TSAE Journal Vol.21 - 2

วารสารสมาคมวิศวกรรมเกษตรแห�งประเทศไทย Journal of the Thai Society of Agricultural Engineering

ป�ท่ี 21 ฉบับท่ี 2 กรกฎาคม – ธันวาคม 2558 (Volume 21 No. 2 July – December 2015) ISSN 1685-408X เจ1าของ: สมาคมวิศวกรรมเกษตรแห=งประเทศไทย

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

บรรณาธิการ มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตรQ

รศ. ดร. อนุพันธQ เทิดวงศQวรกุล

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

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

ท่ีปรึกษากองบรรณาธิการ มหาวิทยาลัยธรรมศาสตรQ รศ. พินัย ทองสวัสดิ์วงศQ

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

มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล1าธนบุรี ศ. ดร. สมชาติ โสภณรณฤทธ์ิ มหาวิทยาลัยแม=โจ1 รศ. เสมอขวัญ ตันติกุล ผศ. ดร. สุเนตร สืบค1า มหาวิทยาลัยขอนแก=น รศ. ดร. ธวัชชัย ทิวาวรรณวงศQ รศ. ดร. วินิต ชินสุวรรณ ผศ. ดร. เสรี วงสQพิเชษฐ ผศ. ดร. สมโภชนQ สุดาจันทรQ ผศ. ดร. สมชาย ชวนอุดม ผศ. ดร. วิเชียร ปลื้มกมล มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลธัญบุรี รศ. ดร. รุ=งเรือง กาลศิริศิลป̀ รศ. ดร. จตุรงคQ ลังกาพินธุQ มหาวิทยาลัยราชภัฏวไลยอลงกรณQ รศ. จิราภรณQ เบญจประกายรัตนQ สถาบันเทคโนโลยีพระจอมเกล1าเจ1าคุณทหารลาดกระบัง รศ. ดร. ปานมนัส ศิริสมบูรณQ รศ. สาทิป รัตนภาสกร

สถาบันวิจัยเกษตรวิศวกรรม กรมวิชาการเกษตร ดร. ชูศักดิ์ ชวประดิษฐQ ดร. อนุชิต ฉํ่าสิงหQ กองส=งเสริมวิศวกรรมเกษตร กรมส=งเสริมการเกษตร นางดาเรศรQ กิตติโยภาส นายณรงคQ ปaญญา นายชีรวรรธกQ ม่ันกิจ นางสาวฐิติกานตQ กลัมพสุต University of California, Davis Pictiaw Chen, Ph.D., Professor Emeritus David C. Slaughter, Ph.D., Professor University of Tsukuba Masayuki Koike, D.Agr., Professor Emeritus Tomohiro Takigawa, Ph.D., Professor Mie University Nobutaka Ito, D.Agr., Professor Emeritus Iowa State University Dirk E. Maier, Ph.D., Professor Purdue University Klein E. Ililiji, Ph.D., Associate Professor

คณะกรรมการสมาคมวิศวกรรมเกษตรแห�งประเทศไทย ประจําป4 พ.ศ. 2558 – 2559

ท่ีปรึกษา ฯพณฯ นายอําพล เสนาณรงคQ ฯพณฯ พลเอกสุรยุทธQ จุลานนทQ ศ. ดร. สมชาติ โสภณรณฤทธ์ิ ศ. ดร. อรรถพล นุ=มหอม ศ. ดร. สุรินทรQ พงศQศุภสมิทธ์ิ รศ. ดร. ธวัชชัย ทิวาวรรณวงศQ

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

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

กรรมการบริหาร นายกสมาคมวิศวกรรมเกษตรแห=งประเทศไทย

อุปนายก ประธานฝxายวิชาการ

ผู1ช=วยประธานฝxายวิชาการ ผู1ช=วยประธานฝxายวิชาการ ผู1ช=วยประธานฝxายวิชาการ

เลขาธิการ เหรัญญิก

ผู1ช=วยเหรัญญิก นายทะเบียน สาราณียากร

ผู1ช=วยสาราณียกร ปฏิคม

ประชาสัมพันธQ ประสานงานส=วนกลาง

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

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

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

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

นางสาวพนิดา บุษปฤกษQ นายมลฑล แสงประไพทิพยQ นางสาวระพี พรหมภู= นายพัฒนศักดิ์ ฮุ=นตระกูล นายมรกต กลับดี นายนเรศวรQ ช้ินอินทรQมนู นายสุรสิทธิ์ บุญรักชาติ นายบุญส=ง หนองนา ผศ. ดร. ศิระษา เจ็งสุขสวัสดิ์ นางสาววิไลวรรณ สอนพูล นางสาวนฤมล ลดาวัลยQ ณ อยุธยา หัวหน1าภาควิชาและสาขาวิศวกรรมเกษตรของสถาบันการศึกษาทุกแห=งของประเทศ

คําแนะนําสําหรับผูAเขียน

1. หลักเกณฑEท่ัวไป

1.1 คํานํา วารสารสมาคมวิศวกรรมเกษตรแห=งประเทศไทย เป|นวารสารวิชาการท่ีจัดพิมพQโดยสมาคมวิศวกรรมเกษตรแห=งประเทศไทย

มีวัตถุประสงคQเพื่อเผยแพร=ผลงานวิจัยท้ังท่ีเป|นองคQความรู1ใหม= นวัตกรรม และเทคโนโลยีทางด1านวิศวกรรมเกษตรและระบบชีวภาพ ในรูปของบทความวิจัย บทวิจัยย=อ และบทความปริทัศนQ เนื้อหาของบทความท่ีเผยแพร=ในวารสารสะท1อนถึงขอบเขตท่ีกว1างขวางของศาสตรQวิศวกรรมเกษตร ซึ่งบูรณาการวิศวกรรมศาสตรQหลากหลายสาขามาประยุกตQเพื่อเพิ่มผลิตภาพทางการเกษตรและระบบชีวภาพ อาทิ เคร่ืองจักรกลเกษตร วิศวกรรมดินและน้ํา เทคโนโลยีหลังเก็บเก่ียว วิศวกรรมอาหาร โครงสร1างอาคารเกษตร การจัดการระบบเกษตร พลังงานและส่ิงแวดล1อมทางการเกษตร เป|นต1น เนื้อหาของบทความอาจเป|นการรายงานผลการทดลองของเร่ืองท่ีศึกษาท่ีให1องคQความรู1ใหม= การวิเคราะหQทางทฤษฎี การออกแบบและประดิษฐQนวัตกรรม หรือการนําเสนอเทคนิควิธีการทดลองใหม=

1.2 ขอบข=ายวารสาร 1) ต1นกําลังและเคร่ืองจักรกลเกษตร • เคร่ืองยนตQและกําลัง • การออกแบบและทดสอบเคร่ืองจักรกลเกษตร • กระบวนการผลิตเคร่ืองจักรกลเกษตร • เทคนิคปฏิบัติและการใช1เคร่ืองจักรกลเกษตร 2) วิศวกรรมดินและน้ํา • การอัดแน=น การชะล1าง และการปรับปรุงดิน • พื้นท่ีแห1งแล1ง และการเก็บกักน้ํา • อุทกวิทยาและการจัดการน้ํา • ชลศาสตรQและระบบชลประทาน • การให1น้ําพืชระดับไร=นา 3) กระบวนการหลังเก็บเก่ียวและวิศวกรรมอาหาร • กระบวนการหลังเก็บเก่ียวและการเก็บรักษา • การบรรจุ • เทคนิคแบบไม=ทําลาย • กระบวนการและเคร่ืองจักรกลอาหาร • วิศวกรรมชีวภาพ 4) โครงสร1างอาคารเกษตร • การออกแบบอาคารเกษตร • ไซโล โรงเรือน และโรงงานผลิตพืช • การวางผังฟารQม

• การออกแบบโรงงานอุตสาหกรรมเกษตร 5) ระบบเกษตร • โลจิสติกสQและโซ=อุปทานผลิตผลและสินค1าเกษตร • ระบบตรวจสอบย1อนกลับและความปลอดภัยอาหาร • การจัดการระบบเกษตร และการจําลองสถานการณQ • อุตสาหกรรมเกษตร 6) คอมพิว เตอรQ อิ เ ล็กทรอนิกสQ และเทคโนโลยีสารสนเทศ • การเกษตรแม=นยํา การตรวจวัดระยะไกล ระบบภูมิ

สารสนเทศ ระบบผู1เช่ียวชาญ • เซ็นเซอรQ หุ=นยนตQ และระบบอัตโนมัติ • ชีวสารสนเทศ • การประยุกตQคอมพิวเตอรQ การพัฒนาซอฟแวรQ และ

เทคโนโลยีสารสนเทศ 7) พลังงานและส่ิงแวดล1อม • พลังงานทดแทน ชีวมวลและพลังงานชีวมวล • การจัดการพลังงาน • การจัดการของเสียการเกษตร รีไซเคิล และเทคโนโลยีไร1

ของเสีย • วิศวกรรมระบบนิเวศนQเกษตร

1.3 ประเภทบทความ บทความท่ีเผยแพร=ในวารสารมี 3 ประเภทคือ • บทความวิจัย (Research paper) คือ รายงานผลการศึกษาทดลองท่ีทําให1ได1มาซึ่งองคQความรู1ใหม= หรือนวัตกรรมใหม= ท่ีได1ดําเนินการ

จนสําเร็จและมีการเรียบเรียงอย=างครบถ1วนสมบูรณQตามระเบียบวิธีวิจัย • บทวิจัยย=อ (Research note) คือ รายงานผลการศึกษาทดลองเฉพาะในบางประเด็นท่ีผู1วิจัยค1นพบ แต=ยังไม=เสร็จสมบูรณQ • บทความปริทัศนQ (Review paper) คือ รายงานท่ีได1จากการรวบรวม ทบทวน และสังเคราะหQงานวิจัยท่ีผ=านมาในเร่ืองใดเร่ืองหนึ่ง

โดยสอดแทรกทัศนคติ ประสบการณQ หรือความคิดเห็นของผู1เขียนท่ีมีต=อเร่ืองนั้นๆ

1.4 ความยาวบทความ • บทความวิจัย ความยาวไม=ควรเกิน 10 หน1าเรียงพิมพQ • บทวิจัยย=อ ความยาวไม=ควรเกิน 5 หน1าเรียงพิมพQ • บทความปริทัศนQ ความยาวไม=ควรเกิน 10 หน1าเรียงพิมพQ

1.5 ค=าธรรมเนียมการตีพิมพQ ผู1เขียนบทความท่ีผ=านการพิจารณาให1ตีพิมพQในวารสารฯ จะต1องชําระค=าธรรมเนียมการตีพิมพQในอัตราหน1าละ 300 บาท

โดยกองบรรณาธิการจะแจ1งรายละเอียดวิธีการชําระค=าธรรมเนียมให1ทราบเม่ือบทความได1รับการยอมรับต1นฉบับให1ตีพิมพQในวารสารฯ

1.6 กระบวนการประเมินบทความ ต1นฉบับบทความทุกประเภทจะถูกประเมินโดยผู1ทรงคุณวุฒิไม=ต่ํากว=า 2 ท=าน กองบรรณาธิการจะแจ1งผลการประเมินของ

ผู1ทรงคุณวุฒิไปยังผู1รับผิดชอบบทความ (Corresponding author) ตามข1อมูลการติดต=อในต1นฉบับ ผู1เขียนบทความต1องปรับปรุงแก1ไขต1นฉบับตามคําแนะนําของผู1ทรงคุณวุฒิ พร1อมท้ังตอบข1อซักถามของผู1ทรงคุณวุฒิให1ชัดเจน แล1วส=งเอกสารท้ังหมดกลับมายัง กองบรรณาธิการภายในระยะเวลาท่ีกําหนด กองบรรณาธิการจะพิจารณาตัดสินยอมรับต1นฉบับให1ตีพิมพQในวารสารฯ โดยใช1ผลการประเมินของผู1ทรงคุณวุฒิเป|นเกณฑQ ท้ังนี้คําตัดสินของกองบรรณาธิการถือเป|นอันส้ินสุด

2. รายละเอียดการเตรียมตAนฉบับ* *กองบรรณาธิการขอสงวนสิทธ์ิไม=รับพิจารณาต1นฉบับบทความจนกว=าต1นฉบับนั้นๆ จะมีการจัดเรียงหน1าตามรายละเอียดท่ีแจ1งไว1

ในเอกสารนี้

2.1 แบบฟอรQมต1นฉบับ (Template) ผู1เขียนควรทําความเข1าใจแบบฟอรQมต1นฉบับ (Template) และตัวอย=างต1นฉบับ (Manuscript example) ท่ีกองบรรณาธิการ

จัดทําไว1อย=างละเอียด ลักษณะ (Styles) ของเนื้อหาทุกส=วนของแบบฟอรQมต1นฉบับได1ถูกปรับตั้งให1เป|นไปตามข1อกําหนดการจัดเรียงหน1าในเอกสารฉบับนี้แล1ว ผู1เขียนควรจัดเตรียมต1นฉบับโดยใช1แบบฟอรQมต1นฉบับและกําหนดลักษณะ ให1กับทุกส=วนในต1นฉบับให1สอดคล1องกับแบบฟอรQมต1นฉบับ แบบฟอรQมต1นฉบับและตัวอย=างต1นฉบับสามารถดาวนQโหลดได1จากเว็บไซตQสมาคมฯ (www.tsae.asia)

2.2 การจัดหน1าและแบบอักษร ต1นฉบับใช1กระดาษขนาด A4 ตั้งขอบกระดาษแบบ Mirror margins (ระยะขอบเพื่อการเย็บเล=มหนังสือ) ตั้งระยะขอบบนและ

ขอบล=างอย=างละ 2.0 cm, ขอบนอก 1.5 cm และขอบใน 2.5 cm การพิมพQใช1อักษรแบบ TH SarabunPSK ตลอดท้ังต1นฉบับ

2.3 การระบุประเภทบทความ ผู1เขียนจะต1องระบุประเภทของบทความท่ีมุมบนขวาในหน1าแรกของบทความว=าเป|นบทความวิจัย บทวิจัยย=อ หรือบทความปริทัศนQ

(ดูแบบฟอรQมต1นฉบับ)

2.4 หัวเร่ือง ส=วนหัวเร่ืองจะมีท้ังภาษาไทยและภาษาอังกฤษ ประกอบด1วย • ช่ือบทความ ใช1อักษรขนาด 16 pt ตัวหนา จัดกระจายแบบไทย (Thai distributed) ช่ือบทความควรส้ันกระชับ ได1ใจความ

และมีความจําเพาะเจาะจงกับเนื้อหาของงาน • ช่ือ นามสกุล ผู1เขียน ใช1อักษรขนาด 14 pt ตัวหนา จัดกระจายแบบไทย ไม=ใช1คํานําหน1าช่ือ ระหว=างช่ือผู1เขียนแต=ละคนให1ใช1

เคร่ืองหมายจุลภาคค่ัน หลังช่ือผู1เขียนให1แสดงกํากับต1นสังกัดด1วยตัวเลขแบบอักษรยก (Superscript) และให1กํากับผู1รับผิดชอบบทความด1วยเคร่ืองหมายดอกจัน กองบรรณาธิการจะถือว=าผู1เขียนทุกคนท่ีมีช่ือปรากฏในต1นฉบับได1รับทราบและเห็นพ1องกับเนื้อหาในต1นฉบับนั้น

• ต1นสังกัดและท่ีอยู= ใช1อักษรขนาด 12 pt ตัวธรรมดา จัดกระจายแบบไทย กํากับแสดงต1นสังกัดด1วยตัวเลขแบบอักษรยก แล1วตามด1วยช่ือต1นสังกัดและท่ีอยู= (จังหวัดและรหัสไปรษณียQ)

• ให1ระบุหมายเลขโทรศัพทQ โทรสาร และอีเมลQ ของผู1รับผิดชอบบทความ

2.5 บทคัดย=อ บทความภาษาไทยจะต1องมีบทคัดย=อท้ังภาษาไทยและภาษาอังกฤษ โดยให1ลําดับบทคัดย=อภาษาไทยมาก=อนภาษาอังกฤษ การพิมพQ

บทคัดย=อจะจัดเป|น 1 คอลัมนQ จัดกระจายแบบไทย ใช1อักษรขนาด 14 pt บรรทัดแรกให1ย=อหน1า (Indentation) 1.0 cm บทคัดย=อควรส้ันกระชับ (ไม=ควรเกิน 250 คํา) เนื้อความครอบคลุมถึงวัตถุประสงคQ วิธีการ ผล การค1นพบท่ีสําคัญ และสรุป

2.6 คําสําคัญ ท1ายบทคัดย=อให1ระบุคําสําคัญ 3-5 คํา ใช1อักษรขนาด 14 pt คําสําคัญท้ังภาษาไทยและภาษาอังกฤษให1ใช1เคร่ืองหมายจุลภาคค่ัน

ระหว=างคํา สําหรับภาษาอังกฤษใช1อักษรตัวพิมพQใหญ=กับอักษรตัวแรกของทุกคํา

2.7 เนื้อความ ส=วนเนื้อความใช1การจัดหน1าเป|น 2 คอลัมนQ ความกว1างของแต=ละคอลัมนQ 8.25 cm ระยะระหว=างคอลัมนQ 0.5 cm จัดกระจายแบบ

ไทย หัวเร่ืองย=อยให1ใช1หมายเลขกํากับ และพิมพQตัวหนา เช=น “1 บทนํา” (ตามด1วย 1.1 พิมพQตัวเอียง, 1.1.1 พิมพQตัวหนาและเอียง, ...) และจัดกระจายแบบไทย บรรทัดแรกของทุกย=อหน1าให1ย=อหน1า 0.5 cm และให1ใช1อักษรขนาด 14 pt ตลอดท้ังเนื้อความ ยกเว1นรายการเอกสารอ1างอิง ในรายการเอกสารอ1างอิง ให1ย=อหน1า 0.5 cm แบบ Hanging

เนื้อความควรประกอบด1วยส=วนต=างๆ ดังนี้ • บทนํา (Introduction) ควรมีการทบทวนวรรณกรรมท่ีเก่ียวข1องตรงประเด็น กล=าวถึงท่ีมาของปaญหาและความสําคัญของผลงานท่ี

ผู1เขียนต1องการนําเสนอ ตอนท1ายบทนําควรระบุวัตถุประสงคQและขอบเขตของงานอย=างชัดเจน • อุปกรณQและวิธีการ (Materials and methods) การเขียนส=วนอุปกรณQและวิธีการให1บรรยายร1อยเรียงกันไป ไม=เขียนในลักษณะ

นํารายการอุปกรณQมาเรียงลําดับ (List) ควรอธิบายอย=างเป|นข้ันตอนและมีรายละเอียดเพียงพอให1ผู1อ=านท่ีสนใจสามารถทําการทดลองซ้ําได1 วิธีการท่ีเป|นท่ีทราบดีในสาขาวิชานั้น หรือเป|นมาตรฐาน หรือถูกเผยแพร=โดยผู1อ่ืนมาก=อน ควรใช1การอ1างอิงโดยไม=ต1องอธิบายรายละเอียดซ้ํา การกล=าวถึงช่ือทางการค1าของอุปกรณQเพื่อความสมบูรณQของข1อมูลเชิงวิทยาศาสตรQสามารถทําได1 แต=ท้ังนี้ต1องไม=มีนัยท่ีแสดงถึงการรับรองหรือสนับสนุนผู1ผลิตรายใดรายหนึ่ง

• ผลและวิจารณQ (Results and discussion) ผลท่ีนําเสนอควรเป|นข1อมูลท่ีผ=านการวิเคราะหQสังเคราะหQ ไม=ใช=ข1อมูลดิบ โดยนําเสนอเป|นลําดับสอดคล1องกับท่ีอธิบายไว1ในส=วนอุปกรณQและวิธีการ ควรมีการแปลและวิจารณQผลอย=างมีหลักการและมีข1อมูลสนับสนุนชัดเจน อาจมีการเปรียบเทียบผลกับงานวิจัยในทํานองเดียวกันท่ีเผยแพร=มาก=อน รวมท้ังอาจให1ข1อเสนอแนะสําหรับการวิจัย ท่ีเก่ียวข1องกันในอนาคต

• สรุป (Conclusions) เป|นการลงความเห็นหรือสรุปการค1นพบท่ีสําคัญท่ีได1จากงานวิจัย ควรส้ันกระชับ และไม=อธิบายซ้ําซ1อนกับเนื้อความในส=วนก=อนหน1า

• กิตติกรรมประกาศ (Acknowledgement) เป|นส=วนท่ีผู1เขียนแสดงคําขอบคุณแก=บุคคล หรือหน=วยงานท่ีมีบทบาทสําคัญในการสนับสนุนการดําเนินงานวิจัย ท้ังนี้ ไม=จําเป|นต1องแสดงคําขอบคุณแก=ผู1ร=วมเขียนบทความซึ่งมีช่ือปรากฏในส=วนหัวเร่ืองแล1ว ส=วนกิตติกรรมประกาศอาจมีหรือไม=มีก็ได1

• เอกสารอ1างอิง (References) การอ1างอิงใช1ระบบช่ือผู1แต=ง-ป�ท่ีตีพิมพQ (Name-year system) ควรอ1างอิงเฉพาะแหล=งข1อมูลท่ีมีเนื้อหาเก่ียวข1องกับงานวิจัยของผู1เขียน เอกสารอ1างอิงท่ีใช1ต1องได1รับการยอมรับทางวิชาการ ไม=ควรอ1างอิงแหล=งข1อมูลท่ีเข1าถึงได1ยาก เช=น รายงานผลการวิจัยท่ีเผยแพร=ในกลุ=มแคบๆ ข1อมูลท่ีไม=ถูกตีพิมพQ หรือการติดต=อส่ือสารระหว=างบุคคล เอกสารอ1างอิงทุกช้ินท่ีถูกอ1างถึงในเนื้อความต1องปรากฏอยู=ในรายการเอกสารอ1างอิง และในทํานองเดียวกันเอกสารอ1างอิงทุกช้ินท่ีปรากฏอยู=ในรายการเอกสารอ1างอิงต1องถูกอ1างถึงในเนื้อความ การอ1างถึงเอกสารอ1างอิงภาษาไทยในเนื้อความให1ใช1รูปแบบ “ช่ือผู1แต=ง (ป�ท่ีตีพิมพQ)” เช=น “มงคล (2545) แสดงให1เห็นว=า ...” หรือ “ความเร็วการหมุนลูกมะพร1าวและความเร็วของมีดปอกมีผลต=อความเรียบของผิวลูกมะพร1าว (บัณฑิต, 2550)” หรือ “อนุพันธQ และศิวลักษณQ (2555) พบว=า ...” แต=หากเอกสารอ1างอิงเป|นภาษาอังกฤษให1ใช1รูปแบบ “นามสกุลผู1แต=ง (ป�ท่ีตีพิมพQ)” เช=น “Mettam (1994) แสดงให1เห็นว=า ...” การอ1างถึงเอกสารอ1างอิงภาษาไทยซึ่งมีผู1แต=งตั้งแต= 3 คนข้ึนไปใช1คําว=า “และคณะ” หลังช่ือผู1แต=งคนแรก เช=น “สมชาติ และคณะ (2551)” สําหรับเอกสารอ1างอิงภาษาอังกฤษให1ใช1คําว=า “et al.” เช=น “Perez-Mendoza et al. (1999)” การจัดเรียงรายการเอกสารอ1างอิง ให1จัดเรียงเอกสารอ1างอิงภาษาไทยก=อน แล1วตามด1วยเอกสารอ1างอิงภาษาอังกฤษ สําหรับเอกสารอ1างอิงภาษาไทย ให1จัดเรียงเอกสารอ1างอิงตามลําดับอักษรของช่ือผู1แต=ง ซึ่งถ1าผู1แต=งคนแรกเป|นคนเดียวกัน ให1เรียงลําดับตามอักษรของช่ือผู1แต=งคนถัดไป ถ1าช่ือผู1แต=งเหมือนกันท้ังหมดให1เรียงลําดับตามป�ท่ีพิมพQ ถ1าป�ท่ีพิมพQเป|นป�เดียวกันให1ระบุความแตกต=างด1วยอักษร “ก”, “ข”, “ค” ต=อท1ายป�ท่ีตีพิมพQ สําหรับเอกสารอ1างอิงภาษาอังกฤษ ให1จัดเรียงเอกสารอ1างอิงตามลําดับอักษรของนามสกุลผู1แต=ง ซึ่งถ1าผู1แต=งคนแรกเป|นคนเดียวกัน ให1เรียงลําดับตามอักษรของนามสกุล ผู1แต=งคนถัดไป หากผู1แต=งเป|นคนเดียวกันท้ังหมด ให1เรียงลําดับตามป�ท่ีตีพิมพQ ในกรณีท่ีผู1แต=งเป|นคนเดียวกันท้ังหมดและตีพิมพQในป�เดียวกัน ให1ระบุความแตกต=างด1วยตัวอักษร “a”, “b”, “c” ต=อท1ายป�ท่ีตีพิมพQ ช่ือวารสารวิชาการท่ีนํามาอ1างอิงให1ใช1ช่ือเต็ม

2.8 ตัวอย=างการพิมพQรายการเอกสารอ1างอิง บทความวารสารวิชาการ

จักรมาส เลาหวณิช, พรมมี แพงสีชา, สุเมธี คําวันสา. 2552. การหาค=าความขาวข1าวสารโดยวิธีการวัดค=าสี. วารสารสมาคมวิศวกรรมเกษตรแห=งประเทศไทย 15(1), 26–30.

Perez-Mendoza, J., Hagstrum, D.W., Dover, B.A., Hopkins, T.L., Baker, J.E. 1 9 9 9 . Flight response, body weight, and lipid content of Rhyzopertha dominica (F.) (Coleoptera: Bostrichidae) as influenced by strain, season and phenotype. Journal of Stored Products Research 38, 183–195. หนังสือท่ีมีผู1แต=งแต=ละบท (Edited book)

Mettam, G.R., Adams, L.B. 1 9 9 4 . How to prepare an electronic version of your article. In: Jones, B.S., Smith, R.Z. (Eds.), Introduction to the Electronic Age (pp. 281–304). New York: E-Publishing Inc. ตํารา

ประดิษฐQ หมู=เมืองสอง, สุชญาน หรรษสุข. 2550. การวิเคราะหQการส่ันสะเทือน. กรุงเทพมหานคร: ซีเอ็ดยูเคช่ัน. Strunk, W., Jr., White, E.B. 1979. The Elements of Style. (3rd ed.). Brooklyn, New York: Macmillan.

รายงานการประชุมวิชาการ วัฒนชัย ภัทรเธียรสกุล, วารุณี เตีย, สมชาติ โสภณรณฤทธ์ิ. 2553. ศักยภาพการผลิตเอทานอลจากลิกโนเซลลูโลสในประเทศไทย.

รายงานการประชุมวิชาการสมาคมวิศวกรรมเกษตรแห=งประเทศไทย คร้ังท่ี 11 ประจําป� 2553, 299–304. นครปฐม: ภาควิชาวิศวกรรมเกษตร มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตรQ วิทยาเขตกําแพงแสน. 6–7 พฤษภาคม 2553, กําแพงแสน, นครปฐม.

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

สยาม ตุ1มแสงทอง. 2546. การปรับปรุงเคร่ืองคัดขนาดผลมังคุดแบบจานหมุน. วิทยานิพนธQวิศวกรรมศาสตรQมหาบัณฑิต. กรุงเทพมหานคร: บัณฑิตวิทยาลัย, มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตรQ.

Chayaprasert, W. 2 0 0 7 . Development of CFD models and an automatic monitoring and decision support system for precision structural fumigation. PhD dissertation. West Lafayette, Indiana: Department of Agricultural and Biological Engineering, Purdue University. แหล=งข1อมูลอิเล็กทรอนิกสQ

ศูนยQข1อมูลกรุงเทพมหานคร. 2550. สถิติรายป� กรุงเทพมหานคร. แหล=งข1อมูล: http://203.155.220.230/stat_search/frame.asp. เข1าถึงเม่ือ 14 มิถุนายน 2550.

United Nations Environment Programme. 2 0 0 0 . The Montreal protocol on substances that deplete the ozone layer. Available at: http://ozone.unep.org/pdfs/Montreal-Protocol2000.pdf. Accessed on 7 August 2008.

2.9 หน=วย ใช1ระบบหน=วย International Systems (SI) ให1ถือว=าหน=วยเป|นสัญลักษณQ ดังนั้นแม1ในบทความจะมีเนื้อความเป|นภาษาไทย

หน=วยท่ีใช1จะเป|นหน=วยภาษาอังกฤษเสมอ เช=น “มวล 15 kg” ไม=ใช1 “มวล 15 กิโลกรัม” หรือ “มวล 15 กก.” เป|นต1น ให1เขียนหน=วยท่ีมีลักษณะเป|นเศษส=วนในรูปตัวเลขยกกําลัง เช=น “m s-1” ไม=ใช1 “m/s” เป|นต1น

2.10 สมการ สมการท่ีไม=ซับซ1อนอาจพิมพQแทรกระหว=างข1อความภายในบรรทัดได1 สมการท่ีมีความซับซ1อนให1พิมพQแยกบรรทัดด1วย Equation

editor ควรกําหนดหมายเลขให1กับทุกสมการตามลําดับการปรากฏในต1นฉบับของสมการ และควรอ1างถึงสมการในเนื้อความตามหมายเลขท่ีกําหนดไว1 ควรนิยามตัวแปรทุกตัวในสมการเม่ือถูกอ1างอิงถึงคร้ังแรก ตัวแปรควรพิมพQด1วยตัวอักษรเอียง และใช1อักษรหรือสัญลักษณQท่ีเป|นท่ีนิยมในสาขานั้นๆ หากจําเป|นต1องมีการกําหนดสัญลักษณQหรือตัวแปรข้ึนใหม=เป|นจํานวนมาก ควรทําตารางสัญลักษณQเฉพาะ (Nomenclature)

2.11 ภาพและตาราง ให1แทรกภาพและตารางลงในเนื้อความ โดยรายละเอียดของภาพจะต1องสามารถมองเห็นได1ชัดเจนเม่ือเรียงพิมพQ ภาพถ=ายควรมี

ความละเอียดอย=างน1อย 300 dpi ภาพท่ีเป|นกราฟจะต1องมีคําอธิบายแกน คําอธิบายสัญลักษณQในกราฟ พร1อมระบุหน=วยให1ชัดเจน เนื่องจากวารสารฯ จะถูกจัดพิมพQแบบขาว-ดํา ดังนั้น ผู1เขียนควรคํานึงถึงการสูญเสียความชัดเจนของภาพสีเม่ือต1องจัดพิมพQเป|นภาพขาว-ดํา ตารางควรจัดรูปแบบให1เรียบร1อย เส1นตารางใช1เฉพาะเส1นแนวนอน ไม=ใช1เส1นแนวตั้ง

ช่ือภาพและตาราง ตลอดจนข1อความท้ังหมดในภาพและตารางให1ใช1ภาษาอังกฤษ ให1เขียนช่ือภาพไว1ด1านใต1ภาพ โดยใช1รูปแบบ ดังตัวอย=างเช=น “Figure 1 Relationship between …” ส=วนช่ือตารางให1เขียนไว1ด1านบนตาราง โดยใช1รูปแบบดังตัวอย=างเช=น “Table 1 Results of …” ให1จัดขอบซ1ายขวาของช่ือภาพและตารางเป|นแบบจัดกระจายแบบไทย ใช1อักษร TH SarabunPSK ขนาด 14 pt ช่ือภาพและตารางควรส่ือให1ผู1อ=านสามารถทําความเข1าใจสาระสําคัญของภาพหรือตารางนั้นๆ ได1 แม1ไม=อ=านเนื้อความ การกําหนดหมายเลขภาพและตารางให1เป|นไปตามลําดับการปรากฏในต1นฉบับ ให1ใช1รูปแบบการอ1างอิงถึงภาพและตารางในเนื้อความ ดังตัวอย=างเช=น “... ดังผลการทดลองใน Figure 1” หรือ “Table 1 เป|นค=าเฉล่ียของ ...” ควรแทรกภาพหรือตารางเม่ือจบย=อหน1าท่ีมีการอ1างถึงภาพหรือตารางนั้นๆ ทันที

2.12 หมายเลขบรรทัด (Line number) เพื่อความสะดวกในการประเมินบทความของผู1ทรงคุณวุฒิ ให1กําหนดหมายเลขบรรทัดด1วยอักษร TH SarabunPSK ขนาด 8 pt

เย้ืองจากข1อความ 1 mm นับทีละ 1 บรรทัด โดยกําหนดให1บรรทัดแรกของคอลัมนQซ1ายเป|นบรรทัดหมายเลข 1 และเร่ิมนับลําดับเลขใหม=ในแต=ละหน1าตลอดท้ังต1นฉบับ

3. การส�งตAนฉบับ ผู1เขียนสามารถส=งไฟลQต1นฉบับทางระบบ online submission ได1ท่ี http://tsae.asia/journals/index.php/tsaej2014/

สารบัญ 1 Integrated Management of Biomass Energy in Thailand

Natthakich Assanee1*, Manop Yamfang2, Chakkawan Boonwan2

8 การประเมินสมรรถนะการทํางานของเคร่ืองเกี่ยวนวดขAาวตามมาตรฐานผลิตภัณฑEอุตสาหกรรม

จุฬาลักษณQ อยู=ประสพโชค1*, รุ=งเรือง กาลศิริศิลป̀1, นาวิน แสงสระศรี2

16 การศึกษาสภาวะท่ีเหมาะสมของการอบแหAงสาหร�ายเตาดAวยลมรAอนโดยใชAวิธีพ้ืนผิวตอบสนอง

ฤทธิชัย อัศวราชันยQ1*, น้ําฝน ไชยลังกา1

25 การศึกษาสถานการณEน้ําของจังหวัดราชบุรีเพ่ือการวางแผนบรรเทาปZญหาขาดแคลนน้ํา

ยุทธนา ตาละลักษมณQ1*, บัญชา ขวัญยืน2

32 การพัฒนาเคร่ืองอัดเม็ดปุ]ยอินทรียEแบบสองหัวอัด

พิศมาส หวังดี1*, วินัย หล1าวงษQ2

42 แนวทางการประเมินความกรอบของมะละกอดิบโดยใชAการทดสอบทางกล

ศันสนียQ นาเจริญ1, เกรียงศักดิ์ ไทยพงษQ2, ปาริชาติ เบิรQนส1, อนุพันธQ เทอดวงศQวรกุล3, สุกัญญา วิชชุกิจ4*

50 Detection of Chlorotic Cassava Leaves using Image Processing and Discriminant Analysis

Wanrat Abdullakasim1*, Kittipong Powbunthorn1, Jintana Unartngam2

วารสารสมาคมวิศวกรรมเกษตรแห=งประเทศไทย ป�ท่ี 21 ฉบับท่ี 2 (2558), 1-7

1

Thai Society of Agricultural Engineering Journal Research Paper Volume 21 No. 2 (2015) 1-7

ISSN 1685-408X Available online at www.tsae.asia

Integrated Management of Biomass Energy in Thailand

Natthakich Assanee1*, Manop Yamfang2, Chakkawan Boonwan2 1Faculty of Engineering, Dhonburi Rajabhat University, Samutprakan, 10540 2Department of Mechanical Engineering, Faculty of Engineering, Rajamangala University of Technology Thanyaburi, Pathum Thani, 12110 *Corresponding author: Tel: +66-9-4349-8859, E-mail: [email protected]

Abstract Biomass energy is expected to be one of the future main renewable energy in Thailand when considering

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

Keywords: Energy, Biomass, Information System

1 Introduction Biomass energy resource has absolutely a great deal

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

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

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

2 Literature Review In order to establish the model of the integrated

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

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

2

The supply chain management is mainly focused on the interaction between the farmer and the vendor under the intervention of the government. The issues of the supply chain management can be summarized as upstream, midstream and downstream issues represented as follows:

The upstream issues are the lack of information of biomass cultivation. In detail, the biomass plants depend on several factors such as the cultivation area zone, the price mechanism, the natural disaster and the seasoning agriculture. The co-organization of these several vital factors is necessary to establish the up to date integrated management information. Thus, the biomass forecast and planning for the farmers is always failure as shown previously in the case of thr long term regression of palm’s price from 2009 – present (Energy Policy and Planning Office, 2010).

The midstream issues are the shortage of channel and communication between the farmers and the vendor. The types of biomass raw material are varied by topography surrounding the power plants. Furthermore, the biomass crops are selected from the local cultivations because of saving transportation cost. Consequently, the effective information linkage between farmer and vendor for a specific supply – demand in different areas is required. Furthermore, the biomass technology is apparent in the midstream issues. The status of biomass technology was criticized by Assanee and Boonwan (2011) as only the first state of maturity resulting from the expensive cost per fuel unit, which is far away from the comparative market fuels. Besides the good policy campaign, the government must contribute the information center of the practical research and development and the effective human resource management. Finally, the information of the financial support and condition for small power producers from the fund institutions must be easily access by the vendor (Energy for Environment Foundation, 2010). The investment information is vitally requiremented as the conditions from the financial institution, the condition of licence permission from the energy regulatory commission including other investment cooperation informations as one stop service.

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

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

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

3 Theory and Methodlogy The paper applies 2 main theoretical concepts,

technology transfer for the integrated management model of biomass energy technology and the client and server for the biomass information model.

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


3

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

Technology transfer process can be described by the integrated of the framework of the technology transfer (Speser, 2006) and the communication theory (Berlo, 1960) as

Technology donor plays a role as a sender. Technology plays a role as a message. Transmission method plays a role as a channel. Transmission recipient plays a role as a receiver. In addition, the model of technology transfer

process can be evaluated as shown in Figure 2.

Figure 2 The model of technology transfer process.

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

In addition, the framework of the client and server theory is applied for building the biomass information model. In detail, the different function parts of the client and server theory by applying to the biomass information model can be demonstrated as follows:

Main server as the main network will receive the information from sub – server for the evaluation of the selected data, data filtration and resulting data delivery to the sub network in the system.

Main server can be divided into 2 categories: Internal server as the server inside of the

organization system is under the working system management or control; in the case study of biomass information model as biomass information center, social management and supply chain management.

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

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

Sub server in the research can be divided into 3 network systems, whole of them are the sub servers of supply chain management;

Up stream connected with the client sever of the farmer

Mid stream connected with the client sever of the vendor


4

Down stream connected with the client sever of the vendor

Client as the inside network, possibly being in the main server or the sub server performs to request the data and service from the server.

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

4 Results and Discussion The barrier of the overview energy technology

transfer in Thailand is the social unacceptance due to the suspicion of negative externality and the lack of the public participation for the civil inspection of environmental impact assessment (Assanee and Trirat, 2010 and National Health Commission Office of Thailand, 2012). It can be concluded from Assanee and Boonwan (2011), the barriers of the maturity technology for the biomass energy in Thailand are the technical skill and knowledge. Under such circumstance, the implementation of biomass energy technology transfer has to be the integrated management by the openly participation from whole sectors. Consequently, the term of the integrated management for the biomass technology transfer is embedded in the various functions as below; − Policy making and planning − Formulation and implementation programming − Information and public relation coordinating − Research and development supporting − Technology developing and commercializing − Demonstration, pilot projects and extension

programming − Intellectual property and innovation promoting − Fiscal and financial incentives provisioning − Human resource developing and training − Environment and society acceptance managing Under such circumstances, these issuses can be

solved by the proposing model of technology transfer process under the applied framework of technology transfer (Figure 2). The proposing model to overcome the barriers of the biomass issues in Thailand is represented as Figure 3.

Figure 3 Biomass energy technology transfer.

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

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


5

alternative energy development and efficiency (DEDE) for technical back up and the energy policy and planning office (EPPO) for policy planning and implementation. In addition, biomass technology is the message sent by biomass information center (BIC). The biomass technology is inspected by the requirement of the energy regulatory commission (ERC) and the participation of NGOs and the civil society.

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

Figure 4 The server of biomass information model.

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

In addition, the 2 sub internal servers can be given more details by the subsequent figures and contents. The supply chain management connected with 2 clients, the farmer and the vendor is demonstrated as Figure 5.

Figure 5 The supply chain management.

The funtionality of supply chain management, by dividing into 3 parts, up stream, mid stream and up stream, can be concluded as follows;

Up stream deliveries information into the farmer as biomass forecast and planning, technical and financial solution, biomass market mechanism, biomass zoning, natural disaster and climate change, biomass research and development and fund condition from Bank for Agriculture and Agricultural Co – operatives (BAAC) and receives data from the farmer as biomass production rate and sell rate and cultivation problem.

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

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

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


6

Figure 6 The social management.

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

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

5 Conclusion The integrated management of biomass energy

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

shared ownership participation, the economic suitability with the employment opportunity expansion with the technology and human resource development and the clarified environmental impact assessment with openly participated inspection. In addition, the biomass information system is the integrated administration of dynamic information system enabling the essential information linkage with the relevance people or group of the biomass in Thailand to be highly effective connection. In addition, the server of the biomass information model based on the client and server theory can be described as 2 functional parts: the first part is the server, divided into 2 categories; external server as the government and internal server as the biomass information center (the main server), the supply chain management and the social management and the second part is the client, divided into 3 categories, the farmer, the vendor and the community.

6 Reference Aasen, B., Hansen, E., Lotherington, A., Stenseth, A.,

White., H. 1990. Analysis perspectives on technology transfer. Technology Transfer in the developing countries. St Martin’s Press, United State.

Assanee, N., Boonwan, C. 2011. State of the art of biomass gasification power plants in Thailand. Energy Procedia 9, 299-305.

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

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

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

Energy policy and planning office. 2010. Biomass Energy. Available at: http://www.eppo.go.th/ power/powerN /PICP/File/(14).pdf. Accessed on 1 September 2014.

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


7

go.th/dede/images/stories/dede_aedp_2012_2021.pdf. Accessed on 1 September 2014.

National Health Commision Office of Thailand. 2012. The health impact from biomass energy policy seminar report, Bangkok, Thailand.

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

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

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


8

วารสารสมาคมวิศวกรรมเกษตรแห�งประเทศไทย บทความวิจัย ป4ท่ี 21 ฉบับท่ี 2 (2558) 8-15


การประเมินสมรรถนะการทํางานของเครื่องเกี่ยวนวดขAาวตามมาตรฐานผลิตภัณฑEอุตสาหกรรม

Performance Evaluation of Rice Combine Harvester based on Thai Industrial Standard

จุฬาลักษณE อยู�ประสพโชค1*, รุ�งเรือง กาลศิริศิลปv1, นาวิน แสงสระศรี2 Julalak Yooprasobchoke1*, Roongruang Kalsirisilp1, Nawin Sangsasri2 1ภาควิชาวิศวกรรมเกษตร, คณะวิศวกรรมศาสตรQ, มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลธัญบุรี, ปทุมธานี, 12110 1Department of Agricultural Engineering, Faculty of Engineering, Rajamangala University of Technology Thanyaburi, Pathumthani, 12110 2บริษัท สยามคูโบต1าคอรQปอเรชั่น จํากัด 2Siam Kubota Corporation Co., Ltd. *Corresponding author: Tel. +66-2-549-3328, Fax.+66-2-5493581, E-mail: [email protected]

บทคัดย�อ การศึกษาวิจัยเร่ือง การประเมินสมรรถนะการทํางานของเคร่ืองเก่ียวนวดข1าวตามมาตรฐานผลิตภัณฑQอุตสาหกรรมนี้มี

วัตถุประสงคQเพื่อทดสอบสมรรถนะและประสิทธิภาพการทํางานของเคร่ืองเก่ียวนวดข1าวตามมาตรฐานผลิตภัณฑQอุตสาหกรรม (มอก.1428-2540) ซึ่งดําเนินการทดสอบเคร่ืองเก่ียวนวดข1าวคูโบต1าจํานวน 5 รุ=น คือ DC60, DC68G, DC70, DC70G และ รุ=น DC95GMดําเนินการทดสอบท่ีศูนยQวิจัยข1าวปทุมธานี ผลการทดสอบพบว=าเคร่ืองเก่ียวนวดข1าว รุ=นDC60 มีความสามารถในการทํางาน 3 rai hr-1

การส้ินเปลืองน้ํามันเช้ือเพลิง 3.9 l rai-1 เปอรQเซ็นตQการสูญเสียเมล็ดรวม 6.9% เคร่ืองเก่ียวนวดข1าว รุ=น DC68G มีความสามารถในการทํางาน 3.95 rai hr-1 การส้ินเปลืองน้ํามันเช้ือเพลิง 2.2 l rai-1 เปอรQเซ็นตQการสูญเสียเมล็ดรวม 2.1% เคร่ืองเก่ียวนวดข1าว รุ=นDC70 มีความสามารถในการทํางาน 4.5 rai hr-1 การส้ินเปลืองน้ํามันเช้ือเพลิง 1.2l rai-1 เปอรQเซ็นตQการสูญเสียเมล็ดรวม 2.5% เคร่ืองเก่ียวนวดข1าว รุ=นDC70G มีความสามารถในการทํางาน 4.5 rai hr-1 การส้ินเปลืองน้ํามันเช้ือเพลิง 2.7 l rai-1 เปอรQเซ็นตQการสูญเสียเมล็ดรวม 2% เคร่ืองเก่ียวนวดข1าว รุ=นDC95GM มีความสามารถในการทํางาน 6.25 rai hr-1 การส้ินเปลืองน้ํามันเช้ือเพลิง 1.1 l rai-1

เปอรQเซ็นตQการสูญเสียเมล็ดรวม 1.8% และผลการวิเคราะหQค=าใช1จ=ายทางเศรษฐศาสตรQของเคร่ืองเก่ียวนวดข1าวท้ัง 5 รุ=นพบว=ามีจุดคุ1มทุน เท=ากับ 252, 156, 109, 147 และ 117 hr yr-1 ตามลําดับ พิจารณาอัตราการรับจ1างท่ี 500 Baht rai-1 เคร่ืองเก่ียวนวดข1าวท้ัง 5 รุ=น จะมีระยะเวลาในการคืนทุน เท=ากับ 2.92, 1.74, 1.18, 1.63 และ 1.28 yr ตามลําดับ

คําสําคัญ: เคร่ืองเก่ียวนวดข1าว, สมรรถนะและประสิทธิภาพ, การสูญสียเมล็ดข1าวเปลือก

Abstract This research entitle “performance evaluation of rice combine harvesters based on Thai industrial standard”

was aimed to evaluate the performance test based on Thai industrial standard 1428-1997. Five model of kubota rice combine harvesters were tested composed of DC60, DC68G, DC70, DC70G and DC95GM, respectively. The tests were conducted at Pathumthaini Rice Research Centre. Based on the test results of DC60, it was found that the effective field capacity was 3 rai hr-1, the fuel consumption was 3.9 l rai-1and the total field loss was 6 . 9 %. The effective field capacity, fuel consumption and total field loss of DC68G were 3.95 rai hr-1, 2.2 l rai-1 and 2 . 1 %, respectively. Where as the effective field capacity, fuel consumption and total field loss of DC70 were 4.5 rai hr-1, 1.2 l rai-1and 2.5%, respectively. For DC70G, they were 4.5 rai hr-1, 2.7 l rai-1 and 2%, respectively. The perforamance test results of DC95GM were 6.2 5 rai hr-1, 1.1 l rai-1 and 1.8 %, respectively.Based on the economic analysis, it was found that the break even point of the machines was 252, 156, 109, 147and 117 hr yr-1, respectively. Considering the contract rate as 500 Baht rai-1, the pay back period was found to be 2.92, 1.74, 1.18, 1.63 and 1.28 yr, respectively.

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


9

1 บทนํา ข1าวเป|นพืชเศรษฐกิจท่ีสําคัญของประเทศ เพราะนอกจากจะ

ผลิตไว1สําหรับบริโภคภายในประเทศแล1วยังสามารถส=งออกไปต=างประเทศ"โดยในป�พ.ศ. 2556 ประเทศไทยมีพื้นท่ีปลูกประมาณ 72.36 ล1านไร= ผลผลิตรวม 36.576 ล1านตันข1าวเปลือก(สมาคมผู1ส=งออกข1าวไทย, 2556)" สามารถสร1างรายได1ให1กับประเทศเป|นอย=างมาก ซึ่งในอดีตนั้นแรงงานท่ีใช1ในการเก็บเก่ียวข1าวนั้นมีมาก ต=อมาแรงงานในภาคการเกษตรเร่ิมลดลงมีปaญหาการขาดแคลนแรงงานในภาคเกษตร ค=าจ1างแรงงานสูงข้ึน จึงได1เร่ิมมีการนําเอาเคร่ืองเก่ียวนวดข1าวเข1ามาช=วยในการเก็บเก่ียวแทนแรงงานคนมากข้ึนเคร่ืองเก่ียวนวดข1าวสามารถช=วยลดระยะเวลาในการทํางานและลดต1นทุนในการเก่ียวข1าว เนื่องจากข1าวท่ีออกผลผลิตพร1อมๆ กันนั้น ต1องการการเก็บเก่ียวท่ีทันต=อผลผลิตท่ีออกมา หากเก็บเก่ียวไม=ทันอาจจะทําให1ผลผลิตเสียหายได1 "ซึ่งปaจจัยท่ีมีผลต=อสมรรถนะการทํางานของเคร่ืองเก่ียวนวดข1าวมีหลายปaจจัย ได1แก= ทักษะความชํานาญของผู1ใช1เคร่ืองเก่ียวนวดข1าว สภาพของพืชและพื้นท่ีการเก็บเก่ียว การปรับตั้งเคร่ืองเก่ียวนวดข1าว การใช1ความเร็วท่ีเหมาะสมในการเก็บเก่ียว ตลอดจนความกว1างในการเก็บเก่ียว (รุ=งเรือง, 2545)""จากการสํารวจความเห็นของเกษตรกรและผู1รับจ1างเก่ียวนวดข1าวพบว=า เกษตรกรให1ความสําคัญกับสภาพพื้นท่ีร1อยละ 30 ส=วนผู1รับจ1างเก่ียวนวดข1าว ให1ความสําคัญกับทักษะความชํานาญของผู1ขับร1อยละ 70 ปaญหาของเกษตรกรในการใช1เคร่ืองเก่ียวนวดข1าวได1แก= ข1าวร=วงหล=น ข1าวปน ค=าเก่ียวแพง และทําให1เกิดปaญหาดินแน=น (โอภาสและส=องสกณ, 2556)"

การใช1 เคร่ืองเก่ียวนวดข1าวในปaจจุบัน แบ=งออกเป|น 2 ลักษณะ ได1แก= แบบรับจ1างและแบบรวมกลุ=มของเกษตรกร ซึ่งแบบรับจ1าง จะใช1เงินทุนจากสถาบันการเงิน หรือ ญาติพี่น1อง พื้นท่ีเก่ียวข1าวโดยเฉล่ีย 1487 Rai unti-1 yr-1 "โดยคิดอัตราการรับจ1างสําหรับนาป� 508 Baht rai-1 และสําหรับข1าวนาปรัง 432 Baht rai-1 ต1นทุนในการเก่ียวข1าวนาป� และนาปรังเฉล่ีย 396 และ 319 Baht rai-1 (โอภาสและส=องสกณ, 2556)"

"ในป� พ.ศ. 2557 จํานวนเคร่ืองเก่ียวนวดข1าวท่ีใช1งานในประเทศมีจํานวนมากกว=า 10,000 คัน (สมชาย, 2556)" ซึ่งตอบสนองความต1องการใช1เคร่ืองเก่ียวนวดของเกษตรกร เพื่อให1การผลิตเคร่ืองเก่ียวนวดเป|นไปตามมาตรฐานสากลและยกระดับมาตรฐานการผลิตเคร่ืองจักรกลเกษตร จึงได1มีแนวคิดในการทดสอบเคร่ืองเก่ียวนวดข1าวตามมาตรฐานผลิตภัณฑQอุตสาหกรรม(มอก.1428-2540) โดยทําการทดสอบเคร่ืองเก่ียวนวดข1าวคูโบต1าจํานวน 5 รุ=น เพื่อให1ได1ข1อมูลท่ีเป|นประโยชนQต=อการพัฒนาและยกระดับมาตรฐานการผลิตเคร่ืองเก่ียวนวดข1าวของประเทศไทย และเป|นการเตรียมความพร1อมของประเทศไทยในการเข1าสู=ประชาคมเศรษฐกิจอาเซียน (AEC) ในป� พ.ศ. 2558

2 อุปกรณEและวิธีการ

2.1 เตรียมพื้นท่ีการทดสอบ ขนาด 40 mx 80 m ดัง Figure 1

2.2 ดําเนินการทดสอบระหว*างเวลา 09.00 น. ถึง 18.00 น.

Figure 1 Testing area of rice combine harvester.

2.3 เคร่ืองมือและอุปกรณ5ในการทดสอบ นาฬิกาจับเวลา, เทปวัดระยะ, ไม1วัดระยะ, เสาหลัก, เคียว,

กรอบเก็บข1อมูลขนาด 100 cm x 100 cm, ถุงพลาสติดเก็บตัวอย=างเมล็ดข1าวเปลือกและผ1าพลาสติกเก็บตัวอย=างฟางและส่ิงเจือปน, อุปกรณQวัดมุม (H1501, Shinwa, China), กระบอกตวง (1000 ml, Duran, Germany), เคร่ืองช่ัง (WT-300, GSC, Taiwan), เคร่ืองวัดระดับเสียง (LA-1440, Advantage, Japan), เคร่ืองวัดความแข็งของดิน (SC900, Spectrum Technologies, Australia), เคร่ืองวัดความเร็วรอบ (RM-1500, Prova Tachometer, Taiwan), เคร่ืองวัดความช้ืนเมล็ดข1าวเปลือก (RICETER F-521, Kett Electric Laboratory, Japan)


10

2.4 วิธีทดสอบ

2.4.1 ก�อนการทดสอบการทํางานของเคร่ืองเกี่ยวนวดข�าว วางกรอบเก็บข1อมูลบริเวณตําแหน=งเก็บข1อมูลก=อนการเก่ียว

นวด ดัง Figure 1 เพื่อวัดความสูงและมุมเอียงของต1นข1าว หาปริมาณผลผลิตต=อพื้นท่ี ร1อยละความช้ืน ร1อยละเมล็ดข1าวเปลือกร=วง อัตราส=วนมวลเมล็ดข1าวเปลือกต=อฟาง ความต1านทานของดินต=อแรงทะลุของกรวยวัดความสูงเป|น mm และความเอียงของต1นข1าวในกรอบเป|นองศา กรอบละ 3 จุด เก่ียวข1าวด1วยเคียวในกรอบให1ชิดโคนต1นข1าวมากท่ีสุด โดยให1เมล็ดข1าวเปลือกร=วงน1อยท่ีสุด เก็บต1นข1าวไว1ในถุงพลาสติกเก็บตัวอย=างเมล็ดข1าวเปลือกร=วงในกรอบ และเก็บในถุงพลาสติกเก็บตัวอย=างเมล็ดข1าวเปลือกร=วงวัดความต1านทานของดินต=อแรงทะลุกรวยของกรวยในกรอบ เป|น kg cm-2 ท่ีความลึก 0 และ 10 cm นําต1นข1าวท่ีเก็บไว1ในถุงพลาสติกท่ีเก่ียวด1วยเคียวมาคัดแยกเมล็ดข1าวเปลือกและฟางต1นข1าวมาช่ังน้ําหนักแบ=งออกเป|นเมล็ดข1าวเปลือกร=วงในกรอบและฟางท่ีได1จากเคียวเก่ียวข1าว (g) วัดความช้ืนเมล็ดข1าวเปลือกท่ีได1จากเคียวเก่ียวข1าวเป|นร1อยละกรอบละ 3 ค=า

2.4.2 คุณภาพการทํางานของเคร่ืองนวดข�าว เก่ียวนวดข1าวตามแนวของพื้นท่ีทดสอบโดยรอบ เพื่อให1เห็น

แนวของพื้นท่ีทดสอบชัดเจน โดยห=างจากขอบด1านนอกของพื้นท่ีทดสอบอย=างน1อย 0.25 m ดัง Figure 2 จับเวลาท่ีเคร่ืองเก่ียวนวดข1าวเคล่ือนท่ีได1ระยะทาง 50 m 2 คร้ังเก็บข1อมูลต=างๆ เม่ือเก่ียวนวดข1าวมาถึงจุดเร่ิมต1นเก็บข1อมูลการทดสอบคุณภาพการทํางานของเคร่ืองเก่ียวนวดข1าว ดังนี้ใช1กระบอกตวงรองรับท่ีช=องทางออกของเมล็ดข1าวเปลือกจนเต็มกระบอกตวง แล1วนําไปแยกเป|นเมล็ดข1าวเปลือกเมล็ดเต็ม เมล็ดข1าวเปลือกแตกหัก และส่ิงเจอปนใช1ผ1าพลาสติกรองรับท่ีช=องทางออกของฟางและส่ิงเจอปนทุกช=องในระยะทาง 3 m แล1วนําไปแยกเป|นเมล็ดข1าวเปลือกเมล็ดเต็ม เมล็ดข1าวเปลือกติดฟาง เมล็ดข1าวเปลือกแตกหักหลังการเก่ียวนวด เก็บเมล็ดข1าวเปลือกท่ีร=วงอยู=ใต1ผ1าพลาสติกรองรับ แยกเมล็ดข1าวเปลือกร=วง และเมล็ดข1าวเปลือกติดต1นข1าวการเก็บข1อมูลการสูญเสียเมล็ดข1าวท่ีร=วงส=วนหน1าเก่ียวใช1กรอบเก็บข1อมูลขนาด 100 cm x 100 cm วางตรงบริเวณส=วนหน1าเก่ียว เก็บเมล็ดท่ีร=วงรวมใส=ถุงพลาสติก ทําซ้ํา 3 คร้ัง เพื่อนําไปคํานวนหาเปอรQเซ็นตQความสูญเสียเมล็ดท่ีหน1าหัวเก่ียว โดยใช1สูตรคํานวณค=าต=างๆ ดังนี้

ร1อยละความสูญเสียในการเก่ียวนวด คือ

� ��

x�CG� + UG + DG�� + �L�� − L�� +L�� x �� (1)

ร1อยละความสะอาดของเมล็ดข1าวเปลือก คือ

��

x100 (2)

เม่ือ CG2 = มวลเมล็ดข1าวเปลือกเต็ม (g) UG = มวลเมล็ดข1าวเปลือกติดฟาง (g) DG2 = มวลเมล็ดข1าวเปลือกแตกหัก (g) LTS = มวลเมล็ดข1าวเปลือกร=วง (g) LUC = มวลเมล็ดข1าวเปลือกติดต1นข1าว (g) LNS = มวลเมล็ดข1าวเปลือกร=วง ข1อ 2.4.1 (g) Wc = ความกว1างในการตัดเฉล่ีย (m) G = ปริมาณผลผลิตในแปลงทดสอบ (g m-2) OM1 = มวลรวมของเมล็ดข1าวเปลือกเต็ม เมล็ด

ข1าวเปลือกแตกหักและส่ิงเจือปน (g) I1 = มวลส่ิงเจือปน (g)

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

2.4.3 ความสามารถในการทํางานของเคร่ืองเกี่ยวนวดข�าว ติดตั้งเคร่ืองวัดระดับเสียงโดยให1หัววัดระดับเสียงอยู= ท่ี

ตําแหน=งใกล1หูคนขับมากท่ีสุด เก่ียวนวดข1าวเพื่อปรับเนื้อท่ีทดสอบให1เหลือขนาด 30 mx 60 m ดัง Figure 2 เก่ียวนวดข1าวเพื่อทดสอบความสามารถในการทํางานของเคร่ืองเก่ียวนวดข1าวตามรูปแบบ ดัง Figure 2 จับเวลาเม่ือเคร่ืองเก่ียวนวดข1าวเคล่ือนท่ีได1ระยะทาง 50 m 3 คร้ัง ระหว=างการทดสอบสุ=มวัดระดับเสียงของเคร่ืองเก่ียวนวดข1าว 3 คร้ัง บันทึกเวลาในการเก่ียวนวด (s) เติมน้ํามันเช้ือเพลิงให1เต็ม บันทึกปริมาณน้ํามันเช้ือเพลิงท่ีใช1 (l) ตรวจพินิจการทํางานของเคร่ืองเก่ียวนวดและใช1สูตรคํานวณค=าต=างๆ ดังนี้


11

ความสามารถทางปฏิบัติ (FC) คือ

"�#

(rai hr-1) (3)

ความสามารถทางทฤษฎี (FT) คือ

��$�

�.& (rai hr-1) (4)

ประสิทธิภาพการทํางานร1อยละ คือ

'�'(x100 (5)

ความส้ินเปลืองเช้ือเพลิง คือ

�)�*�+ (l rai-1) (6)

ค=าเส่ือมราคา (D) คือ

�,�-�. (Bahtyr-1) (7)

ค=าดอกเบ้ีย (I) คือ

��,/-�� i (Bahtyr-1) (8)

ค=าซ=อมแซมและบํารุงรักษา (R+M) คือ

��.�1,%�

�� (Bahthr-1) (9)

ค=าใช1จ=ายรวมของเคร่ืองเก่ียวนวดข1าว (TC) คือ

�FC/x� + VC (Bahthr-1) (10)

จุดคุ1มทุน (BEP) คือ

'�

�6�*�� (hr) (11)

ระยะเวลาคืนทุน (PBR) คือ

,7 (yr) (12)

เม่ือ A = พื้นท่ีในการทดสอบ (rai) TA = เวลาในการทดสอบ (hr) S = ความเร็วในการเก่ียวนวด (km hr-1) WD = ความกว1างของหัวเก่ียว (m) V = ปริมาตรน้ํามันเช้ือเพลิงท่ีใช1 (l)

P = ราคาเคร่ืองเก่ียวนวดข1าว (Baht) s = มูลค=าซาก (Baht) L = อายุการใช1งานเคร่ืองเก่ียวนวดข1าว (yr) i = อัตราดอกเบ้ีย (Percent) FC = ค=าใช1จ=ายคงท่ี (Bahtyr-1) B = อัตราการรับจ1าง (Bahthr-1) VC = ค=าใช1จ=ายผันแปร (Bahthr-1) x = ช่ัวโมงการทํางานต=อป� (hr) R = กําไรสุทธิเฉล่ีย (Baht yr-1) Figure 3 แสดงการวัดความสูง, มุมเอียงของต1นข1าวและวัด

ความช้ืนของอากาศก=อนการทดสอบการทํางานของเคร่ืองเก่ียวนวดข1าว Figure 4 แสดงการหาความสูญเสียท่ีระบบนวดของเคร่ืองเก่ียวนวดข1าว Figure 5 แสดงการทํางานของเคร่ืองเก่ียวนวดข1าวขณะทําการทดสอบ Figure 6 แสดงข้ันตอนการเก็บข1อมูลก=อนการทดสอบการทํางานของเคร่ืองเก่ียวนวดข1าว และ Figure 7 แสดงข้ันตอนการเก็บข1อมูลคุณภาพการทํางานของเคร่ืองเก่ียวนวดข1าว

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

Figure 4 Threshing and cleaning losses of rice combine harvester.


12

Figure 5 Rice combine harvester in operation.

Figure 6 Step for data collection before field testing.

Figure 7 Step for determination of harvestingloss.

3 ผลและวิจารณE การประเมินสมรรถะการทํางานในแปลงทดสอบของเคร่ือง

เก่ียวนวดข1าว มีผลการทดสอบแสดงใน Table 1 ผลทดสอบสมรรถนะและประสิทธิภาพการทํางานในแปลงทดสอบของเคร่ืองเก่ียวนวดข1าว พบว=ามีปaจจัยต=างๆ ท่ีมีผลต=อความสามารถ


13

ในการทํางานของเคร่ืองเก่ียวนวดข1าว คือ ปaจจัยเก่ียวกับสภาพต1นข1าว ได1แก= พันธุQข1าว ความช้ืนของข1าว สภาพของข1าว และปaจจัยเก่ียวกับสภาพพื้นท่ี ได1แก= พื้นท่ีหล=ม ดินโคลนเหลว การเก่ียวของเคร่ืองเก่ียวนวดก็จะใช1เวลามากข้ึน อัตราการส้ินเปลืองน้ํามันเช้ือเพลิงก็มากข้ึนตามไปด1วย ซึ่งจากผลการทดสอบพบว=า ความสามารถในการทํางานของเคร่ืองเก่ียวนวดท้ัง 5 รุ=น อยู=ระหว=าง 3-6.25 rai hr-1 อัตราการส้ินเปลืองน้ํามันเช้ือเพลิงอยู=ระหว=าง 1.1-3.9 l rai-1 ร1อยละความสูญเสียส=วนหน1าหัวเก่ียวอยู=ระหว=าง 0.8-5.2 ร1อยละความสูญเสียท่ีระบบนวดและระบบทําความสะอาดอยู=ระหว=าง 0.3-1.7 ร1อยละความสูญเสียรวมของข1าวเปลือกอยู=ระหว=าง 1.8-6.9 ซึ่งจะเห็นได1ว=าความสูญเสียมีค=าสูงท่ีบริเวณหน1าหัวเก่ียว โดยเฉพาะรุ=น DC60 ท้ังนี้เป|นเพราะการเก็บเก่ียวในขณะท่ีความช้ืนของเมล็ดข1าวเปลือกมีค=าต่ํา ทําให1

เมล็ดร=วงหล=นได1ง=าย ซี่งอัตราการสูญเสียโดยรวมของเคร่ืองเก่ียวนวดข1าวคูโบต1าทุกรุ=นท่ีทําการทดสอบในการศึกษาคร้ังนี้มีค=าใกล1เคียงกับ "ผลการศึกษาความสูญสียการเก็บเก่ียวข1าวโดยใช1เคร่ืองเก่ียวนวดข1าว สําหรับข1าวพันธุQขาวดอกมะลิ 105 และมีค=าความสูญเสียโดยเฉล่ียต่ํากว=าการเก็บเก่ียวข1าวโดยใช1เคร่ืองเก่ียวนวดข1าวสําหรับข1าวพันธุQชัยนาท 1 (สมชาย และวินิต, 2552)" ผลการทดสอบคุณภาพของข1าวเปลือกพบว=า ร1อยละความสะอาดของข1าวเปลือกอยู=ระหว=าง 97-99 ผลการศึกษาค=าระดับความดังของเสียงพบว=า ระดับความดังของเสียงท่ีหูของผู1ปฏิบัติงานอยู=ระหว=าง 95-105 dB(A) ซึ่งเกินมาตรฐานระดับความดังของเสียงท่ีกําหนดตามมาตรฐานผลิตภัณฑQอุตสากรรม (มอก.1428-2540) ค=าแรงกดต=อหนึ่งหน=วยพื้นท่ีอยู=ระหว=าง 18-23 KPa

Table1 Test resultsof rice combine harvesters.

รายละเอียด เคร่ืองเก่ียวนวดข1าวคูโบโต1 รุ=น

DC60 DC68G DC70 DC70G DC95GM

1.พันธุQข1าว กข31 กข31 กข41 กข35 กข41 2.อายุของข1าว (day) 100 100 100 100 100 3.ความสูงของต1นข1าว (cm) 110 105 68.2 91.9 68.3 4.มุมเอียงของต1นข1าว (cm) 83 82 81.2 77 84.5 5.ความต1านทานของดินต=อแรงแทงทะลุ ของกรวยลึก 10 cm

(kg cm-2)

13.5

13.4

5.77

1.34

2.72

6. ร1อยละความช้ืนเมล็ดข1าวเปลือก 18 20 20 20 21 7. ปริมาณผลผลิต (kg rai-1) 655 656 790 974 730 8. ร1อยละเมล็ดข1าวเปลือก 32.7 32.7 42.3 36.8 54 9. อัตราส=วนมวลเมล็ดข1าวเปลือกต=อฟาง 0.48 0.48 0.73 0.57 1.4 10. น้ําหนักรถ (kg) 2,450 2,800 3,030 3,030 3,550 11. ความกว1างในการตัด (m) 1.9 1.9 1.83 1.9 1.9 12. ความเร็วของเคร่ืองเก่ียวนวด (m s-1) 1.85 1.92 1.87 1.63 1.9 13. ระดับเสียง (dB (A)) 105 97 96 96 95 14. ขนาดพื้นท่ีทดสอบ (m2) 1,800 1,800 1,800 1,800 1,800 15. ความสามารถทางปฏิบัติ (rai hr-1) 3 3.95 4.5 4.5 6.25 16. ร1อยละประสิทธิภาพการทํางาน 58 52 78 62 74 17. ความส้ินเปลืองเช้ือเพลิง (l rai-1) 3.9 2.2 1.2 2.7 1.1 18. ร1อยละความสูญเสียท่ีหน1าหัวเก่ียว 5.2 1.8 0.8 1.6 1.3 19. ร1อยละความสูญเสียท่ีระบบนวดและทําความสะอาด 1.7 0.3 1.7 0.4 0.5 20. ร1อยละความสูญเสียรวมในการเก่ียวนวดข1าว 6.9 2.1 2.5 2.0 1.8 21. ร1อยละความสะอาดของข1าวเปลือก 98 99 97 97 98 22. แรงกดต=อหนึ่งหน=วยพื้นท่ี (kPa) 23 18 18 19 20 23.ความแข็งเฉล่ียของเพลาลูกนวด (HRB) 90 90 90 90 90 24.ความแข็งเฉล่ียของฟaนลูกนวด (HRC) 58 58 58 58 58

25.อุณหภูมิในช=วงเวลาการทดสอบคุณภาพการทํางาน (C) 31 31 31 34 36

26.ร1อยละความช้ืนสัมพัทธQ 59 62 46 42 44


14

Table2 Economic analysis results of rice combine harvesters.

จาก Table 2 พบว=าค=าใช1จ=ายรวมของเคร่ืองเก่ียวนวดข1าวรุ=น

DC60, DC68G, DC70, DC70G และ DC95GM มีค=าเท=ากับ 366, 257, 193, 258 และ 183 Baht rai-1ตามลําดับ ผลการวิเคราะหQจุดคุ1มทุนของเคร่ืองเก่ียวนวดข1าวท้ัง 5 รุ=น เท=ากับ 252, 156, 109, 147 แ ละ 117 hr yr-1 ต า ม ลํ า ดั บ Figure 8 แ ส ด งความสัมพันธQระหว=างค=าใช1จ=ายในการทํางานของเคร่ืองเก่ียวนวดข1าว (Baht rai-1) และพื้นท่ีในการทํางานของเคร่ืองเก่ียวนวดข1าว (rai yr-1) ซึ่งผลการวิเคราะหQว=าพบว=า เคร่ืองเก่ียวนวดข1าวรุ=น DC60, DC68G, DC70, DC70G และ DC95GM จะต1องทําการเก็บเก่ียวข1าวเป|นจํานวนพื้นท่ีเท=ากับ 756, 616, 491, 662 และ

731 rai yr-1 จึงจะมีความเหมาะสมในการลงทุนซื้อเคร่ืองเก่ียวนวดข1าว ซึ่งในปaจจุบันเคร่ืองเก่ียวนวดข1าวหนึ่งคันสามารถเก่ียวข1าวได1เฉล่ีย 1,500 rai yr-1 ผลการศึกษาระยะเวลาในการคืนทุนของเคร่ืองเก่ียวนวดข1าวท้ัง 5 รุ=น เท=ากับ 2.92, 1.74, 1.18, 1.63 และ 1.28 yr ตามลําดับ Figure 9 แสดงความสัมพันธQระหว=างระยะเวลาในการคืนทุนของเคร่ืองเก่ียวนวดข1าว (yr) และพื้นท่ีในการทํางานของเคร่ืองเก่ียวนวดข1าว (rai yr-1) ซึ่งจากกราฟจะพบว=าระยะเวลาในการคืนทุนของเคร่ืองจักรจะน1อยกว=าหนึ่งป� ถ1าเคร่ืองเก่ียวนวดข1าวสามารถทํางานได1มากกว=า 4,000 rai yr-1

รายละเอียด เคร่ืองเก่ียวนวดข1าวคูโบโต1 รุ=น

DC60 DC68G DC70 DC70G DC95GM 1. ราคาของเคร่ืองเก่ียวนวดข1าว (Baht) 900,000 1,050,000 950,000 1,100,000 1,490,000 2.ช่ัวโมงการใช1งาน (hr) 500 500 500 500 500 3.อายุการใช1งาน (yr) 6 6 6 6 6 4.มูลค=าซาก (10%ของราคารถ) (Baht) 90,000 105,000 95,000 110,000 149,000 5.ค=าใช1จ=ายคงท่ีต=อป� a. ค=าเส่ือมราคา (6yr, useful life) b. ค=าดอกเบ้ีย( 8%) รวมค=าใช1จ=ายคงท่ี (a+b)

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

135,000 39,600 174,600

349

157,500 46,200 203,700

407

142,500 41,800 184,300

369

165,000 48,400 213,400

427

223,500 65,560 289,060

578 6. ค=าใช1จ=ายแปรผันต=อช่ัวโมง a. ค=าน้ํามันเช้ือเพลิง (30บาทต=อลิตร) b. ค=าน้ํามันหล=อล่ืน (30% ของราคาน้ํามันเช้ือเพลิง) c. ค=าแรงงาน (i) คนขับ 1 คน (ii) คนรองข1าว 1 คน d. ค=าซ=อมแซมและการบํารุงรักษา รวมค=าใช1จ=ายผันแปร

(Baht hr-1)

(Baht hr-1)

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

351

105

190 40 120 806

263

79

190 0

140 672

157

47

190 40 126 560

359

108

190 0

146 803

212

64

190 0

198 664

7. รวมค=าใช1จ=ายของเคร่ืองจักร (5+6)

(Baht hr-1)

1,097

1,011

867

1,159

1,145

8. ความสามารถในการทํางานของ เคร่ืองเก่ียวนวดข1าวโดยเฉล่ีย

(ha hr-1)

0.48

0.63

0.72

0.72

1.00

9. ค=าใช1จ=ายผันแปร (6/8) (Baht ha-1) 1,679 1,066 778 1,115 644 10. ค=าใช1จ=ายรวม (7/8)

(Baht ha-1) (Baht rai-1)

2,285 366

1,605 257

1,204 193

1,609 258

1,145 183

11. อัตรารับจ1าง (Baht rai-1) 500 500 500 500 500 11. จุดคุ1มทุน (hr) 252 156 109 147 117 12. ระยะเวลาในการคืนทุน (yr) 2.92 1.74 1.18 1.63 1.28


15

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

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

4 สรุป จากการศึกษาสมรรถนะและประสิทธิภาพในการทํางานของเคร่ือง

เก่ียวนวดข1าวคูโบต1าท้ัง 5 รุ=น ตามมาตรฐานผลิตภัณฑQอุตสาหกรรม (มอก.1428-2540) พบว=ามีความสามารถในการทํางานอยู=ระหว=าง 3-6.25 rai hr-1 อัตราการส้ินเปลืองน้ํ ามันเช้ือเพลิงอยู=ระหว=าง 1.1-3.9 l rai-1 ร1อยละความสูญเสียของข1าวเปลือกอยู= ระหว=าง 1.8-6.9 ร1อยละความสะอาดของข1าวเปลือกอยู=ระหว=าง 97-99 ระดับความดังของเสียงอยู=ระหว=าง 95-105 dB(A) ซึ่งเกินค=ามาตรฐานผลิตภัณฑQ อุ ตสากรรม (มอก.1428-2540) ท่ี กํ าหนดไว1 ท่ี ระดับ 90 dB(A)

จากข1อมูลการทดสอบตามมาตรฐานผลิตภัณฑQอุตสากรรม (มอก.1428-2540) รถเก่ียวนวดข1าวยังมีข1อจํากัดในเร่ืองระดับความดังของเสียงท่ีไม=ผ=านเกณฑQมาตรฐาน ดังนั้น ผู1ควบคุมเคร่ืองเก่ียวนวดข1าว ควรมีอุปกรณQป�องกันอันตรายจากเสียงจากการควบคุมเคร่ืองเก่ียวนวดข1าวเป|นเวลานาน และควรศึกษาเพิ่มเติมเพื่อหาแนวทางการลดความดังของเสียง

5 กิตติกรรมประกาศ ขอขอบคุณคณาจารยQภาควิชาวิศวกรรมเคร่ืองจักรกลเกษตร

คณะวิศวกรรมศาสตรQโดยเฉพาะอย=างย่ิง อาจารยQท่ีปรึกษา รองศาสตราจารยQ ดร.รุ=งเรือง กาลศิริศิลป̀ ท่ีสนับสนุนในการทําวิจัย ขอขอบคุณศูนยQวิจัยข1าวปทุมธานี ท่ีเอ้ือเฟ��อสถานท่ีในการทดสอบ และขอขอบคุณ บริษัทสยามคูโบต1าคอรQปอเรช่ัน จํากัด ท่ีให1ความอนุเคราะหQเคร่ืองเก่ียวนวดในการดําเนินการทดสอบในคร้ังนี้

6 เอกสารอAางอิง กรมการข1าว กระทรวงเกษตรและสหกรณQ. 2556. สํานักงานวิจัย

และพัฒนาข1 าว . แหล= งข1อ มูล : www.brrd.in.th/main/ เข1าถึงเม่ือ 12 พฤศจิกายน 2556.

รุ=งเรือง กาลศิริศิลป̀. 2545. เคร่ืองจักรกลเกษตร 2. มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลธัญบุรี.

รุ=งเรือง กาลศิริศิลป̀. 2545. การจัดการเคร่ืองจักรกลเกษตร. มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลธัญบุรี.

สมาคมผู1ส=งออกข1าวไทย. 2556. ผลผลิตข1าว. แหล=งข1อมูล: www.thairiceexports.or.th/production.htm/ เข1าถึงเม่ือ 19 ธันวาคม 2556.

สมาคมวิศวกรรมเกษตรแห=งประเทศไทย. 2556. มาตรฐานผลิตภัณฑQอุตสาหกรรม มอก 1428-2540.แหล=งข1อมูล :www.issuu.com/tsae/docs/_1428-2540/เข1 า ถึ ง เ ม่ื อ8พฤศจิกายน 2556.

สมชาย ชวนอุดม. 2556.ศูนยQนวัตกรรมเทคโนโลยีหลังการเก็บเก่ียว.มหาวิทยาลัยขอนแก=น

สมชาย ชวนอุดม, วินิต ชินสุวรรณ. 2552. อิทธิพลของการออกแบบชุดนวดของเคร่ืองเก่ียวนวดข1าวแบบไหลตามแกนท่ีมีต=อความสูญเสียจากการเก็บเก่ียว เม่ือเก็บเก่ียวข1าวพันธุQชัยนาท 1. วารสารสมาคมวิศวกรรมเกษตรแห=งประเทศไทย 15(1), 7-12.

โอภาส พรรณเสมา, ส=องสกณ บุญเกิด. 2555.การศึกษาระบบการใช1เคร่ืองเก่ียวนวดข1าว สํานักวิจัยเศรษฐกิจการเกษตร.แ ห ล= ง ข1 อ มู ล : http://www.oae.go.th/ewtadmin/ewt/ oae/ เข1าถึงเม่ือ 27 ธันวาคม 2556.


16



การศึกษาสภาวะท่ีเหมาะสมของการอบแหAงสาหร�ายเตาดAวยลมรAอนโดยใชAวิธีพ้ืนผิวตอบสนอง

The Study of Optimum Conditions for Hot Air Drying of Spirogyra sp. Using Response Surface Methodology

ฤทธิชัย อัศวราชันยE1*, น้ําฝน ไชยลังกา1 Rittichai Assawarachan*1, Namphon Chailungka1 1คณะวิศวกรรมและอุตสาหกรรมเกษตร มหาวิทยาลัยแม=โจ1 สันทราย เชียงใหม= 50290 1Faculty of Engineering and Agro-Industry, Maejo University, Sansai, Chiang Mai 50290, Thailand *Corresponding author: Tel: +66-8-1792-0946, Fax: +66-53-878-113, E-mail: [email protected]

บทคัดย�อ งานวิจัยนี้มีจุดมุ=งหมายเพื่อศึกษาสภาวะท่ีเหมาะสมของกระบวนการอบแห1งสาหร=ายเตาด1วยลมร1อนในระดับห1องปฏิบัติการ

ทําการอบแห1งสาหร=ายเตาจากความช้ืนเร่ิมต1น 8.55±0.20 gwater gdry matter-1 จนเหลือความช้ืนสุดท1าย 0.15±0.01 gwater gdry matter

-1 ในงานวิจัยนี้หาสภาวะท่ีเหมาะสมของการอบแห1งสาหร=ายเตาโดยใช1วิธีพื้นผิวตอบสนอง (RSM) เพื่อหาสภาวะการอบแห1งท่ีให1ค=าความแตกต=างสีโดยรวม (TCD) ต่ํา ในขณะท่ีปริมาณสารประกอบฟ�นอลิกท้ังหมด (TPC) ความสามารถในการยับย้ังอนุมูลอิสระ ABTS และ DPPH สูง โดยปaจจัยท่ีใช1ในการศึกษา คือ อุณหภูมิอากาศ (60-75ºC) ความเร็วลม (1.0-2.0 m s-1) และช้ันความหนาของตัวอย=าง (0.2-0.4 mm) จากการศึกษาหาสภาวะท่ีเหมาะสมในการอบแห1งสาหร=ายเตาด1วยลมร1อนโดยใช1วิธี RSM ผลการทดลองสามารถสรุปได1ว=าสภาวะท่ีเหมาะสมท่ีสุด คือ การอบแห1งท่ีอุณหภูมิ 69.57ºC ความเร็วลม 1.60 m s-1 และช้ันความหนา 3.05 mm โดยสภาวะท่ีได1จากการทํานายให1ค=าความแตกต=างสีโดยรวม เท=ากับ 16.92 ปริมาณสารประกอบฟ�นอลิกท้ังหมด ความสามารถในการยับย้ังอนุมูลอิสระ ABTS และ DPPH มีค=าเท=ากับ 2,502.02 mg GAE 100 gdry matter

-1, 2,017.40 mg TEAC 100 gdry matter-1 และ 3,722.50 mg

TEAC100 gdry matter-1 ตามลําดับ

คําสําคัญ: สาหร=ายเตา, การอบแห1งด1วยลมร1อน, สารประกอบฟ�นอลิก

Abstract The aim of this research was to optimize the drying process of Spirogyra sp. undergoing a laboratory-scale

hot air drying from 8 .55±0.20 gwater gdry matter-1 to 0.15±0.01 gwater gdry matter

-1 . Response surface methodology (RSM) was used to determine the optimized conditions of drying of Spirogyra sp. for a minimum total color difference (TCD) while maximing total phenolic content, antioxidant activity of scavenging activity of ABTS radical and DPPH radical. Optimization factors were air temperature (60-75ºC), air velocity (1.0-2.0 m s-1) and layer thickness (0.2-0.4 mm). By using the RSM technique found that the most ideal conditions for hot air drying of Spirogyra sp. was a temperature of 69.57ºC with an air velocity of 1.60 m s- 1 and material thickness of 3.05 mm. These conditions produced a total color difference value of 16.92, a total phenolic content equal to 2,502.02 mg GAE 100 gdry matter

-

1, an antioxidant activity of scavenging activity of ABTS radical and DPPH radical value of 2,017.40 and 3,722.50 mg TEAC 100 gdry matter

-1, respectively.

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

1 บทนํา ในช=วงหลายป�ท่ีผ=านมากระแสในเร่ืองความห=วงใยสุขภาพ

การป�องกันและการรักษาอาการเจ็บปxวยกําลังเป|นส่ิงท่ีผู1บริโภคให1ความสําคัญเป|นอย=างมาก ปaจจุบันผู1บริโภคได1ให1ความสนใจในการนําวัตถุดิบจากธรรมชาติมารับประทานหรือเพื่อใช1บํารุงรักษาสุขภาพ รวมท้ังการบริโภคผลิตภัณฑQอาหารเสริมเพื่อสุขภาพ

และเคร่ืองสําอางท่ีผลิตจากวัตถุดิบตามธรรมชาติมากข้ึน มีสาหร=ายน้ําจืดสีเขียวหลายชนิดเป|นทรัพยากรธรรมชาติท่ีมีผู1ให1ความสนใจและนํามาแปรรูปเป|นผลิตภัณฑQในรูปแบบต=างๆ ซึ่งหนึ่งในนั้นก็คือ สาหร=ายเตา ช่ือสามัญว=า “เตา” หรือ “เทา” และช่ือทาง วิทยาศาสตรQ ว= า Spirogyra sp. เป| นสาหร= ายชนิ ด Spirogyra neglecta (Hassall) Kützing (ฐิ ติ กานตQ , 2550) มี


17

ลักษณะเป|นเส1นสายยาว ไม=แตกแขนง คล1ายเส1นผมสีเขียวสด พบมากในแถบภาคเหนือและภาคตะวันออกเฉียงเหนือของประเทศไทย (ธีระวัฒนQ และคณะ, 2555) สาหร=ายเตามีคุณค=าทางโภชนาการสูงประกอบด1วยโปรตีน 18.63% ไขมัน 5.21% คารQโบไฮเดรต 56.31% เส1นใย 7.66% เถ1า 11.78% มีแร=ธาตุ วิตามิน และรงควัตถุหลายชนิด เช=น คลอโรฟ¡ลลQ เอ และคลอโรฟ¡ลลQ บี เบต1าแคโรทีน แซนโทฟ¡ล (สรฉัตร และ ยุวดี, 2552) ด1 า น เ ภ สั ช วิ ท ย า พ บ ว= า มี ฤ ท ธ์ิ ต1 า น อ นุ มู ล อิ ส ร ะ (Antioxidant) ระงับการเกิดแผลในกระเพาะอาหาร การหดเกร็งของกล1ามเนื้อเรียบ ขยายหลอดลม ต1านการอักเสบ ระงับปวด และลดความดันโลหิต (ยุวดี และคณะ, 2555; ดวงพร และคณะ, 2555) จากคุณสมบัติของสารออกฤทธ์ิทางชีวภาพดังกล=าวจึงทําให1สาหร=ายเตาได1รับความสนใจในการนํามาใช1เป|นส=วนประกอบผลิตภัณฑQเคร่ืองสําอางรวมท้ังผลิตภัณฑQอาหารเสริมเพื่อสุขภาพ ซึ่งเป|นการเพิ่มมูลค=าให1กับผลิตภัณฑQแปรรูปจากสาหร=ายเตา อย=างไรก็ตามสาหร=ายเตามีข1อจํากัด คือ มีอายุการเก็บรักษาท่ีส้ันและเน=าเสียง=าย ดังนั้นจึงนิยมนําสาหร=ายเตามาอบแห1งเพื่อเก็บไว1ทําการแปรรูปและการสกัดสารออกฤทธ์ิทางชีวภาพในภายหลัง

การอบแห1งเป|นกระบวนการแปรรูปท่ีช=วยให1อาหารมีอายุการเก็บรักษาท่ียาวนาน เนื่องจากเป|นกระบวนการท่ีช=วยลดความช้ืนให1มีค=าต่ําในระดับท่ีสามารถยับย้ังการเจริญเติบโตของจุลินทรียQท่ีทําให1เกิดการเน=าเสียได1 นอกจากนี้ยังช=วยยับย้ังการทํางานของเอนไซมQท่ีส=งผลต=อการเปล่ียนแปลงคุณภาพในอาหารได1เป|นอย=างดี (ฤทธิชัย และคณะ, 2554; สักกมน, 2555) การอบแห1งอาหารด1วยลมร1อน (Hot air drying) เป|น วิ ธีการ ท่ีนิยมใช1 กันมาก เนื่องจากมีความสะดวกต=อการปฏิบัติงานและเป|นกระบวนการแปรรูปท่ีควบคุมได1ง=าย และไม=ซับซ1อนรวมท้ังยังมีต1นทุนในการดําเนินงานท่ีต่ํา การอบแห1งถือว=าเป|นข้ันตอนท่ีมีความสําคัญอย=างย่ิงต=อคุณภาพของอาหาร ท้ังนี้การพัฒนากระบวนการอบแห1งให1เหมาะสมและมีประสิทธิภาพจะช=วยทําให1ผลิตภัณฑQอบแห1งมีคุณภาพท่ีดี ดังนั้นงานวิจัยนี้จึงมีวัตถุประสงคQเพื่อหาสภาวะท่ีเหมาะสมในการอบแห1งสาหร=ายเตาด1วยลมร1อนโดยใช1วิธีพื้นผิวตอบสนอง (Response surface methodology: RSM) ร=วมกับการออกแบบการทดลองแบบบ็อกซQ-เบ็หQนเคน (Box-Behnken design: BBD) ซึ่งเป|นวิธีการหาสภาวะท่ีเหมาะสมท่ี สุดในการอบแห1 ง โดยการรวบรวมเอาเทคนิค ท้ั งทางคณิตศาสตรQและทางสถิติท่ีมีประโยชนQต=อการสร1างสมการพหุนามเพื่อทํานายค=าผลตอบสนองของการอบแห1งสาหร=ายเตา


2.1 การเตรียมตัวอย*าง ตัวอย=างสาหร=ายเตาท่ีนํามาศึกษาเก็บมาจากบ1านนาคูหา

ตําบลสวนเข่ือน อําเภอเมือง จังหวัดแพร= ซึ่งทําการพิสูจนQเอกลักษณQแล1 วว= า เป|นชนิด Spirogyra neglecta (Hassall) Kützing (ฐิติกานตQ, 2550) โดยเก็บตัวอย=างสาหร=ายจํานวน 100

kg นํามาล1างทําความสะอาด จากนั้นนําไปบรรจุในถุงซิปล็อคเก็บรักษาในตู1แช=เยือกแข็งท่ีอุณหภูมิต่ํากว=า -18ºC เม่ือทําการทดลองอบแห1งนําสาหร=ายแช=เยือกแข็งมาละลายโดยการแช=ในน้ําท่ีอุณหภูมิ 20ºC จนน้ําแข็งละลายออกจนหมด จากนั้นนําสาหร=ายเตาเข1าเคร่ืองหมุนเหว่ียง (Wasino model: CE03) เพื่อไล=น้ําออก แล1วเก็บรักษาท่ีอุณหภูมิ 4±0.5ºC เป|นเวลา 24 hr เพื่อให1สาหร=ายเตาเกิดการถ=ายเทความร1อนเข1าสู=สภาวะสมดุลก=อนนําไปศึกษาในข้ันตอนต=อไป (ปองพล และคณะ, 2556) การวิเคราะหQค=าความช้ืนเร่ิมต1นโดยช่ังตัวอย=างสาหร=ายเตา 2.5 g ใส=ในถ1วยอะลูมิเนียมขนาด 3 oz จํานวน 60 ตัวอย=าง ท่ีผ=านการอบเพื่ อ ไล= ความ ช้ืน จากนั้ นนํ า ไปอบแห1 งด1 วยตู1 อบลมร1 อน (Memmert model: 500/108I) ท่ีอุณหภูมิ 105±2ºC เป|นเวลา 24 hr (AOAC, 2010) แล1วนํามาช่ังน้ําหนักด1วยเคร่ืองช่ังดิจิตอล (Sartorius model: CP 3202S) นําข1อมูลผลต=างของน้ําหนักก=อนและหลังการอบแห1งมาคํานวณหาค=าความช้ืน

2.2 การออกแบบการทดลองและการหาสภาวะท่ีเหมาะสม งานวิจัยนี้อาศัยการวิเคราะหQข1อมูลด1วยวิธีพื้นผิวตอบสนอง

(Response surface methodology: RSM) ร= ว ม กั บ ก า รออกแบบการทดลองแบบบ็อกซQ - เบ็หQนเคน (Box Behken design: BBD) สําหรับ 3 ปaจจัย อาศัยการทําการทดลองท้ังส้ินจํานวน 15 การทดลอง โดยเป|นการทดลองท่ีตําแหน=งก่ึงกลางซึ่งทําซ้ําจํานวน 3 การทดลอง ผลการทดลองท่ีตําแหน=งก่ึงกลางจะถูกนําไปวิเคราะหQทางสถิติเพื่อหาความสมรูปของแบบจําลองทางคณิตศาสตรQกับผลการทดลองโดยแบบจําลองทางคณิตศาสตรQท่ีไ ด1 ส า ม า ร ถ แ ส ด ง ดั ง Eq. (1) (Zafer and Filiz, 2009; Montgomery, 2006; ภณิกชา และคณะ, 2555; สมเกียรติ และภูมินทรQ, 2554)

20 1 1 1= = ≠ =

= + + +∑ ∑ ∑n n n

i i ii i ii i ji i i jY X X X Xβ β β β (1)

เม่ือ 0 , , ,i ii ijβ β β β คือ ค=าสัมประสิทธQ และ iX คือ ตัวแปรต1น

ปaจจัยท่ีต1องการศึกษาในกระบวนการอบแห1งสาหร=ายเตาประกอบไปด1วยอุณหภูมิในการอบแห1ง (X1) ความเร็วลม (X2) และช้ันความหนา (X3) โดยมีระดับความสําคัญของปaจจัยต=างๆ 3 ระดับ ได1แก= ระดับต่ํา (-1) กลาง (0) และสูง (1) ดังแสดงรายละเอียดของตัวแปรต1นท่ีใช1ในการออกแบบการทดลองใน Table 1 ซึ่ งค= าตัวแปรต1นเหล=านี้ ได1 ทําการศึกษาเ บ้ืองต1น (Preliminary) และตัวแปรตามท่ีต1องการศึกษา ได1แก= ความแตกต=างสีโดยรวม (Y1) ปริมาณสารประกอบฟ�นอลิกท้ังหมด (Y2) ค ว ามสามา รถ ใน การต1 านอนุ มู ล อิ ส ระ ABTS (Y3) แ ล ะความสามารถในการต1านอนุมูลอิสระ DPPH (Y4)


18

Table 1 The independent variables used in the optimization study.

Independent variables

Coded Coded variables

-1 0 +1 Temperature (ºC)

Velocity (m/s) Thickness (mm)

X1 X2 X3

65 1.0 2.0

70 1.5 3.0

75 2.0 4.0

2.3 การอบแหEงดEวยลมรEอน

งานวิจัยคร้ังนี้ ใช1 เค ร่ืองอบแห1งด1วยลมร1อนแบบถาดท่ีออกแบบและสร1างโดยสาขาวิศวกรรมอาหาร คณะวิศวกรรมและอุตสาหกรรมเกษตร มหาวิทยาลัยแม=โจ1 ซึ่งมีส=วนประกอบท่ีสําคัญ ได1แก= ระบบสร1างลมร1อนซึ่งประกอบด1วยขดลวดไฟฟ�าขนาด 1.1 kW จํานวน 3 ขด และพัดลมระบายอากาศซึ่งถูกควบคุมด1 วยอุปกรณQป รับความเ ร็ว (PANASONIC model: DVUS-940W1) ควบคุมอุณหภูมิของอากาศร1อนด1วยเคร่ืองควบคุมอุณหภูมิระบบ PID (TOHO model: TTM J4/J5) ถาดสําหรับวางตัวอย=างติดตั้งตาช่ังระบบดิจิตอล สําหรับวัดและบันทึกค=าน้ําหนักท่ีเปล่ียนแปลงของสาหร=ายเตา ทําการบันทึกค=าผ=านจากช=องสัญญาณ RS-485 ซึ่งเช่ือมต=อกับอุปกรณQแปลงสัญญาณและเคร่ืองคอมพิวเตอรQสําหรับบันทึกข1อมูล

การทดลองเพื่อหาสภาวะท่ีเหมาะสมในการอบแห1งสาหร=ายเตาด1วยลมร1อน นําตัวอย=างสาหร=ายเตาท่ีมีความหนาแตกต=างกัน 3 ระดับ คือ 2, 3, 4 mm เกล่ียในถาดตะแกรงรูปส่ีเหล่ียมจัตุรัสขนาด 20×20 cm จากนั้นนําไปอบแห1งท่ีอุณหภูมิและความเร็วลมร1อนท่ีแตกต=างกัน 3 ระดับ คือ 65, 70, 75ºC และ 1.0, 1.5, 2.0 m s-1 ทําการอบแห1งสาหร=ายเตาทุกสภาวะจนเหลือความช้ืน 0.15±0.01 gwater gdry matter

-1 จากนั้นนําไปบดด1วยเคร่ืองลดขนาด

แบบค1อนก=อนนําไปวิเคราะหQคุณภาพหลังการอบแห1งท่ีสภาวะต=างๆ

2.4 การวิเคราะห5ค*าสี นําสาหร=ายเตาอบแห1งและสาหร=ายเตาสดมาวัดสีโดยใช1เคร่ือง

Spectrophotometer ( HunterLab model: MiniScan XE PLUS) เพื่อวัดค=าความสว=าง/ความมืด (Lightness/Darkness: L*) ค=าความเป|นสีแดง/สีเขียว (Redness/Greenness: a*) ค=าความเป|น สี เห ลือง/ สีน้ํ า เ งิน (Yellowness/Blueness: b*) จากนั้นนําค=าสีท่ีวัดได1มาคํานวณหาค=าความแตกต=างสีโดยรวม (Total color difference: TCD) โดยมีสมการความสัมพันธQตามท่ีแสดงใน Eq. (2)

* * 2 * * 2 * * 20 0 0( ) ( ) ( )= − + − + −TCD L L a a b b (2)

เม่ือ L*, a* และ b* คือ ค=าพารามิเตอรQสีของสาหร=ายเตาหลังการอบแห1ง และ L0* a0* และ b0* คือ ค=าพารามิเตอรQสีของสาหร=ายเตาสด

ค= า TCD เ ป| นค= า พ า ร า มิ เ ต อ รQ ท่ี บ ง ช้ี ถึ ง คุณภาพก า รเปล่ียนแปลงสีโดยรวมของค=า L*- a* - b* และถูกใช1การประเมินคุณภาพสีของสาหร=ายเตาถูกนําเสนอในรูปของค=า TCD เนื่องจากเป|นตัวบงช้ีให1เห็นถึงค=า Degree of browning ซึ่งเป|นผลของการ เป ล่ียนแปลงทางกายภาพจากปฏิ กิ ริยา Enzymatic browning และ Maillard reaction และเป|นค=าคุณภาพท่ีสําคัญท่ีใช1เปรียบเทียบกับคุณภาพสีของสาหร=ายเตาท่ีคืนตัวเม่ือมีการดูดซับน้ํากลับ (Jangam et al., 2010)

2.5 การวิเคราะห5ปริมาณสารประกอบฟLนอลิกท้ังหมด เตรียมสาหร=ายเตาอบแห1งท่ีผ=านการบดจํานวน 0.5 g ละลาย

ในน้ํากล่ัน จํานวน 5 ml ผสมให1เป|นเนื้อเดียวกัน จากนั้นนําไปปa£นเหว่ียงเพื่อแยกตะกอน ท่ีความเร็วรอบ 2,500 rpm เป|นเวลา 10 min นําสารสกัดน้ําของสาหร=ายเตามาทดสอบโดยวิธี Folin-Ciocalteu ตามวิ ธีการของ Sachindra et al. (2010) ดังนี้ ใช1ตัวอย=างสารสกัดน้ําของสาหร=ายเตาท่ีละลายในน้ํากล่ัน ความเข1มข1น 10 mg ml-1 จํานวน 0.2 ml ใส=ในหลอดทดลอง เติมสารละลาย Folin-Ciocalteu ความเข1มข1น 10% จํานวน 1 ml และเติมสารละลายโซเดียมคารQบอเนต (Na2CO3) ความเข1มข1น 7.5% จํานวน 0.8 ml ผสมให1เข1ากันและตั้งท้ิงไว1เป|นเวลา 1 hr ท่ีอุณหภูมิห1อง จากนั้นอ=านค=าจากการดูดกลืนแสงท่ีความยาวคล่ืน 765 nm คํานวณปริมาณสารประกอบฟ�นอลิกท้ังหมดโดยเทียบกับสารมาตรฐานกรดแกลลิค (Gallic acid) รายงานผลปริมาณสารประกอบฟ�นอลิกท้ังหมด (mg GAE 100 gdry matter

-1)

2.6 การวิเคราะห5ความสามารถในการตEานอนุมูลอิสระวิธี Scavenging activity of ABTS radical

นําสาหร=ายเตาอบแห1งท่ีผ=านการบด ช่ังน้ําหนักแห1งประมาณ 0.5 g เติมน้ํากล่ัน ปริมาตร 10 ml ผสมให1เป|นเนื้อเดียวกันจากนั้นนําไปปa£นเหว่ียงท่ีความเร็วรอบ 2,500 rpm เป|นเวลา 10 min ดูดตัวอย=างสารสกัดน้ําของสาหร=ายเตาไว1 การทดสอบความสามารถในการต1 านอนุ มูลอิสระวิ ธี ABTS ได1ดั ดแปลงจากวิ ธีของ Re et al. (1999) ดั งนี้ เ ต รี ยมสาร ABTS [2,2’-azino-bis (3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid)] ท่ี มีความเข1 มข1น 7 mM ปริมาตร 5 ml และสาร potassium persulfate (K2S2O8) ท่ีมีความเข1มข1น 140 mM ปริมาตร 88 ml จากนั้นผสมสารละลาย 7 mM ABTS และ 140 mM K2S2O8 ในขวดสีชา ตั้งท้ิงไว1ในท่ีมืด 16 hr ท่ี อุณห ภู มิ ห1 อ ง จ ะ ไ ด1 ABTS radical cation stock solution หลังจากนั้นทําการเจือจาง ABTS radical cation stock solution ด1วยน้ํ าก ล่ันให1ค= าดูดกลืนแสงท่ี 734 nm เท= า กับ 0.700±0.020 เติมสารละลาย ABTS radical cation ปริมาตร 1 ml ลงในหลอดทดลองและใช1น้ํากล่ันเป|นชุดควบคุม จากนั้นเติมตั ว อ ย= า ง ส า ร ส กั ด น้ํ า ข อ ง ส า ห ร= า ย เ ต า ค ว า ม เ ข1 ม ข1 น 1 mg ml-1 ปริมาตร 10 µl ผสมให1เข1ากัน ตั้งท้ิงไว1ท่ีอุณหภูมิห1องเป|นเวลา 6 min จากนั้นวัดค=าการดูดกลืนแสงท่ี 734 nm นําค=าท่ีได1 ไป คํ านวณหา %inhibition ห รือการ ยับ ย้ั งอนุ มูล อิสระ ดัง Eq. (3) จากนั้นนําค=าท่ีได1ไปวิเคราะหQความสามารถในการต1าน


19

อนุมูลอิสระ ABTS ของสาหร=ายเตาท่ีสภาวะต=างๆ เทียบกับความเข1มข1นของสารต1านอนุมูลอิสระมาตรฐาน Trolox ซึ่งเป|นอนุพันธQของ วิ ต า มิน อี ห รื อ เ รี ยกว= าค= า TEAC (Trolox Equivalent Antioxidant Capacity) รายงานผลความสามารถในการต1านอนุมูลอิสระ ABTS (mg TEAC 100 gdry matter

-1)

734 734

734

% 100 −

= ×

control test sample

control

A Ainhibition

A (3)

เม่ือ A734 control คือ ค=าการดูดกลืนแสงของชุดควบคุม และ A734

test sample คือ ค=าการดูดกลืนแสงของตัวอย=างทดสอบ

2.7 การวิเคราะห5ความสามารถในการตEานอนุมูลอิสระ วิธี 2, 2-diphenyl-1-picrylhydrazyl (DPPH) radical scavenging activity

วิธี DPPH radical scavenging ดัดแปลงมาจาก Hou et al. (2001) ดังนี้ ทําการเจือจาง DPPH radical ด1วยเอทานอลให1ค=า

ดูดกลืนแสงท่ี 517 nm เท=า กับ 1.40±0.05 นําสาหร=ายเตาอบแห1งท่ีผ=านการบด จํานวน 0.5 g ละลายในน้ํากล่ัน ปริมาตร 10 ml ผสมให1เป|นเนื้อเดียวกันจากนั้นนําไปปa£นเหว่ียงท่ีความเร็วรอบ 2,500 rpm เป|นเวลา 10 min แล1วดูดตัวอย=างสารสกัดน้ําของสาหร=ายเตา ความเข1มข1น 0.1 mg ml-1 ปริมาตร 0.6 ml ลงในหลอดทดลอง เติ มสาร 1 M Tris-HCl buffer (pH=7.9) ปริมาตร 0.2 ml และเติม 5 mM DPPH ในเอทานอลปริมาตร 1.2 ml ผสมให1เข1ากัน ท้ิงไว1ในท่ีมืด 20 min วัดค=าการดูดกลืนแสง ท่ี คว ามยาวค ล่ืน 517 nm นํ าค= า ท่ี ไ ด1 ไ ป คํ านวณหา %inhibition ตาม Eq. (3) จากนั้ นนํ าค= า ท่ี ได1 ไป วิ เคราะหQความสามารถในการต1านอนุมูลอิสระของสาหร=ายเตาอบแห1ง โดยเทียบกับกราฟมาตรฐานของ Trolox รายงานผลความสามารถในการต1านอนุมูลอิสระ DPPH (mg TEAC 100 gdry matter

-1)

Table 2 The experimental data for the response surface analysis.

run Coded response

X1 X2 X3 Y1 Y2 Y3 Y4 1 65 (–1) 1.0 (–1) 3 (0) 21.96 1,508.35 1,617.73 3,287.86 2 75 (+1) 1.0 (–1) 3 (0) 24.82 1,626.09 1,483.44 3,112.50 3 65 (–1) 2.0 (+1) 3 (0) 20.01 1,466.10 1,686.38 3,432.91 4 75 (+1) 2.0 (+1) 3 (0) 22.75 1,654.72 1,564.22 3,334.83 5 65 (–1) 1.5 (0) 2 (–1) 20.64 1,505.19 1,488.15 3,484.15 6 75 (+1) 1.5 (0) 2 (–1) 22.25 1,670.45 982.93 3,334.83 7 65 (–1) 1.5 (0) 4 (+1) 21.32 1,605.55 1,659.11 3,154.56 8 75 (+1) 1.5 (0) 4 (+1) 22.97 1,692.30 1,429.51 3,031.66 9 70 (0) 1.0 (–1) 2 (–1) 21.61 1,774.43 1,327.70 3,334.83 10 70 (0) 2.0 (+1) 2 (–1) 19.55 1,864.99 1,583.46 3,536.94 11 70 (0) 1.0 (–1) 4 (+1) 22.13 1,832.02 1,342.78 3,112.50 12 70 (0) 2.0 (+1) 4 (+1) 21.02 2,075.01 1,762.27 3,334.83 13 70 (0) 1.5 (0) 3 (0) 17.91 2,597.14 2,039.11 3,697.38 14 70 (0) 1.5 (0) 3 (0) 16.74 2,487.65 1,927.88 3,721.54 15 70 (0) 1.5 (0) 3 (0) 16.51 2,466.98 2,000.99 3,718.06

3 ผลและวิจารณE การทดลองหาสภาวะท่ีเหมาะสมในการอบแห1งสาหร=ายเตา

ด1วยลมร1อนโดยใช1วิธี RSM และใช1การทดลองแบบ BBD เพื่อเลือกระดับอุณหภูมิในการอบแห1ง ความเร็วลมร1อน และความหนาของช้ันวัสดุท่ีเหมาะสมในการอบแห1งสาหร=ายเตาท่ีทําให1มีค=า TCD น1อยท่ีสุด ในขณะท่ีปริมาณสารประกอบฟ�นอลิกท้ังหมด และความสามารถในการต1านอนุมูลอิสระมีค=ามากท่ีสุด Table 2

แสดงผลการวิเคราะหQค=าการตอบสนองของสาหร=ายเตาอบแห1งท่ีได1ในแต=ละส่ิงทดลอง จากการทดลองพบว=าค=า TCD มีค=าอยู=ระหว=าง 16.51-24.82 ในขณะท่ีปริมาณสารประกอบฟ�นอลิกท้ังหมด ความสามารถในการต1านอนุมูลอิสระ ABTS และ DPPH มีค=าอยู=ระหว=าง 1,466.10-2,597.14 mg GAE 100 gdry matter

-1, 982.93-2,039.11 mg TEAC 100 gdry matter

-1 แ ล ะ 3,031.66-3,721.54 mg TEAC 100 gdry matter

-1 ตามลําดับ การวิเคราะหQหาความสัมพันธQของปaจจัยท่ีศึกษากับค=าการตอบสนองของปaจจัย


20

ซึ่งสามารถวิเคราะหQผลการทดลองโดยใช1สมการการถดถอย (Regression equation) ท่ี ระดับนั ย สํ า คัญ ά=0.05 พบว= าแบบจําลองโพลิโนเมียลลําดับท่ีสอง (Quadratic model) มีความเหมาะสมในการทํานายค=าการตอบสนองทุกค=าของการอบแห1งสาหร=ายเตาด1วยลมร1อน

Figure 1 แสดงพื้นผิวตอบสนองในรูปแบบของกราฟ 3 มิติ (3D plot) ซึ่งแสดงความสัมพันธQของปaจจัยระหว=างอุณหภูมิในการอบแห1ง ความเร็วลมร1อน และความหนาของช้ันวัสดุต=อค=า TCD พบว=าการเพิ่มอุณหภูมิลมร1อนในการอบแห1งเป|นปaจจัยท่ีมีผลต=อค=า TCD ของสาหร=ายเตาอบแห1งท่ีแตกต=างกันอย=างมีนัยสําคัญ (p-value < 0.01) โดยอุณหภูมิลมร1อนท่ีสูงข้ึนจะทําให1มีค=า TCD มากข้ึน ซึ่งอาจเนื่องมาจากการอบแห1งท่ีอุณหภูมิสูงจะส=งผลทําให1รงควัตถุหรือสารให1สีถูกทําลายและเกิดการสลายตัวจากความร1อนท่ีสูงเกินไปจึงทําให1เกิดการสูญเสียน้ํา รวมท้ังมีการสลายตัวและมีการรวมตัวกันของหมู=อะมิโนกับสารประกอบรีดิวซิง และพัฒนาการเป|นสารประกอบเชิงซ1อนมีสีเหลืองจนเป|นสีน้ําตาล ในขณะท่ีการเพิ่มความเร็วลมในกระบวนการจะทําให1ค=า TCD ของสาหร=ายเตาอบแห1งมีค=าลดลง ท้ังนี้อาจเกิดจากการถ=ายเทมวลความช้ืนและอากาศร1อนระหว=างตัวอย=างได1เร็วข้ึน จึงทําให1ใช1เวลาในการอบแห1งส้ันลงช=วยให1สาหร=ายเตาลดการสัมผัสอากาศร1อนเป|นเวลานานท่ีส=งผลต=อการเปล่ียนแปลงค=าสีเนื่องจากปฏิกิ ริยาการเกิดสีน้ํ าตาลท่ีเร= งด1วยเอนไซมQ (p-value<0.01) เม่ือพิจารณาช้ันความหนาของวัสดุท่ีใช1ในการอบแห1งไม=มีผลต=อการเปล่ียนแปลงค=า TCD อย=างมีนัยสําคัญ (p-value>0.05) การทดลองสามารถวิเคราะหQความสัมพันธQของปaจจัยกับค=า TCD ได1สมการความสัมพันธQดังแสดงใน Table 3 โดยแบบจําลองท่ีสร1างข้ึนมีระดับนัยสําคัญ p-value<0.01 และมีค=าสัมประสิทธ์ิการถดถอย (R2) เท=ากับ 0.9745

การวิเคราะหQหาความสัมพันธQของปaจจัยท่ีศึกษาต=อปริมาณสารประกอบฟ�นอลิกท้ังหมด ความสามารถในการต1านอนุมูลอิสระ ABTS และ DPPH จากการวิเคราะหQการถดถอยได1สมการ

ความสัมพันธQดังแสดงใน Eq. (5), (6) และ (7) โดยมีค=า R2 เท=ากับ 0.9860, 0.9145 และ 0.9912 ตามลําดับ นอกจากนี้สามารถสร1างพื้นท่ีการตอบสนองได1ดัง Figure 2-4 ผลการทดลองพบว=าการอบแห1งท่ีมีอุณหภูมิสูงข้ึนมีผลทําให1ปริมาณฟ�นอลิกท้ังหมดและความสามารถในการต1านอนุมูลอิสระมีค=าลดลงอย=างมีนัยสําคัญทางสถิติ ซึ่งอาจเกิดข้ึนจากปริมาณความร1อนท่ีสูงเกินไปจึงทําให1สารประกอบฟ�นอลิกบางชนิดท่ีไม=ทนความร1อนเกิดการสลายตัวในระหว=างการอบแห1ง และอุณหภูมิลมร1อนสูงข้ึนมีผลต=อค=าความสามารถในการต1านอนุมูลอิสระลดลงโดยอาจเกิดจากการสลายตัวของสารท่ีมีสมบัติในการต1านอนุมูลอิสระเนื่องจากการได1รับความร1อนท่ีสูงเกินไป ซึ่งจะเห็นว=าปริมาณสารประกอบฟ�นอลิกท้ังหมดและความสามารถในการต1านอนุมูลอิสระมีแนวโน1มในทิศทางเดียว กัน เนื่ องจากกลไกการเกิดปฏิกิริยาเป|นแบบเดียวกันโดยเป|นวิ ธี วัดสมบัติ ในการแลก เป ล่ี ยน อิ เ ล็ ก ต รอน เ ดี่ ย ว (Single electron transfer reaction) (ธนศักดิ์ , 2552; Huang et al., 2005) ในขณะท่ีผลของความเร็วลมและความหนาของช้ันวัสดุไม=มีผลต=อปริมาณฟ�นอลิกท้ังหมดและความสามารถในการต1านอนุมูลอิสระอย=างมีนัยสําคัญทางสถิติ (p-value>0.05)

Table 4 แสดงการกําหนดช=วงของแต=ละปaจจัยกับค=าการตอบสนองท่ีนํามาใช1เพื่อหาสภาวะท่ีเหมาะสมในการอบแห1งสาหร=ายเตาด1วยลมร1อน เม่ือนําช=วงของค=าการตอบสนองทุกค=ามาทําการหาสภาวะท่ีเหมาะสม เพื่อหาค=าปaจจัยท่ีให1ค=าการตอบสนองดีท่ีสุด การวิเคราะหQสามารถสรุปผลได1ว=าสภาวะท่ีเหมาะสมท่ีสุดของการอบแห1งสาหร=ายเตาด1วยลมร1อน คือ การอบแห1งท่ีอุณหภูมิ 69.57ºC ความเร็วลมร1อน 1.60 m s-1 และความหนาของช้ันวัสดุ 3.05 mm โดยค=าท่ีได1จากการทํานายให1ค=า TCD เท=ากับ 16.92 ปริมาณสารประกอบฟ�นอลิกท้ังหมด 2,502.02 mg GAE 100 gdry matter

-1 ความสามารถในการต1านอนุมูลอิสระ ABTS และ DPPH เท=ากับ 2,017.40 และ 3,722.50 mg TEAC 100 gdry matter

-1

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

Response Model R2 Equation Total color difference

(TCD) Y1 = 17.05 + 1.11X1 - 0.90X2 + 0.42X3 - 0.029X1X2 + 0.010X1X3

+ 0.24X2X3 + 3.03X12 + 2.31X2

2 + 1.72X32

0.9745 (4)

Total phenolic content (mg GAE 100 gdry matter

-1) Y2 = 2,517.26 + 69.79X1 + 39.99X2 + 48.73X3 + 17.72X1X2 - 19.63X1X3 + 38.11X2X3 - 610.84X1

2 - 342.60X22 - 288.04X3

2 0.9860 (5)

Antioxidant activity ABTS (mg TEAC 100 gdry matter

-1) Y3 = 1,989.33 – 123.91X1 + 103.08X2 + 101.43X3 + 3.03X1X2 + 68.91 X1X3 + 40.93X2X3 – 257.76X1

2 – 143.63X22 – 341.65X3

2 0.9145 (6)

Antioxidant activity DPPH (mg TEAC 100 gdry matter

-1)

Y4 = -46,422.17 + 1,367.38X1 + 1,677.73X2 + 1,030.08X3 + 7.73X1X2 + 1.32 X1X3 + 10.11X2X3 – 9.98X1

2 – 683.66X22 –

211.64X32

0.9912 (7)


21

Table 4 The range determination of factor that affect the response to choose of the optimal conditions for hot air drying of Spirogyra sp.

Factors Target value Low level High level Temperature (ºC) In range 65 75 Velocity (m s-1) In range 1.0 2.0

Layer thickness (mm) In range 2.0 4.0 Total color difference (TCD) Minimize 16.51 24.82

Total phenolic content (mg GAE 100 gdry matter-1) Maximize 1,466.10 2,597.14

Antioxidant activity ABTS (mg TEAC 100 gdry matter-1) Maximize 982.93 2,039.11

Antioxidant activity DPPH (mg TEAC 100 gdry matter-1) Maximize 3,031.66 3,721.54

(a)

(b) (c)

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


22

(a)

(b) (c)

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

(a)

(b) (c)

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


23

(a)

(b) (c)

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

4 สรุป วิธีพื้นผิวตอบสนอง (RSM) เป|นวิธีการหาสภาวะท่ีเหมาะสม

ในการอบแห1งสาหร=ายเตาด1วยลมร1อนเพื่อหาสภาวะท่ีให1ค=า TCD ต่ําท่ีสุด ในขณะท่ีให1ปริมาณสารประกอบฟ�นอลิก ความสามารถในการต1านอนุมูลอิสระ ABTS และ DPPH สูงท่ีสุด นอกจากนี้ยังสามารถสร1างแบบจําลองโพลิโนเมียลลําดับท่ีสองสําหรับการทํานายค=าการตอบสนองของการอบแห1งสาหร=ายเตา จากผลการทดลองพบว=าสภาวะท่ีเหมาะสมท่ีสุดของการอบแห1งสาหร=ายเตาด1วยลมร1อน คือ การอบแห1งท่ีอุณหภูมิ 69.57ºC ความเร็วลมร1อน 1.60 m s-1 และความหนาของช้ันวัสดุ 3.05 mm

5 กิตติกรรมประกาศ บทความวิจัยนี้เป|นส=วนหนึ่งของโครงงานวิจัยระดับวิศวกรรม

ศาสตรมหาบัณฑิต สาขาวิชาวิศวกรรมอาหารได1 รับเงินทุนสนับสุนนงานวิจัยจากหน=วยวิจัยเทคโนโลยีการอบแห1งและลดความช้ืน คณะวิศวกรรมและอุตสาหกรรมเกษตร มหาวิทยาลัยแม=โจ1

6 เอกสารอAางอิง ฐิติกานตQ ปaญโญใหญ= . 2550. กิจกรรมต1านออกซิเดชันของ

สาหร=ายเตา. วิทยานิพนธQวิทยาศาสตรมหาบัณฑิต. เชียงใหม=: บัณฑิตวิทยาลัย, มหาวิทยาลัยเชียงใหม=.

ดวงพร อมรเลิศพิศาล, กฤษณา ดวงจันทรQ, ดวงตา กาญจนโพธ์ิ, ธวัช แต1โสตถิกุล, ยุวดี พีรพรพิศาล. 2555. ฤทธ์ิปกป�องแผลกระเพาะอาหารของสาหร=ายเตา. วารสารวิทยาศาสตรQ มข 40(1), 236-241.

ธนศักดิ์ แซ=เล่ียว. 2552. ผลของการทําแห1งต=อสารประกอบฟ�นอลิกและความสามารถในการต1านอนุมูลอิสระของกระชายเ ห ลื อ ง (Boesenbergia pandurata (Roxb.) Schltr.). วิทยานิพนธQวิทยาศาสตรมหาบัณฑิต. กรุงเทพมหานคร: บัณฑิตวิทยาลัย, มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตรQ.

ธีระวัฒนQ รัตนพจนQ, เกรียงศักดิ์ เม=งอําพัน, ชุติมา ศรีมะเริง, รัตนาภรณQ จันทรQทิพยQ, ดวงพร อมรเลิศพิศาล. 2555. ฤทธ์ิต1านอนุ มูลอิสระและผลการเสริมสาหร=ายเตาต=อการเจริญเติบโตของปลานิลในกระชัง. วารสารวิจัยเทคโนโลยีการประมง 6(2), 23-34.

ปองพล สุริยะกันธร, นักรบ นาคประสม, ฤทธิชัย อัศวราชันยQ. 2556. การศึกษาสภาวะท่ีเหมาะสมในการอบแห1งขม้ินชันด1 ว ย วิ ธี ก า รพื้ น ผิ ว ต อบส น อ ง . Rajabhat Journal of Science, Humanities & Social Sciences 13(1), 1-8.

ภณิกชา วิชยปรีชา, บัญชา ย่ิงงาม, วันดี รังสีวิจิตรประภา. 2555. การหาสภาวะท่ีเหมาะสมของยาฟ�นาสเตอไรดQในรูปแบบโปรนิโอโซมด1วยวิธีตอบสนองพื้นผิว. รายงานการประชุมวิชาการและนําเสนอผลงานระดับชาติ คร้ังท่ี 4 ประจําป� 2555, 105-


24

111. ขอนแก=น: คณะเภสัชศาสตรQ มหาวิทยาลัยขอนแก=น. 11-12 กุมภาพันธQ 2555, ขอนแก=น.

ยุวดี พีรพรพิศาล, ฐิติกานตQ ปaญโญใหญ=, ดวงพร อมรเลิศพิศาล. 2555. ฤทธ์ิต1านอนุมูลอิสระและต1านการอักเสบของสาหร=ายเตา. วารสารวิทยาศาสตรQ มข 40(1), 228-235.

ฤทธิชัย อัศวราชันยQ, ภานาถ แสงเจริญรัตนQ, สุเนตร สืบค1า, เฑียรมณี ม่ังมูล, ดวงกมล จนใจ. 2554. จลนพลศาสตรQการอบแห1งด1วยลมร1อนของเปลือกทับทิม. วารสารสมาคมวิศวกรรมเกษตรแห=งประเทศไทย 17(1), 27-34.

สมเกียรติ ตั้งจิตสิตเจริญ, ภูมินทรQ แจ=มเช้ือ. 2554. การลดฟองอากาศในกระบวนการผลิตบรรจุภัณฑQพลาสติกโดยการประยุกตQใช1การออกแบบการทดลองแบบบ็อกซQ-เบ็หQนเกน. รายงานการประชุมวิชาการข=ายงานวิศวกรรมอุตสาหการ ประจําป� 2554, 171-175. ปทุมธานี: ภาควิชาวิศวกรรมอุตสาหการ มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลธัญบุรี. 20-21 ตุลาคม 2554, ธัญบุรี, ปทุมธานี.

สรฉัตร เทียมดาว, ยุวดี พีรพรพิศาล. 2552. ความหลากหลายของสาหร=ายน้ําจืดกินได1ในแม=น้ําโขงและแม=น้ําน=าน. วารสารวิจัยเทคโนโลยีการประมง 3(1), 115-124.

สักกมน เทพหัสดิน ณ อยุธยา. 2555. การอบแห1งอาหารและวัสดุชีวภาพ. กรุงเทพมหานคร: ท1อป.

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

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

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

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

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

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

Zafer, E., Filiz, I. 2009. Optimization of hot air drying of olive leaves using response surface methodology. Journal of Food Engineering 91, 533-541.


25



การศึกษาสถานการณEนํ้าของจังหวัดราชบุรีเพ่ือการวางแผนบรรเทาปZญหาขาดแคลนนํ้า

The Study of Ratchaburi Water Situation for Water Shortage Mitigation Planning

ยุทธนา ตาละลักษมณE1*, บัญชา ขวัญยืน1 Yutthana Talaluxmana1*, Bancha Kwanyuen1 1ภาควิชาวิศวกรรมชลประทาน คณะวิศวกรรมศาสตรQ กําแพงแสน มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตรQ จ.นครปฐม 73140 1Department of Irrigation Engineering, Faculty of Engineering at Kamphaengsaen, Kasetsart University, Nakornpathom 73140 *Corresponding author: Tel: +66-8-1844-0100, Fax: +66-34-352-053, E-mail: [email protected]

บทคัดย�อ จากการเปล่ียนแปลงสภาพภูมิอากาศ เป|นผลให1เกิดความแปรปรวนของปริมาณฝน ซึ่งส=งผลกระทบต=อความไม=แน=นอนของ

ปริมาณน้ําท่ีสามารถนําไปใช1ได1 โดยเฉพาะปaญหาภัยแล1ง ท้ังนี้ ปaญหาดังกล=าวนับวันย่ิงทวีความรุนแรงมากข้ึน นอกจากนี้ แผนการดําเนินงานด1านทรัพยากรน้ํามีหน=วยงานท่ีดําเนินการหลายหน=วยท้ังส=วนกลาง ส=วนภูมิภาค และองคQกรปกครองส=วนท1องถ่ิน ทําให1ลักษณะการดําเนินงานเป|นแบบแยกส=วน ไม=ตอบสนองต=อปaญหาและความต1องการ ในการวิจัยนี้ได1ทําการรวบรวมโครงการพัฒนาแหล=งน้ําของหน=วยงานต=างๆ ท้ังท่ีได1ดําเนินการแล1วและท่ีอยู=ในแผนพัฒนา และวิเคราะหQสถานการณQทรัพยากรน้ําในจังหวัดราชบุรี โดยประเมินดัชนีช้ีวัดสถานการณQและการใช1น้ํา พบว=า จังหวัดราชบุรีมีสัดส=วนปริมาณน้ําเก็บกักในพื้นท่ีต=อปริมาณน้ําท=าเฉล่ียรายป�เพียงร1อยละ 9.02 ในขณะท่ีปริมาณความต1องการน้ําในทุกกิจกรรมสูงกว=าปริมาณน้ําท=าธรรมชาติกว=าเท=าตัว (221.41%) แต=ด1วยสภาพภูมิประเทศท่ีไม=เอ้ืออํานวยต=อการพัฒนาแหล=งน้ําขนาดใหญ= ดังนั้น การพัฒนาแหล=งน้ําขนาดเล็กและแนวทางการบริหารจัดการทรัพยากรน้ําแบบบูรณาการจึงควรนํามาใช1เพื่อบรรเทาปaญหาการขาดแคลนน้ําในพื้นท่ี

คําสําคัญ: สถานการณQน้ํา, การขาดแคลนน้ํา, ราชบุรี

Abstract Due to the climate change, rainfall quantity was varied. This let available water inconsistency, especially,

drought was a serious problem. Moreover, there are many organizations which work on water resources development as well as central, provincial and local administration. So water resources development is fragmentation, problem is not solved and that is not served any requirement. This research was done in Ratchaburi province, the water resources development projects, both constructed and planned, were collected and water status was studied. These were analyzed as integrated water resources planning. The water situation and water use indexes were estimated. It was founded that the water storage and average runoff ratio was 9.02% only. While, the whole water requirement was more 100% than natural runoff. But the Ratchaburi topography is not suitable for large scale water resources development project. So, developed small scale projects and integrated water resources management should be taken for water shortage mitigation.

Keywords: water situation, water shortage, Ratchaburi

1 บทนํา การเปล่ียนแปลงสภาพภูมิอากาศท่ีเกิดข้ึนในปaจจุบัน ซึ่งมี

ผลกระทบให1ปริมาณฝนมีความแปรปรวนในหลายๆ พื้นท่ี ส=งผลต=อปริมาณน้ําท=าและปริมาณน้ําใต1ดินในระยะยาว สถานการณQดังกล=าวมีแนวโน1มให1ปaญหาความเส่ือมโทรมของทรัพยากรธรรมชาติ และส่ิงแวดล1อมทวีความรุนแรงย่ิงข้ึน รวมถึงภัยพิบัติทางธรรมชาติท้ังอุทกภัยและภัยแล1งก็มีแนวโน1มท่ีจะเกิดข้ึนบ=อยและทวีความรุนแรงมากข้ึนเช=นกัน การเปล่ียนแปลงภายในและ

ภายนอกประเทศท่ีเกิดข้ึนอย=างรวดเร็ว ส=งผลให1ประเทศไทยต1องเ ผ ชิ ญ กั บ ค ว า ม เ ส่ี ย ง ใ น ห ล า ย มิ ติ ท่ี ส= ง ผ ล ก ร ะ ท บ ต= อทรัพยากรธรรมชาติและส่ิงแวดล1อมซึ่งเป|นฐานในการพัฒนาประเทศ ประเทศไทยมีความเปราะบางในหลายๆ ด1าน และมีแนวโน1มท่ีจะได1 รับผลกระทบจากการเปล่ียนแปลงสภาพภูมิอากาศ ซึ่งผลกระทบท่ีสําคัญประการหนึ่งคือ การขาดแคลนน้ํา ตามแผนพัฒนาเศรษฐกิจและสังคมแห=งชาติฉบับท่ี 11 ได1กําหนดยุทธศาสตรQการจัดการทรัพยากรธรรมชาติและส่ิงแวดล1อมอย= าง ย่ั ง ยืนไว1 เป|นนโยบายหลัก ( สํานักงาน


26

คณะกรรมการพัฒนาเศรษฐกิจและสังคมแห=งชาติ , 2554) นอกจากนี้ กรมทรัพยากรน้ํายังได1กําหนดยุทธศาสตรQการบริหารจัดการน้ําในลุ=มน้ําแม=กลองในเร่ืองการแก1ปaญหาการขาดแคลนน้ํา ไว1ในรายงานการศึกษาโครงการจัดทําแผนรวมการบริหารจัดการทรัพยากรน้ําในพื้นท่ีลุ=มน้ําแม=กลอง ตามกรอบแผนทรัพยากรน้ําท่ีวางไว1ตามนโยบายน้ําแห=งชาติ (สถาบันสารสนเทศทรัพยากรน้ําและการเกษตร, 2556)

จากการศึกษาสภาพปaญหาในลุ=มน้ําลําภาชี ซึ่งครอบคลุมพื้นท่ีด1านตะวันตกของจังหวัดราชบุรี พบว=า ปaญหาการขาดแคลนน้ําอุปโภคบริโภคอยู=ในระดับต่ํา แต=ปaญหาการขาดแคลนน้ําเพื่อการเกษตรอยู=ในระดับปานกลางถึงมากในฤดูแล1ง น้ําลําภาชีจะแห1งขอดทุกป� (กรมชลประทาน, 2555) จังหวัดราชบุรีจึงเป|นจังหวัดหนึ่งท่ีประสบปaญหาภัยแล1ง ซึ่งส=วนใหญ=มีปaญหาจากภาวะฝนแล1งในพื้นท่ี เนื่องจากบางพื้นท่ีเป|นเขตอับฝนและการผันแปรของปริมาณฝนท่ีมีปริมาณต่ํากว=าเกณฑQปกติ ไม=ตกต1องตามฤดูกาล ฝนตกไม=กระจายอย=างสมํ่าเสมอหรือฝนท้ิงช=วงยาวนาน สภาพเนื้อดินค=อนข1างเป|นทรายทําให1น้ําท่ีดูดซับไว1ท่ีอนุภาคดินมีน1อย นอกจากนี้การขยายตัวด1านอุตสาหกรรมของจังหวัดและการเพิ่มข้ึนของประชากร ทําให1ความต1องการใช1น้ําเพิ่มสูงข้ึน เกิดความไม=สมดุลของปริมาณน้ํา จนส=งผลกระทบต=อการดํารงชีวิต ระบบนิเวศ และสภาพแวดล1อมของพื้นท่ี ดังนั้นการมีระบบฐานข1อมูลและองคQความรู1เทคโนโลยีและภูมิปaญญาท1องถ่ินท่ีเหมาะสม จึงเป|นเสมือนการสร1างภูมิคุ1มกันและสร1างความพร1อมในการรับมือกับปaญหาดังกล=าว (องคQการบริหารส=วนจังหวัดราชบุรี, 2556) ในการศึกษาได1รวบรวมข1อมูลพื้นฐานในด1านต=างๆ ของจังหวัดราชบุรีท่ีเก่ียวข1องกับการวางแผนการพัฒนาแหล=งน้ํา นํามาวิเคราะหQหาค=าดัชนีช้ีวัดสถานการณQของน้ําในจังหวัดราชบุรี เพื่อเป|นข1อมูลสําหรับการศึกษาวิชาการด1านต=างๆ และใช1ในการวางโครงการพัฒนาแหล=งน้ําต=อไป

2 วิธีการ

2.1 การศึกษาสภาพพื้นท่ี จังหวัดราชบุรีตั้งอยู=ในภาคกลางด1านทิศตะวันตกของประเทศ

ไทย ในเขตท่ีได1รับอิทธิพลจากลมมรสุมตะวันตกเฉียงใต1จากมหาสมุทรอินเดีย แต=การท่ีมีเทือกเขาตะนาวศรีบังไว1อยู= ทําให1เป|นท่ีอับฝน คือ อําเภอสวนผ้ึง อําเภอบ1านคา และอําเภอจอมบึง มีฝนตกน1อยและเป|นพื้นท่ีหนึ่งท่ีมีฝนตกน1อยท่ีสุดในประเทศปริมาณน้ําฝนเฉล่ีย 1,000-1,250 mm Yr-1 ฤดูฝนเร่ิมตั้งแต=เดือนพฤษภาคม-พฤศจิกายน โดยตกหนักท่ีสุดในเดือนกันยายน และท้ิงช=วงในเดือนมิถุนายนและสิงหาคม ฝนส=วนใหญ=จะถูกพัดเลยไปตกในแถบลุ=มแม=น้ําแม=กลอง สภาพภูมิประเทศโดยท่ัวไปของจังหวัด แบ=งเป|น 4 ลักษณะคือ บริเวณชายแดนด1านตะวันตกติดสหภาพเมียนม=า และเขตแดนด1านใต1ติดกับจังหวัดเพชรบุรีมีสภาพเป|นเทือกเขาสูง บริเวณถัดจากบริเวณเทือกเขามาทางด1าน

ตะวันออกจนถึงตอนกลางของพื้นท่ีจังหวัดมีลักษณะเป|นท่ีราบสูงและท่ีเนินลาด ท่ีราบลุ=ม ได1แก= บริเวณสองฝa£งแม=น้ําแม=กลองและด1านตะวันออกของพื้นท่ีจังหวัด ส=วนบริเวณตอนปลายของแม=น้ําแม=กลองท่ีเช่ือมต=อกับจังหวัดสมุทรสงคราม เป|นท่ีราบลุ=มต่ํา ดังแสดงใน Figure 1

2.2 การประเมินปริมาณความตEองการน้ํา ความต1องการใช1น้ําของพื้นท่ีศึกษาในภาคกิจกรรมต=างๆ ใน

ปaจจุบันและคาดการณQใน 10 Yr (พ.ศ.2563) ข1างหน1า ได1ถูกประเมินสถานภาพน้ําของจังหวัดราชบุรี ได1แก=

(1) น้ําเพื่อการเกษตร ได1ทําการประเมินความต1องการน้ําของพืชท้ังในและนอกเขตชลประทาน โดยการคํานวณปริมาณการใช1น้ําของพืชอ1างอิงจากข1อมูลภูมิอากาศของสถานีตรวจอากาศจังหวัดราชบุรี (สถิติช=วงป� พ.ศ.2550-2555) ด1วยวิธี Penman-Monteith (Allen et.al., 1998) และ ทํ าการประ เ มิ นความต1องการน้ําชลประทานด1วยแบบจําลอง WUSMO “Water Uses Study Model” ซึ่งพัฒนาโดยมหาวิทยาลัยเกษตรศาสตรQ

(2) ความต1องการน้ําเพื่อการอุปโภค-บริโภค ได1รวบรวมข1อมูลการใช1น้ําประปาจากสํานักงานการประปาส=วนภูมิภาคท่ีตั้งอยู=ในพื้นท่ีจังหวัดระหว=างป� พ.ศ.2550-2555

(3) ความต1องการน้ําเพื่อการอุตสาหกรรม โดยประเมินจากจํานวนโรงงานอุตสาหกรรมท่ี ข้ึนทะเบียนกับกรมโรงงานอุตสาหกรรม ณ เดือนมกราคม พ.ศ.2556 กับอัตราการใช1น้ําของโรงงานอุตสาหกรรมขนาดต=างๆ แยกตามกําลังการผลิต (Hp) รวมถึงอัตราการใช1น้ําของนิคมอุตสาหกรรมโดยคิดเป|นต=อพื้นท่ี ซึ่งส=วนใหญ=เป|นโรงงานอุตสาหกรรมขนาดเล็กด1านการเกษตร

(4) ความต1องการใช1น้ําเพื่อการปศุสัตวQ ประเมินจากจํานวนปศุสัตวQกับอัตราการใช1น้ําของสัตวQประเภทต=างๆ โดยใช1ข1อมูลจํานวนสัตวQเล้ียงในจังหวัดราชบุรี พ.ศ.2554

2.3 โครงการพัฒนาแหล*งน้ําในปeจจุบัน จังหวัดราชบุรีตั้งอยู=ในเขตพื้นท่ี 3 ลุ=มน้ํา (กรมทรัพยากรน้ํา,

2552) ได1แก= ลุ=มน้ําแม=กลองเป|นพื้นท่ีส=วนใหญ=ของจังหวัด ครอบคลุมในเขตจังหวัดราชบุรีประมาณร1อยละ 88.34 ของจังหวัด ซึ่งประกอบไปด1วยลุ=มน้ําสาขา 2 ลุ=มน้ํา คือ ลุ=มน้ําสาขาลําภาชี และลุ=มน้ําสาขาท่ีราบแม=น้ําแม=กลอง ลุ=มน้ําแม=น้ําเพชรบุรี มีพื้นท่ีครอบคลุมในเขตจังหวัดราชบุรีร1อยละ 11.21 ของพื้นท่ีจังหวัด และลุ=มน้ําท=าจีนมีพื้นท่ีครอบคลุมในเขตจังหวัดราชบุรีร1อยละ 0.45 ของพื้นท่ีจังหวัด

โครงการพัฒนาแหล= งน้ํ า ท่ีดํ า เนินการจากอดีตจนถึง พ.ศ. 2554 มีจํานวนท้ังหมด 125 โครงการ เป|นโครงการขนาดใหญ= 4 โครงการ โครงการชลประทานขนาดกลาง 8 โครงการ และเป|นโครงการชลประทานขนาดเล็ก 110 โครงการ และเป|นโครงการประเภทอ่ืนๆ จํานวน 3 โครงการ มีความจุรวม 93.84 MCM มีพื้นท่ีชลประทานรวมพื้นท่ีรับประโยชนQท้ังหมด 721,419 rai ดังแสดงใน Figure 2


27

Figure 1 The study area characteristic.

Figure 2 Watershed boundary and existing irrigation projects.


28

2.4 การศึกษาสถานการณ5ภัยแลEง การศึกษาสาเหตุของภัยแล1งในจังหวัดราชบุรี ส=วนใหญ=มี

ปaญหาจากภาวะฝนแล1งในพื้นท่ี เนื่องจากเป|นพื้นท่ีอับฝน ประกอบกับการพัฒนาแหล=งน้ํายังไม=เต็มศักยภาพ ขาดระบบชลประทานเพื่อการกระจายน้ําให1ท่ัวถึงและไม=มีแหล=งเก็บกักน้ําต1นทุนท่ีเพียงพอต=อปริมาณความต1องการ จึงทําให1พื้นท่ีท่ีประสบภัยแล1งส=วนใหญ=อยู=นอกเขตชลประทาน จากข1อมูล กชช.2 ค. ป� 2554 และข1อมูลพื้นท่ีเส่ียงภัยแล1งของจังหวัดราชบุรีของกรมป�องกันและบรรเทาสาธารณะภัย พบว=า พื้นท่ีส=วนใหญ=ของจังหวัดมีความเส่ียงต=อการเกิดปaญหาภัยแล1งอยู=ในระดับปานกลางจนถึงระดับสูง โดยเฉพาะพื้นท่ีท่ีอยู=ห=างไกลลําน้ําสายหลัก ส=วนบริเวณพื้นท่ีฝa£งตะวันออกและฝa£งตะวันตกของจังหวัด มีความเส่ียงต=อการเกิดปaญหาภัยแล1งระดับต่ําจนถึงไม=มีความเส่ียงเลย เนื่องจากพื้นท่ีด1านตะวันตกของจังหวัด เป|นพื้นท่ีปxาสงวนในอุทยานแห=งชาติและเขตรักษาพันธุQ สัตวQปxา ส=วนพื้นท่ีด1านตะวันออกของจังหวัดเป|นพื้นท่ีราบลุ=มริมฝa£งลําน้ําแม=กลอง ซึ่งมีน้ําเพียงพอต=อการอุปโภค-บริโภค และการเกษตรกรรมตลอดท้ังป� นอกจากนี้ เพื่อให1เกิดการมีส=วนร=วมของผู1มีส=วนเก่ียวข1องในพื้นท่ี ดังนั้นในการศึกษาได1ทําการสํารวจด1วยแบบสอบถามจากตัวอย=างท้ังภาครัฐ และตัวแทนชุมชน โดยข1อมูลท่ีได1จะเป|นแนวทางในการวางแผนบรรเทาปaญหาการขาดแคลนน้ําให1สอดคล1องกับความต1องการจากพื้นท่ีต=อไป

2.5 การประเมินดัชนีช้ีวัดสถานการณ5น้ําและการใชEน้ํา หลักการพิจารณาเพื่อประเมินดัชนีช้ีวัดสถานการณQน้ําได1

พิจารณาเฉพาะปริมาณน้ําท=าและแหล=งน้ําต1นทุนส=วนท่ีเกิดจากพื้นท่ีรับน้ําของแต=ละลุ=มน้ําย=อยท่ีอยู=ในเขตจังหวัดราชบุรี โดยไม=พิจารณาปริมาณน้ําท=าท่ีไหลจากพื้นท่ีลุ=มน้ําตอนบนเข1ามาในเขตจังหวัด ท้ังนี้ ค=าดัชนีช้ีวัดท่ีศึกษาได1แก=

ดัชนีช้ีวัดเชิงพื้นท่ี คือ สัดส=วนพื้นท่ีการเกษตรต=อพื้นท่ีลุ=มน้ํา (%) และสัดส=วนพื้นท่ีชลประทานปaจจุบันต=อพื้นท่ีการเกษตร (%) แสดงถึงโอกาสของทรัพยากรในเชิงพื้นท่ีท่ีจะพัฒนา

ดัชนีช้ีวัดเชิงปริมาณ คือ สัดส=วนปริมาณความต1องการน้ําในปaจจุบันต=อปริมาณน้ําท=าของลุ=มน้ํา (%) และสัดส=วนความจุของอ=างเก็บน้ําในปaจจุบันต=อปริมาณน้ําท=าเฉล่ียรายป� (%) ซึ่งจะแสดงถึงสถานภาพของน้ําในปaจจุบันและโอกาสการพัฒนาในอนาคต

ค=าดัชนีช้ีวัดจะใช1เพื่อเป|นพื้นฐานสําหรับการศึกษาสภาพการขาดแคลนน้ําเบ้ืองต1นและประกอบการศึกษาจัดทําแผนหลักการพัฒนาแหล=งน้ํา และการจัดการน้ําแบบบูรณาการท้ังระบบลุ=มน้ําต=อไป

3 ผลการศึกษา

3.1 ปริมาณความตEองการน้ํา (1) ความต1องการใช1น้ําเพื่อการเกษตร ประเมินจากพื้นท่ี

เกษตรกรรมฤดูฝนและฤดูแล1งท้ังในเขตชลประทานและนอกเขตชลประทาน กับอัตราการใช1น้ําเพื่อการเพาะปลูกต=อไร= โดยความ

ต1องการน้ําเพื่อการเกษตรในเขตชลประทานประเมินจากพื้นท่ีชลประทานท่ีมีในปaจจุบัน ซึ่งฤดูฝนเพาะปลูกเต็มพื้นท่ี ส=วนฤดูแล1งพื้นท่ีเพาะปลูกร1อยละ 40 ของพื้นท่ีชลประทาน ความต1องการน้ําเพื่อการเกษตรนอกเขตชลประทานประเมินจากพื้นท่ีเพาะปลูกนอกเขตชลประทานในปaจจุบัน ซึ่งฤดูฝนเพาะปลูกเต็มพื้นท่ี ส=วนฤดูแล1งพื้นท่ีเพาะปลูกร1อยละ 5 ของพื้นท่ีฤดูฝน (กรมชลประทาน, 2554) โดยการประเมินความต1องการในอนาคต คาดการณQจากพื้นท่ีชลประทานท่ีจะเพิ่มข้ึนจากแผนการพัฒนาในระยะ 5 Yr (พ.ศ.2558) และ 10 Yr (พ.ศ.2563) สําหรับความต1องการน้ําในเขตชลประทาน ส=วนความต1องการน้ํานอกเขตชลประทาน คาดการณQว=าพื้นท่ีเพาะปลูกนอกเขตชลประทานจะลดลง เนื่องจากมีระบบชลประทานเข1าถึงพื้นท่ีมากข้ึน ผลการประเมินความต1องการใช1น้ําเพื่อการเกษตรสรุปได1ว=า ในปaจจุบัน (พ.ศ.2554) ความต1องการใช1น้ําเพื่อการเกษตร เท=ากับ 2,137.37 MCM Yr-1 แยกเป|นความต1องการน้ําในเขตชลประทาน 1,613.51 MCM Yr-1 และนอกเขตชลประทาน 523.82 MCM Yr-1 และความต1องการน้ําเพื่อการเกษตรจะเพิ่มเป|น 2,172.17 และ 2,363.15 MCM Yr-1 ในระยะ 5 Yr (พ.ศ.2558) และ 10 Yr (พ.ศ.2563) ตามลําดับ

(2) จังหวัดราชบุรีมีปริมาณความต1องการใช1น้ําเพื่อการอุปโภคบริโภคในสภาพปaจจุบัน (พ.ศ.2554) รวมท้ังส้ิน ประมาณ 66.33 MCM Yr-1 และในอนาคต 10 Yr (พ.ศ.2563) ประมาณ 68.26 MCM Yr-1

(3) ความต1องการน้ําเพื่ออุตสาหกรรม จากการวิเคราะหQแนวโน1มของการเจริญเติบโตด1านอุตสาหกรรม ด1วยอัตราการขยายตัวทางด1านอุตสาหกรรมประมาณ 3 % Yr-1 และแผนการพัฒนานิคมอุตสาหกรรมในระยะ 10 Yr (พ.ศ.2563) พบว=า ความต1องการใช1น้ําเพื่ออุตสาหกรรม เท=ากับ 29.81 MCM Yr-1 และจะเพิ่มเป|น 38.75 MCM Yr-1 ในระยะ 10 Yr (พ.ศ.2563)

(4) ความต1องการน้ําเพื่อการปศุสัตวQ ได1แก= โคนม โคเนื้อ สุกร กระบือ และสัตวQป�กจําพวก ไก= และเป|ด โดยได1วิเคราะหQจากข1อมูลจํานวนสัตวQเล้ียงในจังหวัดราชบุรี (พ.ศ. 2554) มีปริมาณความต1องการน้ําประมาณ 34.13 MCM Yr-1 และให1มีค=าคงท่ีตลอด 10 ป� (กรมชลประทาน, 2554)

จากการคาดการณQปริมาณความต1องการน้ําในอนาคตระยะ 10 Yr (พ.ศ.2563) จะเห็นว=า ความต1องการใช1น้ําจะเพิ่มข้ึน กอปรกับสภาพภูมิอากาศก็มีความแปรปรวนเส่ียงท่ีจะเกิด ภัยแล1งสูง การบริหารจัดการน้ําจะเส่ียงต=อสภาวะการขาดแคลนน้ําสูงข้ึน แผนงานพัฒนาแหล=งน้ําของกรมชลประทาน หากดําเนินการแล1วเสร็จตามแผน ก็สามารถเพิ่มปริมาณน้ําเก็บกักได1อีกเพียง 97.84 MCM. ซึ่งยังคงไม=เพียงพอกับความต1องการในอนาคต จึงจําเป|นต1องมีแผนงานและมาตรการแก1ไขปaญหาภัยแล1งอย=างย่ังยืน


29

3.2 สถานภาพน้ําในพื้นท่ี ตามการแบ=งลุ=มน้ําหลักของประเทศไทยโดยคณะกรรมการ

อุทกวิทยาแห=งชาติ จังหวัดราชบุรีตั้งอยู=ในเขตพื้นท่ี 3 ลุ=มน้ํา โดยมีปริมาณน้ําผิวดินตามธรรมชาติประมาณ 1,039.92 MCM Yr-1 และมีปริมาณน้ําไหลเข1าสู=พื้นท่ีป�ละ 9,302.39 MCM เป|นการระบายน้ําท1ายเข่ือนแม=กลองป�ละ 6,449.00 MCM และเข่ือนแม=กลองส=งน้ําเข1าสู=ระบบชลประทานโครงการแม=กลองใหญ=ผ=านจังหวัดราชบุรีป�ละ 2,853.39 MCM รวมเป|นปริมาณน้ําท=าในพื้นท่ี 10,342.30 MCM แต=เป|นปริมาณน้ําท=าท่ีสามารถใช1ได1สําหรับจังหวัดราชบุรีเพียง 7,672.88 MCM เนื่องจากต1องระบายออกนอกพื้นท่ีสําหรับการป�องกันการรุกของน้ําเค็มอย=างน1อยป�ละ 1,788.00 MCM และระบายออกทางระบบชลประทานโครงการแม=กลองใหญ=ช=วยเหลือพื้นท่ีจังหวัดนครปฐม สมุทรสงคราม สมุทรสาคร และเพชรบุรี ป�ละ 881.42 MCM

3.3 การศึกษาดัชนีช้ีวัดสถานการณ5และการใชEน้ํา ดัชนีช้ีวัดเชิงพื้นท่ี ในภาพรวมของท้ังจังหวัดราชบุรีสัดส=วน

พื้นท่ีการเกษตรต=อพื้นท่ีลุ=มน้ําท่ีอยู=ในจังหวัดราชบุรีเท=ากับร1อยละ 49.96 โดยร1อยละ 90.95 ของพื้นท่ีการเกษตรของจังหวัดราชบุรีอยู=ในเขตลุ=มน้ําแม=กลองและสัดส=วนพื้นท่ีชลประทานปaจจุบันต=อพื้นท่ีการเกษตรของจังหวัดเท=ากับร1อยละ 44.46 ซึ่งท้ังหมดอยู=ในลุ=มน้ําแม=กลอง

ดัชนีช้ีวัดเชิงปริมาณน้ํา สัดส=วนความต1องการน้ําทุกกิจกรรมในปaจจุบันต=อปริมาณน้ําท=าตามธรรมชาติคิดเป|นร1อยละ 221.41 สัดส=วนความต1องการน้ําการเกษตรในปaจจุบันต=อปริมาณน้ําท=าตามธรรมชาติแยกตามลุ=มน้ํา คิดเป|นร1อยละ 208.87 และสัดส=วนความจุเก็บกักปaจจุบันต=อปริมาณน้ําท=าเฉล่ียรายป�คิดเป|นสัดส=วนร1อยละ 9.02

ค=าดัชนีช้ีวัดต=างๆ แสดงถึงความสัมพันธQของกิจกรรมการใช1น้ําด1านต=างๆ ดังนี้

(1) มีการทํากิจกรรมด1านการเกษตรเฉล่ียท้ังจังหวัดราชบุรีคิดเป|นร1อยละ 50 ของพื้นท่ี

(2) สําหรับพื้นท่ีชลประทานของจังหวัดราชบุรีท้ังหมดอยู=ในลุ=มน้ําแม=กลอง

(3) กิจกรรมการใช1น้ําโดยรวมของจังหวัดราชบุรี เม่ือเทียบกับปริมาณน้ําท=าในลุ=มน้ําท่ีอยู=ในจังหวัดแล1ว พบว=า มีการขาดแคลนน้ําโดยรวม แต=เนื่องจากมีข1อจํากัดด1านสภาพภูมิประเทศต=อการพัฒนาแหล=งน้ํา จึงต1องมีการบริหารจัดการน้ําในแต=ละลุ=มน้ําอย=างเหมาะสม

(4) เม่ือแยกพิจารณากิจกรรมการใช1น้ําด1านการเกษตรในแต=ละลุ=มน้ํา ค=าดัชนีคิดเป|นร1อยละ 208.87 พบว=า มีการขาดแคลนน้ําสําหรับการเกษตรทุกลุ=มน้ําใกล1เคียงกัน แต=เนื่องจากลุ=มน้ําแม=กลองอยู=ในเขตพื้นท่ีชลประทานจึงช=วยบรรเทาความเดือดร1อนได1

(5) สําหรับการพัฒนาแหล=งน้ําของจังหวัดราชบุรี จากสัดส=วนความจุเก็บกักปaจจุบันต=อปริมาณน้ําท=าเฉล่ียรายป� มีเพียง

ร1อยละ 9.02 พบว=า การพัฒนาแหล=งน้ําเพื่อเก็บกักน้ําไว1ใช1ยังมีปริมาณน1อยมากเม่ือเทียบกับปริมาณน้ําท=ารายป�เฉล่ีย ท้ังนี้อาจจะเป|นเพราะพื้นท่ีส=วนใหญ=เป|นปxาไม1 และยังเป|นเขาหินปูน ซึ่งไม=เหมาะกับการเก็บกักน้ํา

3.4 การศึกษาสถานการณ5ภัยแลEง จากการประเมินสภาพการขาดแคลนน้ํา รวมท้ังจากพื้นท่ี

เส่ียงภัยแล1ง การสํารวจภาคสนาม และการประเมินโครงการตามแผนงานของหน=วยงานต=างๆ พบว=า พื้นท่ีด1านตะวันออกของจังหวัดราชบุรีรับน้ําจากโครงการชลประทานแม=กลองใหญ=และแม=น้ําแม=กลองเป|นหลัก ส=วนพื้นท่ีด1านตะวันตก มีลําห1วยลําภาชีเป|นลําน้ําหลัก มีอ=างเก็บน้ําขนาดกลาง อ=างเก็บน้ําขนาดเล็ก และสระน้ําสาธารณะกระจายในพื้นท่ี ท้ังนี้สามารถแบ=งพื้นท่ีตามลักษณะแหล=งน้ําต1นทุนได1เป|น 4 ลักษณะคือ

(1) พื้นท่ีชลประทานครอบคลุมพื้นท่ีท้ังอําเภอ ได1แก= อ.บางแพ อ.วัดเพลง และ อ.ดําเนินสะดวก ทําให1ท้ัง 3 อําเภอนี้มีปริมาณน้ําต1นทุนเพียงพอ ไม=มีปaญหาการขาดแคลนน้ําและพื้นท่ีเส่ียงภัยแล1ง

(2) พื้นท่ีอยู=ในเขตชลประทานเป|นส=วนใหญ= ได1แก= อ.บ1านโปxง อ.โพธาราม และ อ.เมือง เป|นอําเภอท่ีมีประชากรอาศัยอย=างหนาแน=น ทําให1มีความต1องการน้ําสูง พื้นท่ีท่ีอยู=ในเขตชลประทานจะมีปริมาณน้ําต1นทุนเพียงพอ ไม=มีปaญหาการขาดแคลนน้ํา ส=วนพื้นท่ีด1านตะวันตกของอําเภออยู=นอกเขตชลประทาน จะมีปaญหาการขาดแคลนน้ําในฤดูแล1งอยู=บ1าง อีกท้ังสภาพภูมิประเทศไม=เหมาะกับการพัฒนาแหล=งน้ําขนาดใหญ=และขนาดกลาง

(3) พื้นท่ีเพียงบางส=วนอยู=ในเขตชลประทาน ได1แก= อ.จอมบึง และ อ.ปากท=อ พื้นท่ีในเขตชลประทานไม=มีปaญหาการขาดแคลนน้ํา ส=วนพื้นท่ีนอกเขตชลประทานมีการพัฒนาแหล=งน้ําขนาดเล็กอยู=พอสมควร จึงทําให1เกิดปaญหาการขาดแคลนน้ํา นอกจากนี้ ในเขต อ.ปากท=อ ยังประสบปaญหาน้ําเสียจากฟารQมสุกรอีกด1วย

(4) พื้นท่ีท้ังหมดอยู=นอกเขตชลประทาน แต=มีอ=างเก็บน้ําขนาดกลางและขนาดเล็กเป|นแหล=งน้ําหลัก ได1แก= อ.บ1านคา และ อ.สวนผ้ึง พื้นท่ีของท้ัง 2 อําเภอ เป|นพื้นท่ีแหล=งต1นน้ํา โดยเฉพาะ อ.สวนผ้ึง พื้นท่ีส=วนใหญ=อยู=ในเขตปxาอนุรักษQ ทําให1ไม=มีแหล=งน้ําเก็บกักน้ําขนาดใหญ= จึงประสบปaญหาการขาดแคลนน้ําท้ังอุปโภค-บริโภค และการเกษตร

จากผลการศึกษา เพื่อเป|นการบรรเทาปaญหาการขาดแคลนน้ํา จึงควรดําเนินการ ดังนี้

(1) เร=งดําเนินการมาตรการ/โครงการแก1ไขปaญหาการขาดแคลนน้ําในกลุ=มโครงการท่ีเสนอโดยหน=วยงานต=างๆ และโครงการท่ีเสนอโดยองคQการบริหารส=วนจังหวัดราชบุรี

(2) ปรับปรุงแนวทางการบริหารจัดการอ=างเก็บน้ําขนาดกลางเพื่อเพิ่มปริมาณน้ําต1นทุนในช=วงฤดูแล1งท่ีสามารถนําไปใช1ได1อย=างมีประสิทธิภาพ เนื่องจากการศึกษาพบว=า ภายในขอบเขตจังหวัดราชบุรีไม=มีศักยภาพในการพัฒนาอ=างเก็บน้ําขนาดใหญ=


30

(3) ปรับเปล่ียนระบบการปลูกพืชท่ีจะสามารถใช1น้ําอย=างมีประสิทธิภาพและประหยัด เนื่องจากปริมาณน้ําในลําภาชีมีศักยภาพท่ีจะนําไปใช1เฉพาะช=วงฤดูฝน ทําให1การพัฒนาพื้นท่ีเพาะปลูกจํากัดเฉพาะในช=วงฤดูฝน นอกจากนี้อีกแนวทางหนึ่งคือเพิ่มการปลูกพืช โดยเฉพาะพืชเศรษฐกิจท่ีใช1น้ํ าน1อยและเอ้ืออํานวยท่ีจะให1รายได1ของเกษตรกรดีขึ้น

(4) ก=อสร1างและปรับปรุงแหล=งเก็บกักน้ําท่ีมนุษยQสร1างข้ึนและแหล=งน้ําธรรมชาติ รวมถึงแหล=งเก็บกักน้ําขนาดเล็ก อาทิเช=น สระน้ําประจําหมู=บ1าน ฝายในลําน้ําสาขา อ=างเก็บน้ําหรือหนองน้ํา บึงธรรมชาติท่ีมีกระจายอยู=ในพื้นท่ี เพื่อการเก็บกักน้ําท่ีมีมากในฤดูฝนโดยเฉพาะในลําภาชี ไว1ใช1ในฤดูแล1งท้ังเพื่อการอุปโภคบริโภค และเพื่อการเพาะปลูกได1อย=างมีประสิทธิภาพมากย่ิงข้ึน

(5) รณรงคQและสร1างจิตสํานึกให1ราษฎรและผู1นําในท1องถ่ินดําเนินการก=อสร1างปรับปรุงแหล=งเก็บกักน้ําในพื้นท่ีให1มากท่ีสุด โดยเฉพาะสร1างความเข1าใจในการเสียสละพื้นท่ีบริเวณรอบหนองน้ําและบึงธรรมชาติ เพื่อเอ้ืออํานวยในการปรับปรุงแหล=งเก็บกักน้ําธรรมชาติให1มีความสามารถท่ีจะรองรับปริมาณน้ําท่ีผันมาจากลําน้ําตามโครงการสถานีสูบน้ําต=างๆ ท่ีได1เสนอให1มีการพัฒนาในอนาคต ท้ังนี้รวมถึงการสร1างความเข1าใจในการรู1ถึงคุณค=าของน้ําและการใช1น้ําอย=างประหยัด และบํารุงรักษาแหล=งน้ําต=างๆ ให1สามารถใช1งานได1อย=างย่ังยืนต=อไป โดยเฉพาะอย=างย่ิงการฟ��นฟูและรักษาต1นน้ําลําธารต=างๆ ท่ีมีอยู=ให1มีสภาพท่ีดีข้ึนเพื่อท่ีจะสามารถเก็บกักน้ําในลุ=มน้ําตอนบนได1เหมือนกับในอดีต ซึ่งจะทําให1ระบบลุ=มน้ําสมบูรณQและย่ังยืนตลอดไป

(6) พัฒนาและปรับปรุงในด1านการปลูกพืชและกิจกรรมต=อเนื่องเพื่อให1ได1ผลผลิตท่ีมีราคาและมีการตลาดท่ีค=อนข1างแน=นอน และเป|นการนําน้ําไปใช1ประโยชนQอย=างคุ1มค=า เนื่องจากการดําเนินโครงการสถานีสูบน้ําและ/หรือระบบผันน้ําจากแม=น้ําจะต1องใช1เ งินค=าลงทุนการก=อสร1างสูง และค=าดําเนินการ/บํารุงรักษาค=อนข1างสูงด1วย ซึ่งการดําเนินงานโครงการจะต1องได1รับความร=วมมือจากทุกฝxายท่ีเก่ียวข1อง โดยเฉพาะอย=างย่ิงด1านการส=งเสริมการเกษตร ด1านการควบคุมคุณภาพของผลผลิต และด1านการตลาดเป|นต1น โดยทางจังหวัดและหน=วยงานท่ีเก่ียวข1องทุกฝxายจะต1องร=วมกันจัดทํา Zoning พื้นท่ีการปลูกพืช และการเกษตรด1านต=างๆ ให1สอดคล1องกับการตลาดและความเป|นจริง รวมถึงการประกันราคาผลผลิตด1วย ซึ่งจะนําไปสู=การดําเนินการแบบบูรณาการของหน=วยงานต=างๆ ท่ีเก่ียวข1องและองคQกร/กลุ=มผู1ใช1น้ําอย=างเป|นรูปธรรมต=อไป

4 สรุปและขAอเสนอแนะ สถานการณQปaญหาการขาดแคลนน้ําของจังหวัดราชบุรี พบว=า

ปริมาณการขาดแคลนน้ําด1านการอุปโภค-บริโภคต=อครัวเรือนท่ีขาดแคลนน้ําด1านนี้ในจังหวัดราชบุรีมีไม=มากนัก โดยมีปaญหาการขาดแคลนน้ําดื่ม-น้ําใช1อยู=ในระดับน1อยถึงปานกลาง สําหรับการขาดแคลนน้ําด1านการเกษตรต=อพื้นท่ีจังหวัดราชบุรีเป|นปaญหาภัยแล1งด1านการเกษตรเป|นหลัก โดยมีปaญหาการขาดแคลนน้ําในระดับ

ปานกลางถึงมาก แต=เนื่องจากจํานวนหมู=บ1านท่ีประสบภัยแล1ง ส=วนใหญ=ตั้งอยู=ในพื้นท่ีท่ีมีความหนาแน=นของครัวเรือนน1อยกว=า นั่นคือ พื้นท่ีทําการเกษตรต=อครัวเรือนมากกว=า จึงทําให1จํานวนหมู=บ1านท่ีมีปaญหาภัยแล1งระดับปานกลางถึงมากมีจํานวนน1อยกว=าหมู=บ1านท่ีประสบปaญหาภัยแล1งระดับต่ําจนถึงไม=มีปaญหา ท้ังท่ีมีพื้นท่ีประสบปaญหาภัยแล1งมากกว=า

ด1วยสภาพพื้นท่ีจังหวัดราชบุรีไม=มีศักยภาพในการพัฒนาแหล=งน้ําขนาดใหญ= แนวทางการบรรเทาปaญหาการขาดแคลนน้ําโดยรูปแบบการพัฒนาแหล=งน้ําท่ีเหมาะสมควรมีรูปแบบเป|นโครงการพัฒนาแหล=งน้ําขนาดเล็ก เช=น อ=างเก็บน้ําขนาดเล็ก ฝาย และสระเก็บน้ํา สําหรับการใช1งานเพื่อการเกษตร และอุปโภคบริโภคภายในท1องถ่ิน และการพัฒนาและปรับปรุงแหล=งน้ําท่ีมีอยู=เดิมเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในการกักเก็บน้ํา นอกจากนี้ แนวทางการบริหารจัดการน้ําและการเพิ่มประสิทธิภาพการใช1น้ํา ควรถูกนํามาพิจารณาอย=างจริงจังเพื่อใช1เป|นแนวทางในการบรรเทาปaญหาการขาดแคลนน้ําอย=างย่ังยืน

5 กิตติกรรมประกาศ ผู1วิจัยขอขอบพระคุณโครงการชลประทานราชบุรี องคQกร

บริหารส=วนจังหวัดราชบุรี และองคQกรบริหารส=วนท1องถ่ิน ท่ีเอ้ือเฟ��อข1อมูล และสละเวลาตอบแบบสอบถาม และขอขอบคุณห1องป ฏิ บัติ การ วิ จัยการ จําลองระบบทรัพยากรน้ํ าด1 ว ยคอมพิวเตอรQและระบบสารสนเทศ ภาควิชาวิศวกรรมชลประทาน คณะวิศวกรรมศาสตรQ กําแพงแสน มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตรQ ท่ีให1การสนับสนุนงานวิจัยจนสําเร็จลุล=วง

6 เอกสารอAางอิง กรมชลประทาน. 2554. รายงานโครงการจัดทําแผนพัฒนาการ

ชลประทานระดับจังหวัด จังหวัดราชบุรี. กรุงเทพฯ: สํานักบริหารโครงการและคณะทํางานแผนงานและโครงการตามกรอบน้ํา 60 ล1านไร= ระดับจังหวัด ภาคกลางและภาคตะวันตก.

กรมชลประทาน. 2555. รายงานการศึกษาแผนหลักพัฒนาแหล=งน้ําเพื่อแก1ปaญหาภัยแล1งและบรรเทาอุทกภัยของลุ=มน้ํา ลําภาชี, โครงการบริหารจัดการน้ําแก1ปaญหาภัยแล1งและบรรเทาอุทกภัยของลุ=มน้ําลําภาชี จังหวัดกาญจนบุรี และราชบุรี. จัดทําโดยบริษัทมหานคร คอนซัลแตนทQ จํากัด บริษัทสามารถ เอ็นจิเนียร่ิง คอนซัลแตนสQ จํากัด และบริษัทไทยเอ็นไวรอนเม1นทQ จํากัด.

กรมทรัพยากรน้ํา. 2552. แผนท่ีมาตรฐานการแบ=งลุ=มน้ําหลักและลุ=มน้ําสาขาของประเทศไทย. กรุงเทพฯ: สํานักวิจัย พัฒนาและอุทกวิทยา กรมทรัพยากรน้ํา กระทรวงทรัพยากรธรรมชาติและส่ิงแวดล1อม.


31

สถา บันสารสนเทศทรัพยากรน้ํ าแลการ เกษตร . 2556 . ยุทธศาสตรQการบริหารจัดการลุ=มน้ําและทรัพยากรน้ําลุ=มน้ําแม=กลอง, แหล=งท่ีมา: http://www.haii.or.th/wiki/index. php/ยุทธศาสตรQการบริหารจัดการลุ=มน้ําและทรัพยากรน้ําลุ=มน้ําแม=กลอง, 22 มิถุนายน 2556.

สํานักงานคณะกรรมการพัฒนาเศรษฐกิจและสังคมแห=งชาติ สํานักนายกรัฐมนตรี. 2554. แผนพัฒนาเศรษฐกิจและสังคมแห=งชาติฉบับท่ี 11. แหล=งท่ีมา: http://www.nesdb.go.th/ Default.aspx?tabid=395 , 10 กุมภาพันธQ 2556.

องคQการบริหารส=วนจังหวัดราชบุรี. 2556. โครงการศึกษาวิจัยและวางแผนการแก1ไขปaญหาการขาดแคลนน้ําในเขตจังหวัดราชบุรี, รายงานแผนแม=บทการพัฒนาแหล=งน้ํา. จัดทําโดยมหาวิทยาลัยเกษตรศาสตรQ.

Allen, R.G., Pereira, L.S., Raes, D., Smith., M. 1998. FAO Irrigation and Drainage Paper 56 Crop Evapotranspiration. Rome: Food and Agriculture Organization.


32



การพัฒนาเครื่องอัดเม็ดปุ]ยอินทรียEแบบสองหัวอัด

Development of a Double-Die Organic Fertilizer Pelleting Machine

พิศมาส หวังดี1*, วินัย หลAาวงษE2 Phisamas Hwangdee1*, Winai Lawong2 1สาขาวิชาเครื่องจักรกลเกษตร, คณะเกษตรและเทคโนโลยี, มหาวิทยาลัยนครพนม, นครพนม, 48000 1Department of Agricultural Machinery, Faculty of Agriculture and Technology, Nakhonpanom University, Nakhonpanom, 48000 2สาขาวิชาวิศวกรรมอุตสาหการ, คณะอุตสาหกรรมและเทคโนโลยี, มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลอีสาน วิทยาเขตสกลนคร, สกลนคร, 47160 2Department of Industrial Engineering, Faculty of Industry and Technology, Rajamangala University of Technology Isan, Sakonnakhon Campus, 47160 *Corresponding author: Tel: +66-42-532-471, Fax: +66-42-532-472, E-mail: [email protected]

บทคัดย�อ งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงคQเพื่อพัฒนาและปรับปรุงเคร่ืองอัดเม็ดปุªยอินทรียQแบบดั้งเดิม โดยเปล่ียนชุดส=งกําลังไปยังหัวอัดเม็ดปุªย

จากชุดเพลาท1ายของรถยนตQเป|นชุดเกียรQของรถไถนาเดินตามซึ่งให1แรงบิดท่ีสูง ใช1มอเตอรQต1นกําลังขนาด 2.2 kW (3 Hp) หัวอัดเม็ดปุªยจํานวน 2 หัวอัด ควบคุมความเร็วรอบของหัวอัดท่ี 110 รอบต=อนาที ขนาดเส1นผ=านศูนยQกลางกระบอกอัด 254 mm ขนาดรู 5 mm ลูกรีดมีขนาดเส1นผ=านศูนยQกลาง 65 mm ความเร็วรอบในการป�อนวัตถุดิบสําหรับอัดเม็ดปุªยท่ี 25 rpm จากการทดสอบพบว=า เคร่ืองอัดเม็ดปุªยอินทรียQแบบสองหัวอัดท่ีพัฒนาข้ึนมีความสามารถในการอัดเม็ดปุªยอินทรียQท่ีมากกว=าเคร่ืองอัดเม็ดปุªยแบบดั้งเดิมเป|น 2 เท=า โดยมีอัตราการผลิตเฉล่ียเท=ากับ 471.20 kg h-1 ความหนาแน=นเม็ดปุªยคือ 745.40 kg m-3 นอกจากนี้พบว=า เม็ดปุªยมีสภาพการคงตัวเท=ากับ 91.73 % และการแตกหักเป|นฝุxนผงเท=ากับ 8.27 %

คําสําคัญ: เคร่ืองอัดเม็ดปุªยอินทรียQ , เคร่ืองอัดเม็ดแบบแข็ง , ปุªยอินทรียQอัดเม็ด

Abstract This research aims to study a development and modify of the conventional two pelleting die organic

fertilizer compression machine. When changed the power transmission to pelleting die from walking tractor to differential for obtain the high torque. The driving power was given by an electric motor of 2.2 kW (3 Hp), 2 pelleting die with speed control of 110 rpm, diameter of cylinder compression was 254 mm with the hole size of the pelleting die 5 mm. The diameter of rollers was 65 mm. The speed of raw material for feeding into the pelleting die of 25 rpm. It was found that the development of two pelleting die organic fertilizer compression machine that can deliver high compression capacity at more than double the speed of conventional two pelleting die organic fertilizer compression machine. When the average compression capacity of the machine was 471.20 kg h-1 with bulk density of 745.40 kg m-3. Moreover, the percentage of durability of pelleted and broken pelleted were about 91.73 % and 8.27 % respectively

Keywords: Pelleting fertilizer Compression machine, Pelleting machine, Pelleted organic fertilizer

1 บทนํา ตามท่ีนโยบายของรัฐบาลในป� พ .ศ. 2550 ได1 ให1 มีการ

สนับสนุนให1เกษตรกรใช1ปุªยอินทรียQในการเกษตรมากข้ึน เพื่อลดการนําเข1าปุªยเคมี ลดต1นทุนของการใช1 ปุªยและท่ีสําคัญให1หลีกเล่ียงการใช1ปุªยเคมี ซึ่งมีผลทําให1กายภาพของดินเส่ือมอันเป|นผลทําให1ผลผลิตท่ีออกมามีคุณภาพต่ํา(ชาญยุทธ, 2556) และ จากการประเมินของกรมพัฒนาท่ีดิน (ปรัชญา, 2536) พบว=า

พื้นท่ีท่ีมีปaญหาดินเส่ือมโทรมประมาณ 70.13 % ของพื้นท่ีท่ัวประเทศ และเป|นพื้นท่ีท่ีมีอินทรียวัตถุต่ํากว=า 2 % ประมาณ 60 % ของพื้นท่ีท้ังประเทศ สาเหตุท่ีทําให1ดินมีปริมาณอินทรียวัตถุต่ํา เนื่องจากปaจจัยหลายประการ ได1แก= สภาพภูมิอากาศในเขตร1อนช้ืน ทําให1อัตราการย=อยสลายอินทรียวัตถุในดินเกิดข้ึนอย=างรวดเร็ว การทําการเกษตรติดต=อกันเป|นระยะเวลานานโดยไม=มีการเพิ่มอินทรียวัตถุให1แก=ดินอย=างเพียงพอ ความลาดเอียงของพื้นท่ีและประกอบกับดินส=วนใหญ=เป|นดินร=วนปนทรายทําให1เกิด


33

การชะล1างหน1าดินสูง และการใช1ท่ีดินอย=างไม=ถูกหลักการอนุรักษQดิน ส่ิงเหล=านี้คือปaจจัยหลักท่ีทําให1ปริมาณอินทรียวัตถุในดินลดลงอย=างรวดเร็ว การแก1ปaญหาดังกล=าวสามารถกระทําได1โดยการใช1ปุªยธรรมชาติโดยเฉพาะปุªยอินทรียQท่ีได1จากมูลสัตวQ เพราะปุªยธรรมชาติจะมีอินทรียวัตถุและไม=ทําลายหน1าดิน

การใช1งานเคร่ืองอัดเม็ดปุªยอินทรียQ เพื่อพยายามท่ีจะสามารถลดปริมาตรของปุªยลง ทําให1เป|นท่ีต1องการของตลาด สะดวกต=อการขนส=ง และการนํามาใช1 (สันติภาพ, 2527) ภายในป� 2552 กระทรวงวิทยาศาสตรQและเทคโนโลยี (ศูนยQเทคโนโลยีปุªย, 2548)มีเป�าหมายในการสร1างโรงงานผลิตปุªยอินทรียQอัดเม็ด ใน 876 อําเภอ โรงงานผลิตปุªยอินทรียQต1นแบบ มีวัสดุอุปกรณQ ได1แก= 1.วัสดุอินทรียQ คือวัสดุท่ีใช1ในการผลิตปุªยอินทรียQซึ่งได1แก= มูลสัตวQหรือของเหลือใช1ในอุตสาหกรรม เช=น กากตะกอนอ1อย 2. ซองหมัก คือซองท่ีก=อด1วยอิฐบล็อกขนาด 4 x 6 m สูง 0.8 m พื้นคอนกรีตเสริมเหล็ก จํานวน 4 ซอง 3. ลานตากปุªย เป|นลานคอนกรีตเสริเหล็กขนาด 20 x 20 m ใช1สําหรับตากปุªย 4. เคร่ืองจักรและอุปกรณQในโรงงาน ได1แก= เคร่ืองอัดเม็ดปุªย เคร่ืองผสมปุªย เคร่ืองกลับกอง เคร่ืองตีปxน เคร่ืองช่ัง จักรเย็บกระสอบและอุปกรณQต=างๆ เช=น จอบ เสียม พล่ัว รถเข็นปูน ดังแสดงใน Figure 1

และมีข้ันตอนท่ีสําคัญของการผลิตปุªยอินทรียQอัดเม็ด อยู= 2 ข้ันตอน ได1แก= ข้ันตอนท่ี 1 ข้ันตอนการหมักปุªยอินทรียQ โดยหมักวัสดุท่ีใช1ในการผลิตปุªยอินทรียQ ในซองหมัก โดยก=อนหมักจะผสมมูลสัตวQ จํานวน 1,000 kg ปุªยยูเรีย จํานวน 2 kg หินฟอสเฟต 25 kg ผสมคลุกเคล1าให1เข1ากัน ขณะท่ีทําการผสมให1เติมน้ําให1มีความช้ืนประมาณ 50 % ปริมาณความช้ืนดังกล=าวสามารถวัดได1โดยการนํามูลสัตวQท่ีผสมกันเรียบร1อยแล1ว นํามากําด1วยมือ ถ1าปล=อยมือออกมูลสัตวQยังคงรูปได1 แสดงว=าปุªยมีความช้ืนพอเหมาะ แต=ถ1ากําแล1วปล=อยมือออกก1อนมูลสัตวQแตกเป|นก1อนเล็กๆ แสดงว=าปริมาณน้ํายังไม=พอ ต1องเพิ่มน้ําอีก หลังจากท่ีผสมคลุกเคล1าแล1วให1ลําเลียงมูลสัตวQท่ีผสมเรียบร1อยแล1วเข1ากองในซองหมัก จากนั้นจึงนําผ1าพลาสติกหรือผ1าใบมาคลุมเพื่อป�องกันฝนและไม=ให1ความช้ืนระเหยออกจากกองปุªย หลังจากนั้น 3 วันแรก ให1ทําการกลับกองปุªยคร้ังท่ี 1 และถัดจากวันท่ี 3 นับไปอีก 7 วัน กลับกองปุªยคร้ังท่ี 2 และกลับคร้ังต=อไปทุกๆ 7 วัน จนกว=ากองปุªยจะไม=มีความร1อน มีสีดํา และร=วนซุย ดังแสดงใน Figure 2

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

Figure 2 The Process of organic fertilizer production.

หลังจากหมักปุªยจนได1ท่ีแล1ว นําปุªยหมักท่ีได1มาทําการตากแดด แล1วนําไปบดด1วยเคร่ืองบดให1มีขนาดเล็ก

ข้ันตอนท่ี 2 การผสมปุªยสูตร ในกรณีท่ีต1องการผลิตเป|นปุªยอินทรียQคุณภาพสูง(ปุªยอินทรียQเคมี) ให1นําแม=ปุªยเคมีมาบดให1ละเอียดด1วยเคร่ืองบด จากนั้นจึงนําแม=ปุªยท่ีบดแล1วมาผสมกับดินเหนียวบดละเอียดและปุªยอินทรียQผสมคลุกเคล1ากันด1วยเคร่ืองผสมปุªย เติมน้ําให1ปุªยมีความช้ืนท่ีพอเหมาะ นําปุªยไปอัดเม็ดด1วยเคร่ืองอัดเม็ดปุªย ถ1ายังไม=สามารถอัดเม็ดได1 อาจต1องเติมน้ําลงไปอีกเล็กน1อยหรือเติมดินเหนียว หลังจากอัดเม็ดปุªยแล1วให1นําปุªยท่ีได1ไปทําการตากแดดประมาณ 1-2 แดด ปุªยจะแห1ง นําไปบรรจุใส=กระสอบปุªย เย็บปากกระสอบให1เรียบร1อย นําปุªยไปเก็บไว1ใน โรงเรือนเก็บผลิตภัณฑQเพื่อรอจําหน=ายต=อไป

จากการสํารวจและสอบถามการใช1งานเคร่ืองอัดเม็ดปุªยเบ้ืองต1น โดยเกษตรกรท่ีได1รับเคร่ืองอัดเม็ดปุªยอินทรียQในโครงการหนึ่งอําเภอหนึ่งโรงปุªย พบว=า อัตราการทํางานของเคร่ืองสูงสุด 1,500 – 3,000 kg d-1 แต=ยังมีปaญหาเร่ืองการติดขัดระหว=างการ


34

ทํางาน ทําให1ส=งผลต=อประสิทธิภาพจริงของการทํางานต่ํา และเม่ือเปรียบเทียบผลการทํางานของเคร่ืองอัดเม็ดแบบสอง หั ว อัดต1นแบบ (Two Pelleting Die Fertilizer Compression Machine Prototype) ท่ีออกแบบสร1างโดยช=างในท1องถ่ินโดยใช1หลักการถ=ายทอดกําลังจากต1นกําลังไปยังหัวอัดสองข1างด1วยชุด

เพลาท1ายของรถยนตQ ซึ่งการทดสอบประเมินผลเบ้ืองต1น พบว=า มีอัตราการทํางานท่ี 650 kg h-1 มีเปอรQเซ็นตQสภาพการคงตัวของเม็ดปุªย น1อยกว=า 70 % ใช1ต1นกําลังมอเตอรQไฟฟ�า 2.2 kW(3 Hp) ดังแสดงใน Table 1

Table1. Compared of the performance of pellet fertilizer compression machine Comparison List TISTR1 Pellet Fertilizer Compression

Machine Two Pelleting Die Fertilizer

Compression Machine Prototype Power source 16 hp Diesel engine 2.2 kW (3 Hp) electric motor

capacity 1,500 – 3,000 kg d-1 650 kg h-1 number of header compression die 1 header 2 headers

Remark: TISTR1; Thailand Institute of Scientific and Technological Research

โครงการวิจัยและพัฒนานี้จึงต1องการศึกษาและพัฒนาเคร่ืองอัดเม็ดปุªยอินทรียQท่ีออกแบบสร1างโดยช=างในท1องถ่ินโดยแนวทางหลักๆ จะเป|นการท่ีตั้งอยู=บนพื้นฐานท่ีเหมาะสมกับชาวบ1านเกษตรกรผู1ท่ีจะใช1งานจริง ด1วยเทคโนโลยีง=ายๆ ไม=ยุ=งยาก ใช1มอเตอรQไฟฟ�าขนาดไม=เกิน 2.2 kW(3 Hp) 220 volt เป|นต1นกําลัง ป�องกันปaญหาในการขยายเขตหรือพิกัดแรงเคล่ือนไฟฟ�า และสามารถสร1างได1โดยอาศัยวัสดุท่ีมีอยู=ท่ัวไปตามท1องตลาด


2.1 ข้ันตอนการศึกษาขEอมูลเบ้ืองตEน ในโครงการนี้ได1ทําการศึกษาข1อมูลเบ้ืองต1น ณ กลุ=มปุªย

อินทรียQชีวภาพบ1านนาเหมืองน1อย ตําบลพังโคน อําเภอพังโคน จังห วัดสกลนคร ท่ี ได1 รับการสนับสนุนจากสถา บัน วิ จัยวิทยาศาสตรQและเทคโนโลยีแห=งประเทศไทย(วว.) ซึ่ งเป|นหน=วยงานท่ีประสบผลสําเร็จในการวิจัยพัฒนาและถ=ายทอดเทคโนโลยีโรงงานต1นแบบผลิตปุªยอินทรียQ เพื่อศึกษารายละเอียดการทํางาน สมรรถนะการทํางานและคุณภาพของปุªยอินทรียQอัดเม็ดท่ีได1 เพื่อใช1เป|นข1อมูลฐานสําหรับการเปรียบเทียบกับเคร่ืองอัดเม็ดปุªยแบบสองหัวอัด (The develop two Pelleting die Fertilizer Compression Machine) ท่ีจะออกแบบสร1างข้ึนมา

รายละเอียดเคร่ืองอัดเม็ดปุªยกลุ=มปุªยอินทรียQชีวภาพบ1านนา-เหมืองน1อย เป|นเคร่ืองอัดเม็ดแบบแข็ง(Pelleting Machine) ดังแสดงใน Figure 1 เคร่ืองอัดเม็ดปุªยจะมีกลไกการอัดแบบลูกกล้ิง เป|นแบบ 1 หัวอัด ใช1มอเตอรQไฟฟ�าเป|นต1นกําลัง ส=งกําลังด1วยสายพาน ขนาดรูหัวอัด 5 mm ความจุถังป�อน 20 kg

2.1.1 วิธีการทดสอบเคร่ืองต�นแบบ นําปุªยอินทรียQท่ีมีอัตราส=วนการผสมท่ีเหมาะสมแล1วตาม

ข1อกําหนดของศูนยQเทคโนโลยีปุªย ผสมคลุกเคล1ากันด1วยเคร่ืองผสมปุªย เติมน้ําให1ปุªยมีความช้ืนท่ีพอเหมาะ นําปุªยไปทดสอบอัดเม็ดด1วยเคร่ืองอัดเม็ดปุªย ถ1ายังไม=สามารถอัดเม็ดได1 อาจต1อง

เติมน้ําลงไปอีกเล็กน1อยหรือเติมดินเหนียวมาเข1าเคร่ืองผสมปุªย(ศูนยQเทคโนโลยีปุªย, 2548) เพื่อให1ส=วนผสมของปุªยเข1ากัน เม่ือส=วนผสมของปุªยเข1ากันดีแล1วนําปุªยมาทําการช่ังน้ําหนัก ให1ได1น้ําหนัก 20 kg จํานวน 5 sample เพื่อการทดสอบ 5 replicate จากนั้นใส=ปุªยท่ีช่ังเสร็จแล1วลงในถังป�อนปุªยของเคร่ืองอัดเม็ดปุªย ทําการจับเวลาเม่ือเคร่ืองอัดเม็ดปุªยทํางาน เม่ือปุªยในถังป�อนหมดหยุดจับเวลา ทําจนครบ 5 replicate เสร็จแล1วนําปุªยอินทรียQอัดเม็ดท่ีได1ไปลดความช้ืนโดยไปทําการตากแดดประมาณ 1-2 แดด ให1ได1ความช้ืนไม=เกิน 35 % (มาตรฐานปุªยอินทรียQ พ.ศ.2548) แล1วทําการช่ังน้ําหนักปุªยท่ีได1ท้ังหมด และทําการสุ=มตัวอย=างปุªยอินทรียQอัดเม็ดไปหาสภาพการคงตัวของเม็ดปุªย ตัวอย=างละ 1 kg.จํานวน 10 Replicate ด1วยวิธีการเดียวกันกับ การทดลองหาขนาดมวลคละของดิน (Sieve Analysis) ในงานวิศวกรรมโยธา โดยเลือกใช1ขนาดตะแกรงเบอรQ 4 (4.75 mm) และเบอรQ 8 (2.36 mm) ดังแสดงใน Figure 3

Figure 3 Test Sieve for sieve analysis.

ค=าช้ีผลในการศึกษา ได1แก= ความสามารถในการทํางาน เปอรQเซ็นตQสภาพคงตัวของเม็ดปุªยและเปอรQเซ็นตQเม็ดปุªยแตกหักและแตกเป|นฝุxนผง ความสามารถในการทํางาน (TC) ; (kg h-1)

TC = W/ t (1)


35

เปอรQเซ็นตQสภาพการคงตัวของเม็ดปุªย(DoP) ; % % DoP = (WoP/Wt) x 100 (2)

เปอรQเซ็นตQเม็ดปุªยแตกหักและแตกเป|นฝุxนผง(BoP) ; % % BoP = (WBoP/Wt) x 100 (3)

เม่ือ W = น้ําหนักปุªยอินทรียQท่ีอัดเม็ดได1 (kg) t = เวลาท่ีใช1ในการอัด (h) WoP = น้ําหนักเม็ดปุªยท่ีค1างบนตะแกรง

เบอรQ 4 (kg) WBoP = น้ําหนักของเม็ดปุªยค1างอยู=บนตะแกรง

เบอรQ 8 (kg) Wt = น้ําหนักของเม็ดปุªยค1างอยู=บนตะแกรง

ท้ังหมดและน้ําหนักปุªยท่ีเป|นฝุxนผง(kg)

2.2 การศึกษาตัวแปรและปeจจัยต*างๆท่ีมีผลต*อเคร่ืองอัดเม็ดปุkยอินทรีย5แบบสองหัวอัด

วัตถุประสงคQในการศึกษา คือต1องการรู1ปaจจัยท่ีมีผลกับคุณภาพการอัดเม็ดปุªยอินทรียQ ซึ่งจรัสชัย และคณะ.(2550) ได1นิยามไว1 คือ เปอรQ เซ็นตQสภาพการคงตัวของเม็ดปุªยและ เปอรQเซ็นตQเม็ดปุªยแตกหักและแตกเป|นฝุxนผง เพื่อนําผลท่ีได1ไปใช1ในการกําหนดค=าการออกแบบสร1างเคร่ืองต1นแบบ ตัวแปรท่ีใช1ในการศึกษา ประกอบด1วย ขนาดรูอัด เส1นผ=านศูนยQกลางลูกกล้ิง ความเร็วรอบเพลาอัด และความเร็วรอบเกลียวลําเลียง ดังแสดงใน Table 2. สําหรับตัวแปรขนาดรูอัด ความเร็วรอบเพลาอัด และความเร็วรอบเกลียวลําเลียง ในการศึกษาในคร้ังนี้จะกําหนดค=าของตัวแปรท่ีได1จากการทดสอบเคร่ืองอัดเม็ดปุªยอินทรียQของสถาบันวิจัยวิทยาศาสตรQและเทคโนโลยีแห=งประเทศไทย (วว.) (Thailand Institute of Scientific and Technological Research (TISTR))

Table 2 Parameter and parameter value these studies. Parameter parameter value

hole on die (mm.) 5*

speed of feeder screw (rpm) 25* speed of shaft pellet compression (rpm)

85,94,110

diameter of the roller (mm.) 65(2.5"),80(3"),100(4") Remark:* TISTR

2.2.1 วิธีการทดสอบ เร่ิมจากการออกแบบสร1างชุดทดสอบ โดยกําหนดขนาดรู

อัดเม็ดปุªย 5 mm เพื่อให1ขนาดเม็ดปุªยท่ีอัดได1มีขนาดเดียวกันกับเม็ดปุªยของสถาบันวิจัยวิทยาศาสตรQและเทคโนโลยีแห=งประเทศไทย (วว.) กําหนดความเร็วเกลียวลําเลียงท่ี 25 rpm อัตราเดียวกันกับเคร่ืองอัดเม็ดปุªยของ วว. กําหนดขนาดมูเลยQท่ีปลายเพลาอัด 3 ขนาด เพื่อให1ความเร็วรอบท่ีเพลาอัดแตกต=างกัน 3 ระดับ ได1แก= 85 94 และ 110 rpm สร1างลูกกล้ิงอัดเม็ดขนาดเส1น

ผ=านศูนยQกลาง 65 80 และ 100 mm นําปุªยอินทรียQท่ีได1ทําการผสมด1วยเคร่ืองผสมปุªยตามอัตราส=วนการผสมท่ีเหมาะสมแล1ว คือปุªยอินทรียQ ท่ีได1จากการหมัก 35.80 kg แม=ปุªยเคมีสูตรต=างๆ 54.20 kg และดินเหนียวละเอียด 10 kg (สูตรนาข1าวเร=งการเจริญเติบโต นาดินทราย) เม่ือส=วนผสมของปุªยเข1ากันดีแล1วนําปุªยมาทําการช่ังน้ําหนัก ให1ได1น้ําหนัก 20 kg จํานวน 27 sample เพื่อทําการทดสอบ จากนั้นทําการทดสอบโดยกําหนดค=าความเร็วรอบเพลาอัด 85 rpm และขนาดเส1นผ=านศูนยQกลางลูกกล้ิง 65 mm ทําการทดสอบ 3 replicate จากนั้นปรับความเร็วรอบเพลาอัดเป|น 94 และ 110 rpm เปล่ียนขนาดลูกกล้ิงอัดเม็ดเป|น 80 และ 100 mm เสร็จแล1วนําปุªยอินทรียQอัดเม็ดท่ีได1ไปทําการตากแดดประมาณ 1-2 แดด ให1ได1ความช้ืนไม=เกิน 35 % แล1วทําการช่ังน้ําหนักปุªยท่ีได1ท้ังหมด เพื่อหาความสามารถในการทํางานของชุดทดสอบ ดังสมการท่ี 1 และทําการสุ=มตัวอย=างปุªยอินทรียQอัดเม็ดไปหาเปอรQเซ็นตQสภาพการคงตัวของเม็ดปุªย เช=นเดียวกันกับข1อ 2.1.1

2.3 ข้ันตอนการสรEางเคร่ือง จากการศึกษาเอกสารและผลการศึกษาข1อมูลเบ้ืองต1นและ

องคQประกอบในการออกแบบเคร่ืองอัดเม็ดปุªยอินทรียQแบบสองหัวอัดจึงสามารถกําหนดเกณฑQ ท่ีใช1 ในการออกแบบ ทําการออกแบบสร1าง ดังนี้

2.3.1 เกณฑ0ในการออกแบบ 1) เป|นเคร่ืองอัดเม็ดปุªยอินทรียQท่ีอัดได1สองหัวอัดพร1อมกัน 2) วัสดุท่ีใช1หาได1ท่ัวไปและมีวิธีการสร1างไม=ซับซ1อน 3) ระบบส=งกําลังเป|นระบบสายพานซึ่งมีต1นกําลังเป|นมอเตอรQ

ไฟฟ�า และสามารถเปล่ียนชนิดต1นกําลังเป|นเคร่ืองยนตQขนาดเล็กแบบสูบเดียวได1

4) สามารถเคล่ือนย1ายได1สะดวก และมีความปลอดภัยในการใช1งาน

2.3.2 ส�วนประกอบของเคร่ืองอัดเม็ดปุ5ยอินทรีย0แบบสองหัวอัดท่ีพัฒนาข้ึนมา (The develop two Pelleting die Fertilizer Compression Machine)

จากการศึกษาปaจจัยท่ีเก่ียวข1องกับการออกแบบและข1อมูลสําคัญอ่ืนๆ ท่ีนํามาประกอบการพิจารณาเพื่อออกแบบแล1ว จึงได1ดําเนินการออกแบบและสร1างเคร่ืองอัดเม็ดปุªยอินทรียQแบบสองหัวอัดข้ึน ดังรายละเอียดต=อไปนี้

โครงสร1างเคร่ืองอัดเม็ดปุªย โครงสร1างการออกแบบแข็งแรง เคล่ือนย1ายสะดวก รวมถึงจุดติดตั้งอุปกรณQทําให1การทํางานสะดวก

ต1นกําลังและชุดถ=ายทอดกําลัง ในการออกแบบเคร่ืองอัดเม็ดปุªยจะใช1มอเตอรQเป|นต1นกําลัง แนวทางการเลือกใช1จะเลือกมอเตอรQขนาดท่ีใหญ=เพียงพอท่ีจะส=งกําลังได1โดยไม=ติดขัด ซึ่งพิจารณาจากเคร่ืองอัดเม็ดหรืออัดเช้ือเพลิงแท=งซึ่งมีหลักการท่ีคล1ายๆ กัน จึงเลือกใช1มอเตอรQขนาด 2.2 kW(3 Hp) ความเร็ว


36

รอบ 1,450 rpm ชุดถ=ายทอดกําลัง ทําหน1าท่ีขับเคล่ือนและทดรอบและเพิ่มกําลังแรงบิดไปยังอุปกรณQต=างๆ ได1แก=ชุดเกียรQส=งกําลังของรถไถนาเดินตามรับกําลังจากมอเตอรQ ทําหน1าท่ีขับเพลาหัวอัดท้ังสองข1าง ดังแสดงใน Figure 4,5

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

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

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

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

2.3.3 อุปกรณ0อัดเม็ด ดังแสดงใน Figure 6 1) อุปกรณQลําเลียง (Feeder screw) ทําหน1าท่ีลําเลียงปุªยท่ี

ใส=ลงในถังป�อนไปยังชุดหัวอัดปุªย เกลียวลําเลียงทําด1วยเหล็กแผ=นขนาดเส1นผ=านศูนยQกลางของเกลียว 127 mm ความเร็วรอบ 25 rpm

2) ชุดหัวอัด (Pellets die) ทําหน1าท่ีรองรับปุªยท่ีผ=านมาจากเกลียวลําเลียงเพื่อจะทําการอัดเม็ด โดยการใช1ลูกกล้ิงเป|นตัวอัดเม็ดผ=านรูกระบอกหัวอัดเม็ด ทําจากเหล็กแผ=นม1วนกลมหนา 5 mm.เส1นผ=านศูนยQกลาง 254 mm (10 inch) ความเร็วรอบ เพลาอัด 110 rpm

3) ลูกกล้ิง (Roller) ทําหน1าท่ีอัดเม็ดปุªยท่ีอยู=ในหัวอัดผ=านรูของหัวอัดเพื่อ ท่ีจะให1 ปุªย ท่ีออกมาเป|นเม็ดขนาดเส1นผ=านศูนยQกลาง 65 mm ข1างละ 2 ลูก

2.4 การทดสอบประเมินผลของเคร่ือง ในการทดสอบประเมินผลของเคร่ืองเคร่ืองเม็ดปุªยอินทรียQท่ี

ออกแบบสร1างข้ึน จากหัวข1อ 2.3 เพื่อหาสมรรถนะและคุณภาพในการอัดเม็ดปุªย

2.4.1 วิธีดําเนินการทดสอบ 1) เตรียมเคร่ืองอัดเม็ดปุªยอินทรียQแบบสองหัวอัดให1เรียบร1อย 2) ผสมปุªยอินทรียQท่ีจะทําการอัดให1ได1น้ําหนัก 15 kg ทําการ

ทดสอบ 2 หัวอัดพร1อมกัน ข1างละ 3 replicate 3) นําปุªยอินทรียQท่ีเตรียมไว1ใส=ลงในถังป�อนปุªยด1านบนของ

เคร่ืองฯ ทําการอัดเม็ดปุªย จับเวลาเม่ือเคร่ืองอัดเม็ดปุªยทํางาน เม่ือปุªยในถังป�อนหมดหยุดจับเวลา ทํางานจนครบ 3 replicate เสร็จแล1วนําปุªยอินทรียQอัดเม็ดท่ีได1ไปลดความช้ืนโดยการตากแดด แล1วนําปุªยอินทรียQอัดเม็ดท้ังหมดไปทําการช่ังน้ําหนัก แล1วสุ=มตัวอย=างปุªยอินทรียQอัดเม็ดบางส=วนเพื่อนําไปหาสภาพการคงตัวของเม็ดปุªย ดังข1อ 2.1.1 และหาความหนาแน=นของเม็ดปุªยเปรียบเทียบก=อนทําการอัดเม็ดและหลังอัดเป|นเม็ดแล1ว ดังแสดงใน Figure 8

Roller

Die

Hopper Feeder screw sssscrew

Shaft of pellet compression

Shaft of pellet compression


37

Figure 8 (a) Non Pellets Organic Fertilizer and (b) Pelleted Organic Fertilizer.

ค=าช้ีผลในการศึกษา ได1แก=ความสามารถในการทํางาน (kg h-1) ดังสมการท่ี 1 เปอรQเซ็นตQสภาพคงตัวของเม็ดปุªย ดังสมการท่ี 2 เปอรQเซ็นตQเม็ดปุªยแตกหักและแตกเป|นฝุxนผง ดังสมการท่ี 3 และความหนาแน=นเม็ดปุªย (kg m-3) ดังสมการท่ี 4 ความหนาแน=นปุªยอินทรียQก=อนทําการอัดเป|นเม็ด(8of)

8of9 :; ; kg m-3 (4)

ความหนาแน=นของเม็ดปุªยท่ีอัดเป|นเม็ดแล1วใช1เคร่ืองมือวัด (เวอรQเนียคารQลิปเปอรQ) วัดเส1นผ=านศูนยQกลางและความยาวของเม็ดปุªยท่ีอัดได1จากนั้นทําการช่ังน้ําหนักปุªยด1วยเคร่ืองช่ังน้ําหนักแบบดิจิตอล ซึ่งสามารถคํานวณหาความหนาแน=นของปุªยอัดเม็ดได1 ดังสมการ ท่ี 5

ความหนาแน=นปุªยอินทรียQอัดเม็ด (8op) 8op9 :

; ; kg m-3 (5) เม่ือ

8of = ความหนาแน=นปุªยอินทรียQก=อนทําการอัดเป|นเม็ด

8op = ความหนาแน=นปุªยอินทรียQอัดเม็ด < = มวล (kg) = = ปริมาตร (m3)

และทําการวิเคราะหQผลเพื่อเปรียบเทียบความแตกต=างของค=าเฉล่ียระหว=างเปอรQเซ็นตQสภาพการคงตัวของเม็ดปุªย และเปอรQเซ็นตQเม็ดปุªยแตกหักและแตกเป|นฝุxนผง ระหว=างเคร่ืองอัดเม็ดปุªยอินทรียQของกลุ=มเกษตรกร (The group agriculturalist pelleting fertilizer compression machine) แ ล ะ เ ค ร่ื อ งอัดเม็ดแบบสองหัวอัดต1นแบบท่ีพัฒนาข้ึน (The Develop two Pelleting die Fertilizer Compression Machine) ด1 ว ย ค= า Independent samples T- test ในโปรแกรมวิเคราะหQข1อมูลทางสถิติด1วย SPSS

3 ผลและวิจารณE

3.1 ผลการทดสอบเคร่ืองอัดเม็ดปุkยอินทรีย5เบ้ืองตEน จากการทดสอบเบ้ืองต1น ณ กลุ=มปุªยอินทรียQชีวภาพบ1านนา-

เหมืองน1อย ตําบลพังโคน อําเภอพังโคน จังหวัดสกลนคร เคร่ืองอัดเม็ดปุªยเป|นเคร่ืองอัดเม็ดแบบแข็ง (Pelleting Machine)เคร่ืองอัดเม็ดปุªยจะมีกลไกการอัดแบบลูกกล้ิง เป|นแบบ 1 หัวอัด ใช1มอเตอรQไฟฟ�าเป|นต1นกําลัง ส=งกําลังด1วยสายพาน ขนาดรูหัวอัด 5 mm ได1ผลการทดสอบ ดังนี้

จาก Table 3.แสดงผลการทดสอบ เคร่ืองอัดเม็ดปุªยอินทรียQเบ้ืองต1น พบว=า ท่ีความช้ืนเม็ดปุªยระหว=าง 25-30 %(wb) เคร่ืองอัดเม็ดปุªยอินทรียQของกลุ=มเกษตรกร มีความสามารถในการทํางานระหว=าง 205.88 – 252.27 kg h-1 มีความสามารถในการทํางานเฉล่ียของเคร่ืองเท=ากับ 232.01 kg h-1 มีความสามารถในการทํางานสูงกว=า เคร่ืองอัดเม็ดปุªยอินทรียQของศูนยQเทคโนโลยีปุªย สถาบันวิจัยวิทยาศาสตรQและเทคโนโลยีแห=งประเทศไทย(วว.) ได1ทําการทดสอบไว1

จาก Table 4 แสดงผลการทดสอบหาสภาพการคงตัวของเม็ดปุªย พบว=าน้ําหนักเฉล่ียของเม็ดปุªยท่ีค1างอยู=บนตะแกรง เบอรQ 4 เท=ากับ 938.69 g ได1เปอรQเซ็นตQสภาพการคงตัวของเม็ดปุªย เท=ากับ 94.11 % น้ําหนักเฉล่ียของเม็ดปุªยท่ีค1างอยู=บนตะแกรง เบอรQ 8 น้ําหนักเฉล่ียเศษฝุxนผงปุªยท่ีอยู=บนถาดรอง เท=ากับ 30.73 g และ 27.97 g ตามลําดับ คิดเป|นเปอรQเซ็นตQเม็ดปุªยแตกหักและแตกเป|นฝุxนผง เท=ากับ 5.89 %

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

Replicate Weight of organic

fertilizer (kg) Weight of pelleted organic fertilizer (kg)

Time Capacity (min) (kg h-1)

1 20 17.50 5.10 205.88 2 20 18.20 4.90 222.86 3 20 18.40 4.50 245.33 4 20 18.30 4.60 238.70 5 20 18.50 4.40 252.27

average 18.18 4.70 233.01


38

Table 4 Results of tests the percentage durable of pelleted and percentage of broken pelleted by pelleting fertilizer compression machine the group agriculturalist.

Replicate weight of pelleted Organic

Fertilizer on sieve (g) weight of non-pellet Organic Fertilizer (g)

Percentage of durable pellets (%)

Percentage of broken pellets (%)

Sieve no. 4 Sieve no. 8 1 950.50 26.00 22.50 95.15 4.85 2 938.40 31.30 30.00 93.87 6.13 3 952.00 31.10 15.00 95.38 4.62 4 939.60 32.20 24.90 94.27 5.73 5 942.10 31.40 25.70 94.29 5.71 6 916.10 33.50 48.00 91.83 8.17 7 948.00 25.80 22.00 95.20 4.80 8 937.80 32.40 26.30 94.11 5.89 9 914.70 39.00 42.20 91.85 8.15 10 947.70 24.60 23.10 95.21 4.79

Average 938.69 30.73 27.97 94.11 5.89

3.2 ผลการทดสอบตัวแปรและปeจจัยต*างๆท่ีมีผลต*อคุณภาพการอัดเม็ดปุkยและความสามารถในการทํางานของเคร่ืองอัดเม็ดปุkยอินทรีย5แบบสองหัวอัด

ผลการทดสอบเพื่อหาปaจจัยต=างท่ีมีผลต=อคุณภาพการอัดเม็ดปุªย โดยการทดสอบหาสภาพการคงตัวของเม็ดปุªยด1วยวิธีการทดลองหาขนาดมวลคละของดิน ขนาดตะแกรง เบอรQ 4 และ เบอรQ 8 จาก Table 5 พบว=า ท่ีขนาดรูอัด 5 mm. ความเร็วเพลา

ลําเลียง 25 rpm ความเร็วรอบเพลาอัด 110 rpm และขนาดเส1นผ=านศูนยQกลางลูกกล้ิง 100 mm. ได1เปอรQเซ็นตQสภาพการคงตัวของเม็ดปุªยสูงท่ีสุด เท=ากับ 93.80 % ความสามารถในการทํางาน 239.51 kg h-1 และพบว=าท่ีความเร็วรอบเพลาอัด 110 rpm และขนาดเส1นผ=านศูนยQกลางลูกกล้ิง 65 mm. ได1เปอรQเซ็นตQสภาพการคงตัวของเม็ดปุªยสูงท่ีสุด เท=ากับ 91.33 % มีความสามารถในการทํางานสูงท่ีสุด เท=ากับ 274.26 kg h-1

Table 5 Results of tests for factors affecting to percentage of durable pelleted and capacity. Speed of shaft pellet compression (rpm)

Diamaneter of rollers (mm) Percentage of

durable pellets Capacity (kg h-1)

85 65 91.57 269.16 80 92.38 265.47 100 93.03 242.12

94 65 91.57 272.31 80 92.12 265.88 100 93.46 242.12

110 65 91.33 274.26 80 92.05 261.79 100 93.80 239.51

จากผลการทดสอบพบว=าความเร็วรอบเพลาอัดและขนาด

เส1นผ=านศูนยQกลางลูกกล้ิงเพิ่มข้ึน ทําให1คุณภาพเม็ดปุªยสูงข้ึน สอดคล1องกับรายงานการวิจัยของจรัสชัย และคณะ (2550) ท่ีได1ทําการศึกษาไว1พบว=า ร1อยละความคงตัวของการเป|นเม็ดปุªย มีแนวโน1มเพิ่มข้ึนแปรผันตามตามตัวแปรทุกตัวคือ ความหนาของแป�นอัด ขนาดเส1นผ=านศูนยQกลางของลูกกล้ิงและจํานวน

ลูกกล้ิง แต=เม่ือพิจารณาจากความสามารถในการทํางานของเคร่ืองฯ พบว=าท่ีขนาดเส1นผ=านศูนยQกลางลูกกล้ิง 65 mm จะมีความสามารถในการทํางานสูงกว=าท่ีขนาดเส1นผ=านศูนยQกลางลูกกล้ิง 80 และ 100 mm เนื่องจากขนาดลูกกล้ิงท่ีใหญ=ข้ึน จะทําให1เนื้อท่ีหรือช=องว=างภายในชุดกระบอกอัดเม็ดลดลง อัตราการป�อนปุªยจะลดลงทําให1ได1ความสามารถในการทํางานต่ํา


39

ดังนั้น จึงพิจารณาเลือกขนาดขนาดเส1นผ=านศูนยQกลางลูกกล้ิง 65 mm.ท่ีความเ ร็วรอบความเ ร็วรอบเพลาอัด 110 rpm ไปใช1ในการออกแบบสร1างเค ร่ือง เนื่องจากมีความสามารถในการทํางานสูงกว=า และมีคุณภาพการอัดเม็ดปุªยหรือเปอรQเซ็นตQสภาพการคงตัวของเม็ดปุªย เท=ากับ 91.33 % มากกว=า 90 เปอรQเซ็นตQซึ่งถือว=ายอมรับได1ของเกษตรกรผู1ใช1และผู1ผลิตปุªยอินทรียQอัดเม็ด

3.3 ผลการทดสอบและประเมินผลเคร่ืองอัดเม็ดปุkยอินทรีย5แบบสองหั ว อัด ( The develop two Pelleting die Fertilizer Compression Machine)

ผลการทดสอบหาความสามารถในการทํางานและความหนาแน=นปุªยอินทรียQก=อนและหลังอัดของเคร่ืองอัดเม็ดปุªยอินทรียQแบบสองหัวอัดต1นแบบท่ีออกแบบสร1างข้ึน ดังแสดงใน Table 6, Table 7 แสดงผลการทดสอบหาความสามารถในการทํางานของเคร่ืองอัดเม็ดปุªยอินทรียQแบบสองหัวอัดต1นแบบท่ีออกแบบสร1างข้ึน โดยทดสอบอัดปุªยอินทรียQ หัวอัดท่ี 1 ป�อน

ปุªยอินทรียQ 15 kg ใช1เวลา เฉล่ีย 3.35 min ได1น้ําหนักปุªยอัดเม็ดเฉล่ีย 13.63 kg มีความสามารถในการทํางานเฉล่ียของเคร่ืองเท=ากับ 244.06 kg h-1 หัวอัดท่ี 2 ป�อนปุªยอินทรียQ 15 kg ใช1เวลาเฉล่ีย 3.56 min ได1น้ําหนักปุªยอัดเม็ดเฉล่ีย 13.47 kg มีความสามารถในการทํางานเฉล่ียของเคร่ืองเท=ากับ227.14 kg h-1 เม่ือรวมความสามารถในการอัดเม็ดปุªยท้ังสองหัวอัด พบว=าเคร่ืองอัดเม็ดปุªยอินทรียQแบบสองหัวอัดต1นแบบ มีความสามารถในการทํางานเฉล่ียของเคร่ืองเท=ากับ 471.20 kg h-1 เม่ือเปรียบเทียบกับเคร่ืองอัดเม็ดปุªยอินทรียQของกลุ=มเกษตรกร พบว=าความสามารถในการทํางานของเคร่ืองอัดเม็ดปุªยอินทรียQแบบสองหัวอัดต1นแบบ มีความสามารถในการทํางานสูงกว=า เคร่ืองอัดเม็ดปุªยอินทรียQของกลุ=มเกษตรกร

จาก Table 7 พบว=าเคร่ืองอัดเม็ดปุªยอินทรียQแบบสองหัวอัดต1นแบบ ทําให1ปุªยอินทรียQมีความหนาแน=นเพิ่มข้ึนจากก=อนอัดเม็ด 393.33 kg m-3 เป|น 745.40 kg m-3 ทําให1ปริมาตรปุªยลดลง 52%

Table 6 Test results of the two pellets die machine.

Test Average weight ( kg ) Time (min) Capacity (kg h-1)

A B A B A B 1 12.40 12.00 3.24 3.20 229.63 225.00

2 14.20 14.20 3.31 4.00 257.40 213.00 3 14.30 14.20 3.50 3.50 245.14 243.43

average 13.63 13.47 3.35 3.57 244.06 227.14 sum 471.20

Note: A = 1st, B = 2 nd (header compression)

Table 7 Effectiveness of the machine. Effectiveness Quantity Unit

1. compression capacity of machine 1.1 Pellet Organic Fertilizer 2. bulk density 2.1 organic fertilizer 2.2 Pellet Organic Fertilizer

471.20

393.33 745.40

kg h-1

kg m-3 kg m-3

ผลการทดสอบหาเปอรQเซ็นตQสภาพการคงตัวของเม็ดปุªยและ

เปอรQเซ็นตQเม็ดปุªยแตกหักและแตกเป|นฝุxนผง จาก Table 8 แสดงผลการทดสอบหาสภาพการคงตัวของ

เม็ดปุªยด1วยวิธีการทดลองหาขนาดมวลคละของดินขนาดตะแกรง เบอรQ 4 และ เบอรQ 8 พบว=าน้ําหนักเฉล่ียของเม็ดปุªยท่ีค1างอยู=บนตะแกรง เบอรQ 4 เท=ากับ 911.85 g ได1เปอรQเซ็นตQสภาพการคงตัวของเม็ดปุªย เท=ากับ 91.73 % น้ําหนักเฉล่ียของเม็ดปุªยท่ีค1างอยู=บนตะแกรง เบอรQ 8 น้ําหนักเฉล่ียเศษฝุxนผงปุªย ท่ีอยู=บนถาดรอง เท=ากับ 56.35 g. และ 25.85 g. ตามลําดับ คิดเป|นเปอรQเซ็นตQเม็ดปุªยแตกหักและแตกเป|นฝุxนผงเท=ากับ 8.27% เม่ือเปรียบเทียบกับ

เคร่ืองอัดเม็ดปุªยอินทรียQของกลุ=มเกษตรกร พบว=าเปอรQเซ็นตQสภาพการคงตัวของเม็ดปุªยของเคร่ืองอัดเม็ดปุªยอินทรียQแบบสองหัวอัดต1นแบบท่ีออกแบบสร1างข้ึน ได1เปอรQเซ็นตQสภาพการคงตัวของเม็ดปุªยต่ํากว=าเคร่ืองอัดเม็ดปุªยอินทรียQของกลุ=มเกษตรกร เนื่องจากส=วนผสมของปุªยอินทรียQมีแกลบดิบผสมอยู=ด1วยทําให1เนื้อปุªยหยาบ แต=อยู= ในเกณฑQ ท่ี สูงกว=า 90 % และเ ม่ือทําการเปรียบเทียบความแตกต=างทางสถิติของค=า เฉ ล่ียระหว=างเปอรQเซ็นตQสภาพการคงตัวของเม็ดปุªย และเปอรQเซ็นตQเม็ดปุªยแตกหักและแตกเป|นฝุxนผง ระหว=างเคร่ืองอัดเม็ดปุªยอินทรียQของกลุ=มเกษตรกรและเคร่ืองอัดเม็ดแบบสองหัวอัดต1นแบบท่ี


40

พัฒนาข้ึน ด1วยค=า Independent samples T- test ในโปรแกรมวิเคราะหQข1อมูลทางสถิติ ดังแสดงใน Table 9. พบว=าเปอรQเซ็นตQสภาพการคงตัวของเม็ดปุªย และเปอรQเซ็นตQเม็ดปุªยแตกหักและแตกเป|นฝุxนผงระหว=างสองเคร่ือง มีความแตกต=างกันอย=างมีนัยสําคัญย่ิงทางสถิติ ท่ีระดับ .01 ซึ่งจําเป|นต1องมีการศึกษาเพิ่มเติมในด1านความละเอียดของปุªยอินทรียQ การตีปxนและการท่ี

เกษตรกรใช1แกลบรองพื้นคอกสัตวQ จะทําให1การตีปxนปุªยไม=ได1ความละเอียดท่ีเหมาะสมสําหรับการอัดเป|นเม็ด และผลมาจากการเลือกใช1ขนาดของกล้ิงขนาด 65 mm ทําให1เคร่ืองอัดเม็ดปุªยอินทรียQของกลุ=มเกษตรกรมีคุณภาพการอัดเม็ดท่ีดีกว=า ถ1าจะออกแบบขนาดลูกกล้ิงให1มีขนาดใหญ=ข้ึนต1องเพิ่มขนาดของกระบอกอัดให1มีขนาดท่ีใหญ=ขึ้นด1วย

Table 8 results of tests of the percentage durable of pelleted and percentage of broken pelleted of develop two pelleting die organic fertilizer compression machine.

Replicate

weight of pelleted Organic Fertilizer on sieve (g) weight of non-pelleted

Organic Fertilizer (g) Percentage of

durable pelleted (%) Percentage of broken

pelleted (%) Sieve no. 4 Sieve no. 8

1 910.30 56.67 28.33 91.46 8.54 2 911.70 55.80 25.20 91.84 8.16 3 915.00 56.40 26.70 91.67 8.33 4 906.50 67.14 25.86 90.70 9.30 5 915.00 48.60 22.60 92.78 7.22 6 918.40 49.96 22.04 92.73 7.27 7 915.00 59.60 24.30 91.60 8.40 8 914.80 51.33 24.67 92.33 7.67 9 905.00 58.20 26.60 91.43 8.57 10 906.80 59.80 32.20 90.79 9.21

Average 911.85 56.35 25.85 91.73 8.27

Table 9 the statistic tests compare difference between of the percentage durable of pelleted.

Comparison List

The Group Agriculturalist Pellet Fertilizer

Compression Machine

The development of Two Pellet Die Organic Fertilizer

Compression Machine t-test P

Mean S.D. Mean S.D. Percentage of

durable pelleted (%) 94.11 1.31 91.73 0.72 -4.39 0.001**

**Significant coefficient for confidence limits of 99%

4 สรุป ผลการทดลองเคร่ืองอัดเม็ดปุªยอินทรียQเบ้ืองต1น พบว=าเคร่ือง

อัดเม็ดปุªยอินทรียQของกลุ=มปุªยอินทรียQชีวภาพบ1านนาเหมืองน1อยมีความสามารถในการทํางานระหว=าง 205.88-252.27 kg h-1 เฉล่ีย 232.01 kg h-1 มีเปอรQเซ็นตQสภาพการคงตัวของเม็ดปุªยและเปอรQเซ็นตQเม็ดปุªยแตกหักและเป|นฝุxนผง เท=ากับ 64.11 % และ 5.89 % ตามลําดับ

ผลการศึกษาตัวแปรและปaจจัยต=างๆท่ีมีผลต=อคุณภาพการอัดเม็ดปุªยของเคร่ืองอัดเม็ดปุªยอินทรียQแบบสองหัวอัด ท่ีขนาดรูอัด 5 mm ความเร็วเพลาลําเลียง 25 rpm ท่ีความเร็วรอบเพลาอัด 110 rpm และขนาดเส1นผ=านศูนยQกลางลูกกล้ิง 65 mm. ได1

เปอรQเซ็นตQสภาพการคงตัวของเม็ดปุªย เท=ากับ 91.33 % มีความสามารถในการทํางานสูงท่ีสุด เท=ากับ 274.26 kg h-1

ผลการออกแบบสร1างเคร่ืองอัดเม็ดปุªยอินทรียQแบบสอง หัว อัดต1นแบบ (The develop two Pelleting die Fertilizer Compression Machine) ประกอบด1วย ชุดถ=ายทอดกําลังจากชุดเกียรQส=งกําลังของรถไถนาเดินตาม เพื่อส=งถ=ายกําลังไปยังหัวอัดท้ังสองหัวอัด ถังป�อนมีอุปกรณQลําเลียงไปยังชุดหัวอัดปุªย เกลียวลําเลียงทําด1วยเหล็กแผ=นขนาดเส1นผ=านศูนยQกลางของเกลียว 127 mm ความเร็วรอบ 25 rpm หัวอัดเม็ดปุªยจํานวน 2 หัวอัด ขนาดรู 5 mm ทําจากเหล็กแผ=นม1วนกลมหนา 5 mm เส1นผ=านศูนยQกลาง 254 mm ความเร็วรอบ เพลาอัด 110 rpm ลูกรีดมีจํานวน 4 ลูกข1างละ 2 ลูก มีเส1นผ=านศูนยQกลาง 65 mm


41

ผลการทดสอบและประเมินผลเคร่ืองอัดเม็ดปุªยอินทรียQแบบสองหัวอัดต1นแบบ พบว=า มีความสามารถในการทํางานเฉล่ียเท=ากับ 471.20 kg h-1 มีความหนาแน=นเม็ดปุªยเท=ากับ 745.40 kg m-3 ทําให1ปริมาตรปุªยลดลง 52 % มีเปอรQเซ็นตQสภาพการคงตัวของเม็ดปุªยและเปอรQเซ็นตQเม็ดปุªยแตกหักเป|นฝุxนผงเท=ากับ 91.73 และ 8.27 % ตามลําดับ

สรุปผลงานวิจัยการพัฒนาเคร่ืองอัดเม็ดปุªยอินทรียQแบบสองหัวอัดคร้ังนี้ มีความสามารถในการทํางานสูงกว=าเคร่ืองต1นแบบท่ีออกแบบโดยช=างในท1องถ่ิน และเคร่ืองเคร่ืองอัดเม็ดปุªยอินทรียQในโครงการหนึ่งอําเภอหนึ่งโรงปุªย แต=คุณภาพการอัดปุªยยังด1อยกว=าเคร่ืองอัดเม็ดปุªยอินทรียQในโครงการหนึ่งอําเภอหนึ่งโรงปุªย ซึ่งผู1วิจัยกําลังทําการศึกษาวิจัยเพิ่มเติมโดยยึดรูปแบบการถ=ายทอดกําลังและจํานวนหัว อัดจํานวน 2 หัว อัดตามรูปแบบท่ีได1ทําการศึกษาในคร้ังนี้ แต=จะพัฒนาชุดหัวอัดจากกลไกการอัดแบบเพลาหลัก(shaft of pellet compression) พาชุดลูกกล้ิงหมุนเป|นแบบเพลาหลักพาชุดกระบอกอัดหมุน

5 กิตติกรรมประกาศ ผู1วิจัยขอขอขอบคุณ มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลอีสาน

ท่ีสนับสนุนทุนวิจัย มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลอีสาน วิทยาเขตสกลนคร ท่ีให1สถานท่ีและเคร่ืองมือในการทําวิจัย กลุ=มปุªยอินทรียQชีวภาพบ1านนาเหมืองน1อย ตําบลพังโคน อําเภอพังโคน จังหวัดสกลนคร และกลุ=มเกษตรกรปลูกพืชผสมผสาน(ผลิตปุªยอินทรียQอัดเม็ด) บ1านโพนบก ตําบลนาถ=อน อําเภอธาตุพนม จังหวัดนครพนม ท่ีให1ข1อมูลและความร=วมมือ อันเป|นประโยชนQในการศึกษาในคร้ังนี้

6 เอกสารอAางอิง จรัสชัย เย็นพยับ, พงศักดิ์ กฤตยพรพงษQ, วิศิษฐQ ทางดี. 2550.

การศึกษาปaจจัยท่ีมีอิทธิพลในการอัดเม็ดปุªยอินทรียQโดยใช1กลไกการอัดแบบลูกกล้ิง. เอกสารประกอบการประชุมวิชาการสมาคมวิศวกรรมเกษตรแห=งประเทศไทย คร้ังท่ี 8. 22 – 24 มกราคม 2550. ขอนแก=น.

ชาญยุทธ ตระกูลสรณคมนQ. 2556. ศึกษากรรมวิธีการชุบแข็งสําหรับแม=พิมพQอัดเม็ดปุªยอินทรียQ . วิทยานิพนธQปริญญาวิศวกรรมศาสตรมหาบัณฑิต สาขาวิศวกรรมการผลิต บัณฑิตวิทยาลัย มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล1าพระนครเหนือ กรุงเทพ.

ปรัชญา ธัญญาดี. 2536. ความจําเป|นในการใช1ปุªยอินทรียQเพื่อส่ิงแวดล1อม. วารสารพัฒนาท่ีดิน 30(336): 37 – 46.

สันติภาพ ปaญจพรรคQ. 2527. วิทยาการทางปุªย. ภาควิชาปฐพีศาสตรQ คณะเกษตรศาสตรQ มหาวิทยาลัยขอนแก=น.

ศูนยQเทคโนโลยีปุªย. 2548. เทคโนโลยีกระบวนการผลิตปุªย (ปุªยอินทรียQ ปุªยอินทรียQคุณภาพสูง ปุªยชีวภาพ). สถาบันวิจัยวิทยาศาสตรQ และ เทคโนโลยีแห= งประ เทศไทย(วว . ) . กระทรวงวิทยาศาสตรQและเทคโนโลยี.


42



แนวทางการประเมินความกรอบของมะละกอดิบโดยใชAการทดสอบทางกล

Approaches of Crispness Evaluation for Raw Papaya Using Mechanical Testing

ศันสนียE นาเจริญ1, เกรียงศักดิ์ ไทยพงษE2, ปาริชาติ เบิรEนส1, อนุพันธE เทอดวงศEวรกุล3, สุกัญญา วิชชุกิจ4* Sunsanee Naprasert1, Kriengsak Thaipong2, Parichart Burns1, Anupan Terdwongworakul3, Sukanya Wichchukit4* 1ห1องปฏิบัติการวิจัยด1านพืชศูนยQพันธุวิศวกรรมและเทคโนโลยีชีวภาพแห=งชาติ, มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตรQ วิทยาเขตกําแพงแสน, นครปฐม, 73140 1National Center for Genetic Engineering and Biotechnology, Kasetsart University - Kamphaengsaen Campus, Nakhon Pathom, 73140 2ภาควิชาพืชสวน, คณะเกษตรกําแพงแสน, มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตรQ วิทยาเขตกําแพงแสน, นครปฐม, 73140 2Department of Horticulture, Faculty of Agriculture at Kamphaengsaen, Kasetsart University - Kamphaengsaen Campus, Nakhon Pathom, 73140 3ภาควิชาวิศวกรรมเกษตร, คณะวิศวกรรมศาสตรQ กําแพงแสน, มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตรQ วิทยาเขตกําแพงแสน, นครปฐม, 73140 3Department of Agricultural Engineering, Faculty of Engineering at Kamphaengsaen, Kasetsart University - Kamphaengsaen Campus, Nakhon Pathom, 73140 4ภาควิชาวิศวกรรมการอาหาร, คณะวิศวกรรมศาสตรQ กําแพงแสน, มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตรQ วิทยาเขตกําแพงแสน, นครปฐม, 73140 4Department of Food Engineering, Faculty of Engineering at Kamphaengsaen, Kasetsart University - Kamphaengsaen Campus, Nakhon Pathom, 73140 *Corresponding author: Tel: +66-34-281-098, Fax: +66-34-281-098, E-mail: [email protected]

บทคัดย�อ การประเมินความกรอบของมะละกอดิบเชิงวัตถุวิสัยพัฒนาจากการทดสอบทางกลโดยการกดแบบตั้งฉากและการตัดเฉือน โดย

ในข้ันแรกเป|นการวิเคราะหQหาวิธีทดสอบและค=าพารามิเตอรQทางกลท่ีเหมาะสมสําหรับการประเมิน โดยใช1ตัวอย=างเนื้อมะละกอพันธุQแขกดํา 24 และแขกดํา 25 ในระยะเนื้อขาวและระยะก่ึงสุก ภายใต1สมมุติฐานว=าเนื้อมะละกอระยะเนื้อขาวมีความกรอบมากกว=าระยะก่ึงสุก พบว=าค=าพารามิเตอรQท่ีพิจารณาในการประเมินจึงควรเก่ียวข1องกับการแตกหักของโครงสร1างมหภาคของมะละกอ จากนั้นขยายผลโดยการทดสอบกับมะละกอระยะเนื้อขาว 5 สายพันธุQ คือแขกดํา 24 แขกดํา 25 แขกดําดําเนิน ปลักไม1ลาย และคร่ัง พบว=าค=าแรงสูงสุด ค=างานท่ีใช1ในการกด ค=า stiffness ท่ีได1จากการทดสอบแบบ Rectangular shear blade compression และ Hardness cohesiveness chewiness และ stiffness ท่ีได1จากการทดสอบแบบ Texture Profile Analysis มีแนวโน1มลดลงเม่ือลําดับการจัดเรียงความกรอบทางประสาทสัมผัสเพิ่มข้ึน โดยมะละกอพันธุQคร่ังซึ่งถูกจัดลําดับให1มีความกรอบมากท่ีสุด ในขณะท่ีค=าพารามิเตอรQทางกลเหล=านี้น1อยท่ีสุด

คําสําคัญ: มะละกอ, ความกรอบ, การทดสอบทางกล

Abstract Objective approach for crispness evaluation of raw papaya developed from mechanical testing using normal

and shear compression. The first step was to determine suitable compression modes and their parameters for the evaluation. This step was applied to papaya fleshes of Kake Dum 24 and Kake Dum 25 species, mature green and color break samples, under the assumption that mature green’s flesh was more crisp than color break’s flesh. The result showed that suitable parameters for the evaluation should involve with the macrostructure rupture of papaya flesh. Then, this idea was extended to the second step by testing 5 species of green papaya, Kake Dum 24, Kake Dum 25, Kake Dum-Dumnern, Plugmailai and Krang. The result showed that the mechanical parameter values: maximum load; work to maximum load; stiffness obtained from Rectangular shear blade compression testing and hardness; cohesiveness; chewiness; stiffness obtained from Texture Profile Analysis testing tended to decrease while the crispness ranking order obtained from sensory testing was raised. Krang was ranked as the most crisp while its mechanical parameters were the least.

Keywords: Papaya, Crispness, Mechanical testing


43

1 บทนํา ความกรอบเป|นลักษณะทางกายภาพท่ีบ=งบอกถึงเนื้อสัมผัส

และคุณภาพของผักและผลไม1 ในการตําส1มตํา นอกเหนือจากการปรุงรสแล1ว ความกรอบของเส1นมะละกอดิบยังช=วยเพิ่มอรรถรสให1กับผู1บริโภค ปaจจุบัน มีการใช1มะละกอหลายพันธุQในการตําส1มตํา ส=วนใหญ=เป|นพันธุQในท1องถ่ินนั้นๆ เช=น ในแถบภาคตะวันตก นิยมใช1พันธุQแขกดํา และแขกดําดําเนิน ส=วนแถบภาคตะวันตกเฉียงเหนือนิยมใช1พันธุQคร่ัง เป|นต1น ซึ่งแต=ละพันธุQล1วนแต=ถูกกล=าวขานถึงความกรอบจากผู1ปรุงในภูมิภาคเหล=านั้น อย=างไรก็ตามคําบอกเล=าเหล=านี้ถือเป|นการประเมินเชิงจิตวิสัย ยากต=อการเข1าใจเชิงกายภาพอย=างชัดแจ1ง

ผักผลไม1ประกอบด1วยเซลลQซึ่งเป|นช=องท่ีถือเป|นเฟสท่ีเป|นโครงสร1าง (structured phase) และเฟสท่ีเป|นส=วนผสมในช=องเซลลQนั้น (filler phase) ซึ่งส=วนผสมนี้มักมีน้ําอยู=ในปริมาณมาก ส=งผลให1วัสดุจําพวกนี้มีพฤติกรรมท้ังเป|นของแข็งและของเหลว อาหารโครงสร1างเปราะ (friable food) เม่ือถูกแรงกระทําแบบกดอัด การแตกหักจะเร่ิมจากการเกิดรอยร1าว และในท่ีสุดจะแตกหักตามเส1นรอยร1าวนั้น แต=ผักผลไม1จะแตกหักในแนวเฉือน (Mohamed et al., 1982) ด1วยเหตุนี้ เนื้อสัมผัสด1านความกรอบจึงข้ึนอยู=กับโครงสร1างของวัสดุ เสียงของความกรอบของผักผลไม1 ซึ่ งเป|นวัสดุ เป�ยก (wet crisp materials) เช=นแอปเป¡ล และผักกาดสลัด จะแตกต=างจากวัสดุแห1ง (dry crisp materials) เช=นขนมอบกรอบ เม่ือวัสดุเป�ยกได1รับแรงกระทําจากการกัดเค้ียว จะเกิดความดันท่ีผนังเซลลQสูง (turgor pressure) เม่ือผนังเซลลQแตกออก ของเหลวในเซลลQเกิดการไหลออกอย=างรวดเร็ว เกิดคล่ืนเสียงจากแรงดันนั้น เป|นท่ีมาของเสียงแสดงความกรอบของวัสดุ การเพิ่มข้ึนของความดันท่ีผนังเซลลQเก่ียวข1องกับการเพิ่มข้ึนของความกรอบ นอกจากนี้ ปริมาณการละลายและการเสียรูปของเพคติน ซึ่งทําให1การยึดตัวกันระหว=างเซลลQลดลงก็เป|นปaจจัยหนึ่งท่ีมีผลต=อความกรอบของวัสดุเป�ยกด1วย (Saeleaw and Schleining, 2011)

การวิเคราะหQความกรอบของวัสดุเป�ยกนั้นยังไม=พบมากนัก Mohamed et al. (1982) ได1ใช1การทดสอบทางกลโดยการกดแอปเป¡ลด1วยหัวกดแบบแบนและแบบล่ิมพร1อมกับการวัดสเปกตรัมของเสียงท่ีเกิดข้ึน และนําค=าพารามิเตอรQท่ีได1จากกราฟระหว=างแรงกดกับระยะทางไปหาความสัมพันธQกับค=าความกรอบจากการทดสอบทางประสาทสัมผัส ซึ่งพบว=าค=างานในการทําให1แอปเป¡ลแตกหัก และค=ามอดูลัสให1ความสัมพันธQท่ีดีกับค=าความกรอบทางประสาทสัมผัส ส=วนในเร่ืองเสียง พบว=าแอปเป¡ลท่ีสดให1สเปกตรัมเสียงท่ีหลายความถ่ีโดยเฉพาะท่ีความถ่ีสูงเม่ือเทียบกับแอปเป¡ลท่ีผ=านการเก็บรักษา Martín-Diana et al. (2006) ได1วิเคราะหQความกรอบของผักกาดสลัดโดยการกดด1วย Kramer shear cell ร=วมกับการทดสอบทางประสาทสัมผัส และพิจารณาลักษณะโครงสร1างเซลลQและการเปล่ียนแปลงของเพคตินร=วมด1วย

พบว=าลักษณะกราฟระหว=างแรงและระยะทางของผักกาดสลัดท่ีกรอบมีความแตกต=างจากผักกาดสลัดท่ีอ=อนนิ่ม โดยในกรณีผักกรอบจะให1ค=าแรงท่ีสูงกว=า มีการเพิ่มข้ึนของแรงอย=างรวดเร็ว ก=อให1เกิดความชันสูง จนถึงจุดสูงสุด เกิดการแตกหัก จากนั้นจะเห็นการตกลงของค=าแรงอย=างชัดเจน ในขณะท่ีผักท่ีอ=อนนิ่ม หลังจากแรงถึงจุดสูงสุดท่ีแตกหัก จะมีการลดลงของแรงเพียงเล็กน1อย ด1านโครงสร1างเซลลQ เม่ือเซลลQสูญเสียน้ํามาก มีผลให1 turgor pressure ลดลง ส=งผลให1ผักนิ่ม ไม=กรอบ

การวัดความกรอบสําหรับมะละกอยังไม=พบการเผยแพร= งานวิจัยส=วนใหญ=ใช1การทดสอบทางกลในการบอกความแน=นเนื้อ (firmness) Alam et al. (2013) ใช1ค=าแรงสูงสุดโดยการกดด1วยหัวกดแบบแบนบอกถึงค=าความแน=นเนื้อของมะละกอ โดยมะละกอก่ึงสุกตัดแต=งใส=ถุงพลาสติก เก็บรักษาไว1ท่ีอุณหภูมิ 5oC มีความแน=นเนื้อลดลงตามระยะเวลาการเก็บรักษา การลดลงของความแน=นเนื้อนี้อาจเก่ียวข1องกับการเกิดราและการเพิ่มข้ึนของกระบวนการเผาผลาญ ซึ่งส=งผลให1เกิดการเพิ่มข้ึนของปฏิกริยาเอนไซมQในช=วงการเก็บรักษา Chareekhot et al. (2014) ทําการทดลองมะละกอดิบสไลดQเป|นเส1นสําหรับทําส1มตํา เก็บรักษาไว1ท่ีอุณหภูมิ 10oC พบว=ามะละกอพันธุQคร่ังสูญเสียน้ําหนักมากกว=าพันธุQแขกนวลและแขกดํา แต=ให1ผลค=าแรงตัดเฉือนโดยใช1 Kramer shear cell น1อยกว=า นอกจากนี้ ลักษณะของเซลลQเนื้อเย่ือของพันธุQคร่ังมีขนาดใหญ=กว=าท้ังสองพันธุQท่ีกล=าวมา และเหี่ยวลงอย=างเห็นได1ชัดเม่ือเก็บรักษาถึงวันท่ี 6 ซึ่งเป|นระยะเวลาท่ีคุณภาพเส1นลดลง ทําให1ผู1บริโภคให1การยอมรับน1อยลง

งานวิจัยนี้จึงมีวัตถุประสงคQเพื่อหาแนวทางการประเมินความกรอบมะละกอดิบเชิงวัตถุวิสัยโดยประยุกตQการทดสอบทางกลโดยการกดด1วยหัวกดแบบแบนและแบบใบมีดท่ีนิยมใช1ในการประเมินเนื้อสัมผัสของวัสดุเป�ยก (Chen and Opara, 2013a; 2013b) ท้ังนี้ เพื่อเป|นประโยชนQในการอธิบายเนื้อสัมผัสของมะละกอดิบท่ีใช1ทําส1มตําในเชิงกายภาพ โดยใช1พารามิเตอรQทางกลท่ีสอดคล1องกับการรับรู1ทางประสาทสัมผัส


2.1 การวิเคราะห5วิธีการทดสอบและค*าพารามิเตอร5ทางกลท่ีเก่ียวขEองกับความกรอบของมะละกอ

นํามะละกอดิบท่ีเก็บเก่ียวในช=วง 91 วันหลังดอกบาน ซึ่งแบ=งออกได1เป|น 2 กลุ=มคือ ระยะเนื้อขาว ท่ีสีเปลือกภายนอกเป|นสีเขียว สีเนื้อภายในเป�นสีขาว เม่ือผ=าดู เปลือกหุ1มเมล็ดมีสีน้ําตาลเทาจนถึงสีดําเข1ม (mature green) และระยะก่ึงสุกท่ีสีเปลือกภายนอกยังคงมีสีเขียว แต=เนื้อภายในเป|นสีออกส1ม เม่ือผ=าดูเมล็ดภายในมีสีดําเข1ม (color break) สายพันธุQแขกดํา 24 (KD24) และแขกดํา 25 (KD25) จากแปลงทดลองภาควิชาพืชสวน มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตรQ วิทยาเขตกําแพงแสน มาทําการทดสอบทางกลโดยการกดท้ังหมด 4 แบบ ด1วยเคร่ือง The


44

material testing machine (LR5K, Lloyd Instruments, Fareham, Hants, England) ความเร็วหัวกด 1 mm s-1

1) Conventional compression ใช1หัวกดแบบแบน ตัวอย=างมะละกอเป|นรูปทรงกระบอก เส1นผ=านศูนยQกลาง 1.5 cm สูง 2 cm

2) Rectangular shear blade compression ใช1หัวกดแบบใ บ มี ด Warner-Bratzler Shear blade with a rectangular notch ตัวอย=างมะละกอเป|นแผ=นส่ีเหล่ียม กว1าง 1.2 cm ยาว 6 cm หนา 1.5 mm

3) Kramer shear compression ใช1หั วกดแบบชุดใบมีด Kramer shear cell ตัวอย=างมะละกอเป|นแผ=นร้ิวส่ีเหล่ียม กว1าง 5 mm ยาว 7.8 cm หนา 1.5 mm วางเรียงติดกันช้ันเดียวลงใน cell ประมาณ 13 ช้ิน

4) Texture Profile Analysis (TPA) ใช1หัวกดแบบแบนกดตั ว อย= า งมะละกอ รูปทร งกระบอก เต รี ยม เช= น เดี ยว กับ conventional compression test โดยกดถึง 50% ของความสูงตัวอย=าง

จากนั้นเลือกพารามิเตอรQท่ีมีแนวโน1มเก่ียวข1องกับความกรอบมาทําการวิเคราะหQทางสถิติด1วยโปรแกรม SPSS (16.0)

2.2 การขยายผลการทดสอบการประเมินความกรอบมะละกอดิบ

นํามะละกอดิบท่ีเก็บเก่ียวในระยะไม=เกิน 91 วันหลังดอกบานมาคัดเลือกเฉพาะระยะเนื้อขาว สายพันธุQแขกดํา 24 (KD24) แขกดํา 25 (KD25) แขกดําดําเนิน (DN) ปลักไม1ลาย (PL) และคร่ัง (KK) จากแปลงทดลองภาควิชาพืชสวน มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตรQ วิทยาเขตกําแพงแสนมาทําการทดสอบดังนี้

1) ทางกล เพื่อไม=ให1การทดสอบใช1เวลานานเกินไป ซึ่งอาจมีผลต=อตัวอย=างมะละกอ จึงทําการทดสอบเพียง 2 แบบ คือแบบ Rectangular shear blade compression และแบบ TPA และเนื่องจากสายพันธุQคร่ังมีความหนาของเนื้อน1อย ขนาดของตัวอย=างสําหรับการทดสอบแบบ TPA จึงปรับเป|น เส1นผ=านศูนยQกลาง 1.5 cm สูง 1.5 cm จากนั้นนําค=าพารามิเตอรQท่ีมีแนวโน1มเก่ียวข1องกับความกรอบไปวิเคราะหQทางสถิติ

2) ทางประสาทสัมผัส โดยใช1ผู1ทดสอบเป|นผู1บริโภคท่ัวไปท่ีนิยมบริโภคส1มตําจํานวน 70 คน ทําการกัดเค้ียวตัวอย=างมะกอเส1นท้ัง 5 สายพันธุQ แล1วจัดเรียงลําดับความกรอบจากน1อยท่ีสุดไปหามากท่ีสุด แสดงคําตอบและตอบคําถามท่ีเก่ียวข1องลงในกระดาษคําตอบ ตัวอย=างมะละกอเส1นถูกเตรียมด1วยมีดสไลดQในลักษณะเหมือนกับถูกเตรียมในร1านส1มตําท่ัวไป บรรจุในถุงซิป มีตัวเลขรหัส 3 ตัวแสดงแทนช่ือตัวอย=าง แช=ในกล=องน้ําแข็งก=อนการทดสอบเป|นเวลา 4 ช่ัวโมง ผลการจัดเรียงลําดับท่ีได1ถูกนําไป

คํานวณค=า R-index และวิเคราะหQทางสถิติ (Brown, 1974; Bi and O’Mahony, 2007)

3 ผลและวิจารณE

3.1 วิธีการทดสอบและค*าพารามิเตอร5ทางกลท่ีเก่ียวขEองกับความกรอบของมะละกอ

ลักษณะของกราฟของผลการทดสอบทางกลท้ัง 4 แบบ แสดงดัง Figures 1-4 กราฟแสดงเพิ่มข้ึนของค=าแรงกดเม่ือระยะเพิ่มข้ึน และตกลงหลังจากถึงจุดสูงสุดซึ่งเป|นจุดแตกหักของช้ินตัวอย=าง ซึ่ง ณ จุดนี้ ช้ินตัวอย=างเกิดการแตกหักท้ังโครงสร1างจุลภาคและมหภาค การปล่ียนแปลงของความชันของกราฟอาจมีความเก่ียวข1องกับการเสียรูปของเซลลQ ทําให1ของไหลในเซลลQไหลออกในขณะท่ีถูกกดอัด (Alvarez et al., 2000) ในกรณีของ TPA ตัวอย=างมะละกอผ=านการทําให1เสียรูป 2 คร้ังตามแบบจําลองการเค้ียว 2 คร้ัง ช้ินตัวอย=างเกิดการแตกหักอย=างชัดเจนตั้งแต=การกัดคร้ังแรก ดังนั้นการแตกหักเพิ่มเติมในคร้ังท่ีสอง จึงใช1แรงน1อยกว=าคร้ังแรก และเม่ือพิจารณาด1วยสายตา พบว=าช้ินตัวอย=างมีการโก= งตั วออก ในแนวด1 านข1 า ง (barrel shape) ในกร ณีของ conventional compression และ TPA ซึ่งสืบเนื่องมาจากการเกิดความเสียดทานระหว=างฐานวางและช้ินตัวอย=าง และในท่ีสุด ช้ินตัวอย=างเกิดการแตกหักในแนวเฉือน สอดคล1องกับผลการทดสอบผักผลไม1ของ Alvarez et al. (2000) ซึ่งแสดงให1เห็นว=าการแตกหักของวัสดุเป�ยกไม=ได1เกิดจากแรงกระทําต=อวัสดุในแนวตั้งฉากเพียงอย=างเดียว แต=มาจากแรงเฉือนด1วย (Mohamed et al., 1982)

ในภาพรวม มะละกอระยะเนื้อขาวมีแนวโน1มให1ค=าแรงโดยเฉพาะค=าแรงสูงสุด สูงกว=ามะละกอระยะก่ึงสุก โดยผลการทดสอบแบบ conventional compression และ TPA แสดงความแตกต=างระหว=างมะละกอท้ังสองระยะอย=างชัดเจน Ali et al. (2004) พบว=าเกิดการละลายของเพคตินและผนังเซลลQถูกทําลายเนื่องจากเอนไซมQเพิ่มข้ึนตามระยะการสุกของมะละกอ ซึ่งปรากฏการณQนี้พบในผลไม1ท่ีบ=มให1สุกได1ท่ัวไป Abu-Goukh and Bashir (2003) พ บ ว= า ใ น ฝ ร่ั ง ก า ร ทํ า ง า น ข อ ง เ อ น ไ ซ มQ pectinesterase มีค=าเพิ่มข้ึนจนถึงจุดสูงสุดของอัตราการหายใจ แล1 ว ค= อยๆลดลง ส= วน เอน ไซมQ polygalacturonase และ cellulase มีการ เพิ่ ม ข้ึ นตลอดระยะ เ วลาการ สุก และ มีความสัมพันธQสอดคล1องกับการลดลงของความแน=นเนื้อของฝร่ัง อาจเป|นไปได1ว=า มะละกอระยะก่ึงสุกมีการเปล่ียนแปลงรูปแบบของเพคตินและการทํางานเอนไซมQ ส=งผลให1การยึดติดกันของเซลลQลดลง และ turgor pressure ท่ีผนังเซลลQลดลง จึงส=งผลให1ความกรอบลดลง (Martín-Diana et al., 2006; Saeleaw and Schleining, 2011) มะละกอระยะเนื้อขาวจึงมีความกรอบมากกว=ามะละกอระยะก่ึงสุก ซึ่งการอนุมานนี้ยังสอดคล1องกับการลองกัดเค้ียวและการหักตัวอย=างด1วยมือ


45

Figure 1 Testing profiles of papaya obtained from conventional compression test

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

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

0

100

200

300

400

500

600

0 2 4 6 8 10

Forc

e (N

)

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

0

10

20

30

40

0 1 2 3 4

Forc

e (N

)

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

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3

Fo

rce

(N

)

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


46

Figure 4 Testing profiles of papaya obtained from Texture Profile Analysis

เม่ือพิจารณาพารามิเตอรQท่ีได1จากกราฟใน Figures 1-3 เห็นว=าพารามิเตอรQท่ีน=าจะมีแนวโน1มเก่ียวข1องกับความกรอบของมะละกอ ควรเ ก่ียวข1องกับจุดแตกหักของช้ินตัวอย=าง ซึ่ งโครงสร1างวัสดุเสียรูประดับมหภาคอย=างชัดเจน จึงเลือกค=าแรงกดสูงสุด (Fmax) ค=างานท่ีใช1กดถึงจุดสูงสุดของแรง (Wmax) และค=า stiffness ซึ่ งเปรียบเสมือนค=ามอดูลัสของความยืดหยุ=น มาพิจารณาใช1ประเมินความกรอบของวัสดุ ผลการเปรียบเทียบค=าท้ั งสามแสดงดั ง Table 1 ซึ่ ง เห็นได1 ว= า การทดสอบแบบ conventional compression ให1ค=าท้ังสามแนวโน1มไปในทางเดียวกัน การทดสอบแบบ shear compression ให1แนวโน1มใน

ทํานองเดียวกัน แต=ไม=พบความแตกต=างอย=างมีนัยสําคัญของค=า stiffness

การทดสอบแบบ TPA ให1ค=าเนื้อสัมผัสหลายค=า อย=างไรก็ตาม เม่ือพิจารณาจากลักษณะของช้ินตัวอย=างและกราฟแสดงถึงการเสียรูปของช้ินตัวอย=าง (Figure 4) แสดงให1เห็นว=ามะละกอดิบไม=มีลักษณะของอนุภาคท่ียึดติดกับหัวกดเม่ือดึงข้ึน หรือไม=มีการยึดติดกับผนังฟaนเม่ือถูกกัดเค้ียว ดังนั้นจึงเลือกเฉพาะพารามิเตอรQท่ีสอดคล1องมาพิจารณาดัง Table 2 ซึ่งค=าพารามิเตอรQท้ังหมดมีแนวโน1มไปในทํานองเดียวกัน โดยมะละกอระยะเนื้อขาวจะให1ค=าพารามิเตอรQสูงกว=ามะละกอระยะก่ึงสุก

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

Conventional compression test Papaya Fmax (N) Wmax (J) Stiffness (N/mm)

KD24 green 493.777 ± 52.821a 1.306 ± 0.211 a 1.3x105 ± 1.7x104 a KD25 green 373.689 ± 31.460b 1.067 ± 0.139 b 9.3x104 ± 1.3x104 b

KD24 semi-ripe 49.259 ± 13.989 c 0.203 ± 0.110 c 3.8x104 ± 4.7x103 c KD25 semi-ripe 21.326 ± 11.977 c 0.071 ± 0.070 c 1.7x104 ± 3.4x103 d

Rectangular shear blade compression test Papaya Fmax (N) Wmax (J) Stiffness (N/mm)

KD24 green 37.022 ± 4.418 a 0.020 ± 0.003 a 1.3x105 ± 1.7x104 a KD25 green 33.914 ± 1.058 a 0.017 ± 0.001 a 9.4x104 ± 1.3x104 a

KD24 semi-ripe 27.258 ± 3.621 c 0.014 ± 0.004 b 3.8x104 ± 4.7x103 a KD25 semi-ripe 31.398 ± 2.488 b 0.016 ± 0.003 a,b 1.7x104 ± 3.4x103 a

Kramer shear compression test Papaya Fmax (N) Wmax (J) Stiffness (N/mm)

KD24 green 1.6x103 ± 58.235 a 1.375 ± 0.077 a 1.3x106 ± 4.9x104 a KD25 green 1.6x103 ± 48.597 a 1.386 ± 0.084 a 1.2x106 ± 3.8x104 a

KD24 semi-ripe 1.3x103 ± 122.04 c 1.045 ± 0.298 b 1.2x106 ± 2.5x105 a KD25 semi-ripe 1.5x103 ± 62.939 b 1.232 ± 0.050 a,b 1.2x106 ± 5.9x104 a

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

0

200

400

600

0 5 10 15 20 25 30

Forc

e (N

)

Time (s)KD24 green KD24 semi-ripe KD25 green KD25 semi-ripe


47

Table 2 Selective mechanical parameters and trends of their values for papaya crispness characteristics obtained from Texture Profile Analysis.

Papaya Hardness 1 Hardness 2 Cohesiveness Chewiness Fracture force Stiffness (kgf) (kgf) (kgf.mm) (kgf) (kgf/mm)

KD24 green 43.7 ± 8.4a 25.3 ± 12.4a 0.08 ± 0.04b 13.7 ± 9.8b 37.3 ± 19.6a 10.7 ± 2.5a

KD25 green 39.0 ± 2.0a 28.5 ± 8.8a 0.15 ± 0.06a 23.0 ± 11.0a 32.8 ± 16.0a 9.5 ± 1.3a

KD24 semi-ripe 3.3 ± 1.3b 2.4 ± 0.8b 0.04 ± 0.01b 0.3 ± 0.1c 2.0 ± 2.2b 2.7 ± 0.7b

KD25 semi-ripe 2.8 ± 1.8b 1.7 ± 0.9b 0.05 ± 0.01b 0.3 ± 0.2c 2.8 ± 1.8b 1.7 ± 0.2c


3.2 การขยายผลการทดสอบการประเมินความกรอบมะละกอดิบ

จากการพิจารณาวิธีทดสอบและค=าพารามิเตอรQเบ้ืองต1น เม่ือนํามาขยายผล โดยการทดสอบกับมะละกอดิบระยะเนื้อขาว 5 สายพันธุQ ผลการทดสอบทางประสาทสัมผัสแสดงดัง Table 3 และค=าพารามิเตอรQทางกลแสดงดัง Table 4 และ 5

การทดสอบทางประสาทสัมผัสเป|นการจัดเรียงลําดับความกรอบของมะละกอท้ัง 5 สายพันธุQตามการพิจารณาส=วนบุคคลของผู1บริโภค มะละกอทุกสายพันธุQจึงมีโอกาสถูกจัดลําดับอยู=ในทุกลําดับของความกรอบ Table 3 แสดงเฉพาะสัดส=วนของผู1บริโภคท่ีจัดลําดับให1สายพันธุQนั้นๆกรอบมากท่ีสุด ซึ่งจะเห็นได1ว=าผู1บริโภคจํานวนมาก (41.4%) จัดให1มะละกอพันธุQคร่ังมีเนื้อสัมผัสท่ีกรอบมากท่ีสุด ในขณะท่ีมีผู1บริโภคจํานวนค=อนข1างน1อย (11.4%) จัดให1มะละกอพันธุQแขกดํา 24 มีเนื้อสัมผัสท่ีกรอบมากท่ีสุด เม่ือพิจารณาจากค=า R-index สําหรับการเปรียบเทียบคู=ท่ีระดับนัยสําคัญ 0.05 (R-index = 59.71) จะได1ว=า พันธุQคร่ังกรอบมากท่ีสุด ลําดับต=อมาเป|นพันธุQแขกดําดําเนิน และพันธุQปลักไม1ลาย ซึ่งท้ังสองพันธุQนี้ไม=มีความกรอบแตกต=างกันอย=างมีนัยสําคัญในทางสถิติ ลําดับต=อมาเป|นพันธุQแขกดํา 24 ซึ่งไม=มีความกรอบแ ต ก ต= า ง อ ย= า ง มี นั ย สํ า คั ญ กั บ พั น ธุQ ป ลั ก ไ ม1 ล า ย

ซึ่งสอดคล1องกับความเห็นของผู1บริโภคท่ีระบุว=าพันธุQปลักไม1ลายและแขกดํา 24 นั้นมีความกรอบใกล1เคียงกัน จําแนกออกจากกันค=อนข1างยาก และลําดับสุดท1ายคือพันธุQแขกดํา 25

Table 3 Rank order of preference for crispness of green papayas.

Papaya R-index

Percentage of consumers who preferred this

species KK Most preferred 41.4% 61.4%*

DN 21.4% 56.2%

PL 12.9% 54.6%

KD24 11.4% 61.9%*

KD25 Least preferred 12.9% *R-index value of the pair was significantly different at p < 0.05.

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

Papaya Fmax (N) Wmax (J) Stiffness (N/mm) KD24 35.029 ± 2.547a 0.018 ± 0.002b 4.4x104 ± 2.8x103a

KD25 35.679 ± 2.443a 0.021 ± 0.001a 4.0x104 ± 4.0x103a,b

PL 30.267 ± 2.478b 0.015 ± 0.002c 3.8x104 ± 2.8x103b DN 30.721 ± 2.651b 0.015 ± 0.002c 4.0x104 ± 3.5x103a,b KK 21.521 ± 1.956c 0.012 ± 0.001d 3.3x104 ± 4.9x103c



48

Table 5 Mechanical crispness parameter values for green papayas obtained from Texture Profile Analysis. Papaya Hardness 1 Hardness 2 Cohesiveness Chewiness Fracture force Stiffness

(kgf) (kgf) (kgf.mm) (kgf) (kgf/mm) KD24 20.7 ± 1.0a 13.1 ± 4.9a 0.10 ± 0.04a 7.6 ± 4.1a 14.2 ± 9.8a 5.3 ± 0.3a

KD25 19.2 ± 2.8a,b 11.9 ± 4.8a 0.08 ± 0.03a,b 6.6 ± 3.4a 14.9 ± 8.2a 5.1 ± 0.8a

PL 17.6 ± 1.5b,c 7.0 ± 4.4b 0.06 ± 0.04b,c 3.7 ± 3.2b 14.2 ± 7.5a 4.5 ± 0.6b

DN 16.5 ± 2.6c 5.7 ± 3.7b,c 0.05 ± 0.03c 2.6 ± 2.5b 12.6 ± 6.9a 4.2 ± 0.6b

KK 9.4 ± 2.8d 2.7 ± 1.4c 0.04 ± 0.02c 1.2 ± 1.1b 8.5 ± 3.9a 2.5 ± 0.4c


เม่ือพิจารณาค=าพารามิเตอรQจากการทดสอบทางกล ใน Table 4 ในภาพรวม จะเห็นว=ามะละกอพันธุQคร่ังมีค=าพารามิเตอรQท้ังหมดต่ําสุด ลําดับถัดไปเป|นพันธุQแขกดําดําเนินและพันธุQปลักไม1ลาย และท1ายสุดพัน ธุQ แขกดํา 24 และพัน ธุQแขกดํา 25 มีค=าพารามิเตอรQสูงสุด ซึ่งจะเห็นได1ว=าค=าพารามิเตอรQทางกลท่ีได1มีค=าแปรผกผันกับลําดับความกรอบท่ีได1จากผู1บริ โภค โดยค=าพารามิเตอรQทางกลน1อยจะสัมพันธQกับความกรอบมาก ซึ่งแตกต=างจากสมมุติฐานการเปรียบเทียบค=าระหว=างมะละกอระยะเนื้อขาวกับระยะก่ึงสุก จากการสอบถามความคิดเห็นเพิ่มเติม ผู1บริโภคให1ความเห็นว=าพันธุQคร่ังมีความฉ่ําน้ํา เม่ือกัดเค้ียว จะขาดง=าย และได1ยินเสียงของความกรุบกรอบ ซึ่งแตกต=างจากพันธุQอ่ืนๆท่ีมีลักษณะเนื้อสัมผัสแข็งและเหนียว ทําให1กัดขาดยากกว=า เม่ือโยงเก่ียวกับการทดสอบทางกล อาจอธิบายได1ว=า การตัดขาดหรือการทําลายโครงสร1างทางมหภาคของมะละกอพันธุQคร่ังใช1แรงและงานน1อยกว=าพันธุQอ่ืน ผลท่ีได1นี้ยังบอกให1ทราบถึงปaจจัยท่ีมีผลต=อเนื้อสัมผัสด1านความกรอบของมะละกอ โดยปaจจัยท่ีเก่ียวข1องหลักคือโครงสร1างของมะละกอ มะละกอพันธุQคร่ังมีขนาดเซลลQใหญ=และมีหลายขนาดรวมอยู=ด1วยกัน (Chareekhot et al., 2014) ซึ่งลักษณะโครงสร1างเช=นนี้ทําให1เกิดการแตกหักได1ง=ายเม่ือเทียบกับโครงสร1างเซลลQ ท่ีเป|นระเบียบและมีขนาดเท=าๆกัน (Zdunek and Umeda, 2006) นอกจากนี้ลักษณะโครงสร1างยังมีการเปล่ียนแปลงตามระยะสุกแก=ของมะละกออีกด1วย ดังจะเห็นจาก Table 2 และ Table 5 เม่ือเปรียบเทียบค=าพารามิเตอรQท่ีใช1เทคนิค TPA ของสายพันธุQ KD24 และ KD25 ซึ่งในกรณีนี้อาจเก่ียวข1องกับการละลายของเพคตินและการย=อยสลายของผนังเซลลQจากเอนไซมQท่ีมีอิทธิพลมากในระยะสุก (Ali et al., 2004; Saeleaw and Schleining, 2011)

ค=าพารามิเตอรQทางเนื้อสัมผัสใน Table 5 มีการคาบเก่ียวกันระหว=างสายพันธุQ และค=า fracture force ไม=มีความแตกต=างกันอย=างมีนัยสําคัญในทุกสายพันธุQ อย=างไรก็ตาม ในภาพรวม มีแนวโน1มไปในทางเดียวกันกับพารามิเตอรQใน Table 4 โดยเฉพาะค=า Hardness และสอดคล1องกับผลการทดสอบทางประสาทสัมผัส

4 สรุป การประเมินความกรอบของมะละกอดิบสามารถพัฒนาจาก

วิธีการทดสอบทางกล โดยการกดในแนวตั้งฉากหรือในแนวตัดเฉือน เนื่องจากความกรอบเป|นความรู1สึกท่ีรับรู1ได1จากการกัดเค้ียววัสดุ ค=าพารามิเตอรQ ท่ีพิจารณาในการประเมินจึงควรเก่ียวข1องกับการแตกหักของโครงสร1างมหภาคของมะละกอ ซึ่งพบว=า ค=าแรงสูงสุด ค=างานท่ีใช1ในการกด ค=า stiffness ซึ่ งเก่ียวข1องกับค=ามอดูลัสของความยืดหยุ=น และค=าคํานวณทางเนื้อสัมผัส (ในกรณีทดสอบแบบ TPA: Hardness, cohesiveness, chewiness, stiffness) เป|นค=าท่ีเหมาะสมในการประเมินความกรอบของมะละกอดิบ เนื่องจากมีความสัมพันธQ กับผลการทดสอบแบบจัดเรียงลําดับทางประสาทสัมผัส อย=างไรก็ตาม ความกรอบเป|นเร่ืองท่ีซับซ1อน การวิเคราะหQความกรอบควรใช1ข1อมูลด1านโครงสร1างของมะละกอมาประกอบเพื่อความเข1าใจท่ีชัดเจนข้ึน

5 กิตติกรรมประกาศ คณะผู1วิจัยขอขอบคุณศูนยQนวัตกรรมเทคโนโลยีหลังการเก็บ

เก่ียว ท่ีได1อนุเคราะหQทุนอุดหนุนการวิจัยในการศึกษาวิจัยคร้ังนี้

6 เอกสารอAางอิง Abu-Goukh, A-B.A., Bashir, H.A. 2003. Changes in pectic

enzymes and cellulase activity during guava fruit ripening. Food Chemistry 83, 213-218.

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

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


49

Alvarez, M.D., Saunders, D.E.J., Vincent, J.F.V., Jeronimidis, G. 2000. An engineering method to evaluate the crisp texture of fruit and vegetables. Journal of Texture Studies 31, 457-473.

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

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

Chareekhot, K., Techavuthiporn, C., Wongs-Aree, C., Boonyarit-Thongchai, P., Kanlayanarat, S. 2014. Assessment of three green papaya (Carica papaya Linn.) cultivars (‘Krang’, Kaek Noul’, and ‘Kaek Dum’) for use as shredded fruit. Journal of Horticultural science & Biotechnology 89, 321-328.

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

Chen, L., Opara, U.L. 2013b. Texture measurement approaches in fresh and processed foods-A review. Food Research International 51, 823-835.

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

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

Saeleaw, M., Schleining, G. 2011. A review: Crispness in dry foods and quality measurements based on acoustic–mechanical destructive techniques. Journal of Food Engineering 105, 387-399.

Zdunek, A., Umeda, M. 2006. Extension and fracture of cell walls after parenchyma tissue deformation. Biosystems Engineering 93, 269-278.


50

Thai Society of Agricultural Engineering Journal Research Paper Volume 21 No. 2 (2015) 50-59


Detection of Chlorotic Cassava Leaves using Image Processing and Discriminant Analysis

Wanrat Abdullakasim1*, Kittipong Powbunthorn1, Jintana Unartngam2 1 Department of Agricultural Engineering, Faculty of Engineering at Kamphaengsaen, Kasetsart University, Nakhon Pathom 73140 Thailand 2Department of Plant Pathology, Faculty of Agriculture at Kamphaengsaen, Kasetsart University, Nakhon Pathom 73140 Thailand *Corresponding author: Tel: +66-34-351-896, Fax: +66-34-351-896, E-mail: [email protected]

Abstract Cassava (Manihot esculenta Crantz) has been an important industrial crop for Thailand with a tendency of

increasing production scale. A profitable cassava production in the future requires not only effective cultivation practices but also an efficient crop protection system, suggesting the necessity of an automated pests and diseases monitoring technology. Modern surveillance operation is usually performed by field imagery and analysis to detect atypical symptoms on the plants. The objective of this study was therefore to assess the feasibility to detect diseased cassava plants in situ by means of conventional image analysis. An image processing technique has been developed for distinguishing healthy and chlorotic leaves which is common symptoms of many cassava diseases. Color images of healthy and diseased cassava leaves were captured in fields with a resolution of 640×480 pixels and overlaid with squared grids of 80×80 pixels. Various color indices including red (r), green (g), and blue (b) chromatic coordinates, contrast indices r–g, g–b, (g–b)/r–g and 2g–r–b, and hue (H), saturation (S), and intensity (I) were calculated for each grid. The discriminant analysis of principal components method was used to classify the healthy and chlorotic leaves. Total accuracy of the image classification was then evaluated based on Brier score. The results showed that the developed algorithm correctly identified 84.70% of healthy leaves and 79.90% of chlorotic leaves, giving a Brier score of 0.1654. A critical comparison with the neural network classification in an earlier study done by the authors is herein discussed.

Keywords: Cassava, Crop monitoring, Leaf chlorosis, Image processing, Discriminant analysis

1 Introduction Cassava (Manihot esculenta Crantz) has been of

important strategic crop for Thailand as it contributes a broad range of industrial applications, largely in agro-industry as well as in bio-energy production. In 2013, cassava plantation area across the country had covered 1.45 million ha, giving a total production of 30.2 million tons with an average yield of 21.8 t ha-1 (Office of Agricultural Economics, 2014). In the same year, Thailand exported cassava products for 8.29 million tons, achieving an export value of over 3,190 million USD, ranking first among the world’s cassava exporters (Center for Agricultural Information OAE, 2014).

A productive and profitable cassava growing requires an efficient crop protection regime to prevent pests and

diseases infestation. Field scouting by human is a common practice to observe the plant health. However, this is laborsome and time consuming even if with an assistance of experienced pathologists particularly in large production scales and when site-specific management is required. An automated crop monitoring system which is capable of providing early detection and tracking of spatial and temporal propagation of pests and diseases has therefore become necessary.

Different types of field surveillance systems have been developed during the past two decades. Schnug et al. (2000) has introduced a Low Altitude Stationary Surveillance Instrumental Equipment (LASSIE), a ground-based remote sensing system which provides dynamic image information so that nutritional status of the crops can be analyzed. Lilienthal et al. (2004)


51

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

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

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

express vein chlorosis in chevron pattern or ringspots, and the cassava brown streak disease (CBSD) causes feathery chlorosis along the secondary and tertiary veins. For bacterial and fungal diseases, Hillocks and Wydra (2002) described that cassava bacterial blight disease (CBB) shows water-soaked, angular leaf spot, and leaf blight, while symptoms of the white leaf spot disease (WLS) are circular chlorotic area on the lamina with circular white lesions in the center. Further, diffuse leaf spot disease (DLS) creates large brown spot on the upper side of a leaf but the underside appears grayish. The ring leaf spot disease (RLS) expresses large circular brown spots on both sides of the lamina near the edge of the leaf lobe. The brown leaf spot (BLS) disease is another foliar disease widespreadly found in cassava plantation. The symptoms appear as small brown spot within a darker border on the upper leaf surface and a grayish cast on the lower surface (Teri et al., 1978).

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

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

2 Materials and Method

2.1 Experimental site and plant materials The cassava plants were grown at an experimental

field of Kasetsart University, Kamphaeng Saen Campus, Nakhon Pathom, Thailand (14°2′11″N, 99°57′56″E). Important soil properties at the site are given in Table 1. The cassava cultivar was Rayong 5 which has been classified as medium-resistant cultivar in terms of brown leaf spot disease resistance (Kampanich, 2003), but highly susceptible to bacterial blight disease (Srisura and Lertsuchatavanich, 2014). The plant age at experimentation was six months, at which stage their


52

canopy had fully developed. The chlorotic leaves caused by brown leaf spot disease were found scattering on some plants across the field, but no inoculation treatment was taken place in this study.

Table 1 Soil properties at cassava growing site Property Value

Texture Clay loam pH 7.6 ECa (dS/m) 0.409 Organic matter (%) 1.82 Phosphorus (mg kg-1) 48 Potassium (mg kg-1) 60

2.2 Image acquisition and processing Color images of both healthy and chlorotic cassava

leaves were captured manually at several random positions approximately 1.0 m above the plants using a digital camera (Canon, IXY55, Japan). The camera was set to operate in automatic mode with a resolution of 640×480 pixels under natural sunlight at solar noon. Illuminance at the leaf positions measured by a light meter ranged from 412,000 to 680,000 lux. The image dataset consisted of 80 images of healthy leaves, and another 80 images for chlorotic leaves.

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

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

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

*

* * * ,R

rR G B

=+ +

*

* * * ,G

gR G B

=+ +

*

* * * ,B

bR G B

=+ +

(1)

where

* * *, , m m m

R G BR G B

R G B= = = (2)

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

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

The hue, saturation, and intensity (HSI) color space was also used in addition to the chromatic coordinates. Modifed hue (H), saturation (S) and intensity (I) were derived from R, G, and B values as follows (Gonzalez and Woods, 2010):


53

if

360 if

B GH

B G

θ ≤=

−θ > (3)

where

1122

1( ) ( )

2cos( ) ( )( )

R G R B

R G R B G B

−

− + −θ =

− + − −, (4)

3

1 min( , , )( )

S R G BR G B

= −+ +

, (5)

and

( )13

I R G B= + + (6)

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

2.3 Image classification using discriminant analysis The discriminant analysis method was used to

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

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

( )( ) ( )( )2 22 2

i i i ixy

i i i i

n x y x yr

n x x n y y

−=

− −

∑ ∑ ∑∑ ∑ ∑ ∑

(7)

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

21 iT R= − (8)

and

2

11 i

VIFR

=−

(9)

where Ri2 is the coefficient of determination for each

pair of color indices. In image classification, feature descriptors should be

independent against each other since dependency among them may results in misleading interpretation which in turn affecting the accuracy of classification. However, if significant multicollinearity was found, subsequent procedures to group those correlated parameters should be applied. In this study, factor analysis method as described by Landau and Everitt (2004) was used to rearrange similar color indices into new orthogonal components. The SPSS software (SPSS Inc.) was used to implement these analyses. The number of factors to be extracted was determined by Kaiser stopping criterion i.e. all factors with eigenvalues greater than 1.0 would be adopted. Varimax rotation method was selected to obtain orthogonal solution. The rotated solution would describe factor loadings for each individual color parameter in the dataset. Discriminant functions for image classification were then derived based on these independent principal components (Landau and Everitt, 2004).

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

2

1

1( )

N

t ti

BR f oN =

= −∑ (10)

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


54

3 Results and Discussion

3.1 General characteristics of color indices The color parameters of healthy and chlorotic

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

Table 2 Ranges of color indices.

Index Range of index value

Healthy Chlorotic

r 0.1044–0.7790 0.1325–0.9184

g 0.1419–0.9359 0.1808–0.9771

b 0.0617–0.7358 0.0261–0.6790

r–g –0.3036–0.0539 –0.2793–0.0842

g–b 0.0282–0.4880 0.0409–0.5425

(g–b)/r–g 0.1579–10.5600 0.5315–26.7671

2g–r–b 0.0187–0.7548 0.0548–0.7469

H 0.1049–0.4382 0.1117–0.3993

S 0.0673–0.8432 0.1081–0.9439

I 0.1168–0.7882 0.1168–0.8370

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

Mean values of each color index for the healthy and chlorotic leaves have been compared (Figure 2). The chromatic r of the diseased leaves was greater than that of the healthy leaves, obviously describing the redness of chlorotic leaves. The b coordinate resulted in the opposite while the g index was more or less not different. The mean H value of the diseased leaves was 0.2275 (81.9°), corresponding to the yellowish sector, while the mean H for healthy leaves was 0.2874 (103.5°) i.e. falling into the green sector. The H index is therefore a good descriptor in differentiating the diseased plants from the healthy

plants. The S index was appreciably greater in chlorotic leaves while the achromatic I were not different and hence may not be a good parameter. The r–g index of both healthy and chlorotic leaves always resulted in negative values while the g–b and 2g–r–b were positive. These secondary indices, however, did not provide clear discrimination between the healthy and diseased leaves. Better contrast between the healthy and chlorotic leaves was achieved from the ratio index (g–b)/r–g, although with increased standard deviation. This result is similar to the findings of Woebbecke et al. (1995) even though in their study


55

this particular index was used to distinguish between weeds and soil. The present result thus suggested that the ratio index was still applicable for healthy and diseased leaves discrimination although in which case the contrast in color may be smaller than that between the weeds and soil.

3.2 Multicollinearity of color parameters and factor analysis

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

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

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

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

r 0.021 46.799 g 0.029 34.314 b 0.027 37.317

r–g 0.010 97.523 g–b - -

(g–b)/r–g 0.236 4.233 2g–r–b 0.012 85.969

H 0.129 7.754 S 0.065 15.449 I 0.078 12.891

Table 4 Total variance explained by principal component analysis.

Component Initial eigenvalue Rotation sums of squared loadings

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


56

PC1 0.157 0.177 0.245 0.043( )

( ) 0.183( ) 0.058

0.144(2 ) 0.073 0.166

0.210

r g b r g

g bg b

r g

g r b H S

I

= + + + −−− − −−

− − − + −+

(11)

PC2 0.192 0.027 0.054 0.269( )

( ) 0.032( ) 0.263

0.141(2 ) 0.266 0.154

0.060

r g b r g

g bg b

r g

g r b H S

I

= + − + −−+ − +−

− − − − ++

(12)

PC3 0.194 0.310 0.040 0.174( )

( ) 0.299( ) 0.026

0.298(2 ) 0.070 0.226

0.211

r g b r g

g bg b

r g

g r b H S

I

= + + − −−+ − +−

+ − − + ++

(13)

Table 5 Rotated component matrix. Color index PC1 PC2 PC3

b 0.969 – – I 0.834 0.200 0.473

g–b –0.725 – 0.672 g 0.700 – 0.696 S –0.658 0.512 0.508

r–g – 0.892 –0.391 H 0.290 –0.882 –

(g–b)/r–g –0.231 0.872 – r 0.621 0.638 0.436

2g–r–b –0.571 –0.468 0.670

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

3.3 Image classification by discriminant analysis Discriminant functions for differentiating the groups

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

HG 0.317(PC1) 0.780(PC2) 1.155(PC3)

0.901,

= − −−

(14)

and

CG 0.451(PC1) 1.488(PC2) 0.380(PC3)

1.409.

= − + +−

(15)

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

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

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


57

words, the discriminant functions were sufficiently potential to discriminate the healthy and the diseased plants.

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

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

Table 6 Accuracy of image classification. Dataset Actual

group Total

number of image

Group as classified by discriminant

analysis Healthy Chlorotic

Calibration Healthy 3,247 2,889 (89.0%)

358 (11.0%)

Chlorotic 1,553 426 (27.4%)

1,127 (72.6%)

Validation Healthy 2,023 1,714 (84.7%)

309 (15.3%)

Chlorotic 857 172 (20.1%)

685 (79.9%)

The present study suggested a feasibility to detect

chlorotic leaves on diseased cassava plants in field condition by means of computer vision. The results, however, indicated some possibility of misclassification of the diseased plants. This may be attributed to many reasons. First, the leaves images have been analyzed without segmentation to standout the leaf features from its background (e.g. stems, soil, weeds, residues, etc.). Remaining of irrelevant objects could therefore mislead color interpretation by the classification algorithm. Second, misidentification of the diseased plants is likely to have been occurred due to the variation in illuminating

condition in the fields. Regarding which, it also depends on the position of camera with respect to the cassava canopy and shading caused by leaves overlapping and inclination. Third, the size of grids overlaid on the image has influenced the designation of gird type when both the healthy and chlorotic pixels presented in the same grid. In order to improve the detection accuracy, more elaborate experimentation and analysis algorithm must be designed.

4 Conclusions An image processing technique based on different

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

5 Acknowledgement The present research work has been financially

supported by Kasetsart University Research and Development Institute (KURDI).

6 References Abdullakasim, W., Powbunthorn, K., Unartngam, J.,

Takigawa, T. 2011. An images analysis technique for recognition of brown leaf spot disease in cassava. Journal of Agricultural Machinery Science 7(2), 165–169.

Abdullakasim, W., Powbunthorn, K., Unartngam, J. 2014. Quantification of the severity of brown leaf spot disease in cassava using image analysis. Thai Society of Agricultural Engineering Journal 20(2), 24–32.

Aduwo, J.R., Mwebaze, E., Quinn, J.A. 2010. Automated vision-based diagnosis of cassava mosaic disease.


58

Workshop on Data Mining in Agriculture (DMA 2010), Berlin.

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

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

Bock, C.H., Parker, P.E., Cook, A.Z., Gottwald, T.R. 2008. Visual rating and the use of image analysis for assessing different symptoms of citrus canker on grapefruit leaves. Plant Disease 92(4), 530–541.

Bock, C.H., Cook, A.Z., Parker, P.E., Gottwald, T.R. 2009. Automated image analysis of the severity of foliar citrus canker symptoms. Plant Disease 93(6), 660–665.

Calvert, L.A., Thresh, J.M. 2002. The Viruses and Virus Diseases of Cassava. In: Hillocks, R. J., Thresh, J. M., Bellotti, A.C. (Eds), Cassava: Biology, Production and Utilization. CAB International, UK.

Camargo, A., Smith, J.S. 2009a. An image-processing based algorithm to automatically indentify plant disease visual symptoms. Biosystems Engineering 102, 9–21.

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

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

Gonzalez, R.C., Woods, R.E. 2010. Digital Image Processing. Pearson Education, Inc., USA.

Hague, T., Tillett, N. D., Wheeler, H. 2006. Automated crop and weed monitoring in widely spaced cereals. Precision Agriculture 7, 21–32.

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

Kampanich, W. 2003. Investigation on Screening Methods for Cassava Resistant Varieties to Brown Leaf Spot Disease (Cercospora henningsii Allescher). Master’s dissertation, Kasetsart University, Thailand (in Thai).

Landau, S., Everitt, B. S. 2004. A Handbook of Statistical Analyses using SPSS. Chapman and Hall/CRC Press LLC, USA.

Lilienthal, H., Ponomarev, M., Schnug, E. 2004. Application of LASSIE to improve agricultural field experimentation. Landbauforschung Volkenrode 54, 21–26.

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

Samseemoung, G., Soni, P., Jayasuriya H.P.W., Salokhe, V.M. 2012. Application of low altitude remote sensing (LARS) platform for monitoring crop growth and weed infestation in a soybean plantation. Precision Agriculture 13, 611–627.

Schnug, E., Haneklaus, S., Lilienthal, H., Panten, K. 2000. LASSIE−an innovative approach for the continuous remote sensing of crops. Aspects of Applied Biology 60, 147–153.

Sena Jr. D.G., Pinto, F.A.C., Queiroz, D.M. Viana, P.A. 2003. Fall Armyworm Damaged Maize Plant Identification using Digital Images. Biosystems Engineering 85, 449–454.

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

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

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


59

Wijekoon, C.P., Goodwin, P.H., Hsiang, T. 2008. Quantifying fungal infection of plant leaves by digital image analysis using Scion Image software. Journal of Microbiological Methods 74, 94–101.

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

Xiang, H., Tian, L. 2011. Development of a low-cost agricultural remote sensing system based on an autonomous unmanned aerial vehicle (UAV). Biosystems Engineering 108(2), 174–190.

Xiong, Y., Tian, L., Ahamed, T., Zhao, B. 2012. Development of the reconfigurable data acquisition vehicle for bio-energy crop sensing and management. Journal of Mechanical Design, 134(1), 015001.

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

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

Documents

TSAE Journal Vol.21 - 2