TSAE Journal Vol.17

วารสาร

ว า ร ส า ร ส ม า ค ม วิ ศ ว ก ร ร ม เ ก ษ ต ร แ ห ง ป ร ะ เ ท ศ ไ ท ยTHAI SOCIETY OF AGRICULTURAL ENGINEERING JOURNAL ISSN 1685-406X

ปที ่ 17 ฉบบัที ่1 มกราคม - ธนัวาคม 2554 (Volume 17 No. 1 January - December 2011)

สารบัญผลงานวิจัย

อิทธิพลของการออกแบบชุดนวดของเครื่องเกี่ยวนวดขาวแบบไหลตามแกนที่มีตอความสูญเสียจากการเก็บเกี่ยวเมื่อเก็บเกี่ยวขาวพันธุชัยนาท . ..................................................................................................................................................................... 3สมชาย ชวนอดุม, วนิติ ชนิสวุรรณ

Influence of Threshing Unit Design of Axial Flow Rice Combine Harvesters on Harvesting Losses

when Harvest Chainat 1 Rice Variety

Somchai Chuan-udom, Winit Chinsuwan

ผลของการทำงานของชุดขับราวใบมีดแบบตางๆ ที่มีตอการสั่นสะเทือนของเครื่องเกี่ยวนวดไทยและความสูญเสียจากการเก็บเกี่ยว. . 9สมชาย ชวนอดุม, วาร ีศรสีอน

Losses of Corn Shelling due to the Use of Axial Flow Rice Threshers

Somchai Chuan-Udom, Waree Srison

Equipment for Harvesting Oil Palm in Primary Stage . .................................................................................................................... 15Yuttana Khaehanchanpong, Tomohiro Takikawa

การศึกษาอิทธิพลของลักษณะเปลือกและรูปรางตอผลการทำงานของเครื่องกะเทาะผลหมากแหงแบบ 2 ลอหมุนในแนวระดับ . .... 20นฤมล บญุกระจาง, ศวิลกัษณ ปฐวรีตัน, เอนก สขุเจรญิ3

Influence of Husk and Shape of Dry Betel Nut to Husking Machine with 2 Horizontal Wheels

Narumon Boonkrachang, Siwalak Pathaveerat, Anek Sukcharoen

จลนพลศาสตรการอบแหงดวยลมรอนของเปลือกทับทิม. .................................................................................................................... 27ฤทธชิยั อศัวราชนัย, ภานาถ แสงเจรญิรตัน, สเุนตรสบืคา, เฑยีรมณ ีมัง่มลู, ดวงกมล จนใจ

Hot-Air Drying Kinetics of Pomegranate Peels

ฤทธชิยั อศัวราชนัย, ภานาถ แสงเจรญิรตัน, สเุนตรสบืคา, เฑยีรมณ ีมัง่มลู, ดวงกมล จนใจ

Rittichai Assawarachan, Phanat Saengcharoenrat, Sunate Surbkar, Thianmanee Mungmoon, Duangkamol Jonjai

เตาลมรอนเชื้อเพลิงชีวมวลแบบไซโคลน. .............................................................................................................................................. 35วบิลูย เทเพนทร, เวยีง อากรช,ี พทุธธนินัทร จารวุฒัน

Cyclonic Biomass Furnace

Viboon Thepent, Weang Arekornchee, Puttinum Jarruwat

บทความวิชาการเทคโนโลยีการสรางความรอนดวยคลื่นแมเหล็กไฟฟาในการแปรรูปอาหาร. ........................................................................................ 41ฤทธชิยั อศัวราชนัย

Thermal Electromagnetic Technology in Food Processing

Rittichai Assawarachan

วิธีการละลายแบบรวดเร็วดวยเทคโนโลยีสมัยใหม . .............................................................................................................................. 53อมุาพร อปุระ, สเุนตร สบืคา, ฤทธชิยั อศัวราชนัย

Novel Methods for Rapid Thawing Technology

Umaporn Upara, Sunate Surbkar, Rittichai Assawarachan

แบบจำลองทางคณิตศาสตรการอบแหงสำหรับวัสดุพรุน . ............................................................................................................. 60-67 สเุนตร สบืคา, ฤทธชิยั อศัวราชนัย

Mathematical Drying Models for Porous Materials

Sunate Surbkar, Rittichai Assawarachan

1วารสารสมาคมวศิวกรรมเกษตรแหงประเทศไทย ปที ่17 ฉบบัที ่1 มกราคม - ธนัวาคม 2554

เจาของ : สมาคมวศิวกรรมเกษตรแหงประเทศไทย

สำนักงาน : กองสงเสรมิวศิวกรรมเกษตร กรมสงเสรมิการเกษตร แขวงลาดยาว จตจุกัร กรงุเทพฯ 10900โทร. 0 2940 6183 โทรสาร 0 2940 6185 www.tsae.saia

ว า ร ส า ร ส ม า ค ม วิ ศ ว ก ร ร ม เ ก ษ ต ร แ ห ง ป ร ะ เ ท ศ ไ ท ยTHAI SOCIETY OF AGRICULTURAL ENGINEERING JOURNAL ISSN 1685-408Xปที ่ 17 ฉบบัที ่1 มกราคม - ธนัวาคม 2554 ( Volume 17 No. 1 January - December 2011)

วารสารสมาคมวศิวกรรมเกษตรแหงประเทศไทย เปนวารสารเผยแพร

ผลงานวิจัยดานวิศวกรรมเกษตร บทความที่ลงตีพิมพจะตองผานการ

พิจารณาจากผูทรงคุณวุฒิที่มีความเชี่ยวชาญในแตละสาขาวิชาของ

วศิวกรรมเกษตร และไมมชีือ่หรอืเกีย่วของในผลงานวจิยันัน้ จำนวน 2

ทานตอ 1 ผลงานวจิยั

เพือ่เปนการสนบัสนนุใหวารสารนีส้ามารถจดัทำไดอยางตอเนือ่ง เจา�

ของผลงานที่ไดรับการคัดเลือกลงตีพิมพ จะตองจายเงินเพื่อ

สนบัสนนุการจดัทำวารสาร 250 บาท/หนา

2 Thai Society of Agricultural Engineering Journal, Vol. 17 No. 1, January - December 2011

กองบรรณาธิการวิชาการ

บรรณาธกิาร

รศ.พนิยั ทองสวสัดิว์งศ

กองบรรณาธกิาร

รศ. จริาภรณ เบญจประกายรตัน ผศ.ดร. สมชาย ชวนอดุม

ดร. อนชุติ ฉ่ำสงิห อ.นเรนทร บญุสง

นายไมตร ีปรชีา นายณรงค ปญญา

ศาสตราจารย ดร.สรุนิทร พงศศภุสมทิธิ์

ศาสตราจารย ดร.อรรถพล นมุหอม

ศาสตราจารย ดร.ผดงุศกัดิ ์รตันเดโช

รองศาสตราจารย ดร. ธวชัชยั ทวิาวรรณวงศ

รองศาสตราจารย ดร. วนิติ ชนิสวุรรณ

ผชูวยศาสตราจารย ดร. วเิชยีร ปลืม้กมล

ผชูวยศาสตราจารย ดร.สมโภชน สดุาจนัทร

ผชูวยศาสตราจารย ดร.เสร ีวงสพเิชษฐ

ผชูวยศาสตราจารย ดร. สมชาย ชวนอดุม

ศาสตราจารย ดร.สมชาต ิ โสภณรณฤทธิ์

ศาสตราจารย ดร.สมชาต ิ ฉนัทศริวิรรณ

รองศาสตราจารย ดร. ปานมนสั สริสิมบรูณ

รองศาสตราจารย ดร.ธญัญา นยิมาภา

รองศาสตราจารย ดร.สมัพนัธ ไชยเทพ

รองศาสตราจารย ดร.จริาภรณ เบญจประกายรตัน

รองศาสตราจารย สาทปิ รตันภาสกร

ดร.ชศูกัดิ ์ ชวประดษิฐ

ดร. อนชุติ ฉ่ำสงิห

มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร

- รองศาสตราจารย วชิา หมัน่ทำการ

- ผชูวยศาสตราจารย ดร.ศวิลกัษณ ปฐวรีตัน

- ผชูวยศาสตราจารย ดร.อนพุนัธ เทดิวงศวรกลุ

มหาวิทยาลัยขอนแกน

- ผชูวยศาสตราจารย ดร. สมชาย ชวนอดุม

มหาวิทยาลัยธรรมศาสตร

- ศาสตราจารย ดร.ผดงุศกัดิ ์รตันเดโช

- รองศาสตราจารย พนิยั ทองสวสัดิว์งศ

- ผชูวยศาสตราจารย ดร. ไชยณรงค จกัรธรานนท

- ดร. สมศกัดิ ์วงษประดบัไชย

คณะผูพิจารณาบทความ

มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกลาธนบุรี

- ศาสตราจารย ดร.สมชาต ิ โสภณรณฤทธิ์

มหาวิทยาลัยราชภัฏวไลยอลงกรณ

- รองศาสตราจารย จริาภรณ เบญจประกายรตัน

สถาบนัเทคโนโลยพีระจอมเกลาเจาคณุทหาร -

ลาดกระบัง

- รองศาสตราจารย สาทปิ รตันภาสกร

สถาบนัวจิยัเกษตรวศิวกรรม กรมวชิาการเกษตร

- ดร.ชศูกัดิ ์ ชวประดษิฐ

- ดร.อนชุติ ฉ่ำสงิห

วารสารสมาคมวิศวกรรมเกษตรแหงประเทศไทยTHAI SOCIETY OF AGRICULTURAL ENGINEERING JOURNAL ISSN 1685-408Xปที ่ 17 ฉบบัที ่1 มกราคม - ธนัวาคม 2554 ( Volume 17 No. 1 January - December 2011)


1) ผชูวยศาสตราจารย 2) รองศาสตราจารย ภาควชิาวศิวกรรมเกษตร คณะวศิวกรรมศาสตร มหาวทิยาลยัขอนแกน

1) Assistant Professor 2) Associate Professor, Dept. of Agricultural Engineering, Khon Kaen University, Khon Kaen 40002, Thailand

corresponding author, e-mail: [email protected]

อิทธิพลของการออกแบบชุดนวดของเครื่องเกี่ยวนวดขาวแบบไหลตามแกน

ที่มีตอความสูญเสียจากการเก็บเกี่ยว เมื่อเก็บเกี่ยวขาวพันธุชัยนาท 1Influence of Threshing Unit Design of Axial Flow Rice Combine Harvesters

on Harvesting Losses when Harvest Chainat 1 Rice Variety

สมชาย ชวนอดุม1) วนิติ ชนิสวุรรณ2)

Somchai Chuan-Udom1) Winit Chinsuwan2)

AbstractThe objective of this research was to study the influence of threshing unit design of axial flow rice combine harvesters

on harvesting losses when harvest Chainat 1 rice variety, which yields relatively higher losses from a threshing unit. The sample

consisted of 17 machines in irrigated area of Khon Kaen, Kalasin and Mahasarakam provinces. The result of the research

indicated that the concave rod clearance (RC) was the most influenced on the loss equal 27.54%. The second, third and forth

influence on the loss were the clearance between the lower concave and the tip of the teeth in horizontal (SC), concave clearance

(CC) and the clearance between the upper concave and tip of the tooth in vertical (UC) which were 25.86%, 20.29% and 15.27%

respectively. The number of tooth (NT), the rotor diameter (RD), and the height of tooth (HT) were little influenced on the loss

equal 9.14%, 1.90%, and 0.22% respectively.

Keywords: Threshing unit, Axial flow rice combine harvester, Harvesting, Losses

บทคัดยอการวจิยันีม้วีตัถปุระสงคเพือ่ศกึษาอทิธพิลของการออกแบบชดุนวดของเครือ่งเกีย่วนวดขาวแบบไหลตามแกนทีม่ตีอความ

สญูเสยีจากการเกบ็เกีย่ว เมือ่เกบ็เกีย่วขาวพนัธชุยันาท 1 ซึง่มคีวามสญูเสยีจากชดุนวดคอนขางสงู โดยทำการเกบ็ขอมลูเครือ่งเกีย่ว

นวดขาวจำนวน 17 เครือ่ง ในเขตพืน้ทีช่ลประทานจงัหวดัขอนแกน กาฬสนิธ ุและมหาสารคาม ผลการศกึษาพบวา ระยะชองวาง

ระหวางซีต่ะแกรงนวด (RC) มอีทิธพิลตอความสญูเสยีจากชดุนวดมากทีส่ดุ (รอยละ 27.54) รองลงมาคอื ระยะหางระหวางตะแกรง

นวดลางกบัปลายซีน่วดในแนวระดบั (SC) ระยะหางระหวางตะแกรงนวดลางกบัปลายซีน่วดในแนวดิง่ (CC) และ ระยะหางระหวาง

ตะแกรงนวดบนกบัปลายซีน่วดในดิง่ (UC) มอีทิธพิลตอความสญูเสยีจากชดุนวดเทากบัรอยละ 25.86 20.29 และ 15.27 ตามลำดบั

สวนจำนวนซีน่วด (NT) เสนผาศนูยกลางลกูนวด (RD) และ ความสงูซีน่วด (HT) เปนปจจยัการออกแบบทีม่อีทิธพิลตอความสญู

เสยีจากชดุนวดคอนขางนอยโดยมคีาเทากบัรอยละ 9.14 1.90 และ 0.22 ตามลำดบั

คำสำคญั: ชดุนวด, เครือ่งเกีย่วนวดขาวแบบไหลตามแกน, การเกบ็เกีย่ว, ความสญูเสยี

บทนำในปจจบุนัเครือ่งเกีย่วนวดมบีทบาทมากในการเกบ็เกีย่ว

ขาวของประเทศไทยและมกีารใชงานเพิม่มากขึน้ รวมทัง้การ

ขยายการใชงานไปทัว่ประเทศ คาดวาปจจบุนัมเีครือ่งเกีย่วนวด

ใชงานในประเทศมากกวา 10,000 เครื่อง (วินิต ชินสุวรรณ,

2553)

ความสูญเสียจากการนวดและจากการคัดแยกเมล็ดออก

จากฟางเปนความสูญเสียที่สำคัญประการหนึ่งของเครื่องเกี่ยว

นวดทีเ่กดิจากการทำงานของชดุนวดทีท่ำการนวดและแยกเมลด็

ที่ถูกนวดและหลุดออกจากรวงแลวใหออกจากฟางไดไมดี จึง

ทำใหมีเมล็ดบางสวนติดรวงและเมล็ดที่หลุดออกจากรวงแลว

ปะปนและไหลออกไปพรอมกับฟางที่ชองขับฟาง สาเหตุที่


ชดุนวดกจ็ะทำใหลดความสญูเสยีจากการเกบ็เกีย่วขาวโดยรวม

ไดเปนมลูคาจำนวนมาก

การศกึษานีม้วีตัถปุระสงคเพือ่ศกึษาอทิธพิลของการออก

แบบชุดนวดของเครื่องเกี่ยวนวดขาวแบบไหลตามแกนที่มีตอ

ความสูญเสียจากการเก็บเกี่ยว เมื่อเก็บเกี่ยวขาวพันธุชัยนาท 1

ซึง่เปนขาวพนัธไุมไวแสงทีส่ำคญัของไทยทีม่คีวามสญูเสยีจาก

ชดุนวดคอนขางสงู (สมชาย ชวนอดุม และ วนิติ ชนิสวุรรณ,

2553)

อุปกรณและวิธีการปจจยัทีศ่กึษา

1) ปจจัยการออกแบบชุดนวดแบบไหลตามแกน

ประกอบดวย เสนผาศูนยกลางลูกนวด (ไมรวมซี่นวด) (RD)

ระยะชองวางระหวางซี่ตะแกรงนวด (RC) ระยะหางระหวาง

ตะแกรงนวดลางกบัปลายซีน่วด (CC) ระยะหางระหวางตะแกรง

นวดลางกับปลายซี่นวดในแนวระดับ (SC) ระยะหางระหวาง

ตะแกรงนวดบนกบัปลายซีน่วดในแนวดิง่ (UC) จำนวนซีน่วด

(NT) และความสงูซีน่วด (HT) ภาพที ่1 แสดงระยะของชดุนวด

ทีศ่กึษา

2) ปจจัยดานการทำงานและการปรับแตงชุดนวดที่มี

ผลตอความสญูเสยี ประกอบดวย มมุครบีวงเดอืนจากแนวเพลา

ลกูนวด (LI) ความเรว็เชงิเสนปลายซีน่วด (RS) ความชืน้ของ

เมล็ด (MC) อัตราการปอน (FR) และอัตราสวนเมล็ดตอฟาง

(GM) (สมชาย ชวนอดุม และวนิติ ชนิสวุรรณ, 2550)

วธิกีารศกึษา

เนื่องจากปจจัยการออกแบบชุดนวดที่ใชในการศึกษามี

จำนวนมาก ถาใชแผนการทดลองแบบปกตทิัว่ไปตองใชแปลง

ทดลองที่มีขนาดใหญมากและเสียคาใชจายในการทดลองสูง

สำคัญของความสูญเสียในสวนนี้เกิดจากสภาพการทำงานที่มี

ความแปรปรวนคอนขางสงูเนือ่งจากสภาพของพชื การใชงาน

และการปรบัแตงเครือ่งทีแ่ตกตางกนั (วนิติ ชนิสวุรรณ, 2549)

จากการศึกษาปจจัยการทำงานและการปรับแตงของเครื่อง

เกี่ยวนวดขาวแบบไหลตามแกนของ สมชาย ชวนอดุม และวนิติ

ชินสุวรรณ (2550) พบวา ความเร็วลูกนวด มุมครีบวงเดือน

ความชืน้ของเมลด็ อตัราการปอน และอตัราสวนเมลด็ตอฟางมี

ผลตอความสูญเสียจากชุดนวดสำหรับขาวหอมมะลิ สวนขาว

พันธุชัยนาท 1 ปจจัยการทำงานและการปรับแตงชุดนวดที่มี

ผลตอความสูญเสียประกอบดวย ความเร็วลูกนวด มุมครีบ

วงเดอืน ความชืน้ของเมลด็ และอตัราการปอน

นอกจากปจจยัดานการทำงานและการปรบัแตงแลวยงัมี

ปจจัยสำคัญดานการออกแบบชุดนวดที่สงผลตอความสูญเสีย

จากชดุนวด ถงึแมวาผผูลติเครือ่งเกีย่วนวดในประเทศไทยใชชดุ

นวดแบบไหลตามแกนเหมอืนกนั แตมกีารออกแบบขนาดและ

ระยะตางๆ ของชิน้สวนภายในชดุนวดแตกตางกนั ซึง่ปจจยัดาน

การออกแบบเหลานีส้งผลตอความสญูเสยีจากชดุนวด

วนิติ ชนิสวุรรณ และคณะ (2546) ศกึษาผลของความเอยีง

ของแถบซีน่วดและระยะชองวางระหวางซีต่ะแกรงนวดของชดุ

นวดขาวแบบไหลตามแกนสำหรับขาวหอมมะลิที่มีตอความ

สญูเสยี พบวา ความเอยีงของแถบซีน่วดไมมผีลตอความสญูเสยี

จากชดุนวด แตแถบซีน่วดแบบตรงสรางไดงายกวา สวนระยะ

ชองวางระหวางซีต่ะแกรงนวดควรใชในชวง 17 ถงึ 20 มลิลเิมตร

วนิติ ชนิสวุรรณ และคณะ (2547) ศกึษาระยะชองวางระหวางซี่

ตะแกรงนวด สำหรบัเครือ่งเกีย่วนวดในการเกบ็เกีย่วขาวเหนยีว

พบวา ควรใชระยะชองวาง 17 ถงึ 22 มลิลเิมตร

จากการศึกษาที่ผานมาเนนศึกษาเฉพาะปจจัยดานการ

ทำงานของชุดนวด สวนปจจัยดานการออกแบบชุดนวดแบบ

ไหลตามแกนที่ผานมา เปนการศึกษาเฉพาะในสวนของระยะ

ชองวางระหวางซีต่ะแกรงนวด และความเอยีงของแถบซีน่วด แต

ยงัมปีจจยัการออกแบบชดุนวดอืน่ๆ ยงัไมมกีารศกึษา หรอืมกีาร

ศึกษาคอนขางนอย ซึ่งปจจัยนั้นอาจมีผลอยางรุนแรงตอความ

สญูเสยีจากชดุนวดแบบไหลตามแกนสำหรบัการเกบ็เกีย่วขาว

ในประเทศไทย นอกจากนีใ้นการศกึษาทีผ่านมาเปนการศกึษา

แยกเฉพาะปจจัยหนึ่งๆ เทานั้น ซึ่งปจจัยตางๆ ที่ศึกษาอาจมี

ผลตอความสูญเสียจากชุดนวดไมมากนักหรือเปนปจจัยที่มี

ผลตอความสญูเสยีจากชดุนวดไมสำคญัทีส่ดุ

จากปญหาทีก่ลาวมาแลวขางตน ประกอบกบัในปจจบุนั

การใชเครือ่งเกีย่วนวดแพรหลายไปทกุภมูภิาคของประเทศและ

มแีนวโนมการใชงานเพิม่มากขึน้ อกีทัง้ปรมิาณการผลติขาวของ

ประเทศไทยทีม่เีปนจำนวนมาก ถาสามารถลดความสญูเสยีจาก

HT

RD SC

UC

SC

CC

ภาพที ่1 ตำแหนงการวดัระยะตางๆ ในชดุนวด


รวมถึงปญหาในการจัดการตัวอยางใหแลวเสร็จภายในวันที่

ทดสอบเพื่อไมใหตัวอยางเปลี่ยนสภาพมากเกินไป

จากขอจำกดัทีก่ลาวมาขางตน จงึใชแผนการทดลองแบบ

สมุ โดยการสมุตรวจวดัการออกแบบชดุนวดแบบไหลตามแกน

ของเครื่องเกี่ยวนวดที่มีขนาดและการออกแบบที่แตกตางกัน

โดยดำเนินการทดสอบเครื่องเกี่ยวนวดขาวขนาดความยาวชุด

นวด 6 ฟตุ จำนวน 17 เครือ่ง ในเขตพืน้ทีช่ลประทานจงัหวดั

ขอนแกน กาฬสินธุ และมหาสารคาม โดยศึกษากับขาวพันธุ

ชยันาท 1 ซึง่เปนพนัธทุีม่คีวามสญูเสยีจากชดุนวดคอนขางสงู

พรอมทั้งวัดขนาดของปจจัยการออกแบบและการทำงานและ

การปรบัแตง โดยมคีาชีผ้ลคอื ความสญูเสยีจากชดุนวด

ความสูญเสียจากชุดนวด ทำการทดสอบในสภาพ

ปฏบิตังิานจรงิ โดยใชถงุตาขายรองรบัวสัดทุีถ่กูขบัทิง้จากชอง

ขบัฟาง (ภาพที ่2) จากนัน้ทำการแยกสิง่เจอืปนอืน่ออกเพือ่หา

เมลด็ทีถ่กูขบัทิง้ โดยในแตละเครือ่งทำการทดสอบ 3 ซ้ำ โดยใน

แตละซ้ำใหเครือ่งเกีย่วนวดเปนระยะทางไมนอยกวา 15 เมตร

เพือ่ใหเครือ่งมภีาวการณทำงานทีส่ม่ำเสมอกอนการเกบ็ขอมลู

เปนระยะทาง 10 เมตร

จากขอมูลที่ไดนำมาสรางสมการถดถอยเชิงเสนตรง

พหคุณู (multiple linear regression) ดงัแสดงในสมการที ่1 แลว

นำสมการมาวเิคราะหหารอยละของอทิธพิลของแตละปจจยัทีม่ี

ตอความสญูเสยีจากชดุนวดโดยใชผลตางของสมัประสทิธิก์าร

ตดัสนิใจ (R2) หรอืวธิ ีBest subset regression (Draper, Smith,

1998)

Y = B0 + B

1X

1 + B

2X

2 + … + B

nX

n … (1)

เมื่อ Y = ตวัแปรตาม

X1, X

2, …, X

n

= ตวัแปรอสิระใดๆ

B0, B

1, …, B

n = คาคงทีใ่ดๆ

ผลและการวิจารณผลการศึกษานี้ไดดำเนินการทดสอบและเก็บขอมูลในชวง

เดอืนพฤษภาคม 2554 โดยทำการทดสอบเครือ่งเกีย่วนวดขาว

แบบไหลตามแกนจำนวน 17 เครื่อง โดยมีความสูงตนขาวที่

ทำการทดสอบ 64.6 ถงึ 79.0 เซนตเิมตร มมีมุเอยีงตนขาวจาก

แนวดิ่ง 9.9 ถึง 14.0 องศา มีความหนาแนนอยู 388,800 ถึง

1,099,467 ตนตอไร ความชืน้ของฟางทีท่ำการทดสอบ 58.13 ถงึ

69.85 เปอรเซน็ตฐานเปยก แปลงทีท่ำการทดสอบมผีลผลติรวม

517 ถงึ 1,048 กโิลกรมัตอไร ดงัแสดงในตารางที ่1

ผลการวัดลักษณะการออกแบบชุดนวดและสภาพการ

ทำงานของเครือ่งเกีย่วนวด พบวา มเีสนผาศนูยกลางลกูนวด (ไม

รวมความยาวซี่นวด) 445 ถึง 572 มิลลิเมตร มีระยะชองวาง

ระหวางซีต่ะแกรงนวด 15.9 ถงึ 18.0 มลิลเิมตร ระยะหางระหวาง

ตะแกรงนวดลางกบัปลายซีน่วดในแนวดิง่ 10.0 ถงึ 25.4 มลิลิ

เมตร มีระยะหางระหวางตะแกรงนวดลางกับปลายซี่นวดใน

แนวระดบั 16.1 ถงึ 53.8 มลิลเิมตร ใชระยะหางระหวางตะแกรง

นวดบนกบัปลายซีน่วดในดิง่ 131.1 ถงึ 216.1 มลิลเิมตร โดยมี

จำนวนซี่นวด 132 ถึง 210 ซี่ ซี่นวดมีความสูง 76.2 ถึง 101.6

มิลลิเมตร มุมครีบวงเดือนจากแนวเพลาลูกนวด 60.0 ถึง 75.0

องศา ใชความเรว็ลกูนวด 13.8 ถงึ 21.5 เมตรตอวนิาท ีเกบ็เกีย่ว

ขาวทีค่วามชืน้ของเมลด็ 21.31 ถงึ 29.72 เปอรเซน็ตฐานเปยก

โดยมอีตัราการปอน 9.2 ถงึ 23.4 ตนัตอชัว่โมง ไดอตัราสวนเมลด็

ตอฟางโดยน้ำหนกัสด 0.46 ถงึ 1.38 และมผีลทำใหเกดิความสญู

เสยีจากชดุนวด 3.63 ถงึ 14.37 เปอรเซน็ต ดงัแสดงในตารางที ่2

จากขอมลูในตารางที ่2 เมือ่นำมาสรางสมการถดถอยเชงิ

เสนตรงพหคุณูโดยใชรปูแบบของสมการที ่1 ทำใหไดสมการ

ถดถอยดงัแสดงในสมการที ่2 ทีม่คีาสมัประสทิธิก์ารตดัสนิใจ

(R2) เทากบั 0.729

TL = 63.417 - 0.009(RD) - 1.822(RC) + 0.213(CC)

- 0.119(SC) - 0.041(UC) - 0.02(NT)

- 0.009(HT) - 0.211(LI) - 0.059(RS)

+ 0.151(MC) + 0.071(FR) 0.371(GM) …(2)

เมือ่นำสมการที ่2 มาวเิคราะหถงึปจจยัเนือ่งจากการออก

แบบและการทำงานของชุดนวดของเครื่องเกี่ยวนวดขาวแบบ

ไหลตามแกนที่มีอิทธิพลตอความสูญเสียจากชุดนวด เมื่อเก็บ

เกีย่วขาวพนัธชุยันาท 1 ดงัแสดงในตารางที ่3 พบวา เมือ่เกบ็เกีย่ว

ขาวพนัธชุยันาท 1 อทิธพิลของปจจยัทีม่ตีอความสญูเสยีจากชดุ

นวด 5 อนัดบัแรกเปนปจจยัเนือ่งจากการออกแบบโดยมรีะยะ

ชองวางระหวางซีต่ะแกรงนวด (RC) มอีทิธพิลตอความสญูเสยี

จากชดุนวดมากทีส่ดุเทากบัรอยละ 22.80 รองลงมาไดแก ระยะ

หางระหวางตะแกรงนวดลางกบัปลายซีน่วดในแนวระดบั (SC)

ภาพที ่2 การเกบ็ตวัอยางความสญูเสยีจากชดุนวด


ตารางที ่2 การออกแบบชดุนวด สภาพการทำงานของเครือ่งเกีย่วนวด และความสญูเสยีจากชดุนวด

เครื่องที่ RD RC CC SC UC NT HT LI RS MC FR GM TL

1 521 18.0 25.4 37.5 157.5 200 82.6 69.0 16.8 24.37 16.9 0.97 3.63

2 572 18.0 25.4 28.8 169.8 165 76.2 69.0 16.8 22.58 13.6 0.75 3.82

3 572 18.0 21.3 28.8 169.8 185 76.2 69.0 16.5 29.36 10.2 1.38 4.98

4 508 15.9 13.0 31.1 201.1 156 88.9 68.0 17.6 28.21 16.9 0.46 8.73

5 559 15.9 21.2 51.1 196.1 140 88.9 68.0 17.6 29.72 9.3 0.77 5.22

6 445 15.9 14.0 41.1 131.1 132 88.9 66.5 15.8 25.19 9.6 1.02 8.31

7 457 15.9 25.4 38.4 162.4 132 101.6 60.0 13.8 26.14 18.6 0.87 14.37

8 457 15.9 25.4 50.8 177.8 148 76.2 65.0 17.8 24.25 11.7 0.89 7.73

9 508 15.9 23.0 35.1 206.1 156 88.9 67.0 14.8 23.63 22.8 0.64 5.96

10 508 15.9 10.0 36.1 154.1 148 88.9 70.0 21.5 26.96 9.2 1.06 4.35

11 559 15.9 22.7 53.8 193.8 185 76.2 68.0 18.7 21.91 23.4 0.90 5.46

12 508 18.0 16.0 16.1 151.1 132 88.9 67.0 18.4 22.90 10.9 0.80 8.58

13 559 15.9 25.4 53.8 193.8 185 76.2 75.0 17.5 21.31 12.8 0.96 5.64

14 483 15.9 17.0 51.1 151.1 210 88.9 66.0 18.3 23.75 13.0 1.04 5.78

15 533 15.9 20.0 21.4 193.4 165 101.6 67.0 16.1 22.23 9.5 0.62 7.54

16 546 15.9 22.0 46.1 216.1 156 88.9 70.0 15.5 22.03 18.5 0.74 4.07

17 546 15.9 20.0 46.1 216.1 160 88.9 67.0 15.1 25.65 13.5 1.16 4.81

ตารางที ่1 สภาพขาวทีท่ำการทดสอบเครือ่งเกีย่วนวดขาว

เครื่องที่ ความสงูตนขาว มมุเอยีงตนขาวจากแนวดิง่ ความหนาแนนตนขาว ความชืน้ของฟาง ผลผลติรวม

(เซนตเิมตร) (องศา) (ตนตอไร) (เปอรเซ็นตฐานเปยก) (กโิลกรมัตอไร)

1 73.2 11.2 620,000 64.39 847

2 70.4 12.1 972,267 63.74 832

3 65.9 11.7 869,333 61.32 893

4 66.5 11.5 1,099,467 66.19 906

5 68.8 9.9 705,067 69.85 754

6 70.7 11.9 833,333 63.66 692

7 69.9 14.0 808,533 65.52 874

8 64.6 12.3 627,200 65.75 820

9 66.1 12.5 821,867 65.54 980

10 71.2 11.8 645,333 66.62 951

11 71.0 11.0 762,667 64.44 1,048

12 77.3 10.8 1,099,200 61.09 884

13 75.0 11.2 873,067 61.98 772

14 78.5 11.5 689,333 58.13 719

15 65.0 11.7 388,800 63.08 517

16 79.0 11.4 708,267 61.12 842

17 75.2 10.5 823,200 61.35 672


ระยะหางระหวางตะแกรงนวดลางกับปลายซี่นวดในแนวดิ่ง

(CC) ระยะหางระหวางตะแกรงนวดบนกับปลายซี่นวดในดิ่ง

(UC) และ จำนวนซีน่วด (NT) โดยมอีทิธพิลตอความสญูเสยีจาก

ชดุนวดเทากบัรอยละ 21.41 16.80 12.64 และ 7.57 ตามลำดบั

เฉพาะปจจยัการออกแบบทัง้ 5 ปจจยันีม้ผีลตอความสญูเสยีจาก

ชดุนวดประมาณรอยละ 80 สวนปจจยัการออกแบบชดุนวดที่

เหลอืประกอบดวย เสนผาศนูยกลางลกูนวด (RD) และ ความสงู

ซีน่วด (HT) มอีทิธพิลตอความสญูเสยีรอยละ 1.57 และ 0.18 ตาม

ลำดบั

สำหรับปจจัยการทำงานของชุดนวดประกอบดวย มุม

ครบีวงเดอืนจากแนวเพลาลกูนวด (LI) ความชืน้ของเมลด็ (MC)

อตัราการปอน (FR) ความเรว็ลกูนวด (RS) และ อตัราสวนเมลด็

ตอฟาง (GM) มอีทิธพิลตอความสญูเสยีจากชดุนวดรอยละ 7.11

5.72 3.41 0.42 และ 0.37 ตามลำดบั

เมื่อพิจารณาปจจัยเนื่องจากการออกแบบที่ทำการศึกษา

เทยีบกบัปจจยัเนือ่งจากการทำงานทีท่ำการศกึษา พบวา ปจจยั

เนื่องจากการออกแบบชุดนวดมีอิทธิพลตอความสูญเสียจาก

ชุดนวดเปนอยางมากโดยมีอิทธิพลตอความสูญเสียประมาณ

รอยละ 83 สวนปจจัยเนื่องจากการทำงานมีอิทธิพลตอความ

สูญเสียจากชุดนวดคอนขางนอยประมาณรอยละ 17 ดังนั้น

จะเหน็ไดวาปจจยัการออกแบบชดุนวดมคีวามสำคญัเปนอยาง

ยิง่ตอความสญูเสยีจากการเกบ็เกีย่วโดยเฉพาะความสญูเสยีจาก

ชดุนวดเมือ่เกบ็เกีย่วขาวพนัธชุยันาท 1 ซึง่เปนพนัธทุีน่วดยาก

จากสมการที ่2 เมือ่พจิารณาเฉพาะปจจยัการออกแบบชดุ

นวดที่มีอิทธิพลตอความสูญเสียจากชุดนวด เมื่อเก็บเกี่ยวขาว

พนัธชุยันาท 1 ดงัแสดงในตารางที ่4

ตารางที่ 4 แสดงใหเห็นวาปจจัยที่ใชในการศึกษาการ

ออกแบบชดุนวด 7 ปจจยั สามารถแบงออกไดเปนสองกลมุ คอื

กลมุแรกเปนกลมุของปจจยัทีม่อีทิธพิลตอความสญูเสยีจากชดุ

นวดคอนขางมากโดยมีระยะชองวางระหวางซี่ตะแกรงนวด

(RC) ซึง่มผีลตอการลอดผานตะแกรงนวดของเมลด็ มอีทิธพิลตอ

ความสญูเสยีจากชดุนวดมากทีส่ดุเทากบัรอยละ 27.54 รองลงมา

คือ ระยะหางระหวางตะแกรงนวดลางกับปลายซี่นวดในแนว

ระดบั (SC) ระยะหางระหวางตะแกรงนวดลางกบัปลายซีน่วดใน

แนวดิง่ (CC) และ ระยะหางระหวางตะแกรงนวดบนกบัปลาย

ซีน่วดในดิง่ (UC) ซึง่มผีลตอการนวดและการสางใหเมลด็แยก

ออกจากฟางมอีทิธพิลตอความสญูเสยีจากชดุนวดเทากบัรอยละ

25.86 20.29 และ 15.27 ตามลำดบั

สวนจำนวนซีน่วด (NT) เสนผาศนูยกลางลกูนวด (RD)

และความสูงซี่นวด (HT) เปนกลุมของปจจัยการออกแบบที่มี

อทิธพิลตอความสญูเสยีจากชดุนวดคอนขางนอยโดยมคีาเทากบั

รอยละ 9.14 1.90 และ 0.22 ตามลำดบั แสดงวาเครือ่งเกีย่วนวดที่

ทำการทดสอบใชปจจยัเหลานีค้อนขางเหมาะสมดแีลวเมือ่เกบ็

เกีย่วขาวพนัธชุยันาท 1

ดงันัน้ ในการศกึษาปจจยัการออกแบบชดุนวดแบบเฉพาะ

ปจจัยนั้นๆ ควรพิจารณาเนนการศึกษาปจจัยระยะชองวาง

ระหวางซี่ตะแกรงนวด ระยะหางระหวางตะแกรงนวดลางกับ

ปลายซีน่วดในแนวระดบั ระยะหางระหวางตะแกรงนวดลางกบั

ปลายซี่นวดในแนวดิ่ง และระยะหางระหวางตะแกรงนวด

บนกบัปลายซีน่วดในดิง่ เนือ่งจากมอีทิธพิลตอความสญูเสยีจาก

ชดุนวดคอนขางสงูเมือ่เกบ็เกีย่วขาวพนัธชุยันาท 1 หรอืขาวพนัธุ

ไมไวแสง

ตารางที่ 3 อทิธพิลของปจจยัการออกแบบ การทำงานและการปรบั

แตงชดุนวดของเครือ่งเกีย่วนวดขาวแบบไหลตามแกนที่

มผีลตอความสญูเสยีจากชดุนวด

ปจจยั รอยละของปจจยัทีม่อีทิธพิล

ตอความสญูเสยีจากชดุนวด

RD 1.57

RC 22.80

CC 16.80

SC 21.41

UC 12.64

NT 7.57

HT 0.18

LI 7.11

RS 0.42

ตารางที่ 4 ผลของปจจัยการออกแบบชุดนวดของเครื่องเกี่ยวนวด

ขาวแบบไหลตามแกนที่มีผลตอความสูญเสียจากการ

นวด

ปจจยั รอยละของปจจยัทีม่อีทิธพิล

ตอความสญูเสยีจากชดุนวด

RD 1.90

RC 27.54

CC 20.29

SC 25.86

UC 15.27

NT 9.14

HT 0.22


สรุปจากการศกึษาพบวา ปจจยัเนือ่งจากการออกแบบชดุนวด

ของเครื่องเกี่ยวนวดขาวแบบไหลตามแกนมีอิทธิพลตอความ

สญูเสยีจากชดุนวดเมือ่เกบ็เกีย่วขาวพนัธชุยันาท 1 คอนขางสงู

ถงึเกอืบรอยละ 83 สวนปจจยัเนือ่งจากการทำงานและการปรบั

แตงมอีทิธพิลตอความสญูเสยีคอนขางนอยประมาณรอยละ 17

ดงันัน้จงึควรมกีารพจิารณาเนนศกึษาปจจยัจากการออกแบบชดุ

นวดเพือ่ลดความสญูเสยีจากการใชเครือ่งเกีย่วนวดเมือ่เกบ็เกีย่ว

ขาวพนัธชุยันาท 1 หรอืขาวพนัธไุมไวแสง

สำหรบัปจจยัทีท่ำการศกึษา พบวา สามารถแบงปจจยัการ

ออกแบบชดุนวดไดสองกลมุ คอื กลมุแรกเปนกลมุของปจจยัที่

มอีทิธพิลตอความสญูเสยีจากชดุนวดคอนขางสงู โดยระยะชอง

วางระหวางซีต่ะแกรงนวด มอีทิธพิลตอความสญูเสยีจากชดุนวด

มากที่สุด รองลงมาคือระยะหางระหวางตะแกรงนวดลางกับ

ปลายซีน่วดในแนวระดบั ระยะหางระหวางตะแกรงนวดลางกบั

ปลายซี่นวดในแนวดิ่ง และระยะหางระหวางตะแกรงนวด

บนกับปลายซี่นวดในดิ่ง ตามลำดับ กลุมที่สองประกอบดวย

จำนวนซี่นวด เสนผาศูนยกลางลูกนวด และความสูงซี่นวด มี

อทิธพิลตอความสญูเสยีจากชดุนวดคอนขางนอย

คำขอบคุณผวูจิยัไดรบัทนุอดุหนนุจากสำนกังานกองทนุสนบัสนนุ

การวิจัย สำนักงานคณะกรรมการการอุดมศึกษา และ

มหาวทิยาลยัขอนแกน จงึขอขอบคณุมา ณ โอกาสนี ้รวมทัง้ศนูย

วิจัยเครื่องจักรกลเกษตรและวิทยาการหลังการเก็บเกี่ยว มหา

วิทยาลัยขอนแกน และศูนยนวัตกรรมเทคโนโลยีหลังการเก็บ

เกีย่ว สำนกังานคณะกรรมการการอดุมศกึษา ทีใ่หการสนบัสนนุ

งานวิจัยนี้

เอกสารอางอิงวนิติ ชนิสวุรรณ. 2553. การศกึษาประเมนิประสทิธภิาพเครือ่ง

เกี่ยวนวดขาวเพื่อลดความสูญเสียและเพิ่มศักยภาพใน

การสงออก. รายงานโครงการวจิยัฉบบัสมบรูณ เสนอตอ

สำนักงานพัฒนาวิทยาศาสตรและเทคโนโลยีแหงชาติ

(สวทช.)

วนิติ ชนิสวุรรณ. 2549. ปจจยัทีม่ผีลตอความสญูเสยีจากการใช

เครื่องเกี่ยวนวดขาวในประเทศไทย. เอกสารประกอบ

การประชุมวิชาการของสมาคมวิศวกรรมเกษตรแหง

ประเทศไทย ครัง้ที ่7 ประจำป 2549; 23-24 มกราคม 2549

มหาวทิยาลยัมหาสารคาม มหาสารคาม.

วนิติ ชนิสวุรรณ, นพินธ ปองจนัทร, สมชาย ชวนอดุม, วราจติ

พยอม. 2546. ผลของความเอยีงของแถบซีน่วดและระยะ

หางชองวางระหวางซีต่ะแกรงนวดทีม่ตีอสมรรถนะการ

นวดของเครื่องนวดขาวแบบไหลตามแกน. วารสาร

สมาคมวิศวกรรมเกษตรแหงประเทศไทย (ว.สวกท.).

10(1):15-20.

วินิต ชินสุวรรณ, สมชาย ชวนอุดม, วราจิต พยอม, นิพนธ

ปองจนัทร. 2547. ระยะหางระหวางซีต่ะแกรงนวด ความ

เรว็ลกูนวดและอตัราการปอนทีเ่หมาะสมสำหรบัเครือ่ง

เกี่ยวนวดในการเก็บเกี่ยวขาวเหนียว. ว.สวกท. 11(1):

3-6.

สมชาย ชวนอดุม, วนิติ ชนิสวุรรณ. 2550. พารามเิตอรการทำงาน

ของเครื่องเกี่ยวนวดขาวแบบไหลตามแกนที่มีผลตอ

ความสญูเสยีจากระบบการนวด. วารสารวจิยั มข. 12(4):

442-450.

สมชาย ชวนอุดม, วินิต ชินสุวรรณ. 2553. ความสูญเสียจาก

การเกบ็เกีย่วขาวโดยใชเครือ่งเกีย่วนวด. ว.สวกท. 16(1):

3-8.


1) ผชูวยศาสตราจารย ศนูยวจิยัเครือ่งจกัรกลเกษตรและวทิยาการหลงัการเกบ็เกีย่ว มหาวทิยาลยัขอนแกน จ.ขอนแกน 40002

Assistant Professor, Agricultural Machinery and Postharvest Technology Research Center, Khon Kaen University,

Khon Kaen, Thailand, 40002. e-mail: [email protected]

ศนูยนวตักรรมเทคโนโลยหีลงัการเกบ็เกีย่ว หนวยงานรวมมหาวทิยาลยัขอนแกน สำนกังานคณะกรรมการการอดุมศกึษา

Postharvest Technology Innovation Center, Commission on Higher Education, Thailand

corresponding author, e-mail: [email protected]

2) วศิวกร ศนูยนวตักรรมเทคโนโลยหีลงัการเกบ็เกีย่ว หนวยงานรวมมหาวทิยาลยัขอนแกน สำนกังานคณะกรรมการการอดุมศกึษา

Engineer, Postharvest Technology Innovation Center, Commission on Higher Education, Thailand

ผลของการทำงานของชุดขับราวใบมีดแบบตางๆ ที่มีตอการสั่นสะเทือน

ของเครื่องเกี่ยวนวดไทยและความสูญเสียจากการเก็บเกี่ยวEffects of Operating of Difference Type of Cutter Bar Driver on Vibration and Header Losses

of a Thai Combine Harvester

สมชาย ชวนอดุม1) วาร ีศรสีอน2)

Somchai Chuan-Udom1) Waree Srison2)

AbstractThe objective of this study was to determine effects of operating of difference type of cutter bar driver on vibration and

header losses of a Thai combine harvester. Four types of cutter bar drivers were tested: reciprocating type, stir type, perpendicular

axis type driven by chain, and perpendicular axis type driven by belt. Comparative vibration and header loss of the 4 types were

tested. Results of the test indicated that the 4 type tested similarly in the header loss. The vibration of the header tended to be lowest

when using the perpendicular axis type driven by chain.

Keywords: Thai combine harvester, cutter bar driver, vibration

บทคัดยอการศกึษานีม้วีตัถปุระสงคเพือ่ศกึษาผลของการทำงานของชดุขบัราวใบมดีแบบตางๆ ทีม่ตีอการสัน่สะเทอืนของเครือ่งเกีย่ว

นวดไทยและความสญูเสยีจากการเกบ็เกีย่ว ทำการศกึษากบัชดุขบัราวใบมดี 4 แบบ ประกอบดวย แบบชกั แบบแกวง แบบเพลาตัง้

ฉากขบัโดยโซ และแบบเพลาตัง้ฉากขบัโดยสายพาน โดยการวดัและเปรยีบเทยีบการสัน่สะเทอืนและความสญูเสยีจากชดุหวัเกีย่ว

ของเครือ่งเกีย่วนวดของชดุขบัราวใบมดีทัง้ 4 แบบ พบวา ชดุขบัราวใบมดีตดัทัง้ 4 แบบ มผีลตอความสญูเสยีจากชดุหวัเกีย่วไมแตก

ตางกนั แตเมือ่พจิารณาการสัน่สะเทอืนของชดุหวัเกีย่ว ชดุขบัราวใบมดีแบบเพลาตัง้ฉากขบัโดยโซมแีนวโนมใหการการสัน่สะเทอืน

นอยทีส่ดุ

คำสำคญั: เครือ่งเกีย่วนวดไทย ชดุขบัราวใบมดี การสัน่สะเทอืน

บทนำ ปจจุบันเครื่องเกี่ยวนวดขาวมีบทบาทมากในการเก็บ

เกีย่วขาวในประเทศไทย และคาดวามเีครือ่งเกีย่วนวดขาวใชงาน

ในประเทศมากกวา 10,000 เครือ่ง (วนิติ, 2553) เครือ่งเกีย่วนวด

ขาวมรีะบบการทำงานทัง้เกีย่วและนวดอยใูนเครือ่งเดยีว โดยได

มีการพัฒนาเครื่องเกี่ยวนวดจนเหมาะกับสภาพการทำงานใน

ประเทศ

เครือ่งเกีย่วนวดขาวประกอบดวยอปุกรณการทำงานหลาย

สวน ชดุหวัเกีย่วเปนสวนทีส่ำคญัทีท่ำหนาทีใ่นการตดัตนขาว

และรวบรวมเพือ่สงตอไปยงัชดุนวดเพือ่แยกเมลด็ออกจากฟาง

ตอไป ในสวนของการตดัตนขาวมอีปุกรณทีท่ำหนาทีใ่นการขบั

ราวใบมดีตดั อปุกรณขบัราวใบมดี ประกอบดวยเพลาขบั สง

กำลงัผานเพลาสงกำลงั มายงัตวัขบัราวใบมดีตดั ทำใหราวใบมดี

ตดัเคลือ่นทีไ่ป-มา อปุกรณขบัราวใบมดีมลีกัษณะการทำงาน


เปนการเพิม่การเขยาตนขาวในขณะเกบ็เกีย่ว สงผลใหเมลด็รวง

หลนเพิ่มขึ้น โดยเฉพาะเมื่อเก็บเกี่ยวขาวพันธุพื้นเมืองซึ่งรวง

หลนงาย (วนิติ และคณะ, 2546)

งานวจิยันีไ้ดดำเนนิการเปรยีบเทยีบการสัน่สะเทอืนของ

ชดุหวัเกีย่วเมือ่ใชชดุขบัราวใบมดีแบบตางๆ เพึอ่เปนแนวทาง

ในการพฒันาอปุกรณขบัราวใบมดีเพือ่ลดการสัน่สะเทอืนของ

เครือ่งเกีย่วนวดตอไป

อุปกรณและวิธีการการศึกษานี้ดำเนินการโดยใชเครื่องเกี่ยวนวดขาวแบบ

ไหลตามแกนของศูนยวิจัยเครื่องจักรกลเกษตรและวิทยาการ

หลงัการเกบ็เกีย่ว มหาวทิยาลยัขอนแกน หนากวางการเกีย่ว 3

เมตร ตนกำลงัขนาด 194 กโิลวัตต (260 กำลงัมา) เกลยีวลำเลยีง

หนาขนาด 600 มลิลเิมตร มรีาวซีโ่นม 6 ราว และมจีำนวนซีโ่นม

26 ซีต่อราว โดยการศกึษากบัชดุขบัราวใบมดีแบบเดมิทีน่ยิมใช

(ภาพที ่1) อปุกรณขบัราวใบมดีแบบแกวง (ภาพที ่2) แบบเพลา

ตัง้ฉากขบัโดยใชโซ (ภาพที ่3) และแบบเพลาตัง้ฉากขบัโดยใช

แบบกลไกเลื่อนไป-มา ขวางแนวการเคลื่อนที่ของเครื่องเกี่ยว

นวด ซึง่สงผลใหทัง้ชดุหวัเกีย่วและเครือ่งเกีย่วนวดเกดิการสัน่

สะเทอืนมาก ประกอบกบัขณะทำงานรวมกบัลอโนม และเกลยีว

ลำเลยีงหนา เปนการเพิม่การสัน่สะเทอืนของเครือ่งเกีย่วนวด

ยิ่งขึ้น โดยอุปกรณที่ทำใหเกิดการสั่นสะเทือนของเครื่องเกี่ยว

นวดมากที่สุดคือ อุปกรณขับราวใบมีด สวนลอโนม เกลียว

ลำเลยีงหนา และโซคอลำเลยีง เปนการทำงานในลกัษณะหมนุ

ตามแนวการเคลื่อนที่ของเครื่องเกี่ยวนวดซึ่งสงผลตอการสั่น

สะเทอืนไมมากเทากบัอปุกรณขบัราวใบมดี (สมชาย และคณะ,

2552)

การสัน่สะเทอืนของเครือ่งเกีย่วนวดสงผลทำใหชิน้สวน

และอุปกรณตางๆ ของเครื่องชำรุดและเสียหายเร็วยิ่งขึ้นโดย

เฉพาะสวนของโครงสรางที่รับน้ำหนักของคอลำเลียงและชุด

หัวเกี่ยว ทำใหผูผลิตเครื่องเกี่ยวนวดขาวจำเปนตองเพิ่ม

ขนาดโลหะของโครงสรางในสวนนี ้เพือ่ลดการชำรดุเนือ่งจาก

การสัน่สะเทอืน ทำใหตนทนุในการผลติและน้ำหนกัของเครือ่ง

มีคาสูงขึ้น และการสั่นสะเทือนของชุดหัวเกี่ยวใขณะทำงาน

ภาพที ่1 ชดุขบัราวใบมดีแบบชกั ภาพที ่2 ชดุขบัราวใบมดีแบบแกวง

ภาพที ่3 ชดุขบัราวใบมดีแบบเพลาตัง้ฉากขบัโดยใชโซภาพที ่4 ชดุขบัราวใบมดีแบบเพลาตัง้ฉากขบัโดยใชสายพาน


โซ (ภาพที ่4) มวีธิกีารดำเนนิงานตามขัน้ตอนดงันี้

1) การศึกษาเปรียบเทียบการสั่นสะเทือนของอุปกรณขับราว

ใบมดี

วดัการสัน่สะเทอืนของชดุขบัใบมดี โดยใชความเรว็ของ

เพลาขบัชดุหวัเกีย่วในชวง 250 ถงึ 400 รอบตอนาท ีแบงเปน 7

ระดบั หางกนัระดบัละ 25 รอบตอนาท ีในแตละระดบัทำการวดั

9 ซ้ำ ความเรว็รอบของเพลาขบัทีใ่ชเปนความเรว็รอบทีใ่ชงาน

กันโดยทั่วไป เพราะความเร็วของเพลาขับชุดหัวเกี่ยวที่ชากวา

250 รอบตอนาที อาจทำใหทั้งใบมีดตัด ลอโนม และเกลียว

ลำเลยีงหนาเกดิการตดิขดั สวนความเรว็รอบทีเ่รว็กวา 400 รอบ

ตอนาท ี อาจทำใหชดุหวัเกีย่วเกดิการสัน่สะเทอืนมากเกนิไป อกี

ทั้งสงผลตอคาดัชนีลอโนมที่สูงเกินไปทำใหเกิดความสูญเสีย

จากการเกีย่วสงู (วนิติ และคณะ, 2547)

การวัดการสั่นสะเทือนโดยใชเครื่องวัดแบบ VM-120

ทำการวดัการสัน่สะเทอืนใน 2 ทศิทาง คอื การสัน่สะเทอืนใน

แนวราบ และในแนวดิง่ (ภาพที ่5) โดยตำแหนงทีท่ำการวดัใช

ตำแหนงของแขนทีย่ืน่ออกมาจากชดุหวัเกีย่วมากทีส่ดุ (ภาพที ่6)

และคาที่แสดงการสั่นสะเทือนเปนคาระยะการแกวงของชุด

หัวเกี่ยวจากแนวสมดุล (แอมพลิจูด) แสดงผลโดยใชคา Root

mean square (RMS)

2) การศกึษาเปรยีบเทยีบความสญูเสยีจากการเกีย่วของชดุขบั

ราวใบมีด

ทำการศกึษากบัขาวพนัธขุาวดอกมะล ิ 105 ในเขตพืน้ที่

นาชลประทาน จังหวัดขอนแกน ความชื้นของเมล็ดและฟาง

เฉลี่ย 21.01 และ 61.37 เปอรเซ็นตฐานเปยก ตามลำดับ ความ

หนาแนนตนขาวเฉลี่ย 241,920 ตนตอไร ตนขาวสูงเฉลี่ย 88

เซนตเิมตร และมมุเอยีงตนขาวจากแนวดิง่เฉลีย่ 40.2 องศา ใช

ความเรว็ใบมดี 0.45 เมตรตอวนิาท ีดชันลีอโนม 3 ความเรว็ขบั

1) อาจารย ดร 2) รองศาสตราจารย ดร ภาควชิาวศิวกรรมเกษตร

ภาพที ่5 การสัน่สะเทอืนในแนวราบ และแนวดิง่ ภาพที ่6 ตำแหนงการวัดการสั่นสะเทือนทั้งในแนวราบและ

แนวดิง่

เคลือ่น 2.5 กโิลเมตรตอชัว่โมง ระยะหางระหวางปลายซีโ่นมกบั

ใบมดี 50 มลิลเิมตร ความเรว็รอบของเพลาขบัชดุหวัเกีย่ว 325

รอบตอนาที

ดำเนนิการทดสอบจำนวน 3 ซ้ำ ในแตละชดุขบัราวใบมดี

โดยในแตละซ้ำใหเครือ่งเกีย่วนวดขาวปฏบิตังิานเปนระยะทาง

ไมนอยกวา 15 เมตร เพือ่ใหเครือ่งมภีาวะการทำงานทีส่ม่ำเสมอ

กอนการเกบ็ขอมลูความสญูเสยีจากชดุหวัเกีย่ว ทำการเกบ็เมลด็

ที่รวงกอนเกี่ยวในพื้นที่ที่จะทำการเก็บขอมูลความสูญเสียจาก

ชุดหัวเกี่ยว จากนั้นใหเครื่องเกี่ยวนวดตัดผานพื้นที่ที่เตรียมไว

แลวหยดุโดยไมใหเครือ่งเกีย่วนวดเหยยีบพืน้ทีท่ีเ่ตรยีมไว แลว

ทำการเกบ็ความสญูเสยีตามความกวางการเกีย่ว

ผลและการวิจารณผล1) การศึกษาเปรียบเทียบการสั่นสะเทือนของชุดขับราวใบมีด

ผลการเปรียบเทียบคา RMS ของแอมพลิจูดการสั่น

สะเทอืนของชดุหวัเกีย่วในแนวราบเมือ่ใชอปุกรณขบัราวใบมดี

ตดัแบบตางๆ ทีค่วามเรว็รอบของเพลาขบัชดุหวัเกีย่วระดบัตางๆ

แสดงในตารางที ่1 และคา RMS ของแอมพลจิดูการสัน่สะเทอืน

ของชดุหวัเกีย่วในแนวดิง่เมือ่ใชชดุขบัราวใบมดีตดัแบบตางๆ ที่

ความเรว็รอบของเพลาขบัชดุหวัเกีย่วระดบัตางๆ แสดงในตาราง

ที ่2

เมือ่นำขอมลูจากตารางที ่1 มาสรางความสมัพนัธระหวาง

ความเรว็รอบของเพลาขบัชดุหวัเกีย่วกบัคา RMS ของแอมพลจิดู

การสัน่สะเทอืนของชดุหวัเกีย่วในแนวราบ (ภาพที ่7) พบวา

เมือ่ความเรว็เพลาขบัชดุหวัเกีย่วเพิม่ขึน้ในชวง 250 ถงึ 350 รอบ

ตอนาท ีชดุขบัราวใบมดีตดัทัง้ 4 แบบ มคีา RMS ของแอมพลจิดู การ

สัน่สะเทอืนของชดุหวัเกีย่วในแนวราบเพิม่ขึน้เปนเสนตรง แต

เมื่อความเร็วเพลาขับชุดหัวเกี่ยวมากกวา 350 รอบตอนาที คา


ตารางที่ 1 คา RMS ของแอมพลิจูดการสั่นสะเทือนของชุดหัวเกี่ยวในแนวราบ

เมื่อใชชุดขับราวใบมีดแบบตางๆ ที่ความเร็วรอบของเพลาขับชุดหัว

เกีย่วระดบัตางๆ หนวยมลิลเิมตร

ความเรว็รอบของ ชุดขับราวใบมีด

เพลาขบัชดุหวัเกีย่ว แบบชกั แบบแกวง

แบบเพลาตัง้ฉาก

(รอบตอนาท)ี ขับโดยโซ ขับโดยสายพาน

250 2.05 2.45 2.14 3.19

275 2.78 2.88 2.27 3.40

300 4.06 3.18 3.01 4.04

325 5.05 3.72 3.42 4.12

350 6.19 5.01 3.78 4.51

375 10.07 9.47 5.40 5.46

400 13.44 12.01 8.04 6.70

ตารางที่ 2 คา RMS ของแอมพลจิดูการสัน่สะเทอืนของชดุหวัเกีย่วในแนวดิง่เมือ่

ใชชดุขบัราวใบมดีแบบตางๆ ทีค่วามเรว็รอบของเพลาขบัชดุหวัเกีย่ว

ระดบัตางๆ หนวยมลิลเิมตร

ความเรว็รอบของ ชุดขับราวใบมีด

เพลาขบัชดุหวัเกีย่ว แบบชกั แบบแกวง

แบบเพลาตัง้ฉาก

(รอบตอนาท)ี ขับโดยโซ ขับโดยสายพาน

250 3.77 3.14 3.28 4.09

275 4.30 3.44 3.59 4.37

300 5.88 3.78 3.95 4.49

325 7.54 4.38 4.12 5.20

350 12.03 6.39 4.60 6.23

375 15.62 11.35 7.03 7.03

400 18.65 15.65 10.69 9.01

ภาพที ่7 ความสมัพนัธระหวางความเรว็รอบของเพลาขบัชดุหวัเกีย่วกบัคา RMS ของ

ระยะการแกวงของชดุหวัเกีย่วในแนวราบ เมือ่ใชชดุขบัราวใบมดีแบบตางๆ


RMS ของแอมพลิจูดการสั่นสะเทือนในแนวราบเพิ่มขึ้นอยาง

รวดเรว็ ความเรว็เพลาขบัชดุหวัเกีย่วทีม่คีานอยกวา 300 รอบตอ

นาท ีชดุขบัราวใบมดีตดัทัง้ 4 แบบ มคีา RMS ของแอมพลจิดูการ

สั่นสะเทือนในแนวราบใกลเคียงกัน แตเมื่อเพิ่มความเร็วเพลา

ขบัมากกวา 300 รอบตอนาท ีชดุขบัราวใบมดีแบบเดมิมแีนวโนม

เพิม่ขึน้อยางรวดเรว็มากทีส่ดุ รองลงมาไดแก ชดุขบัแบบแกวง

สวนแบบเพลาตัง้ฉากขบัโดยโซ และแบบเพลาตัง้ฉากขบัโดย

สายพานมีคาใกลเคียงกัน

เมือ่นำขอมลูจากตารางที ่4 มาสรางความสมัพนัธระหวาง

ความเรว็รอบของเพลาขบัชดุหวัเกีย่วกบัคา RMS ของแอมพลจิดู

การสัน่สะเทอืนของชดุหวัเกีย่วในแนวดิง่ (ภาพที ่8) พบวา เมือ่

ความเรว็เพลาขบัชดุหวัเกีย่วเพิม่ขึน้ในชวง 250 ถงึ 275 รอบตอ

นาท ีชดุขบัราวใบมดีตดัทัง้ 4 แบบ มคีา RMS ของแอมพลจิดูการ

สั่นสะเทือนของชุดหัวเกี่ยวในแนวดิ่งใกลเคียงกัน แตเมื่อเพิ่ม

ความเรว็เพลาขบัมากกวา 275 รอบตอนาท ีชดุขบัราวใบมดีแบบ

เดิมมีแนวโนมเพิ่มขึ้นอยางรวดเร็วมากที่สุด รองลงมาไดแก

อปุกรณขบัแบบแกวงซึง่จะการสัน่สะเทอืนจะเพิม่ขึน้อยางรวด

เรว็เมือ่ใชความเรว็เพลาขบัชดุหวัเกีย่วมากกวา 325 รอบตอนาที

สวนแบบเพลาตัง้ฉากขบัโดยโซ และแบบเพลาตัง้ฉากขบัโดย

สายพานมแีนวโนมเพิม่ขึน้อยางเปนเสนตรงและมคีาใกลเคยีง

กัน

จากการศกึษาการสัน่สะเทอืนของชดุหวัเกีย่วทัง้ในแนว

ราบและแนวดิ่งเนื่องจากการทำงานของชุดขับราวใบมีดแบบ

ตางๆ พบวา ชดุขบัราวใบมดีสงผลตอการสัน่สะเทอืนในแนวดิง่

มากกวาแนวราบ ชดุขบัราวใบมดีแบบเดมิมแีนวโนมใหการสัน่

สะเทือนมากที่สุดทั้งในแนวราบและแนวดิ่ง รองลงมาไดแก

ตารางที ่3 การเปรยีบเทยีบความสญูเสยีจากชดุหวัเกีย่วเมือ่ใช

ชดุขบัราวใบมดีแบบตางๆ

ชดุขบัราวใบมดี ความสญูเสยีจากชดุหวัเกีย่ว (%)

แบบชกั 1.37 a

แบบแกวง 1.10 a

แบบเพลาตัง้ฉากขบัโดยโซ 1.37 a

แบบเพลาตัง้ฉากขบัโดยสายพาน 1.57 a

หมายเหตุ: ตัวอักษรที่เหมือนกันในคอลัมนหมายถึง ไมแตก

ตางกันทางสถิติ โดยใชคา LSD ที่ระดับนัยสำคัญ

5% เปนคาเปรยีบเทยีบ

แบบแกวง สวนชดุขบัราวใบมดีแบบเพลาตัง้ฉากขบัโดยโซและ

สายพาน พบวา ทีค่วามเรว็เพลาขบัชดุหวัเกีย่วนอยกวา 375 รอบ

ตอนาท ีแบบเพลาขบัโดยโซมแีนวโนมใหการสัน่สะเทอืนนอย

กวาแบบสายพานทั้งในแนวราบและแนวดิ่ง แตเมื่อความเร็ว

เพลาขบัมากกวา 375 รอบตอนาท ีแบบสายพานมแีนวโนมให

การสัน่สะเทอืนนอยกวาแบบโซทัง้ในแนวราบและแนวดิง่

2) การศกึษาเปรยีบเทยีบความสญูเสยีจากการเกีย่วของชดุขบั

ราวใบมีด

ผลการศกึษาเปรยีบเทยีบความสญูเสยีจากชดุหวัเกีย่วของ

ชดุขบัราวใบมดีทัง้ 4 แบบ เมือ่เกบ็เกีย่วขาวพนัธขุาวดอกมะลิ

105 ดงัแสดงในตารางที ่3 พบวา มคีวามสญูเสยีจากชดุหวัเกีย่ว

ไมมคีวามแตกตางกนัในทางสถติ ิแสดงวาการทำงานของชดุขบั

ราวใบมดีทัง้ 4 แบบ มผีลตอความสญูเสยีจากชดุหวัเกีย่วไมแตก

ตางกนั

ภาพที ่8 ความสมัพนัธระหวางความเรว็รอบของเพลาขบัชดุหวัเกีย่วกบัคา RMS ของ

ระยะการแกวงของชดุหวัเกีย่วในแนวดิง่ เมือ่ใชชดุขบัราวใบมดีแบบตางๆ


สรุปจากการศกึษาเปรยีบเทยีบการสัน่สะเทอืน และความสญู

เสยีจากชดุหวัเกีย่วของชดุขบัราวใบมดีตดัทัง้ 4 แบบ พบวา ชดุ

ขบัราวใบมดีตดัทัง้ 4 แบบ มผีลตอความสญูเสยีจากชดุหวัเกีย่ว

ไมแตกตางกนั แตเมือ่พจิารณาการสัน่สะเทอืนของชดุหวัเกีย่ว

ชุดขับราวใบมีดแบบเพลาตั้งฉากขับโดยโซมีแนวโนมใหการ

การสั่นสะเทือนนอยที่สุด จึงควรพิจารณานำชุดขับราวใบมีด

แบบเพลาตัง้ฉากขบัโดยโซไปใชในการขบัราวใบมดี โดยควร

พัฒนาใหกระชับและปรับเขากับเครื่องเกี่ยวนวดที่ผลิตโดยผู

ผลิตตางๆ ในประเทศ และควรมีการศึกษาเพิ่มเติมดานความ

ทนทานในการใชงานและตนทนุในการผลติเชงิพาณชิย

คำขอบคุณขอขอบคณุศนูยนวตักรรมเทคโนโลยหีลงัการเกบ็เกีย่ว ที่

ใหการสนบัสนนุทนุวจิยั และศนูยวจิยัเครือ่งจกัรกลเกษตรและ

วทิยาการหลงัการเกบ็เกีย่ว ทีใ่หการสนบัสนนุอปุกรณตางๆ ใน

การวจิยั

เอกสารอางอิงวนิติ ชนิสวุรรณ. 2553. การศกึษาประเมนิประสทิธภิาพเครือ่ง

เกี่ยวนวดขาวเพื่อลดความสูญเสียและเพิ่มศักยภาพใน

การสงออก. รายงานโครงการวจิยัฉบบัสมบรูณ เสนอตอ

สำนักงานพัฒนาวิทยาศาสตรและเทคโนโลยีแหงชาติ

(สวทช.)

วนิติ ชนิสวุรรณ, นพินธ ปองจนัทร, สมชาย ชวนอดุม, วราจติ

พยอม. 2547. ผลของดชันลีอโนมทีม่ตีอความสญูเสยีใน

การเกี่ยวของเครื่องเกี่ยวนวดขาว. วารสารวิจัยสมาคม

วศิวกรรมเกษตรแหงประเทศไทย. 10(1):7-9.

วนิติ ชนิสวุรรณ, นพินธ ปองจนัทร, สมชาย ชวนอดุม และวรา

จติ พยอม. 2546. ผลของอตัราการปอนและความเรว็ลกู

นวดที่มีตอสมรรถนะการนวดของเครื่องนวดขาวแบบ

ไหลตามแกน. วารสารสมาคมวิศวกรรมเกษตรแหง

ประเทศไทย. 10(1):9-14.


IntroductionElaesis guineensis, a native oil palm in West Africa,

was introduced to Java by the Dutch and came to Malaysiaby the British in 1910. In 1929, this type of palm was firstlyplanted as a decorated palm in Thailand. Since 1968, thisoil palm became famous and wildly planted especially insouthern part of Thailand as a commercial basis.(Likhitekaraj and Tummakate, 2000)

In 2010, the Office of Agricultural Economicsreported that Thailand's fresh palm production increased15 percent, from 8.03 million ton in 2009 to 9.20 million tondue to an increase in harvested area. Harvested area hadincreased in both existing producing southern province(Chumphon, Suratthani, Krabi, Trang, Nakon Srithamarat)and new growing areas in other regions, from 510,213hectares in 2009 to 582,006 hectares. This report wasconfirmed by Sngiamphongse (2008) who found that the

Equipment for Harvesting Oil Palm in Primary StageYuttana Khaehanchanpong1) Tomohiro Takikawa2)

AbstractThis research was aimed to design the new equipments for solving the problems in the primary stage of oil palm

harvesting. A spring chisel and a pneumatic harvesting toolwere developed. The field tests were carried out to compareworking function between new equipments and conventional chisel. The comparison between spring chisel and con-ventional chisel showed that the spring chisel could increase the impact force from 27.58±0.45 kg to 43.75±1.24 kg forharvesting oil palm bunch and reduce torn wounds from 80% to 5%, even though the harvesting time per bunch ofspring chisel was higher than the conventional chisel. In comparison between pneumatic harvesting tool and conven-tional chisel, the pneumatic harvesting tool could work with three chisel blades and reduced torn wounds from 80% to6%.Key word : spring chisel, pneumatic chisel, torn wound, impact force

1) RONPAKU candidate, Graduate School of Life and Environmental Sciences, University of Tsukuba, 1-1-1 Ten'nodai,Tsukuba Ibaraki, Japan.

2) Professor , Graduate School of Life and Environmental Sciences, University of Tsukuba, 1-1-1 Ten'nodai, TsukubaIbaraki, Japan.

number of new oil palm farmers in Thailand increased byapproximately 34 percent. Due to the increasing of new oilpalm farmers who did not understand the effectiveharvesting technique and lacked of harvesting skill, causedsome wounds to oil palm during harvesting.

According to oil palm harvesting, Kritsanaseraneeet al. (1993) revealed that farmers mostly used ordinaryequipments such as chisel and sickle to laboriously harvestthe oil palm bunch. The chisel was normally used forprimary stage (3-8 years old) of oil palm and the sickleused for oil palm over 8 years old. The use of chisel andsickle for oil palm harvesting was shown in Fig. 1 and 2.

Sngiamphongse et al. (2008) reported that oil palmharvesting in Thailand had some problems especiallyharvesting during the primary stage. Oil palm in the primarystage needed to retain the green leave before harvestingthe bunch because the oil palm with a bush shape generally

Fig. 1 Harvesting by conventional chisel Fig. 2 Harvesting by conventional sickle


yielded high productivity. According to this reason, theharvesting was too difficult for the farmers, so the cost forharvesting was very high. Because of the high expensefor harvesting, the farmers tried to harvest products bythemselves but they were lack ol skill. Sometimes theycould not harvest the whole palm bunch in one cuttingtime. They had to cut again but not in the same position.The oil palm was torn by the cutting wounds which leadto serious problems. The wounds would cause plant stress,increased plant respiration rate, resulting in the plant stopgrowing up or die. (Feungchan, 2001)

Manthamkan (2003) found that harvesting by chiselrequired human force about 30-50 kg with normal chiselweighed about 4 kg. Using this tool, farmers must be highlyskilled and strong.

The objective of this research was to develop a newequipment, that was capable of reducing the effect of actionforce, the wounds on oil palm.

Materials and Method1. Design on harvesting equipments

According to the study of Srikul (2004) the oil palmharvesting should be carried out very carefully withoutviolently impact force on oil palm or as low impact aspossible. Spring and pneumatic mechanisms were foundsuitable for reducing the impact force that induced thetorn wounds on oil palm while the oil palm were harvested.

Spring chisel and pneumatic harvesting toolwerwdeveloped for harvesting the primary stage of oil palm.The spring chisel had spring mechanism that increasedmore impact force for cutting oil palm bunch. Thepneumatic harvesting tool used air pressure to vibratethe chisel blade for cutting oil palm bunch.

The flow chart of the design and development of thespring chisel and pneumatic harvesting tool is shown inFig. 3.

The process of the design and development wasseparated into 2 equipments. First was spring chisel andsecond was pneumatic harvesting tool.

1.1 Spring chiselSpring chisel consisted of three parts: a handle, a

spring mechanism, and a chisel. The prototype of thespring chisel is shown in Fig. 4.

The handle was made from aluminum which couldreduce the weight of the equipment and had high rustresistance. Spring mechanism increased more impact forcewhile cutting the oil palm bunch. Chisel that employedconventional blade. Farmers were able to choose the properblade size, and change the blade easily. The weight ofspring chisel was about 4.5 kg, that was very similar to theconventional chisel. Parts of the spring chisel is shown inFig. 5.

The tests of pring chisel prototype were springdurability test, spring impact force test, and field test.

(1) The spring durability test : Laboratory test wasconducted; spring chisel were pressed 20,000 times on

the wood plate and observed the changing of spring shape.(2) The spring impact force test: Laboratory test was

conducted; load cell was used to measure the impact forceof the spring.

The calibration graph of load cell was created byincreasing the weight at the interval 5 kg from 0 to 100 kg.The data were recorded by a data logger in voltage andanalyzed as the calibration graph.

The spring chisel test was done by connecting thespring chisel with load cell and increasing the load untilspring was hit. The data were recorded by voltage andcompared with the calibration graph. The spring impactforce test is shown in Fig. 6.

(3) Field test : The field test was conducted atKaosaming district, Trat province, on July, 2009 whichwas a period of low production of oil palm. Farmers whoowned 10 rai (1 rai=0.16 ha) of oil palm were selected. Utivariety, (3.5 years old) were selected. Harvesting test was

Fig. 3 Flow chart of design and development of springchisel and pneumatic harvesting tool

Fig. 4 Prototype of spring chisel


replicated 5 times, 1 rai per one type of chisel, to comparebetween spring chisel and conventional chisel. Theharvesting data were collected in time per bunch of twotypes of chisel and analyzed the data statistically, t-test.In addition, torn wound data were also collected to comparethe amount of wounds from both equipments. Thecharacteristic of torn wound is shown in Fig. 7.

2. Pneumatic harvesting toolThe pneumatic harvesting tool consisted of five

parts: a 5.5 hp gasoline engine, an accumulator, acompressor, a working element, and a chisel. The prototypeof pneumatic harvesting tool is shown in Fig. 8.

The comperssor compressed air and stored in theaccumulator. In operation, the pneumatic switch waspushed by the farmer and the air pressure was releasedvia working element and chisel was vibrated to cut the oilpalm bunch. The pneumatic harvesting tool is shown inFig. 9.

(1) Field test : The field test was conducted atKaosaming district, Trat province on July, 2009, whichwas a period of low product of oil palm. Farmers who owned10 rai (1 rai=0.16 ha) of oil palm were selected. Uti variety,(3.5 years old). Harvesting test was replicated 5 times, 1 raiper one type of chisel, to compared between pneumatic

Fig. 5 Assembly of spring chisel

Fig. 6 Spring impact force test

Fig. 7 Wound from harvestingFig. 8 Prototype of pneumatic harvesting tool

Fig. 9 Pneumatic harvesting tool

a) 5.5 hp, gasoline engineb) compressorc) accumulatord) working element, for making vibratione) chisel

harvesting tool and conventional chisel. Harvesting datawere collected in time per bunch and analyzed the datastatistically by t-test. In addition, torn wound data werealso collected to compare the amount of wounds fromboth equipments.

(2) Modification of three blade chisel: While


Table 1 Comparison of average field capacitybetween the spring chisel and theconventional chisel

Treatment Harvesting capicity (second/bunch)

Conventional Chisel 6.30±0.25Spring Chisel type 11.50±1.07t-test -6.37**

harvesting by one blade chisel, some air pressure wasremained in the accumulator. So, chisel blade was addedfrom one blade to three blades (Fig. 10). Field test wasconducted to compare the harvesting performancebetween the three blade pneumatic harvesting tool andthree conventional chisel, the data was analyzedstatistically by t-test.

Result and DiscussionThe result of the work function test was separated

into 2 topics, spring chisel and pneumatic harvesting tool.

1. Spring chisel test(1) The spring durability test : The tested result (Fig.

11) showed that the structure of spring was not changed.(2) The spring impact force test: The action force

was 27.58±0.45 kg. The impact force increased to 43.75±1.24 kg which was able to effectively cut the oil palmbunch as the experiment of Manthamkan (2003) suggestedthat the harvesting by chisel took a human force about 30-50 kg.

(3) Field test : The test result showed that the tornwounds of the spring chisel were 5% while the torn woundsof the conventional chisel were 80%.

The average field capacity of the spring chisel was11.50±1.07 second/bunch while the average field capacityof the conventional chisel was 6.30±0.25 second/bunch(Table 1). The amount of torn wounds was less thanconventional chisel.

2. The pneumatic harvesting tool test(1) Field test (one chisel blade) : The test result

showed that the torn wounds caused by the pneumaticharvesting tool were 6% while the torn wounds by theconventional chisel were 80%.

The average field capacity of the pneumaticharvesting tool was 6.74±0.14 second/bunch while theaverage field capacity of the conventional chisel was 6.30±0.25 second/bunch (Table 2). After analysis by t-test, therewas no significant difference between pneumatic

harvesting tool compared with conventional chisel.Although the harvesting time was not statisticallydifferent, the farmers use less power for harvesting the oilpalm bunch. Moreover, the pneumatic harvesting tool notonly could be used for the oil palm in primary stage butalso with oil palm at the age from 3-8 years.

(2) Field test (three chisel blades) : The average fieldcapacity of the pneumatic harvesting tool with three chiselblades was 8.17±0.21 second/bunch while the average fieldcapacity of the three conventional chisels working togetherwas 12.04±0.34 second/bunch (Table 3). After t-testanalysis, the results from pneumatic harvesting tool withthree chisel blades compared with three conventionalchisels working together showed the significant difference.

ConclusionThe result of the tests showed that the spring chisel

could increase impact force from 27.58±0.45 kg to 43.75±1.24 kg for harvesting the oil palm bunch in the primarystage in agreement with Manthamkan (2000). The use ofdesigned equipment could reduce the torn wounds on oilpalms during harvesting from 80% to 5% even though theharvesting time per bunch of spring chisel was higherthan the conventional chisel.

The result of the test showed that the pneumaticharvesting tool could reduce the torn wounds from 80%to 6%. For the pneumatic harvesting tool with one chiselblade, the field capacity was close to that of theconventional chisel with one blade. However the

Fig. 10 Three blades pneumatic harvesting tool Fig. 11 Spring shape before and after press 20,000 times


Table 2 Comparison of average field capacitybetween the pneumatic harvesting tool andthe conventional chisel

Treatment Harvesting capacity (second/bunch)

Conventional Chisel 6.30±0.25Pneumatic harvesting tool 6.74±0.14t-test -3 ns

Table 3 Comparison of average field capacitybetween the pneumatic harvesting tool withthree chisel blades and the threeconventional chisels working together.

Treatment Harvesting capacity(second/bunch))

Conventional Chisel 12.04±0.34Pneumatic harvesting tool 8.17±0.21

t-test 2.64*

pneumatic harvesting tool could operate with three chiselblades together. The comparison between the pneumaticharvesting tool with three chisel blades and the threeconventional chisels working together showed that thefield capacity of the pneumatic harvesting tool with threeblades was higher than the three conventional chiselsworking together.

Both spring chisel and the pneumatic harvesting tool,could be new alternatives for new oil palm farmers toharvest their product.

ReferenceFeungchan, S. 2001. Plant Physiology. Klung nana, Khon

Kaen. 665 p.Kritsanaseranee, S., Sngiamphongse, S., Thongsawatwong,

P., Huttaratpukdee, P. 1993. Design and developmentof oil palm harvesting tools. Report of AgriculturalEngineering Research Institute. Bangkok.Thailand.(copy).

Likhitekaraj, S. and Tummakate, A. 2000. Basel stem rut ofoil palm in Thailand caused by Ganoderma. In:Ganoderma diseases of Perenial Crops. Ceds J. Flood,Bridge P.D. and M. Holderness CAB International,Walling ford: 69-70.

Manthamkan, V. 2003. Research and development of oilpalm harvesting. Final report, Kasetsart UniversityResearch and Development Institute. KasetsartUniversity Kampangsaen campus. 85p.

Office of Agricultural Economics (2010). Oil palm situation.Office of Agricultural Economics report.Bangkok.Thailand.

Sngiamphongse, S., Khaehanchanpong,Y., Senanarong,A., Suthiwaree, P.,Wannarong ,K., Chamsing, A.,Sangphanta, P., Rungkanab. M., Rungravee, P., 2008.Studying in Harvesting for Oil Palm in Thailand.Report of Agricultural Engineering ResearchInstitute. Bangkok. Thailand. 315p.

Srikul, S. 2004. Oil Palm cultivation and management. OilPalm. Department of Agriculture. 188p.


การศึกษาอิทธิพลของลักษณะเปลือกและรูปรางตอผลการทำงาน

ของเครื่องกะเทาะผลหมากแหงแบบ 2 ลอหมุนในแนวระดับInfluence of Husk and Shape of Dry Betel Nut to Husking Machine with 2 Horizontal Wheels

นฤมล บญุกระจาง1) ศวิลกัษณ ปฐวรีตัน2) เอนก สขุเจรญิ3)

Narumon Boonkrachang1) Siwalak Pathaveerat2) Anek Sukcharoen3)

AbstractThe purpose of this research was to evaluate the influence of husk and shape of dried betel nut to the performance of

husking machine with two-horizontal wheels. The machine consisted of the divider part, husking part and conveyor chamber.

For the case of husk (hard and soft husk), the spherical shape and medium size with moisture content 3.48±1.01% (w.b.) of dried

betel nut was evaluated. For the case of shape (sphere and ellipse), the hard husk and large size with moisture content 7.88±2.46%

(w.b.) of dried betel nut was evaluated. The two cases were evaluated with 4 levels of husking tires speed. The results showed

that the husking machine capacity was affected by husk type and shape of dried betel nut. The maximum capacity of husking

machine was 100 kg/h which optimum husking tires speed 250-350 rpm in comparing between husk types. The percentage of full

nut of the soft husk was lower than the hard husk. The percentage of broken nut of the soft husk was higher than the hard husk with

the same speed. The maximum capacity of the husking machine was 102 kg/h on the husking tires speed 250-350 rpm in the

comparing with shapes. The percentage of full nut of the ellipse was higher than that the sphere. The percentage of broken nut and

the waste of the ellipse were lower than the sphere with the same speed. Besides the results showed the moisture content of the

fruit was also affected to the machine capacity.

Keywords: husk and shape, husking machine, horizontal wheel and dry betel nut

บทคัดยองานวิจัยนี้มีวัตถุประสงคเพื่อศึกษาอิทธิพลของเปลือกและรูปรางของผลหมากแหงที่มีตอการทำงานของเครื่องกะเทาะ

ผลหมากแหงแบบ 2 ลอหมนุในแนวระดบั เครือ่งกะเทาะผลหมากแหง ประกอบดวยชุดแบงหมาก ชดุกะเทาะ และชดุลำเลยีงออก

การทดสอบเพือ่ศกึษาอทิธพิลของลกัษณะเปลอืกของผลหมากแหง (เปลอืกแขง็ และออน) โดยใชผลหมากแหงรปูรางกลมแปน

ขนาดกลาง ความชืน้ผลเฉลีย่ 3.48±1.01% (w.b.) กรณศีกึษาอทิธพิลรปูรางของผลหมาก (กลมแปน และกลมร)ี โดยใชหมากทีต่าก

แหงใหม (เปลอืกแขง็) ขนาดใหญ ความชืน้เฉลีย่ 7.88±2.46% (w.b.) การทดสอบทัง้สองกรณใีชความเรว็ลอกะเทาะ 4 ระดบั พบวา

ลกัษณะเปลอืกและรปูรางของผลหมากแหงมอีทิธพิลตอความสามารถในการทำงานของเครือ่งกะเทาะ กรณอีทิธพิลของเปลอืก ความ

สามารถในการทำงานของเครือ่งกะเทาะสงูสดุ 100 กก./ชม.โดยมคีวามเรว็ลอกะเทาะทีเ่หมาะสม 250-350 รอบ/นาท ี เปลอืกออน

นิม่มเีปอรเซนตหมากเตม็เมลด็นอยกวาหมากเปลอืกแขง็ และมแีนวโนมแตกหกัมากกวาเมือ่เปรยีบเทยีบทีค่วามเรว็ลอกะเทาะเทา

กนั กรณอีทิธพิลของรปูรางผลหมาก ความสามารถในการทำงานของเครือ่งกะเทาะสงูสดุ 102 กก./ชม. ทีค่วามเรว็รอบ 250-350 รอบ/

นาท ี โดยผลหมากรปูรางกลมรมีเีปอรเซนตหมากเตม็เมลด็สงูกวา แตกหกันอยกวา และมแีนวโนมการสญูเสยีนอยกวาผลหมากกลม

แปน นอกจากอทิธพิลของลกัษณะเปลอืกและรปูรางแลว การทดสอบครัง้นีย้งัทำใหเหน็ถงึอทิธพิลของความชืน้ทีม่ตีอความสามารถ

ในการทำงานของเครือ่งกะเทาะอกีดวย

คำสำคญั: เครือ่งกะเทาะหมาก, ลอหมนุในแนวระดบั และ หมากแหง

1) นสิติปรญิญาเอก 2) ผชูวยศาสตราจารย ภาควชิาวศิวกรรมเกษตร คณะวศิวกรรมศาสตรกำแพงแสน มหาวทิยาลยัเกษตรศาสตร

จ.นครปฐม

3) นายชางเครือ่งยนตชำนาญการ ศนูยเครือ่งจกัรกลเกษตร สถาบนัวจิยัแหงมหาวทิยาลยัเกษตรศาสตร มหาวทิยาลยัเกษตรศาสตร

จ.นครปฐม


คำนำหมาก (Areca Catechu Linn.) เปนพชืทีม่คีวามสำคญัทาง

ดานสมุนไพรรักษาโรค ดานอุตสาหกรรม และสวนอื่นของ

หมากยงันำมาใชประโยชนได (สถาบนัพชืสวน. มปป.) เชน กาบ

หมากสามารถนำมาทำแผนกระดาษอัด (paper board)

(Raghupathy et al., 2002) และใชเปนภาชนะสำหรับหอขาว

เนือ่งจากมคีวามเหนยีวและทนทาน (ไทยรฐั, 2550) หมากแหง

เปนอาหารวางของชาวเนปาล (เดลนิวิส, 2551)

ไทยสงออกหมากแหงในรปูเครือ่งเทศและสมนุไพร ใน

ป 2550 มีการขยายตัวถึง 66.21%ในชวงเดือนมกราคม�

กรกฎาคม ประเทศที่นำเขาหมากแหงจากประเทศไทย เชน

ประเทศอินเดีย ประเทศกลุมตะวันออกกลาง เนปาล และ

ปากสีถาน เปนตน คดิเปนมลูคามากกวา 500 ลานบาทในชวงป

2548-2550 (กรมสงเสรมิการเกษตร, 2550)

ปจจุบันการกะเทาะเปลือกหมากแหงใชแรงงานคน ซึ่ง

ตองใชเวลาในการทำงานมากและไมปลอดภยั เนือ่งจากใชมดี

ในการกะเทาะ ดงันัน้ เครือ่งกะเทาะหมากจงึมคีวามสำคญัตอ

กระบวนการผลติเมลด็หมากแหงสงขายทัง้ในและตางประเทศ

สทุธพิรและคณะ (2549) พฒันาเครือ่งกะเทาะหมากแหง

โดยใชการบีบอัดระหวางลอยางและตะแกรงเหล็ก มีความ

สามารถในการกะเทาะสงูสดุ 46.4 กก./ชม. ทีค่วามเรว็ของลอยาง

370 รอบ/นาท ีกบัหมากขนาดกลาง (15.1-20.0 กรมั/ผล) ปญหา

ทีพ่บเครือ่งกะเทาะดงักลาวคอืตองปอนหมากครัง้ละผลลงในถงั

ปอน และถาหมากไมอยบูรเิวณกึง่กลางระหวางลอกบัตะแกรง

ผลหมากจะกระเด็นออกดานขางโดยไมถูกกะเทาะ อีกทั้งมี

เพียงสวนของลอที่ลอมดวยตะแกรงเทานั้นที่ทำงาน ทำให

ประสทิธภิาพในการทำงานไมสงูมากนกั

สมศักดิ์ (2547) พัฒนาเครื่องปอกเปลือกหมากโดยใช

มอเตอรไฟฟา 7.5 แรงมาเปนตนกำลงั เครือ่งประกอบดวยชดุโซ

ลำเลียงทำหนาที่ลำเลียงหมากและบีบเปลือกหมากชั้นในที่มี

ลักษณะแข็งใหแตก และลำเลียงหมากสูชุดปอกเปลือกซึ่ง

ทำหนาทีฉ่กีเปลอืกใหขาดออกจากกนั หลงัจากนัน้หมากทีป่อก

เปลอืกแลวจะถกูคดัแยกดวยตะแกรงโยก และทำความสะอาด

ดวยชุดพัดลมทำความสะอาด มีอัตราการปอกเปลือก 59.43

กก./ชม. ไดเปอรเซน็ตเมลด็ด ี67.39% โดยน้ำหนกั หรอืประมาณ

40 กก./ชม. ตวัเครือ่งมขีนาดใหญ ลกัษณะการทำงานคอนขาง

ซบัซอน และตองใชแรงงาน 2 คนในการควบคมุการทำงาน

นอกจากการผลติเครือ่งกะเทาะหมากในประเทศไทยแลว

ยังมีการผลิตเครื่องปอกเปลือกหมากแหงแบบอัตโนมัติใน

ประเทศอนิเดยี (Bhandari, 2008) มคีวามสามารถในการทำงาน

20 กก./ชม.

ในการปฏบิตัโิดยทัว่ไป เกษตรกรจะตากหมากบนพืน้ดนิ

ทำใหเปลอืกหมากมลีกัษณะผ ุมฝีนุมาก และอาจมขียะปนมากบั

หมากแหง และถาไมสามารถกะเทาะไดหมดในแตละครัง้ของ

การตาก เกษตรกรจะเกบ็หมากแหงไวกะเทาะในปตอไป ทำให

ลักษณะของเปลือกผุเชนกัน ซึ่งจะมีผลตอการทำงานของ

เครื่องกะเทาะหมาก นอกจากนัน้รปูรางทีต่างกนัของผลหมาก

กเ็ปนอกีปจจยัทีม่ผีลตอการทำงานของเครือ่ง

งานวจิยันีม้วีตัถปุระสงคทีจ่ะการทดสอบหาอทิธพิลของ

ลักษณะเปลือกและรูปรางของผลหมากแหงที่มีตอสมรรถนะ

การทำงานของเครือ่งกะเทาะหมากแหงแบบ 2 ลอหมนุในแนว

ระดบั

อุปกรณและวิธีการ1. เครือ่งกะเทาะหมากแหงแบบ 2 ลอหมนุในแนวระดบั

รอบแกนหมุนเดียวกัน

เครื่องกะเทาะหมากแหงแบบ 2 ลอหมุนในแนวระดับ

ประกอบดวย 3 สวนหลกั (ภาพที ่1) ไดแก

1) ชุดแบงหมาก (divider part) ประกอบดวยถังบรรจุ

หมาก (hopper) ดานบนทำหนาทีร่บัหมากและประคองผลหมาก

สวนดานลางครอบตัวแบงหมาก และทำหนาที่บีบหมาก ตัว

แบง(divider) มลีกัษณะเปนรปูกรวยหวัตดั ทีบ่รเิวณผวิของตวั

แบงมเีหลก็เพลาขนาด 9 มม. เชือ่มตดิอย ูโคงเอยีงไปตามความ

โคงของตัวแบง เพื่อทำหนาที่กระจายผลหมากและบีบอัดให

เปลือกหมากแตกกอนเขาไปในหองกะเทาะ

2) ชดุกะเทาะ (husking part) ประกอบดวยลอยางกะเทาะ

(husking tire) 2 ลอ และตะแกรงเหลก็ (sieve case) ทำหนาที่

กะเทาะหมากโดยใชหลักการกดและเฉือนที่ผิวเปลือกหมาก

โดยมีแรงเฉือนที่ผิวทั้ง 2 ดานของผลไมเทากัน โดยลอยางมี

ความดนัลมยาง 20 ปอนด/ตร.นิว้ (Niamhom และ Jarimopas,

2007) ระยะหางระหวางซีต่ะแกรงดานลาง 2.5 ซม. และดานบน

4.5 ซม. และระยะระหวางลอยางกะเทาะกบัตะแกรงคงที ่ระยะ

แคบทีส่ดุ 2 ซม. และระยะกวางทีส่ดุ 4.5 ซม. ตะแกรงกะเทาะ

วางตวัลกัษณะเรยีวลงทัง้ 2 ลอ ทำใหดานบนกวางกวาดานลาง

เพือ่รบัผลหมากใหผานเขาไปในสวนทีแ่คบทีส่ดุ จากนัน้จะเกดิ

การกะเทาะ ผลหมากที่ไมกะเทาะในหองกะเทาะแรก

จะเคลือ่นทีผ่านเขาไปยงัหองกะเทาะที ่2 เพือ่ทำการกะเทาะซ้ำ

ในขณะทีห่มากทีก่ะเทาะแลวจะผานชองวางทีแ่คบทีส่ดุไป และ

ตกลงในหองลำเลยีงตอไป

3) ชดุลำเลยีงหมากออก (conveyor chamber) ประกอบ

ดวยใบพดัหมนุกวาดเมลด็ เปลอืก และผลหมากทีไ่มถกูกะเทาะ

มายงัชองทางออกทีร่องรบัดวยภาชนะ


2. หมากแหงที่ใชในการทดสอบ

หมากม ี2 พนัธแุบงตามรปูราง คอื กลมแปน และกลมรี

นอกจากนั้นยังสามารถแบงตามความสูงของตน (สถาบันพืช

สวน. มปป.) หมากทีใ่ชทดสอบเปนหมากสกุจากจงัหวดัเพชรบรุี

โดยนำมาตากแดดใหแหง และแบงเปน 2 รปูราง (กลมแปน และ

กลมร)ี 3 ขนาด (เลก็ กลาง และใหญ) (นฤมลและบณัฑติ, 2551)

ดงัแสดงในตารางที ่1 โดยใชหมากแหงทีเ่กบ็ไว 1 ป เปนตวัแทน

ของหมากเกา เปลือกผุ เปลือกแตกเปนริ้วและมีฝุนผง เปรียบ

เทียบกับหมากที่ตากแหงในป ซึ่งมีลักษณะผิวเรียบ สะอาด

เปลือกแข็ง โดยใชหมากรูปรางกลมแปนขนาดกลางในการ

ทดสอบ มีความชื้นผลหมาก 3.48±1.01%(w.b.) เพื่อศึกษา

อิทธิพลของลักษณะเปลือก และทำการทดสอบอิทธิพลของ

รูปรางดวยหมากแหงที่ตากแหงในป (ทดสอบทันทีหลังตาก

แหง) ขนาดใหญ ทีค่วามชืน้ผลหมากทัง้ผล 7.88±2.46%(w.b.)

3. การวางแผนการทดลอง

ทำการทดลองทีค่วามเรว็ของลอกะเทาะ 4 ระดบั คอื 250,

300, 350 และ 400 รอบ/นาท ี โดยใชระยะหางระหวางซีต่ะแกรง

และระยะระหวางลอกะเทาะกบัตะแกรงคงที่

วางแผนการทดลองแบบสมุสมบรูณ รวมกบัแฟกตอเรยีล

(factorial with CRD) การทดสอบเครือ่งกะเทาะหมากแหงแบบ

2 ลอหมุนในแนวระดับกรณีเปรียบเทียบลักษณะเปลือกมี (2

ปจจยั x4 ความเรว็รอบ x3 ซ้ำ) 24 การทดลอง สวนอทิธพิลเนือ่ง

จากรปูรางม ี(2 ปจจยั x4 ความเรว็รอบ x3 ซ้ำ) 24 การทดลอง

4. ความสามารถในการทำงานของเครื่องกะเทาะหมาก

แหง

ทำการประเมินความสามารถในการทำงานของเครื่อง

กะเทาะหมากแหงแบบ 2 ลอหมนุในแนวระดบัโดยใชตวัแปร

ตางๆ ดงันี้

ภาพที ่1 เครือ่งกะเทาะผลหมากแหงแบบ 2 ลอหมนุในแนวระดบัรอบแกนหมนุเดยีวกนั

ตารางที ่1 ขนาดหมากแหงแบงตามรปูราง

รปูราง ขนาด เสนผานศูนยกลาง เสนผานศูนยกลาง ความสงูเฉลีย่

หลกัเฉลีย่ (มม.) รองเฉลีย่ (มม.) (มม.)

กลมแปน เล็ก 33.65±1.79 32.31±4.63 41.89±3.47

กลาง 37.58±1.51 36.85±1.49 45.56±3.27

ใหญ 38.61±1.93 38.08±1.93 55.91±3.19

กลมรี เล็ก 34.02±2.72 33.29±2.61 54.58±6.85

กลาง 41.70±1.27 40.88±1.43 53.69±4.34

ใหญ 45.50±1.60 44.44±1.74 53.82±3.93

ชดุลำเลยีงหมากออก

ชดุแบงหมาก

ชดุกะเทาะหองกะเทาะ

แผนบงัลอ

ชองทางออก

ถงับรรจุ

ตะแกรง

ยางกะเทาะ

เพลา


เปอรเซน็ตเมลด็เตม็ (PF) = 100F

input

W

W×

เปอรเซน็ตเมลด็แตก (PB) = 100 B

input

W

W×

เปอรเซน็ตเปลอืก (PH) = 100h

input

W

W×

เปอรเซน็ตหมากไมกะเทาะ (PH) = 100un

input

W

W×

เปอรเซน็ตหมากสญูเสยี (PW) =

input B F

input

W W W

W

− −

อตัราการปอน (FR) =

input

F

W

T

สมรรถนะการกะเทาะ (CT) =

F

T

W

T

สดัสวนสมรรถนะการกะเทาะตออตัราการปอน (ER)

= 100T

R

C

F×

เมื่อ

TF

= เวลาในการปอน, ชัว่โมง

TT

= เวลาในการทำงานทัง้หมด, ชัว่โมง

Winput

= น้ำหนกัหมากแหงในการทดลอง, กโิลกรมั

WB

= น้ำหนกัหมากแตก, กโิลกรมั

WF

= น้ำหนกัหมากเมลด็เตม็, กโิลกรมั

Wun

= น้ำหนกัหมากไมกะเทาะ, กโิลกรมั

WH

= น้ำหนกัเปลอืก, กโิลกรมั

หมายเหต:ุ การสญูเสยีเกดิจากเมลด็หมากทีแ่ตกเปนชิน้

เลก็ๆ หรอืมลีกัษณะปน การแตกหกั คอื เมลด็ในทีแ่ตกเปนชิน้

ใหญ

ผลและวิจารณการทดลองลกัษณะเปลอืกและรปูรางของหมากมอีทิธพิลอยางมนียั

สำคญัที ่P<0.05 ตอ PF, P

B, F

R และ C

T (ตารางที ่2 และ 3)

1. ลักษณะเปลือก

ในการศึกษาอิทธิพลของลักษณะเปลือกโดยใชหมาก

ขนาดกลางทีค่วามชืน้ 3.48±1.01% (w.b.) หมากแหงเปลอืกแขง็

เปนตวัแทนหมากทีต่ากอยางด ีตากแลวกะเทาะไมเกบ็ไวนาน

1.1) ความสามารถในการทำงาน ความเรว็รอบลอกะเทาะ

ทีใ่หความสามารถในการทำงานสงูสดุ 300 รอบ/นาท ีเพราะได

คา CT สงูสดุ (86.46 กก./ชม.) เมือ่พจิารณาสดัสวนความสามารถ

ในการทำงานตออตัราการปอนคา (ER ) พบวาทีค่วามเรว็ 350 รอบ/

นาทีมีคา ER สูงสุด 24.39% ดังนั้น ความเร็วในการทำงาน

สำหรบัหมากแหงใหมอยรูะหวาง 300-350 รอบ/นาท ี สำหรบั

เปลือกออนซึ่งเปนตัวแทนของหมากที่ตากบนพื้นดิน หรือ

หมากที่เก็บไวนานกอนนำมากะเทาะ ความเร็วลอกะเทาะที่

เหมาะสม คอื 250 รอบ/นาท ีเพราะไดคา PF สงู (38.62%) และ

ภาพที ่2 ลกัษณะเปลอืกหมากแหง 2 แบบ; ซาย-ลกัษณะเปลอืกนิม่, ขวา-เปลอืกแหงแขง็

ภาพที ่3 ลกัษณะรปูรางของหมาก 2 แบบ (กลมแปนและกลมร ี)

ก) กลมแปน ข) กลมรี


CT สงูสดุ (100.99 กก./ชม.) สอดคลองกบัคาสดัสวนความสามารถ

ในการทำงานตออตัราปอนมคีาสงูสดุ 14.34% และคาดงักลาวมี

แนวโนมลดลงเมื่อความเร็วเพิ่มขึ้น

1.2) เปอรเซ็นตการแตกหัก เมื่อความเร็วเพิ่มขึ้น

เปอรเซ็นตการแตกหักมีแนวโนมเพิ่มขึ้น โดยเฉพาะหมากที่

เกบ็ไวนาน ซึง่มคีาสงูถงึ 41.73% แสดงใหเหน็วาหมากทีเ่กบ็ไว

นานมคีณุภาพต่ำกวาหมากใหม

1.3) อัตราการสิ้นเปลืองพลังงานที่เกิดขึ้นจากอิทธิพล

ของเปลือกมีแนวโนมที่แตกตางกันอยางชัดเจน หมากเปลือก

ออนมกีารสิน้เปลอืงพลงังานนอยกวาหมากเปลอืกแขง็ (ภาพที่

4) เนื่องจากสามารถใหผลิตหมากเต็มเมล็ดไดสูงกวาหมาก

เปลอืกแขง็ทีค่วามเรว็รอบลอกะเทาะ 250 รอบ/นาท ีผลติหมาก

เตม็เมลด็ไดสงูสดุ 22.41 กก./กโิลวตัต-ชม. ความสิน้เปลอืงกำลงั

งานจะเพิ่มขึ้นเมื่อความเร็วรอบลอกะเทาะเพิ่มขึ้น ในขณะที่

หมากเปลือกแข็งสิ้นเปลืองกำลังงานนอยที่ความเร็วรอบลอ

กะเทาะ 300 รอบ/นาท ีผลติหมากเตม็เมลด็ไดสงูสดุ 19.77 กก./

กโิลวตัต-ชม. เมือ่ความเรว็ลอกะเทาะเพิม่ขึน้อตัราการสิน้เปลอืง

กำลังงานเพิ่มขึ้น

2. รปูราง

เมือ่พจิารณาอทิธพิลของรปูรางและความเรว็รวมกนั โดย

ใชหมากที่มีความชื้น 7.88±2.46%(w.b.) ซึ่งเปนหมากขนาด

ใหญ พบวา

2.2 ความสามารถในการกะเทาะ

- ผลกลมแปน ความสามารถของเครื่องกะเทาะมีแนว

โนมลดลงเมื่อความเร็วเพิ่มขึ้น และมีแนวโนมแตกหักเพิ่มขึ้น

ตารางที ่2 ผลของลกัษณะเปลอืกทีม่ผีลตอสมรรถนะการทำงานของเครือ่งกะเทาะผลหมากแหงแบบ 2 ลอหมนุในแนวระดบั

Husk Tire speed % by weight FR C

T E

R

(rpm) PF

PB

PH

PW

(kg/h) (kg/h) (%)

Hard 250 36.87±2.34cd* 20.20±4.26a 42.69±1.47 1.64±1.67 696.46±177.06c 65.51±6.08abcd 9.41

300 32.62±1.18bcd 24.31±0.89ab 42.98±2.29 0.37±0.36 448.00±79.15ab 86.46±23.05cd 19.30

350 23.94±2.86abc 29.20±3.10b 42.59±2.21 4.27±0.79 269.60±20.38a 72.34±29.38bcd 24.39

400 11.52±4.35a 36.93±4.91c 39.68±3.68 11.87±8.44 285.43 120.38a 34.79±9.00ab 12.19

Soft 250 38.62±1.44d 20.62±0.46a 43.34±4.71 0.64±1.11 704.13±101.45c 100.99±6.72d 14.34

300 21.55±18.59ab 25.59±1.98ab 41.52±2.75 11.57±17.24 514.28±20.59bc 51.78±44.26abc 10.07

350 19.85±8.61ab 37.34±6.21c 38.72±0.75 4.08±2.17 335.70±103.72ab 35.68±20.45ab 10.63

400 11.62±1.40a 41.73±0.60c 39.59±1.73 7.05±2.59 408.19±192.64ab 24.37±1.80a 5.97

*Value followed by different letters within each column are significantly different ( P≤0.05) based on DMRT

ตารางที ่3 ผลของรปูรางผลหมากทีม่ตีอสมรรถนะทำงานของเครือ่งกะเทาะผลหมากแหงแบบ 2 ลอหมนุในแนวระดบั

Shape Tire speed % by weight FR C

T E

R

(rpm) PF

PB

PH

PW

(kg/h) (kg/h) (%)

Sphere 250 37.50±3.19c* 18.41±1.77a 39.01±2.55 4.78±3.69a 393.47±30.02bcd 96.08±9.25cde 24.42

300 37.47±7.70c 16.97±5.69a 36.31±2.89 7.39±5.80ab 456.41±36.70b 100.46±23.99de 22.01

350 28.38±1.79ab 23.86±3.15b 36.22±4.06 10.83±2.69ab 456.20±46.05b 70.07±5.74bc 15.36

400 26.12±2.27a 24.30±1.73b 36.93±2.38 12.18±3.93b 246.15±64.88a 38.97±5.03a 15.83

Ellipse 250 39.01±3.77c 14.01±1.70a 38.39±0.58 6.30±1.06ab 313.75±62.98abc 74.60±9.81bcd 23.78

300 36.64±2.63c 17.82±0.72a 38.40±0.61 5.88±2.01ab 448.80±170.92cd 87.76±6.97cde 19.55

350 35.09±2.79bc 16.87±1.22a 38.87±3.02 7.50±2.75ab 444.58±21.23cd 102.44±25.84e 23.04

400 32.51±4.63abc 16.45±3.18a 36.82±3.21 11.22±3.04ab 272.05±36.39ab 60.19±3.82ab 22.12

*Value followed by different letters within each column are significantly different ( P≤0.05) based on DMRT


ดวย ความเรว็ทีท่ำใหไดหมากเตม็เมลด็มากทีส่ดุคอื 250 รอบ/

นาที (37.50%) โดยมีความสามารถในการทำงานของเครื่อง

กะเทาะ 96.08 กก./ชม. ซึง่มคีาต่ำกวาความเรว็ในการทำงานที ่300

รอบ/นาท ี อยางไรกต็าม เมือ่พจิารณาคา ER พบวาทีค่วามเรว็

250 รอบ/นาท ี มคีา 24.42% ในขณะทีค่วามเรว็ 300 รอบ/นาที

มคีา 22.01% โดยไมแตกตางทางสถติ ิ ในสวนของความสามารถ

ในการทำงาน ความเรว็ลอกะเทาะทีเ่หมาะสมคอื 250 รอบ/นาที

- ผลกลมร ีพบวาไมแสดงแนวโนมคาสงัเกตทุีช่ดัเจนเมือ่

ความเรว็เพิม่ขึน้ แตในชวงความเรว็ลอกะเทาะ 250-300 รอบ/

นาท ี ความสามารถในการทำงานมแีนวโนมเพิม่ขึน้ เมือ่พจิารณา

อตัราการปอนประกอบ พบวาทีค่วามเรว็รอบ 250 รอบ/นาท ี มี

คาสงูสดุ 23.78% ขณะทีค่วามเรว็ 300 รอบ/นาท ี มคีา 23.04%

แตไมวาความเรว็จะเพิม่ขึน้อยางไร เปอรเซนตการแตกหกัไมมี

ความแตกตางกนัทางสถติิ

เมือ่เปรยีบเทยีบลกัษณะรปูรางผลหมากจะพบวา รปูราง

มอีทิธพิลตอความสามารถในการทำงาน

อัตราการสิ้นเปลืองกำลังงาน สำหรับหมากรูปรางกลม

แปนสิ้นเปลืองกำลังงานนอยที่สุดที่ความเร็วลอกะเทาะ 250

รอบ/นาที สามารถผลิตหมากเต็มเมล็ดไดสูงสุด 17.56 กก./

กโิลวตัต-ชม. และเมือ่ความเรว็ลอกะเทาะเพิม่ขึน้ อตัราการสิน้

เปลอืงกำลงังานกเ็พิม่ขึน้ตาม สวนผลหมากรปูรางกลมร ีมอีตัรา

การสิ้นเปลืองกำลังงานนอยที่สุดที่ 350 รอบ/นาที เนื่องจาก

สามารถผลติหมากเตม็เมลด็ไดสงูสดุ 17.07 กก./กโิลวตัต-ชม.

3. ความชืน้

เมือ่พจิารณาผลของความชืน้ทีม่ตีอการทำงานของเครือ่ง

กะเทาะ โดยเปรยีบเทยีบระหวางผลหมากเปลอืกแขง็ (ตารางที่

2) กบัผลหมากรปูรางกลม (ตารางที ่3) ซึง่เปนหมากรปูรางกลม

เชนเดียวกัน พบวาที่ความชื้นต่ำเปอรเซนตการแตกหักเพิ่มสูง

กวาหมากทีม่คีวามชืน้สงูกวา และเมือ่ความเรว็รอบการกะเทาะ

เพิ่มขึ้น แนวโนมการแตกหักก็เพิ่มขึ้น โดยมีเปอรเซนตการ

แตกหกัสงูถงึ 41.73% ความชืน้ทีล่ดลงจาก 7.88 % (w.b.) เปน

3.48 % (w.b.) เปอรเซนตการแตกหกัเฉลีย่เพิม่สงูขึน้ถงึ 33.16%

โดยเฉพาะความสามารถในการทำงานของเครือ่งกะเทาะมแีนว

โนมเพิ่มขึ้นเมื่อความชื้นเพิ่มขึ้น เห็นไดชัดจากความเร็ว 250

รอบ/นาที ความสามารถในการกะเทาะหมากที่มีความชื้นต่ำ

(3.48%, w.b.) มีคาต่ำกวาความสามารถในการกะเทาะหมาก

หมากทีม่คีวามชืน้สงูกวา (7.88%, w.b.) ถงึ 31.82%และยงัมคีา

นอยกวา 61.47%

สรุปผลการทดลองจากผลการทดลองพบวาลักษณะของเปลือกและรูปราง

ของผลหมากมอีทิธพิลตอความสามารถในการทำงานของเครือ่ง

กะเทาะหมากแหงแบบ 2 ลอหมนุในแนวระดบั นอกจากนัน้ยงั

พบวายงัมปีจจยัเรือ่งวตัถดุบิทีส่งผลกระทบตอความสามารถใน

การทำงานของเครือ่งกะเทาะ คอื ความชืน้ของผลหมาก ความ

เร็วลอกะเทาะที่เหมาะอยูในชวง 250-350 รอบ/นาที อยางไร

กต็ามจากการทดสอบเครือ่งกะเทาะหมากแหงแบบ 2 ลอหมนุ

ในแนวระดับ แสดงใหเห็นวาสามารถใชกะเทาะไดทั้งหมาก

แหงเกาและหมากแหงใหม และใชไดกบัหมากทัง้ 2 พนัธ ุโดย

มคีวามสามารถสงูสดุในการทำงาน 102 กก./ชม. ทีค่วามเรว็ 350

รอบ/นาท ีกบัผลหมากขนาดใหญ และความชืน้ของผลหมากที่

ใชในการกะเทาะดวยเครือ่งกะเทาะควรสงูกวา 7% (w.b.)

คำขอบคุณขอขอบพระคณุทานศาสตราจารย ดร. บณัฑติ จรโิมภาส

ผูเปนเจาของโครงการ ซึ่งเห็นความสำคัญของพืชที่ปลูกเสริม

ในไรสวน และการพึ่งพาตนเองโดยใชเทคโนโลยีที่เหมาะสม

กับชุมชน เพื่อหวังใหเปนอาชีพของชุมชน เกษตรกรและ

ผูสนใจ โครงการนี้ไดรับเงินสนับสนุนจากบัณฑิตวิทยาลัย

มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร คณะวิศวกรรมศาสตรกำแพงแสน

มหาวทิยาลยัเกษตรศาสตร ศนูยนวตักรรมเทคโนโลยหีลังการ

เกบ็เกีย่ว มหาวทิยาลยัเกษตรศาสตร และศนูยเครือ่งจกัรกลเกษตร

แหงชาต ิสถาบนัวจิยัและพฒันาแหงมหาวทิยาลยัเกษตรศาสตร

เอกสารอางอิงกรมสงเสรมิการเกษตร. 2550. อนาคตการสงออกหมากของ

ไทย. กระทรวงเกษตรและสหกรณ. Available Source:

http://www.doae.go.th

เดลนิวิส. 2551. ชองทางทำกนิ: อาหารเนปาล. เดลนิวิส ฉบบั

วนัอาทติยที ่20 มกราคม 2551.

ภาพที ่4 เปรยีบเทยีบอตัราการใชกำลงัไฟฟาในแตละชนดิของ

รปูราง และชนดิของเปลอืก ทีค่วามเรว็ตางๆ


ไทยรฐั. 2550. โซยสดุสปัดาห: สงทายปลายปดวยขมุพลงัแหง

การโซยขาวหอกาบหมากราน "สวนยาสน" ลยุทงุมงุสู

ความแซบ. ไทยรฐั ฉบบัวนัอาทติยที ่30 ธนัวาคม 2550.

นฤมล บญุกระจาง และบณัฑติ จรโิมภาส. 2551. สมบตัทิาง

กายภาพของผลหมากตากแหง. การสัมมนาวิชาการ

วิทยาการหลังการเก็บเกี่ยวแหงชาติ ครั้งที่ 8. 14-15

สงิหาคม 2551, โรงแรมเจรญิธาน ิปริน๊เซส, ขอนแกน.

สถาบนัพชืสวน. มปป. เอกสารวชิาการที ่16 เรือ่ง หมาก. กรม

วชิาการเกษตร กระทรวงเกษตร และสหกรณ. 33 น.

สทุธพิร เนยีมหอม, บณัฑติ จรโิมภาส และเอนก สขุเจรญิ.

2549. การพฒันาเครือ่งกะเทาะผลหมาก. การประชมุ

วิชาการสมาคมวิศวกรรมเกษตรแหงประเทศไทย

ครั้งที่ 7.

สมศักดิ์ ทองคำธรรมชาติ. 2547. เครื่องปอกเปลือกหมาก.

วิทยานิพนธปริญญาวิศวกรรมศาสตรมหาบัณฑิต

สาขาวิศวกรรมเกษตร มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร

กำแพงแสน. กำแพงแสน นครปฐม.

Bhandari, Narasimha. 2008. Arecanut Dehusking Machine.

National Innovation Foundation. Available Source:

http:// www.nif.org.in/arecanut_dehusking_machine.

Naimhom, S., Jarimopas B. and Sukcharoen A. 2007. Testing

of the improved betel nut shelling machine. Proceeding

of International Conference on Agricultural, Food and

Biological Engineering and Post Harvest/Production

Technology, January 21-24, Sofitel Racha Orchid

Hotel, Khon Kaen, Thailand.

Raghupathy, R., R. Viswanathan, and CT. Devadas. 2002.

Quality of Paper Boards from Arecanut Leaf Sheath.

Bioresource Technology, Vol. 82. 99-100. Available

Source: http://www.sciencedirect.com.


บทนำผลติภณัฑน้ำทบัทมิไดรบัความนยิมจากผบูรโิภคทัง้ภาย

ในและตางประเทศเปนจำนวนมาก เนือ่งจากน้ำทบัทมิมสีสีนัที่

สวยงามและคณุคาทางโภชนาการสงู ซึง่อดุมดวยปรมิาณวติามนิ

ซี วิตามิน บี 5 และสารตานอนุมูลอิสระที่เปนประโยชนกับ

มนุษยอยางมาก (Maskan, 2006) โดยมีปริมาณของสารตาน

อนมุลูอสิระมากเกอืบ 3 เทาของชาเขยีวและไวนแดงในปรมิาณ

1) หนวยวิจยัเทคโนโลยกีารอบแหงและการลดความชืน้ คณะวศิวกรรมและอตุสาหกรรมเกษตร

มหาวทิยาลยัแมโจ สนัทราย เชยีงใหม 50290

Drying and Dehydration Technology Research Unit Faculty of Engineering and Agro-Industry;

Maejo University, Sansai, Chiang Mai, Thailand, 50290. E-mail: [email protected]

จลนพลศาสตรการอบแหงดวยลมรอนของเปลือกทับทิมHot-Air Drying Kinetics of Pomegranate Peels

ฤทธชิยั อศัวราชนัย1) ภานาถ แสงเจรญิรตัน1) สเุนตร สบืคา1) เฑยีรมณ ีมัง่มลู1) ดวงกมล จนใจ1)

Rittichai Assawarachan1) Phanat Saengcharoenrat1) Sunate Surbkar1) Thianmanee Mungmoon1) Duangkamol Jonjai1)

AbstractThis study aimed to determine drying characteristics and qualities of pomegranate peels undergone laboratory-scale of

the hot air drying at temperatures of 40, 60 and 80oC and air velocity of 0.4 m/s. The time required to reduce moisture content of

pomegranate peels from 4.775±0.007 to 0.172±0.003 g/g dry matter at drying temperatures of 40, 60 and 80oC was 9.4, 5.7 and 3.9

h respectively. Thin layer drying models including the Newton, Henderson and Pabis, Page, Modified Page and Midilli et al.

models were fitted to the experimental drying data in order to find the most suitable drying model describing drying characteristics

of pomegranate peels. Results showed that the Midilli et al. model could represented the drying characteristics of pomegranate

peels most satisfactorily. The 40oC-dried pomegranate peel powder had the highest redness value and retention anthocyanin

content of 12.80±0.07 and 0.548±0.001 ppm respectively. Redness value and retention anthocyanin content reduced with increas-

ing drying temperature.

Keyword : pomegranate peels, hot-air drying, drying model, anthocyanin content, delphinidin

บทคัดยองานวจิยันีม้จีดุมงุหมายเพือ่ศกึษาคณุลกัษณะการอบแหงและคณุภาพของเปลอืกทบัทมิทีผ่านการอบแหงดวยตอูบลมรอน

ระดบัหองปฏบิตักิารทีอ่ณุหภมู ิ40, 60 และ 80 oซ. โดยใชความเรว็ลม 0.4 เมตรตอวนิาท ีเวลาทีใ่ชในการอบแหงเปลอืกทบัทมิที่

ระดบัอณุหภมู ิ40, 60 และ 80 oซ.ใหมคีาความชืน้ลดลงจาก 4.775±0.007 เหลอื 0.172±0.003 กรมั/กรมัน้ำหนกัแหง คอื 9.4, 5.7 และ

3.9 ชัว่โมง ตามลำดบั การศกึษาแบบจำลองทางคณติศาสตรของการอบแหง ซึง่ประกอบดวยแบบจำลอง Newton, Henderson and

Pabis, Page, Modified Page และ Midilli et al. พบวาแบบจำลอง Midilli et al. เปนแบบจำลองทีม่คีวามแมนยำในการทำนายการ

เปลีย่นแปลงความชืน้ของเปลอืกทบัทมิมากทีส่ดุผงเปลอืกทบัทมิอบแหงทีร่ะดบัอณุหภมู ิ40 oซ. มคีาความเปนสแีดงและปรมิาณสาร

แอนโทไซยานนิทีห่ลงเหลอืมากทีส่ดุ ซึง่เทากบั 12.80±0.07 และ 0.548 ±0.001 มลิลกิรมัตอกโิลกรมัตวัอยาง ตามลำดบั โดยคาความ

เปนสีแดงและปริมาณสารแอนโทไซยานินจะลดลงเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น

คำสำคญั : เปลอืกทบัทมิ,การอบแหงดวยลมรอน, แบบจำลองทางคณติศาสตรการอบแหง, สารแอนโทไซยานนิ, เดลฟนดิิ

ทีเ่ทากนั (Mousavinejad et al., 2007) สารตานอนมุลูอสิระอืน่ๆ

ทีพ่บในน้ำทบัทมิไดแก แทนนนิ (Tanin) ซึง่ใหรสฝาด และแอ

นโทไซยานนิ (Anthocyanin) ซึง่เปนรงควตัถทุีใ่หสแีดง (กอง

วิทยาศาสตรการแพทย, 2551) จากคุณสมบัติดังกลาวทำให

อตุสาหกรรมการผลติน้ำทบัทมิเขมขนและน้ำทบัทมิพรอมดืม่มี

อตัราการเตบิโตในระดบัทีส่งูอยางอยางตอเนือ่ง (Singh et al.,

2007)


ผลทับทิมจำแนกเปน 3 สวนประกอบที่สำคัญ ไดแก

ผลและน้ำทบัทมิ เมลด็ และเปลอืกทบัทมิ โดยทีเ่มลด็และเปลอืก

จะถกูนำไปทิง้ คดิเปนปรมิาณ 30 ถงึ 40 เปอรเซน็ตโดยน้ำหนกั

ในการสกดัน้ำทบัทมิปรมิาณ 1 ลติร จะตองใชผลทบัทมิประมาณ

3.7-4.2 กโิลกรมั คดิเปนเปลอืกทบัทมิและเมด็ทีเ่ปนกากเหลอืทิง้

มากกวา 1.6-2.0 กโิลกรมั ซึง่ถกูนำไปนำไปทิง้โดยไมไดนำมา

ทำประโยชนในลกัษณะอืน่ใด (Çam and Hisil, 2010)

รายงานวจิยัจำนวนมาก พบวาในเปลอืกทบัทมิประกอบ

ดวยสารตานอนุมูลอิสระจำนวนมาก อาทิเชน สารประกอบ

ฟลอลิก (Polyphenols) กรดแอลากิก (Ellagic acid) แทนนิน

(Tannins) และแอนโทไซยานนิ (Anthocyanin) ซึง่เปนสารกลมุ

หนึง่ของฟลาโวนอยด (Flavonoids) โดยในเปลอืกทบัทมิจะพบ

สารแอนโทไซยานนิ จำพวกสารประกอบไซยานนิ (Cyanidin),

ฟโอนดินิ (Peonidin) และ เดลฟนดินิ (Delphinidin) ปรมิาณมาก

(Iqbal et al., 2008, Al-Zoreky, 2009, Çam and Hisil, 2010)

ในอดีตนิยมนำเปลือกทับทิมตากแหงมาใชเปนยา

สมุนไพรรักษาโรคที่เกี่ยวกับทางเดินอาหาร เชนโรคทองเดิน

และโรคบดิ (Al-Zoreky, 2009)โดยการปฏบิตัดิงักลาวไดรบัการ

สนับสนุนจากกองวิจัยการแพทยประเทศสหรัฐอเมริกาและ

ประเทศญีป่นุ (กรมวทิยาศาสตรการแพทย, 2551)

การอบแหงเปนกระบวนการแปรรปูทีช่วยใหผลติภณัฑมี

อายกุารเกบ็รกัษาทีย่าวนาน เนือ่งจากมคีาความชืน้ต่ำในระดบัที่

สามารถยับยั้งการเจริญเติบโตของจุลินทรียที่ทำใหเกิดการเนา

เสยีในอาหาร นอกจากนีย้งัชวยยบัยัง้การทำงานของเอนไซมที่

สงผลตอการเปลี่ยนแปลงคุณภาพในอาหารไดเปนอยางดี

(อรรถพล และ ฤทธชิยั, 2551) อยางไรกต็ามการออกแบบวธิี

การอบแหงใหเหมาะสมกบัผลติภณัฑ จำเปนตองคำนงึถงึปจจยั

ตางๆ ทีม่คีวามเกีย่วของ ทัง้ในดานวธิกีารอบแหง แหลงพลงังาน

ทีใ่ช ผลกระทบตอคณุภาพในผลติภณัฑ ดงันัน้การทดลองเพือ่

กำหนดสภาวะการอบแหง และแบบจำลองทางคณิตศาสตร

การอบแหงเปนเครือ่งมอืทีส่ำคญัอยางยิง่ในการออกแบบระบบ

การอบแหงแบบตางๆ ปจจบุนัแบบจำลองทางคณติศาสตรการอบ

แหงจะถูกนำไปใชในการจำลองสภาวะการอบแหงและการ

ศกึษาผลกระทบของการปจจยัดานตางๆในกระบวนการอบแหง

ตลอดจนการทดสอบและเปรยีบเทยีบเงือ่นไขการอบแหงแบบ

ตางๆ เพื่อกำหนดสภาวะที่เหมาะสมของการอบแหงแทนการ

การทดลองจรงิ ดงันัน้ แบบจำลองทางคณติศาสตรการอบแหง

ซึง่มคีวามสะดวกและประหยดัคาใชจายในการทดสอบเงือ่นไข

ในการอบแหงปจจุบัน จึงมีการศึกษาจำนวนมาก (Doymaz,

2008, Roberts, 2008, Kaleemullah and Kailappan, 2006, Kingly

and Singh, 2007) ทีศ่กึษาการอบแหงผลผลติทางการเกษตรตางๆ

ดวยลมรอน อาทเิชน กระเทยีมแผนสไลด (Leek slices) เมลด็

องนุ (grape seeds) ลำไย (unpeeled longan) พรกิ (red chillies)

และผลทบัทมิ (pomegranate arils)

ผลการวิเคราะหของรายงานวิจัยหลายฉบับ ซึ่งศึกษา

แนวทางการนำสารสกัดในเปลือกทับทิมมาใชประโยชนใน

อุตสาหกรรมอาหารและยืดอายุผลิตภัณฑ เชน การสกัดสาร

ประกอบฟลนอลกิ (Total phenolics) ในเปลอืกทบัทมิ นำไป

ผสมในน้ำมนัดอกทานตะวนั ชวยลดอตัราการเกดิปฏกิริยิาออก

ซเิดชัน่และลดการเกดิกลิน่เหมน็หนื ยดือายกุารเกบ็รกัษาน้ำมนั

ดอกทานตะวนั (Iqbal et al., 2008) นอกจากนี ้ผลการศกึษาของ

Al-Zoreky (2009) ยงัพบวาสารสกดัในเปลอืกทบัทมิชวยยบัยัง้

อัตราการเจริญเติบโตของ Staphylococcus aureus ซึ่งเปน

จลุนิทรยีทีเ่ปนพษิตอมนษุยได จงึถกูนำมาใชประโยชนในการ

นำมายืดอายุของอาหารประเภทเนื้อสัตวและอาหารทะเลใน

ระหวางการขนสง

นอกจากนีย้งัพบวามรีายงานวจิยัทีเ่กีย่วของกบัผลติภณัฑ

ในการแปรรปูผลทบัทมิไดถกูศกึษาอยางตอเนือ่ง อาทเิชน การ

ศกึษาจลนพลศาสตรการเปลีย่นแปลงสขีองน้ำทบัทมิ (Maskan,

2006), จลนพลศาสตรการอบแหงของเมล็ดทับทิมอบแหง

(Sharma et al., 2011) และ แบบจำลองทางคณติศาสตรการอบ

แหงเมล็ดทับทิมอบแหงดวยลมรอนและระบบสุญญากาศ

(Kingly and Singh, 2007, Pongtong et al., 2009)

งานวจิยัทีเ่กีย่วของกบัจลนพลศาสตรการอบแหงเปลอืก

ทบัทมิซึง่เปนเศษวตัถเุหลอืทิง้ยงัมอียนูอย ดงันัน้ งานวจิยันีจ้งึ

มีจุดประสงคในการศึกษาหาแบบจำลองคณิตศาสตรและ

จลนพลศาสตรการเปลี่ยนแปลงคุณภาพของเปลือกทับทิม

อบแหง โดยผลการศกึษาดงักลาวจะเปนแนวทางใชประโยชน

สำหรับการออกแบบสภาวะการอบแหงเปลือกทับทิมที่

เหมาะสม

อุปกรณและวิธีการ1. วัตถุดิบ

แยกเปลอืกและเมลด็ออกจากผลทบัทมิพนัธ ุTiaÜlzi แลว

ตัดเปลือกทับทิมเปนสี่เหลี่ยมผืนผา ขนาด 5x5x2 ลูกบาศก

มลิลเิมตร จากนัน้นำตวัอยางเปลอืกทบัทมิไปอบแหงดวยลม

รอนที ่130 oซ. เปนเวลา 12 ชัว่โมง (AOAC, 1995) เพือ่วเิคราะห

หาคาความชื้นเริ่มตนและปริมาณเถาของแข็งของตัวอยาง

เปลอืกทบัทมิสด

2. กระบวนการอบแหงเปลือกทับทิม

นำชิ้นเปลือกทับทิมจำนวน 500 กรัม อบแหงดวยชุด

ทดสอบการอบแหงแบบถาด (รปูที ่1) โดยใชลมรอนเปนตวักลาง


ในแลกเปลีย่นความชืน้ทีอ่ณุหภมู ิ40, 60 และ 80 oซ. และความ

เรว็ลมคงที ่0.4 เมตรตอวนิาท ีดวยอปุกรณควบคมุอณุหภมูริะบบ

PID (ยีห่อ TOHO รนุ J4) ดานบนของเครือ่งอบแหงตดิตัง้ตาชัง่

(ยีห่อ Sartorius รนุ CP 3202S) เพือ่วดัคาน้ำหนกัทีเ่ปลีย่นแปลง

ในระหวางการอบแหงโดยตั้งตาชั่งที่โมดูลสำหรับการแปลง

สัญญาณน้ำหนักที่เปลี่ยนแปลงในระหวางการอบแหงเปน

สญัญาณไฟฟามาตรฐาน (4-20 mA) บนัทกึคาน้ำหนกัทีเ่ปลีย่น

แปลงของเปลือกทับทิมในระหวางการทดลองผานจากชอง

สญัญาณ RS- 485 ซึง่เชือ่มตอกบัเครือ่งคอมพิวเตอรสำหรับ

บันทึกขอมูลทำการศึกษาการอบแหงตัวอยางเปลอืกทบัทมิ

สด (จำนวน 3 ซ้ำ)

3. การวิเคราะหคุณภาพของเปลือกทับทิมอบแหง

นำเปลือกทับทิมอบแหงผานการบดใหเปนผงละเอียดที่

ความละเอยีด 100 เมซ นำไปวดัคาสใีนระบบ CIE-Hunter Lab

ดวยเครื่องสเปคโตรโฟโตมิเตอร และ วิเคราะหปริมาณสาร

แอนโทไซยานนิ (Delphinidin, Cyanidin และ Malvidin) ดวย

วิธีโครมาโครกราฟสมรรถนะสูง (HPLC) โดยสกัดตัวอยาง

ผงเปลอืกทบัทมิจำนวน 5 กรมั ดวยเมธานอล (MeOH) จำนวน

50 มลิลลิติร ทีอ่ณุหภมู ิ70 oซ. เปนเวลา 40 นาท ีจากนัน้นำไป

กรองดวยกระดาษกรองเบอร 1 จากนัน้ทดสอบดวยเครือ่ง HPLC

(ยีห่อ Shimadzu รนุ SIL-20 A/C) และใชคอลมัน ZORBAX

Eclipse XDB C-18 (รปูที ่ 2) อตัราการไหลของเฟสเคลือ่นที่

เทากบั 1 มลิลลิติรตอนาท ีใชเครือ่งตรวจวดัสญัญาแบบ DAD

ทีค่วามยาวคลืน่ 515 นาโนเมตรและปรมิาตรตวัอยาง 20 ไมโคร

ลติร

3. แบบจำลองทางคณิตศาสตร

แบบจำลองทางคณิตศาสตรการอบแหงเปนเครื่องมือที่

สำคญัอยางยิง่ในการออกแบบระบบการอบแหงแบบตางๆ ความ

สัมพันธระหวางของอัตราการเปลี่ยนแปลงมวลสารและความ

รอนที่เกิดขึ้นในระหวางกระบวนการอบแหงตลอดจนการ

หาสภาวการณอบแหงทีเ่หมาะสมของกระบวนการอบแหง การ

ศกึษาแบบจำลองทางคณติศาสตรการอบแหงของเปลอืกทบัทมิ

การวเิคราะหในรปูความสมัพนัธระหวางอตัราสวนความชืน้และ

เวลาทีใ่ชในการอบแหงมรีปูแบบสมการของอตัราสวนความชืน้

มรีปูแบบคำนวณจากสมการที ่ (1) โดยรปูแบบสมการดงักลาว

สอดคลองกบังานวจิยัของ Akpinar (2003), Kingly and Singh

รปูที ่1 เครือ่งอบแหงดวยลมรอนแบบถาด

1. เครือ่งควบคมุอณุหภมูริะบบ PID

2. ตาชัง่ดจิติอล

3. เครือ่งคอมพวิเตอรสำหรบัประมวลผล

4. ถาดสำหรบัวางตวัอยาง

5. เซนเซอรวดัอณุหภมู ิชนดิเค

6. ฮทีเตอรไฟฟา

7. พดัลมระบายอากาศ

รปูที ่2 เครือ่งวเิคราะห ดวยวธิ ีHPLC (ยีห่อ Shimadzu รนุ SIL-20 A/C)


(2007), Kaleta and Górnicki (2010), Pongtong et al. (2011)

และ Satong-aun et al. (2011)

e

i e

M MMR

M M

−=

− (1)

เมือ่ MR คอื อตัราสวนความชืน้ และ M, Mi , M

e คอื ความ

ชืน้ทีเ่วลาใดๆ ความชืน้เริม่ตน และ ความชืน้สมดลุ ตามลำดบั

จากการสำรวจเอกสารของรายงานวจิยัทีเ่กีย่วของ พบวา

แบบจำลองทางคณติศาสตรการอบแหงดวยลมรอนทีน่ยิมใชใน

การศกึษาสำหรบัการอบแหงวตัถทุางการการเกษตรจำพวกผกั

และผลไม มักจะเลือกใชแบบจำลองทางคณิตศาสตรเอมไพ

ริคอล (Emperical Model) อาทิเชนแบบจำลองของ Newton,

Henderson and Pabis, Page, Modified Page และ Midilli et al.

ซึง่รปูแบบความสมัพนัธของแบบจำลองทางคณติศาสตร แสดง

ในตารางที ่1

คาสมัประสทิธิก์ารตดัสนิใจ (R2) คา Chi-Square (χ2)

และคา RMSE (Root Mean Square Error) เปนพารามเิตอรทาง

สถิติซึ่งชวยในการวิเคราะหการเปรียบเทียบเพื่อหาคาความ

แมนยำในการทำนายคาความชื้นที่เปลี่ยนแปลงไปในระหวาง

การอบแหงดวยลมรอน (Akpinar, 2003, Kingly and Singh, 2007,

Kaleta and Górnicki, 2010 และ Pongtong et al., 2011) โดยคา

R2 เปนคาพารามิเตอรทางสถิติที่สำคัญในการบงบอกคุณภาพ

ของรปูแบบสมการในแบบจำลองทางคณติศาสตรการอบแหง

โดยยิง่มคีาเขา 1.0 แสดงวาแบบจำลองดงักลาวมคีวามแมนยำ

มาก ในขณะทีค่า และคา RMSE เปนพารามเิตอรทางสถติทิีใ่ช

บงบอกความผดิพลาดในการทำนายคาของแบบจำลองทางคณติ

ศาสตร ดงันัน้แบบจำลองทางคณติศาสตรการอบแหงทีม่คีวาม

แมนยำในการทำนายทีเ่หมาะสม ควรจะมคีา R2 มากแตมคีา และ

คา RMSE นอย โดยสมการหาพารามเิตอรทัง้สาม คาแสดงใน

สมการที ่(2) - (4)

R2 = 1 - (Residual SS) / (Corrected total SS) (2)

RMSE = 2

exp, ,1

1( )

N

i pred iiMR MR

N=

−∑ (3)

χ2 = 2

exp, ,( )

i pred i

p

MR MR

N n

−

−

∑ (4)

เมือ่คา MRexp,i

และ MRpred,i

เปนคาอตัราสวนความชืน้

ของการทดลองและคาอัตราสวนความชื้นจากการทำนายของ

แบบจำลองทางคณติศาสตร คา N และ nP เปนจำนวนตวัอยางที่

ใชในการวิเคราะห และจำนวนตัวแปรในแบบจำลองคาคณิต

ศาสตร ตามลำดบั สวน SS คอืผลรวมของคาสงัเกตยกกำลงัสอง

การวเิคราะหหาคาพารามเิตอรของแบบจำลองทางคณติศาสตร

การอบแหงดวยเทคนคิวธิกีารแบบสมการถดถอยทีไ่มใชเชงิเสน

(Nonlinear Regression) และทดสอบความแปรปรวน (ANOVA)

ทดสอบความแตกตางของคาเฉลี่ยโดยวิธี Duncan's New

Multiple Range ตามลำดบั ทีร่ะดบัความเชือ่มัน่รอยละ 95 โดย

ใชโปรแกรมทดสอบทางสถติิ

ผลและวิจารณ1. ผลกระทบของอุณหภูมิตอการเปลี่ยนแปลงความชื้นของ

เปลือกทับทิม

ความชืน้เริม่ตนของเปลอืกทบัทมิทีใ่ชในการทดลองมคีา

เทากบั 4.78±0.01 กรมัตอกรมัน้ำหนกัแหง (g/g dry matter) และ

เวลาทีใ่ชในการอบแหงเปลอืกทบัทมิดวยเครือ่งอบแหงแบบถาด

ที่อุณหภูมิ 40, 60 และ 80 oซ. จากความชืน้เริม่ตน จนเหลอื

ความชืน้ที ่0.17±0.01 g/g dry matter เทากบั 9.4, 5.7 และ 3.9

ชั่วโมง ตามลำดับ โดยเมื่อตัวอยางเปลือกทับทิมจะสัมผัสกับ

ลมรอน น้ำทีผ่วิเซลลของเปลอืกทบัทมิจะถกูระเหยออกเมือ่ได

รบัความรอน ทำใหน้ำหรอืไอน้ำในโครงสรางของเปลอืกทบัทมิ

เคลือ่นทีม่าทีผ่วิหนาและระเหยไปกบักระแสลมรอน เกดิความ

แตกตางของความดนัไอน้ำในโครงสรางเซลลชัน้ในกบับรเิวณ

ผวิหนาเปลอืกทบัทมิ ซึง่เทากบัอตัราการระเหยของน้ำทีผ่วิหนา

อาหาร ซึง่เรยีกสภาวะนีว้าอตัราการการทำแหงคงที ่(Constant

ตารางที ่1 รปูแบบสมการของแบบจำลองทางคณติศาสตรการอบแหง แบบตางๆ

แบบจำลอง สมการของแบบจำลอง อางองิ

Newton MR = exp (-kt) Kingly and Singh (2007)

Herderson and Pabis MR = a * exp (-kt) Kingly and Singh (2007)

Page MR = exp (-kt n) Kingly and Singh (2007)

Modified Page MR = exp [(-kt)n] Togrul (2006) and Pongtong et al. (2009)

Midill et al. MR = a*exp (-kt n) + bt Doymaz (2007) and Pongtong et al. (2009)

เมือ่ k, n, a, b คอืคาพารามเิตอรในแบบจำลองทางคณติศาสตรการอบแหง


drying rate period) จะเห็นไดวาความชื้นของเปลือกทับทิม

จะลดลงอยางรวดเรว็ทัง้ในชวงแรก จนเหลอืความชืน้ประมาณ

ระดบัหนึง่ เมือ่การทำแหงดำเนนิการตอไปจนกระทัง่ อตัราการ

เคลื่อนที่ของน้ำภายในอาหารที่แพรที่ผิวหนาชากวาอัตราการ

ระเหยของน้ำที่ผิวหนาของอาหารลดลง (Falling drying rate

period) ซึง่สอดคลองกบังานวจิยั สำหรบัการศกึษาผลผลติเกษตร

ดวยลมรอน อาทเิชน การอบแหงของกระเทยีมสไลด (Doymaz,

2008) พริก (Kingly and Singh, 2007) และเมล็ดทับทิม

(Kaleemullah and Kailappan, 2006) โดยผลการศกึษาพฤตกิรรม

การความสมัพนัธของการเปลีย่นแปลงของอตัราสวนความชืน้

(Moisture Ratio, MR) และเวลาในการอบแหง แสดงในรปูที ่3

2. การหาแบบจำลองทางคณิตศาสตรที่เหมาะสม

การวเิคราะหหาคาพารามเิตอรตางๆ ของแบบจำลองทาง

คณิตศาสตรการอบแหง ใชเทคนิคการวิเคราะหแบบสมการ

ถดถอยที่ไมเชิงเสน (Nonlinear Regression) เพื่อหาคา

พารามเิตอรของแบบจำลองทางคณติศาสตรอบแหงของ New-

ton, Henderson and Pabis, Page, Modified Page และ Midilli et

al. ซึ่งมีดัชนีบงชี้ความสามารถในการทำนายคาความชื้น คา

สัมประสิทธิ์การตัดสินใจ (R2), Chi-Square (χ2 ) และ Root

Mean Square Error (RMSE) เปนพารามเิตอรทางสถติทิีใ่ชเลอืก

แบบจำลองทีเ่หมาะสม ตารางที ่2 แสดงคาพารามเิตอรของแบบ

จำลองทางคณติศาสตร (Empirical model) และการวเิคราะหทาง

สถิติของแบบจำลองทางคณิตศาสตรแบบอื่นๆ ซึ่งชี้ใหเห็นวา

แบบจำลองของ Midilli et al. มคีวามเหมาะสมในการทำนายการ

เปลีย่นแปลงความชืน้ของเปลอืกทบัทมิไดดทีีส่ดุโดยมคีา R2 ใน

ชวง 0.9985-0.9991 ซึง่มคีามากกวาแบบจำลองทางคณติศาสตร

การอบแหงแบบอืน่ๆ และมคีา χ2 และ RMSE มคีาระหวาง

4.47 x 10-7 ถงึ 2.13 x 10-3 และ 9.89 x 10-5 ถงึ 4.23 x 10-2 ซึง่มคีา

ต่ำกวาแบบจำลองทางคณติศาสตรการอบแหงแบบอืน่ๆ

ตารางที ่2 คาพารามเิตอรของแบบจำลองทางคณติศาสตร (Empirical model) และการวเิคราะหทางสถติิ

อณุหภมูิ

ชือ่แบบจำลอง การอบแหง คาสมัประสทิธิจ์ากการวเิคราะหทางสถติิ R2 χ2(x 10-4) RMSE

(oซ.)

Newton 40 k = 0.3293 0.9981 0.0103 0.0008

60 k = 0.4300 0.9723 0.3221 0.0538

80 k = 0.5833 0.9704 0.2995 0.0525

Henderson and Pabis 40 k = 0.3230, a = 0.9817 0.9989 0.0782 0.0005

60 k = 0.4630, a =1.0667 0.9779 0.2790 0.0497

80 k = 0.6430, a = 1.0100 0.9821 0.1803 0.0406

Page 40 k = 0.3377, n = 0.9810 0.9981 0.0957 0.0008

60 k = 0.362, n = 1.191 0.9828 0.2390 0.0451

80 k = 0.466, n = 1.3503 0.9983 0.2271 0.0144

Modified Page 40 k = 0.3307, n = 0.9810 0.9978 0.0121 0.0008

60 k = 0.4253, n = 1.1910 0.9832 0.5600 0.0663

80 k = 0.5683, n = 1.3503 0.9981 1.0432 0.0976

Midilli et al. 40 k = 0.3450, n = 0.9027, a = 1.0003, b = -0.0050 0.9977 0.0045 0.0001

60 k = 0.3827, n = 0.9937, a = 1.0270, b = -0.0173 0.9989 0.2138 0.0423

80 k = 0.4480, n = 1.2067, a = 1.0040, b = -0.0193 0.9991 0.0730 0.0024

รปูที ่3 ความสมัพนัธระหวางความชืน้กบัเวลาอบแหงของตวั

อยางเปลอืกทบัทมิทีอ่ณุหภมู ิ40, 60 และ 80 oซ.


โดยทีค่า R2 สามารถบงบอกถงึความสมัพนัธระหวางตวั

แปรตนและตวัแปรตาม โดยถาคา R2 มคีามากจะแสดงวาตวัแปร

ตนสามารถอธิบายคาตัวแปรตามไดดี ในขณะที่คา χ2 และ

RMSE เปนคาพารามิเตอรในทางสถิติที่บงบอกความแตกตาง

ระหวางขอมูลและแบบจำลองทางคณิตศาสตร ดังนั้นแบบ

จำลองทางคณติศาสตรการอบแหง ควรมคีา R2 มาก แตมคีา χ2

และ RMSE นอยกวาแบบจำลองทางคณติศาสตรแบบอืน่ แสดง

วาแบบจำลองทางคณิตศาสตรการอบแหงรูปแบบนั้น มี

ประสิทธิภาพสูงในการทำนายอัตราการเปลี่ยนแปลงความชื้น

เนือ่งจากเปนแบบจำลองทีค่วามแมนยำและคาความผดิพลาดต่ำ

ซึง่สอดคลองกบังานวจิยัของ Pongtong et al. (2011), Roberts et

al. (2008), Doymaz (2008), Kaleemullah and Kailappan (2005)

ซึง่ศกึษาหาแบบจำลองทางคณติศาสตรการอบแหงทีเ่หมาะสม

การอบแหง ผลทบัทมิ เมลด็องนุ แผนกระเทยีมสไลด พรกิแดง

ตามลำดบั

3. ผลกระทบของอุณหภูมิตอการเปลี่ยนแปลงสีผงเปลือก

ทับทิมอบแหง

ตารางที ่3 แสดงการเปรยีบเทยีบคณุภาพดานสผีงเปลอืก

ทับทิมอบแหงที่อุณหภูมิ 40, 60 และ 80 oซ. ดวยเครื่อง

สเปคโตรโฟโตมิเตอร ซึ่งชี้ใหเห็นวา มีคาความสวาง (L*)

เทากบั 40.26±1.64, 48.89±0.21, 51.89±0.21 คาความเปนสแีดง

(a*) เทากบั12.80±0.07, 11.25±0.12, 9.96±0.03 และคาความเปน

สเีหลอืง (b*) เทากบั 27.32±0.99, 31.12±0.07, 33.02±0.04 ตาม

ลำดับ จากขอมูลดังกลาวพบวาคุณภาพของสีผงของเปลือก

ทับทิมจะมีคาสีแดงลดลงเมื่ออุณหภูมิอบแหงเพิ่มขึ้นแตใน

ขณะที่ความสวางและคาสีเหลืองเพิ่มขึ้น โดยเปลือกทับทิม

จะประกอบดวยรงควตัถทุีใ่หคาสแีดงเปนหลกั โดยเกดิจากสาร

แอนโทไซยานิน ดงันั้น ผงเปลือกทับทิมอบแหงที่มีคาสีแดง

เดนชดัเจน จะแสดงถงึมปีรมิาณแอนโทไซยานนิหลงเหลอือยู

ในปริมาณที่มากกวาผงเปลือกทับทิมอบแหงที่มีคาสีแดงต่ำ

จากผลการศกึษา พบวาสขีองผงเปลอืกทบัทมิอบแหงทีอ่ณุหภมูิ

40 oซ. มีคาความเปนสีแดงที่สุด แสดงวามีปริมาณสารแอน

โทไซยานินที่หลงเหลือ มากกวาผงเปลือกทับทิมอบแหงที่

อุณหภมู ิ 60 และ 80 oซ.

4. ผลกระทบของอุณหภูมิตอการสลายตัวของปริมาณสาร

แอนโทไซยานินในผงเปลือกทับทิมอบแหง

รูปที่ 4 แสดงโครมาโทแกรมของการวิเคราะหสารแอน

โทไซยานินในเปลือกทับทิมสด และเปลือกทับทิมอบแหงที่

อุณหภูมิ 40, 60 และ 80 oซ. ผลการวิเคราะหหาปริมาณสาร

แอนโทไซยานินในเปลือกทับทิมสด ดวยวิธี HPLC สามารถ

ตรวจพบวาสารแอนโทไซยานนิจำนวน 3 ชนดิ คอื สารประกอบ

Delphinidin, Cyanidin และ Malvidin ซึง่มคีาเทากบั 1.229±0.013,

1.188±0.002 และ 1.182±0.003 มิลลิกรัมตอกิโลกรัมตัวอยาง

(ppm) ตามลำดบั โดยปรมิาณสารแอนโทไซยานนิในรปูของ

สารประกอบ Delphinidin ปรากฏอยางเดนชัด ในขณะที่

ผลการวเิคราะหหาสารแอนโทไซยานนิในรปูของสารประกอบ

Cyanidin และ Malvidin แสดงคาไดไมเดนชดั โดยผงเปลอืก

ทบัทมิทีอ่ณุหภมู ิ 40 oซ. สามารถตรวจวเิคราะหสารประกอบ

Cyanidin และ Malvidin ได แตผงเปลอืกทบัทมิทีอ่ณุหภมู ิ60

และ 80 oซ. ไมสามารถตรวจวดัคาของสารประกอบทัง้ 2 ชนดิ

ได ดงันัน้ ในการศกึษาผลกระทบของอณุหภมูใินการอบแหง

จงึใชสารประกอบ Delphinidin ซึง่มคีวามเสถยีรดกีวา Cyanidin

และ Malvidin เปนตวัชีว้ดัผลกระทบของอณุหภมูติอการสลาย

ตวัของสารแอนโทไซยานนิ เนือ่งจากโมเลกลุของแอนโทไซ

ยานนิเปนไกลโคไซด ซึง่ประกอบไปดวยสวนทีเ่ปนน้ำตาลและ

สวนทีเ่ปน อะไกลโคน (Aqlycone) เรยีกวา แอนโทไซยานดินิ

(Anthocyanidin) โดยสารประกอบแอนโทไซยานิดินที่พบวา

มากและอยใูนรปูของออกโซเนยีมไอออนทีอ่อกซเิจนอะตอมมี

ประจุบวก ไดแก Delphinidin (นิธิยา, 2549) ปริมาณสาร

ประกอบ Delphinidin ในผงเปลอืกทบัทมิอบแหงทีอ่ณุหภมู ิ40,

ตารางที ่3 คณุภาพสขีองผงเปลอืกทบัทมิอบแหง ทีอ่ณุหภมู ิ40, 60 และ 80 oซ.

อณุหภมู ิ(oซ.) L* a* b*

40 40.26±1.64 a 12.80±0.07 a 27.32±0.99 a

60 48.89±0.21 b 11.25±0.12 b 31.12±0.07 b

80 51.89±0.21 c 9.96±0.03 c 33.02±0.04 c

หมายเหต:ุ 1. คาทีแ่สดงเปนคาเฉลีย่ของการทดลอง 3 ซ้ำ ± คาเบีย่งเบนมาตรฐาน

2. คาสีเฉลี่ยที่มีตัวอักษรอังกฤษตามหลังอยางนอยหนึ่งตัวซ้ำกัน ใน

คอลัมนเดียวกันแสดงวาไมแตกตางกันทางสถิติ โดยการวิเคราะห

แบบ Duncan's New Multiple Range ทีร่ะดบัความเชือ่มัน่รอยละ 95


60 และ 80 oซ. มีคาเทากับ 0.548±0.045, 0.397±0.003 และ

0.372±0.004 ppm ตามลำดบั

อัตราการสลายตัวของปริมาณของสารประกอบ

Delphinidin ในผงเปลอืกทบัทมิอบแหง มคีาเทากบั 55.45%,

67.67% และ 69.71% ตามลำดับ เนื่องจากสารประกอบ

Delphinidin มีความไวตอการสูญสลาย เมื่อไดรับความรอนที่

อณุหภมูสิงู จงึทำใหผงทบัทมิอบแหงทีอ่ณุหภมู ิ80 oซ. มอีตัรา

การสลายตวัของสารประกอบ Delphinidin มากกวา 1.26 เทา เมือ่

เทยีบผงทบัทมิอบแหงทีอ่ณุหภมู ิ40oซ. เนือ่งจากสารประกอบ

Delphinidin เปนรงควัตถุที่สามารถละลายในน้ำไดดี ดังนั้น

การอบแหงเปลอืกทบัทมิทีอ่ณุหภมูสิงูจะทำใหเกดิการระเหยน้ำ

ทีร่วดเรว็และเกดิความแตกตางของความดนัไอระหวางในโครง

สรางชั้นในเซลลกับบริเวณผิวหนาในระดับที่สูง ทำใหน้ำใน

โครงสรางเซลลชั้นในเคลื่อนที่ออกมาสูผิวเปลือกทับทิมอยาง

รวดเร็ว ซึ่งผลของการเคลื่อนที่ของน้ำอยางรวดเร็วนี้และมี

อณุหภมูสิงูนีจ้ะชวยเรงอตัราการชะละลาย Delphinidin ในโครง

สรางเซลลออกมาไดมาก และเมื่อโดนความรอนในขณะการ

ระเหยกเ็กดิการสลายตวัของสารประกอบ Delphinidin ในอตัรา

ทีส่งูกวาการอบแหงเปลอืกทบัทมิทีอ่ณุหภมูติ่ำ

สรุปผลการทดลองการศึกษางานจลนศาสตรการอบแหงดวยลมรอนของ

เปลอืกทบัทมิทีอ่ณุหภมู ิ40, 60 และ 80 oซ. และความเรว็ลมที่

0.4 เมตรตอวนิาท ีพบวาแบบจำลองทางคณติศาสตรของ Midilli

et al. มคีวามเหมาะสมในการทำนายคาความชืน้ทีเ่ปลีย่นแปลง

ในระหวางกระบวนการอบแหงมากทีส่ดุ โดยมคีาสมัประสทิธิ์

การตดัสนิใจอยใูนชวง 0.9985 ถงึ 0.9991 คา Chi-Square อยใูน

ชวง 4.50 x 10-7 ถงึ 2.13 x 10-3 และคา RMSE อยใูนชวง 1.00 x

10-4 ถงึ 4.23 x 10-2 ในขณะคณุภาพสแีละอตัราการเสือ่มสลาย

ของสารแอนโทไซยานินจะการเปลี่ยนแปลงในลักษณะแนว

โนมลดลงเมื่ออุณหภูมิของการอบแหงมากขึ้น โดยผงเปลือก

ทบัทมิทีอ่ณุหภมู ิ40 oซ. จะมคีณุภาพทีด่ทีีส่ดุโดยมคีาความเปน

สีแดงและวัดปริมาณสารแอนโทไซยานินเทากับ 12.80±0.07

และ 0.548±0.001 ppm ตามลำดบั

กิตติกรรมประกาศบทความวิจัยนี้ไดรับการสนับสนุนจากหนวยวิจัย

เทคโนโลยกีารอบแหงและการลดความชืน้ คณะวศิวกรรมและ

อุตสาหกรรมเกษตร และไดรับการสนับสนุนเครื่องมือในการ

รปูที ่4 โครมาโตแกรมของผลการวเิคราะหแอนโทไซยานนิของเปลอืกทบัทมิสด และ อบแหงทีอ่ณุหภมู ิ40, 60 และ 80 oซ. เมือ่

D คอื Delphinidin, C คอื Cyanidin และ M คอื Malvidin

D

C M

D

C M

DM

DC


วเิคราะหสารแอนโทไซยานนิ จากศนูยนวตักรรมหลงัการเกบ็

เกีย่ว มหาวทิยาลยัแมโจ

เอกสารอางอิงกองวทิยาศาสตรการแพทย. 2551. ทบัทมิ [ออนไลน] เขาถงึได

จาก: www.bspwit.ac.th/s-PROJECT (วนัทีส่บืคนขอมลู

: 27 เมษายน 2554)

นิธิยา รัตนาปนนท. 2549. รงควัตถุ เคมีอาหาร สำนักพิมพ

โอเดียนสโตน, กรุงเทพมหานคร

อรรถพล นุมหอม และฤทธิชัย อัศวราชันย. 2551. กระบวน

การอบแหงในอตุสาหกรรมอาหาร. Food Focus Thai-

land. ฉบบัที ่25 ประจำเดอืนเมษายน, 21-25.

Al-Zoreky, N.S. 2009. Antimicrobial activity of pomegranate

(Punica granatum L.) fruit peels. International Journal

of Food Microbiology 134, 244-248.

Akpinar, E.K., Bicer, Y. and Yildiz, V. 2003. Thin layer of red

pepper. Journal of Food Engineering 59, 99-104.

AOAC., 1995. Official Method on Analysis of AOAC

International, 2 vol. 16th ed.

Çam, M. and Hisil, Y. 2010. Pressurised water extraction of

polyphenols from pomegranate peels. Food Chemistry

123, 878-885.

Doymaz I., 2008. Drying of leek slices using heated air. Journal

of Food Process Engineering 31, 721-736.

Iqbal, S. Haleem, S. Akhtar, M. Zia-ul-Haq, M. and Akbar, J.

2008. Efficiency of pomegranate peel extracts in

stabilization of sunflower oil under accelerated

conditions. Food Research International 41, 194-200.

Kaleemullah, S and Kailappan, R. 2006. Modelling of thin-

layer drying kinetics of red chillies. Journal of Food

Engineering 76, 531-537.

Kingly, A.R.P. and Singh, D.B. 2007. Drying kinetics of

pomegranate arils, Journal of Food Engineering 79, 741-

744.

Kaleta, A. and Górnicki, K. 2010. Evaluation of drying models

of apple (var. Mcintosh) dried in convective dryer.

International Food Science and Technology 45, 891-

989.

Maskan, M. 2006. Production of pomegranate (Punica granatum

L.) juice concentrate by various heating methods: colour

degradation and kinetics. Journal of Food Engineering

72, 218-224.

Mousavinejad, G., Djomeh, E and Rezaei, Z. 2009.

Identification and quantification of phenolic compounds

and their effects on antioxidant activity in pomegranate

juices of eight Iranian cultivars. Food Chemistry 115,

1274-1278.

Pongtong, K., Assawarachan, R. and Noomhorm, N., 2009.

Vacuum Drying Kinetics of Pomegranate Arils. In

International Agricultural Engineering Conference, 7-

10 December, 2009, Manhattan Hotel, Klong Luang,

Pathumthani (Thailand).

Pongtong, K., Assawarachan, R. and Noomhorm, N., 2011.

Mathematical Models for Vacuum drying characteristics

of pomegranate aril.. Journal of Food Science and


Roberts, J., Kidd, D.R. and Padilla-Zakour, O. 2008. Drying

kinetics of grape seeds. Journal of food Engineering 89,

460-465.

Satong-aun W., Assawarachan, R. and Noomhorm, N., 2011.

The influence of drying temperature and Extraction

methods on α-mangostin in mangosteen pericarp. Journal

of Food Science and Engineering 1, 85-92.

Sharma, S R., Arora, S. and Chand, T. 2011. Air drying kinetics

of pomegranate seeds. International journal of Food

Engineering 7(2), Article 7

Singh, D.B., Kingly, A.R.P. and Jain, R.K. 2007. Studies on

separation techniques of pomegranate arils and their

effect on quality of anardan, Journal of Food Engineering

79, 671-674.


1) กลมุวจิยัวศิวกรรมหลงัการเกบ็เกีย่ว สถาบนัวจิยัเกษตรวศิวกรรม กรมวชิาการเกษตร

2) ศนูยวจิยัเกษตรวศิวกรรมจนัทบรุ ีสถาบนัวจิยัเกษตรวศิวกรรม กรมวชิาการเกษตร

เตาลมรอนเชื้อเพลิงชีวมวลแบบไซโคลนCyclonic Biomass Furnace

วบิลูย เทเพนทร1) เวยีง อากรชี2) พทุธธนินัทร จารวุฒัน2)

Viboon Thepent1) Weang Arekornchee2) Puttinum Jarruwat2)

AbstractA major source of energy for grain dryer is heat energy from furnace. This research is to develop cyclonic rice husk

furnace as heat source for grain drying that can be used other biomass fuels such as corn cob and cassava rhizome. In order to get

clean hot air and retrain from smoke, the heat exchanger unit was also developed for connecting to the furnace. The developed

prototype has 400 kW thermal loads at 1 cubic meter of furnace burning volume. The designed furnace can be scale to suit the size

of dryer. The bottom of furnace is conical shape and the furnace wall lined with refractory brick. The outside wall of furnace made

of 3 mm thick steel sheet. The height of furnace at cylindrical shape is 1.5 times of the furnace diameter. Fuel was automatically

feed into the furnace using pneumatic conveyor. The 450 kW prototype furnace has 1.2 meters diameter and 1.15 cubic meters

furnace volume. The develop heat exchanger unit is shell and tubes type heat exchanger and has 24.6 square meters heat transfer

surface area. The total number of 89 fire tubes made of 6 cm diameter and 1.5 m length steel tube. Test result using corn cob as fuel

at feed rate 95, 105 and 125 kg per hour was giving thermal efficiency of 63.1, 63.3 and 62.6 percent respectively. The successful

scale up 4,000 and 9,000 kW furnace size was designed and developed by the private sector using develop technology which can

use rice husk, corn cob and cassava rhizome as fuel.

Keywords: cyclonic furnace, rice husk, corn cob, cassava rhizome, heat exchanger unit

บทคัดยอเครือ่งอบลดความชืน้เมลด็พชืทีใ่ชในการลดความชืน้ขาวเปลอืกและขาวโพดจะใชความรอนจากเตาลมรอนซึง่เปนพลงังาน

สวนใหญทีใ่ชในการลดความชืน้ งานวจิยันีเ้ปนการพฒันาเตาลมรอนเชือ้เพลงิชวีมวลเพือ่ใชสำหรบัเปนแหลงกำเนดิลมรอนของ

เครือ่งอบลดความชืน้เมลด็พชื หรอืเครือ่งลดความชืน้ผลติผลการเกษตรอืน่ๆ โดยพฒันาจากเตาเผาแกลบแบบไซโคลนใหสามารถ

ใชกบัเชือ้เพลงิชวีมวลอืน่ๆ ได เชน ซงัขาวโพดและเหงามนัสำปะหลงั และออกแบบใหมชีดุแลกเปลีย่นความรอนทีต่อเขากบัตวั

เตา เพือ่ใหไดลมรอนทีส่ะอาด ปราศจากฝนุเถา และกลิน่ควนัไฟ เตาลมรอนตนแบบทีพ่ฒันาขึน้มคีาภาระเตา 400 กโิลวตัต/ปรมิาตร

หองเผาไหม 1 ลกูบาศกเมตร ขนาดตวัเตามสีดัสวนมาตรฐาน โดยสามารถออกแบบขยายขนาดเตาใหเหมาะสมกบัขนาดของเครือ่ง

อบลดความชืน้ผลติผลเกษตรได ตวัเตาแบบไซโคลนมชีดุแลกเปลีย่นลมรอนรปูทรงกระบอก ดานลางตวัเตาเปนรปูกรวยตดั ผนงัเตา

ภายในบดุวยอฐิทนไฟ ดานนอกหมุดวยเหลก็แผนหนา 3 มลิลเิมตร ความสงูเตาชวงทรงกระบอกมคีวามสงูเปน 1.5 เทาของเสน

ผานศนูยกลางของตวัเตา การปอนเชือ้เพลงิแบบอตัโนมตัใิชลมสงเขาไปในตวัเตา เตาตนแบบทีอ่อกแบบสรางขึน้ทำการทดสอบมี

ขนาด 450 กโิลวตัต ขนาดเสนผานศนูยกลาง 1.2 เมตร ปรมิาตรหองเผาไหม 1.15 ลกูบาศกเมตร และมชีดุแลกเปลีย่นความรอนแบบ

shell and tubes โดยมพีืน้ทีผ่วิในการแลกเปลีย่น 24.6 ตารางเมตร ผานทอเหลก็ขนาดเสนผานศนูยกลาง 6 เซนตเิมตร ยาว 1.50

เมตร จำนวน 89 ทอ ผลการทดสอบใชซงัขาวโพดเปนเชือ้เพลงิอตัราการปอน 95 105 และ 125 กโิลกรมั/ชัว่โมง พบวา ประสทิธภิาพ

เชงิความรอนรวมของเตาเทากบั 63.1 63.3 และ 62.6 เปอรเซน็ต ตามลำดบั จากนัน้ ไดออกแบบขยายเตาใหขนาดใหญขึน้ โดย

ขนาดเตาที่มีผูประกอบการและเอกชนขอแบบนำไปสรางใชเอง รวมทั้งผลิตจำหนายแลวคือ ขนาด 4,000 กิโลวัตต และ 9,000

กิโลวัตต นำไปใชเปนแหลงกำเนิดลมรอนของเครื่องอบลดความชื้นเมล็ดพืช โดยสามารถใชเชื้อเพลิงทั้งแกลบ ซังขาวโพดและ

เหงามันสำปะหลัง

คำสำคญั: เตาไซโคลน, แกลบ, ซงัขาวโพด, เหงามนัสำปะหลงั, ชดุแลกเปลีย่นความรอน


แบบขยายขนาดเตาไดเพื่อใหเหมาะสมกับขนาดของเครื่องลด

ความชืน้ สามารถลดคาใชจายในการลดความชืน้ สะดวกในการ

ใชงานและลดมลภาวะดานฝนุละออง

วิธีการศึกษา1. ออกแบบและสรางตนแบบเตาลมรอนเชื้อเพลิง

ชวีมวลแบบไซโคลน ที่มีชุดแลกเปลี่ยนความรอน โดยพัฒนา

จากตนแบบเตาเผาแกลบสำหรับเครื่องลดความชื้นลำไยทั้ง

เปลอืก ทีด่ำเนนิการโดยวบิลูยและคณะ (2548)

ขอกำหนดในการออกแบบ

- กำหนดใหคาภาระเตาแบบไซโคลนมคีา 1,500 เมกกะ

จลู/ชัว่โมง-ปรมิาตรเตา1 ลกูบาศกเมตร (400 กโิลวตัตตอปรมิาตร

หองเผาไหมเตา 1 ลกูบาศกเมตร)

- สัดสวนเตาชวงทรงกระบอกมีความสูง 1.5 เทา ของ

เสนผานศูนยกลาง

- อากาศที่ใชในการเผาไหมมากกวาอากาศที่ไดในการ

เผาไหมจรงิตามทฤษฎ ี110 %

- อากาศแวดลอมมอีณุหภมูเิฉลีย่ 27 oซ. และความชื้น

สมัพทัธเฉลีย่ 80%

- ชดุแลกเปลีย่นความรอน อยดูานบนตวัเตาเผา ในการ

ออกแบบเลอืกใชแบบ shell and tubes เนือ่งจากสรางงายและมี

ประสิทธิภาพ ควันไฟและเขมาจากการเผาไหมจะไหลในทอ

และออกไปทางปลองควนั ขณะทีอ่ากาศจากภายนอกถกูดดูให

ไหลผานรอบทอไฟในทศิทางตัง้ฉาก

การคำนวณหาพื้นที่แลกเปลี่ยนความรอน ใชสมการ

สมดลุของการแลกเปลีย่นความรอนในการคำนวณ

UA ∆Tm

= mCp∆T (1)

U = สมัประสทิธิก์ารนำความรอน

A = พื้นที่แลกเปลี่ยนลมรอน

= พืน้ทีผ่วิของทอ = πDLN

N = จำนวนทอ

D = เสนผานศนูยกลางทอ

L = ความยาวทอ

∆Tm

= Log mean ของผลตางของอณุหภมูอิากาศ

ในทอและนอกทอไฟ

= (Th1

-Tc2

) - (Th2

- Tc1

) (2) Ln [(T

h1 -T

c2)/ (T

h2 - Tc1)]

m = อตัราการไหลของอากาศทีใ่ชในการลดความชืน้,

กโิลกรมั อากาศแหง/ชัว่โมง

Cp

= คาความรอนจำเพาะของอากาศ

= 1.013 กโิลจลู/กโิลกรมั- oซ.

บทนำเครือ่งอบลดความชืน้เมลด็พชื ทีใ่ชอยโูดยทัว่ไปในโรงสี

ขาวและผปูระกอบการรบัซือ้ผลติผลเกษตร จะใชลมรอนเปาผาน

เมลด็ ทำใหเมลด็พชืคายน้ำออกจากเมลด็ เตาลมรอนแบบเตาเผา

แกลบแบบไซโคลน ซึง่ออกแบบและพฒันาขึน้โดยสถาบนัวจิยั

เกษตรวศิวกรรม กรมวชิาการเกษตร และเผยแพรมาตัง้แตป 2543

โดยมีเอกชนนำไปผลิตจำหนายแลวมีหลายขนาด เตาลมรอน

แบบเตาเผาแกลบแบบไซโคลนนีเ้ปนแบบใหความรอนโดยตรง

โดยสามารถแกปญหามลภาวะซึ่งเกิดจากเถาแกลบฟุงกระจาย

เพิ่มประสิทธิภาพในการเผาไหม ลดแรงงานการควบคุมและ

ปอนแกลบ โดยเตาแบบนี้มีประสิทธิภาพ 70-83% (พิมลและ

คณะ, 2541) สถานทีใ่ชงานสวนใหญจะเปนโรงสขีาว ซึง่มแีกลบ

ทีไ่ดจากโรงส ีสามารถนำมาใชกบัเตาลมรอนแบบไซโคลนนีใ้น

การอบลดความชืน้ขาวเปลอืกได ทำใหสามารถประหยดัคาใช

จายลงไดมาก แตในปจจบุนัแกลบมรีาคาสงูขึน้มาก การพฒันา

ใหเตาลมรอนสามารถใชชีวมวลอื่นเปนเชื้อเพลิงจะเปนทาง

เลือกใหผูประกอบการเลือกใชเชื้อเพลิงที่มีราคาถูกกวาได

สำหรับงานวิจัยเตาเผาแกลบแบบไซโคลน T. Swasdisevi et

al. (1999) ไดออกแบบและพัฒนาเตาเผาแกลบแบบไซโคลน

สำหรับใชกับเครื่องลดความชื้นขาวเปลือกแบบฟลูอิด

ไดซเบดขนาด 10 ตนั/ชัว่โมง ตวัเตารปูทรงกระบอกมขีนาดเสน

ผานศนูยกลางภายในเตา 1.37 เมตร สงู 2.75 เมตร ใชแกลบ 110-

136 กโิลกรมั/ชัว่โมง โดยมปีระสทิธภิาพเตา 57-73% สำหรบัการ

ลดความชืน้ขาวโพดจะใชอณุหภมูใินการอบแหงสงูกวาขาวมาก

การใชเตาลมรอนแบบใหความรอนโดยตรงไมเหมาะ เนือ่งจาก

อาจมสีะเกด็ไฟเขาไปในถงัอบ ทำใหเมลด็ขาวโพดไหมไฟเสยี

หายได ดงันัน้ เตาลมรอนทีใ่ชในการอบลดความชืน้ขาวโพด

จงึตองมชีดุแลกเปลีย่นความรอน รวมทัง้เชือ้เพลงิทีใ่ชในเตาลม

รอนสวนใหญจะใชซงัขาวโพดเปนเชือ้เพลงิ การพฒันาเตาลม

รอนแบบมชีดุแลกเปลีย่นความรอน จะไดลมรอนทีส่ะอาด ไม

มกีลิน่เขมาและควนัไฟ ทำใหสามารถนำลมรอนทีไ่ดไปใชใน

การลดความชืน้ผลติผลเกษตรอืน่ๆ นอกเหนอืจากเมลด็พชื ได

อกีดวย

งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงคเพื่อพัฒนาเตาลมรอนแบบ

ไซโคลนใชแกลบเปนเชือ้เพลงิ ใหสามารถใชเชือ้เพลงิชวีมวล

อื่น เชน ซังขาวโพด และเหงามันสำปะหลัง เปนเชื้อเพลิงได

รวมทัง้ออกแบบชดุแลกเปลีย่นความรอน ประกอบเขากบัตวัเตา

ลมรอน เพือ่ใหไดลมรอนทีส่ะอาดปราศจากฝนุเถาและควนัไฟ

สำหรบัใชในการลดความชืน้ขาวโพดและผลติผลเกษตรอืน่ ๆ

ได โดยมเีปาหมายเพือ่ใหไดตนแบบเตาลมรอนแบบไซโคลน

สำหรบัการผลติเชงิพาณชิยทีม่ปีระสทิธภิาพ และสามารถออก


∆T = ผลแตกตางของอณุหภมูลิมเขา และออก

= 80-27 oซ.

กำหนดให

Th1

= อณุหภมูลิมรอนจากเตาเขาชดุแลกเปลีย่น

= 800 oซ.

Th2

= อณุหภมูลิมออกปลองควนั = 300 oซ.

Tc1

= อณุหภมูอิากาศแวดลอม = 27 oซ.

Tc2

= อณุหภมูลิมรอนทีใ่ชอบ = 80 oซ.

U = hc = 40 วตัต/ตารางเมตร-�oซ.

= 2.4 กโิลจลู/นาท-ี ตารางเมตร-�oซ.

2. ทดสอบประสิทธิภาพเตาตนแบบ

การหาประสิทธิภาพของเตาเผาแกลบ (Furnace effi-

ciency)

ประสทิธภิาพเชงิความรอน, %

= ปรมิาณความรอนทีไ่ด x 100 (3) ปรมิาณความรอนทีใ่ช

ปรมิาณความรอนทีไ่ด

= ปรมิาณลม x (ho - h

a) (4)

V

ho

= enthalpy ลมรอน

ha

= enthalpy อากาศ

V = ปริมาตรจำเพาะอากาศ, ลูกบาศกเมตร/กิโลกรัม

อากาศแหง

3. การดำเนินการรวมกับภาคเอกชน เพื่อขยายขนาด

สำหรับการผลิตจำหนายเชิงพาณิชย

ในการดำเนินงานกับภาคเอกชนคือโรงงานผูผลิตเครื่อง

ลดความชืน้เมลด็พชื ผวูจิยัจะทำหนาทีใ่หคำแนะนำในการออก

แบบ อบรมใหความรดูานทฤษฏกีารลดความชืน้ และการคำนวณ

ทีเ่กีย่วของกบัการออกแบบ รวมทัง้การออกแบบรวมกบัโรงงาน

ผผูลติตามทีล่กูคาตองการ และเมือ่ตดิตัง้ใหลกูคาเสรจ็ จะรวมกนั

เดนิเครือ่งทดสอบการทำงานเพือ่สงมอบตอไป

ผลและการวิจารณผล1. ผลการออกแบบและสรางตนแบบเตาลมรอนเชื้อเพลิง

ชีวมวลแบบไซโคลน

เตาลมรอนเชือ้เพลงิชวีมวลแบบไซโคลนทีอ่อกแบบและ

พฒันาขึน้ (รปูที ่1) มสีวนประกอบทีส่ำคญัคอื

1) ตวัเตา ขนาด 450 กโิลวตัต ออกแบบโดยใชคาภาระเตา

400 กโิลวตัต/ปรมิาตรหองเผาไหมเตา 1 ลกูบาศกเมตร ตวัเตา

1) อาจารย ดร 2) รองศาสตราจารย ดร ภาควชิาวศิวกรรมเกษตร

รปูที ่1 เตาตนแบบเตาลมรอนเชือ้เพลงิชวีมวลแบบไซโคลน

รปูที ่2 ภาพตัดของชุดแลกเปลี่ยนความรอนแบบ shell

and tube ทีอ่อกแบบ


เผามลีกัษณะรปูทรงกระบอกสวนบนและทรงกรวยตดัสวนลาง

ขนาดเสนผานศนูยกลางภายนอก 120 เซนตเิมตร ทำดวยเหลก็

แผนหนา 3 มลิลเิมตร ผนงัดานในบฉุนวนกนัความรอนเปนอฐิ

ทนไฟหนาประมาณ 11.5 เซนตเิมตร เสนผานศนูยกลางภายใน

97 เซนตเิมตร ความสงูเตาเผา 229 เซนตเิมตร ทีผ่นงัเตามทีอ

ลมขนาดเสนผานศนูยกลาง 6 เซนตเิมตร สำหรบัทอพนอากาศ

(secondary air) เพือ่ชวยใหการเผาไหมใหสมบรูณ และเกดิการ

หมนุวนภายในหองเผาไหม มจีำนวน 3 ทอ และทอลมสำหรบั

สงแกลบ 1 ทอ (primary air) เตาลมรอนมปีรมิาตรรวมของหอง

เผาไหม 1.15 ลูกบาศกเมตร โดยจะสามารถเผาแกลบได 110

กโิลกรมั/ชัว่โมง

2) ชุดแลกเปลี่ยนความรอน (รูปที่ 2) อยูดานบนตัวเตา

ในการออกแบบเลอืกใชแบบ shell and tube เนือ่งจากสรางงาย

และมีประสิทธิภาพ ควันไฟและเขมาจากการเผาไหมจะไหล

ในทอและออกไปทางปลองควนั ขณะทีอ่ากาศจากภายนอกถกู

ดดูใหไหลผานรอบทอไฟในทศิทางตัง้ฉาก ชดุปอนเชือ้เพลงิเขา

เตาใชลมชวยในการสงผานทอลมสงเชือ้เพลงิชวีมวลเขาเตาใช

ทอเหลก็ขนาดเสนผานศนูยกลาง 10 เซนตเิมตร เขาสหูองเผา

ตารางที่ 1 ผลการทดสอบตนแบบเตาลมรอนเชื้อเพลิงชีวมวลที่อัตราการปอนซังขาว

โพดตาง ๆ ตอประสทิธภิาพเชงิความรอนรวมของเตา

การทดลองที่

1 2 3

อตัราการปอนซงัขาวโพด, กโิลกรมั/ชัว่โมง 95 105 125

อณุหภมูอิากาศเฉลีย่, องศาเซลเซยีส 31 30 32

ความชืน้สมัพทัธเฉลีย่, เปอรเซน็ต 56 54 49

อณุหภมูลิมรอนเฉลีย่, องศาเซลเซยีส 81 85 96

ประสทิธภิาพเชงิความรอน, เปอรเซน็ต 63.1 63.3 62.6

พลงังานไฟฟาทีใ่ชรวม, กโิลวัตต 3.9 3.9 3.9

พลงังานความรอนทีไ่ด, กโิลวัตต 290 321 378

รปูที ่3 ตะแกรงรงัผึง้ทีอ่อกแบบสำหรบัใชในการเผาไหมเชือ้

เพลงิซงัขาวโพด

รปูที ่4 ภาพตดัตวัเตาแสดงตะแกรงรงัผึง้ทีป่ระกอบใสเพิม่เขา

ทีด่านลางของตวัเตาเหนอืใบปาดเถา

ไหมดานบนในแนวสัมผัสกับผนังเตาดานใน ชวยใหเกิดการ

หมุนวนของอากาศภายในหองเผาไหม

3) ชดุถายเถา ประกอบดวย ใบปาดเถาทีอ่ยดูานลางหอง

เผาไหม โดยมชีองเปดใหเถาออกจากตวัเตาสสูกรลูำเลยีงออก

ไปจากบรเิวณทีป่ฏบิตังิาน ในกรณทีีใ่ชซงัขาวโพดเปนเชือ้เพลงิ

ไดออกแบบตะแกรงรงัผึง้ (รปูที ่3) ใสเพิม่เขาทีด่านลางของตวั

เตาเหนอืใบปาดเถา (รปูที ่4) เพือ่ชวยใหอากาศทีใ่ชในการเผา

ไหมซงัขาวโพดกระจายไดทัว่ถงึ

เตาตนแบบที่พัฒนาขึ้นนี้ตางจากเตาเผาแกลบแบบ

ไซโคลนทีพ่ฒันาโดย T. Swasdisevi et al. (1999) คอืตวัเตาเปน

รูปทรงกระบอกแตที่ดานลางเปนรูปกรวยดังแสดงในรูปที่4


และเมือ่ใชแกลบเปนเชือ้เพลงิ ไมจำเปนตองใชตะแกรงรงัผึง้ที่

ทำดวยเหลก็หลอ ใชวธิกีารเผาแกลบบนพืน้อฐิแทนโดยมกีาร

เตมิอากาศชวยในการเผาไหมเขาทางแกนใบปาด ซึง่มขีอดกีวา

คอืทำใหเตามอีายกุารใชงานทีน่านกวา ขอแตกตางอกีประการ

หนึ่งคือ อากาศที่ใชในการเผาไหมใชมากกวาตามทฤษฎีเพียง

110 เปอรเซน็ต รวมทัง้มทีอเตมิอากาศเขาเตาหลายจดุแบงการ

เตมิในตำแหนงทีเ่หมาะสมโดยใหอากาศหมนุวนในตวัเตาเปน

แบบไซโคลนเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในการดักฝุน มีชุดแลก

เปลี่ยนลมรอนที่เหมาะสมกับขนาดเตาในกรณีที่ตองการลม

รอนทีส่ะอาดปราศจากฝนุเขมา และควนัไฟ

2. การทดสอบประสิทธิภาพเตาตนแบบ

ผลการทดสอบเตาตนแบบโดยใชซังขาวโพดเปนเชื้อ

เพลงิทีอ่ตัราการปอน 95, 105 และ 125 กโิลกรมั/ชัว่โมง พบวา

ประสิทธิภาพเชิงความรอนของเตาตนแบบเทากับ 63.1, 63.3

และ 62.6 เปอรเซน็ต ตามลำดบั ดงัแสดงในตารางที ่1

3. การดำเนินการรวมกับภาคเอกชน เพื่อขยายขนาดสำหรับ

การผลิตจำหนายเชิงพาณิชย

ผลการดำเนนิการเผยแพรเตาลมรอนเชือ้เพลงิชวีมวล

แบบไซโคลน ไดมผีปูระกอบการขอแบบนำไปสรางใชงานแลว

2 ราย คอื 1) คณุสมุติร เจยีรสริ ิบรษิทัเชยีงรายกจิเกษตร ตำบล

ทงุเกาะ อำเภอเชยีงรงุ จงัหวดัเชยีงราย ขอแบบเตาขนาด 4,000

กโิลวัตต สรางและใชงานแลวในการใชกบัเครือ่งอบลดความชืน้

ขาวโพด 2) คณุสมภพ พรีะพฒันชยั บรษิทัโลกการเกษตร จำกดั

ตำบลดอนทอง อำเภอเมอืง จงัหวดัพษิณโุลก ขอแบบเตาขนาด

4,000 กโิลวตัต สรางและใชงานแลวกบัเครือ่งลดความชืน้ขาว

โพด และไดขอแบบเตาขนาด 8,000 กโิลวตัต เพือ่สรางและใช

งานกับเครื่องลดความชื้นขาวโพดที่ติดตั้งเพิ่มเติม และไดมี

รปูที ่5 เตาขนาด 4,000 กิโลวัตตติดตั้งและใชงานที่บริษัท

เชยีงรายกจิเกษตร ตำบลทงุเกาะ อำเภอเชยีงรงุ จงัหวดั

เชียงราย

รปูที ่6 เตาขนาด 8,000 กโิลวตัต กำลงัสรางและตดิตัง้ทีบ่รษิทั

โลกการเกษตร จำกดั ตำบลดอนทอง อำเภอเมอืง จงัหวดั

พษิณโุลก

รปูที ่7 เตาขนาด 9,000 กโิลวตัต ผลติและจำหนายโดยบรษิทั

เกษตรไทยอนิเตอร (22) จำกดั

รปูที ่8 เตาขนาด 9,000 กโิลวตัต ผลติและจำหนายโดยบรษิทั

เกษตรไทยอนิเตอร (22) จำกดัตดิตัง้ใชงานกบัเครือ่งอบ

ลดความชืน้ขาวโพดโดยผปูระกอบการรบัซือ้ขาวโพด


เอกชนขอแบบนำไปผลติจำหนายแลว 2 รายคอื 1) บรษิทัเกษตร

ไทยอนิเตอร (22) จำกดั ไดผลติจำหนายแลวคอืขนาด 4,000 และ

9,000 กโิลวตัต 2) บรษิทัโรงงานเกษตรพฒันาฉะเชงิเทรา จำกดั

สรุปเตาลมรอนตนแบบทีพ่ฒันาขึน้มคีาภาระ 400 กโิลวตัต/

ปริมาตรหองเผาไหม 1 ลูกบาศกเมตร ขนาดตัวเตามีสัดสวน

มาตรฐาน โดยสามารถออกแบบขยายขนาดเตาใหเหมาะสมกบั

ขนาดของเครื่องอบลดความชื้นผลิตผลเกษตรได ตัวเตาแบบ

ไซโคลนมชีดุแลกเปลีย่นลมรอนรปูทรงกระบอกดานลางตวัเตา

เปนรปูกรวยตดั ผนงัเตาภายในบดุวยอฐิทนไฟ ดานนอกหมุดวย

เหลก็แผนหนา 3 มลิลเิมตร ความสงูเตาชวงทรงกระบอกมคีวาม

สงูเปน 1.5 เทาของเสนผานศนูยกลางของตวัเตา การปอนเชือ้

เพลงิแบบอตัโนมตัใิชลมสงเขาไปในตวัเตา เตาตนแบบทีพ่ฒันา

ขึน้มขีนาด 450 กโิลวตัต ขนาดเสนผานศนูยกลาง 1.20 เมตร

ปริมาตรหองเผาไหม 1.15 ลูกบาศกเมตร ภายในตัวเตามีอิฐ

ทนไฟเปนฉนวนกันความรอน

ผลการทดสอบใชซงัขาวโพดเปนเชือ้เพลงิพบวา ประสทิธิ

ภาพเชงิความรอนรวมของเตามคีา 62.6 - 63.3 เปอรเซน็ต ใน

การใชงานจำเปนตองคำนวณพลังงานความรอนที่ตองการ

สำหรบัการลดความชืน้ผลติผลเกษตร เพือ่ใชในการเลอืกขนาด

ของเตาใหเหมาะสมกบัขนาดเครือ่งลดความชืน้ โดยขนาดใหญ

ทีส่ดุทีม่กีารผลติจำหนายเชงิพาณชิยแลวคอื 9,000 กโิลวัตต

ตนแบบเตาลมรอนเชื้อเพลิงชีวมวลที่พัฒนาขึ้นนี้

สามารถขยายขนาดไดตามความตองการสามารถนำไปผลิต

จำหนายหรอืผลติใชในเชงิพาณชิยไดจรงิ เชือ้เพลงิชวีมวลทีใ่ช

ไดคือแกลบ ซังขาวโพด และเหงามันสำปะหลังหันยอย โดย

เลอืกใชไดตามตองการขึน้อยกูบัราคาและสภาวะการ ทำใหลด

คาใชจายในการลดความชืน้ ลมรอนทีผ่านชดุแลกเปลีย่นความ

รอนสะอาดปราศจากฝุนเขมาและควันไฟสามารถนำไปใชลด

ความชืน้ผลติผลเกษตรไดหลายชนดินอกเหนอืจากใชลดความ

ชืน้เมลด็พชื การใชงานงายสะดวกเนือ่งจากการควมคมุอณุหภมูิ

ใชงาน การปอนเชื้อเพลิงเขาเตา และการถายขี้เถาออกจากเตา

เปนแบบอตัโนมตั ิสำหรบัการขยายผลสกูลมุเปาหมายทีน่ำไป

ใชประโยชนในป พ.ศ. 2553 มีบริษัทนำไปผลิตจำหนายเชิง

พาณชิยแลว 2 ราย

เอกสารอางอิงพมิล วฒุสินิธ, ไมตร ี แนวพนชิ, วบิลูย เทเพนทร และสภุทัร

หนูสวัสดิ์. 2541. วิจัยและพัฒนาเตาเผาแกลบแบบ

ไซโคลน. เอกสารประกอบการประชมุวชิาการ ป 2541

กองเกษตรวศิวกรรม กรมวชิาการเกษตร กระทรวงเกษตร

และสหกรณ.

วบิลูย เทเพนทร, เวยีง อากรช ี และพทุธธนินัทร จารวุฒัน. 2548.

วิจัยและพัฒนาเตาเผาแกลบสำหรับเครื่องลดความชื้น

ลำไยทั้งเปลือก. เอกสารประกอบการประชุมวิชาการ

ประจำป 2548. สถาบนัวจิยัเกษตรวศิวกรรม กรมวชิาการ

เกษตร กระทรวงเกษตรและสหกรณ.

T. Swasdisevi, S. Soponronnarit, V. Thepent, A. Shujinda and

B. Srisawat1999. Prototype of the Cyclonic Rice Husk

Furnace. Proceeding of the 19th ASEAN/1st APEC

Seminar on Postharvest Technology, Ho Chi Minh City,

Vietnam, 277-284.


บทนำการใหความรอนในการแปรูปอาหารในอุตสาหกรรม

เกษตรนั้น มีจุดประสงคเพื่อทำลายจุลินทรียที่เปนสาเหตุของ

การเนาเสยีและสรางสารพษิในอาหาร รวมทัง้พยาธติางๆ เพือ่

ยดือายกุารเกบ็รกัษาอาหาร (Shelf life) ใหยาวนานมากขึน้ นอก

จากนั้นยังเปนตัวกำหนดคุณภาพของอาหารอีกดวย ปจจุบัน

กระบวนการใหความรอนในอุตสาหกรรมแปรรูปอาหาร

สามารถแบงเปนการใชความรอนในระดบัต่ำ (ต่ำกวา100 oซ.)

เชน การลวก (Blanching) เพือ่ยบัยัง้การทำงานของเอนไซม หรอื

การพาสเจอไรซ (Pasteurization) เพือ่ยบัยัง้เอนไซมและทำลาย

เทคโนโลยีการสรางความรอนดวยคลื่นแมเหล็กไฟฟาในการแปรรูปอาหารThermal Electromagnetic Technology in Food Processing

ฤทธชิยั อศัวราชนัย

Rittichai Assawarachan

AbstractElectromagnetic wave is of interest for its innovation in induction heating. It provides high efficiency in thermal process-

ing within a short period of time and has no problem related to heat transfer. Therefore, research and development on thermal

processing by electromagnetic wave has been conducted and applied to processing of food and agricultural products. This article

presents knowledge and research on thermal processing of food and agricultural products by electromagnetic technology, includ-

ing infrared heating, microwave heating, and radio frequency heating, which may serve as the foundation for improving and

developing electromagnetic technology for industrial-scale thermal processing and for future research.

Keyword: electromagnetic, infrared heating, microwave heating, radio frequency heating and induction heating

บทคัดยอคลืน่แมเหลก็ไฟฟา เปนนวตักรรมในการเหนีย่วนำความรอนทีก่ำลงัไดรบัความสนใจอยางมาก เนือ่งจากมปีระสทิธภิาพ

สงูในการสรางความรอน สามารถสรางความรอนในเวลาทีร่วดเรว็ และไมมผีลกระทบจากปญหาของการถายเทความรอน ดงันัน้จงึ

ไดมกีารวจิยัและพฒันาการสรางความรอนดวยคลืน่แมเหลก็ไฟฟา เพือ่มาประยกุตใชในการแปรรปูอาหารและผลผลติทางการเกษตร

บทความนีน้ำเสนอองคความรแูละงานวจิยัทีเ่กีย่วของเทคโนโลยกีารทำความรอนดวยคลืน่แมเหลก็ไฟฟา ในการแปรรปูอาหารและ

ผลผลติทางการเกษตร ซึง่ประกอบดวยการใหความรอนดวยรงัสอีนิฟราเรด การใหความรอนดวยคลืน่ไมโครเวฟ และคลืน่วทิย ุเพือ่

ใชเปนแนวทางปรบัปรงุ และพฒันาเทคโนโลยกีารสรางความรอนดวยคลืน่แมเหลก็ไฟฟาในระดบัอตุสาหกรรม ตลอดจนแนวทาง

การวจิยัในอนาคต

คำสำคัญ: คลืน่แมเหลก็ไฟฟา, การใหความรอนดวยรงัสอีนิฟราเรด, การใหความรอนดวยคลืน่ไมโครเวฟ, การใหความรอนดวยคลืน่

วทิยุ

จุลินทรียที่ทนทานตอความรอนต่ำ จนถึงการใชความรอนที่

อณุหภมูสิงู (สงูกวา 100 oซ.) เชนการสเตอรไิลซ (Sterilization)

หรอื กระบวนการฆาเชือ้ทีอ่ณุหภมูสิงู (Ultra High Tempera-

ture process; UHT) โดยกระบวนการใหความรอนใน

อตุสาหกรรมแปรรปูอาหารในปจจบุนันีน้ยิมใหความรอนผาน

อุปกรณแลกเปลี่ยนความรอน (Heat Exchanger) ในลักษณะ

ตางๆ โดยใชตัวกลางทางในการแลกเปลี่ยนความรอน เปน

ไอน้ำหรือน้ำรอน ซึ่งวิธีการใหความรอนแบบนี้มีขอจำกัดใน

กระบวนการผลติมากมาย อาทเิชน ผลกระทบในระหวางการถาย

เทความรอน การเกดิตะกรนัในอปุกรณแลกเปลีย่นความรอนซึง่

1) หนวยวิจยัเทคโนโลยกีารอบแหงและการลดความชืน้ คณะวศิวกรรมและอตุสาหกรรมเกษตร

มหาวทิยาลยัแมโจ สนัทราย เชยีงใหม 50290

Drying and Dehydration Technology Research Unit Faculty of Engineering and Agro-Industry;

Maejo University, Sansai, Chiang Mai, Thailand, 50290. E-mail: [email protected]


เปนฉนวนความรอน สงผลให ประสทิธภิาพในการถายเทความ

รอนต่ำ และมอีตัราสิน้เปลอืงพลงังานสงู มอีตัราการเกดิความ

รอนต่ำ และใชเวลานาน สงผลตอตนทนุดานพลงังาน เนือ่งจาก

ตนทนุพลงังานจะแปรผนัตรงกบัราคามนัในตลาดโลก ซึง่มแีนว

โนมสูงขึ้นทุกวัน (อรรถพล และฤทธิชัย, 2550) นอกจากนี้

ผลกระทบที่สำคัญจากการที่อาหารรับความรอนเปนเวลานาน

ทำใหสญูเสยีคณุภาพและคณุลกัษณะของอาหารดานตางๆ

ดงันัน้ จงึไดมกีารพยายามศกึษาแนวทางการหาวธิกีารให

ความรอนที่สามารถลดขอจำกัดในดานการถายความรอน การ

สิ้นเปลืองพลังงาน เพื่อนำมาพัฒนาใชในงานอุตสาหกรรม

แปรรปูอาหารและผลผลติทางการเกษตร จงึไดมกีารศกึษาและ

พฒันาแนวคดิการใชคลืน่แมเหลก็ไฟฟาซึง่เปนแหลงพลงังาน

ในการสรางความรอนประสิทธิภาพสูง สามารถเหนี่ยวนำให

เกดิความรอนจากภายในตวัอาหารเอง จงึมอีตัราการสรางความ

รอนทีร่วดเรว็ ทำใหอาหารมลีกัษณะทางกายภาพทีด่ ี (ส ี เนือ้

สมัผสั กลิน่ รสชาต)ิ และสามารถรกัษาวติามนิ เกลอืแร และสาร

อาหารที่สำคัญไวได เพื่อเปนแนวทางในการประยุกตใชแทน

การใหความรอนดวยอปุกรณแลกเปลีย่นความรอนทีม่ขีอกำจดั

ในกระบวนการแปรรูปอาหารอยางมาก (Assawarachan and

Noomhorm, 2008)

1. ความรูพื้นฐานของคลื่นแมเหล็กไฟฟาคลืน่แมเหลก็ไฟฟา เปนพลงังานทางกายภาพ ซึง่ไมตอง

ใชตวักลางในการเคลือ่นทีจ่งึสามารถเคลือ่นทีใ่นสญุญากาศได

และเกิดจากการรบกวนทางแมเหล็กไฟฟา (Electromagnetic

Disturbance) โดยการทำใหสนามไฟฟาหรือสนามแมเหล็กมี

การเปลี่ยนแปลง เมื่อสนามไฟฟามีการเปลี่ยนแปลงจะเหนี่ยว

นำใหเกิดสนามแมเหล็ก หรือถาสนามแมเหล็กมีการเปลี่ยน

แปลงกจ็ะเหนีย่วนำใหเกดิสนามไฟฟาโดยคลืน่แมเหลก็ไฟฟา

เปนคลืน่ตามขวางทีเ่กดิจากคลืน่ไฟฟาและคลืน่แมเหลก็ตัง้ฉาก

กนัและเคลือ่นทีไ่ปยงัทศิทางเดยีวกนั ดวยความเรว็ 299,792,458

เมตรตอวนิาท ีหรอืเทยีบเทากบัความเรว็แสง ประกอบดวยสนาม

ไฟฟาและสนามแมเหล็กที่มีการสั่นในแนวตั้งฉากกัน และอยู

บนระนาบตัง้ฉากกบัทศิการเคลือ่นทีข่องคลืน่ (รปูที ่1)

จากหลกัการทีว่าวตัถใุดๆ ในจกัรวาลทีม่อีณุหภมูสิงูกวา

ศนูยสมบรูณ สามารถปลอยคลืน่แมเหลก็ไฟฟาออกมาได โดย

รูปแบบหนึ่งการถายเทพลังงานของคลื่นแมเหล็กไฟฟามีการ

ถายเทพลังงานจากแหลงที่มีพลังงานสูงแผรังสีออกไปรอบๆ

โดยมีคุณสมบัติที่เกี่ยวของกับคลื่นแมเหล็กไฟฟาซึ่งคลื่นแม

เหล็กไฟฟาจะมีลักษณะเฉพาะทั้งความยาวคลื่น (wavelength,

l) และความถี ่(frequency, f) โดยอตัราเรว็ในการเคลือ่นทีข่อง

คลื่นแมเหล็กไฟฟาเทียบเทาความเร็วแสงในอากาศหรือ

สญุญากาศ (ผดงุศกัดิ,์ 2551) จงึสงผลใหการเหนีย่วนำความรอน

ของคลื่นแมเหล็กไฟฟาจะมีประสิทธิภาพของในการสราง

ความรอนไดดกีวาการเผาไหมของเชือ้เพลงิทัว่ไปหลายลานเทา

ซึง่เปนตามทฤษพีลงังานจลนของความรอน (Kinetic Theory of

heat) และ ทฤษฎคีลืน่แมเหลก็ไฟฟา ของ เจมสคลารก แมกเวล

ดงันัน้ แนวคดิทีจ่ะพฒันาคลืน่แมเหลก็ไฟฟามาประยกุตใชใน

การใหความรอนในการแปรรูปอาหารจึงถูกพัฒนาขึ้นอยาง

ตอเนือ่งเพือ่ชวยลดขอจำกดัของกระบวนการใหความรอนแบบ

ดั้งเดิม

Assawarachan and Noomhorm (2008) ไดจำแนกนวตั

กรรมการใหความรอนดวยคลืน่แมเหลก็ไฟฟาทีถ่กูนำมามาใช

ในการแปรรปูอาหารดวยความรอนในอตุสาหกรรม ตามระดบั

ความถี่และความยาวคลื่นของคลื่นแมเหล็กซึ่งแสดงในแถบ

สเปกตรมัของคลืน่แมเหลก็ไฟฟา (รปูที ่2) ไดแก การเกดิความ

รอนดวยการแผรงัสอีนิฟราเรด (Infrared heating) ชวงความถี่

ประมาณ 1-100 เทราเฮริต, การเกดิความรอนดวยคลืน่ไมโครเวฟ

(Microwave Heating) ที่ชวงความถี่ประมาณ 915 - 2,450

เมกะเฮิรต และการเกิดความรอนดวยคลื่นวิทยุ (Radio Fre-

quency heating) ชวงความถีป่ระมาณ 13.56 - 40.68 เมกะเฮริต

โดยมรีายละเอยีด ดงันี้

รปูที ่1 ไดอะแกรมแสดงลกัษณะการเคลือ่นทีข่องคลืน่แมเหลก็ไฟฟา ภายใตสนามแมเหลก็และสนามไฟฟา

ทีม่า http://www.ndt-ed.org (วนัทีส่บืคน 1 พฤษภาคม 2554)


2. การเกดิความรอนดวยรงัสอีนิฟราเรด (Infrared

Heating)รังสีอินฟราเรด (Infrared, IR) มีชื่อเรียกอีกชื่อวา รังสี

ใตแดง หรอืรงัสคีวามรอน เปนคลืน่แมเหลก็ไฟฟาทีม่คีวามยาว

คลืน่อยรูะหวางคลืน่วทิยแุละแสงมคีวามถีใ่นชวง 1,011-1,014

เฮิรต มีความยาวคลื่นอยูระหวางแสงสีแดงกับคลื่นวิทยุโดย

กลไกการเกิดความรอนของรังสีอินฟราเรด การเหนี่ยวนำให

เกิดคลื่นความรอนและถายเทพลังงานความรอนไปวัตถุใน

ลกัษณะของการแพรรงัส ี แตรงัสอีนิฟราเรดมคีวามยาวคลืน่สัน้

กวาคลื่นแมเหล็กไฟฟาชนิดอื่นๆ สงผลใหรังสีอินฟราเรดมี

ความลกึของการทะลทุะลวง (Penetration Depth) ของคลืน่ความ

รอนต่ำ โดยเกิดไดที่บริ เวณชั้นผิวของอาหารเทานั้น

(Assawarachan, 2005) อยางไรกต็าม รงัสอีนิฟราเรดมอีตัราการ

เกดิคลืน่ความรอนสงูและสงผลตอการเปลีย่นแปลงคณุสมบตัิ

ทางกายภาพและเคมขีองผวิอาหาร เชน ทำใหผวิของอาหารมสีี

เขมขึน้ หรอืมกีลิน่หอม จงึนำมาใชในการอบแหงอาหารทีต่อง

การใหมีความชื้นต่ำ และตองการการเปลี่ยนแปลงของสี เชน

การอบแหงเมลด็กาแฟ ผงโกโก ใบชา ซึง่ผลพลอยไดกค็อืชวย

ใหสขีองผลติภณัฑมคีณุภาพดยีิง่ขึน้ (วไิล, 2547) สำหรบัหลกั

การของการเกดิความรอนดวยรงัสอีนิฟราเรดนัน้มหีลกัการเชน

เดยีวกบัการแผรงัสคีวามรอนของแสงอาทติยทีส่องมายงัพืน้โลก

ดงันัน้ กลไกการเกดิความรอนดวยรงัสอีนิฟราเรดเปนลกัษณะ

การแผรงัสขีองคลืน่ความรอนทีอ่ณุหภมูสิงู แตสงผานคลืน่ความ

รอนไดถงึระดบัชัน้ผวิหนาของอาหาร (ความยาวคลืน่ของรงัสี

ประมาณ 3-10 ไมโครเมตร) การใหความรอนดวยรงัสอีนิฟาเรด

จงึประยกุตใชงานกบัอตุสาหกรรมอาหารตางๆ เชน การอบแหง

วตัถเุกษตรทีค่วามชืน้สงูและการอบขนมเพือ่เรงการเกดิปฏกิริยิา

สีน้ำตาลในอุตสาหกรรมเบเกอรี่ ปจจุบันจึงมีการพัฒนา

อินฟราเรดฮีทเตอรขึ้นมาใชในอุตสาหกรรมโดยอินฟราเรด

ฮทีเตอรสามารถประหยดัพลงังานไฟฟาในการสรางคลืน่ความ

รอนไดถงึ รอยละ 30 ถงึ 50 เมือ่เทยีบกบัอตัราการสิน้เปลอืงพลงั

งานของฮทีเตอรชนดิอืน่ และประหยดัเวลาในการเหนีย่วนำให

เกดิความรอนได 1-10 เทา (อรรถพล และ ฤทธชิยั, 2552)

Nowak and Lewicki (2004) พบวาการใชอินฟราเรด

ฮีทเตอรในการอบแหงจะมีประสิทธิภาพในการโอนถาย

พลังงานจากพลังงานไฟฟาเปนพลังงานความรอนไดดีกวา

ฮทีเตอรไฟฟาถงึรอยละ 35-45 โดยใชฮทีเตอรอนิฟราเรด 175

วตัต ทีร่ะดบัความยาวคลืน่ 1200 นาโนเมตร (รปูที ่3) ในการอบ

แหงตวัอยางแอบเปลสไลด พบวามอีตัราการอบแหงทีร่วดเรว็

และใชเวลาในการอบแหงนอยกวาการใหความรอนดวยลมรอน

สงผลใหอาหารมคีณุภาพทีด่ ี ดงันัน้ กระบวนการอบแหงโดย

การใชอินฟราเรดฮีทเตอร จึงเหมาะสมกับการอบแหงผลผลิต

ทางการเกษตร อาทเิชน ผกั ผลไม และ ธญัพชื ทีม่คีวามชืน้ทีผ่วิ

สูง (Togrul, 2006) อยางไรก็ตามขอจำกัดที่สำคัญของการให

ความรอนดวยรังสีอินฟราเรดคือ การสงถายพลังงานจะมี

ประสทิธภิาพการถายเทความรอนต่ำในสภาวะอากาศคงทีแ่ละ

ความสามารถการกระจายความรอนไมดนีกั แตจดุเดนทีส่ำคญั

ของอัตราการเกิดความรอนและการประหยัดพลังงานของการ

ใหความรอนดวยรังสีอินฟราเรด จึงไดมีความพยายามหา

แนวทางการนำรงัสอีนิฟราเรดมาใชรวมกบักบัเทคโนโลยกีาร

แปรรปูแบบอืน่ๆ เชน การนำระบบการสัน่สะเทอืนมาใชเพือ่

ชวยกระจายความรอนของรงัสอีนิฟราเรดในตวัอยางขาวเปลอืก

ความชืน้สงู ซึง่ผลการศกึษาวาอตัราการแพรของความชืน้มคีาสงู

ขึน้ สงผลใหอตัราการอบแหงทีเ่รว็และลดปรมิาณขาวหกัจากการ

รปูที ่2 แถบสเปกตรมัของคลืน่แมเหลก็ไฟฟาทีร่ะดบัความถีต่างๆ

ทีม่า : http://www.worsleyschool.net (วนัทีส่บืคน 9 พฤษภาคม 2554)


สขีาว (Das et al., 2009)

นอกจากนี้ยังพบงานวิจัยในดานการศึกษาสภาวะที่

เหมาะในการอบแหงดวยรงัสอีนิฟราเรดรวมกบัการอบแหงโดย

ใชลมรอนตามกลไกการอบแหงแบบตาง กเ็ปนทีส่นใจกนัอยาง

มาก เชนการอบแหงแบบฟลอูไิดซเบด (Fluidized Drying) รวม

การใหความรอนดวยรังสีอินฟราเรด ซึ่งเทคโนโลยีดังกลาว

จะชวยเพิ่มประสิทธิภาพของการอบแหงทั้งดานสมรรถนะ

การอบแหงและทำใหคุณภาพของผลิตภัณฑอาหารอบแหงมี

คณุภาพทีด่ขีึน้ Dondee et al. (2011) ศกึษาการอบแหงถัว่เหลอืง

ดวยเครือ่งอบแหงฟลอูไิดซเบดรวมกบัการใหความรอนดวยรงัสี

อนิฟาเรด (รปูที ่4) พบวาสามารถชวยลดอตัราการแตกราวของ

ถัว่เหลอืงอบแหงไดด ีชวยลดการเปลีย่นแปลงส ีและการสญูเสยี

ปรมิาณโปรตนีในระหวางการอบแหง เชนเดยีวกบังานวจิยัของ

Das et al. (2004) และ Meeso et al. (2004) ตางก็พบวาการ

อบแหงแบบฟลูอิไดซเบดรวมการรังสีอินฟาเรด สามารถชวย

ปรบัปรงุคณุภาพของผลติภณัฑอาหารอบแหง โดยสามารถเพิม่

คณุภาพของขาวนึง่ (parboiled rice) และชวยลดอตัราการแตก

หกัของขาวเปลอืกระหวางการสขีาวไดเปนอยางด ีนอกจากการ

นำการอบแหงแบบฟลอูไิดซเบดรวมการรงัสอีนิฟราเรดแลว ยงั

มรีายงานวจิยัอกีจำนวนมากทีป่ระยกุตใชรงัสอีนิฟราเรดรวมกบั

การการอบแหงระบบอืน่ เชนการอบแหงแผนกลวยดวยระบบ

การอบแหงดวยไอน้ำยิง่ยวดรวมกบัรงัสอีนิฟราเรดเพือ่ชวยเรง

อัตราการอบแหงและสามารถลดอัตราการแหงแตกของโครง

สรางเซลลทีผ่วิหนาไดเปนอยางด ี(Nimmol et al., 2007)

3. การเกิดความรอนดวยคลื่นไมโครเวฟ (Micro-

wave Heating)คลื่นไมโครเวฟเปนคลื่นแมเหล็กไฟฟาในชวงความถี่

ระหวาง 300 เมกะเฮริต - 300 จกิะเฮริต แตเนือ่งจากความถีข่อง

คลืน่ไมโครเวฟจะมคีาใกลเคยีงคลืน่วทิยสุือ่สารและคลืน่เรดาร

ทำใหไปรบกวนระบบการสือ่สาร ดงันัน้องคการ Federal Com-

munication Commission ประเทศสหรฐัอเมรกิาจงึไดกำหนดชวง

ความถีข่องคลืน่ไมโครเวฟสำหรบักระบวนการใหความรอนไว

2 ระดับความถี่ ไดแก 915±13 เมกะเฮิรต และ 2,450±50

เมกะเฮิรต แตสำหรับกลุมประเทศแถบยุโรปอาจจะมีการใช

ระดบัความถี ่ 896 เมกะเฮริต โดยกลไกการเกดิความรอนดวย

คลื่นไมโครเวฟจะแตกตางกับการเกิดความรอนของรังสี

อินฟราเรดที่เหนี่ยวนำใหเกิดคลื่นความรอนและแผรังสีไปสู

วัตถุ ในขณะที่คลื่นไมโครเวฟจะเหนี่ยวนำใหเกิดความรอน

ภายในตวัวสัดเุมือ่เกดิอนัตรกริยิากบัวสัด ุ(lossy material) โดย

กลไกการเกิดความรอนของคลื่นไมโครเวฟจะประกอบดวย

กลไกการเหนีย่วนำเชงิไอออน (ionic conduction) และกลไก

ชนดิการหมนุของทัง้สองขัว้ (dipolar rotation) การเกดิความรอน

ในอาหารดวยคลืน่ไมโครเวฟในวสัดทุางการเกษตรและวสัดดุบิ

รปูที ่3 ไดอะแกรม เครือ่งอบแหงลมรอน รวมกบัคลืน่ความรอนจากรงัสอีนิฟราเรด

ขนาดหองปฏบิตักิาร

ทีม่า : Nowak and Lewicki (2004)

รปูที ่4 ไดอะแกรม เครื่องอบแหงลมรอน รวมกับคลื่นความ

รอนจากรงัสอีนิฟาเรทขนาดหองปฏบิตักิาร

ทีม่า : Dondee et al. (2011)


ทางอาหารอาจจะอธิบายในลักษณะของการที่คลื่นไมโครเวฟ

เหนี่ยวนำใหโมเลกุลของน้ำภายในวัสดุทางการเกษตรเกิดการ

หมุนเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงขั้วไฟฟาอยางรวดเร็ว ผลของ

การหมุนนี้ทำใหเกิดการเสียดสีของโมเลกุลของน้ำภายใน

อาหาร กอใหเกิดความรอนในอาหารไดอยางรวดเร็ว (หรือ

อธิบายไดตามหลักของฟสิกสวาเปนผลของโมเมนตัมในการ

ชนหรือเสียดสีกันในระหวางโมเลกุลของน้ำจนเกิดเปนความ

รอน) ดงันัน้ วธินีีจ้งึเปนการเกดิความรอนจากภายในตวัอาหาร

เองเชนเดยีวกบัการใหความรอนดวยรงัสอีนิฟราเรดและการให

ความรอนดวยคลื่นวิทยุ ทำใหการเกิดความรอนดวยคลื่น

ไมโครเวฟไมมีผลกระทบจากปญหาของการถายเทความรอน

(Assawarachan and Noomhorm, 2008) โดยปจจยัทีม่ผีลตออตัรา

การเกดิความรอนดวยคลืน่ไมโครเวฟ ไดแกคาคงทีไ่ดอเิลก็ตรกิ

(dielectrical constant) ของวสัดทุีค่ลืน่ไมโครเวฟแพรกระจาย

เขาไปอาหารและผลผลติทางการเกษตร ซึง่มนี้ำเปนองคประกอบ

หลัก ตลอดจนเกลือแรตางๆ ที่ละลายอยูในน้ำ เชน โซเดียม

คลอไรดโพแทสเซียมคลอไรด และแคลเซียมคลอไรด ดังนั้น

การทำใหเกดิความรอนดวยคลืน่ไมโครเวฟจงึสามารถประยกุต

ใชกับอาหารและผลผลิตทางการเกษตรไดเกือบทุกชนิด คลื่น

ไมโครเวฟทีร่ะดบัความถี ่ 915 เมกะเฮริต และ 2,450 เมกะเฮริต

ซึง่มคีวามยาวคลืน่โดยประมาณ 32.8 และ 12.2 เซนตเิมตร และ

คาความยาวคลืน่จะเปนตวัแปรทีม่ผีลตอคาความลกึของการทะลุ

ทะลวงของคลืน่ไมโครเวฟ (penetration depth of microwave)

หรอืความลกึเชงิกำลงั (penetration depth) ซึง่เปนคาสำคญัมาก

ทีส่ดุสำหรบัการวเิคราะหเชงิลกึของกระบวนการทำความรอน

ดวยคลืน่ไมโครเวฟ และเปนตวักำหนดประสทิธภิาพของระบบ

นอกจากนี้คาความลึกของการทะลุทะลวงของคลื่นไมโครเวฟ

จะขึน้อยกูบัคาคงทีไ่ดอเิลก็ตรกิ (dielectric constant, ε ′ ) และ

คาไดอเิลก็ตรกิลอสแฟกเตอร (dielectric loss factor, ε′′ )

ผดงุศกัดิ ์(2551) ไดแนะนำสมการพืน้ฐานในการคำนวณ

คาความลึกของการทะลุทะลวงของคลื่นแมเหล็กไฟฟา ซึ่งคา

ความลึกของการทะลุทะลวงของคลื่นแมเหล็กไฟฟาซึ่งเปน

ฟงกชันของคาคงที่ไดอิเล็กตริกและคาไดอิเล็กตริกลอสแฟก

เตอรสามารถแสดงดงันี้

DP = 0

2

λ ε

πε

′

′′

เมือ่ DP คอื ระดบัความลกึในแนวตัง้ฉากกบัผวิตกกระทบ

ซึ่งแสดงความสามารถในการทะลุทะลวงไดคลื่นไมโครเวฟ

จนระดบัพลงังานของคลืน่ลดลงเหลอืรอยละ 37 (1/e)

0λ คอื ความยาวคลืน่ในฟรสีเปซหรอืทีว่าง (free space)

จากสมการแสดงการคำนวณเพื่อหาคาความลึกของการ

ทะลุทะลวงของคลื่นแมเหล็กไฟฟา พบวาวัสดุที่มีคาไดอิเล็ก

ตริกลอสแฟกเตอรสูงจะมีคาความลึกในการทะลุทะลวงของ

คลืน่ไดต่ำเมือ่เทยีบกบัวสัดทุีม่คีาไดอเิลก็ตรกิลอสแฟกเตอรต่ำ

กวา และยังพบวาผลของความถี่ของคลื่นแมเหล็กหรือคลื่น

ไมโครเวฟมผีลตอความลกึของการทะลทุะลวงเชนกนั

นอกจากนี ้Singh และ Heldman (2001) ไดแนะนำสมการ

พืน้ฐานในการคำนวณคาความลกึของการทะลทุะลวงของคลืน่

ไมโครเวฟของวตัถดุบิทางอาหาร โดยพฒันารปูแบบของสมการ

จากสมการในการคำนวณคาความลึกของการทะลุทะลวงของ

คลื่นแมเหล็กไฟฟาที่มีผลตอการถายเทพลังงานระหวางคลื่น

ไมโครเวฟกบัวตัถดุบิทางอาหารทีส่มัผสักบัคลืน่ไมโครเวฟ ซึง่

เปนฟงกชนัของคณุสมบตัทิางไฟฟา (electrical properties) โดย

มรีปูแบบสมการดงันี้

DP =

0.5

0

/ 2

21

2 1 tan

λ

π ε δ−

+

⎡ ⎤⎢ ⎥⎣ ⎦

เมื่อ ε ′ คอื คาคงทีไ่ดอเิลก็ตรกิ (dielectric constant,)

ε′′ คอื คาไดอลิก็ตรกิลอสแฟกเตอร (dielectric loss

factor) ซึง่มเีทากบั / tanε δ

คลืน่ไมโครเวฟทีร่ะดบัความถี ่ 915 เมกะเฮริต มคีวามลกึ

ในการทะลทุะลวงของคลืน่ไมโครเวฟ ทีร่ะดบัความลกึ 0.130

เมตร ในขณะทีค่ลืน่ไมโครเวฟระดบัความถี ่ 2,450 เมกะเฮริต

มคีวามสามารถในการทะลทุะลวงไดเพยีง 0.049 เมตร ดงันัน้

การประยกุตคลืน่ไมโครเวฟทีร่ะดบัความถี ่915 เมกะเฮริต จงึ

ถูกนำมาศึกษาเพื่อพัฒนาเพื่อใหความรอนกับอาหารใน

กระบวนใหความรอนอยางปลอดเชือ้ในอาหาร Lau and Tang

(2002) ศกึษาการพาสเจอไรซหนอไมฝรัง่จำนวน 1.8 กโิลกรมั

ทีบ่รรจใุนขวดแกว ทีอ่ณุหภมู ิ88 oซ.โดยใชคลืน่ไมโครเวฟที่

ระดับความถี่ 915 เมกะเฮิรต ซึ่งผลการศึกษาพบวา การ

พาสเจอไรซดวยคลืน่ไมโครเวฟสามารถชวยรกัษาคณุภาพดาน

เนื้อสัมผัสและสีของหนอไมฝรั่งไดดีกวาการพาสเจอไรซดวย

น้ำรอน อยางไรกต็ามแหลงกำเนดิคลืน่ไมโครเวฟระดบัความถี่

915 เมกะเฮริต กม็รีาคาสงูกวาระดบัความถี ่2,450 เมกะเฮริต ถงึ

30 เทาซึ่งเปนขอจำกัดอยางมากในการศึกษาวิจัย ดังนั้น คลื่น

ไมโครเวฟทีร่ะดบัความถี ่2,450 เมกะเฮริต จงึถกูใชในการศกึษา

อยางแพรหลาย อยางไรกต็าม ระดบัความถีด่งักลาวมขีอจำกดัใน

ดานความสามารถของการทะลทุะลวงของคลืน่ไมโครเวฟ จงึไม

เหมาะกบัการใหความรอนเพือ่ฆาเชือ้ผลผลติทางการเกษตรหรอื

อาหารที่มีขนาดใหญ การพาสเจอไรซและการสเตอรไิลซดวย

คลื่นไมโครเวฟจึงยังไม เปนที่ยอมรับในดานของความ


ปลอดภัยเนื่องจากมีความเสี่ยงสูงที่เชื้อจุลินทรียจะเหลือรอด

เนือ่งจากยงัไมสามารถมัน่ใจไดวาอาหารจะไดรบัความรอนทัว่

ถงึกนัทกุจดุตามทีต่องการหรอืไม แตจดุเดนทีน่าสนใจในดาน

ความสามารถในการเหนีย่วนำความรอนในอตัราทีร่วดเรว็ จงึถกู

พัฒนาและนำมาใชในกระบวนการอบแหง (drying process)

เพือ่ลดความชืน้ในอาหารและผลผลติทางการเกษตรโดยการอบ

แหงดวยคลื่นไมโครเวฟเปนที่ยอมรับทั้งในดานกระบวน

การอบแหงทีม่ปีระสทิธภิาพสงูและสามารถรกัษาคณุภาพของ

ผลติภณัฑอบแหงไดดเีมือ่เปรยีบเทยีบกบักระบวนการอบแหง

ดวยลมรอน จากผลการศกึษาของ Maskan (2001) และ Ozkan

et al. (2007) ซึ่งมีขอสรุปในทิศทางเดียวกัน เนื่องจากพบวา

การอบแหงดวยคลื่นไมโครเวฟมีอัตราการอบแหงทีร่วดเรว็

กวาการใชลมรอนและสงผลดีตอคุณภาพสีของผลิตภัณฑอบ

แหง โดยการอบแหงผลกีวีและผักขมดวยคลื่นไมโครเวฟและ

ชวยลดอตัราการสญูสลายสารคลอโรฟลล (รงควตัถทุีใ่หสเีขยีว)

และลดการเกิดปฏิกิริยาสีน้ำตาลที่เรงดวยเอนไซมจากการให

ความรอนเปนเวลานาน อยางไรก็ตามการใชคลื่นไมโครเวฟ

เปนแหลงพลังงานในการอบแหงเพียงอยางเดียวมีการสิ้น

เปลอืงพลงังานมากและมคีวามซบัซอนในการควบคมุอณุหภมูิ

ของวสัดใุนระหวางการอบแหง ซึง่สงผลกระทบตอการสญูสลาย

สารทีม่คีวามไวตอความรอนอยางมาก จึงไดมีการประยุกตใช

ระบบผสมผสาน (hybrid system) ระหวางคลืน่ไมโครเวฟ

และลมรอน โดยใชลมรอนเพื่อเซลลและลดความชื้นในชวง

คาบเวลาที่อัตราการอบแหงคงที่ (constant rate period) เพือ่

ลดปรมิาณน้ำอสิระทีผ่วิหนาเซลล และใชคลื่นไมโครเวฟอบ

แหงในชวงคาบเวลาที่อัตราการอบแหงลดลง (falling rate

period) ซึง่ระบบผสมผสานนีม้ปีระสทิธภิาพในการอบแหงทีส่งู

และสามารถชวยรกัษาคณุภาพของผลติภณัฑอาหารอบแหงได

เปนอยางดี

Alibas (2007) เปรียบเทียบอัตราการอบแหงและ

คุณภาพของ อบแหงแผนฟกทอง ดวยลมรอน คลืน่ไมโครเวฟ

และระบบผสมผสานระหวางลมรอนและคลืน่ไมโครเวฟ พบวา

ระบบผสมผสานมอีตัราการการอบแหงทีส่งูกวา 2.18 และ 1.15

เทาและคุณภาพสีที่ดีกวาการอบแหงดวยดวยลมรอนและคลื่น

ไมโครเวฟ ผลผลติเกษตรเชงิอนภุาค (particulate agricultural

product) ที่มีลักษณะเปนเม็ดหรือชิ้นหั่นยอย โดยลักษณะที่

สำคัญของผลผลิตเกษตรเชิงอนุภาคคือมีปริมาณพื้นที่ผิวมาก

และมีน้ำที่ผิวหนาของโครงสรางเซลลจำนวนมาก ดังนั้น

การอบแหงดวยลมรอนแบบปกติในชวงของคาบเวลาที่อัตรา

การอบแหงคงที่ จึงไมเพียงพอในการลดความชื้นของผลผลิต

ดังกลาวได

การประยกุตใชเทคนคิฟลอูไิดซเบดหรอืสเปาเตด็เบดมา

ใชรวมกบัคลืน่ไมโครเวฟ เพือ่ศกึษาการอบแหงผลผลติเกษตร

เชงิอนภุาค ผลการศกึษาพบวามปีระสทิธภิาพสงูในการกระจาย

ความรอนและอัตราการอบแหงที่รวดเร็ว ชวยลดเวลาเวลาใน

การอบแหงลดลง 3-5 เทาเมื่อเทียบกับการอบแหงทั่วไป สง

ผลใหผลติภณัฑมคีณุภาพทีด่กีวาเมือ่เปรยีบเทยีบกบัการอบแหง

ดวยฟลูอไิดซเบดเพยีงอยางเดยีว สอดคลองกบัผลงานวจิยัของ

Feng et al. (2001) และ Goksu et al. (2005) ใชคลืน่ไมโครเวฟ

รวมกบัการการอบแหงดวยเทคนคิฟลอูไิดซเบด พบวาสามารถ

ลดเวลาในการอบแหงไดมากกวารอยละ 50 เมื่อเทียบกับการ

อบแหงดวยฟลอูไิดซเบดเพยีงอยางเดยีว เชนเดยีวกบัผลการวจิยั

ของ Assawarachan et al., (2011) ศกึษาระบบการอบแหงขาว

เปลอืกดวยระบบ vibro-fluidized bed รวมกบัคลืน่ไมโครเวฟ

สำหรับวัสดุทางการเกษตรที่มีขนาดเล็กและมีคุณสมบัติใน

การดูดกลืนคลื่นนอย (low lossy material) โดยออกแบบแอ

พพลเิคเตอร (applicator) ใหเปนลกัษณะเรโซเนนซโหมดเดยีว

(single resonant mode)โดยผลการศกึษาพบวาสามารถชวยลด

เวลาในการอบแหงของ vibro-fluidized bed ไดมากถงึ 6.9 เทา

แตใชพลงังานในระบบใกลเคยีงกนั (รปูที ่5)

รปูที ่5 ไดอะแกรมเครือ่งอบแหงระบบ MicrowaveVibro-Fluidized Bed

ทีม่า : Assawarachan et al., (2011)


นอกจากนี้ยังมีการนำมาใชรวมกับระบบสุญญากาศ

(microwave vacuum drying) ใชลดอุณหภูมิของความรอนที่

สมัผสักบัอาหาร จากการทีเ่กดิความรอนในอตัราทีร่วดเรว็และใช

เวลาในการแปรรูปเพียงสั้นๆ ทำใหวิธีนี้ชวยพัฒนาทั้งในดาน

การผลติและคณุภาพของอาหารไดอยางด ีเชน การรกัษาสแีละ

สารประกอบทีใ่หกลิน่และรสทีส่ำคญัในอาหาร นกัวจิยัหลาย

ทานไดศึกษาคุณภาพที่เปลี่ยนแปลงไปของผลผลิตทางการ

เกษตรดวยการอบแหงดวยคลื่นไมโครเวฟภายใตสภาวะ

สุญญากาศ ซึ่งผลการศึกษาพบวาการอบแหงภายใตสภาวะ

สญุญากาศจะใหอตัราการอบแหงทีร่วดเรว็ อกีทัง้คณุภาพของ

ผลผลิตทางการเกษตรที่ศึกษาจะมีคุณภาพที่ดีเยี่ยม โดยรักษา

ความสดของสีและปริมาณสารประกอบที่ใหกลิ่นและรส

(Volatile Compounds) ทีส่ำคญัไดดกีวาการอบแหงดวยลมรอน

Assawarachan and Noomhorm (2009) ศึกษาการนำคลื่น

ไมโครเวฟมาใชในการระเหยน้ำสบัปะรดเขมขนภายใตสภาวะ

สญุญากาศ พบวามอีตัราการระเหยทีส่งูกวาและคณุภาพสดีกีวา

รวมทั้งใชพลังงานในการระเหยนอยกวาการระเหยระบบ

สุญญากาศที่ใชไอน้ำเปนแหลงใหความรอน นอกจากนี้ใน

รายงานวจิยัของ Assawarachan and Noomhorm (2011) พบวา

การใชคลื่นไมโครเวฟในระเหยน้ำสับปะรดเขมขนภายใต

ระบบสญุญากาศ ไมสงผลกระทบตอคาความหนดืปรากฏของน้ำ

สปัปะรดเขมขนและมปีรมิาณสารแคโรทนีอยด (Carotenoids)

ทีห่ลงเหลอืในน้ำสบัปะรดในปรมิาณทีม่ากกวา เมือ่เปรยีบเทยีบ

กบัน้ำสปัปะรดทีร่ะเหยระบบสญุญากาศดวยไอน้ำ

4. การเกิดความรอนดวยคลื่นวิทยุ (Radio Fre-

quency Heating)การเกดิความรอนดวยคลืน่วทิย ุเปนเทคโนโลยกีารสราง

ความรอนทีเ่ปนผลพลอยไดจากเทคโนโลยกีารผลติอาวธุ ในชวง

สงครามโลกครัง้ที ่ 2 ซึง่เปนเทคโนโลยใีนการเหนีย่วนำความ

รอนดวยคลืน่แมเหลก็ในชวงความถี ่13.56±0.007 และ 40.68 ±

0.162 เมกะเฮริต ซึง่มคีวามยาวคลืน่โดยประมาณ 10-11.2 เมตร

และมสีามารถแทรกเขาไปเหนีย่วนำใหเกดิความรอนในตวัวตัถุ

เปนโลหะได (Tang et al., 2005) ในขณะทีค่ลืน่ไมโครเวฟจะถกู

สะทอนกลับมาถาวัตถุนั้นเปนโลหะโดยหลักการในการเกิด

ความรอนของคลืน่วทิย ุเมือ่วตัถอุยรูะหวางขัว้อเิลก็โทรดจะถกู

เหนี่ยวนำดวยคลื่นวิทยุใหโมเลกุลมีขั้วในตัววัตถุนั้นเกิดการ

หมุนและเสียดสีกันอยางรุนแรง ซึ่งผลของการเสียดสีกัน

ระหวางโมเลกุลอยางรุนแรงทำใหเกิดเปนพลังความรอน ซึ่ง

เปนหลกัการเดยีวกบัการเกดิความรอนดวยคลืน่ไมโครเวฟ แตมี

อัตราการเหนี่ยวนำคลื่นแมเหล็กที่หนาแนนกวาและมีความ

สามารถในทะลผุานไดดกีวาคลืน่ไมโครเวฟ (Marra et al., 2009)

โดยการเหนีย่วนำความรอนดวยคลืน่วทิยจุะมอีตัราการเกดิความ

รอนสูง และใหความรอนมากกวา 200-1,000 oซ. จากผลการ

เปรยีบเทยีบอตัราการเกดิความรอนในสารมาตรฐาน (น้ำกลัน่)

ดวยหมอตมทีใ่ชฮทีเตอรไฟฟาขนาด 1.5 กโิลวตัต และหมอตม

ทีใ่ชวธิเีหนีย่วนำความรอนดวยคลืน่วทิย ุทีร่ะดบัความถี ่27.123

เมกะเฮิรต พบวาหมอตมที่ใชหลักการเหนี่ยวนำดวยคลื่นวิทยุ

จะใชเวลานอยถงึ 25 เทาในการตมน้ำในอตัราการความรอนที่

เทากนั (Laycock et al., 2003) เชนเดยีวกบัผลการวจิยั ของ Guo

et al. (2006) เปรียบเทียบประสิทธิภาพในการยับยั้งการเจริญ

เตบิโตของเชือ้ Escherichia coli K12 ของตวัอยางเนือ้ววั ซึง่หมอ

ตมที่ใชวิธีเหนี่ยวนำความรอนดวยคลื่นวิทยุจะชวยลดเวลาใน

ใหความรอนในกระบวนแปรรปูดงักลาวถงึ 30 เทาเมือ่เทยีบกบั

การใหความรอนดวยหมอตมที่ใชฮีทเตอรไฟฟาและมี

ประสทิธภิาพในการยบัยัง้การเจรญิเตบิโตของเชือ้ Escherichia

รปูที ่ 6 การเหนีย่วนำความรอนของเทคโนโลย ี Induction Heating

ทีม่า : http//www.gpgyjr.com.cn (วนัทีส่บืคน 18 พฤษภาคม 2554)

T = 30-40oC T = 85-100oC T = 350-900oC


coli K12 ไดดกีวา เนือ่งจากเนือ้ววัจะไดรบัความรอนผานตวักลาง

น้ำในหมอตมแลว และยังไดรับความรอนจากการเหนี่ยว

นำความรอนดวยคลืน่วทิยโุดยตรง Orsat et al. (2004) ศกึษา

การนำคลืน่วทิยทุีก่ำลงัวตัต 600 กโิลวตัตและระดบัความถี ่27.12

เมกะเฮริต ใชในการพาสเจอไรซเนือ้แฮมซึง่บรรจใุนพลาสตกิ

ฟลมแบบสญุญากาศ ทีช่วงอณุหภมู ิ75 และ 85 oซ. เปนเวลา 5

นาท ีพบวาเนือ้แฮมทีผ่านการพาสเจอไรซดวยคลืน่วทิยมุอีตัรา

การลดลงของจลุนิทรยีทีม่ากกวา แตมกีารสญูเสยีน้ำหนกัทีน่อย

กวา นอกจากนีย้งัมคีณุภาพดานประสาทสมัผสัทีด่กีวาเนือ้แฮม

ทีพ่าสเจอไรซดวยแบบปกติ

เมือ่เปรยีบเทยีบกบัการใหความรอนดวยรงัสอีนิฟราเรด

และคลืน่ไมโครเวฟ พบวาการใชความรอนดวยคลืน่วทิยเุพือ่ให

ความรอนแกอาหารโดยตรงยังไมเปนที่นิยมนัก เนื่องจากมี

ตนทนุดานเครือ่งกำเนดิคลืน่วทิย ุมรีาคาแพงกวามาก อยางไร

กต็ามการเกดิความรอนดวยคลืน่วทิยจุะมปีระสทิธภิาพสงู เมือ่

ใชเหนี่ยวนำวัตถุที่เปนโลหะ เพราะในโมเลกุลของโลหะ

ประกอบดวยโมเลกลุมขีัว้ทีแ่ขง็แรง เมือ่ถกูเหนีย่วนำคลืน่วทิยุ

ภายใตความเขมของสนามไฟฟาและสนามแมเหล็ก โมเลกุล

ในโลหะจะเกิดการเสียดสีของโมเลกุลมีขั้วอยางรุนแรง เกิด

เปนพลงังานความรอนประสทิธภิาพสงู (รปูที ่6)

วิธีนี้จึงเปนที่นิยมสำหรับอุตสาหกรรมโลหะหนักเพื่อ

ใชในการหลอมโลหะ ตอมาจึงไดมีการพัฒนาการเหนี่ยวนำ

ความรอนดวยคลื่นวิทยุมาใชในระบบการใหความรอนแบบ

Induction Heating (IH) และนำมาประยกุตใชเหนีย่วนำภาชนะ

ที่ผลิตจากโลหะผสม เมื่อถูกเหนี่ยวนำดวยคลื่นวิทยุก็จะเกิด

ความรอนในตวัภาชนะทีอ่ณุหภมูสิงูและสมัผสักบัอาหาร ดงันัน้

อาหารจึงไดรับความรอนอยางรวดเร็ว เทคโนโลยีดังกลาวถูก

พฒันาและออกแบบสรางขึน้เปนเตาแมเหลก็ไฟฟา (รปูที ่7) ที่

มอีตัราการสรางความรอนในอาหารสงู

จะเหน็ไดวาถงึแมวธิกีารใหความรอนดวยคลืน่วทิยจุะไม

เปนที่นิยมใชกับอาหารโดยตรง แตก็สามารถนำไปประยุกต

สร างอุปกรณที่ ใหความรอนแกอาหารได เปนอย างดี

(Assawarachan and Noomhorm, 2008)

จากบทความขางตน สามารถกลาวโดยสรปุไดวาการใช

คลืน่แมเหลก็ไฟฟาเปนแหลงพลงังานความรอนมขีอดกีวาการ

ใหความรอนแบบเดมิอยหูลายประการ โดยคลืน่แมเหลก็ไฟฟา

จะเหนีย่วนำใหเกดิความรอนจากภายในตวัอาหารเอง ดวยอตัรา

การเพิม่ความรอนทีร่วดเรว็และมปีระสทิธภิาพสงู ใชเวลาสัน้ จงึ

ชวยรักษาลักษณะทางประสาทสัมผัสของอาหารไดดี แตทั้งนี้

นวัตกรรมการใหความรอนดวยคลื่นแมเหล็กไฟฟายังเปน

เทคโนโลยชีัน้สงู และมขีอจำกดัดานการผลติอกีหลายประการ

ดงันัน้ในการพฒันากระบวนการใหความรอนจากคลืน่พลงังาน

แมเหลก็ไฟฟาสำหรบัการแปรรปูอาหารยงัคงตองการความรทูาง

วชิาการและงานวจิยัทีเ่กีย่วของ เพือ่พฒันาใหเหมาะสมกบัการ

แปรรปูอาหารในระดบัอตุสาหกรรมตอไป

5. แนวทางการวิจัยของการประยุกตคลื่นแมเหล็ก

ไฟฟาในการแปรรูปอาหาร จากรายงานวจิยัทีผ่านมาเกีย่วกบักระบวนการใหความ

รอนดวยคลืน่แมเหลก็ไฟฟา ทีร่ะดบัความถีต่างๆ ตัง้ป ค.ศ. 2000

ถงึปจจบุนั พบประเดน็ทีน่าสนสำหรบัการวจิยัและเปนแนวทาง

ในการศึกษาและวิจัยในอนาคต ซึ่งสามารถจำแนกของเปน

หัวขอตางๆ ไดดงันี้

1) การเกิดความรอนดวยรังสีอินฟราเรด (Infrared

Heating): สำหรับการวิจัยในสวนของการเกิดความรอนดวย

คลืน่ความรอนจากรงัสอีนิฟราเรด มปีระเดน็ทีน่าสนใจและการ

พฒันานวตักรรมดานการใหความรอน ดงันี้

- การออกแบบระบบการใหความรอนดวยรังสี

อินฟราเรดรวมระบบการทำความรอนแบบอื่น เชน

การอบแหงดวยระบบฟลอูไิดซเบดทีอ่ณุหภมูติ่ำรวมกบั

คลืน่ความรอนจากรงัสอีนิฟราเรด

- การศกึษาการใชคลืน่ความรอนจากรงัสอีนิฟราเรด รวม

รปูที ่7 การทำงานของเตาแมเหลก็ไฟฟา ทีใ่ชเทคโนโลย ี IH

ทีม่า : http//www.eve.co.th (วนัทีส่บืคน 1 พฤษภาคม 2554)


กบัลมรอนในกระบวนการอบแหงแบบ 2 ขัน้ตอน เพือ่

เพิ่มคุณภาพของผลิตภัณฑอบแหง

- การศึกษากระบวนการอบแหง ดวยคลื่นความรอน

จากรงัสอีนิฟราเรด รวมกบั คลืน่แมเหลก็ไฟฟาชนดิอืน่

เชน คลืน่ไมโครเวฟ หรอื คลืน่วทิย ุเพือ่ปรบัปรงุเพิม่

ประสิทธิภาพของกระบวนการและลดขอจำกัดของ

คลื่นแมเหล็กไฟฟาชนิดอื่นๆ

2) การเกิดความรอนดวยคลื่นไมโครเวฟ (Microwave

Heating) และคลืน่วทิย ุ (Radio Frequency Heating): เนือ่ง

จากกลไกการเกิดความรอนที่เหมือนกัน จึงมีลักษณะการวิจัย

การพฒันานวตักรรม และประเดน็ทีน่าสนใจ ดงันี้

- การพัฒนาแบบจำลองทางคณิตศาสตรสำหรับการ

วเิคราะหการถายเทความรอนและมวลสารในวสัดพุรนุ

ทีไ่มอิม่ตวัและมวลสารในวตัถชุวีภาพ

- การพฒันาแบบจำลองทางคณติศาสตรในรปูแบบใหม

ของกระบวนการอบแหงวัสดุทางการเกษตร และ

นำองคความรไูปประยกุตใชในการออกแบบเครือ่งอบ

แหงซึ่งใชคลื่นไมโครเวฟ หรือ คลื่นวิทยุเปนตัว

เหนี่ยวนำความรอน

- การออกแบบระบบการใหความรอนคลื่นไมโครเวฟ

หรอื คลืน่วทิย ุสำหรบักระบวนการอบแหงรวมระบบ

การทำความรอนแบบอืน่ เชน ระบบไมโครเวฟ (คลืน่

วทิย)ุ -สเปาเตด็เบด หรอื ฟลอูไิดซเบด, การอบแหง

ระบบไมโครเวฟ (คลืน่วทิย)ุ สญุญากาศ

- การพฒันาการเหนีย่วนำความรอนดวยคลืน่ไมโครเวฟ

(คลืน่วทิย)ุเพือ่การกระตนุการเปลีย่นแปลงโครงสราง

ทางเคมีของมวลสารในวัตถุชีวภาพเชนการเรงอัตรา

การเกดิปฏกิริยิาใน ไบโอดเีซล

- การพัฒนาแบบจำลองทางคณิตศาสตรเพื่อทำการ

วิเคราะหกระบวนการเปลี่ยนแปลงเฟสสำหรับ

กระบวนการละลายอาหารแชเยือกแข็ง ดวยคลื่น

ไมโครเวฟ (คลืน่วทิย)ุในระบบ 3 มติ ิและปรากฏการณ

Thermal Runaway Heating อยางละเอยีด

สรุปจากบทความขางตน สามารถกลาวโดยสรปุไดวาการใช

คลื่นแมเหล็กไฟฟาเปนแหลงพลังงานความรอนมีจุดเดนที่

เหนอืการเกดิความรอนดวยวธิกีารแลกเปลีย่นความรอนผานตวั

กลางทางความรอนทัว่ไป หลายประการทัง้ในดานประสทิธภิาพ

ในการเกดิความรอน การดแูลรกัษา ตลอดจนการใชพลงังาน การ

สรางความรอนคลืน่ดวยแมเหลก็ไฟฟาจะเกดิความรอนขึน้ภาย

ในตัวอาหารเอง โดยอัตราการเกิดความรอนจะขึ้นอยูกับชนิด

และความถีข่องคลืน่แมเหลก็ไฟฟา ซึง่มอีตัราการเกดิความรอน

ทีร่วดเรว็และมปีระสทิธภิาพสงู ใชเวลาสัน้ จงึชวยรกัษาลกัษณะ

ขอไดเปรียบ

1. มีอัตราการใหความรอนที่สูง และสามารถชวย

เสริมคุณลักษณะของอาหารไดดีขึ้น เชน การ

ชวยใหมสีแีละกลิน่ทีด่ขีึน้

1. สามารถเกดิความรอนสงูและมปีระสทิธภิาพสงู

ในการเปลี่ยนพลังงานไฟฟาเปนพลังงานความ

รอน งายตอการใชและควบคมุ

2. สามารถใชกบัอาหารไดทกุประเภท และการแปร

รปูไดเกอืบทกุชนดิ

3. มงีานวจิยัรองรบัจำนวนมาก

1. สามารถนำไปประยุกตใชกับเครื่องใชไฟฟา

ที่มีอัตราการเกิดความรอนที่รวดเร็ว และ

ประสิทธิภาพสูงในการเปลี่ยนพลังงานไฟฟา

เปนพลงังานความรอนดวยเทคโนโลย ีInduction

heating

ขอเสียเปรียบ

1. มขีอจำกดัในเรือ่งรปูแบบการแปรรปูอาหาร

โดยสามารถใชไดกบัการอบและการทำแหง

อาหารเทานัน้

1. ไมเหมาะกบัการใชกบัอาหารทีม่ขีนาดใหญ

และยังไมเปนที่ยอมรับวาสามารถเกิดความ

รอนทั่วถึงกันทุกจุด เนื่องจากมีขอจำกัดใน

เรือ่งคาความลกึของการทะลทุะลวงของคลืน่

ไมโครเวฟ (penetration depth of microwave)

หรอืความลกึเชงิกำลงั (penetration depth)

1. คาใชจายในการผลติสงู

2. มีความเสีย่งตอการไดรบัอนัตรายจากการรัว่

ไหลของพลังงาน

ตารางที ่1 การเปรยีบเทยีบขอดแีละขอเสยีของการใหความรอนดวยคลืน่แมเหลก็ไฟฟาแบบตางๆ

วธิี

Infrared heating

Microwave heating

Radio frequency heating

ทีม่า: อรรถพล และฤทธชิยั (2550)


ทางประสาทสัมผัสของอาหารไดดี แตทั้งนี้นวัตกรรมการให

ความรอนดวยคลืน่แมเหลก็ไฟฟายงัเปนเทคโนโลยชีัน้สงู และ

มีขอจำกัดดานการผลิตอีกหลายประการ ดังนั้นในการพัฒนา

กระบวนการใหความรอนจากคลื่นพลังงานแมเหล็กไฟฟา

สำหรบัการแปรรปูอาหารยงัคงตองการความรทูางวชิาการและ

งานวิจัยที่เกี่ยวของ เพื่อพัฒนาใหเหมาะสมกับการแปรรูป

อาหารในระดบัอตุสาหกรรมตอไป

กิตติกรรมประกาศบทความวิชาการนี้ไดรับการสนับสนุนจากหนวยวิจัย


อุตสาหกรรมเกษตร มหาวิทยาลัยแมโจ ผูเขียนขอขอบคุณ

ศาสตราจารย ดร.อรรถพล นมุหอม รองศาสตราจารย ดร. สวุทิย

เตยี และ รองศาสตราจารย ดร.ทพิาพร อยวูทิยา ทีใ่หการอบรม

สัง่สอนและขดัเกลาความคดิสรางสรรคในการทำงานวจิยัและ

การเขียนบทความวิชาการตางๆ ตลอดจนการปลูกฝง

จรรยาบรรณของการเปนผใูหความรู

เอกสารอางอิงผดุงศักดิ์ รัตนเดโช. 2551. พื้นฐานการใหความรอนดวย

ไมโครเวฟ. พมิพครัง้ที ่1. สำนกัพมิพมหาวทิยาลยัธรรม

ศาสตร, กรงุเทพมหานคร.

วิไล รังสาดทอง. 2547. เทคโนโลยีการแปรรูปอาหาร. พิมพ

ครั้งที ่4 . บรษิทั เทกซ แอนด เจอรนลั พบัลเิคชนั จำกดั,

กรงุเทพมหานคร.

อรรถพล นมุหอม และ ฤทธชิยั อศัวราชนัย. 2550. คลืน่แมเหลก็

ไฟฟา พลังงานความรอนรูปแบบใหม. Food Focus

Thailand. ฉบบัที ่16 ประจำเดอืนกรกฎาคม 2550. หนา

28- 33.

อรรถพล นมุหอม และ ฤทธชิยั อศัวราชนัย. 2552. การออกแบบ

และเลือกขนาดฮีทเตอรไฟฟาใหเหมาะกับอุตสากรรม

แปรรูปอาหาร.Food Focus Thailand. ฉบับที่ 40

ประจำเดือนกรกฎาคม 2552. หนา 38- 40.

Alibas, I. 2007. Microwave, air and combined microwave-air-

drying parameters of pumpkin slices. LWT 40: 1445-

1451.

Assawarachan, R. 2005. Innovative Process Heating by

Electrotechnologies, Special Study Report, Asian

Institute of Technology, Bangkok, Thailand.

Assawarachan, R. and Noomhorm, A. 2008. Application

electromagnetic radiation technologies in food

processing: In The 2nd R&DID* International

Conference - 2008; University of the Thai Chamber of

Commerce, Bangkok, Thailand; Theme: Global

Competitiveness Through, Research and Development,

Innovation, Design.

Assawarachan, R. and Noomhorm, A. 2008. Production of Juice

Concentrate by Microwave Vacuum Evaporation.

International Journal of Food, Agriculture & Environment

6(3&4): 47-53.

Assawarachan, R. and Noomhorm, A. 2009. Changes in color

and rheological behavior of pineapple concentrate

through various evaporation methods. International

journal of agricultural and biological engineering 3(1):

74-84.

Assawarachan, R. Sripinyowanich, J., Theppadungporn, K.

and Noomhorm, A. 2011.Drying paddy by microwave

vibro-fluidized drying using single mode applicator.


9(2): 50-54.

Assawarachan, R. and Noomhorm, A. 2011. Influence of

Temperature and TSS on performance of evaporation

and rheological properties of pineapple concentration

by microwave vacuum, Journal of food process

engineering. (online version on 25 April 2011).

Das, I., Das, S.K. and Bal, S. 2004. Specific energy and quality

aspects of infrared (IR) dried parboiled rice. Journal of

Food Engineering 62: 9-14.

Das, I., Das, S.K. and Bal, S. 2009. Drying kinetics of high

moisture paddy undergoing vibration-assisted infrared

(IR) drying. Journal of Food Engineering 95: 166-171.

Dondee, S., Meeso, N., Soponronnarit, S. and Sirizmornpun,

S. 2011. Reducing cracking and breakage of soybean

grains under combined near-infrared radiation and

fluidized-bed drying. Journal of Food Engineering 104:

6-13.

Feng, H. Tang, J., Cavalieri, R. P. and Plumb, O. A. 2001. Heat

and mass transport in microwave drying of porous

materials in spouted bed. A.I.Ch.E. Journal 47(7): 1499-

1512.

Goksu, E.I. Sumnu, G. and Esin, A. 2005. Effect of microwave

on fluidized bed drying of macaroni beads. Journal of


Food Engineering 66: 463-468.

Guo, Q., Piyasena, P., Mittal , G.S. Si, W and Gong J., 2006.

Efficacy of radio frequency cooling in the reduction of

Escherichia coli and shelf stability of ground beef. Food

Microbiology 23 (2): 112-118.

Laycock, L., Piyasena, P. and Mittal, G.S. 2003. Radio

frequency cooking of ground, comminuted and muscle

meat products. Meat Science 65(3): 959-965.

Lau, M.H. and Tang, J. 2002. Pasteurization of pickled

asparagus using 915 MHz microwave. Journal of Food

Engineering 51: 283-290.

Marra, F., Zhang, L., Lyng, J.G. 2009. Radio frequency

treatment of foods: Review of recent advances. Journal

of Food Engineering 91: 497-508.

Maskan, M. 2001. Kinetics of colour change of kiwifruits during

hot air and microwave drying. Journal of Food


Meeso, N., Nathakaranakule, A., Madhiyanon, T. and

Soponronnarit S. 2004. Influence of FIR irradiation on

paddy moisture reduction and milling quality after

fluidized bed drying. Journal of Food Engineering 65:

293-301.

Nimmol, C., Devahastin, S., Swasdisevi, T. and Soponronnarit,

S. 2007. Drying of banana slices using combined low

pressure superheated steam and far infrared radiation.

Journal of Food Engineering 81: 624-633.

Nowak, D. and Lewicki, P.P. 2004. Infrared drying of apple

slices. Innovative Food Science and Emerging

Technologies 5: 353-360.

Orsat, V., Bai, L., Raghavan, G.S.V. and Smith, J.P. 2004.

Radtio-frequency heating of ham to enhance shelf-life

in vacuum packaging, Journal of Food Processing


Ozkan, I. A., Akbudak, B. and Akbudak, N. 2007. Microwave

drying characteristics of spinach. Journal of Food


Singh, R.P and Heldman D.R. 2001. Microwave heating. In

Introduction to Food Engineering 3 rd ed., London

Tang, J., Wang, Y. and Chan, T.V.C.T. 2005.Radio frequency

heating in food processing. In: Gustavo Barbosa-

Cánovas, G.V., Tapia, M.S., Cano, M.P. (Eds), Novel

Food Processing Technologies. Marcel Dekker, New

York, NY, USA, 501-524.

Togrul, H. 2006. Suitable drying model for infrared drying carrot.

Journal of Food Engineering 77: 610-619.


บทนำการละลายอาหารแชเยือกแข็งเปนขั้นตอนในการเตรียม

วัตถุดิบอาหารสำหรับการแปรรูปที่มีความสำคัญและมีความ

จำเปนในการควบคมุคณุภาพอาหารในระหวางการละลาย เนือ่ง

จากในระหวางการละลายอาหารแชเยอืกแขง็ อาหารจะเกดิการ

วิธีการละลายแบบรวดเร็วดวยเทคโนโลยีสมัยใหมNovel Methods for Rapid Thawing Technology

อมุาพร อปุระ1) สเุนตร สบืคา1) ฤทธชิยั อศัวราชนัย 1)

Umaporn Upara1) Sunate Surbkar1) Rittichai Assawarachan1)

AbstractFrozen food thawing is one of the most important preparing steps in food processing. The thawing methods usually use

in food industry today such as leaving food in room temperature and immerse in water, which is a medium for heat transfer.

Although these methods are simple and uncomplicated, food quality is severely decreased. The longer melting time results in

weight loss of food products, food quality deterioration in terms of color and texture, loss of nutritional value and increasing risk of

microorganisms contamination. For all reasons mentioned above, many food thawing methods have been developing, for example,

ultrasonic thawing, microwave thawing, ohmic thawing and high pressure thawing. The benefits from developed methods are

decreasing thawing time and improving the quality of frozen food. In addition, the cost of cleaning melting area and waste water

treatment can be reduced. This article presents the innovative technology which helps increasing the efficiency of frozen food

thawing for industrial application and commercial development.

Keywords: ultrasonic thawing, microwave thawing, ohmic thawing, high pressure thawing

บทคัดยอการละลายอาหารแชเยอืกแขง็เปนขัน้ตอนในการเตรยีมทีส่ำคญัอยางยิง่ในการแปรรปูอาหาร ปจจบุนัวธิกีารละลายทีใ่ชใน

ระดบัอตุสาหกรรม ไดแกการปลอยใหเกดิการละลายทีอ่ณุหภมูหิอง และการใชแชในบอน้ำ เพือ่ใหน้ำเปนตวักลางในการถายเทความ

รอน ซึง่ทัง้สองวธิ ีมหีลกัการทีง่ายและไมซบัซอน แตใชเวลาในการละลายทีย่าวนาน และสงผลกระทบตอการสญูเสยีคณุภาพของ

อาหารอยางมาก เกดิการสญูเสยีน้ำหนกัในระหวางการละลาย และการเสือ่มเสยีของคณุภาพในสแีละเนือ้สมัผสั รวมทัง้การสญูเสยี

คณุคาทางโภชนาการ นอกจากนีย้งัเสีย่งตอการปนเปอนสารพษิจากการเจรญิเตบิโตของเชือ้จลุนิทรยีในระหวางการละลายทีย่าวนาน

จงึไดมกีารพฒันาเทคโนโลยสีมยัใหมเพือ่เพิม่ประสทิธภิาพของการละลายอาหารแชเยอืกแขง็ อาทเิชน การละลายดวยคลืน่เสยีง

(Ultrasonic Thawing) การละลายดวยคลืน่ไมโครเวฟ (Microwave Thawing) การละลายดวยเทคโนโลยโีอหมมคิ (Ohmic Thaw-

ing) และ การละลายโดยใชแรงดนัสงู (High Pressure Thawing) เพือ่ชวยลดเวลาในการละลาย และลดการสญูเสยีคณุภาพของอาหาร

แชเยอืกแขง็ โดยเทคโนโลยสีมยัใหมเหลานีส้ามารถลดตนทนุในดานการทำความสะอาด การดแูลรกัษาพืน้ทีใ่นการละลาย และการ

บำบดัน้ำทิง้ทีเ่หลอืจากกระบวนการละลาย บทความนีจ้งึไดนำเสนอเทคโนโลยแีละนวตักรรมทีช่วยเพิม่ประสทิธภิาพของการละลาย

อาหารแชเยอืกแขง็ เพือ่ประยกุตใชในระดบัอตุสาหกรรมและเปนแนวทางการพฒันาในเชงิพาณชิย

คำสำคญั: การละลายดวยคลืน่เสยีง, โอหมมคิ, ไมโครเวฟ, การละลายโดยใชแรงดนัสงู

1) หนวยวจิยัเทคโนโลยกีารอบแหงและการลดความชืน้ คณะวศิวกรรมและอตุสาหกรรมเกษตร มหาวทิยาลยัแมโจ สนัทราย เชยีงใหม 50290

Drying and Dehydration Technology Research Unit Faculty of Engineering and Agro-Industry; Maejo University, Sansai, Chiang Mai,

Thailand, 50290. E-mail: [email protected]

เปลี่ยนแปลงทางคุณลักษณะ ทั้งดานกายภาพ (การเสียสภาพ

ของเนือ้สมัผสั การเปลีย่นแปลงส)ี และ ดานเคม ี (การสญูเสยี

รสชาต ิและสารอาหาร) ตลอดจนมอีตัราเสีย่งตอการปนเปอน

สารพิษจากการเจริญเติบโตของจุลลินทรียในระหวางการ

ละลายอาหารทีย่าวนาน (Shirai and Yoshikawa, 1999)


การละลายอาหารแชเยือกแข็ง แบงเปน 2 วิธีการตาม

ลักษณะของกลไกการถายเทความรอนในระหวางการละลาย

ไดแก

1) การใชตัวกลางในถายเทความรอนสูผลิตภัณฑ ซึ่ง

เปนวธิกีารแบบดัง้เดมิ และการสรางความรอนใหเกดิขึน้ภายใน

ผลติภณัฑซึง่เปนเทคโนโลยสีมยัใหม (ฤทธชิยั, 2546)

ในปจจุบันวิธีการละลายอาหารแช เยือกแข็งใน

อตุสาหกรรมการแปรรปูในประเทศไทยยงัใชการละลายดวยวธิี

การแบบดัง้เดมิ เนือ่งจากควบคมุการทำงานงาย และคาใชจายต่ำ

อาทเิชน การละลายปลาแชเยอืกแขง็ดวยวธิกีารแชในบอน้ำ โดย

ใชน้ำเปนตวักลางในการแลกเปลีย่นความรอน หรอื การละลาย

โดยใชอากาศเปนตวักลาง เชน การวางซรูมิแิชเยอืกแขง็ทิง้ไวให

เกดิการละลายตามธรรมชาติ

วธิกีารละลายแบบดัง้เดมิมอีตัราการละลายชาและใชเวลา

นาน และใชพื้นที่มาก ซึ่งจะทำใหเกิดการสูญเสียน้ำหนักของ

อาหารระหวางการละลาย เนือ่งจากในระหวางการละลายผลกึ

น้ำแขง็ขนาดเลก็ทีอ่ยรูอบๆ โครงสรางเซลลในอาหารจะรวมตวั

กันเปนผลึกน้ำแข็งขนาดใหญซึ่งแทรกอยูระหวางโครงสราง

เซลล และคมของผลกึน้ำแขง็จะทำลายผนงัโครงสรางเซลลใน

อาหาร สงผลใหทำของเหลวทีเ่ซลลเกดิการสญูเสยี หรอืการ

สญูเสยีน้ำหนกัในระหวางการละลาย (Drip Loss) ดงันัน้ การ

ละลายอาหารแชเยือกแข็งที่อัตราการละลายแบบชาๆ จึงเปน

สาเหตสุำคญัทีท่ำใหอาหารเกดิการสญูเสยีคณุคาทางโภชนาการ

รวมถงึการเปลีย่นแปลงคณุลกัษณะทางกายภาพ เคมขีองอาหาร

แชเยอืกแขง็อยางมาก นอกจากนีย้งัมโีอกาสเกดิความเสีย่งของ

การปนเปอนสารพษิเนือ่งจากการเจรญิเตบิโตของเชือ้จลุนิทรยี

(Miao et al., 2007)

2)การใช เทคโนโลยีสมั ยใหม เข าช วยปรับปรุ ง

ประสทิธภิาพการละลาย จากขอจำกดัตางๆ ของวธิกีารละลาย

แบบดั้งเดิมมี จึงมีการนำเทคโนโลยีสมัยใหมเขาชวยปรับปรุง

ประสทิธภิาพการละลาย เพือ่เพิม่อตัราการละลาย และลดการ

สญูเสยีคณุภาพของอาหารในระหวางการละลาย

Li and Sun (2002) ไดจำแนกเทคโนโลยทีีเ่หมาะสมใน

การละลายอาหารแชเยือกแข็งแบงออกเปน 4 แบบไดแก การ

ละลายดวยคลืน่เสยีง (Ultrasonic Thawing) การละลายดวยไมโครเวฟ

(Microwave Thawing) การละลายดวยเทคโนโลยีโอหมมิค

(Ohmic Thawing) และ การละลายโดยใชแรงดนัสงู (High Pres-

sure Thawing) (รปูที ่1) โดยเทคโนโลยสีมยัใหมชวยลดขอเสยี

ของการละลายดวยวิธีดั้งเดิมและนำมาประยุกตใชในระดับ

อุตสาหกรรม สามารถลดการใชพื้นที่และตัวกลางในการแลก

เปลี่ยนความรอน และลดการสูญเสียคุณภาพในดานตางๆ ได

เปนอยางด ี แตองคความรทูีเ่กีย่วของกบัการละลายวสัดดุบิอาหาร

แชเยอืกแข็งดวยเทคโนโลยดีงักลาวยงัมจีำนวนนอย

บทความวิชาการนี้ไดเรียบเรียงบทความวิชาการและ

บทความวิจัยที่เกี่ยวของกับเทคโนโลยีกับกระบวนการละลาย

อาหารแชเยอืกแขง็ และการเปรยีบเทยีบขอไดเปรยีบ และขอ

จำกัดของเทคโนโลยีในดานตางๆ เพื่อใชเปนแนวทางในการ

พัฒนาในการละลายวัสดุดิบอาหารแชเยือกแข็งทั้งในดานการ

พฒันางานวจิยั หรอืการใชประโยชนในเชงิพาณชิยตอไป

1. การละลายดวยเทคโนโลยคีลืน่ความถี่

(Acoustic / Ultrasonic Thawing)

การนำวสัดดุบิอาหารแชเยอืกแขง็เขาสกูระบวนการผลติ

ขั้นตอนตอไป จำเปนตองนำอาหารแชเยือกแข็งมาผานการ

ละลาย โดยการวิธีการละลายที่นิยมใชในระดับกระบวนการ

รปูที ่1 แผนผงัการละลายแบบดัง้เดมิและเทคโนโลยสีมยัใหม


อตุสาหกรรม ซึง่จะตองละลายอาหารแชเยอืกแขง็ในปรมิาณที่

มาก เพือ่เตรยีมเขาสกูระบวนการผลติ จงึนยิมใชการละลายน้ำ

แขง็ดวยวธิแีชน้ำ โดยใชน้ำเปนตวักลางในการถายเทความรอน

วธิกีารดงักลาวกใ็ชเวลาในการละลายทีย่าวนาน ซึง่ปกตกิารการ

ละลายอาหารแชเยอืกแขง็ทีอ่ณุหภมู ิ-18 oซ. ถงึ 2-3 oซ. จะใช

เวลาประมาณ 10-15 ชัว่โมง ดงันัน้ จงึมกีารพฒันาเทคโนโลยี

การสั่นสะเทือนดวยคลื่นเสียงมาใชเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพของ

การละลายดวยวธิกีารแชน้ำ โดยคลืน่เสยีงสามารถชวยเรงอตัรา

การเปลีย่นเฟสของผลกึน้ำแขง็และการถายเทความรอนจากภาย

ในเนื้ออาหารแชเยือกแข็ง

รปูที ่2 แสดงกลไกการละลายของวสัดอุาหารแชเยอืกแขง็

เทยีบกบัการละลายโดยกลไกการถายเทความรอนแบบธรรมชาติ

พบวาการประยกุตคลืน่เสยีงมาใชในการละลายอาหารแชเยอืก

แขง็จะชวยเพิม่ประสทิธภิาพในการละลาย เนือ่งจากคลืน่เสยีง

จะชวยกระตุนการเปลี่ยนสถานะของผลึกน้ำแข็งภายในวัสดุ

อาหารแชเยอืกแขง็ไดดกีวาการละลายโดยกลไกการถายเทความ

รอนแบบทัว่ไป โดยคลืน่เสยีงจะเรงการสัน่สะเทอืนของผลกึ

น้ำแข็งใหเกิดการเสียดสีกันและเปลี่ยนสถานะเปนของเหลว

ทนัท ี สามารถลดปรากฏการณการรวมตวัของผลกึน้ำแขง็ขนาด

เลก็เปนผลกึน้ำแขง็ขนาดใหญ หรอื การตกผลกึใหม (Recrys-

tallization) ซึง่การเกดิปรากฏการณดงักลาวจะสงผลเสยีตอโครง

สรางเซลลอาหารหรือการสูญเสียน้ำหนักของอาหารระหวาง

การแชเยอืกแขง็ (Li and Sun, 2002)

Kissam et al. (1981) พฒันาการละลายดวยคลืน่อะคสูตกิ

(ความถี ่1500 เฮริตซ และระดบัพลงังาน 60 วตัต) ในการละลาย

ปลาแชเยอืกแขง็รปูทรงสีเ่หลีย่ม (ความหนา 91 มลิลเิมตร และ

มนี้ำหนกัประมาณ 12.7 กโิลกรมั) รวมกบัการแชน้ำ การละลาย

ดวยคลืน่อะคสูตกิใชเวลาในการละลายนอยกวาวธิกีารแชดวยน้ำ

เพยีงอยางเดยีว ถงึรอยละ 71

Mile et al. (1999) ศกึษาการละลายเนือ้ววัและเนือ้ปลา

แชเยอืกแขง็ดวยคลืน่อลุตราโซนกิ ทีร่ะดบัความถี ่ 500 กโิล -

เฮริตซ

แมวาการละลายดวยเทคโนโลยคีลืน่ความถีจ่ะชวยลดเวลา

ในการละลาย และลดอตัราการสญูเสยีคณุภาพของวสัดอุาหาร

แชเยือกแข็งไดเปนอยางดี แตเทคโนโลยีดังกลาวยังไมไดรับ

ความนยิมและนำมาใชในกระบวนการละลายในระดบัอตุสาห

กรรม เนือ่งจากยงัจำเปนตองใชปรมิาณน้ำในการละลายทีม่าก

และยงัคงมขีอจำกดัในดานตางๆ ไมแตกตางจากวธิกีารละลาย

แบบดัง้เดมิ

2. การละลายดวยเทคโนโลยีคลื่นไมโครเวฟ

(Microwave Thawing)

คลื่นไมโครเวฟเปนคลื่นแมเหล็กไฟฟาในชวงความถี่

ระหวาง 300 MHz - 300 GHz ปจจบุนัไดกำหนดความถีข่อง

คลืน่ไมโครเวฟสำหรบักระบวนการใหความรอนไวที ่2 ระดบั

ความถี ่คอื 915±13 MHz และ 2,450±50 MHz การเกดิความ

รอนดวยคลืน่ไมโครเวฟประกอบดวย การเหนีย่วนำเชงิไอออน

(Ionic Conduction) และกลไกชนิดการหมุนของทั้งสองขั้ว

(Dipolar Rotation) ซึ่งคาความรอนที่เกิดจากคลื่นไมโครเวฟ

เหนี่ยวนำใหโมเลกุลของน้ำภายในอาหารและเกิดการหมุน

เนื่องจากการเปลี่ยนแปลงขั้วไฟฟาอยางรวดเร็ว ผลของการ

หมุนนี้ทำใหเกิดการเสียดสีของโมเลกุลของน้ำภายในอาหาร

กอใหเกิดความรอนในอาหารไดอยางรวดเร็ว (Assawarachan

and Noomhorm, 2011) โดยประสทิธภิาพการเกดิความรอนดวย

วธิไีมโครเวฟขึน้อยกูบัคณุสมบตัดิานไดอเิลก็ตรกิของอาหารใน

แตละชนิด (Meredith,1998) จากจุดเดนที่นาสนใจในดาน

ประสทิธภิาพและกลไกการเกดิความรอนจากภายในเนือ้อาหาร

จึงมีการนำคลื่นไมโครเวฟมาประยุกตใชเพื่อละลายอาหารแช

เยอืกแขง็ในระดบัอตุสาหกรรม

การใชคลื่นไมโครเวฟในการละลายอาหารแชเยือกแข็ง

จะชวยเรงอัตราการละลายไดดี จึงใชเวลาในการละลายที่นอย

กวาวธิกีารละลายแบบดัง้เดมิ และไมตองใชตวักลางในการถาย

เทความรอน และใชพืน้ทีใ่นการละลายนอย สามารถลดการสญู

เสียดานคุณภาพและการสูญเสียน้ำหนักในระหวางกระบวน

การละลายไดอยางด ี(Li and Sun, 2002)

ปจจบุนัมีรายงานวิจัยจำนวนมากที่ศึกษาการละลายวัสดุ

ดิบอาหารแชเยือกแขง็ดวยคลืน่ไมโครเวฟ อาทเิชน รายงานวจิยั

ของ Aider and Halleux (2008) ซึง่ไดนำคลืน่ไมโครเวฟมาใช

ในการละลายน้ำเชื่อมเมเบิ้ลเขมขนจากกระบวนการผลิตแบบ

รปูที ่2 การเปรยีบเทยีบการละลายของน้ำแขง็ในอาหารดวยวธิี

การละลายดวยคลืน่เสยีงและวธิแีชในน้ำ

(ทีม่า : Li and Sun, 2002)


Cryoconcentration Technology พบวา การนำคลืน่ไมโครเวฟ

มาชวยในการละลายสามารถชวยลดเวลาในการละลาย

อยางไรก็ตาม การละลายอาหารแชเยือกแข็งดวยคลื่น

ไมโครเวฟมีความเหมาะสมกับชิ้นอาหารที่มีขนาดเล็ก ไม

เหมาะสมกับชิ้นอาหารที่มีขนาดใหญ เนื่องจากความสามารถ

ในการแทรกผานของคลื่นไมโครเวฟมีความลึกที่จำกัด (Pen-

etration Depth) แตเนื่องจากการละลายดวยคลื่นไมโครเวฟมี

ความคมุคาเชงิเศรษฐศาสตรมากกวาการละลายดวยเทคโนโลยี

อืน่ๆ จงึไดมกีารพฒันาระบบการละลายดวยคลืน่ไมโครเวฟใน

ระดับอุตสาหกรรม แตเปนลักษณะการใชงานของการละลาย

วสัดดุบิอาหารแชแขง็บางสวน เชนการละลายวสัดดุบิอาหารแช

เยือกแข็งที่ยังไมเขาสูการเปลี่ยนเฟส เชน การละลายวัสดุดิบ

อาหารแชเยอืกแขง็ จากอณุหภมู ิ-20 oซ. ลดลงเหลอื -3 oซ.

ปจจบุนัมเีครือ่งละลายผลติภณัฑเนยหรอืไขมนัสำหรบั

บรโิภค ทีก่ำลงัการละลาย 1-4 ตนัตอชัว่โมง สำหรบัเนือ้แชเยอืก

แขง็ประมาณ 1.5-6.0 ตนัตอชัว่โมง โดยใชกำลงัไฟฟา 32-120

กโิลวตัต (วไิล, 2543)

3. การละลายดวยเทคโนโลยีโอหมมิค

(Ohmic Thawing)

เทคโนโลยกีารใหความรอนแบบโอหมมคิ (Ohmic Heat-

ing Technology) สรางความรอนจากการตานทานการไหลผาน

ของกระแสไฟฟา โดยการปลอยกระแสไฟฟาผานขัว้อเิลก็โทรด

ที่เปนโลหะ และเมื่อกระแสไฟฟาไหลเขาสูอาหาร สามารถ

สรางความรอนในอัตราที่รวดเร็วและเกิดจากภายในตัวอาหาร

(Assawarachan and Noomhorm, 2008)

เทคโนโลยกีารใหความรอนแบบโอหมมคิ สามารถนำมา

ประยกุตใชการแปรรปูอาหารในลกัษณะตางๆ อาทเิชน การลวก

(Blanching) การพาสเจอไรซ (Pasteurization) การสเตอรไิลซ

(Sterilization) การแปรรูปอาหารแบบปลอดเชื้อ (Aseptic

Process) และการละลายอาหารแชเยอืกแขง็ (Thawing Process)

จากการทบทวนวรรณกรรมทีเ่กีย่วของซึง่ระบใุนแนวทาง

เดียวกันวาเทคโนโลยีการใหความรอนแบบโอหมมิคมีความ

เหมาะสมอยางยิง่ในการประยกุตเพือ่การละลายอาหารแชเยอืก

แขง็ มอีตัราการละลายรวดเรว็และชวยลดการสญูเสยีคณุภาพ

ของอาหารไดดี

รปูที ่ 3 แสดงตวัอยางการละลายอาหารแชเยอืกแขง็ดวย

เทคโนโลยีการใหความรอนแบบโอหมมิค โดยปลอยกระแส

ไฟฟาผานโลหะทีเ่ปนขัว้อเิลก็โทรดทัง้ 2 ขางผานเขาสอูาหาร

แชเยอืกแขง็ กระแสไฟฟาจะกระตนุการเปลีย่นสถานะของผลกึ

น้ำแขง็ใหเปนของเหลวอยางรวดเรว็ มอีตัราการละลายทีร่วดเรว็

เนื่องจากมีกลไกการเกิดความรอนทั้งภายนอกและภายใน

อาหารแชเยอืกแขง็

เทคโนโลยีการใหความรอนแบบโอหมมิคยังมีขอได

เปรียบในดานของการประหยัดพลังงานที่ใชในการละลาย

Roger Meredith (1998) ไดระบถุงึประสทิธภิาพในการเปลีย่น

พลังงานไฟฟาของเทคโนโลยีการใหความรอนแบบโอหมมิค

เปนพลงังานความรอนในอาหารมคีามากกวารอยละ 95 ซึง่ขึน้

อยกูบัความสามารถในการนำไฟฟาของอาหารชนดินัน้ๆ แตใน

ขณะทีก่ารเกดิความรอนดวยคลืน่ไมโครเวฟนัน้ มขีอจำกดัใน

ดานการใชพลงังานไฟฟาปรมิาณมากของแมกนตีรอน (Magne-

tron) ซึง่เปนอปุกรณในกอกำเนดิคลืน่ไมโครเวฟนัน้มขีอจำกดั

ในดานการใชพลังงานไฟฟาปริมาณมากของแมกนีตรอน

(Magnetron) ซึง่เปนอปุกรณในกอกำเนดิคลืน่ไมโครเวฟ จาก

ขอไดเปรยีบเชงิวศิวกรรมนี ้ เทคโนโลยกีารใหความรอนแบบ

โอหมมคิจงึถกูนำมาวจิยัและศกึษาพฒันาเพือ่นำมาประยกุตใช

ในการละลายอาหารแชแขง็ (Richardson, 2001)

Ohtsuki (1993) และ Yun et al. (1998) ไดทดลองนำ

เทคโนโลยโีอหมมคิฮทีติง้มาประยกุตใชในการละลายอาหารแช

เยอืกแขง็ชนดิตางๆ เชน ปลาทนูา เนือ้ววั เนือ้เปด และไข พบวา

มอีตัราการละลายทีร่วดเรว็ สามารถชวยลดเวลาในการละลายได

มากถงึรอยละ 67-75 และลดอตัราการสญูเสยีน้ำหนกัในระหวาง

การละลายไดมากกวาวธิกีารละลายโดยการแชในน้ำ ซึง่สงผลตอ

การเปลี่ยนแปลงคุณภาพของเนื้อสัมผัส สี และลักษณะทาง

กายภาพดานตางๆ เนื่องจากวิธีการเหนี่ยวนำความรอนใน

ระหวางการละลายดวยเทคโนโลยกีารใหความรอนแบบโอหม

มิค จะเกิดขึ้นทั้งภายนอกและภายในโครงสรางอาหาร ซึ่ง

จะชวยกระตุนใหผลึกน้ำแข็งภายในโครงสรางเซลลเปลี่ยน

สถานะอยางรวดเรว็ จากปรากฏการณดงักลาวจงึชวยลดการเกดิ

การตกผลึกใหม จากการรวมตัวของผลึกน้ำแข็งขนาดเล็ก ซึ่ง

จะสงผลตอการสญูเสยีน้ำหนกัในระหวางกระบวนการละลาย

เทคโนโลยกีารละลายดวยวธิกีารใหความรอนแบบโอหมรปูที ่3 การละลายอาหารแชยอืกแขง็ดวยวธิโีอหมมคิฮทีติง้

ทีม่า : Zitny, et al., 2003.


มคิถกูนำมาออกแบบและสรางขึน้มาใชในการละลายปลาทะเล

แชเยือกแข็งในอุตสาหกรรมการผลิตปลากระปองในประเทศ

สหรฐัอเมรกิา โดยเทคโนโลยดีงักลาวสามารถลดปรมิาณน้ำทีใ่ช

ในกระบวนการละลายไดมากถงึ 12.6 พนัลานลติรตอป ซึง่ลด

ตนทนุในการบำบดัน้ำเสยีทีเ่กดิจากการละลายดวยวธิกีารแชน้ำ

ไดมากถงึ 95,000 เหรยีญสหรฐัอเมรกิาตอป (Roberts, 1998)

ผลการวิจัยของ Bozkurt and Íçier (2009) ซึ่งศึกษา

ผลกระทบและการเปลีย่นแปลงคณุภาพของเนือ้ววัแชเยอืกแขง็

รปูทรงสีเ่หลีย่มลกูบาศกในระหวางการละลายดวยเทคโนโลยี

การใหความรอนแบบโอหมมิค จากผลการวิจัยพบวาเนื้อวัวมี

คณุภาพทีด่ ีมอีตัราการสญูเสยีน้ำหนกัในระหวางการละลายต่ำ

และการเปลีย่นแปลงของสขีองเนือ้ววัเพยีงเลก็นอย การพฒันา

เทคโนโลยกีารใหความรอนแบบโอหมมคิจงึเปนวธิกีารละลาย

ทีม่ปีระสทิธภิาพสงูและไดรบัความสนใจอยางมาก

4. การละลายดวยเทคโนโลยีแรงดันสูง

(High Pressure Thawing)การละลายดวยเทคโนโลยีแรงดันสูงเปนนวัตกรรมสมัย

ใหมในการละลายอาหารแชเยอืกแขง็ โดยใชหลกัการการ สราง

สภาวะแรงดนัอากาศสงูในระบบการละลาย ประมาณ 200-400

เมกะปาสคาล (MPa) สภาวะดงักลาวจะทำใหผลกึน้ำแขง็ทีอ่ยใูน

โครงสรางอาหารสามารถในการเปลี่ยนเฟสของแข็งเปนเฟส

ของเหลวไดอยางรวดเรว็ ซึง่สามารถลดการรวมตวัของผลกึน้ำ

แข็งขนาดเปนเปนผลึกน้ำแข็งขนาดใหญ (Rouille′ , 2002) สง

ผลกระทบตอการสูญเสียน้ำหนักในระหวางการละลายอาหาร

แชเยือกแข็ง

การละลายดวยเทคโนโลยแีรงดนัสงูสามารถชวยใหผลกึ

น้ำแข็งในอาหารเกิดการเปลี่ยนเฟสจากของแข็งเปนของเหลว

ไดอยางทัว่ถงึ สามารถชวยลดเวลาในการละลายโดยใชเวลาใน

การละลายเนื้อวัวแชเยือกแข็งเพียง 1 ใน 3 ของวิธีการละลาย

แบบดัง้เดมิ รายงานวจิยัของ Makita (1992) และ Zhao et al.

(1998) พบวาอัตราการสุญเสียน้ำหนักของอาหารแชเยือกแข็ง

ในระหวางการละลายดวยดวยเทคโนโลยีแรงดันสูงมีคาเพียง

เลก็นอย และไมมคีวามแตกตางทางสถติเิมือ่เทยีบกบัเนือ้ววัสด

ที่ระดับความเชื่อมั่นรอยละ 95 นอกจากนี้ Teramoto and

Fuchigami (2000) ยงัพบวาการละลายดวยเทคโนโลยแีรงดนัสงู

สามารถลดเวลาในการละลาย และรักษาโครงสรางเซลลของ

ผลติภณัฑไดเปนอยางด ีเชนเดยีวกบัรายงานวจิยัของ Rouille′

et al. (2002) ซึง่พบวาการละลายเนือ้ปลาและเนือ้หอยแชเยอืก

แขง็ทีอ่ณุหภมู ิ-22องศาเซลเซยีสภายใตแรงดนัอากาศ 150 MPa

ชวยลดการสญูเสยีน้ำหนกัในระหวางการละลายไดมาก รอยละ

ถงึ 70 ในเนือ้ปลาแชเยอืกแขง็ และรอยละ 31 สำหรบัเนือ้หอย

แชเยือกแข็ง เมื่อเทียบกับการละลายภายใตแรงดันอากาศปกติ

อยางไรก็ตามการละลายดวยเทคโนโลยีแรงดันสูงมีตน

ทุนพลังงานสำหรับการสรางสภาวะแรงดันสูงที่สูงมาก

เทคโนโลยกีารละลายดงักลาวจงึไมเปนทีน่ยิมใชกนัระในระดบั

อุตสาหกรรม แมวาจะใหคุณภาพของผลิตภัณฑที่ดีกวาการ

ละลายดวยวธิกีารอืน่ๆ

การพฒันากระบวนการละลายโดยใชคลืน่แมเหลก็ไฟฟา

ดวย วธิกีารโอหมมคิ และคลืน่ไมโครเวฟ และการละลายภายใต

สภาวะแรงดนัอากาศสงู ซึง่เทคโนโลยตีางๆ มขีอไดเปรยีบและ

ขอจำกดัในลกัษณะตางๆ กนั โดยตารางที ่1 จะเปนการสรปุขอ

มลูทีไ่ดจากการรวบรวมงานวจิยัตางๆ ของการเปรยีบเทยีบขอได

เปรียบและขอจำกัดในทางดานตางๆ ของเทคโนโลยีในการ

ละลายที่กลาวมา เพื่อเปนแนวทางในการพัฒนาและปรับ

ปรุงกระบวนการละลายวัสดุดิบอาหารแชเยือกแข็งชนิดตางๆ

ตลอดจนการเลือกใชเทคโนโลยีที่เหมาะสม เพื่อใหผูที่สนใจ

สามารถนำไปพฒันาเพือ่ตอยอดองคความรเูพือ่นำไปพฒันาใน

เชงิพาณชิยตอไปในอนาคต

สรุปการละลายอาหารแชเยือกแข็งมีความสำคัญเทียบเทากับ

การแปรรปูอาหารในขัน้ตอนอืน่ๆ แตการละลายแบบดัง้เดมิทีใ่ช

ในระดบัอตุสาหกรรมในปจจบุนั มขีอจำกดัในเรือ่งการสญูเสยี

คณุภาพของอาหารในระหวางการละลายมาก ดงันัน้การพฒันา

กระบวนการละลายอาหารแชเยือกที่แข็งที่มีความเหมาะสม

จะชวยลดเวลาในการละลาย และลดการสูญเสียคุณภาพดาน

ตางๆของอาหารไดเปนอยางด ีการพฒันาเทคโนโลย ีหรอืนวตั

กรรมการผลติสมยัทีส่ามารถเพิม่ประสทิธภิาพ และสามารถควบ

คมุสภาวะในการละลายไดเปนอยางด ีจงึวธิทีีถ่กูสขุลกัษณะและ

ลดการสญูเสยีคณุคาทางโภชนาการของอาหารในระหวางการ

ละลาย

กิตติกรรมประกาศบทความวิชาการนี้ไดรับการสนับสนุนจากหนวยวิจัย


อตุสาหกรรมเกษตร มหาวทิยาลยัแมโจ คณะผเูขยีนขอขอบคณุ

ศาสตราจารย ดร.อรรถพล นมุหอม รองศาสตราจารย ดร. สวุทิย

เตยี และ รองศาสตราจารย ดร.ทพิาพร อยวูทิยา ทีใ่หการอบรม

สัง่สอนและขดัเกลาความคดิสรางสรรคในการทำงานวจิยัและ

การเขียนบทความวิชาการตางๆ ตลอดจนการปลูกฝงจรรยา -

บรรณของการเปนผใูหความรู


ตารางที ่1 การเปรยีบเทยีบขอไดเปรยีบและขอจำกดัของการละลายดวยเทคโนโลยแีบบตางๆ

ขอไดเปรียบ

- เปนวธิทีีง่ายตอการควบคมุกระบวนการ

- มีกลไกการทำงานที่ ง ายและไมซับซอน

สามารถทำงานรวมกบัเทคโนโลยกีารใหความ

รอนแบบตางๆ ได ประหยัดพลังงานใน

ระหวางการละลายไดดี

- มีอัตราการละลายที่เร็วและประยุกตใชกับ

อาหารไดทกุประเภท ลดการสญูเสยีคณุภาพใน

ระหวางการละลายไดดี

- สามารถประยุกตใชในการละลายอาหารแช

เยือกแข็งไดทุกประเภท โดยไมตองสัมผัสกับ

เนือ้อาหาร

- ลดการสญูเสยีคณุภาพในระหวางการละลายได

ดี

- มีอัตราการละลายที่เร็วและมีอัตราการสิ้น

ละลายทีร่วดเรว็

- ใชพืน้ทีใ่นการละลายนอย และลดการสญูเสยี

คณุภาพในระหวางการละลายไดดี

- มีอัตราการละลายที่เร็วและประยุกตใชกับ

อาหารไดทกุประเภท โดยไมตองสมัผสักบัเนือ้

อาหารโดยตรง

- ลดการสญูเสยีคณุภาพในระหวางการละลายได

ดมีาก

ขอเสียเปรียบ

- ใชเวลาในการละลายนาน จงึมโีอกาสเสีย่งตอ

การปนเปอนสารพษิของเชือ้จลุลนิทรยี

- มอีตัราการสญูเสยีน้ำหนกั (Drip Loss) และ

การเสือ่มสภาพของโครงสรางเซลลสงู

- ใชพื้นที่ในการละลายเปนบริเวณมากและมี

คาใชจายในการบำบัดน้ำทิ้งที่ เหลือจาก

กระบวนการ

- มอีตัราการละลายต่ำ เมือ่เทยีบกบันวตักรรม

ชนดิอืน่ จงึมผีลกระทบดานคณุภาพมากกวา

การละลายดวยวิธโีอหมมคิ ไมโครเวฟ และ

การละลายดวยแรงดันสูง และยังตองใชน้ำ

เปนตวักลางในการแลกเปลีย่นความรอน จงึ

ยังมีคาใชจายในการดำเนินงานที่สูง

- มคีวามยงุยากควบคมุอณุหภมูใินระหวางการ

ละลาย กระจายความรอนเนือ้อาหารไมสม่ำ

เสมอ รวมทั้งไมเหมาะกับอาหารที่มีความ

หนามากเนือ่งจากขอจำกดัในการทะลทุะลวง

ของคลืน่ และมอีตัราการสิน้เปลือ้งพลงังาน

มาก

- มขีอจำกดัของชนดิอาหารทีเ่หมาะสม เหมาะ

กบัการใชกบัอาหารทีค่าการนำไฟฟาสงู และ

ตองสัมผัสกับเนื้ออาหารโดยตรง จึงไม

เหมาะกับการละลายอาหารที่อยูในบรรจุ

ภัณฑ

- กระบวนการควบคมุการละลายทีซ่บัซอนและ

ใชพลังงานสูงจากการสรางสภาวะความดัน

อากาศสงู

ชนดิของการละลาย

(Thawing Process)

การละลายดวยวิธีดั้งเดิม

(Conventional Thawing)

การละลายดวยคลื่นเสียง

(Ultrasonic Thawing)

การละลายดวยไมโครเวฟ

(Microwave Thawing)

การละลายดวยโอหมมิค

(Ohmic Thawing)

การละลายดวยความดนัสงู

(High Pressure Thawing)


เอกสารอางอิงวิไล รังสาดทอง. 2547. เทคโนโลยีการแปรรูปอาหาร. พิมพ

ครั้งที ่4. บรษิทั เทกซแอนดเจอรนลั พบัลเิคชนั จำกดั,

กรงุเทพมหานคร.

ฤทธิชัย อัศวราชันย. 2546. การศึกษาคาการนำไฟฟาและ

วิธีการละลายดวยวิธี Ohmic ของซูริมิแชเยือกแข็ง.

โครงงานวิศวกรรมมหาบัณฑิต สาขาวิศวกรรมอาหาร

คณะวศิวกรรมศาสตร มหาวทิยาลยัพระจอมเกลาธนบรุี

(วพ 149231)

Aider, M. and Halleux, D. 2008. Passive and microwave-

assisted thawing in maple sap cryoconcentration

technology. Journal of Food Engineering 85, 65-72.

Assawarachan, R. and Noomhorm, A. 2008. Application

electromagnetic radiation technologies in food

processing: Paper presented at The 2nd R&DID*

International Conference 2008; University of the Thai

Chamber of Commerce, Bangkok, Thailand ;Theme:

Global Competitiveness Through, Research and

Development, Innovation, Design.

Assawarachan, R. Sripinyowanich, J., Theppadungporn, K.

and Noomhorm, A. 2011. Drying paddy by microwave

vibro-fluidized drying using single mode applicator.


9(2), 50-54.

Bozkurt, H. and Íçier, F. 2009. Ohmic Thawing of Frozen

Beef cuts. Journal of food Process Engineering. (online

version on 25 April 2011).

Kissam, A.D., Neison, R.W., Ngao, J. and Hunter, P. 1981.

Water-thawing of fish using low frequency acoustics.

Journal of Food Science 47, 71-75.

Li, B. and Sun, D.W. 2002. Novel methods for rapid freezing

and thawing of Food - a review. Journal of food

engineering 54, 175-182.

Makita, T. 1992. Application of high pressure and

thermophysical properties of water to biotechnology.

Fluid Phase Equilibrium 76, 87-95.

Meredith, R. 1998. Electrical volumetric heating. In Engineers'

Handbook of Industrial Microwave Heating. The

Institution of electrical Engineers, London, United

Kingdom.

Miao, Y., Chen, J.Y. and Noguchi, A. 2007. Studies on ohmic

Thawing of frozen surimi. Food Sci. Technol. Res. 13

(4), 296-300.

Miles, C.A., Morley, M.J. and Rendell, M. 1999. High power

ultrasonic thawing of frozen foods. Journal of Food


Ohtsuki T. 1991. Process for thawing foodstuffs. European Patent

0409430.

Richardson, P., 2001. Ohmic Heating. In Thermal technologies

in food processing. Woodhead publishing limited,

Abington Hall, Abington combridge CB1 6AH, England.

Roberts, J., Balaban M.O., Zimmerman, R. and Luzuriaga, D.

1998. Design and testing of a prototype ohmic thawing

unit. Computers and electronics in Agriculture 19, 211-

222.

Rouille′ , J., Lebail, A., Ramaswamy. H.S. and Leclerc, L. 2002.

High pressure thawing of fish and shellfish. Journal of

Food Engineering 53, 83-88.

Shirai, T. and Yoshikawa, T. 1999. Changes in components

during freezing and thawing for food storage. Nippon

Shokuhin Kagaku Kogaku Kaishi, 50, 151-156. (in

Japanese).

Teramoto, A. and Fuchigami, M. 2000. Changes in temperature

texture and structure of konnyaku (konjac glucomannan

gel) during high pressure freezing. Journal of Food

Science 62 (1), 150-154.

Yun, C.G., Lee, D.H., and Park, J.Y. 1998. Ohmic thawing of

a frozen meat chunk. Journal of Food Science and

Technology (Korean), 30 (4), 842-847.

Zhao, Y.Y., Fores, R.A. and Olson, D.G. 1998. High hydrostatic

pressure effects on rapid of frozen beef. Journal of Food

Science 63(2), 272-275.

Zitny, R. J. Sestak, M. Dostal and M. Zajicek. 2003. Continuous

direct ohmic heating of liquids. Available: http://

www.fsid.cvut.cz/~zitnyrud/zitny/ohmic.htm (May 20,

2011).

เทพมหานคร.


บทนำจลนพลศาสตรเกีย่วกบัอตัรา (Rate) โดยระบบจะดำเนนิ

ไปสสูภาวะสมดลุ และเกีย่วของกบักลไกการเกดิปฏกิริยิา ดงันัน้

จลนพลศาสตรจงึเปนการศกึษาอตัรารวม (Overall rate) ของการ

เปลีย่นแปลงจากตวัทำปฏกิริยิา (Reactants) ไปเปนผลติภณัฑ

(Products) ซึง่ตองอาศยัเทคนคิของสมการอตัราการเกดิปฏกิรยิา

ทัว่ไป (General-reaction rate equation) เพือ่ศกึษาอตัราเรว็ของ

ปฏกิริยิาเทยีบกบัเวลา เชน ปฏกิริยิาการระเบดิ จดัเปนปฏกิริยิา

แบบจำลองทางคณิตศาสตรการอบแหงสำหรับวัสดุพรุนMathematical Drying Models for Porous Materials

สเุนตร สบืคา1) ฤทธชิยั อศัวราชนัย 1)

Sunate Surbkar1) Rittichai Assawarachan1)

AbstractMathematical drying models in porous media fall into 3 categories, namely theoretical, semi-theoretical and empirical

model. The theoretical approach bases on an assumption that moisture inside material being dried is transported by mean of

diffusion method across the material's geometry. The answer to this model is an effective diffusion coefficient. If air temperature

known, energy activation can be found by applying the Arrhenius Equation. The semi-theoretical approach concerns approxi-

mated theoretical model. The empirical equations are easy to apply and have been widely used as they depend on experimental

data. The results of either category are compared to their goodness of fit in terms of coefficient of determination, reduced chi-square

and root mean square error. Whereby, an important parameter affects a study on drying kinetics is moisture ratio which is a ratio

of moisture remains within the material being dried to a total moisture evaporated under a specific drying condition.

Keywords: kinetics, drying, drying model, moisture ratio

บทคัดยอแบบจำลองทางคณิตศาสตรการอบแหงในวัสดุพรุนแบงเปน 3 กลุมคือ สมการทางทฤษฎี สมการกึ่งทฤษฎี และสมการ

เอมพริคิลั การถายเทมวลภายในวสัดทุีเ่ปนสมการทางทฤษฎมีกัตัง้สมมตฐิานวาการเคลือ่นทีค่วามชืน้ภายในวสัดเุกดิขึน้โดยการแพร

ตามรปูทรงของวสัด ุคำตอบของสมการนีค้อืสมัประสทิธิก์ารแพรความชืน้ประสทิธพิล ซึง่หากทราบอณุหภมูขิองอากาศทีใ่ชอบแหง

จะสามารถหาพลงังานในการกระตนุไดโดยการประยกุตใชสมการอารรเีนยีส สำหรบัสมการกึง่ทฤษฎเีปนวธิกีารในการแกสมการทาง

ทฤษฎใีหรวดเรว็และงายขึน้โดยการลดรปูของคำตอบของสมการทางทฤษฎลีง สวนสมการเอมพริคิลันัน้เปนสมการทีง่ายและนยิม

ใชกนัอยางกวางขวางเนือ่งจากสามารถพฒันาไดจากการทดลอง พารามเิตอรทางสถติทิีใ่ชตรวจสอบความกลมกลนืของแบบจำลอง

ไดแก สมัประสทิธิก์ารตดัสนิใจ การลดลงไคกำลงัสอง และรากทีส่องของความคลาดเคลือ่นกำลงัสองเฉลีย่ ทัง้นีต้วัแปรสำคญัใน

ศกึษาเกีย่วกบัจลนพลศาสตรการอบแหง คอื อตัราสวนความชืน้ซึง่หมายถงึปรมิาณของน้ำทีเ่หลอือยภูายในวสัดทุีก่ำลงัอบแหงเทยีบ

กบัปรมิาณน้ำทัง้หมดทีอ่ยภูายในวสัดซุึง่สามารถระเหยไดภายใตสภาวะการอบแหงหนึง่ ๆ

คำสำคญั: จลนพลศาสตร การอบแหง แบบจำลองการอบแหง อตัราสวนความชืน้

1) คณะวศิวกรรมและอตุสาหกรรมเกษตร มหาวทิยาลยัแมโจ สนัทราย เชยีงใหม 50290

Faculty of Engineering and Agro-Industry; Maejo University, Sansai, Chiang Mai, 50290 Thailand Tel: 053-878121

E-mail: [email protected]

ทีเ่กดิไดเรว็ สวนการเกดิสนมิของเหลก็จดัเปนปฏกิริยิาทีเ่กดิได

ชา เปนตน การถายเทความรอนและมวลในกระบวนการอบแหง

จะเกดิขึน้เกอืบพรอม ๆ กนั การถายเทมวลในทีน่ีค้อืการเคลือ่น

ยายความชืน้จากภายในวสัดอุอกมาทีผ่วิภายนอกวสัด ุแลวความ

ชืน้ทีผ่วิวสัดจุะระเหยกลายเปนไอสบูรรยากาศเพราะความแตก

ตางของความดนัเฉพาะสวนของไอน้ำในอากาศกบัไอน้ำทีพ่ืน้

ผวิของวสัดทุีก่ำลงัอบแหง พฤตกิรรมการอบแหงของวสัดใุด ๆ

สามารถอธบิายไดดวยจลนพลศาสตรการอบแหง (Drying kinet-


ics) ซึง่มปีระโยชนตอการทำนายปรมิาณความชืน้ หรอืระยะเวลา

ในการอบแหง

การอบแหงเปนกระบวนการแปรรูปที่สำคัญอยางยิ่งใน

งานทางดานวศิวกรรมเกษตรและอาหาร โดยผลติภณัฑอบแหง

จะมอีายกุารเกบ็รกัษาทีย่าวนานกวาผลติภณัฑแปรรปูแบบอืน่ๆ

เนือ่งจากมคีาความชืน้ต่ำในระดบัทีส่ามารถยบัยัง้การเจรญิเตบิ

โตของจุลินทรียที่ทำใหเกิดการเนาเสียและสรางสารพิษใน

อาหารได นอกจากนี้ยังชวยยับยั้งการทำงานของเอนไซมที่สง

ผลตอการเปลีย่นแปลงคณุภาพในอาหารไดเปนอยางด ีโดยทัว่

ไปความชืน้ในชวีวสัด ุ(Biological materials) คอืสารทีส่ามารถ

ระเหยไดเมือ่ไดรบัความรอนประกอบไปดวยน้ำ (Water) น้ำมนั

หอมระเหย (Volatile oils) ยางเหนียว (Greases) แอลกอฮอล

(Alcohols) ตวัทำละลายอนิทรยี (Organic solvents) และกลิน่

หอมระเหย (Flavors) ในจำนวนนีน้้ำถอืเปนองคประกอบหลกั

ซึง่มมีากถงึรอยละ 50-80 ขึน้อยกูบัชนดิและโครงสรางเซลล

อตัราสวนความชืน้ (Moisture ratio, MR) คอืปรมิาณของ

น้ำที่เหลืออยูภายในวัสดุที่กำลังอบแหงเทียบกับปริมาณน้ำทั้ง

หมดทีอ่ยภูายในวสัดซุึง่สามารถระเหยไดภายใตสภาวะการอบ

แหงหนึง่ ๆ สามารถเขยีนความสมัพนัธเปนสมการไดวา

0

eq

eq

M MMR

M M

−=

− (1)

เมื่อ M = ความชืน้ของวสัด ุณ เวลาใด (%d.b)

Meq

= ความชืน้สมดลุของวสัด ุ(%d.b)

M0 = ความชืน้เริม่ตนของวสัด ุ(%d.b)

ความชืน้สมดลุ (Equilibrium moisture content, Meq

) เปน

พารามเิตอรทีส่ำคญัในการศกึษากระบวนการอบแหงโดยเฉพาะ

การศกึษาระยะเวลาการอบแหง (Drying period) เนือ่งจากความ

แตกตางระหวางความชื้นของวัสดุ ณ เวลาใดเวลาหนึ่งของ

การอบแหงกบัความชืน้สมดลุของวสัดคุอืการวดัความเปนไปได

หรอืแรงขบัดนัไอน้ำระหวางวสัดกุบัอากาศแวดลอม นอกจากนี้

ความชืน้สมดลุยงัมคีวามสำคญัตอการผสม (Mixing) การบรรจุ

(Packaging) และการเกบ็รกัษา (Storage) ผลผลติเกษตร เนือ่ง

จากวสัดทุางการเกษตรเปนวสัดธุรรมชาตทิีม่กีารเปลีย่นแปลง

ตลอดเวลาและเต็มไปดวยความชื้น การแลกเปลี่ยนความชื้น

จะเกดิขึน้ระหวางตวัวสัดเุองกบัสิง่แวดลอมจนกวาวสัดจุะถงึจดุ

ความชืน้สมดลุซึง่เปนสภาพทีไ่มมกีารเพิม่หรอืสญูเสยีความชืน้

อกีตอไป ในสมการคา Meq

ของวสัดนุัน้สามารถหาได 4 วธิ ีดงั

นี้

1. จากเอกสารอางองิทีน่าเชือ่ถอืทีม่กีารศกึษาเรือ่งความ

ชืน้สมดลุของวสัดทุีเ่กีย่วของ

2. จากการทดลองโดยการปลอยใหวสัดเุขาสจูดุสมดลุกบั

สภาวะการอบแหงหนึง่ ๆ แลวนำตวัอยางทีเ่ขาสจูดุสมดลุแลวไป

ตรวจวดัหาความชืน้ ความชืน้ทีไ่ดคอืความชืน้สมดลุ วธิกีารนีห้าก

วัสดุใชเวลานานในการเขาสูจุดสมดุล วัสดุอาจเกิดการเปลี่ยน

เปนสนี้ำตาล (Browning) หรอืไหมได (Lee and Hsieh, 2008)

คามวลทีไ่ดจะไมใชมวลทีแ่ทจรงิแตจะเปนเถา (Ash)

3. จากวธิอีอมโดยการพลอ็ตอตัราการอบแหง (dM/dt) กบั

ความชืน้ของวสัด ุแลวทำการ Extrapolate หาคาความชืน้สมดลุ

ไดจากจดุทีอ่ตัราการเปลีย่นแปลงความชืน้มคีานอยมากหรอืเขา

ใกลศนูย (Bhattacharya et al., 1997; Jain and Lathare, 2004)

4. จากการกำหนดใหความชื้นสมดุลของวัสดุมีคาเปน

ศูนยสำหรับการอบแหงดวยคลื่นไมโครเวฟ (Maskan, 2000;

Opoku et al., 2007) แตหากเปนการอบแหงแบบการพาความรอน

ความชื้นสมดุลตองมีคาไมเปนศูนย แตอยางไรก็ตามงานวิจัย

ของ Ertekin and Yaldiz (2004), Waewsak et al. (2006) Lee

and Hsieh (2008) และ Khazaei et al. (2008) ซึง่ศกึษาการอบ

แหงดวยลมรอน (Hot-air drying) กย็งัตัง้สมมตฐิานใหคาความ

ชื้นสมดุลมีคาเปนศูนย

อยางไรก็ตาม การออกแบบวิธีการอบแหงใหเหมาะสม

กบัผลติภณัฑ จำเปนตองคำนงึถงึปจจยัตางๆ ทีม่คีวามเกีย่วของ

ทั้งในดานวิธีการอบแหง แหลงพลังงานที่ใช ผลกระทบตอ

คณุภาพในผลติภณัฑ ดงันัน้ การทดลองเพือ่หาคาสภาวะการอบ

แหง แบบจำลองทางคณิตศาสตรการอบแหงเปนเครื่องมือที่

สำคญัอยางยิง่ในการออกแบบระบบการอบแหงแบบตางๆ เนือ่ง

จากสามารถบอกถงึความสมัพนัธระหวางของอตัราการเปลีย่น

แปลงมวลสารและความรอนที่เกิดขึ้นในระหวางกระบวน

การอบแหงตลอดจนการหาสภาวการณอบแหงที่เหมาะสม

ของกระบวนการอบแหงแบบตางๆ ไดด ีปจจบุนัแบบจำลองทาง

คณิตศาสตรการอบแหงจะถูกนำไปใชในการจำลองสภาวะ

การอบแหงและการศกึษาผลกระทบของการปจจยัดานตางๆใน

กระบวนการอบแหง ตลอดจนการทดสอบและเปรียบเทียบ

เงื่อนไขการอบแหงแบบตางๆ เพื่อหาสภาวะที่เหมาะสมของ

การอบแหงแทนการการทดลองจรงิ ดงันัน้ แบบจำลองทางคณติ

ศาสตรการอบแหงซึ่งมีความสะดวกและประหยัดคาใชจายใน

การทดสอบเงือ่นไขในการอบแหง

บทความวชิาการนีไ้ดรวบรวมเอกสารวชิาการทีน่าเชือ่ถอื

เพือ่แบงประเภทของแบบจำลองทางคณติศาสตรการอบแหงใน

วัสดุพรุนที่ใชในการศึกษาอัตราการเปลี่ยนแปลงความชื้นใน

ระหวางกระบวนการอบแหงซึ่งมีขอกำหนดสำคัญคือ เปน

การอบแหงแบบชัน้บาง (Thin-layer drying) ซึง่ความหนาของ

วสัดจุะตองไมเกนิ 3 ชัน้ (ASABE Standards, 2006) และการอบ


แหงเกดิในคาบเวลาการทำแหงแบบลดลง (Falling rate drying

period) ซึง่การถายโอนความรอนและมวลจะไมจำกดัอยเูฉพาะ

ทีผ่วิภายนอกนอกของวสัดเุทานัน้ แตจะเกดิขึน้ภายในดวย สา

มารถแบงออกเปน 3 ประเภท ไดแก สมการทางทฤษฎ ีสมการ

กึง่ทฤษฎ ีและสมการเอมพริคิลั มรีายละเอยีดตางๆ ดงันี้

1. สมการทางทฤษฎ ี (Theoretical equation)ทฤษฎนีีม้กัตัง้สมมตฐิานวาการเคลือ่นทีค่วามชืน้ภายใน

วสัดเุกดิขึน้โดยการแพร (Diffusion) ตามกฎขอทีส่องของ Fick

(Fick's Second Law) ซึง่ดำเนนิไปแตกตางกนัตามรปูรางของ

วัสดุที่กำลังอบแหง ทำใหสามารถคำนวณหาสัมประสิทธิ์การ

แพรความชืน้ประสทิธผิล (Effective diffusion coefficient, Deff

)

และพลงังานกระตนุสำหรบัการแพรความชืน้ (Activation energy

for diffusion) โดยการประยกุตใชสมการอารรเีนยีส (Arrhenius

equation) ซึง่เปนหลกัการของ Newman (1931) สมมตฐิานของ

สมการนี ้อาท ิคา Deff

นีข้ึน้อยกูบัความชืน้ของวสัดใุนระหวาง

การอบแหงและมีคาคงที่ตลอดคาบเวลาการอบแหง อัตราการ

หดตัวของวัสดุในระหวางการอบแหงมีคาคงที่ตลอดคาบเวลา

การอบแหง การอบแหงเปนแบบมติเิดยีว อณุหภมูใินการอบแหง

มคีาคงที ่เปนตน (Adedeji et al., 2008)

กฎขอที่สองของ Fick ในสภาวะการแพรความชื้นที่ไม

คงที ่ เมือ่ไมพจิารณาอทิธพิลของลาดอณุหภมูแิละความดนัไอ

รวม สามารถอธบิายพฤตกิรรมการอบแหงวสัดไุดดงันี ้(Kardum

et al., 2001; Janjai et al., 2007)

2

eff

XD X

t

∂= ∇

∂ (2)

2∇ คอื Laplace สำหรบัเฟสของแขง็ทีเ่คลือ่นทีข่องความ

ชืน้ในทศิทางหนึง่มติติามทศิทาง x มคีา

( )2 1 s

sx

x x x

∂ ∂∇ =

∂ ∂ (3)

สมัประสทิธิ ์s มคีาเทากบั 0 สำหรบัวสัดทุีม่รีปูทรงเปน

แผนระนาบทีม่คีวามยาวมาก ๆ (Infinite slab) เทากบั 1 สำหรบั

วสัดทุีม่รีปูทรงเปนทรงกระบอก (Cylinder) และเทากบั 2 สำหรบั

วสัดทุีม่รีปูทรงเปนทรงกลม (Sphere) (Kardum et al., 2001) ใน

สมการ (2) เมือ่กำหนดภาระเริม่ตนและภาวะขอบเขต (Crank,

1975) จะไดคำตอบของสมการ (2) ดงันี ้(Park, 1998; Kardum

et al., 2001; Moyano et al., 2002; Janjai et al., 2007; Adedeji et

al., 2008; Chin et al., 2008; Janjai et al., 2008; Gachovska et al.,

2008; Vega-Gàlvez et al., 2008)

- สำหรบัวสัดทุีม่รีปูทรงเปนทรงกลม (Sphere) ทีม่รีะยะ

รศัมเีทากบั r0 ตวัอยางวสัดทุีม่รีปูรางทรงกลม เชน ลำไย

ลิน้จี ่องนุ เมลด็ถัว่เหลอืง เปนตน

2 2

2 2 210 0

6 1expeq eff

neq

M M D tn

M M n rπ

π

∞

=

−= −

−

⎛ ⎞⎜ ⎟⎝ ⎠

∑ (4)

- สำหรบัวสัดทุีม่รีปูทรงเปนทรงกระบอก (Cylinder) ทีม่ี

ระยะรัศมีเทากับ r ตัวอยางวัสดุที่มีรูปรางเปนทรง

กระบอก เชน เมลด็ขาวเปลอืก ขาวสาร พวกพชืเคีย้ว

มนั (Nuts) ดอกกะหล่ำหัน่ เปนตน

( )( )2

2 2210

4expeq eff

n

neq n

M M D t

M M rrα

α

∞

=

−= −

−

⎛ ⎞⎜ ⎟⎝ ⎠

∑ (5)

- สำหรับวัสดุที่มีรูปทรงเปนแผนระนาบที่มีความยาว

มากๆ (Infinite slab) และมคีวามหนาครึง่หนึง่เทากบั z

ตัวอยางวัสดุทางการเกษตรที่มีรูปรางเปนแผนระนาบ

เชน ผลไมแผน กลวยฉาบ เผอืกฉาบ สาหรายทะเลแผน

เปนตน

( )( )2 2

22 210

8 1 2 1exp

42 1

eq eff

neq

M M D tn

M M zn

π

π

∞

=

− += −

− +

⎛ ⎞⎜ ⎟⎝ ⎠

∑ (6)

สมการ (4) ถงึ (6) มจีำนวนเทอมทีไ่มมทีีส่ิน้สดุ และเทอม

ทายๆ จะมคีาลดลงเรือ่ยๆ ดงันัน้เราอาจตดัเทอมทายๆ ออกไป

ได โดยคงไวเฉพาะเทอมแรก (n = 1) ซึง่คำตอบทีไ่ดอาจจะไม

ผิดไปมากนัก โดยเฉพาะเมื่อเวลาการอบแหงมีคามาก จึง

สามารถเขยีนสมการใหมสำหรบัวสัดทุรงกลม วสัดทุรงกระบอก

และวสัดแุผนระนาบ ตามลำดบั ไดดงันี ้(Reyes et al., 2002; Lee

et al., 2004; Gachovska et al., 2008; Khazaei et al. (2008);

Vega-G?lvez et al., 2008)

2

2 2

0 0

6expeq eff

eq

M M D t

M M rπ

π

−= −

−

⎛ ⎞⎜ ⎟⎝ ⎠ (7)

( )( )2

2 22

0

4expeq eff

eq

M M D t

M M rrα

α

−= −

−

⎛ ⎞⎜ ⎟⎝ ⎠ (8)

2

2 2

0

8exp

4

eq eff

eq

M M D t

M M z

π

π

−= −

−

⎛ ⎞⎜ ⎟⎝ ⎠ (9)

เมื่อ n = ลำดบัทีข่องฟงกชัน่ (1, 2, 3,…)

αn

= สงกลบัคาฟงกชนัเบสเซลออเดอรศนูยตามลำดบัที ่n

ของฟงกชั่น

Deff

= สมัประสทิธิก์ารแพรความชืน้ประสทิธผิล (mm2/min)

t = เวลาในการอบแหง (min)

z = ความหนาของวสัด ุ(mm)

เมือ่ทราบคา Deff

และคาอณุหภมูขิองอากาศทีใ่ชในการอบ

แหง สามารถหาคาพลงังานกระตนุสำหรบัการแพร (Activation


energy for diffusion, Ea) โดยการประยกุตใชสมการอารรเีนยีส

(Arrhenius equation) แนวคิดนี้คิดคนครั้งแรกโดย Newman

(1931) ซึง่มรีปูสมการคอื (Lee and Hsieh, 2008)

0exp a

eff

ED D

RT= −⎛ ⎞⎜ ⎟⎝ ⎠ (10)

เมื่อ D0

= คาคงทีเ่ทยีบเทาคาสมัประสทิธิก์ารแพรความชืน้

ประสทิธผิลทีอ่ณุหภมูอิากาศสงูไมมขีอบเขต

(mm2/min)

Ea

= พลงังานกระตนุ (kJ/kg)

R = คาคงทีข่องกาซ = 8.314 kJ/kmol.K

T = อณุหภมูขิองอากาศทีใ่ชในการอบแหง (K)

2. สมการกึง่ทฤษฎ ี(Semi - theoretical equation)Lewis (1921) กลาววา พฤตกิรรมการอบแหงของวสัดนุัน้

จะคลายคลงึกบักฏการเยน็ตวัของนวิตนั (Newton's law of cool-

ing) จงึเรยีกสมการนีว้าแบบจำลองของนวิตนั หรอื Exponen-

tial Model หรอื Logarithmic Model หรอื Lewis Model (Lee

and Hsieh, 2008) ซึง่เปนรปูแบบผลเฉลยอยางงายของสมการ

การแพรความชืน้ของ Fick ปจจยัทีค่วบคมุการทำแหงมาจากตวั

วสัด ุกฎการเยน็ตวัของนวิตนัมรีปูแบบสมการ ดงันี้

( )( )t

dTk T T eq

dt= − − (11)

จากการเทียบเคียงจึงสามารถเขียนสมการซึ่งเกี่ยวกับ

อตัราการอบแหงไดวา

( )( )dMk M M eq

dt= − − (12)

แยกสมการและอินทิเกรทโดยใชภาวะเริ่มตนและภาวะ

ขอบเขต ดงันี้

( )0

, 0M r M= สำหรบั r<R (13)

( ) ( )0,M r t M eq= สำหรบั t<0 (14)

จะได

( )0

expeq

eq

M MMR kt

M M

−= = −

− (15)

ใสล็อกฐานธรรมชาติ (ln) ในสมการ (15) ทั้งสองขาง

จะสามารถหาคาคงทีก่ารอบแหง (Drying constant, k) ไดจาก

ความลาดชนัของเสนกราฟทีพ่ลอ็ตระหวาง ln MR กบัเวลาใน

การอบแหง (Drying time, t) เสนกราฟจะเปนเสนตรงทีม่คีวาม

ลาดชนัเปนลบ (ถาสมมตุฐิานถกูตอง) และคาคงที ่k จะมหีนวย

เปน เวลา-1 ตามคาหนวยของ t คาคงทีก่ารอบแหงนีจ้ะบอกถงึ

ระยะเวลาในการอบแหง หาก k มคีามากแสดงวาการอบแหงใช

เวลาสัน้ Amellal and Benamara (2008) กลาววาสมการนีเ้หมาะ

กบัวสัดทุีม่คีวามพรนุ (Porous materials) เชน อนิทพลมัหัน่เตา

แครรอทหัน่ เปนตน

ln MR kt= − (16)

3. สมการเอมพริคิลั (Empirical equation)สมการนี้เปนสมการที่ไดจากการฟตขอมูลที่ไดจากการ

ทดลองเขากบัสมการตนแบบ ถอืไดวาเปนวธิกีารทีง่ายและนยิม

ใชกนัอยางกวางขวาง โดยสมการทีร่จูกักนัดใีนการอบแหงวสัดุ

เกษตรและอาหารคอื สมการของ Page (Page's model) ซึง่ถกู

พัฒนาในป ค.ศ. 1949 เปนสมการเริ่มแรกที่ใชสำหรับเมล็ด

ขาวโพด และพฒันามาจาก Lewis Model (Lee and Hsieh, 2008)

ดังนี้

( )0

exp Neq

eq

M MMR kt

M M

−= = −

− (17)

ใสลอ็กฐานธรรมชาต ิ(ln) ในสมการ (17) ทัง้สองขาง 2

ครัง้ จะสามารถหาคาคงทีก่ารอบแหง (Drying constant, k) ได

จากเสนกราฟทีพ่ลอ็ตระหวาง ln (-ln MR) กบั ln t เสนกราฟ

จะเปนเสนตรงทีม่คีวามลาดชนัเปนบวก (ถาสมมตุฐิานถกูตอง)

คาคงทีข่องแบบจำลองของเพจ (Page's model constant หรือคา

N) หาไดจากความลาดชนัของเสนตรง คา k คอื จดุทีเ่สนกราฟ

ตดัแกนเมือ่ t มคีาเทากบัศนูยนัน่กค็อื ที ่log 1 นัน่เองในการพลอ็ต

กราฟแบบ log-log และจะมหีนวยเปน เวลา-1 ตามคาหนวยของ

คา t คาคงที่การอบแหงนี้จะบอกถึงระยะเวลาในการอบแหง

หากคา k มคีามากแสดงวาการอบแหงใชเวลาสัน้ สวนคาคงที ่N

นัน้ไมมหีนวย แบบจำลองเอมพริคิลัการอบแหงทีน่ยิมใชแสดง

ในตารางที ่1 สมมตฐิานของสมการนี ้อาท ิความชืน้สมัพทัธของ

อากาศและอณุหภมูคิงที ่ความเรว็ของอากาศคงที ่เปนตน

( )ln ln ln lnMR k N t− = + (18)

ในทำนองเดียวกันกับคาสัมประสิทธิ์การแพรความชื้น

เมื่อทราบคา k และคาอุณหภูมิของอากาศที่ใชในการอบแหง

สามารถหาคาพลงังานกระตนุสำหรบัการแพร (Activation en-

ergy for diffusion, Ea) โดยการประยุกตใชสมการอารรีเนียส

(Arrhenius equation) แนวคิดนี้คิดคนครั้งแรกโดย Newman

(1931) ซึง่มรีปูสมการคอื (Chawla et al., 2008)

0exp a

Ek k

RT= −⎛ ⎞⎜ ⎟⎝ ⎠ (19)

เมื่อ k = คาคงทีก่ารอบแหง (1/s)

k0 = แฟกเตอรความถี ่(1/s)

Ea = พลงังานกระตนุ (J/mol)


ตารางที ่1 แบบจำลองการอบแหงเอมพริคิลัแบบตาง ๆ

Model name Model References

Page ( )0

exp .neq

eq

M MMR k t

M M

−= = −

−

⎛ ⎞⎜ ⎟⎝ ⎠

Modified Page ( )0

exp .neq

eq

M MMR k t

M M

−= = −

−

⎛ ⎞⎜ ⎟⎝ ⎠

Henderson and Pebis( )

0

. exp .eq

eq

M MMR a k t

M M

−= = −

−

⎛ ⎞⎜ ⎟⎝ ⎠

Logarithmic ( )0

exp .eq

eq

M MMR a k t c

M M

−= = − +

−

⎛ ⎞⎜ ⎟⎝ ⎠

Two term ( ) ( )

0 1

0

exp expeq

eq

M MMR a k t b k t

M M

−= = − + −

−

⎛ ⎞⎜ ⎟⎝ ⎠

Two term exponential ( ) ( ) ( )0

exp 1 expeq

eq

M MMR a kt a kat

M M

−= = − + − −

−

⎛ ⎞⎜ ⎟⎝ ⎠

Wang and Singh 2

0

1eq

eq

M MMR at bt

M M

−= = + +

−

⎛ ⎞⎜ ⎟⎝ ⎠

Thompson ( ) ( )[ ]( )2

ln lnt a MR b MR= +

Diffusion Approximation ( ) ( ) ( )

0

. exp . 1 expeq

eq

M MMR a k t a kbt

M M

−= = − + − −

−

⎛ ⎞⎜ ⎟⎝ ⎠

Modified Henderson ( ) ( ) ( )0

. exp . exp expeq

eq

M MMR a k t b gt c ht

M M

−= = − + − + −

−

⎛ ⎞⎜ ⎟⎝ ⎠

Midilli et al. ( )

0

. exp .neq

eq

M MMR a k t bt

M M

−= = − +

−

⎛ ⎞⎜ ⎟⎝ ⎠

Jain and Pathare (2004), Ertekin and

Yaldiz (2004) ), Sharma et al. (2005),

Waewsak et al. (2006)










Ertekin and Yaldiz (2004) ), Sharma

et al. (2005) , Waewsak et al. (2006)







Ertekin and Yaldiz (2004) , Waewsak

et al. (2006)


et al. (2006)


et al. (2006)


et al. (2006)

and Pabis


R = คาคงทีส่ากลของกาซ = 8.314 J/mol.K

T = อณุหภมูขิองอากาศทีใ่ชในการอบแหง (K)

4. การทวนสอบแบบจำลอง (Validation of

Model)การทวนสอบแบบจำลองการอบแหงนยิมใชเพือ่ประเมนิ

ความเขากันไดของแบบจำลองกับขอมูลที่ไดจากการทดลอง

หรอืความกลมกลนื (Goodness of fit) ของแบบจำลอง พารามเิตอร

ทีน่ยิมใชไดแก คาสมัประสทิธิก์ารตดัสนิใจ (R2 ) คาการลดลง

ไคกำลงัสอง (χ2 ) และคารากทีส่องของความคลาดเคลือ่นกำลงั

สองเฉลีย่ (Root mean square error, RMSE) เปนพารามเิตอร

ทางสถติซิึง่ชวยในการวเิคราะหการเปรยีบเทยีบเพือ่หาคาความ

แมนยำในการทำนายคาความชื้นที่เปลี่ยนแปลงไปในระหวาง

การอบแหงดวยลมรอน (Sharma et al., 2005; Jain and Pathare,

2004; Lin et al., 2005; Waewsak et al., 2006)

คา R2 เปนคาพารามเิตอรทางสถติทิีส่ำคญัในการบงบอก

คุณภาพของรูปแบบสมการในแบบจำลองทางคณิตศาสตร

การอบแหง โดยยิง่มคีาเขาใกล 1.0 แสดงวาแบบจำลองดงักลาว

มคีวามแมนยำมาก ในขณะทีค่า χ2 และคา RMSE เปนพารา

มเิตอรทางสถติทิีใ่ชบงบอกความผดิพลาดในการทำนายคาของ

แบบจำลองทางคณติศาสตร ดงันัน้ แบบจำลองทางคณติศาสตร

การอบแหงทีม่คีวามแมนยำในการทำนายทีเ่หมาะสม ควรจะมี

คา R2 มากแตมคีา χ2 และคา RMSE นอย โดยสมการแสดงการ

คำนวณหาพารามเิตอรดงักลาวมดีงันี้

( )( )

2

, exp ,2 1

1 1,exp ,

2 2

n

i i pre

i

n n

i ii i pre

M MR

M M

=

= =

×

=

⎡ ⎤⎢ ⎥⎢ ⎥⎢ ⎥⎢ ⎥⎣ ⎦

∑

∑ ∑ (20)

( )2

,exp ,2 1

N

i i prei

M M

N nχ =

−=

−

∑ (21)

( )2

,exp ,1

N

i i prei

M MRMSE

N=

−=

∑ (22)

เมื่อ Mi,exp

= ความชืน้ของวสัดทุีไ่ดจากการทดลอง

(%มาตรฐานแหง)

Mi,pre

= ความชืน้ของวสัดทุีไ่ดจากการทำนาย

(%มาตรฐานแหง)

N = จำนวนคาสงัเกต

n = จำนวนคาคงทีใ่นแบบจำลอง

มีงานวิจัยหลายชิ้นที่เปรียบเทียบความแมนยำของแบบ

จำลองทางคณิตศาสตรการอบแหงเพื่ออธิบายพฤติกรรม

การอบแหงวสัดุพรนุ อาท ิErtekin and Yaldiz (2004) พบวาแบบ

จำลอง Midilli et al. เหมาะสมสำหรับมะเขือหั่นชิ้นโดยมีคา

RMSE และ χ2 อยใูนชวง 5 x 10-4 - 1.70 x 10-2 และ 0 - 4.33 x

10-4 ตามลำดบั Jain and Pathare (2004) พบวาแบบจำลอง Loga-

rithmic เหมาะสำหรบัหอมหวัใหญหัน่ชิน้โดยมคีา R2 และ χ2

ตารางที ่2 พารามเิตอรทางสถติใินแบบจำลองทางคณติศาสตรการอบแหงมะเขอืเทศ

Model name R2 RMSE χ2

Approximation of diffusion 0.9809 7.77 x 10-03 1.96 x 10-03

Newton 0.9679 9.65 x 10-03 3.01 x 10-03

Page 0.9735 8.92 x 10-03 2.57 x 10-03

Henderson and Pebis 0.9760 8.48 x 10-03 2.32 x 10-03

Logarithmic 0.9800 7.88 x 10-03 2.01 x 10-03

Two term 0.9761 8.81 x 10-03 2.52 x 10-03

Two term exponential 0.9789 7.96 x 10-03 2.05 x 10-03

Wang and Singh 0.9350 13.98 x 10-03 6.31 x 10-03

Modified Henderson and Pablis 0.9764 9.16 x 10-03 2.74 x 10-03

Midilli et al. 0.9701 9.83 x 10-03 3.13 x 10-03

ทีม่า : Sacilik et al., 2006


เทากบั 0.9995 และ 4.4 x 10-5 แต Sharma et al. (2005) กลบั

พบวาแบบจำลอง Page เหมาะสมทีส่ดุโดยมคีา R2 และ χ2 เทากบั

0.999 และ 1.33 x 10-4 สวน Lin et al. (2005) กพ็บวาแบบจำลอง

Page เหมาะสมที่สุดกับมันเทศหั่นเตาโดยมีคา RMSE ต่ำสุด

9.047 x 10-3

ตารางที่ 2 แสดงการเปรียบเทียบความแมนยำของแบบ

จำลองการอบแหงมะเขอืเทศซึง่ชีใ้หเหน็วาแบบจำลองการแพร

ความชืน้ (Approximation of diffusion) ซึง่เปนสมการทางทฤษฎี

ทีท่ำใหงายขึน้ (Lin et al., 2005) เหมาะสมทีส่ดุเนือ่งมคีา R2

สงูสดุ มคีา RMSE และคา χ2 ต่ำทีส่ดุ

สรุปแบบจำลองทางคณติศาสตรการอบแหงแบงเปน 3 สมการ

คอื สมการทางทฤษฎ ีสมการกึง่ทฤษฎ ีและสมการเอมพริคิลั โดย

สมการทางทฤษฎีนั้นพิจารณาวาความชื้นภายในวัสดุเคลื่อนที่

ออกมาทีผ่วิโดยการแพรตามกฎขอทีส่องของ Fick ตามรปูทรง

ของวัสดุ ทำใหสามารถหาสัมประสิทธิ์การแพรความชื้น

ประสิทธิพล ซึ่งหากทราบอุณหภูมิอากาศที่ใชในการอบแหง

ก็จะสามารถกำหนดคาพลังงานในการกระตุนได สมการกึ่ง

ทฤษฎนีัน้เกดิจากการลดรปูของคำตอบในสมการทางทฤษฎลีง

สวนสมการเอมพิริคัลนั้นไดมาจากการฟตขอมูลที่ไดจากการ

ทดลองเขากับแบบจำลองทางคณิตศาสตรที่เหมาะสม โดยที่

สมการใดสมการหนึ่งเหมาะสมสำหรับวัสดุและ/หรือสภาวะ

การอบแหงหนึง่ ๆ นัน้นยิมใชพารามเิตอรทางสถติ ิ3 คา ไดแก

สมัประสทิธิก์ารตดัสนิใจ (R2) การลดลงไคกำลงัสอง (χ2 ) และ

รากที่สองของความคลาดเคลื่อนกำลังสองเฉลี่ย (Root mean

square error, RMSE)

เอกสารอางอิงAdedeji, A. A., T.K. Gachovska, M.O. Ngadi and G.S.V.

Raghavan. 2008. Effect of pretreatments on drying

characteristics of okra. Drying Tech. 26(10): 1251 - 1256.

Amellal, H. and S. Benamara. 2008. Vacuum drying of common

date pulp cubes. Drying Tech. 26(3): 378 - 382.

ASABE Standards. 2006. Thin-layer drying of agricultural

crops ANSI/ASAE S448.1 JUL2001. St. Joseph, Mich.:

ASABE.

Bhattacharya, S., S. Bal and R. K. Mukherjee. 1997. Kinetics

of tamarind seed hydration. J. of Food Eng. 33: 129-138.

Chawla, C., D. Kaur, D.P.S. Oberoi and D.S. Sogi. 2008.

Drying characteristics, sorption isotherms and lycopene

retention of tomato pulp. Drying Tech. 26(10): 1257 -

1264.

Chin, S.K, C.L. Law, C.V. Supramaniam, P.G. Cheng and

A.S. Mujumdar S. 2008. Convective drying of ganoderma

tsugae murrill and effect of temperature on basidiospores.

Drying Tech. 26(12): 1524 - 1533.

Crank, J. 1975. The mathematics of diffusion. 2nd edition. Oxford,

England. 414 p.

Ertekin, C. and O. Yaldiz. 2004. Drying of eggplant and selection

of a suitable thin layer drying model. J. of Food Eng. 63:

349-359.

Gachovska, T. K., A.A. Adedeji, M. Ngadi and G.V.S.

Raghavan. 2008. Drying characteristics of pulsed electric

field-treated carrot. Drying Tech. 26(10): 1244 - 1250.

Jain, D. and P. B. Pathare. 2004. Selection and evaluation of

thin layer drying models for infrared radiative and

convection drying of onion slices. Biosystems Eng. 89(3):

289-296.

Janjai, S., B.K. Bala, N. Lamlert, B. Mahayothee, M.

Haewsungcharern, W. Muhlbauer and J. Muller. 2007.

Moisture diffusivity determination of different parts of

longan fruit. Int'l J. of Food Properties 10(3): 471 - 478.

Janjai, S., N. Lamlert, P. Intawee, B. Mahayothee, M.

Haewsungcharern, B. K. Bala, M. Nagle, H. Leis and J.

M?ller. 2008. Finite element simulation of drying of longan

fruit. Drying Tech. 26(6): 666 - 674.

Kardum, J.P., A. Sander and D. Skansi. 2001. Comparison of

convective, vacuum, and microwave drying

chlorpropamide. Drying Tech. 19(1): 167 - 183

Khazaei, J., A. Arabhosseini and Z. Khosrobeygi. 2008.

Application of superposition technique for modeling

behavior of a avishan (Zataria multiflora) Leaves. Trans.

ASABE 51(4): 1383-1393.

Lee, G. and F. Hsieh. 2008. Thin-layer drying kinetics of

strawberry fruit leather. Trans. ASABE 51(5): 1699-1705.

Lee, G., W. S. Kang and F. Hsieh. 2004. Thin-layer drying

characteristics of chicory root slices. Trans. ASAE 47(5):

1619-1624.

Lewis, W.K. 1921. The rate of drying of solid materials. J. of

Industrial Eng. Chemistry 13(5): 427-432.

Lin, Y-P., J-H. Tsen and V. An-Erl King. 2005. Effects of far-


infrared radiation on the freeze-drying of sweet potato.

J. of Food Eng. 68: 249-255.

Maskan, M. 2000. Microwave/air microwave finish drying of

banana. J. of Food Eng. 44: 71-78.

Moyano, P.C. and A.Z. Berna. 2002. Modeling water loss

during frying of potato strips: effect of solute impregnation.

Drying Tech. 20(7): 1303 - 1318.

Newman, A.B. 1931. The drying of porous solids. Trans.

ASAE 27: 203-205.

Opoku, A., L.G. Tabil, V. Meda and S. Panigrahi. 2007.

Microwave and microwave-vacuum drying kinetics of

field peas. ASABE Paper No. 076017 St. Joseph, Mich.:

ASABE.

Page, G. 1949. Factor influencing the maximum rates of air

drying shelled corn in thin layer. MS Thesis (unpublished),

Purdue University.

Park, K.J. 1998. Diffusional model with and without shrinkage

during salted fish muscle drying. Drying Tech. 16(3-5):

889-905

Poomsa-ad, N., S. Soponronnarit, S. Prachayawarakorn and

A. Terdyothin. 2002. Effect of temperature on subsequent

drying of paddy using fluidization technique. Drying Tech.

20(1): 195 - 210.

Reyes, A., P.I. Alvarez and F.H. Marquardt. 2002. Drying of

carrots in a fluidized bed I. Effects of drying conditions

and modeling. Drying Tech. 20(7): 1463 - 1483.

Reyes, A., R. Vega, R. Bustos and C. Araneda. 2008. Effect of

processing conditions on drying kinetics and particle

microstructure of carrot. Drying Tech. 26(10): 1272 -

1285.

Sacilik,K., R. Keskin and A.K. Elicin. 2006. Mathematical

modeling of solar tunnel drying of thin layer organic

tomato. J. of Food Eng. 73: 231-238.

Sharma, G.P., R.C. Verma and P. Pathare. 2005. Mathematical

modeling of infrared radiation thin layer drying of onion

slices. J. of. Food Eng. 71: 282-286.

Vega-Gàlvez, A., A. Ayala-Aponte, E. Notte, L. de la Fuente

and R. Lemus-Mondaca. 2008. Mathematical modeling

of mass transfer during convective dehydration of brown

algae macrocystis pyrifera. Drying Tech. 26(12): 1610 -

1616.

Waewsak, J., S. Chindaruksa and C. Punlek. 2006. A

mathematical modeling study of hot air drying for some

agricultural producst. Thammasat Int. J. Sc. Tech. 11(1):

14-20.


ชื่อเรื่อง (ภาษาไทย)

ชื่อเรื่อง (ภาษาอังกฤษ)

ชือ่-นามสกลุ (ผเูขยีนคนที ่1)1) ชือ่-นามสกลุ (ผเูขยีนคนที ่2)2)

(ภาษาไทยและภาษาอังกฤษ)1) ทีอ่ยขูองหนวยงานของผเูขยีนคนที ่ 1 (ภาษาไทยและภาษาองักฤษ)

2) ทีอ่ยขูองหนวยงานของผเูขยีนคนที ่2 (ภาษาไทยและภาษาองักฤษ)

Abstract

สรปุสาระสำคญั วตัถปุระสงค วธิกีาร สถานที ่และผลทีไ่ดรบัเปนภาษาองักฤษ

บทคัดยอ

สรปุสาระสำคญั วตัถปุระสงค วธิกีาร สถานที ่และผลทีไ่ดรบั

คำนำ

ความสำคญั หลกัการและเหตผุล ปญหา วตัถปุระสงคและเปาหมายของงานวจิยั

อุปกรณและวิธีการ

อธบิายเปนแบบรอยแกว การวางแผน การดำเนนิงาน

การบนัทกึขอมลู เวลาและสถานทีท่ำการทดลอง

ผลการทดลองและวิจารณ

กลาวถงึผลทีไ่ดจากการทดลอง ควรเสนอในรปูของตาราง หรอืกราฟ (แทง หรอืเสนตรง 2 มติ)ิ หรอืรปูภาพประกอบ

หากมกีารวจิารณผลทดลอง อธบิายถงึเหตผุลทีไ่ดผลการทดลองเชนนัน้ เพือ่สนบัสนนุ

หรือคัดคานทฤษฎีของผูที่เสนอมากอน เปรียบเทียบกับผลการทดลองอื่นๆ

หรือเนนปญหาสาระสำคัญ (ตารางหรือภาพเปนภาษาไทย หรืออังกฤษ)

สรุปผลการทดลอง

สรุปเนื้อหาสาระสำคัญของผลงานที่ไดรับวานำไปใชประโยชนหรือแนะนำอยางไร

คำขอบคุณ

เอกสารอางอิง

แบบการเขียนงานวิจัย/บทความ

ตนฉบบั : สงไดที ่รศ.พนิยั ทองสวสัดิว์งศ ภาควชิาวศิวกรรมเครือ่งกล คณะวศิวกรรมศาสตร

มหาวทิยาลยัธรรมศาสตร อ.คลองหลวง จ.ปทมุธาน ี12121 จำนวน 3 ชดุ พรอมแผน

ดสิเกต็หรอืซดีรีอม โดยใชโปรแกรม Microsoft Word, ใช Font Angsana UPC 14

points มคีวามยาว 5-15 หนากระดาษ A4


กรรมการกลางและวชิาการ

รศ.ดร.สมยศ เชญิอกัษร รศ.ดร.ธญัญา นยิมาภา รศ.ดร.ธญัญะ เกยีรตวิฒัน

รศ.ดร.ปานมนสั ศริสิมบรูณ ผศ.ภรต กญุชร ณ อยธุยา ดร.วสนัต จอมภกัดีดร.ชศูกัดิ ์ ชวประดษิฐ ผศ.ดร.อนพุนัธ เทิดวงศวรกลุ รศ.สาทปิ รตันภาสกรผศ.ดร.สมโภชน สดุาจนัทร ผศ.ดร.เสร ี วงสพเิชษฐ ดร.ชยัพล แกวประกายแสงกลูรศ.ดร.สมัพนัธ ไชยเทพ รศ.ดร.วชิยั ศรบีญุลอื ผศ.เธยีรชยั สนัดษุฎีนายไพศาล พนัพึง่ ผศ.ฉตัรชาย ศภุจารรีกัษ รศ.กติตพิงษ วฒุจิำนงดร.สมเกยีรต ิ เฮงนรินัดร รศ.ผดงุศกัดิ ์ วานชิชงั รศ.จริาภรณ เบญจประกายรตันรศ.ดร.รุงเรือง กาลศิริศิลป ผศ.ดร.ศวิลกัษณ ปฐวรีตัน ผศ.ดร.วันรฐั อบัดลุลากาซมิรศ.รงัสนิ ีโสธรวทิย ดร.ประเทอืง อษุาบรสิทุธิ์ รศ.มานพ ตนัตรบณัฑติยผศ.ดร.สเุนตร สบืคา รศ.ใจทพิย วานชิชงั นายชนะธชั หยกอบุลนายจารวุฒัน มงคลธนทรรศ ดร.ไมตร ี แนวพนชิ นายอคัคพล เสนาณรงคนายวบิลูย เทเพนทร นายสภุาษติ เสงีย่มพงศ ดร.อนชุติ ฉ่ำสงิหนายวรีะชยั เชาวชาญกจิ นายนรเชษฐ ฉตัรมนตรี นายไมตร ีปรชีาดร.สมชาย ชวนอดุม นายสมศกัดิ ์องักรูวฒันานกุลู นางสาวพนดิา บษุปฤกษนายมลฑล แสงประไพทพิย นางสาวระพ ีพรหมภู นายพฒันศกัดิ ์ฮนุตระกลูนายมรกต กลบัดี นายนเรศวร ชิน้อนิทรมนู นายขนุศร ีทองยอยนายสรุสทิธิ ์บญุรกัชาติ นายบุญสง หนองนา นางสาวศริะษา เจง็สขุสวสัดิ์นางสาววไิลวรรณ สอนพลู นางสาวนฤมล ลดาวลัย ณ อยธุยาหัวหนาภาควิชาและสาขาวิศวกรรมเกษตรของสถาบันการศึกษาทุกแหงของประเทศ

คณะกรรมการ

สมาคมวิศวกรรมเกษตรแหงประเทศไทยประจำป พ.ศ. 2552-2554

ทีป่รกึษาศ.ดร.สมชาต ิโสภณรณฤทธิ์ ศ.ดร.อรรถพล นมุหอม Prof.Dr. Chin Chen Hsieh

Prof. Dr.Vilas M. Salokhe รศ.ดร.ธวชัชยั ทวิาวรรณวงศ รศ.ดร.วนิติ ชนิสวุรรณ

นายวกิรม วชัรคปุต นายทรงศกัดิ ์ วงศภมูวิฒัน นายสรุเวทย กฤษณะเศรณี

ดร.สภุาพ เอือ้วงศกลู นายสมชยั ไกรครฑุรี นายปราโมทย คลายเนตร

นายสวุทิย เทดิเทพพทิกัษ นายชนะธชั หยกอบุล

กรรมการบรหิาร

นายกสมาคมฯ นางดาเรศร กติตโิยภาส

อปุนายก ผศ.ดร.วรีะชยั อาจหาญ

ประธานฝายวชิาการ ศ.ดร. สมชาต ิ โสภณรณฤทธิ์

ผชูวยประธานฝายวชิาการ ผศ.ดร.ศวิลกัษณ ปฐวรีตัน

เลขาธกิาร นายณรงค ปญญา

เหรญัญกิ นางสาวฐติกิานต กลมัพสตุ

นายทะเบยีน นายชรีวรรธก มัน่กจิ

ผชูวยนายทะเบยีน นายไพรชั หตุราชภกัดี

สาราณยีกร รศ. พนิยั ทองสวสัดิว์งศ

ปฏคิม นายนเรสน รังสิมันตศิริ

ประชาสมัพนัธ นางสาวนฤมล ลดาวัลย ณ อยุธยา

สารสนเทศ นายประเสรฐิ วเิศษสวุรรณ

พฒันาโครงการ นางสาววไิลวรรณ สอนพลู

ประสานความรวมมอื นายอนุรักษ เรือนหลา

Documents

TSAE Journal Vol.17