC 24 V ขนาด 450 W

Figure 3 A: Side trimming section, B: Top trimming section (1) Reciprocating knife, (2) Knife holder, (3) Fruit holder, (4) Knife moving controller, (5) Top section holder.

2.3 การทดสอบเครื่องปอกเปลือกผลมะพร้าวอ่อนแบบใบมีด

ชัก นําเครื่ องปอกเปลือกผลมะพร้าวอ่อนแบบใบมีดชัก ที่สร้า ง ขึ้นมาทดสอบปอกเปลือกผลมะพร้าวอ่อนจํานวน 30 ผล โดยทํา การปรับตั้งมุมในการปอกส่วนข้างอยู่ที่ 85° มุมการปอกส่วนหัว อยู่ ที่ 36 ° ความสู ง ของใบมี ดจากมุ มส่ว นหัวถึ ง ก้น อยู่ ที่ 9 cm 40

วารสารสมาคมวิศวกรรมเกษตรแห่งประเทศไทย ปีที่ 19 ฉบับที่ 1 (2556), 38-42 (ณัฐพงศ์, 2553) มุมเงยของใบมีดอยู่ที่ 61° (Jarimopas and Rattanadat, 2007) ความเร็วใบมีดชัก 360 rpm ความเร็ว ในการหมุ น ลู ก มะพร้ า วที่ ทํา การทดสอบอยู่ ที่ 30 50 และ 70 rpm 3 ผลและวิจารณ์

ทศ ะเ

ิศว กร สง รมเ วน กษ ลิข ตร สิท แห ธิ์ ่งป ร

ใบมีดชัก การสร้ า งเครื่ อ งปอกเปลื อกผลมะพร้ า วอ่ อ นแบบใบมี ดชั ก โดยแบ่งขั้นตอนการทํางานเป็น 2 ขั้นตอน คือ ขั้นที่หนึ่งเป็นการ ปอกเปลือกผลมะพร้าวอ่อนส่วนข้าง ดัง Figure 4 โดยชุดจับลูก มะพร้าวอ่อนสําหรับปอกส่วนข้าง เริ่มการทํางานโดยลูกมะพร้าว จะหมุ น อยู่ กั บ ที่ จากนั้ น ทํ า การหมุ น เกลี ย ว ให้ ชุ ด ใบมี ด ชั ก เคลื่อนที่มาสัมผัสกับผลมะพร้าวอ่อน ใบมีดชักจะทํางานเคลื่อนที่ ไป-กลับ เพื่อเฉือนเส้นใยของเปลือกผลมะพร้าวอ่อน เมื่อทําการ ปอกส่วนข้างของมะพร้ าวอ่อนจนเสร็จ ขั้นที่สองเป็นการปอก เปลือกส่วนหัว (ก้นลูกมะพร้าว) ของผลมะพร้าวอ่อนที่ผ่านการ ปอกเปลือกส่วนข้างแล้ว โดยชุดจับลูกมะพร้าวปอกส่วนหัวจะทํา การจั บ ด้ า นข้ า งของผลมะพร้ า วอ่ อ น และเริ่ ม การทํ า งานของ เครื่อง เครื่องจะทํางานเหมือนกับการปอกส่วนข้าง ทําการปอก ส่วนหัวจนเสร็จ จากนั้นทําการตัดก้น (ขั้วลูกมะพร้าว) เป็นการ สิ้นสุดการทํางาน

ไท ย

3.1 ผลการออกแบบเครื่อ งปอกเปลื อ กผลมะพร้ า วอ่ อนแบบ

Figure 4 Trimming coconut fruit (A) Side fruit trimming, (B) Top fruit trimmimg and (C) Final Product.

สม

าค มว

3.2 ผลการทดสอบประสิทธิภาพเครื่องปอกเปลือกผลมะพร้าว

อ่อนแบบใบมีดชัก ผลมะพร้ า วอ่ อ นที่ นํ า มาทดสอบ นํ า มาจากสวนในจั ง หวั ด สมุทรสงคราม (ไม่คัดขนาด) มีขนาดเบื้องต้นเฉลี่ยดัง Table 1 Table 1 Coconut fruit dimension.

Dimension Height (H) Width (D)

Size (cm) 22.27 17.41

ผลการทดสอบปอกเปลือกผลมะพร้าวอ่อนด้วยเครื่องปอก เปลือกมะพร้าวอ่อนแบบใบมีดชัก โดยทดสอบที่ความเร็วในการ หมุนลูกมะพร้าวที่ 30 50 และ 70 rpm ทําการหาเปอร์เซ็น ต์ พื้ น ที่ เ ป ลื อ ก ที่ ป อ กไ ม่ หม ด เ ป อ ร์ เ ซ็ น ต์ พื้ น ที่ เกิ ด เสี้ ย น และเปอร์เซ็นต์พื้นที่ที่ปอกโดนกะลามะพร้าวโดยเฉลี่ย แสดงใน Table 2

41

Thai Society of Agricultural Engineering Journal Vol. 19 No. 1 (2013), 38-42 5 กิตติกรรมประกาศ

าค มว

4 สรุป

สม

ผลมะพร้ า วอ่ อ นที่ ผ่ า นการปอกด้ ว ยเครื่ อ งปอกเปลื อ ก มะพร้าวอ่อนแบบใบมีดชัก เกิดพื้นที่สีเขียวเฉลี่ย 3.36% และเกิด พื้นที่ปอกโดนกะลามะพร้าวเฉลี่ย 0.90% แต่เกิดพื้นที่เสี้ยนน้อย สุ ด เฉลี่ ย 6.72% ที่ ค วามเร็ ว ในการหมุ น ลู ก มะพร้ า ว 30 rpm เห็ น ได้ว่า พื้น ที่เสี้ยนที่เกิดขึ้น มีผ ลต่อความเร็วในการหมุ น ของ ลูกมะพร้าว เมื่อทดสอบหาประสิทธิภาพในการทํางานของเครื่อง ปอกเปลือกผลมะพร้าวอ่อนแบบใบมีดชัก ทําการปอกเปลือกผล มะพร้าวอ่อนส่วนข้างเฉลี่ยอยู่ที่ 1.24 นาทีต่อผล การปอกเปลือก ผลมะพร้า วอ่อนส่วนหั วเฉลี่ย 1.70 นาที ต่อผล ซึ่งในการปอก 1 ผลใช้เวลาเฉลี่ย 2.93 นาทีต่อผล และในการทํางาน 1 ชั่วโมง สามารถปอกเปลือกมะพร้าวอ่อนได้เฉลี่ย 20.45 ผลต่อชั่วโมง

42

กรมประชาสัมพันธ์. 2550. มะพร้าว พืชมหัศจรรย์ที่ทํารายได้เข้า ประเทศปี ล ะกว่ า 2,700 ล้ า นบาท. แหล่ ง ข้ อมู ล : http://raidai.raidaihost.com/modules.php?name=News &file=article&sid=1038 เข้าถึงเมื่อวันที่ 25 สิงหาคม 2555 ณัฐพงศ์ รัตนเดช. 2553. การออกแบบและพัฒนาเครื่องปอกเปลือก ผลมะพร้าวอ่อนแบบอัตโนมัติ. วิทยานิพนธ์ภาควิชาวิศวกรรม เกษตร คณะบั ณ ฑิ ตวิ ท ยาลั ย มหาวิ ทยาลั ยเกษตรศาสตร์ วิทยาเขตกําแพงแสน, นครปฐม. 187 น. สุภาวดี ภัทรโกศ. 2553. มะพร้าวอ่อนเพื่อการส่งออก กรมส่งเสริม การเกษตร. แหล่งข้อมูล: http://www.eto.ku.ac.th/neweto/ e-book/plant/tree_fruit/coconut.pdf เข้าถึงเมื่อวันที่ 25 สิงหาคม 2555.

Jarimopas, B. and Rattanadat, N. 2007. Development of a young coconut fruit trimming machine. Journal of Food Engineering. 79, 752-757.

ิศว กร สง รมเ วน กษ ลิข ตร สิท แห ธิ์ ่งป ร

Table 3 Average capacity of coconut trimming machine.

Time consume Parameter (min/fruit) Side Fruit trimming 1.24 Top fruit trimming 1.70 Total 2.93 Capacity/hour 20.45 fruits

6 เอกสารอ้างอิง

ไท ย

ผลการทดสอบการทํางานของเครื่องปอกเปลือกมะพร้าวอ่อน แบบใบมีดชัก โดยกําหนดความเร็วในการหมุนลูกมะพร้าวอยู่ที่ 30 rpm เนื่องจากเกิดพื้นที่เสี้ยนน้อยสุด และจับเวลาในแต่ละ ขั้นตอนการปอกเปลื อกผลมะพร้า วอ่ อน เพื่อหาประสิทธิภ าพ ในการทํางานของเครื่องแสดงใน Table 3

สนับสนุนทุนวิจัยโดยศูนย์นวัตกรรมเทคโนโลยีหลังการเก็บเกี่ยว ศู น ย์ ค วามเป็ น เลิ ศ ทางวิ ช าการด้ า นเครื่ อ งจั ก รกลการเกษตร และอาหาร มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์

ทศ

Trimmed shell area (%) 0.77 1.14 0.79 0.90

ะเ

Table 2 Trimming performance.

Fruit Untrimmed Fibrous rotation green area area speed (rpm) (%) (%) 30 2.30 6.72 50 2.84 13.66 70 4.94 14.30 average 3.36 11.56

วารสารสมาคมวิศวกรรมเกษตรแห่งประเทศไทย ปีที่ 19 ฉบับที่ 1 (2556), 43-51

วารสารสมาคมวิศวกรรมเกษตรแห่งประเทศไทย ปีที่ 19 ฉบับที่ 1 (2556) 38-51 Available online at www.tsae.asia

บทความวิจัย ISSN 1685-408X

The Production Conditions of Biodegradable Film Containing Pomelo Peel Extract for Staphylococcus aureus Inhibition Sawanit Aichayawanich1* 1

Department of Design and Production Technology of Agricultural industrial Machinery, Faculty of Industrial Technology and Management, King Mongkut’s University of Technology North Bangkok Prachinburi Campus, Prachinburi, 25250 *Corresponding author: Tel: +66-37-217-327, Fax: +66-37-217-327, E-mail: sawanit.a@fitm.kmutnb.ac.th

ิศว กร สง รมเ วน กษ ลิข ตร สิท แห ธิ์ ่งป ร

ะเ

ทศ

ไท ย

Abstract This research aimed at studying the production conditions of biodegradable film containing pomelo peel extract for Staphylococcus aureus inhibition. The effects of extracting solvents (95% ethanol, dichloromethane, hexane, and ethyl acetate) on yield and Staphylococcus aureus inhibiting activity of the pomelo peel extract were evaluated. Then, the influences of film process conditions; including drying temperatures (40, 45, 50, 55, and 60oC) and concentrations of pomelo peel extract (0.050, 0.075, 0.100, 0.125, and 0.150% w/w) on properties of the film were studied. The results showed that pomelo peel extract exhibited Staphylococcus aureus inhibition. Yield and Staphylococcus aureus inhibiting activity of the extract extracting by dichloromethane were the highest. The concentrations of the extract and drying temperatures had significant effect on the film properties. The highest tensile strength, percent elongation at break, and Staphylococcus aureus inhibiting activity were obtained from 0.150% (w/w) pomelo peel extract film that was dried at high temperature (60oC).

1 Introduction

าค มว

Keywords: Biodegradable film, Pomelo peel extract, Staphylococcus aureus

สม

Pomelo (Citrus maxima Merr.) is one of the most famous fruits in Asia (Burana-osot et al., 2010). It is primarily eaten fresh and used as a component in main dishes and desserts. Before processing, the thick peels of pomelo are peeled. This peel has some essential oils such as flavonoid, geraniol, linolool, citral, and methylantranilate (Deans and Ritchie, 1987; Mexis et al., 2012; Naradisorn and Ruenkum, 2009; Soffer and Mannheim, 1994; Tim Cushnie and Lamb, 2005). The essential oil include in the pomelo peel extract. Many extracting solvents were used because type, yield, and microbial activity of these essential oils in pomelo peel extract depend on type of extracting solvent (Naradisorn and Ruenkum, 2009).

Typically, the pomelo peel extract can be used for medical purposes (Burana-osot et al., 2010; Tim Cushnie and Lamb, 2005). Moreover, in agricultural industry, the pomelo peel extract can be used to inhibit some microbial such as Colletotrichum gloeosporioides that causes anthracnose disease in some plants (Naradisorn and Ruenkum, 2009).

Staphylococcus aureas (S. aureas) is one of the microbial of gastro enteritis resulting from the consumption of contaminated foods. It is an important microbial due to a combination of toxin-mediated virulence, invasiveness, and antibiotic resistance. It can be found normally in warm-blooded animal nose, on warm-blooded animal hair and skin, especially human nose, hair, and skin. Therefore, S. aureas has an opportunity to infect in fresh and processed foods that 43

Thai Society of Agricultural Engineering Journal Vol. 19 No. 1 (2013), 43-51

ะเ

ทศ

ไท ย

The production of antimicrobial biodegradable films containing plant extracts starts with plant extracting process. Then, the extract is mixed with other film components such as cassava starch, glycerin, and natural plasticizers (Paes et al., 2008).

After mixing, the film solution is casted and dried to obtain the antimicrobial biodegradable film. The application properties of film such as tensile strength, percent elongation at break, and microbial inhibition activity are then evaluated (Maizura et al., 2007; Sivarooban et al., 2008; Seydim and Sarikus, 2006).

From the recent research, many researchers proposed that properties of some antimicrobial biodegradable films depended on process conditions such as concentrations of plant extract and drying conditions. The concentrations of the plant extract have strong effect on antimicrobial activity of the film (Mayachiew et al., 2010; Kechichian et al., 2010; Srinivasa et al., 2004). Moreover, it is well known that drying temperature significantly affect mechanical properties and antimicrobial activity of some antimicrobial biodegradable films (Mayachiew et al., 2010). For example, Jiang et al. (2007) reported that the mechanical properties of transglutaminase-treated soy protein isolate films such as tensile strength and percent elongation at break were significantly varied with drying temperature. Mayachiew et al. (2010) found that vacuum and low pressure superheated steam drying temperatures (70-90oC) had profound effect on antimicrobial activity against S. aureas of chitosan films containing galangal extract.

As mention above, this research aimed at producing antimicrobial biodegradable film containing pomelo peel extract. The effects of extracting solvent type on yield and antimicrobial activity of pomelo peel extract against S. aureus were determined.

Moreover, the effects of concentrations of pomelo peel extract and drying temperature on tensile strength, percent elongation at break, and

สม

าค มว

ิศว กร สง รมเ วน กษ ลิข ตร สิท แห ธิ์ ่งป ร

were provided or contacted by human (Jablonski and Bohach, 2001). In order to keep foods products from S. aureas contamination, it is necessary to control sanitation of corresponding human or select correct antimicrobial packaging technologies.

In the last decade, the use of biodegradable film as food packaging continuously increased due to advantages of the film over other traditional materials such as glass, plastic, and tinplate (Souza et al., 2012).

Many natural materials, especially starches that are bio-plastic, have been extensively used to produce the film because of the attractive combination of performance and price. Moreover, these materials do not contribute to environmental pollution (Paes et al., 2008). However, these materials normally cannot inhibit microbial resulting in limitation of biodegradable film application. Therefore, many types of antimicrobial biodegradable films have been developed and were used to inhibit grown or activity of microbial (Appendini and Hotchkiss, 2002; Sanla-Ead et al., 2012; Suppakul et al. 2008). Most of them always contain antimicrobial agent, especially the antimicrobial agent of plant extracts which not affect human health. For example, Mayachiew et al. (2010) who study effect of drying methods and conditions on antimicrobial activity of biodegradable films enriched with galangal extract found that film enriched with galangal extract can be used to inhibit growth of S. aureas. Chana-Thaworn et al. (2011) studied antimicrobial activity of hydroxypropyl methylcellulose (HPMC) films containing kiam wood extract against Escherichia coli, Listeria monocytogenes, and S. aureas. The results suggested that the film containing kiam wood extract exhibited antimicrobial activity. Moreover, Maizura et al. (2007) found that antimicrobial hydrolyzed sago starch films containing lemongrass oil were effective in inhibiting the growth of Escherichia coli based on clear zone inhibition method.

44

วารสารสมาคมวิศวกรรมเกษตรแห่งประเทศไทย ปีที่ 19 ฉบับที่ 1 (2556), 43-51 antimicrobial activity against S. aureus of the films were proposed.

where, W1 is weight of extract recovered (g) and W2 is weight of fresh pomelo peel (g).

2 Material and Methods

2.5 Evaluation of clear zone of inhibition and

ิศว กร สง รมเ วน กษ ลิข ตร สิท แห ธิ์ ่งป ร

Pomelo was first washed thoroughly to remove impurities. After washing, the pomelo was peeled. The green pomelo peels (flavedo) were cut into small pieces and dried overnight in a hot air dryer (ULM 600II, Memmert, Germany) at 40oC. The dried peels were collected in desiccator.

ไท ย

2.2 Material preparation

ทศ

Pomelo (Citrus maxima Merr.), Thong Dee cultivar was collected at the mature stage from fruit orchards around Prachinburi province in Thailand.

The extracting solvents were 95% ethanol (Mallinckrodt, USA), dichlorometane (Burdick and Jackson, Korea), hexane (Mallinckrodt, USA), and ethyl acetate (Mallinckrodt, USA).

antimicrobial index (AI) of pomelo peel extract S. aureas (ATCC 25923) was obtained from the Department of Medical Sciences, Ministry of Public Health, Thailand. The microbial was maintained in TSA at 5oC. Stock culture of S. aureas was grown in TSB at 37oC for 18 h at 160 rpm. The maximum level of the microbial was 1,010 CFU/ml. The concentration was subsequently adjusted to 108 CFU/ml using buffer peptone water. A suspension of the tested microbial was spreaded on the MHA plate. Then, 6 mm in diameter of filter paper which was soaked into 15 μl of the pomelo peel extract was placed on the inoculated plates. After keeping at 4oC for 2 h, the plate was incubated at 37oC for 24 h. After that, the diameter of clear zone of inhibition was evaluated in millimeters.

The filter paper that was not soaked into the pomelo peel extract was used as a control sample. Then, the antimicrobial index (AI) was calculated as (diameter of clear zone of inhibition – diameter of filter paper) / (diameter of filter paper).

ะเ

2.1 Material

2.3 Pomelo peel extraction procedures

สม

าค มว

To prepare pomelo peel extract, 250 g of dried pomelo peels was extracted overnight with 750 ml of 95% ethanol, dichlorometane, hexane, and ethyl acetate at 35oC. The extract was filtered through a filter paper (ø110 mm, Cat. No. 1001 110, Schleicher and Schuell GmbH, Dassel, Germany). The filtrate was concentrated in a rotary evaporator (Resona Technics Labo Rota 300, Gossau, Switzerland) at 40oC for 30 min. Yield of the pomelo peel extract was determined. Then, the pomelo peel extract was kept at 4oC prior to determination of clear zone of inhibition and antimicrobial index (AI).

2.4 Determination of yield of pomelo peel extract

Yield of pomelo peel extract was calculated as the following equation: Yield (%) 

W1  100 W2

2.6 Preparation of biodegradable film containing

pomelo peel extract To determine the effects of concentrations of the extract on properties and antimicrobial activity of biodegradable film, pomelo peel extract was mixed with 5.0 g of cassava starch (Cholcharoen Co., Ltd., Thailand), 0.75 g of glycerin, 0.7 g of sucrose, and 1.4 g of inverted sugar at concentrations of 0.050, 0.075, 0.100, 0.125, and 0.150% w/w. The specific content of film mixture was homogenized and poured on an acrylic plate with dimensions of 10×10 cm to cast a film at thickness of 100 ± 10 μm (Figure 1). A micrometer was used for measuring film thickness. The film was hot air dried at 40oC until moisture content of the film equal to 16% (wet basis). The film which not 45

Thai Society of Agricultural Engineering Journal Vol. 19 No. 1 (2013), 43-51

ไท ย

ิศว กร สง รมเ วน กษ ลิข ตร สิท แห ธิ์ ่งป ร

To determine the effects of film drying temperatures on properties and antimicrobial activity of biodegradable film containing pomelo peel extract, pomelo peel extract at selected concentration was mixed in another film component. The film mixture was prepared following above method. After casting the film mixture to an acrylic plate, hot air drying of the film was performed by five temperatures, which are 40, 45, 50, 55, and 60oC, until moisture content of the film equal to 16% (wet basis).

elongation at break of biodegradable film containing pomelo peel extract The tensile strength of biodegradable film containing pomelo peel extract was carried out according to ASTM Standard Method D 882-09 (ASTM, 2009). Texture analyzer (TA-TX Plus, Stable Micro Systems, UK) was used. 100×25 mm of the film was prepared before testing. The film specimens were mounted in the grips of the texture analyzer and stretched at a rate of 50 mm min-1 until breaking.

Tensile strength was calculated by dividing the maximum load by original cross-sectional area of the film. Percent elongation at break was calculated by dividing the extension at the moment of rupture of the film by its initial gage length and multiplying by 100.

ทศ

Figure 1 Biodegradable film in acrylic plate before drying.

2.8 Determination of tensile strength and percent

ะเ

contained pomelo peel extract was used as a control sample.

2.7 Evaluation of clear zone of inhibition and

สม

าค มว

antimicrobial index (AI) of biodegradable film containing pomelo peel extract To determine antimicrobial activity of biodegradable film containing pomelo peel extract, the method was similar to the method of evaluate clear zone of inhibition of pomelo peel extract as mention above, but 6 mm in diameter of filter paper which was soaked into 15 μl of the extract was changed to 6 mm in diameter of the biodegradable film wall containing pomelo peel extract. Then, the antimicrobial index (AI) was calculated as (diameter of clear zone of inhibition – diameter of biodegradable film wall) / (diameter of biodegradable film wall).

46

2.9 Statistical analysis

All experiments were performed in triplicate. The variance was determined by ANOVA and the difference of mean values was determined by Duncan’s multiple range tests at a statistically significant level of 0.05.

3 Results and Discussions

Yield values of pomelo peel extract extracting by 95% ethanol, dichlorometane, hexane, and ethyl acetate are shown in Figure 2. The result showed that the values of pomelo peel extract were in range of 0.19-0.57%. The amount of the extract that extracted by dichlorometane has the highest. The reason may be the solubility of the extract in each extracting solvent and degree of polarity of extracting solvents (Zhao and Hall III, 2008).

วารสารสมาคมวิศวกรรมเกษตรแห่งประเทศไทย ปีที่ 19 ฉบับที่ 1 (2556), 43-51 essential oils from many plant extracts (Burt, 2004; Cowan, 1999; Tassou et al., 2000).

Figure 2 Yield of pomelo peel extract extracting by 95% ethanol, dichlorometane, hexane and ethyl acetate.

ทศ

ไท ย

Figure 3 Clear zones of inhibition of the filter paper that was soaked dichlorometane pomelo peel extract.

ะเ

Table 1 shows the values of antimicrobial index (AI) of the pomelo peel extract that were extracted by different extracting solvents. The result showed that the antimicrobial index (AI) of inhibition of pomelo peel extracts were in the range of 0.26-0.47. The values were significant different among the extracting solvents. The reason may be the difference of components in pomelo peel extracts that were extracted from different extracting solvents. Moreover, the result showed that pomelo peel extract that extract by dichlorometane is the best inhibitor.

Srisajjalertwaja (1996) who investigated antifungal compounds from pomelo peel extract that extract by dichlorometane suggested that the pomelo peel extract can be used to inhibit fungi that is Cladosporium cladosporioides. The antifungal essential oils in the extract (extracting by dichlorometane) that were determined using Gas cromatrograpy-Mass spectroscopy (GC-MS), IRspectroscopy and UV-spectroscopy contained some functional groups of hydroxyl and ester. These essential oils might affect on S. aureas similar to affect on Cladosporium cladosporioides.

สม

าค มว

ิศว กร สง รมเ วน กษ ลิข ตร สิท แห ธิ์ ่งป ร

The antimicrobial activity of pomelo peel extract from pomelo peel against S. aureas was proposed to determine clear zone of inhibition around the filter paper. Figure 3 shows the filter paper that was soaked dichlorometane pomelo peel extract. The result showed that clear zone of inhibition can be generated around the filter paper. This experiment indicated that dichlorometane pomelo peel extract can be used to inhibit S. aureus growth. Similar result was obtained in 95% ethanol, hexane, and ethyl acetate pomelo peel extract but the figures are not shown. This result is corresponding to result of Naradisorn and Ruenkum (2009) who studied antimicrobial activity of pomelo peel extract against Colletotrichum gloeosporioides.

They found that pomelo peel extract can inhibit this microbial that causes a anthracnose disease. Normally, pomelo peel extract contains a lot of essential oils (Deans and Ritchie, 1987; Mexis et al., 2012; Naradisorn and Ruenkum, 2009; Soffer and Mannheim, 1994; Tim Cushnie and Lamb, 2005). Some essential oils that are lipophilic compounds might destroy the phopholipid cell membrane of S. aureus, causing increased permeability and leakage of cytoplasm. Moreover, the essential oils might inhibit production of essential enzyme of S. aureus or coagulate of S. aureus cell content (Sanla-Ead et al., 2012). This action is typically used to explain the microbial inhibition activity of

47

Thai Society of Agricultural Engineering Journal Vol. 19 No. 1 (2013), 43-51

Table 2 Effects of concentrations of pomelo peel extract on tensile strength, percent elongation at break, and antimicrobial index (AI) of biodegradable films containing pomelo peel extract.

าค มว

สม

48

ไท ย

Tensile strength* (MPa)

ทศ

Concentration of pomelo peel extract (% w/w) 0.000(Control) 0.050 0.075 0.100 0.125 0.150

ิศว กร สง รมเ วน กษ ลิข ตร สิท แห ธิ์ ่งป ร

Effects of concentrations of pomelo peel extract on tensile strength, percent elongation at break, and antimicrobial index (AI) of biodegradable films containing pomelo peel extract were studied. Due to high yield and S. aureus inhibition activity, pomelo peel extract that extract by dichlorometane was selected to prepare antimicrobial biodegradable film.

The effect of concentrations of pomelo peel extract that was mixed in the film was investigated. Tensile strength, percent elongation at break, and antimicrobial index (AI) of the films were determined.

In case of mechanical properties of the film, high tensile strength and percent elongation at break are generally required because structure that is strength and elastic is the desired properties of film for application (Gontard et al., 1992). The values of tensile strength and percent elongation at break of the biodegradable film containing pomelo peel extract are showed in Table 2. The results showed that tensile strength and percent elongation at break of the film were approximately 17.37-17.38 MPa and 15.7-16.0%, respectively. The values did not significant different between the film samples. This result indicated that pomelo peel extract did not influence structure of the film. The result agreed with the result of Kechichian (2010) who studied natural antimicrobial ingredients incorporated in biodegradable films based on cassava

starch. The researcher suggested that some natural antimicrobial ingredients such as cinnamon powder did not influence tensile strength of the film.

Moreover, clove powder did not significantly change the percent elongation at break of the film. This may due to a little particle size and less amount of the natural antimicrobial ingredients in the film.

17.37NS±0.07 17.38NS±0.08 17.38NS±0.05 17.38NS±0.06 17.38NS±0.03 17.37NS±0.02

ะเ

Table 1 Antimicrobial index (AI) of the filter paper that were soaked 95% ethanol, dichlorometane, hexane and ethyl acetate pomelo peel extract.

Solvents AI* (mm) Control 0.00d ± 0.00 95% ethanol 0.31b ± 0.01 Dichlorometane 0.47a ± 0.01 Hexane 0.31b ± 0.01 Ethyl acetate 0.26c ± 0.01 *Values followed by the same letter are not significantly different (P≥0.05)

Percent elongation at break* (%) 15.8 NS±0.2 16.0 NS±0.1 16.1 NS±0.3 15.7 NS±0.5 15.8 NS±0.4 16.0 NS±0.2

AI*

0.000e±0.000 0.000e±0.000 0.018d±0.003 0.050c±0.007 0.105b±0.015 0.167a±0.016

*Values followed by the same letter are not significantly different (P≥0.05)

As in Table 2, S. aureus inhibiting activity of biodegradable film containing pomelo peel extract was also summarized. The antimicrobial index (AI) of the film containing 0.050, 0.075, 0.100, 0.125, and 0.150% (w/w) of pomelo peel extract equal to 0.000, 0.018, 0.050, 0.105, and 0167, respectively. The result revealed that S. aureus inhibiting activity of pomelo peel extract active when its concentration in the film was higher than 0.050% (w/w). Moreover, when comparing this result with the antimicrobial index (AI) result of pure pomelo peel extract extracting by dichlorometane in Table 1, the result suggested that antimicrobial index (AI) of the film containing pomelo peel extract is lower than that of the pure pomelo peel extract. This may due to concentration of the extract in the film.

วารสารสมาคมวิศวกรรมเกษตรแห่งประเทศไทย ปีที่ 19 ฉบับที่ 1 (2556), 43-51 Table 3 Effects of drying temperatures on tensile strength, percent elongation at break, and antimicrobial index (AI) of biodegradable films containing pomelo peel extract.

Drying temperature (oC)

Tensile strength* (MPa)

40 45 50 55 60

17.37e±0.02 18.66d±0.07 19.30c±0.01 19.63b±0.02 19.90a±0.03

Percent elongation at break* (%) 16.0 e±0.2 17.3d±0.7 18.6c±0.2 20.1b±0.8 24.4a±1.2

AI*

0.167e±0.016 0.182d±0.011 0.200c±0.013 0.247b±0.008 0.292a±0.003

ทศ

ไท ย

*Values followed by the same letter are not significantly different (P≥0.05)

ะเ

The results in Table 3 also revealed that tensile strength, percent elongation at break, and antimicrobial index (AI) of the film significantly increased when drying temperature increased. The tensile strength, percent elongation at break, and antimicrobial index (AI) of the films dried at 60oC were higher than those of the films that were dried at lower temperature. Due to the lowest drying time, the film dried at the highest temperature had the highest quality. The result suggested that heat could affect some properties of essential oils in the pomelo peel extract such as water solubility and rate of vapourization during drying (Sanla-Ead et al., 2012).

Moreover, the structure of the biodegradable film containing pomelo peel extract may depend on drying time. This result agreed with the result of Denavi et al.

(2009) who studied effects of drying conditions (drying temperature at 34, 40, 55, 70, and 76oC) on some physical properties of soy protein films. These authors demonstrated that the best properties such as tensile strength, percent elongation at break, and barrier property of the film were obtained at higher temperature which allows a little longer time of drying process. However, the result disagreed with the result

สม

าค มว

ิศว กร สง รมเ วน กษ ลิข ตร สิท แห ธิ์ ่งป ร

The result in Table 2 also showed that antimicrobial index (AI) of the film increased with increasing of concentration of pomelo peel extract. antimicrobial index (AI) of the films mixed with 0.150% (w/w) pomelo peel extract were higher than that of the films that were mixed with pomelo peel extract at lower concentration. This result agreed with the result of Mayachiew et al. (2010). They suggested that the concentration of galangal extract significantly affected the cell viability of the S. aureus. High concentration of galangal extract exhibited high cell reduction number of tested microbial.

To obtained biodegradable film containing 0.150% (w/w) pomelo peel extract at moisture content of 16% (wet basis), the film mixture were hot air dried for 14.43, 13.35, 12.87, 12.11, and 11.84 h at 40, 45, 50, 55, and 60oC, respectively. After drying, tensile strength, percent elongation at break, and antimicrobial index (AI) of the films were determined.

The obtained values are presented in Table 3. The values were approximately 17.37-19.90 MPa, 16.024.4%, and 0.167-0.292, respectively. When comparing with the result of Chana-Thaworn et al. (2011) who studied properties of antimicrobial activity of hydroxypropyl methylcellulose (HPMC) films containing kiam wood extract, the values of tensile strength and percent elongation at break of film containing pomelo peel extract closed to those of HPMC films containing kiam wood at 1,500 mg l-1 (tensile strength is 18.48 MPa and percent elongation at break is 11.19%). However, the antimicrobial activity against S. aureus of HPMC films containing kiam wood at 1,500 mg l-1 (diameter of clear zone inhibition is 25.33 mm) is higher than that of film containing the highest concentration of pomelo peel extract in this research (diameter of clear zone inhibition is 1.75 mm).

Possible reason could be the different concentration and functional properties of both extracts.

49

Thai Society of Agricultural Engineering Journal Vol. 19 No. 1 (2013), 43-51

5 Acknowledgement

สม

าค มว

This work was financially supported by Faculty of Industrial Technology and Management, King Mongkut’s University of Technology North Bangkok Foundation.

6 References

Appendini, P., Hotchkiss, J. H. 2002. Review of antimicrobial food packaging. Innovative Food Science and Emerging Technologies 3, 113-126.

ASTM standard D 882-09. 2009. Satandard test method for tensile properties of thin plastic sheeting.

Annual book of American Standard Testing Methods. Philadelphia. PA. Burana-osot, J., Soonthornchareonnon, N., Chaidedgumjorn, A., Hosoyama, S., Toida, T. 2010.

Determination of galacturonic acid from pomelo pectin in term of galactose by HPAEC with 50

ไท ย

ิศว กร สง รมเ วน กษ ลิข ตร สิท แห ธิ์ ่งป ร

From the experimental results, it was indicated that pomelo peel extract can be used to inhibit S. aureus that is a food pathogen. Yield and S. aureus inhibiting activity of the extract extracting by dichloromethane were the highest. After film production, the results of film properties testing appeared that the tensile strength, percent elongation at break and S. aureus inhibiting activity of the film depend on concentration of pomelo peel extract and film drying temperature. The edible film mixed with 0.15% w/w pomelo peel extract and dried at 60oC were higher than those of the films that were produced using another condition.

ทศ

4 Conclusions

fluorescence detection. Carbohydrate Polymers 81, 461-465.

Burt, S. 2004. Essential oils: Their antibacterial properties and potential applications in food-A review. International Journal of Food Microbiology 94, 223-253.

Chana-Thaworn, J., Chanthachum, S., Wittaya, T. 2011.

Properties and antimicrobial activity of edible films incorporated with kiam wood (Cotyleobium lanceotatum) extract. LWT 44, 284-292.

Cowan, M.M. 1999. Plant productions as antimicrobial agents. Clinical Microbiology Review 12, 564-582.

Deans, S.G., Ritchie, G. 1987. Antibacterial properties of plant essentail oils. International Journal of Food Microbiology 5, 165-180.

Denavi, G., Tapia-Blácido, D.R., Añón, M.C., Sorbral, P.J.A., Mauri, A.N., Menegalli, F.C. 2009. Effect of drying conditions on some physical properties of soy protein films. Journal of Food Engineering 90, 341-349.

Gontard, N., Guilbert, S., Cuq, J.L. 1992. Edible wheat gluten film: influence of the main process variable on film properties using response surface methodology. Journal of Food Science 57, 190-195.

Jablonski, L.M., Bohach, G.E. 2001. Food microbiology: Fundamentals and frontiers. In: Doyle, M.P., Beuchat, L.R., Montville, T.J. (Eds.), (pp. 1-59).

Washington DC: ASM Press.

Jiang, Y., Tang, C.H., Wen, Q.B., Li, L., Yang, X.Q. 2007.

Effect of processing parameters on the properties of transglutamminase-treated soy protein isolate films. Innovation Food Science and Engineering Technology 8, 218-225.

Kechichian, V., Ditchfield, C., Veiga-Santos, P., Tadini, C.C. 2010. Natural antimicrobial ingredients incorporated in biodegradable films based on cassava starch. LWT 43, 1088-1094.

Maizura, M., Fazilah, A., Norziah, M.H., Karim, A.A. 2007.

Antibacterial activity and mechanical properties of

ะเ

of Mayachiew and Devahastin (2008) who demonstrated that low-pressure superheated stream drying at high temperature (70oC) led to chitosan film with higher tensile strength and percent elongation.

The reason may involve drying methods and film materials.

วารสารสมาคมวิศวกรรมเกษตรแห่งประเทศไทย ปีที่ 19 ฉบับที่ 1 (2556), 43-51

ะเ

ทศ

ไท ย

Souza, A.C., Benze, R., Ferrão, E.S., Ditchfield, C., Coelho, A.C.V., Tadini, C.C. 2012. Cassava starch biodegradable films: Influence of glycerol and clay nanoparticles content on tensile and barrier properties and glass transition temperature. LWT 46, 110-117.

Srinivasa, P.C., Ramesh, M.N., Kumar, K.R., Tharanathan, R.N. 2004. Properties of chitosan films prepared under different drying conditions. Jouranl of Food Engineering 63, 79-85.

Srisajjalertwaja, S. 1996. Antifungal compounds from pomelo ZCitrus grandis, L. Osbeck) peel. MSD thesis. Chiang Mai: Department of Chemistry, Chiang Mai University.

Suppakul, P., Miltz, J., Sonneveld, K., Bigger, S. W. 2003.

Active packaging technologies with an emphasis on antimicrobial packaging and its applications. Journal of Food Science 68, 408-420.

Tassou, C., Koutsoumanis, K., Nychas, G.J.E. 2000.

Inhibition of Salmonella enteritidis ans Staphylococcus aureus in nutrient broth by mint essential oil. Food Research International 33, 273-280.

Tim Cushnie, T.P., Lamb, A. 2005. Antimicrobial activity of flavonoids. International Journal of Antimicrobial Agent 26, 343-356.

Zhao, B. Hall III, C.A. 2008. Composition and antioxidant activity of raisin extracts obtained from various solvents. Food Chemistry 108, 511-518.

สม

าค มว

ิศว กร สง รมเ วน กษ ลิข ตร สิท แห ธิ์ ่งป ร

partially hydrolyzed sago starch-alginate edible film containing lemongrass oil. Journal of Food Science 72, C324-C330.

Mayachiew, P., Devahastin, S. 2008. CoMParative evaluation of physical properties of edible chitosan films prepared by different drying methods. Drying Technology 26, 176-185.

Mayachiew, P., Devahastin, S., Mackey, B.M., Niranjan, K. 2010. Effects of drying methods and conditions on antimicrobial activity of edible chitosan films enriched with galangal extract. Food Research International 43, 125-132.

Mexis, S.F., Chouliara, E., Kontominas, M.G. 2012. Shelf life extension of ground chicken meat using an oxygen absorber and a citus extract. LWT 49, 21-27.

Naradisorn, M., Ruenkum, A. 2009. Preliminary study on antimicrobial activity of crude extracts of pomelo albedo against Colletotrichum gloeosporioides.

Journal of Food Agricultural-industrial Special issue, S138-S142.

Paes, S.S., Yakimets, I., Mitchell, J.R. 2008. Influence of gelatinization process on functional properties of cassava starch films. Food Hydrocolloid 22, 788-797.

Sanla-Ead, N., Jangchud, A., Chonhenchob, V., Suppakul, P. 2012. Antimicrobial activity of cinnamaldehyde and eugenol and their activity after incorporation into cellulosed-based packaging film. Packaging Technology and Science 25(1), 7-17.

Seydim, A.C., Sarikus, G. 2006. Antimicrobial activity of whey protein based edible films incorporated with oregano, rosemary and garlic essential oils.

Research International 39, 639-644.

Sivarooban, T., Hettiarachchy, N.S., Johnson, M.G. 2008.

Physical and antimicrobial properties of grape seed extract, nisin, and EDTA incorporated soy protein edible films. Food Research International 41, 781-785.

Soffer, T., Mannheim, C.H. 1994. Optimization of Enzymatic Peeling of Oranges and Pomelo. LWT 27, 245-248.

51