TSAE Journal Vol.22-1

วารสารสมาคมวศวกรรมเกษตรแหงประเทศไทย Thai Society of Agricultural Engineering Journal

ปท 22 ฉบบท 1 มกราคม - มถนายน 2559 (Volume 22 No. 1 January - June 2016) ISSN 1685-408Xเจาของ: สมาคมวศวกรรมเกษตรแหงประเทศไทย

สานกงาน: อาคาร 5 ชน 5 กองสงเสรมวศวกรรมเกษตร กรมสงเสรมการเกษตร แขวงลาดยาว จตจกร กรงเทพฯ 10900 โทร 0 2940 6183 โทรสาร 0 2940 6185 www.tsae.asia

บรรณาธการ มหาวทยาลยเกษตรศาสตร ผศ. ดร. วชรพล ชยประเสรฐ

กองบรรณาธการ มหาวทยาลยเกษตรศาสตร รศ. ดร. อนพนธ เทดวงศวรกล รศ. ดร. ประเทอง อษาบรสทธ ผศ. ดร. ศวลกษณ ปฐวรตน ดร. วนรฐ อบดลลากาซม ดร. ศรศกด เชดเกยรตพล ดร. อาทตย พวงสมบต ดร. สรนาฏ นอยพทกษ มหาวทยาลยเทคโนโลยราชมงคลธญบร ผศ. ดร. สนน ปานสาคร

มหาวทยาลยเทคโนโลยสรนาร ผศ. ดร. เทวรตน ตรอานรรค ดร. กระว ตรอานรรค สถาบนเทคโนโลยพระจอมเกลาเจาคณทหารลาดกระบง ผศ. ดร. ประสนต ชมใจหาญ มหาวทยาลยขอนแกน ดร. ชยยนต จนทรศร มหาวทยาลยแมโจ ผศ. ดร. ฤทธชย อศวราชนย กองสงเสรมวศวกรรมเกษตร กรมสงเสรมการเกษตร นางดาเรศร กตตโยภาส นางสาวนฤมล ลดาวลย ณ อยธยา

ทปรกษากองบรรณาธการ มหาวทยาลยธรรมศาสตร รศ. พนย ทองสวสดวงศ

กองบรรณาธการวชาการ จฬาลงกรณมหาวทยาลย ศ. ดร. สรนทร พงศศภสมทธ มหาวทยาลยธรรมศาสตร ศ. ดร. ผดงศกด รตนเดโช ศ. ดร. สมชาต ฉนทศรวรรณ สถาบนเทคโนโลยแหงเอเชย ศ. ดร. อรรถพล นมหอม มหาวทยาลยเกษตรศาสตร รศ. ดร. ธญญา นยมาภา รศ. วชา หมนทาการ ผศ. ภรต กญชร ณ อยธยา ดร. ประภากรณ แสงวจตร มหาวทยาลยเชยงใหม รศ. ดร. สมพนธ ไชยเทพ ผศ. ดร. ศวะ อจฉรยวรยะ ดร. วบลย ชางเรอ มหาวทยาลยเทคโนโลยสรนาร ผศ. ดร. วรชย อาจหาญ ผศ. ชาญชย โรจนสโรช ผศ. ดร. พยงศกด จลยเสน

มหาวทยาลยเทคโนโลยพระจอมเกลาธนบรศ. ดร. สมชาต โสภณรณฤทธ มหาวทยาลยแมโจ รศ. เสมอขวญ ตนตกล ผศ. ดร. สเนตร สบคา มหาวทยาลยขอนแกน รศ. ดร. ธวชชย ทวาวรรณวงศ รศ. ดร. วนต ชนสวรรณ ผศ. ดร. เสร วงสพเชษฐ ผศ. ดร. สมโภชน สดาจนทร ผศ. ดร. สมชาย ชวนอดม ผศ. ดร. วเชยร ปลมกมล มหาวทยาลยเทคโนโลยราชมงคลธญบร รศ. ดร. รงเรอง กาลศรศลป รศ. ดร. จตรงค ลงกาพนธ มหาวทยาลยราชภฏวไลยอลงกรณ รศ. จราภรณ เบญจประกายรตน สถาบนเทคโนโลยพระจอมเกลาเจาคณทหารลาดกระบง รศ. ดร. ปานมนส ศรสมบรณ รศ. สาทป รตนภาสกร

สถาบนวจยเกษตรวศวกรรม กรมวชาการเกษตรดร. ชศกด ชวประดษฐ ดร. อนชต ฉาสงห กองสงเสรมวศวกรรมเกษตร กรมสงเสรมการเกษตร นางดาเรศร กตตโยภาส นายณรงค ปญญา นายชรวรรธก มนกจ นางสาวฐตกานต กลมพสต 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

คณะกรรมการสมาคมวศวกรรมเกษตรแหงประเทศไทย ประจาป พ.ศ. 2558 – 2559

ทปรกษา ฯพณฯ นายอาพล เสนาณรงค ฯพณฯ พลเอกสรยทธ จลานนท ศ. ดร. สมชาต โสภณรณฤทธ ศ. ดร. อรรถพล นมหอม ศ. ดร. สรนทร พงศศภสมทธ รศ. ดร. ธวชชย ทวาวรรณวงศ รศ. ดร. วนต ชนสวรรณ

Prof. Dr. Vilas M SalokheProf. Dr. Gajendra Singh Prof. Dr. Chin Chen Hsieh ดร. สภาพ เออวงศกล นายทรงศกด วงศภมวฒน นายสรเวทย กฤษณะเศรณ

นางพรรณพมล ชญญานวตรนายวกรม วชรคปต นายสมชย ไกรครฑร นายปราโมทย คลายเนตร นายสวทย เทดเทพพทกษ นายชนะธช หยกอบล

กรรมการบรหาร นายกสมาคมวศวกรรมเกษตรแหงประเทศไทย

อปนายก ประธานฝายวชาการ

ผชวยประธานฝายวชาการ ผชวยประธานฝายวชาการ ผชวยประธานฝายวชาการ

เลขาธการ เหรญญก

ผชวยเหรญญก นายทะเบยน สาราณยากร

ผชวยสาราณยกร ปฏคม

ประชาสมพนธ ผประสานงานกลาง

นางดาเรศร กตตโยภาสผศ. ดร. วรชย อาจหาญ ศ. ดร. สกกมน เทพหสดน ณ อยธยา รศ. ดร. ปานมนส ศรสมบรณ ผศ. ดร. สเนตร สบคา ผศ. ดร. ชยยนต จนทรศร นายณรงค ปญญา นายบญสง หนองนา นางสาวชญญานช ปานเอยม นายชรวรรธก มนกจ ผศ. ดร. วชรพล ชยประเสรฐ รศ. ดร. สมชาย ชวนอดม นายนเรสน รงสมนตศร นางสาวนฤมล ลดาวลย ณ อยธยา นายอนรกษ เรอนหลา

กรรมการกลางและวชาการ รศ. ดร. สมยศ เชญอกษร รศ. ดร. ธญญา นยมาภา รศ. ดร. ธญญะ เกยรตวฒน รศ. ดร. ปานมนส ศรสมบรณ รศ. สาทป รตนภาสกร ผศ. ดร. สมโภชน สดาจนทร ผศ. ดร. เสร วงสพเชษฐ ดร. ชยพล แกวประกายแสงกล รศ. ดร. สมพนธ ไชยเทพ รศ. ดร. วชย ศรบญลอ ผศ. เธยรชย สนดษฎ นายไพศาล พนพง ผศ. ฉตรชาย ศภจารรกษ รศ. กตตพงษ วฒจานง

ดร. สมเกยรต เฮงนรนดร รศ. ผดงศกด วานชชง รศ. จราภรณ เบญจประกายรตน รศ. ดร. รงเรอง กาลศรศลป ผศ. ดร. ศวลกษณ ปฐวรตน ดร. วนรฐ อบดลลากาซม รศ. ดร. รงสน โสธรวทย รศ. ดร. ประเทอง อษาบรสทธ รศ. มานพ ตนตระบณฑตย ผศ. ดร. สเนตร สบคา ผศ. ภรต กญชร ณ อยธยา ดร. วสนต จอมภกด ดร. ชศกด ชวประดษฐ รศ. ดร. อนพนธ เทดวงศวรกล

นางดาเรศร กตตโยภาสรศ. ใจทพย วานชชง นายชนะธช หยกอบล นายจารวฒน มงคลธนทรรศ ดร. ไมตร แนวพนช นายอคคพล เสนาณรงค นายวบลย เทเพนทร นายสภาษต เสงยมพงศ ดร. อนชต ฉาสงห นายวระชย เชาวชาญกจ นายนรเชษฐ ฉตรมนตร นายไมตร ปรชา รศ. ดร. สมชาย ชวนอดม นายสมศกด องกรวฒนานกล

นางสาวพนดา บษปฤกษ นายมลฑล แสงประไพทพย นางสาวระพ พรหมภ นายพฒนศกด ฮนตระกล นายมรกต กลบด นายนเรศวร ชนอนทรมน นายสรสทธ บญรกชาต นายบญสง หนองนา นางสาวศระษา เจงสขสวสด นางสาววไลวรรณ สอนพล นางสาวนฤมล ลดาวลย ณ อยธยา หวหนาภาควชาและสาขาวศวกรรมเกษตรของสถาบนการศกษาทกแหงของประเทศ

คาแนะนาสาหรบผเขยน

1. หลกเกณฑทวไป

1.1 คานา วารสารสมาคมวศวกรรมเกษตรแหงประเทศไทย เปนวารสารวชาการทจดพมพโดยสมาคมวศวกรรมเกษตรแหงประเทศไทย

มวตถประสงคเพอเผยแพรผลงานวจยทงทเปนองคความรใหม นวตกรรม และเทคโนโลยทางดานวศวกรรมเกษตรและระบบชวภาพ ในรปของบทความวจย บทวจยยอ และบทความปรทศน เนอหาของบทความทเผยแพรในวารสารสะทอนถงขอบเขตทกวางขวางของศาสตรวศวกรรมเกษตร ซงบรณาการวศวกรรมศาสตรหลากหลายสาขามาประยกตเพอเพมผลตภาพทางการเกษตรและระบบชวภาพ อาท เครองจกรกลเกษตร วศวกรรมดนและนา เทคโนโลยหลงเกบเกยว วศวกรรมอาหาร โครงสรางอาคารเกษตร การจดการระบบเกษตร พลงงานและสงแวดลอมทางการเกษตร เปนตน เนอหาของบทความอาจเปนการรายงานผลการทดลองของเรองทศกษาทใหองคความรใหม การวเคราะหทางทฤษฎ การออกแบบและประดษฐนวตกรรม หรอการนาเสนอเทคนควธการทดลองใหม

1.2 ขอบขายวารสาร 1) ตนกาลงและเครองจกรกลเกษตร เครองยนตและกาลง การออกแบบและทดสอบเครองจกรกลเกษตร กระบวนการผลตเครองจกรกลเกษตร เทคนคปฏบตและการใชเครองจกรกลเกษตร 2) วศวกรรมดนและนา การอดแนน การชะลาง และการปรบปรงดน พนทแหงแลง และการเกบกกนา อทกวทยาและการจดการนา ชลศาสตรและระบบชลประทาน การใหนาพชระดบไรนา 3) กระบวนการหลงเกบเกยวและวศวกรรมอาหาร กระบวนการหลงเกบเกยวและการเกบรกษา การบรรจ เทคนคแบบไมทาลาย กระบวนการและเครองจกรกลอาหาร วศวกรรมชวภาพ 4) โครงสรางอาคารเกษตร การออกแบบอาคารเกษตร ไซโล โรงเรอน และโรงงานผลตพช

การวางผงฟารมการออกแบบโรงงานอตสาหกรรมเกษตร 5) ระบบเกษตร โลจสตกสและโซอปทานผลตผลและสนคาเกษตร ระบบตรวจสอบยอนกลบและความปลอดภยอาหาร การจดการระบบเกษตร และการจาลองสถานการณ อตสาหกรรมเกษตร 6) คอมพวเตอร อเลกทรอนกส และเทคโนโลยสารสนเทศ การเกษตรแมนยา การตรวจวดระยะไกล ระบบภ ม

สารสนเทศ ระบบผเชยวชาญ เซนเซอร หนยนต และระบบอตโนมต ชวสารสนเทศ การประยกตคอมพวเตอร การพฒนาซอฟแวร และ

เทคโนโลยสารสนเทศ 7) พลงงานและสงแวดลอม พลงงานทดแทน ชวมวลและพลงงานชวมวล การจดการพลงงาน การจดการของเสยการเกษตรรไซเคลและเทคโนโลยไรของ

เสย วศวกรรมระบบนเวศนเกษตร

1.3 ประเภทบทความ บทความทเผยแพรในวารสารม 3 ประเภทคอ บทความวจย (research paper) คอ รายงานผลการศกษาทดลองททาใหไดมาซงองคความรใหม หรอนวตกรรมใหม ทไดดาเนนการ

จนสาเรจและมการเรยบเรยงอยางครบถวนสมบรณตามระเบยบวธวจย บทวจยยอ (research note) คอ รายงานผลการศกษาทดลองเฉพาะในบางประเดนทผวจยคนพบ แตยงไมเสรจสมบรณ บทความปรทศน (review paper) คอ รายงานทไดจากการรวบรวม ทบทวน และสงเคราะหงานวจยทผานมาในเรองใดเรองหนง โดย

สอดแทรกทศนคต ประสบการณ หรอความคดเหนของผเขยนทมตอเรองนนๆ

1.4 ความยาวบทความ บทความวจย ความยาวไมควรเกน 10 หนาเรยงพมพ บทวจยยอ ความยาวไมควรเกน 5 หนาเรยงพมพ บทความปรทศน ความยาวไมควรเกน 10 หนาเรยงพมพ

1.5 คาธรรมเนยมการตพมพ

ผเขยนบทความทผานการพจารณาใหตพมพในวารสารฯ จะตองชาระคาธรรมเนยมการตพมพในอตราหนาละ 300 บาท โดยกองบรรณาธการจะแจงรายละเอยดวธการชาระคาธรรมเนยมใหทราบเมอบทความไดรบการยอมรบตนฉบบใหตพมพในวารสารฯ

1.6 กระบวนการประเมนบทความ ตนฉบบบทความทกประเภทจะถกประเมนโดยผทรงคณวฒไมตากวา 2 ทาน กองบรรณาธการจะแจงผลการประเมนของ

ผทรงคณวฒไปยงผรบผดชอบบทความ (corresponding author) ตามขอมลการตดตอในตนฉบบ ผเขยนบทความตองปรบปรงแกไขตนฉบบตามคาแนะนาของผทรงคณวฒ พรอมทงตอบขอซกถามของผทรงคณวฒใหชดเจน แลวสงเอกสารทงหมดกลบมายง กองบรรณาธการภายในระยะเวลาทกาหนด กองบรรณาธการจะพจารณาตดสนยอมรบตนฉบบใหตพมพในวารสารฯ โดยใชผลการประเมนของผทรงคณวฒเปนเกณฑ ทงนคาตดสนของกองบรรณาธการถอเปนอนสนสด

2. รายละเอยดการเตรยมตนฉบบ* *กองบรรณาธการขอสงวนสทธไมรบพจารณาตนฉบบบทความจนกวาตนฉบบนนๆ จะมการจดเรยงหนาตามรายละเอยดทแจงไว

ในเอกสารน

2.1 แบบฟอรมตนฉบบ (template) ผเขยนควรทาความเขาใจแบบฟอรมตนฉบบ (template) และตวอยางตนฉบบ (manuscript example) ทกองบรรณาธการ

จดทาไวอยางละเอยด ลกษณะ (styles) ของเนอหาทกสวนของแบบฟอรมตนฉบบไดถกปรบตงใหเปนไปตามขอกาหนดการจดเรยงหนาในเอกสารฉบบนแลว ผเขยนควรจดเตรยมตนฉบบโดยใชแบบฟอรมตนฉบบและกาหนดลกษณะ ใหกบทกสวนในตนฉบบใหสอดคลองกบแบบฟอรมตนฉบบ แบบฟอรมตนฉบบและตวอยางตนฉบบสามารถดาวนโหลดไดจากเวบไซตสมาคมฯ (www.tsae.asia)

2.2 การจดหนาและแบบอกษร ตนฉบบใชกระดาษขนาด A4 ตงขอบกระดาษแบบ Mirror margins (ระยะขอบเพอการเยบเลมหนงสอ) ตงระยะขอบบนและ

ขอบลางอยางละ 2.0 cm, ขอบนอก 1.5 cm และขอบใน 2.5 cm การพมพใชอกษรแบบ TH SarabunPSK ตลอดทงตนฉบบ

2.3 การระบประเภทบทความ ผเขยนจะตองระบประเภทของบทความทมมบนขวาในหนาแรกของบทความวาเปนบทความวจย บทวจยยอ หรอบทความปรทศน

(ดแบบฟอรมตนฉบบ)

2.4 หวเรอง สวนหวเรองจะมทงภาษาไทยและภาษาองกฤษ ประกอบดวย ชอบทความ ใชอกษรขนาด 16 pt ตวหนา จดกระจายแบบไทย (Thai distributed) ชอบทความควรสนกระชบ ไดใจความ

และมความจาเพาะเจาะจงกบเนอหาของงาน ชอ นามสกล ผเขยน ใชอกษรขนาด 14 pt ตวหนา จดกระจายแบบไทย ไมใชคานาหนาชอ ระหวางชอผเขยนแตละคนใหใช

เครองหมายจลภาคคน หลงชอผเขยนใหแสดงกากบตนสงกดดวยตวเลขแบบอกษรยก (superscript) และใหกากบผรบผดชอบบทความดวยเครองหมายดอกจน กองบรรณาธการจะถอวาผเขยนทกคนทมชอปรากฏในตนฉบบไดรบทราบและเหนพองกบเนอหาในตนฉบบนน

ตนสงกดและทอย ใชอกษรขนาด 12 pt ตวธรรมดา จดกระจายแบบไทย กากบแสดงตนสงกดดวยตวเลขแบบอกษรยก แลวตามดวยชอตนสงกดและทอย (จงหวดและรหสไปรษณย)

ใหระบหมายเลขโทรศพท โทรสาร และอเมล ของผรบผดชอบบทความ

2.5 บทคดยอ บทความภาษาไทยจะตองมบทคดยอทงภาษาไทยและภาษาองกฤษ โดยใหลาดบบทคดยอภาษาไทยมากอนภาษาองกฤษ การพมพ

บทคดยอจะจดเปน 1 คอลมน จดกระจายแบบไทย ใชอกษรขนาด 14 pt บรรทดแรกใหยอหนา (indentation) 1.0 cm บทคดยอควรสนกระชบ (ไมควรเกน 250 คา) เนอความครอบคลมถงวตถประสงค วธการ ผล การคนพบทสาคญ และสรป

2.6 คาสาคญ ทายบทคดยอใหระบคาสาคญ 3-5 คา ใชอกษรขนาด 14 pt คาสาคญทงภาษาไทยและภาษาองกฤษใหใชเครองหมายจลภาคคน

ระหวางคา สาหรบภาษาองกฤษใชอกษรตวพมพใหญกบอกษรตวแรกของทกคา

2.7 เนอความ สวนเนอความใชการจดหนาเปน 2 คอลมน ความกวางของแตละคอลมน 8.25 cm ระยะระหวางคอลมน 0.5 cm จดกระจายแบบ

ไทย หวเรองยอยใหใชหมายเลขกากบ และพมพตวหนา เชน “1 บทนา” (ตามดวย 1.1 พมพตวเอยง, 1.1.1 พมพตวหนาและเอยง, ...) และจดกระจายแบบไทย บรรทดแรกของทกยอหนาใหยอหนา 0.5 cm และใหใชอกษรขนาด 14 pt ตลอดทงเนอความ ยกเวนรายการเอกสารอางอง ในรายการเอกสารอางอง ใหยอหนา 0.5 cm แบบ Hanging

เนอความควรประกอบดวยสวนตางๆ ดงน บทนา (introduction) ควรมการทบทวนวรรณกรรมทเกยวของตรงประเดน กลาวถงทมาของปญหาและความสาคญของผลงานท

ผเขยนตองการนาเสนอ ตอนทายบทนาควรระบวตถประสงคและขอบเขตของงานอยางชดเจน อปกรณและวธการ (materials and methods) การเขยนสวนอปกรณและวธการใหบรรยายรอยเรยงกนไป ไมเขยนในลกษณะ

นารายการอปกรณมาเรยงลาดบ (list) ควรอธบายอยางเปนขนตอนและมรายละเอยดเพยงพอใหผอานทสนใจสามารถทาการทดลองซาได วธการทเปนททราบดในสาขาวชานน หรอเปนมาตรฐาน หรอถกเผยแพรโดยผอนมากอน ควรใชการอางองโดยไมตองอธบายรายละเอยดซา การกลาวถงชอทางการคาของอปกรณเพอความสมบรณของขอมลเชงวทยาศาสตรสามารถทาได แตทงนตองไมมนยทแสดงถงการรบรองหรอสนบสนนผผลตรายใดรายหนง

ผลและวจารณ (results and discussion) ผลทนาเสนอควรเปนขอมลทผานการวเคราะหสงเคราะห ไมใชขอมลดบ โดยนาเสนอเปนลาดบสอดคลองกบทอธบายไวในสวนอปกรณและวธการ ควรมการแปลและวจารณผลอยางมหลกการและมขอมลสนบสนนชดเจน อาจมการเปรยบเทยบผลกบงานวจยในทานองเดยวกนท เผยแพรมากอน รวมทงอาจให ขอเสนอแนะสาหรบการวจย ทเกยวของกนในอนาคต

สรป (conclusions) เปนการลงความเหนหรอสรปการคนพบทสาคญทไดจากงานวจย ควรสนกระชบ และไมอธบายซาซอนกบเนอความในสวนกอนหนา

กตตกรรมประกาศ (acknowledgement) เปนสวนทผเขยนแสดงคาขอบคณแกบคคล หรอหนวยงานทมบทบาทสาคญในการสนบสนนการดาเนนงานวจย ทงน ไมจาเปนตองแสดงคาขอบคณแกผรวมเขยนบทความซงมชอปรากฏในสวนหวเรองแลว สวนกตตกรรมประกาศอาจมหรอไมมกได

เอกสารอางอง (references) การอางองใชระบบชอผแตง-ปทตพมพ (name-year system) ควรอางองเฉพาะแหลงขอมลทมเนอหาเกยวของกบงานวจยของผเขยน เอกสารอางองทใชตองไดรบการยอมรบทางวชาการ ไมควรอางองแหลงขอมลทเขาถงไดยาก เชน รายงานผลการวจยทเผยแพรในกลมแคบๆ ขอมลทไมถกตพมพ หรอการตดตอสอสารระหวางบคคล เอกสารอางองทกชนทถกอางถงในเนอความตองปรากฏอยในรายการเอกสารอางอง และในทานองเดยวกนเอกสารอางองทกชนทปรากฏอยในรายการเอกสารอางองตองถกอางถงในเนอความ การอางถงเอกสารอางองภาษาไทยในเนอความใหใชรปแบบ “ชอผแตง (ปทตพมพ)” เชน “มงคล (2545) แสดงใหเหนวา ...” หรอ “ความเรวการหมนลกมะพราวและความเรวของมดปอกมผลตอความเรยบของผวลกมะพราว (บณฑต, 2550)” หรอ “อนพนธ และศวลกษณ (2555) พบวา ...” แตหากเอกสารอางองเปนภาษาองกฤษใหใชรปแบบ “นามสกลผแตง (ปทตพมพ)” เชน “Mettam (1994) แสดงใหเหนวา ...” การอางถงเอกสารอางองภาษาไทยซงมผแตงตงแต 3 คนขนไปใชคาวา “และคณะ” หลงชอผแตงคนแรก เชน “สมชาต และคณะ (2551)” สาหรบเอกสารอางองภาษาองกฤษใหใชคาวา “et al.” เชน “Perez-Mendoza et al. (1999)” การจดเรยงรายการเอกสารอางอง ใหจดเรยงเอกสารอางองภาษาไทยกอน แลวตามดวยเอกสารอางองภาษาองกฤษ สาหรบเอกสารอางองภาษาไทย ใหจดเรยงเอกสารอางองตามลาดบอกษรของชอผแตง ซงถาผแตงคนแรกเปนคนเดยวกน ใหเรยงลาดบตามอกษรของชอผแตงคนถดไป ถาชอผแตงเหมอนกนทงหมดใหเรยงลาดบตามปทพมพ ถาปทพมพเปนปเดยวกนใหระบความแตกตางดวยอกษร “ก”, “ข”, “ค” ตอทายปทตพมพ สาหรบเอกสารอางองภาษาองกฤษ ใหจดเรยงเอกสารอางองตามลาดบอกษรของนามสกลผแตง ซงถาผแตงคนแรกเปนคนเดยวกน ใหเรยงลาดบตามอกษรของนามสกล ผแตงคนถดไป หากผแตงเปนคนเดยวกนทงหมด ใหเรยงลาดบตามปทตพมพ ในกรณทผแตงเปนคนเดยวกนทงหมดและตพมพในปเดยวกน ใหระบความแตกตางดวยตวอกษร “a”, “b”, “c” ตอทายปทตพมพ ชอวารสารวชาการทนามาอางองใหใชชอเตม

2.8 ตวอยางการพมพรายการเอกสารอางอง บทความวารสารวชาการ

จกรมาส เลาหวณช, พรมม แพงสชา, สเมธ คาวนสา. 2552. การหาคาความขาวขาวสารโดยวธการวดคาส. วารสารสมาคมวศวกรรมเกษตรแหงประเทศไทย 15(1), 26-30.

Perez-Mendoza, J., Hagstrum, D.W., Dover, B.A., Hopkins, T.L., Baker, J.E. 1999. Flight response, body weight, and lipid content of Rhyzopertha dominica (F.) (Coleoptera: Bostrichidae) as influenced by strain, season and phenotype. Journal of Stored Products Research 38, 183-195. หนงสอทมผแตงแตละบท (Edited book)

Mettam, G.R., Adams, L.B. 1994. How to prepare an electronic version of your article. In: Jones, B.S., Smith, R.Z. (Eds.), Introduction to the Electronic Age (pp. 281–304). New York: E-Publishing Inc. ตารา

ประดษฐ หมเมองสอง, สชญาน หรรษสข. 2550. การวเคราะหการสนสะเทอน. กรงเทพมหานคร: ซเอดยเคชน. Strunk, W., Jr., White, E.B. 1979. The Elements of Style. (3rd ed.). Brooklyn, New York: Macmillan.

รายงานการประชมวชาการ วฒนชย ภทรเธยรสกล, วารณ เตย, สมชาต โสภณรณฤทธ. 2553. ศกยภาพการผลตเอทานอลจากลกโนเซลลโลสในประเทศไทย.

รายงานการประชมวชาการสมาคมวศวกรรมเกษตรแหงประเทศไทย ครงท 11 ประจาป 2553, 299-304. นครปฐม: ภาควชาวศวกรรมเกษตร มหาวทยาลยเกษตรศาสตร วทยาเขตกาแพงแสน. 6-7 พฤษภาคม 2553, กาแพงแสน, 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. วทยานพนธ

สยาม ตมแสงทอง. 2546. การปรบปรงเครองคดขนาดผลมงคดแบบจานหมน . วทยานพนธวศวกรรมศาสตรมหาบณฑต . กรงเทพมหานคร: บณฑตวทยาลย, มหาวทยาลยเกษตรศาสตร.

Chayaprasert, W. 2007. Development of CFD models and an automatic monitoring and decision support system for precision structural fumigation. PhD dissertation. West Lafayette, Indiana: Department of Agricultural and Biological Engineering, Purdue University. แหลงขอมลอเลกทรอนกส

ศนยขอมลกรงเทพมหานคร. 2550. สถตรายป กรงเทพมหานคร. แหลงขอมล: http://203.155.220.230/stat_search/frame.asp. เขาถงเมอ 14 มถนายน 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 หนวย ใชระบบหนวย International Systems (SI) ใหถอวาหนวยเปนสญลกษณ ดงนนแมในบทความจะมเนอความเปนภาษาไทย

หนวยทใชจะเปนหนวยภาษาองกฤษเสมอ เชน “มวล 15 kg” ไมใช “มวล 15 กโลกรม” หรอ “มวล 15 กก.” เปนตน ใหเขยนหนวยทมลกษณะเปนเศษสวนในรปตวเลขยกกาลง เชน “m s-1” ไมใช “m/s” เปนตน

2.10 สมการ สมการทไมซบซอนอาจพมพแทรกระหวางขอความภายในบรรทดได สมการทมความซบซอนใหพมพแยกบรรทดดวย Equation

editor ควรกาหนดหมายเลขใหกบทกสมการตามลาดบการปรากฏในตนฉบบของสมการ และควรอางถงสมการในเนอความตามหมายเลขทกาหนดไว ควรนยามตวแปรทกตวในสมการเมอถกอางองถงครงแรก ตวแปรควรพมพดวยตวอกษรเอยง และใชอกษรหรอสญลกษณทเปนทนยมในสาขานนๆ หากจาเปนตองมการกาหนดสญลกษณหรอตวแปรขนใหมเปนจานวนมาก ควรทาตารางสญลกษณเฉพาะ (nomenclature)

2.11 ภาพและตาราง ใหแทรกภาพและตารางลงในเนอความ โดยรายละเอยดของภาพจะตองสามารถมองเหนไดชดเจนเมอเรยงพมพ ภาพถายควรม

ความละเอยดอยางนอย 300 dpi ภาพทเปนกราฟจะตองมคาอธบายแกน คาอธบายสญลกษณในกราฟ พรอมระบหนวยใหชดเจน เนองจากวารสารฯ จะถกจดพมพแบบขาว-ดา ดงนน ผเขยนควรคานงถงการสญเสยความชดเจนของภาพสเมอตองจดพมพเปนภาพขาว-ดา ตารางควรจดรปแบบใหเรยบรอย เสนตารางใชเฉพาะเสนแนวนอน ไมใชเสนแนวตง

ชอภาพและตาราง ตลอดจนขอความทงหมดในภาพและตารางใหใชภาษาองกฤษ ใหเขยนชอภาพไวดานใตภาพ โดยใชรปแบบ ดงตวอยางเชน “Figure 1 Relationship between …” สวนชอตารางใหเขยนไวดานบนตาราง โดยใชรปแบบดงตวอยางเชน “Table 1 Results of …” ใหจดขอบซายขวาของชอภาพและตารางเปนแบบจดกระจายแบบไทย ใชอกษร TH SarabunPSK ขนาด 14 pt ชอภาพและตารางควรสอใหผอานสามารถทาความเขาใจสาระสาคญของภาพหรอตารางนนๆ ได แมไมอานเนอความ การกาหนดหมายเลขภาพและตารางใหเปนไปตามลาดบการปรากฏในตนฉบบ ใหใชรปแบบการอางองถงภาพและตารางในเนอความ ดงตวอยางเชน “... ดงผลการทดลองใน Figure 1” หรอ “Table 1 เปนคาเฉลยของ ...” ควรแทรกภาพหรอตารางเมอจบยอหนาทมการอางถงภาพหรอตารางนนๆ ทนท

2.12 หมายเลขบรรทด (line number) เพอความสะดวกในการประเมนบทความของผทรงคณวฒ ใหกาหนดหมายเลขบรรทดดวยอกษร TH SarabunPSK ขนาด 8 pt

เยองจากขอความ 1 mm นบทละ 1 บรรทด โดยกาหนดใหบรรทดแรกของคอลมนซายเปนบรรทดหมายเลข 1 และเรมนบลาดบเลขใหมในแตละหนาตลอดทงตนฉบบ

3. การสงตนฉบบ

ผเขยนสามารถสงไฟลตนฉบบทางระบบ online submission ไดท http://tsae.asia/journals/index.php/tsaej2014/

สารบญ

1 ศกษาการผลตนามนมะพราวบรสทธดวยวธการแชเยอกแขง ศภมาศ ปนปญญา*, ศวลกษณ ปฐวรตน

7 การพฒนาระบบตรวจสอบโรคกลวยไมควบคมระยะไกลรวมกบเทคนคประมวลผลภาพถายเพอควบคมการใหสารเคมแบบแมนยาสาหรบโรงเรอนมาตรฐาน เกรยงไกร แซมสมวง*, เกยรตศกด แสงประดษฐ, อภรฐ ปนทอง

21 การจาแนกประเภทของนมววนมกระบอและนมแพะดวยเทคนคฟเรยรทรานฟอรมเนยรอนฟราเรดสเปกโทรสโกป รวภทร ลาภเจรญสข, กรรณพต แกวสอน*

28 ผลกระทบของอณหภมและชนความหนาตอจลนพลศาสตรการอบแหงกากเนอมะพราว ฤทธชย อศวราชนย*

39 การศกษาการใชโรงอบแหงพลงงานแสงอาทตยรวมกบเครองอบลมรอนแบบชนวางสาหรบอบแหงผกและผลไม เวยง อากรช*, ศวลกษณ ปฐวรตน,วบลย เทเพนทร, อนชา เชาวโชต, อทย ธาน, อคคพล เสนาณรงค

46 การศกษาความสามารถของการใชวธสญญากาศเพอการกาจดดวงงวงขาวโพด ธรเดช เดชทองจนทร, วชรพล ชยประเสรฐ*, เอนก สขเจรญ

56 การคดแยกความแกขงผงดวยเทคนคสเปกโทรสโกปอนฟราเรดยานใกล จรายทธ หงษเวยงจนทร, อนพนธ เทอดวงศวรกล*, Satoru Tsuchikawa, Tetsuya Inagaki, สรนาฏ นอยพทกษ

64 การอบแหงมะพราวขดดวยเทคนคสเปาเตดเบดสาหรบการผลตนามนมะพราวดวยวธบบเยน เกยรตศกด ใจโต, เทวรตน ตรอานรรค*, กระว ตรอานรรค, นาฏชนก ปรางปร

วารสารสมาคมวศวกรรมเกษตรแหงประเทศไทย ปท 22 ฉบบท 1 (2559) 1-6

1

วารสารสมาคมวศวกรรมเกษตรแหงประเทศไทย บทความวจยปท 22 ฉบบท 1 (2559) 1-6

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

ศกษาการผลตนามนมะพราวบรสทธดวยวธการแชเยอกแขง Study of Manufacture of Virgin Coconut Oil by Freezing Method

ศภมาศ ปนปญญา1*, ศวลกษณ ปฐวรตน1,2 Supamas Panpanya1*, Siwalak Pathaveerat1,2

1ภาควชาวศวกรรมเกษตร, มหาวทยาลยเกษตรศาสตร วทยาเขตกาแพงแสน, นครปฐม, 73140 1Department of Agricultural Engineering, Kasetsart University - Kamphaengsaen Campus, Nakhon Pathom, 73140 2ศนยความเปนเลศดานเครองจกรกลการเกษตรและอาหาร, มหาวทยาลยเกษตรศาสตร วทยาเขตกาแพงแสน, นครปฐม, 73140 2Center of Excellent for Agricultural and Food Machinery, Kasetsart University - Kamphaengsaen Campus, Nakhon Pathom, 73140 *Corresponding author: Tel: +66-34-261-065, Fax: +66-34-261-062, E-mail: [email protected]

บทคดยอ งานวจยนมวตถประสงคเพอศกษาศกยภาพของวธการแชเยอกแขงกะทในกระบวนการแยกชนนามนมะพราวบรสทธ

โดยศกษาอณหภมและเวลาทเหมาะสมในการแชเยอกแขงใชอณหภมในการแชเยอกแขงอยท -18, -28 และ -38°C และชวงเวลาท 36, 40, 44, 48 และ 52 hr ตามลาดบ กะทแชเยอกแขงถกนาไปทาใหละลายทอณหภม 50°C เปนเวลา 1, 1.5, 2 และ 2.5 hr จากการศกษาพบวาอณหภมและเวลาในการแชเยอกแขงสงผลตอการทาลายโครงสรางพนธะภายในของโปรตน สงผลใหเกดการแยกชนของกะทหลงจากนาไปทาใหละลาย แยกออกเปน 3 ชน คอ ชนนามน ชนครม และชนนา ในขณะทผลการศกษาพบวาชวงเวลาในการแชเยอกแขงทมากกวา 48 hr ไมสงผลใหปรมาณนามนมะพราวเพมมากขน ทกๆ ชวงอณหภมในการแชเยอกแขง

คาสาคญ: การแชเยอกแขง; นามนมะพราวบรสทธ; การทาละลาย

Abstract

The objectives of this research was study the potential of freezing method on coconut oil – coconut milk a separating process. studying the temperature and the time in Freezing temperatures to freezing at -18, -28 and -38°C, and the time at 36, 40, 44, 48 and 52 hr, respectively, frozen coconut milk was brought to melt at a temperature of 50° C for 1, 1.5, 2 and 2.5 hr, the study found that the temperature and time of freezing can damage the internal structure of the protein bonds. Resulting in delamination of milk after the melt is divided into 3 layers oil layer of cream and a layer of water, while the results of the study showed that the size of the frozen at more than 48 hr resulted increasing amounts of coconut oil every stage in Freezing temperatures.

Keywords: Freezing; Coconut oil; Solven

1 บทนา ปจจบนนามนมะพราวบรสทธกาลงไดรบความสนใจจาก

ผบรโภคเปนอยางมาก เนองจากอดมไปดวยวตามน สารตานอนมลอสระ และองคประกอบของสารออกฤทธทางชวภาพจานวนมาก (Bawalan and Chapman, 2006) แสดงใหเหนวาน ามนมะพราวบรสท ธ มคณสมบ ต ในการตานการตดเช อ ตานเชอจลนทรย และตานอนมลอสระได อกทงนามนมะพราว

บรสทธยงมคณคาทางโภชนาการสงประกอบดวยอาหารประเภทไขมน เสนใยอาหาร โปรตน คารโบไฮเดรต และแรธาตตางๆ จงนาไปใชประโยชนไดทงเปนอาหารและยา

ดวยสาเหตนจงทาใหผผลตนามนมะพราวไดคดวธการผลตแบบตางๆและพยายามหาวธแกไขปญหาทเกดขนเพอตอบสนองความตองการของผบรโภคใหเพยงพอตอความตองการ และเปนไปตามหลกโภชนาการ ดวยเหตผลทสาคญน จงทาใหเกด

Thai Society of Agricultural Engineering Journal Vol. 22 No. 1 (2016), 1-6

2

แนวความคดในการศกษาวธการผลตนามนมะพราวบรสทธดวยวธการแชเยอกแขง

หลกการในการแชเยอกแขงคอการลดอณหภมของอาหารหรอผลตภณฑนนใหตาลงจนถงระดบทสงมชวตนนไมสามารถจะดาเนนปฏกรยาทางชวภาพหรอทางชวเคมตอไปไดตามปกตจลนทรยทมปะปนอยในอาหารนนกจะชะงกการเจรญเตบโตและหยดกระบานการทางเมตาบอลซมลงแตเนอเยอของอาหารจะยงคงรปอยได โดยทวไปมกจะเปนทอณหภม -18°C หรอตากวาซงหลกสาคญคอ การเปลยนสภาวะของนาในอาหารทเปนของเหลวใหเปนนาแขง เพอมใหนานนสามารถทาหนาทตางๆ ในปฏกรยาทางเคม และไมเปน substrate ใหกบจลนทรยทมาปะปนกบอาหารไดและการแชเยอกแขงทอณหภมตาเพยงใดกไมสามารถทาลายเชอจลนทรยใหหมดได

อตราการแชเยอกแขง มผลการเกดผลกนาแขง ตอคณภาพของอาหารแชเยอกแขงทได ในการแชเยอกแขงอาหารจะขนอยกบการแชเยอกแขงอยางเรว (quick freezing) ทาใหเกดผลกนาแขงขนาดเลก กระจายทวชนอาหาร อาหารแชเยอกแขงมคณภาพด เมอนามาหลอมละลายนาแขง (thawing) จะสญเสยของเหลว (drip loss) นอย (พมพเพญ และ นธยา, 2551)

วตถประสงคของงานวจยน เพอศกษาศกยภาพของวธการแชเยอกแขงกะทในกระบวนการแยกชนนามนมะพราวบรสทธ

2 อปกรณและวธการ

2.1 วสด 1) เตรยมเนอมะพราวทแกจดผานการกะเทาะเปลอกใหมๆ

และบรบรณเตมท โดยใช “มะพราวทมอายระหวาง 10 – 12 เดอน และตองไมมเซลลเบยน (haustorium) คอ การไมเรมงอก เนองจากจะทาใหปรมาณของนามนมะพราวลดลง (ลลตา, 2548) และควรระมดระวงไมใหผลมะพราวปรแตกระหวางการขนสงเนองจากผลมะพราวจะเกดการเนาเสย

2) นาเนอมะพราวขดเขาเครองคนกะทโดยไมเตมนา และนากะททไดผานผากรองเพอเอาสงเจอปนออกกอนการทดลอง

2.2 การแชเยอกแขงกะท นากะททไดจากการกรองบรรจลงถงพอลเอทลน (PE) โดย

บรรจถงละ 1 kg จานวน 3 ซา และปดผนกใหสนท นาตวอยางกะทไปแชเยอกแขงแบบชา slow freezing โดยใชตแชเยอกแขง (chest freezer) ยหอ AUCMA รน DW-40W148 ดวยอตราการแชเยอกแขง 3 ระดบ คอ -18, -28 และ -38°C และเวลาทใชใน

การแช เยอกแขงทง 3 ระดบ ท 36, 40, 44, 48 และ 52 hrตามลาดบ (Figure 1)

2.3 การละลายกะทแชเยอกแขงแลการแยกนามน การละลายกะทแชเยอกแขงถกนาไปทาใหละลายทอณหภม

50°C เปนเวลา 1, 1.5, 2 และ 2.5 hr ตามลาดบ โดยมวธการแยกชนนามนมะพราวบรสทธ ดวยการใชหลอดฉดยาเปนอปกรณในการเกบและตวงปรมาตรของนามนมะพราวบรสทธ

2.4 การวเคราะหสมบตทางกายภาพและทางเคม การวเคราะหคณภาพทางกายภาพและเคมของนามนมะพราวท

ไดจากวธการแชเยอกแขงไดแก ความขนหนด (Viscosity) วดดวยเค รอ ง Brookfield Viscometer ค า ด ชน ห ก เห ท 30 องศา (Reflexives Index) ปรมาณกรดไขมนอสระ (Free Fatty Acid) ใชวธวเคราะห Ca 5a-40: Free fatty acids ของ AOCS (1998) คาของกรด (Acid Value) ใชวธการคานวณจากคากรดไขมนอสระ คาความชน (Moisture) ใชวธวเคราะห Ca 2e-84: Moisture, Karl Fischer reagent ของ AOCS (1998) คาความเหมนหน โดยการอางองขนตอนมาตรฐาน CA 28-38 (AOCS, 1998) และ Kirk and Sawyer (1991)

ท า ก า รท ด ล อ ง ว เค ร า ะ ห ณ .ศ น ย ป ฏ บ ต ก า ร ว จ ย มหาวทยาลยเกษตรศาสตร วทยาเขตกาแพงแสน

2.5 การวเคราะหองคประกอบของกรดไขมน การวเคราะหองคประกอบของกรดไขมนททาโดย gas

chromatography (GC) ว ธ ก า ร ข อ ง Garcés and Mancha (1993) ทาการทดลองวเคราะหผลวจยจาก ศนยปฏบตการวจย มหาวทยาลยเกษตรศาสตร วทยาเขตกาแพงแสน

3 ผลและวจารณ ในการทดลองเพอศกษาศกยภาพของวธการแชเยอกแขงกะท

ในกระบวนการแยกชนนามนมะพราวบรสทธ โดยศกษาอณหภมและเวลาทเหมาะสมในการแชเยอกแขงใชอณหภมในการแชเยอกแขงอยท -18, -28 และ -38°C เวลาทใชในการแชเยอกแขงท 36, 40, 44, 48 และ 52 hr ตามลาดบกะทแชเยอกแขงถกนาไปทาใหละลายทอณหภม 50°C เปนเวลา 1,1.5, 2 และ 2.5 hr


3

Figure 1 Freezing method of coconut milk.

3.1 ผลของอณหภมในการแชเยอกแขง ผลการศกษาอณหภมในการแชเยอกแขงกะทท -18, -28

และ -38°C (Figure 2) เวลาทใชในการแชเยอกแขงท 36, 40, 44, 48 และ 52 hr ตามลาดบ พบวาอณหภม -28°C ทกๆ ชวงเวลาในการแชเยอกแขง ใหปรมาณนามนมะพราวสงสดอยท 350.67 ml (Table 1)

Figure 2 Freezing coconut milk at various temperatures (A) -18°C (B) -28°C and (C) -38°C.

ชวงเวลาในการชาเยอกแขง A อณหภมของความเยนมผลทาใหโครงสรางทางเคมเปลยนไปแตไมทาลายพนธะเปปไทน (peptide bond) แตทาใหพนธะตางๆ ของโปรตน (protein structure) ถกทาลายโครงสรางเกดการคลายตว (unfolded) เปลยนจากโครงสรางเดมตามธรรมชาต เปนโครงสรางใหม (Dayrit et al., 2008)

Table 1 Coconut oil at freezing temperature -28°C on freezing time 36, 40, 44, 48 and 52 hr and time of thawing at 1, 1.5, 2 and 2.5 hr.

Time in freezing (hr)

Time of thawing at 50°C

1 hr 1.5 hr 2 hr 2.5 hr 36 100.35 ml 170.12 ml 185.75 ml 180.47 ml

40 100.44 ml 220.20 ml 270.44 ml 200.11ml

44 235.35 ml 275.33 ml 245.42 ml 200.14 ml

48 280.12 ml 350.67 ml 310.22 ml 220.36 ml

52 270.22 ml 345.01 ml 300.02 ml 210.85 ml

SD 90.01 78.41 49.83 14.78

3.2 ผลของเวลาในการแชเยอกแขง ผลการศกษาเวลาทเหมาะสมในการแชเยอกแขงท 36, 40,

44, 48 และ 52 hr และอณหภมในการแชเยอกแขงกะทท -18, -28 และ -38°C พบวาเวลา 48 hr ทอณหภม -28°C ใหปรมาณนามนมะพราวมากทสดท 350.67 ml (Figure 3)

เวลาของการแชแขงเปนปจจยทสาคญตวหนงในการแชแขง จะเกดการถายเทความรอนอยางชาๆ ในชนของอาหารทแขงตวแลว เมอแชแขงไปจนถงจดหนงทเราเรยกวาสภาวะคงท (steady state) คอ คณสมบตตางๆ ของอาหารจะคงทไมเปลยนตามเวลาแมวาจะแชแขงตอไปอกกตาม

Figure 3 Yield (ml) of virgin coconut oil (VCO) with time of freezing (h) at different temperature.

0

100

200

300

400

36 40 44 48 52

VCO

yield

(ml)

Time of freezing (h)

at -18 c

A B C


4

3.3 ผลของเวลาในการทาละลาย ศกษาอณหภมในการแชเยอกแขงกะทท -18, -28 และ -

38°C ท เวลาในการแชเยอกแขง 36, 40, 44, 48 และ 52 hr กะทแชเยอกแขงถกนาไปทาใหละลายทอณหภม 50°C เปนเวลา 1, 1.5, 2 และ 2.5 hr ตามลาดบ พบวาอณหภม -28°C, เวลาในการแชเยอกแขงท 48 hr และเวลาในการทาละลายท 1.5 hr ใหปรมาณนามนมะพราวสงสดอยท 350.67 ml (Figure 4)

Figure 4 VCO yield (ml) with thawing time and different freezing temperature at 50°C.

เวลาในการทาละลายเพมขน ปรมาณอนภาคของโปรตนทเปนของแขงจะเกาะตวอยทผนงของภาชนะทาใหความสามารถในการแยกตวยากขน และอณหภมความรอนทาใหพนธะระหวางสายโพลเปปไทนออนแอ ทาลายโครงสรางของโปรตน ทาลายพนธะระหวางโปรตนกบโปรตน หรอโปรตนกบนา จงทาใหเวลาและอณหภมทาละลายมผลตอปรมาณนามนมะพราวบรสทธ (Dayrit et al., 2008) (Figure 5)

Figure 5 Thawing of coconut milk at 50°C.

Figure 6 Separation of coconut milk after method at 50°C.

3.4 ผลการวเคราะหสมบตทางกายภาพและทางเคม คณภาพของนามนมะพราวบรสทธททดสอบจากการประเมน

ทางประสาทสมผส (sensory evaluation) มดงนกลาวคอ สของนามนมะพราว บรสทธควรมสใสเหมอนนา การเกดสของนามนมะพราวอาจเนองมาจากการปนเปอนของจลนทรย(microbial contaminant) ในเนอมะพราวกอนขนตอนการสกด (Bawalan, and Chapman, 2006) ถามการปนเปอนจากจลนทรยจะทาใหสของนามนเปลยนเปนสเหลอง ทงนกลนของนามนมะพราวบรสทธคณภาพด ควรมกลนหอมออนๆ ของมะพราวซงขนอยกบกระบวนการทใชในการสกด รสชาตของนามนมะพราวบรสทธตองไมระคายเคองในลาคอเมอรบประทานเขาไป ผลผลตนามนมะพราวบรสทธภายใตอณหภมและเวลาทแตกตางกนมคณภาพของนามนมะพราวบรสทธดง Table 2 เปรยบเทยบกบมาตรฐานของ Asian and Pacific Coconut Community (2015)

0

100

200

300

400

1 1.5 2 2.5

VCO

yield

(ml)

Time of thawing (h)

at -18 c

at -28 c

Coconut oil

water

cream


5

Table 2 Comparison of VOC properties with the standard values established by Asian and Pacific Coconut Community (2015).

Characteristic Experimental results APCC standardsRelative density 0.911 0.915 - 0.920refractive index at 40°C 1.4475 1.4480 - 1.4492Moisture % wt. max. 0.34% 0.1 - 0.5%Saponification Value(mg KOz/g oil)

253 250-260

Iodine value (iodine/100 g oil) 7.33 g 4.1-11.0 gAcidity 0.34 KOz/g oil 0.5 mgKOz/g oil

Table 3 Fatty acids composition.

Fatty acids VCO APCC

Experimental (%) standards (%) C8:0 (caprylic) 8.75 ± 0.55 5.0–10C10:0 (capric) 5.65 ± 0.25 4.5–5.8C12:0 (lauric) 46.9± 1.53 43–53

C14:0 (myristic) 19.22 ± 1.75 16.0–21C16:0 (palmitic) 7.0 ± 0.9 7.5–10C18:0 (stearic) 2.1 ± 0.27 2.0–10C18:1 (oleic) 6.1 ± 1.55 5.0–10

C18:2 (linoleic) 0.5 ± 0.64 1.0–2.5

คมสน (2548) กลาววาความชนเปนตวแปรสาคญทจะกาหนดคณภาพของตวอยางนามนมะพราวบรสทธ ปรมาณความชนทเหมาะสมอยในชวง 0.10 - 0.5% น ามนมะพราวบรสทธจากตวอยางมความชนอยท 0.34% และคาของกรดไขมนจะเปนตวบงชสภาวะการเหมนหนของไขมน

3.5 ผลการวเคราะหองคประกอบของกรดไขมน การ ว เค ราะ ห อ งค ป ระกอบของกรด ไข ม น ท ท า โดย

gaschromatography (GC) แสดงใน Table 3 lauric (C12 ) เปนกรดไขมนทสาคญในนามนมะพราวบรสทธ อยท 49.16%, Caprylic (C8 ) และ Capric (C10 ) อ ย ท 8 .85 และ 5 .8% ตามลาดบ

Marina et al. (2009) ไดศ กษาน า ม นมะพ ราวบ รสท ธเกยวกบลกษณะทางเคมและองคประกอบของกรดไขมนในนามนมะพราวบรสทธ พบวา นามนมะพราวบรสทธสวนใหญมปรมาณกรดลอรก 46.64 - 48.00%” กรด lauric เปนกรดไขมนทเดนทสดเนองจากเปนกรดทพบไดในนามนมะพราวเทานน และเปน

กรดไขมนหวงโซขนาดกลาง (MCFAs) ทมประโยชนตอสขภาพ กรดลอรกในนามนมะพราวจะเปลยนเปนโมโนกลเซอไรดทเรยก วา โมโนลอรน (monolaurin) ซงเปนสารตวเดยวกบนานมของมารดาทใชเลยงทารก (ณรงค, 2550) นอกจากนโมโนลอรนยงทาหนาทเปนสารปฏชวนะ (antibiotic) และเปนสารตอตานไวรส (antivirus) จะเขาไปทาลายเฉพาะเชอโรคทมเกราะหมเซลลทเปนไขมน (lipid-coated membrane) เชน เชอไขหวดใหญ, โรคเรม, คางทม, โรคซาร และโรคเอดส (กนทมา และ วมลนารถ, 2548, และ Tenda et al., 2009)

4 สรปผลการทดลอง จากการศกษาวธการแชเยอกแขงกะทในกระบวนการแยกชน

นามนมะพราวบรสทธ ทาการศกษาผลของอณหภมและเวลาในการแชเยอกแขงกะท โดยศกษาอณหภมและเวลาทเหมาะสมในการแชเยอกแขงใชอณหภมในการแชเยอกแขงอยท -18, -28 และ -38°C เวลาทใชในการแชเยอกแขงท 36, 40, 44, 48 และ


6

52 hr ตามลาดบ กะทแชเยอกแขงถกนาไปทาใหละลายทอณหภม 50°C เปนเวลา 1, 1.5, 2 และ 2.5 hr พบวา

4.1 อณหภมในการแชเยอกแขงมผลตอปรมาณของนามนมะพราว เนองจากอตราการแชเยอกแขงมผลตอการเกดผลก ถาผลกนาแขงมขนาดใหญเมอนามาทาละลายจะเกดการสญเสยโดยตรงตอคณภาพของผลตภณฑ

4.2 เวลาของการแช เยอกแขง มผลกระทบโดยตรงกบปรมาณนามนมะพราวบรสทธ เนองมาจากวาเวลาของการแชเยอกแขงจะเปนตวบงบอกความจของระบบและเวลาสงผลตอการเกดผลกใหม

4.3 ก าร ว เค ราะ ห ส มบ ต ท า งก ายภ าพ และท าง เค ม องคประกอบทง 6 ตว มคาเฉลยของการทดสอบอยในเกณฑ มาตรฐานเปนทยอมรบได

4.4 การวเคราะหองคประกอบของกรดไขมน นามนมะพราวบรสทธสวนใหญ มปรมาณกรดลอรก 46.64 - 48.00% กรด lauric เปนกรดไขมนทมประโยชนรและคณคา

5 กตตกรรมประกาศ งานวจยนไดรบทนสนบสนนจากสถาบนวจยและพฒนาแหง

มหาวทยาลยเกษตรศาสตร

6 เอกสารอางอง กนทมา สทธธญกจ, วมลนารถ ประดบเวทย. 2548. บทบาทของ

นามนมะพราวตอสขภาพและความงาม. กรงเทพมหานคร: กลมงานพฒนาวชาการฯ สถาบนการแพทยแผนไทย กรมพฒนาการแพทยแผนไทยและการแพทยทางเลอก.

คมสน หตะแพทย . 2547. การสกดน ามนมะพราวบรสท ธ . วารสารเกษตรกรรมธรรมชาต 2, 1-5.

ณรงค โฉมเฉลา . 2550. มหศจรรย น ามนมะพราว-เอกสารวชาการฉบบท 1/2550. กรงเทพมหานคร: ชมรมอนรกษและพฒนานามนมะพราวแหงประเทศไทย.

พ ม พ เพ ญ พ ร เฉ ล ม พ งศ , น ธ ย า ร ต น าป น น ท . 2551. การแช เย อกแข ง การเก ดผล กน าแ ข ง . แหล งข อ ม ล : http://www.foodnetworksolution.com/wiki/word/1952/ice-crystal-formation. เขาถงเมอ 16 กมภาพนธ 2557.

ลลตา อตนโถ. 2548. การผลตนามนมะพราวบบเยนคณภาพสง. วทยาศาสตรและเทคโนโลย 20, 67-72.

Asian and Pacific Coconut Community. 2 0 1 5 . APCC standards for virgin coconut oil. Availble at:

http://www.apccsec.org/document/VCNO.PDF. Acessed on 15 September 2015.

Bawalan, D.D., Chapman, K.R. 2010. Virgin coconut oil production manual for micro and village-scale processing. Bangkok: FAO Regional Office for Asia and the Pacific.

Dayrit, FM., Buenafe, O.E., Chainani, E.T, de Vera, I.M. 2008. Analysis of monoglycerides, Diglycerides, sterols, and fatty acids in coconut (Cocosnucifera L.) oil by 31P NMR spectroscopy. Journal of Agricultural and Food Chemistry 56, 5766-5769.

AOCS. 1998. Official Methods and Recommended Practices of the American Oil Chemists’ Society (5th ed.). Champaign, Illinois: American Oil Chemists’ Society.

Garc´es, R., Mancha, M. 1993. One-step lipid extraction and fatty acid methyl esters preparation from fresh plant tissues. Analytical Biochemistry. 211, 139–143.

Kirk, R.S., Sawyer, R. 1991. Pearson’s composition and analysis of foods. London: Longman Scientific and Technical.

Marina, A.M., Che Man, Y.B., Amin, I. 2009. Virgin coconut oilg emerging functional food oil. Trends in Food Science and Technology 20, 481-487.

Marina, A.M., Che Man, Y.B., Amin, I. 2009. Chemical properties of virgin coconut oil. Journal of the American Oil Chemists' Society 86, 301-307.

Tenda, E.T., Tulato, M.A., Novarianto. 2009. Diversity of oil and medium fatty acid content of local coconut cultivars grown on different altitudes. Indonesia Journal of Agriculture 2, 6-10.

วารสารสมาคมวศวกรรมเกษตรแหงประเทศไทย ปท 22 ฉบบท 1 (2559), 7-20

7

วารสารสมาคมวศวกรรมเกษตรแหงประเทศไทย บทความวจย ปท 22 ฉบบท 1 (2559) 7-20


การพฒนาระบบตรวจสอบโรคกลวยไมควบคมระยะไกลรวมกบเทคนคประมวลผลภาพถายเพอควบคมการใหสารเคมแบบแมนยาสาหรบโรงเรอนมาตรฐาน Development of a Remote Control System for Orchid Diseases Monitoring Using Image Processing Technique for Precision Application of Chemicals in Standard Greenhouses

เกรยงไกร แซมสมวง1*, เกยรตศกด แสงประดษฐ1, อภรฐ ปนทอง1

Grianggai Samseemoung1*, Kriattisak Sangpradit1, Apirat Pinthong1

1ภาควชาวศวกรรมเกษตร, คณะวศวกรรมศาสตร, มหาวทยาลยเทคโนโลยราชมงคลธญบร, ปทมธาน, 12110 1Agricultural engineering, Faculty of engineering, Rajamangala University of technology thanyaburi, Pathumthani, 12110 * Corresponding author: Tel: +6 6 -8 -9641-7532 or +6 6 -8 -2798-8098, Fax: +6 6 -2-549-3581, E-mail: [email protected] or [email protected]

บทคดยอ ระบบตรวจสอบโรคกลวยไมแบบควบคมระยะไกล รวมกบเทคนคการประมวลผลภาพถายทพฒนาขน สามารถตรวจวด

และประเมนผลการระบาดของโรคพชเพอปองกนผลผลตลดตาลงไดเปนอยางด ขอมลภาพถายจะถกประมวลผลดวยโปรแกรมทออกแบบไวในโปรแกรม MATLAB เพอควบคมระบบการฉดพนสารเคมใหสมพนธกบความหนาแนนของโรคพชทตรวจวดได โดยกลองสามารถบนทกตาแหนง และคาการสะทอนแสงแบบใกลชวงคลนอนฟราเรดท 800 nm และชวงคลนสแดงท 650 nm สงผลใหการจาแนกกลวยไมทสมบรณกบทเปนโรค และการระบตาแหนงของโรคใบปนเหลอง โรคใบจดดา โรคแอนแทรคโนสนน สามารถทาไดอยางแมนยา จากนนจงเปรยบเทยบผลทไดจากระบบกบเครองมอวดมาตรฐานทภาคพนดน และทาการวเคราะหทางสถตเพอหาคาสมประสทธสหสมพนธออกมา คาสมประสทธสหสมพนธระหวางคาดชนพชพรรณ NDVI และ GNDVI จะแปรผนตามระดบคลอโรฟลดโดยมคาสมประสทธสหสมพนธอยระหวาง 0.985 ถง 0.992 ดงน R2=0.985-0.992 สาหรบกลวยไมสมบรณ , R2=0.984-0.998 สาหรบกลวยไมเกดโรค ตามลาดบ และกลองถายภาพแบบ Web CAM ซงมราคาตา จะใหคาความแมนยาในการประมวลผลภาพถายดทสด ทระดบความสง 1.2 m เมอเทยบกบการใชกลองชนดอน กลองถายภาพแบบ Digital camera ซงมราคาปานกลาง ทระดบความสง 1-1.2 m สวนกลองถายภาพแบบ NIR camera ซงมราคาสงมาก ทระดบความสง 1.6 m ขนไป และพบวาโปรแกรมประมวลผลภาพถายทพฒนาขนนน มคณภาพทสามารถยอมรบไดเมอทาการสอบเทยบกบการตรวจวดดวยคน

คาสาคญ: ระบบตรวจสอบโรคกลวยไมแบบควบคมระยะไกล, ดชนพชพรรณ, การประมวลผลภาพถายดจตอล, กลอง Web CAM, กลองถายภาพดจตอล, กลองถายภาพใกลชวงคลนอนฟราเรด

Abstract The orchids disease monitoring system with crop image processing technique developed could measure

and evaluate the plant disease infestation in order to prevent a decrease in yield as well. Image data were processed by a program coding in MATLAB program. The chemical injection systems were controlled related to the density of the plant disease detected. The acquired low altitude remote sensing images were positioned and processed to estimate vegetative-indices with MATLAB program (Red=650 nm and NIR=800 nm band center) and thereby detecting diseases in orchids plants. Then good correlations and clear cluster range were obtained in

characteristic plots of NDVI and GNDVI against chlorophyll content, the chlorophyll content values (mol m-2)


8

according to statistical analysis showed significant differences among clusters for healthy orchids (R2=0.985-0.992), for infested orchid (R2=0.984-0.998), respectively. The camera Web CAM model which is lower price, the accuracy in image processing, take the best at an altitude of 1.2 meters, and Digital camera which is medium price, take the best at an altitude of 1-1.2 meters. The NIR camera which is higher price, take the best at an altitude of 1.6 meters or more. The image processing software based on LARS images created provided satisfactory results comparing with a manual measurement.

Keywords: The orchids disease monitoring system, vegetation index, digital image processing, web CAM, digital camera, NIR camera

1 บทนา ประเทศไทยเปนแหลงเพาะปลกกลวยไมเมองรอนทสาคญ

โดยเฉพาะกลวยไมสกลหวายเนองจากมสภาพภมอากาศ คอ อณหภม 25-33ºC และความชนสมพทธ 75-80% ซงประเทศไทยเปนผผลต และสงออกกลวยไมสกลหวายมากทสด โดยแหลงเพาะปลกทสาคญจะอยท กรงเทพมหานคร นนทบร นครปฐม สมทรสาคร ราชบร พระนครศรอยธยา และปทมธาน ตามลาดบ ในอดตทผานมาการขยายพนทเพาะปลกยงทาไดคอนขางจากด เนองจากเกษตรกรทเขามาปลกกลวยไมนน จะตองมความรความชานาญมากในการเพาะปลก ประกอบกบปจจยดานการผลตมราคาตนทนทสงขน เชน ปยและยา ทาใหเกษตรกรไมมเงนลงทนในการดแลบารงรกษา จงทาใหกลวยไมมคณภาพไมไดมาตรฐาน ดวยเหตน ทาใหมการสงออกไดเพยงรอยละ 40 ของผลผลตทงหมดเทานน อยางไรกตามกลวยไมยงคงเปนพชทมความสาคญทางเศรษฐกจโดยมแนวโนมความตองการเพมขนของตลาดใหมแถบตะวนออกกลาง และจน โดยทกวนนพบวามเกษตรกรผปลกกลวยไม ในประเทศไทยทงหมดประมาณ 3,000 กวาราย ครอบคลมพนทปลกประมาณ 20,000 กวาไร ทาใหมการสงออกเพมมากขนเปนอนดบ 2 รองจากเนเธอรแลนดเทานน และกอเกดรายไดจากการสงออกทงกลมไม ตดดอก และตน อยทประมาณ 3,000 กวาลานบาท ทงนธรกจการเพาะเลยงกลวยไมสามารถสรางรายไดนาเงนเขาสประเทศไดเปนจานวนมาก และการสงออกกลวยไมของไทยยงคงมแนวโนมเตบโตไดอยางตอเนอง ขณะทการผลตกลวยไมในทกวนนยงคงเผชญกบปจจยเสยงอยางเดมอยหลายประการดวยกน อาทเชน ปญหาดานตนทนการผลต และตนทนคาขนสงทเพมขน ปญหาดานโรคและแมลงศตรพช และปญหาดานขาดการควบคมคณภาพของกลวยไมเพอการสงออก (สานกงานเศรษฐกจการเกษตร, 2555)

จากปญหาดงกลาวงานวจยนจงมงเสนอวธการประยกตใช

เทคโนโลยความแมนยาทางการเกษตร รวมกบเทคนคการ

ประมวลผลภาพถายดจตอล เพอเขามาชวยในการพฒนาระบบ

การจดการ และการบารงรกษากลวยไมสกลหวาย โดยมง

เปาหมายไปยงการบรหารจดการการใชสารเคม และยาปราบ

ศต รพช ในปรมาณ ท เหมาะสม มความแมนยาสง ทน ตอ

เหตการณ และสามารถตรวจวดเฝาระวงการระบาดของโรค

กลวยไมในโรงเรอนปลกมาตรฐานได (เกรยงไกรและเกยรตศกด,

2557a) ซงสวนใหญในโรงเรอนปลกกลวยไมมาตรฐานจะเกดโรค

ใบจ ด ห รอ โรค ใบ ข กลาก (Leaf Spot) ท เก ด จ าก เช อ รา

Phyllostictina pyriformis Cash & Watson, โร ค ใบ จ ด ด า

(Black spot) ท เก ด จ าก เช อ รา Alternaria alternate และ

Drechslera spp., โรคแอนแทรคโนส (Anthracnose) ท เกด

จากเชอรา Colletotrichum gloeosporioides (Penz.) Sacc.,

โรคโคนเนาแหง หรอโรคเหยว (Fusarium foot rot, Wilt) ทเกด

จากเชอรา Fusarium oxysporum Fmoniliforme, โรคเนาเละ

(Soft rot) ท เก ด จ าก เช อ แบ ค ท เร ย Erwinia carotovora

(Jones), โรคใบปนเหลอง ทเกดจากเชอรา Pseudocercospora

dendrobii และโรคเนาแหง สาเหตเกดจากเชอรา Sclerotium

rolfsii เปนตน (กรมวชาการเกษตร, 2550) โดยโรคเหลานนน

สามารถทจะระบตาแหนงบรเวณทเกดโรค แลวทาการฉดสารเคมในปรมาณทเหมาะสม แมนยา ซงจะเกยวของโดยตรงในดานของ

การลดตนทนการผลต การปองกนความเสยหายแบบทนทวงท

(Samseemoung et al., 2012) และสดทายแลวเปนการเพม

ผลผลตตอพนทปลกใหมปรมาณสงขน ในการออกแบบ และสราง

ระบบตรวจสอบโรคกลวยไมแบบควบคมระยะไกล รวมกบ

เทคนคการประมวลผลภาพถาย เพอเพมความแมนยาในการ

ควบคมการใชระบบฉดพนสารเคมแบบแปรผนอตราไดใน

โรงเรอนมาตรฐาน พรอมทงระบบอลกอรทมของซอฟทแวร

ประมวลผลภาพถายมมสงนน พบวาเปนการพฒนาเทคโนโลย

การผลต และยงมขอดแกเกษตรกรเจาของโรงเรอนทงเปนการลด


9

เวลาและตนทนการประกอบการลง ไดขอมลภาพถายมมสงทม

ความทนตอเหตการณ หรอสถานการณของการระบาดของโรค

พชในโรงเรอนนนๆ โดยภาพไดอะแกรมรายละเอยดของระบบ

ตรวจสอบโรคกลวยไมแบบควบคมระยะไกล รวมกบเทคนคการ

ประมวลผลภาพถาย เพอเพมความแมนยาในการควบคมระบบ

ฉดพนสารเคมแบบแปรผนอตราไดในโรงเรอนมาตรฐานทจะทา

การออกแบบและสราง ดงรปท 1 โดยจะมหลกการทางาน

เรมจากภาพถายทไดมาจากระบบถายภาพมมสงเคลอนทบนราง

ททาการออกแบบไว (เกรยงไกรและเกยรตศกด, 2557b) เหนอ

แนวแปลงปลกในโรงเรอนมาตรฐาน พรอมระบบควบคมการถายภาพแบบระยะไกล แบบตดตงบนระบบเคลอนท ทความสง

ประมาณสองเมตร ระยะทางมากกวา 10 m จากนนนาภาพมม

สงทไดนาเขาสระบบซอฟทแวรประมวลผลภาพถาย จากนนทา

การรวบรวมขอมล นาขอมลทไดไปออกแบบระบบฉดพนสารเคม

แบบแปรผนอตราไดในระบบโรงเรอนมาตรฐาน โดยเฉพาะขอมล

ดานคาการกระจายตวของโรคพชในพนทปลก โดยผลสมฤทธของ

งานเพอเพมประสทธภาพการบรหารจดการการใชสารเคม

ยาปราบศตรพช และลดความเสยหายทเกดจากการระบาดของ

โรคพชในระบบโรงเรอนมาตรฐานแบบทนทวงท โดยทผลสมฤทธ

ของงานวจยน พบวา เกษตรกรเจาของระบบโรงเรอนมาตรฐาน

จะไดทราบและเขาถงขอมลตวแปรตางๆ ในพนทแปลงปลกของ

ตนเอง ทสงผลกระทบตอตนทนการผลต และปรมาณผลผลต

โดยขอมลพนฐานและตวแปรตางๆ นน จะหมายถง ขอมลอตรา

การเจรญเตบโต ขอมลการกระจายตวของโรคพชในชวงเวลาท

เกดการระบาดแบบทนทวงท และขอมลสภาพความอดมสมบรณ

บนแปลงปลกนนๆ ดงนนจะเหนไดชดวา ขอมลพนฐานเหลานม

บทบาททสาคญมากในการกาหนดทศทางปรมาณของผลผลตท

ไดตอโรงเรอนตอป และทศทางในการควบคมคาใชจายในการ

ลงทน โดยงานวจยนมวตถประสงคเพอทจะทาการออกแบบ และสรางระบบตรวจสอบโรคกลวยไมแบบควบคมระยะไกล

รวมกบเทคนคการประมวลผลภาพถาย เพอเพมความแมนยาใน

การควบคมการใชสารเคมและยาปราบศตรพชในโรงเรอน

มาตรฐาน จากนนทาการออกแบบระบบอลกอรทม และพฒนา

ชดคาสงเฉพาะสาหรบการประมวลผลภาพถายมมสง สดทายทา

การออกแบบระบบฉดพนสารเคมแบบแปรผนอตราได (Variable

Rate Technology, VRT) แบบอตโนมต


2.1 การออกแบบ และสรางระบบตรวจสอบโรคกลวยไมแบบ

ควบคมระยะไกล ดวยเทคนคประมวลผลภาพถาย

2.1.1 การออกแบบ และสรางระบบถายภาพมมสงเคลอนท

บนรางเหนอแนวแปลงปลกในโรงเรอนมาตรฐาน

ควบคมการถายภาพระยะไกลแบบตดตงบนชดตนแบบ

ทาการคนควา และรวบรวมขอมลเกยวกบระบบถายภาพทาง

อากาศ ไดแก ชนดของกลองถายภาพมมสง ระบบของเลนส

วธการตดตงกลองถายภาพ แนวทางในการลดการสนสะเทอน

ระบบกดชตเตอร ถายภาพระยะไกล อปกรณ วดความส ง และขอมลอนๆ ท เกยวของ (Samseemoung et al., 2011)

โดยระบบรางทออกแบบจะมความสงของรางประมาณ 2 m

ความกวาง 0.5 m และมความยาว 10 m ดงรปท 2 โดยขอมล

เซนเซอรทใช ไดแก กลอง Web CAM รน Vimicro USB 2.0 UVC

PC Camera Image size resolution: -2.0 to 6.0 Mpixels ผลต

จาก SWIFT-TECH ELECTRONICS Co. Ltd. กลองดจตอล Digital

camera (R-G-B) Image size resolution: 1280x 1024 ผลตจาก

Canon Co. Ltd. กลองดจตอลแบบ Near Infrared (NIR) camera

ADC (G-R-NIR) Image size resolution: 1280x 1024 (1.3

Mpixels) ผ ล ต จ า ก Tetracam Inc. แ ล ะ ช ด Gear Motor

Oriental AC Magnetic Motor 2RK6GN-AM w/2GN60K Gear

Head ผลตจาก ORIENTAL MOTOR CO., LTD. ตามลาดบ


10

Data Line Operation Line

Figure 1 Instrumentation and overall procedural configuration. VRA spraying system that is a flow-based control system of application rate.

(a)

(b) (c)

(d) (e)

Figure 2 Specifications of the sensors. (a) Image data acquisition system with Web CAM, Digital and NIR cameras; (b) A double row bar with carrier control; (c)

A direct chemical injection; (d) Gear motor; (e) Adapter 220 VAC to 24 VDC 5A.

(a)

(b) (c)

(d)

(e)

Figure 3 Variable rate chemical injection systems. (a) Water pump; (b) Solenoid valve; (c) Microcontroller Board; (d) 8 Relay Module; (e) Nozzle.

2.1.2 การออกแบบ และสรางชดตนแบบระบบฉดพนสารเคมแบบแปรผนอตราได (Variable Rate Technology, VRT) แบบอตโนมต

ทาการออกแบบสรางชดตนแบบระบบหวฉด ซงจะใชขนาดของแขนบม ความกวาง 0.5 m และมความยาว 0.5 m จานวนหวฉด 4 หวฉด และขนาดแรงดนของชดปม ท 1 bar อตราการฉดพน 0.02, 0.06, 0.11 liter/minute ทาการตอเขากบชดควบคมปรมาณการฉดตอรอบการทางาน ใหครอบคลมพนทการทางาน จากนนทาการออกแบบระบบอลกอรทมควบคมปรมาณการฉดตอรอบการทางาน โดยระบบอลกอรทมนจะออกแบบบนพนฐานของอตราสวนความหนาแนนของโรคพชเปนจานวนพกเซล (Pixel) ตอพนท (Pixel x Pixel) สดทายจะเปนการทดสอบระบบฉดพนสารเคมแบบแปรผนอตราได แบบอตโนมต ภายหลงจากออกแบบ สรางตนแบบ ทดสอบ Pre-test และปรบปรงจนไดแบบทดทสดแลว จงทาการทดสอบจรง โดยคานงถงตวแปรทมผลตอการทางานของระบบฯ ไดแก ความสมพนธระหวาง คาอตราสวนความหนาแนนของโรคพชตอพนท กบปรมาณการฉดของชดควบคม ความสมพนธระหวางระดบความสงในการถายภาพ กบปรมาณการฉดของชดควบคม โดยขอมลเซนเซอรทใช ดงรปท 3 ไดแก ชดโซลนอยดว า ล ว ผ ล ต จ า ก Green Water - Atlantis Technology (Thailand) Co.,Ltd. ชดหวฉด ผลตจาก บรษท ซปเปอรโปรดกส จากด ชดปมไฟฟา ผลตจาก LEE SAE IMPORT (1975) LIMITED ชดไมโครคอนโทรลเลอร Microcontroller Board ผลตจาก Shenzhen Shanhai Technology Ltd. แ ล ะ ช ด 8 Relay Module ผลตจาก Arduitronics CO., Ltd ตามลาดบ


11

หลกการทางานของชดตนแบบระบบฉดพนสารเคมแบบแปรผนอตราได แบบอตโนมต ดงรปท 4 โดยจะเรมจากภาพถายดจตอลของกลวยไมทเรมเกดโรค ถายทความสงเหมาะสม จากกลองดจตอลแบบ Digital camera (R-G-B) และกลองดจตอลแบบ NIR camera (G-R-NIR) โดยเมอทาการโหลดภาพถายเขาสซอฟตแวรประมวลผลภาพถาย ททางานบนโปรแกรม MATLAB ชดคาสงวเคราะหภาพถายเฉพาะทไดทาการออกแบบไวจะเรมทาการประมวลผลภาพถายออกมาเปนจานวนคาเปอรเซนตความหนาแนนของโรคพชทเกดขนทสามารถทาการตรวจวดได จากนนจานวนคาเปอรเซนตความหนาแนนดงกลาวจะถกแปรเปลยนเปนชวงเวลาทใชในการฉดสารเคมไปยงตาแหนงบรเวณทเกดโรคแบบทนทวงท โดยลาดบการทางานจะถกควบคมใหเปนอตโนมตดวยชดไมโครคอนโทรลเลอร (Arduino Uno R3)

2.2 การออกแบบพฒนาระบบชดคาสงเฉพาะสาหรบการประมวลผลภาพถายมมสง และการประเมนผลพารามเตอรทเกยวของ

2.2.1 การออกแบบ และพฒนาระบบชดคาสงเฉพาะสาหรบการประมวลผลภาพถายมมสง

ทาการคนควา และรวบรวมขอมลเกยวกบอลกอรทม ของระบบชดคาสงเฉพาะในการประมวลผลภาพถาย ไดแก ลกษณะของภาษาท ใช ในการเขยนชดค าส ง เฉพาะ ลกษณะของ อลกอรทมทเหมาะสมกบงาน เทคนคตางๆ ทใชในการแยกวตถทสนใจออกจากพน Background โดยชดคาสงทพฒนาขนจะทาการดงขอมลภาพถายจากกลองดจตอลแบบ Digital camera (R-G-B) และกลองดจตอลแบบ NIR camera (G-R-NIR) โดยทผใชสามารถทจะทาการ เลอกขอมลภาพได โดยชดคาสงทพฒนาขนจะทาการตรวจสอบความหนาแนนของโรคกลวยไมโดยวธการแบงพนทออกเปน 4 สวนยอยๆ (4 sub images) จากนนทาการตรวจจบสเหลองและสนาตาลของใบกลวยไมเพอหาจานวนคาเปอรเซนตความหนาแนนตอพนท และทาการประมวลผลภาพ รวมถงการแสดงผลออกทางหนาตางของโปรแกรม เพอแจงใหระบบทราบถงขอมลสเหลองและสนาตาลของใบกลวยไมททาการตรวจจบ จากนน จะทาการเปลยนแมแบบสจากภาพสเปนภาพโทนขาวดา และทาการแปรเปลยนเปนชวงเวลาทใชในการฉดสารเคมไปยงตาแหนงบรเวณทเกดโรค ดวยการปดเปดโซลนอยดวาลวของหวฉด และสดทายทาการบนทกขอมลรปภาพทกระทาการประมวลผลแลวลงฮารดดสกได (Gray image, Bimodal image) ดงรปท 5 และ 6 ตามลาดบ

Figure 4 Variable rate spraying system with an automatic direct chemical injection.

2.2.2 การประเมนผลพารามเตอรทเกยวของ ดวยคาดชนพชพรรณ และคาคลอโรฟลล

ค า ดชน พ ชพรรณ (Normalized difference vegetation index, NDVI) คอคาดชนการสะทอนแสง นยมนามาใชในงานวจยทางการเกษตรทวไป (Sammseemoung et al., 2011) สามารถหาคาไดจากสมการท 1

NDVI = (1)

โดยท NIR หมายถง คาการสะทอนแสงในชวงคลน ใกล

อนฟราเรด 800 nm และ R หมายถง คาการสะทอนแสงในชวงคลนสแดง 650 nm

คาคลอโรฟลล (Chlorophyll content, Chl (mol m-2)) ดงแสดงในสมการท 2 จะใชพจารณาถงความสมพนธกนของกลวยไมสกลหวายทเกดโรค โดยทพชทเรมเกดโรคจะมคาการสะทอนแสงทใบลดลงและมคาความเขมขนของคลอโรฟลลทตา โดยอปกรณทใชทาการวดคานคอ Minolta SPAD 502 Meter, Spectrum Technology Inc., USA

Chl(μmolm ) = 10 . (2)

Digital cameraand Web CAM

NIR camera(G-R-NIR)

PC Computer Image Processing

Software (MATLAB programing)

Arduino Uno R3 Microcontroller

8 Channel Relay Module

Motor Drive of Camera Container

Box

4 Solenoid Valves Shutter of Digital camera & NIR camera

Spray Boom with 4 Nozzles Water Pump

Chemical Tank


12

โดยท คา M จะหมายถง ปรมาณคลอโรฟลลของใบพชทเครองวดอานได จะเปนตวเลขดจตอล และคา Chl หมายถง

ปรมาณความเขมขนของคาคลอโรฟลล (มหนวยเปน molm-2) ค าของ Green normalized difference vegetation index

(GNDVI) ทใชในงานวจยนจะหมายถง คาคลอโรฟลล ทหามาจากคาการสะทอนแสงทใบพช เมอพชนนมอายการเจรญเตบโตไมเทากน สามารถคานวณไดดงสมการท 3 (Samseemoung et al., 2011)

GNDVI = (3)

โดยท NIR จะหมายถง คาการสะทอนแสงในชวงคลนใกล

อนฟราเรด และ G หมายถง คาการสะทอนแสงในชวงคลนสเขยว

(a)

(b) (c)

Figure 5 Image processing software. (a) Operating system; (b) Yellow thesholding; (c) Brown thesholding.

2.2.3 การประเมนผลพารามเตอร ท เกยวของ ดวยการทดสอบหาความสมพนธระหวางระดบความสงของระบบถายภาพ (Height, m) กบคาเปอรเซนตโรคพชทสามารถทาการตรวจจบได

ทาการศกษาวจยถงคาระดบความสงและชนดของกลองถายภาพทเหมาะสม ทใหคาเปอรเซนตโรคกลวยไมสกลหวายไดใกลเคยงกบคาความเปนจรงมากทสด โดยทาการทดลองทความส ง ท งหมด 4 ระดบ ด งน 1 m, 1.2 m, 1.4 m และ 1.6 m ตามลาดบ ซงกลองถายภาพทใชแบงออกเปน 3 ชนด ดงน กลอง Web CAM กลองดจตอลแบบ Digital camera (R-G-B) และกลองดจตอลแบบ NIR camera (G-R-NIR)

Figure 6 Created image processing software proceduring.

2.2.4 การประเมนผลพารามเตอร ท เกยวของ ดวยการทดสอบหาความสมพนธระหวางคาความสง (Height, cm) กบคาการกระจายตวของสารเคม

ทาการศกษาวจยถงคาระดบความสงทเหมาะสมในการฉดส าร เค ม ท ป รม าณ การฉ ด 20 ml, 60 ml และ 100 ml ตามลาดบ ไปยงบรเวณทเกดโรค โดยทาการทดสอบท 4 ระดบความสงของตาแหนงทตดตงหวฉด คอ 25 cm, 35 cm, 45 cm และ 55 cm ตามลาดบ เพอวดคาการกระจายตวของสารเคมทเกดขน

2.3 การสอบเทยบขอมลทไดจากระบบทออกแบบไวกบขอมลทเกบไดจากการตรวจวดดวยคน

สาหรบการสอบเทยบการประมวลผลภาพถาย จะทาการสอบเทยบระบบถายภาพมมสงของกลองทง 3 ประเภท ไดแก กลอง Web CAM กลอง Digital camera และสดทายกลองแบบ NIR camera โดยการกาหนดกรอบมาตรฐานขนาดความ กวาง xยาว เทากบ 65 cm x 50 cm ตอจากนน ทาการกาหนดแผนตวอยางคาสทใชเปนตวแทนของกลมโรคในกลวยไม ไดแกกลมสเหลอง และกลมสนาตาล โดยทแผนตวอยางนจะมขนาดความ กวางxยาว เทากบ 2.54 cm x 2.54 cm แผนตวอยางกลมคาสนจะถกกาหนดในการทดลองในอตราทแตกตางกนดงน 5% (24 ชน), 10% (48 ชน), 15% (72 ชน) และ 20% (97 ชน) ท

Load image

from NIR camera

START

Load image from Digital

camera/Web CAM

Convert to Gray scale image

Convert to HSV color image

Image Segmentation

Otsu’s Thresholding

Image Segmentation

Divide into Image area to 4 section channels

Count % interest pixels of each section channel

Convert to volume flow rate timing of the solenoid valve

for nozzle injection

START

END


13

ความสงทแตกตางกน ทระดบ 1 m, 1.2 m, 1.4 m และ 1.6 m ตามลาดบ โดยจะแบงเปนการสอบเทยบระหวางขอมลทไดจากระบบตนแบบกบการตรวจวดดวยสายตาคน และการทดสอบหาความสมพนธระหวางคาความสวางทแปรผนตามระยะเวลาในหนงวน Illumination Levels ตามลาดบ

2.4 สถตทใชในการวเคราะหขอมล การวเคราะหผลการทดลองเพอหาปจจยทเหมาะสมของระบบ

ตรวจสอบโรคกลวยไมแบบควบคมระยะไกลโดยใชวธการวเคราะหความแปรปรวน (ANOVA) และเปรยบเทยบความแตกตางของปจจยในการทดสอบทมผลตอความแมนยาในการระบตาแหนงของการใหสารเคมในกลวยไมทเกดโรคดวยวธการของ Duncan’s multiple range test (P<0.05) โดยใชโปรแกรม SPSS

2.5 การเตรยมโรงเรอนทดสอบ โรงเรอนทดสอบน ตงอยทพกด (Latitude 14.14 ºN) และ

(Longitude 101.48 ºE) การทดสอบหาความสมพนธระหวางขอมลทไดมาจากการประมวลผลภาพถาย และชดควบคมอตราการฉดพน จะอางองจากคาพารามเตอรดงน

ทความดน 0.5 บาร พบวา จะมคา Volume flow rate เทากบ 0.1 ลตรตอนาท



(a)

(b) (c)

(d) (e)

Figure 7 Experimental set up and field preparation, (a) Greenhouse; (b) Orchids plant material; (c) Minolta SPAD 502 Meter; (d) Illumination level set up; (e) SKR 1800 illumination sensor measured.

3 ผลและวจารณ

3.1 การสอบเทยบขอมลทไดจากระบบทออกแบบไวกบขอมลทเกบไดจากการตรวจวดดวยคน

คณภาพทสามารถทาการยอมรบไดของการสอบเทยบการประมวลผลภาพถายทางอากาศ ทมลกษณะทแตกตางกนของระ ด บ ค วามส ง ท ระ ด บ 1 m, 1.2 m, 1.4 m และ 1.6 m ตามลาดบ คาความหนาแนนของแผนตวอยางกลมคาสท 5% (24 ช น ), 10% (48 ช น ), 15% (72 ช น ) และ 20% (97 ช น ) ตามล า ดบ และชน ดของกล อง Web CAM กลอง Digital camera และสดทายกลองแบบ NIR camera ทแตกตางกน ขอมลทไดแสดงดงรปท 8-10

(Yellow density 10%)

(1 m) (1.2 m)

(1.4 m) (1.6 m)

(a)

(Brown density 10%)

(1 m) (1.2 m)

(1.4 m) (1.6 m)

(b)

Figure 8 Image processing calibration from Web CAM, (a) Yellow density 10% image segmented with difference height; (b) Brown density 10% image segmented with difference height.


14

(Yellow density

10%)

(1 m) (1.2 m)

(1.4 m)

(1.6 m)

(a)

(Brown density

10%)

(1 m) (1.2 m)

(1.4 m) (1.6 m) (b)

Figure 9 Image processing calibration from Digital camera, (a) Yellow density 10% image segmented with difference height; (b) Brown density 10% image segmented with difference height.

จากการทดลองทาการสอบเทยบขอมลคาความแมนยาในการประมวลผลภาพถายดจตอลทไดจากการออกแบบชดคาสงเฉพาะในการประมวลผลภาพถายของแผนตวอยางคาเฉดส สเหลอง และสนาตาล ตามลาดบ ซงคาเฉดสทงสองน จะถกใชเปนตวแทนของคาสของกลวยไมสกลหวายทเกดโรคระบาดขนในโรงเรอนมาตรฐาน โดยการสอบเทยบขอมลจะทาการสอบเทยบทระดบความสงทแตกตางกนของระบบถายภาพแบบควบคมระยะไกลทระดบ 1 m, 1.2 m, 1.4 m และ 1.6 m ตามลาดบ และทความหนาแนนของแผนตวอยางแตกตางกนท 5%, 10%, 15% และ 20% ตามลาดบ พบวาคาความแมนยาในการประมวลผลภาพถายดจตอลมความแตกตางกนอยางมนยสาคญทางสถตททกระดบความสงทระดบความเชอมน 95% โดยกลองถายภาพแบบ Web CAM ซ งมราคาถกมาก จะมค าความแมน ยาในการประมวลผลภาพถายดจตอลดทสดทระดบความสง 1.2 m ในสวนของกลองถายภาพแบบ Digital camera ซงมราคาปานกลาง พบวามคาความแมนยาในการประมวลผลภาพถายดจตอลดทสดทระดบความสง 1 m และ 1.2 m ตามลาดบ สดทายกลองถายภาพแบบ NIR camera ซงมราคาสงมาก พบวามคาความแมนยาในการประมวลผลภาพถายดจตอลดทสดทระดบความสงของระบบฯ ท 1.6 m ขนไป ดงขอมลแสดงในตารางท 1-8

(Yellow

density 10%)

(1 m)

(1.2 m)

(1.4 m)

(1.6 m)

(a)

(Brown

density 10%)

(1 m)

(1.2 m)

(1.4 m)

(1.6 m)

(b)

Figure 10 Image processing calibration from NIR camera, (a) Yellow density 10% image segmented with difference height; (b) Brown density 10% image segmented with difference height.

Figure 11 Summary of illumination level (SKR 1800) with day progress (hrs.) results.

Table 1 Correlation between the difference of image data acquisition and height levels (m) with yellow sample density 5%.

Type of image

acquisition system

Altitude levels (m)

1 1.2 1.4 1.61.Manual

observation 5a 5a 5a 5a

2. Web CAM 2.835a 4.490bc 4.093b 4.253b

0200400600800

100012001400160018002000

9 11 13 15 17

Day Progress (hrs)

Illum

inat

ion

Leve

l (µm

ol m

-2 s

-1)

RedNIR


15

Type of image

acquisition system

Altitude levels (m)

1 1.2 1.4 1.63. Digital camera 5.080cd 5.023cd 4.698bc 5.715d

4. NIR camera 9.083f 5.523d 8.515f 6.745e

Means in a column followed by the same character are not significantly different at 0.05 significant level according to Duncan’s Multiple Range Test.


Type of image acquisition

system

Altitude levels (m)

1 1.2 1.4 1.61.Manual


2. Web CAM 7.813b 7.968b 6.770a 6.748a

3. Digital camera 9.353cd 9.760d 8.633bc 10.718e

4. NIR camera 14.475f 9.610d 15.765g 10.250de



Type of image

acquisition system

Altitude levels (m)

1 1.2 1.4 1.6 1.Manual


2. Web CAM 10.918c 14.433ef 9.408b 8.515a

3. Digital camera

14.430ef 14.843f 13.605de 16.183g

4. NIR camera

19.388h 13.278d 23.705i 16.738g


Table 4 Correlation between the difference of image data acquisition and height levels (m) with yellow sample density 20%. Type of image

acquisition system

Altitude levels (m)

1 1.2 1.4 1.61.Manual

observation20a 20a 20a 20a

2. Web CAM 14.043c 18.755de 11.943b 10.780a

3. Digital camera

18.785de 19.890ef 17.658d 21.113g

4. NIR camera 22.503h 18.363d 31.073i 20.220fg


Table 5 Correlation between the difference of image data acquisition and height levels (m) with Brown sample density 5%.

Type of image

acquisition system

Altitude levels (m)

1 1.2 1.4 1.6

1.Manual observation

5a 5a 5a 5a

2. Web CAM 4.753bc 4.788bc 4.128ab 3.763a

3.Digital camera

6.495e 6.283e 4.538abc 4.478abc

4. NIR camera

6.145de 5.265cd 6.438e 5.273cd



Type of image

acquisition system

Altitude levels (m)

1 1.2 1.4 1.6


10a 10a 10a 10a

2. Web CAM 8.235bc 9.240cd 7.395ab 8.475bc


16

Type of image

acquisition system

Altitude levels (m)

1 1.2 1.4 1.6

3.Digital camera

11.893f 10.460de 6.355a 7.380ab

4. NIR camera

14.285g 9.908de 12.063f 10.993ef



Type of image

acquisition system

Altitude levels (m)

1 1.2 1.4 1.6


15a 15a 15a 15a

2. Web CAM 11.093b 12.890bc 8.883a 12.435b

3. Digital camera

16.950ef 15.093de 14.390cd 17.900f

4. NIR camera

17.565f 15.225de 16.468ef 16.230def



Type of image

acquisition system

Altitude levels (m)

1 1.2 1.4 1.6


20a 20a 20a 20a

2. Web CAM 14.058bc 19.055f 11.898ab 11.430a

3.Digital camera

19.450f 18.735ef 15.353cd 16.580de

4. NIR camera

20.090f 19.823f 22.580g 19.973f


3.2 การประเมนผลพารามเตอรทเกยวของ ดวยคาดชนพชพรรณ และคาคลอโรฟลล

สาหรบกลวยไมสกลหวายทสมบรณ จะพบวา คาดชนพชพรรณ NDVI นน จะมความสมพนธกบระดบคาคลอโรฟลลในความสมพนธทางบวก ดงน R2=0.992 สาหรบกลวยไมสกลหวาย (สมบรณ), R2=0.998 สาหรบกลวยไมสกลหวาย (เกดโรค) ตอมาคาดชนพชพรรณ GNDVI ของกลวยไมสกลหวาย แบบสมบรณ และแบบเกดโรค แสดงความสมพนธแบบแนวโนมเพมสงขนกบคาคลอโรฟลล ดงรป ท 12 ดวยคา R2= 0.985 และ 0.984 ตามลาดบ ในดานการเปรยบเทยบกนระหวาง คาคลอโรฟลล (mol m-2) กบคาดชนพชพรรณแบบ NDVI และแบบ GNDVI ทไดจากระบบทออกแบบไวนน พบวามคาทนาเชอถอสงโดยจะอยในชวงตงแต 493-959 mol m-2 สาหรบกลวยไมสกลหวาย (สมบรณ), 75-380 mol m-2 สาหรบกลวยไมสกลหวาย (เกดโรค ), 450-1000 mol m-2 ส าห ร บ ก ล ว ย ไ ม ส ก ล ห ว าย (สมบรณ), 101-400 mol m-2 สาหรบกลวยไมสกลหวาย (เกดโรค) ตามลาดบ

(a)

(b)

Figure 12 Correlation between leaves chlorophyll content estimated from leaf reflectance values and reflectance indices NDVI for healthy and infested orchid’s plantation.

3.3 การประเมนผลพารามเตอรทเกยวของ ดวยการทดสอบหาความสมพนธระหวางระดบความสงของระบบถายภาพ (Height, m) กบคาเปอรเซนตโรคพชทสามารถทาการตรวจจบได

จากผลการทดลองพบวาภาพถายดจตอลท ไดจากกลองถายภาพแบบ Web CAM และกลองถายภาพแบบ Digital camera จะใหคาเปอรเซนตโรคพชทความหนาแนน 5% และ


17

10% ทตรวจจบไดจากซอฟตแวรชดคาสงเฉพาะทออกแบบไว ดทสด ทระดบความสงประมาณ 1-1.2 m สวนทคาเปอรเซนตโรคพชทความหนาแนน 15% และ 20% ระดบความสงทเหมาะสมทสดของกลองถายภาพแบบ Web CAM และกลองถายภาพแบบ Digital camera ค อ ท ระ ดบ 1.2 m และในส วนของกลอ งถายภาพแบบ NIR camera ระดบความสงในการทางานทเหมาะสมทสดคอ 1.6 m

3.4 การประเมนผลพารามเตอรทเกยวของ ดวยการทดสอบหาความสมพนธระหวางคาความสง (Height) กบระยะการกระจายตวของสารเคม

จากการทดลองพบวาระดบความสงมผลตอระยะการกระจายตวของสารเคมทฉดอยางมนยสาคญทางสถตทระดบความเชอมน 95% โดยทระดบความสงเพมขนจะทาใหคาการกระจายตวมคาเพมมากขน ซงทระดบความสง 0.25 m พบวาจะมความแมนยาในการฉดมากทสดทาใหไมเกดการสญเสยสารเคมทใช

Table 9 Correlation between height levels (m) and chemicals and pesticides scatterable distance (m) at pressure 1 bar and volume flow rate 0.02 liter/minute.

No. Height levels (m)

Chemicals and pesticides scatterable distance (m)

1 0.25 0.220a

2 0.35 0.235b

3 0.45 0.255c

4 0.55 0.280d





1 0.25 0.325a

2 0.35 0.360b

3 0.45 0.375b

4 0.55 0.467c





1 0.25 0.530a

2 0.35 0.635b

3 0.45 0.722c

4 0.55 0.817d


3.5 การจดทาขอมลแผนทประยกตทางการเกษตร แผนทประยกตทางการเกษตรทจดทาขนมานจะประกอบไป

ดวย ขอมลของพกดตาแหนงบนพนผวโลกประมาณ 24 จด และขอมลจานวนคาเปอรเซนตความหนาแนนของโรคกลวยไมซงแทนดวยเฉดสเหลองและสนาตาลนน ทไดจากกลองดจตอลทงสามประเภททระดบความสงบนรางวงเหนอแปลงปลก 1 m ขนตอนการสรางแผนททางการเกษตรนน จะเรมจากการนาภาพถายมมส งแตละเฟรมภาพท ได ท าการแบ งก รด พน ท ระยะหาง 65 cm x 50 cm นามาตอกนเปนภาพใหญ จากนนทแตละกรดหรอบรเวณใกลเคยงจะตองทาการประมวลผลภาพเพอคานวนหาคาเปอรเซนตความหนาแนนของโรคกลวยไม จากนนนาขอมลทงหมดเขาสโปรแกรม ArcView GIS เพอทาการสรางออกมาเปนแผนททางการเกษตร ดงรปท 13-15 โดยแผนทจะบงบอกถงหนาแนนของโรคกลวยไม ตาแหนงของการเจรญเตบโตด ไมดในแปลงปลก บรเวณทขาดธาตอาหาร นา และบรเวณทเกดโรค ตามลาดบ


18

(a)

(b)

Figure 13 GIS application maps for crop status monitoring and herbicide application for healthy and infested orchids plantation: (a) Orchids disease position from Web CAM; (b) GIS application maps.

(a)

(b)

Figure 14 GIS application maps for crop status monitoring and herbicide application for healthy and infested orchids plantation: (a) Orchids disease position from Digital camera; (b) GIS application maps.

(a)

(b)

Figure 15 GIS application maps for crop status monitoring and herbicide application for healthy and infested orchids plantation: (a) Orchids disease position from NIR camera; (b) GIS application maps.


19

4 สรป จากผลการทดสอบทไดในงานวจยน พบวาระบบตรวจสอบ

โรคกลวยไมแบบควบคมระยะไกล รวมกบเทคนคการประมวลผลภาพถาย เพอเพมความแมนยาในการควบคมระบบฉดพนสารเคมแบบแปรผนอตราได ในโรงเรอนมาตรฐาน ดวยกลอง Web CAM และกลองดจตอลแบบ Digital camera และแบบ NIR camera ทพฒนาขนมา สามารถถายภาพมมสงทมความคมชด ทน ตอ เห ตการณ มความ เหมาะสม ทจะตรวจ วด ประเมนผล และเฝาระวงการระบาดของโรคกลวยไมสกลหวายในแปลงปลกไดเปนอยางด โดยกลองถายภาพมมสงจะทาการถายภาพกลวยไมทระดบความสง 1 m แบบตอเนอง จงสงผลใหการจาแนกกลวยไมสกลหวายวาสมบรณหรอไมนนสามารถกระทาไดอยางแมนยา จากนนไดมการเปรยบเทยบผลทไดจากระบบทออกแบบไวกบเครองมอวดมาตรฐานทภาคพนดน ทาการวเคราะหทางสถตเพอหาคาความสมพนธออกมา ซงสงเหลานจะสรางความเชอมนไดวาผลทออกมาสามารถทจะจาแนกกลวยไมทเปนโรค กบกลวยไมสมบรณ ไดอยางถกตอง โรคใบจด หรอโรคใบขกลาก โรคใบจดดา โรคแอนแทรคโนส โรคโคนเนาแหง หรอโรคเหยว โรคเนาเละ โรคใบปนเหลอง และโรคเนาแหงเหลานนน สามารถทจะทาการระบตาแหนง และจาแนกออกมาในพนทแปลงปลกไดโดยวธการวเคราะหหาคาดชนพชพรรณจากคาการสะทอนแสงทใบพชในชวงคลนใกลอนฟราเรดท 800 nm และในชวงคลนสแดงท 650 nm และทาการตรวจสอบคาความแมนยากบอปกรณเครองมอวดมาตรฐานอกครงหนง จงทาใหการประยกตใชวธการวเคราะหหาคาดชนพชพรรณนน มคาความเชอมนสง

โดยกลองถายภาพแบบ Web CAM ซงมราคาถกมาก จะมคาความแมนยาในการประมวลผลภาพถายดจตอลดทสดทระดบความสง 1.2 m ในสวนของกลองถายภาพแบบ Digital camera ซงมราคาปานกลาง พบวามคาความแมนยาในการประมวลผลภาพถายดจตอลด ทสด ท ระดบความส ง 1 m และ 1.2 m ตามลาดบ สดทายกลองถายภาพแบบ NIR camera ซงมราคาสงกวา พบวามคาความแมนยาในการประมวลผลภาพถายดจตอลดทสดทระดบความสงของระบบฯ ท 1.6 m ขนไป

จากกราฟความสมพนธระหวางคาดชนพชพรรณของกลวยไมแบบคา NDVI และแบบคา GNDVI ทไดจากระบบทออกแบบไว กบระดบคาคลอโรฟลลทวดไดจากเครองมอวดมาตรฐาน พบวามแนวโนมคา R2 แบบความสมพนธทางบวกของกลวยไมสกลหวายแบบสมบรณ และแบบเกดโรค โดยอยในชวง 0.985-0.992 และ 0.984-0.998 ตามลาดบ

ในสวนของคณภาพของระบบทยอมรบไดจากซอฟแวรประมวลผลภาพถายทพฒนาขน เมอทาการเปรยบเทยบกบการสอบเทยบแลว พบวามคาทสามารถยอมรบได โดยทาการสอบเทยบขอมลจะทาการสอบเทยบทระดบความสงทแตกตางกนของระบบถายภาพแบบควบคมระยะไกลทระดบ 1 m, 1.2 m, 1.4 m และ 1.6 m และทความหนาแนนของแผนตวอยางแตกตางกนท 5%, 10%, 15% และ 20% ตามลาดบ ซงกลองถายภาพแบบ Web CAM ซงมราคาถกมาก จะมคาความแมนยาในการประมวลผลภาพถายดจตอลดทสดทระดบความสง 1.2 m ในสวนของกลองถายภาพแบบ Digital camera ซงมราคาปานกลาง จะมคาความแมนยาในการประมวลผลภาพถายดจตอลดทสดทระดบความสง 1 m และ 1.2 m ตามลาดบ สดทายกลองถายภาพแบบ NIR camera ซงมราคาแพงมาก จะมคาความแมนยาในการประมวลผลภาพถายดจตอลดทสดทระดบความสงของระบบฯ ท 1.6 m ขนไป

5 ขอเสนอแนะหรอแนวคดงานวจย งานวจยนสามารถทจะเปนขอมลพนฐานเพอใชในการตอยอด

ในการนาเอาเทคโนโลยระบบตรวจสอบโรคกลวยไมแบบควบคมระยะไกล รวมกบเทคนคการประมวลผลภาพถาย เขามาประยกตใชในการเพมความแมนยาในการควบคมระบบฉดพนสารเคมแบบแปรผนอตราได หรอปรมาณปยนา ในโรงเรอนมาตรฐานได และทระดบความสง 1-1.2 m ผ วจยทานอนสามารถทจะนากลองแบบ Web CAM มาประยกตใชแทนกลองทมราคาสงได

6 กตตกรรมประกาศ คณะผทาการวจย ขอขอบคณ สานกงานคณะกรรมการวจย

แหงชาต (วช.) โครงการวจย–เงนงบประมาณ พ.ศ. 2557 โดยไดรบทนอดหนนวจยจาก มหาวทยาลยเทคโนโลยราชมงคลธญบร จงหวดปทมธาน ทสนบสนนเงนงบประมาณ อปกรณ บคลากร และสถานท ในการเตรยมการทดสอบงานวจยในครงน ซงความเหนในรายงานผลการวจยเปนของผรบทน มหาวทยาลยเทคโนโลยราชมงคลธญบรไมจาเปนตองเหนดวยเสมอไป

7 เอกสารอางอง สานกงานเศรษฐกจการเกษตร กระทรวงเกษตรและสหกรณ.

2555. ข อ ม ล พ น ฐาน เศ รษ ฐก จ ก าร เกษ ต ร ป 2555. แ ห ล ง ข อ ม ล : http://www.oae.go.th. เ ข า ถ ง เ ม อ 9 พฤศจกายน 2557.


20

กรมวชาการเกษตร กระทรวงเกษตรและสหกรณ . 2550. เอกสารว ช าก ารกล วย ไม ป 2550. แห ล ง ข อ ม ล : http://www. library.moac.go.th. เขาถงเมอ 9 พฤศจกายน 2557.

เกรยงไกร แซมสมวง, เกยรตศกด แสงประดษฐ. 2557a. การออกแบบและสราง เค รองหยอดเมล ด พน ธผ กคะน าประสทธภาพสงสาหรบการเพาะกลา. วารสารวชาการเกษตร 32(2), 178-187.

เกรยงไกร แซมสมวง, เกยรตศกด แสงประดษฐ. 2557b. การพฒนาระบบถายภาพทางอากาศระยะไกลแบบตดตงบนเฮลคอปเตอรบงคบวทยสาหรบการเฝาระวงการระบาดของโรคพชในพน ทปลกพชมนสาปะหลง . วารสารสมาคมวศวกรรมเกษตรแหงประเทศไทย 20(1), 1-9.

Samseemoung, G., Hemantha P. W.Jayasuriya and Peeyush Soni. 2011. Oil palm pest infestation monitoring and evaluation by helicopter-mounted low altitude remote sensing platform, Journal of Applied Remote Sensing 5(1), 053540.

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


21



การจาแนกประเภทของนมววนมกระบอและนมแพะดวยเทคนคฟเรยรทรานฟอรมเนยรอนฟราเรดสเปกโทรสโกป Classification of Cow’s, Buffalo’s and Goat’s Milk by Fourier Transform Near Infrared Spectroscopy

รวภทร ลาภเจรญสข1, กรรณพต แกวสอน2*

Ravipat Lapcharoensuk1, Kannapot Kaewsorn2*

1หลกสตรวศวกรรมเกษตร, ภาควชาวศวกรรมเครองกล, คณะวศวกรรมศาตร, สถาบนเทคโนโลยพระจอมเกลาเจาคณทหารลาดกระบง, กรงเทพฯ, 10520 1Curriculum of Agricultural Engineering, Department of Mechanical Engineering, Faculty of Engineering, King Mongkut’s Institute of Technology Ladkrabang, Bangkok, 10520, Thailand 2สาขาวชาวศวกรรมเกษตร, คณะวทยาศาสตรและเทคโนโลย, มหาวทยาลยเทคโนโลยราชมงคลตะวนออก วทยาเขตบางพระ, ชลบร, 20110 2Division of Agricultural Engineering, Faculty of Science and Technology, Rajamangala University of Technology Tawan-Ok, Bangphra Campus, Chon Buri, 20110, Thailand *Corresponding author: Tel: +66-38-358-201, Fax: +66-38-358-224, E-mail: [email protected]

บทคดยอ การศกษานมจดประสงคเพอประยกตใชเทคนคฟเรยรทรานฟอรมเนยรอนฟราเรดสเปกโทรสโกปเพอจาแนกนมวว นมกระบอ

และนมแพะ นมทใชทดลองประกอบดวยนม 11 ชนด คอ นมกระบอดบ นมกระบอพาสเจอรไรส นมววดบ นมววดบตม นมววพาสเจอรไรส นมววพาสเจอรไรสแบบพรองไขมน นมววสเตอรรไลซ นมววยเอชท นมแพะดบ นมแพะพาสเจอรไรส และนมแพะยเอชท การส ร า งแบบจ าลอ งใช ว ธ Principal component analysis (PCA) ว ธ Soft independent modeling by class analogy (SIMCA) และวธ Partial least squares discriminant analysis (PLS-DA) ผลการศกษาแสดงวาแบบจาลองทสรางจากสเปกตรมของนมกระบอดบดวยวธ SIMCA สามารถใชจาแนกนมชนดอนได และแบบจาลองทใหเปอรเซนตความถกตองสงจากวธ PLS-DA โดยการทา Cross-validation คอแบบจาลองของนมววพาสเจอรไรสแบบไมมไขมน นมววดบตม และนมแพะพาสเจอรไรส และแบบจาลองใหผลการทานายดจากการทา Test set validation คอ แบบจาลองจากนมววพาสเจอรไรสแบบพรองไขมน นมววสเตอรรไลซ นมววดบตม นมแพะดบ และนมแพะพาสเจอรไรส ดงนนจงสรปไดวามความเปนไปไดสงในการประยกตใชฟเรยรทรานฟอรมเนยรอนฟราเรดสเปกโทรสโกปในการจาแนกนมได

คาสาคญ: นม, การจาแนก, ฟเรยรทรานฟอรมเนยรอนฟราเรดสเปกโทรสโกป

Abstract This research aims to apply the Fourier transform near infrared spectroscopy (FT-NIRS) for classification

cow, goat and buffalo milk. Eleven milk samples included raw buffalo milk, pasteurized buffalo milk, raw cow milk, boiled cow milk, pasteurized cow milk, no fat pasteurized cow milk, sterilize cow milk, UHT cow milk, raw goat milk, pasteurized goat milk and UHT goat milk. Classification models were developed by Principal component analysis (PCA), Soft independent modeling by class analogy (SIMCA) and Partial least squares discriminant analysis (PLS-DA) method. Classification model of raw buffalo milk, which created by SIMCA method, cloud well identify other types of milk. Classification results on models of no fat pasteurized cow milk, boiled cow milk and pasteurized cow milk, which were developed by PLS-DA based on cross-validation method, showed high percent of correct identification. Moreover, good classification models based on test set validation method were models of no fat pasteurized cow milk, boiled cow milk, sterilize cow milk, raw goat milk and pasteurized goat milk. The findings point to possible application of FT-NIRS for classification the types of milk.

Keywords: Milk, Classification, SIMCA, PLS-DA, FT-Near infrared spectroscopy


22

1 บทนา นมมองคประกอบหลกคอ โปรตน ไขมน นาตาลนม (แลคโตส)

วตามน และแรธาต ซงมประมาณ 13% นอกจากนนอกประมาณ 87% เปนนา (มหาวทยาลยสโขทยธรรมาธราช, 2546) ปจจบนนมทมจาหนายในทองตลาดและไดรบความนยมในการบรโภคคอ นมวว นมกระบอ และนมแพะ โดยหากเปรยบเทยบคณคาทางโภชนาการของนมววกบนมกระบอ พบวานมกระบอมโปรตน แคลเซยม เหลก และฟอสฟอรส สงกวานมวว 40.6 92 37.7 และ 118 เปอรเซนต ตามลาดบ รวมทงยงมวตามนเอมากกวานมวว เนองจากกระบอสามารถยอยเปลยนแคโรทนจากอาหารเปนวตามนเอไดเกอบหมด และนมกระบอมคอเลสเตอรอลนอยกวานมววถง 43 เปอรเซนต นอกจากนนมกระบอยงมสารตานอนมลอสระและวตามนออยในระดบสง อกทงยงมกจกรรม Peroxidate เปน 2-4 เทาของนมวว(www.buffalomilk.co.uk) เมอเปรยบเทยบนมกระบอกบนมแพะแลว นมกระบอจะมคอเลสเตอรอลตาและมแคลเซยมสงกวานมแพะ (สขสนต , 2554) สาหรบเรองความแตกตางดานราคานานมดบในปจจบนราคานานมแพะประมาณ 50 บาทตอกโลกรม นมววประมาณ 18 บาทตอกโลกรม สวนนมกระบอประมาณ 180 บาทตอกโลกรม ดงนนการจาแนกนมทง 3 ชนด อาจจาเปนตองมเครองมอทมความสามารถในการจาแนกไดอยางถกตองและสะดวกรวดเรว

ปจจบนเทคนคหนงซงเปนเทคนคทไดรบความสนใจและถกนามาประยกตใชกบผลผลตทางการเกษตรและอาหารคอ เทคนค Near-Infrared Spectroscopy (NIRS) ซ ง เป น เท ค โน โล ย ท มศกยภาพในการตรวจสอบทงในเชงคณภาพและเชงปรมาณไดเปนอยางด ในดานเชงปรมาณมการศกษาเพอนาเทคนค NIRS ในชวงความยาวคลนสนเพอประเมน ไขมน โปรตน และแลคโตสในนานมววดบดวยวธ partial least-squares regression (Sasic and Ozaki, 2001) อกทง NIRS ยงถกประยกตใชเพอการตรวจสอบสงเจอปนในน านมววดบไดอยางรวดเรวและการหาปรมาณองคประกอบนานมดวยวธวเคราะหแบบเนยรอนฟราเรดสเปคโทรสโกป (ศมาพร, 2551) และรายงานของ Kalinin et al. (2013) ไดศกษาการใชเนยรอนฟราเรดสเปกโทรสโกปในชวงคลนสนในลกษณะแสงสะทอนกลบแบบแพรและการทะลผานตวอยางเพอตรวจสอบไขมนและโปรตนในนม ซงผลการศกษาระบวามความแมนยาเปนทนาพงพอใจ

นอกจากนนเทคนค NIRS ยงถกใชเพอจาแนกกลมของผลตผลทางการเกษตรและอาหาร โดย Chen et al. (2012) ไดศกษาการใชเทคนคเนยรอนฟราเรดสเปกโทรสโกปเพอจาแนกนาผงจนตาม

ทมาของนาหวานของดอกไม ซงไดผลการจาแนกเปนทนาพงพอใจ จากรายงานของ Luna et al. (2013) รายงานความสามารถในการจาแนกนามนถวเหลองทผลตจากถวเหลองธรรมชาตและถวเหลองทมการตดแตงพนธกรรมไดเปนอยางดดวยการใชเทคนคเนยรอนฟราเรดสเปกโทรสโกปรวมกบการสรางแบบจาลองดวยวธ Principal component analysis (PCA) แ ล ะ ว ธ Partial least squares discriminant analysis (PLS-DA) และจากรายงานของ Inácio et al. (2011) ซงรายงานการใชเทคนคเนยรอนฟราเรดสเปกโทรสโกป ร วมก บการส รางแบบจ าลองด วย ว ธ Soft independent modeling by class analogy (SIMCA) อ ย า ง มประสทธภาพในการจาแนกกลมของนมผงตามปรมาณโปรตนของนมผง 2 ชนด

ดงนนในงานวจยครงนมวตถประสงคเพอศกษาการประยกตใชเทคนคฟเรยรทรานฟอรมเนยรอนฟราเรดสเปกโทร สโกป (FT-NIRS) รวมกบการสรางแบบจาลองดวยวธ Principal component analysis (PCA) ว ธ Soft independent modeling by class analogy (SIMCA) และว ธ Partial least squares discriminant analysis (PLS-DA) สาหรบจาแนกชนดของนมกระบอ นมวว และนมแพะทมวางจาหนายในทองตลาด ซงอาจเปนเทคนคทางเลอกเพอใชในการจาแนกชนดของนมกระบอ นมวว และนมแพะได


2.1 ตวอยางนม ตวอยางนมทใชในการทดลองประกอบดวย 11 ชนดดงน 1)

นมกระบอดบ (Raw buffalo milk) 2) นมกระบอพาสเจอรไรส (Pasteurized buffalo milk) 3) นมววดบ (Raw cow milk) 4) นม ว ว ด บ ต ม (Boiled cow milk) 5 ) นม ว วพ าส เจอ ร ไรส (Pasteurized cow milk) 6) นมววพาสเจอรไรสแบบพรองไขมน (Pasteurized cow milk no fat) 7) นมววสเตอรรไลซ (Sterilize cow milk) 8) นมววยเอชท (UHT cow milk) 9) นมแพะดบ (Raw goat milk) 10) นมแพะพาสเจอรไรส (Pasteurized goat milk) 11) นมแพะยเอชท (UHT goat milk) ซงนมเหลานเปนนมทสามารถหาซอไดตามทองตลาด

2.2 การวดสเปกตรมของนม ตวอยางนมแตละชนดถกนามายงศนยวจยเนยรอนฟราเรด

สเปกโทรสโกปสาหรบผลผลตทางการเกษตรและอาหาร (NIRS Research Center for Agricultural Product and Food) สถาบนเทคโนโลยพระจอมเกลาเจาคณทหารลาดกระบง ตวอยางนมถกวางทงไวท อณหภมหอง (25oC) จนกวาอณหภมของ


23

ตวอยางเทากบอณหภมหอง หลงจากนนนมแตละชนดปรมาตรเทากบ 0.45 ml จะถกหยดดวยปเปตใสหลอดแกวควอทซ สเปกตรมของนมจะถกเกบขอมลดวยเครองฟเรยรทรานฟอรมสเปกโทรมเตอร (Bruker Ltd., Germany) ในโหมดการวดแบบสะทอนกลบในชวงเลขคลนเทากบ 12,500 ถง 4,000 cm-1 ททก 16 cm-1 ในการวดสเปกตรมหนงครงของนมแตละชนดทาการวด 32 ซา และการหาคาเฉลยนมแตละชนดจะถกวดสเปกตรมจานวน 5 ซา รวมจานวนทงสน 55 ซา Figure 1 แสดงการวดสเปกตรมของนมดวยเครองฟเรยรทรานฟอรมสเปกโทรมเตอร

Figure 1 Spectra measurement of milk by FT-NIR spectrometer.

2.3 การวเคราะหขอมล สเปกตรมของนมทง 11 ชนดไดถกแสดงไวใน Figure 2 การ

จาแนกนมชนดตางๆ ใชวธการศกษาการแบงกลมสเปกตรมของนมดวยวธ Principal component analysis (PCA), แบบจาลองในการจาแนกนมชนดตางๆ ถกสรางโดยวธ Soft independent modeling by class analogy (SIMCA) แ ล ะ Partial least squares discriminant analysis (PLS-DA) โดยใชโปรแกรม The Unscrambler 9.8 (CAMO, Norway) การสรางแบบจาลองเพอจาแนกชนดของนมจะใชขอมลสเปกตรมเรมตนเพยงเทานน ในการวเคราะหผลความถกตองจากการจาแนกโดยวธ SIMCA และวธ PLS-DA จะถกรายงานดวยเปอรเซนตการจาแนกตวเอง (Self-classified) การจาแนกนมชนดอน (Other classified) และการจาแนกโดยรวม (Total classified) โดยสตรการคานวณเปนดงน

Self-classified= จานวนตวอยางทสามารถจาแนกวาเปนตวเองจานวนตวอยางทงหมด

100 (1)

Otherclassified = จานวนตวอยางทสามารถจาแนกวาเปนกลมอนจานวนตวอยางทงหมด

100 (2)

Totalclassified = จานวนตวอยางทจาแนกถกทงหมดจานวนตวอยางทงหมด

100 (3)

โดยผลการจาแนก ท ง 3 ค าขางตนจะถกน ามาหาค าเปอรเซนตความถกตองโดยรวมของการจาแนก (Total correct) โดยหาคาเฉลยจากผลการจาแนกทง 3 คา

Figure 2 NIR Spectra of milk.

3 ผลและวจารณ ผลการจ าแนกกล มนมด วย ว ธ Principal component

analysis (PCA) โดยการใชแฟคเตอร 1 (PC1) และแฟคเตอร 2 (PC2) ไดแสดงใน Figure 3 โดยจะเหนวา นมแพะพาสเจอรไรส มการจาแนกกลมออกจากนมชนดอนๆ อยางชดเจน การจาแนกกลมโดยแกนของแฟคเตอร 1 (PC1) จากรปแสดงใหเหนวานมแพะพาสเจอรไรส นมววพาสเจอรไรสพรองไขมน นมกระบอพาสเจอรไรส นมกระบอดบ และนมววดบตม จาแนกออกจากนมววพาสเจอรไรส นมแพะยเอชท นมแพะดบ นมววสเตอรรไลซ นมววยเอชท และนมววดบดวยแฟคเตอร 1 (PC1) นมกลมแรกทไดกลาวไวในขางตนกระจายตวอยในดานของแฟคเตอร 1 (PC1) เปนบวก และนมกลมท 2 ทไดกลาวไวในขางตนอยในดานของแฟคเตอร 1 (PC1) เปนลบ และการจาแนกกลมโดยแกนของแฟคเตอร 2 (PC2) แสดงใหเหนวานมแพะดบ นมแพะยเอชท นมแพะพาสเจอรไรส และนมววดบซงกระจายตวอยในดานของแฟคเตอร 2 (PC2) ทเปนลบ สามารถแยกออกจากนมววดบตมนมววพาสเจอรไรสพรองไขมน นมววพาสเจอรไรส นมววยเอชท นมววสเตอรรไลซ และนมกระบอดบ ซงกระจายตวอยในดานแฟคเตอร 2 (PC2) ทเปนบวก


24

Figure 3 Scatter plot of PC1 and PC2 from modeling by principal component analysis (PCA) method.

Figure 4 X-loadings plot of PC1 and PC2 from modeling by principle component analysis (PCA) method.

X-loadings plot ของแฟคเตอร 1 (PC1) และแฟคเตอร 2 (PC2) แสดงใน Figure 4 จากรปกราฟ X-loadings ของทง 2 แฟคเตอรแสดงพคทเหมอนกนทตาแหนงเลขคลนเทากบ 6920 5246 4467 และ 3680 cm-1 (ทความยาวคลนเทากบ 1445 1906 2239 และ 2717 nm ตามลาดบ) ซงทตาแหนงเลขคลนเทากบ 6920 cm-1 สอดคลองกบคาการดดกลนแสงของ aromatic (2×C-H str.+C-H def.) ท ตาแหนงเลขคลนเทากบ 4467 cm-1 สอดคลองกบคาการดดกลนแสงของ amino acid (N-H str.+NH3

+ def.) (Osborne et al., 1993) เปอรเซนตความถกตองในการจาแนกชนดของนมดวยวธ

Soft independent modeling by class analogy (SIMCA) ไดแสดงไวใน Table 1 แสดงใหเหนวาแบบจาลองทสรางจากสเปกตรมของนมทกชนดสามารถทานายตวเองไดถกตอง โดยมเปอรเซนตความถกตองเทากบ 100 เปอรเซนตทกแบบจาลอง จากสเปกตรมของนมกระบอดบมความถกตองสงสดโดยมความถกตองในการทานายนมชนดอนเทากบ 73 เปอรเซนต และผล

ความถกตองโดยรวมเทากบ 82 เปอรเซนต จากผลการทดลองทไดนอาจกลาวไดวาการใชฟเรยรทรานฟอรมเนยรอนฟราเรด สเปกโทรสโกปโดยการสรางแบบจาลองจากสเปกตรมของนมกระบอ ดบ ดวย ว ธ Soft independent modeling by class analogy (SIMCA) สามารถจาแนกนมชนดอนๆ ทง 11 ชนดทใชในการทดลองนได สาหรบความถกตองในการทานายโดยรวมของแบบจาลองอนน น ม เปอรเซน ตความถกตองเทากบ 9-64 เปอรเซนต นอกจากนผลการทานายโดยรวมของการจาแนกชนดข อ ง น ม ด ว ย ว ธ Soft independent modeling by class analogy (SIMCA) แสดงผลความถกตองรวมของทกแบบจาลองของการทานายตวเองเทากบ 100 เปอรเซนต การทานายนมชนดอนๆ เทากบ 41 เปอรเซนต และความถกตองในการจาแนกโดยรวมเทากบ 50 เปอรเซนต

Table 1 Results of classification of milk by Soft independent modeling by class analogy (SIMCA) method.

Model PC Percent correct of classified (%)

Self-classified

Other classified

Total classified

Raw buffalo milk 2 100 73 82Pasteurized buffalo milk 2 100 36 45

Raw cow milk 2 100 45 55Pasteurized cow milk 2 100 18 27

Pasteurized cow milk no fat 2 100 36 45Sterilize cow milk 2 100 55 64

UHT cow milk 2 100 36 45Boiled cow milk 2 100 0 9Raw goat milk 2 100 45 55

Pasteurized goat milk 1 100 64 64UHT goat milk 2 100 45 55

Total correct 100 41 50

Table 2 Results of classification of milk by Partial least squares discriminant analysis (PLS-DA) method and Cross-validation.

Model PCPercent correct of classified (%)

Self-classified

Other classified

Total classified



Pasteurized cow milk no fat

7 100 100 100

Sterilize cow milk 7 60 100 96UHT cow milk 7 0 100 91


25

Model PCPercent correct of classified (%)

Self-classified

Other classified

Total classified

Boiled cow milk 7 100 100 100Raw goat milk 7 80 100 98

Pasteurized goat milk 7 100 100 100 UHT goat milk 7 20 100 93


เปอรเซนตความถกตองในการทานายชนดนมดวยวธ Partial

least squares discriminant analysis (PLS-DA) โดยการทา cross-validation ไ ด แ ส ด ง ใน Table 2 แ ส ด ง ใ ห เ ห น ว าแบบจาลองจากสเปกตรมของนมววพาสเจอรไรสแบบพรองไขมน นมววดบตม และนมแพะพาสเจอรไรสมความถกตองในการจาแนกไดดมาก โดยใหเปอรเซนตของการทานายตวเอง ทานายนมชนดอน และทานายโดยรวมเทากบ 100 เปอรเซนต จากผลการทดลองทไดนอาจกลาวไดวาการใชฟเรยรทรานฟอรมเนยรอนฟราเรดสเปกโทรสโกปโดยการสรางแบบจาลองจากสเปกตรมของนมววพาสเจอรไรสแบบพรองไขมน นมววดบตม และนมแพะพ าส เจอร ไรส ด วย ว ธ Partial least squares discriminant analysis (PLS-DA) สามารถประยกตใชในการจาแนกนมชนดอนๆ ทง 11 ชนดทใชในการทดลองน ได ผลการทานายนมกระบอพาสเจอรไรส นมววพาสเจอรไรส และนมววยเอชทแสดงเปอรเซนตการทานายตวเอง (Self-classified) เทากบ 0 ซงหมายความ วาแบบจ าลองจาก ว ธ Partial least squares discriminant analysis (PLS-DA) โดยการทาcross-validation ไมสามารถจาแนกวานมทง 3 ชนดนออกจากนมชนดอน แตในทางกลบ ก น เปอ ร เซน ตการท าน ายกล ม อ นๆ (Other classified) มคาเทากบ 100 นนหมายความวาแบบจาลองสามารถนามาจาแนกนมชนดอนออกจากนมทง 3 ชนดนได สาหรบผลการทานายโดยรวมของการจาแนกชนดของนมดวยวธ Partial least squares discriminant analysis (PLS-DA) โดยการทา cross-validation แสดงผลความถกตองรวมของทกแบบจาลองของการทานายตวเองเทากบ 49 เปอรเซนต การทานายนมชนดอนๆ เทากบ 100 เปอรเซนต และความถกตองในการจาแนกโดยรวมเทากบ 95 เปอรเซนต

Table 3 Results of classification of milk by Partial least squares discriminant analysis (PLS-DA) method and Test set validation.

Model PC Percent correct of classified (%)

Self-classified

Other classified

Total classified



Pasteurized cow milk no fat

7 100 100 100

Sterilize cow milk 7 100 100 100UHT cow milk 7 0 100 91

Boiled cow milk 7 100 100 100Raw goat milk 7 100 100 100

Pasteurized goat milk 7 100 100 100UHT goat milk 7 0 100 91


Table 3 แสดงเปอรเซนตความถกตองในการทานายชนดนม

ดวยว ธ Partial least squares discriminant analysis (PLS-DA) โดยการทา test set validation จากตารางแสดงใหเหนวาแบบจาลองทสรางจากสเปกตรมของนมววพาสเจอรไรสแบบพรองไขมน นมววสเตอรรไลซ นมววดบตม นมแพะดบ และนมแพะพาสเจอรไรส แสดงคาเปอรเซนตความถกตองในการทานายตวเอง ทานายนมชนด อนและทานายโดยรวมเทากบ 100 เปอรเซนต ซงจากผลการทดลองทไดนสามารถกลาวไดวาการใชฟเรยรทรานฟอรมเนยรอนฟราเรดสเปกโทรสโกปโดยการสรางแบบจาลองจากสเปกตรมของนมววพาสเจอรไรสแบบพรองไขมน นมววสเตอรรไลซ นมววดบตม นมแพะดบ และนมแพะพาสเจอรไ ร ส ด ว ย ว ธ Partial least squares discriminant analysis (PLS-DA) สามารถประยกตใชในการจาแนกนมชนดอนๆ ทง 11 ชนดทใชในการทดลองนได ผลการทานาย นมกระบอดบ นมกระบอพาสเจอรไรส นมววดบ นมววพาสเจอรไรส นมววยเอชท และนมแพะยเอชท แสดงเปอรเซนตการทานายตวเอง (Self-classified) เทากบ 0 ซ งหมายความวาแบบจาลองจากวธ Partial least squares discriminant analysis (PLS-DA) โดยการทา test set validation ไมสามารถจาแนกวานมทง 6 ชนดนออกจากนมชนดอน แตในทางกลบกนเปอรเซนตการทานายกลมอนๆ (Other classified) มคาเทากบ 100 นนหมายความวาแบบจาลองสามารถนามาจาแนกนมชนดอนออกจากนมทง 6


26

ชนดนได สาหรบผลการทานายโดยรวมของการจาแนกชนดของน ม ด ว ย ว ธ Partial least squares discriminant analysis (PLS-DA) โดยการทา test set validation แสดงผลความถกตองรวมของทกแบบจาลองของการทานายตวเองเทากบ 46 เปอรเซนต การทานายนมชนดอนๆ เทากบ 100 เปอรเซนต และความถกตองในการจาแนกโดยรวมเทากบ 95 เปอรเซนต

ผลการจาแนกชนดของนมโดยวธ Partial least squares discriminant analysis (PLS-DA) โดยการทาcross-validation จาก Table 2 แสดงใหเหนวานมววพาสเจอรไรสแบบพรองไขมน นมววดบตม และนมแพะพาสเจอรไรส ใหผลการจาแนกทงเปอรเซนตการจาแนกตวเอง (Self-classified) การจาแนกนมชนดอน (Other classified) และการจาแนกโดยรวม (Total classified) ได 100 เปอรเซนต ซงสอดคลองกบการจาแนกชนดขอ งนม ด วย ว ธ Principal component analysis (PCA) ซ งแสดงผลใน Figure 1 โดยนมววพาสเจอรไรสแบบพรองไขมนและนมแพะพาสเจอรไรส มการแยกกลมออกจากนมชนดอนๆ อยางชด เจน แตส าห รบนม ววดบ ตมการใช ว ธ Principal component analysis (PCA) ไมแสดงการจาแนกกลมออกจากกลมนมอนๆ ไดชดเจน การจาแนกชนดของนมดวยวธ Partial least squares discriminant analysis (PLS-DA) โดยการทา test set validation จาก Table 3 แสดงใหเหนวานมววพาสเจอรไรสแบบพรองไขมน นมววสเตอรรไลซ นมววดบตม นมแพะดบ และนมแพะพาสเจอรไรส แสดงใหเหนผลการจาแนกตวเอง (Self-classified) การจาแนกนมชนด อน (Other classified) และการจาแนกโดยรวม (Total classified) ได 100 เปอรเซนต ซ งสอดคลองกบผลการจ าแนกกล ม ท แสดงใน Figure 1 โดยนมววพาสเจอรไรสแบบพรองไขมน นมแพะดบ และนมแพะพาสเจอรไรส แสดงผลการจาแนกตวเองออกจากนมชนดอนอยางชดเจนยกเวนนมววสเตอรรไลซ และนมววดบตมทยงมการเกาะกลมกบนมววชนดอนๆ อย สาหรบการทานายตวเอง (Self-classified) โ ด ย ว ธ Partial least squares discriminant analysis (PLS-DA) โ ด ย ก า ร ท า cross-validation แ ส ด งเปอรเซนตการทานายตวเองเทากบ 0 ในนม 3 ชนด (นมกระบอพาสเจอรไรส นมววพาสเจอรไรส และนมววยเอชท) ทงนเมอพจารณาการจาแนกชนดของนมดวยวธ Principal component analysis (PCA) ซงแสดงผลใน Figure 1 จะเหนวานมทง 3 ชนดนมการเกาะกลมกบนมชนดอนๆ จงอาจเปนสาเหตใหเปอรเซนตการทานายตวเองของนมทง 3 ชนดมคาเทากบ 0 ซงผลทเกดขนขางตนกบนมทง 3 ชนดแสดงเชนเดยวกนในเปอรเซนตการทานาย

ตวเองโดยแบบจาลองจากวธ Partial least squares discriminant analysis (PLS-DA) โดยการทา test set validation แตการทา test set validation ใหผลการทานายตนเองเทากบ 0 ในการทานาย นมกระบอดบ นมววดบ และนมแพะยเอชทดวย ซงอาจเปนไปไดวาการทา test set validation ตวอยางตองถกแบงออกเปนกลม test set ซงทาใหตวอยางในการสรางแบบจาลองนอยกวาการทาโดยวธ cross-validation นนเอง

4 สรป จากการศกษาการจาแนกนมชนดตางๆ ทมขายทวไปใน

ทองตลาดดวยฟเรยรทรานฟอรมเนยรอนฟราเรดสเปกโทรสโกป สามารถสรปไดวาแบบจาลองจากสเปกตรมของนมกระบอดบด ว ย ว ธ Soft independent modeling by class analogy (SIMCA) สามารถใชจาแนกนมชนดอนๆ ทง 11 ชนดทใชในการทดลองนได นอกจากนนแบบจาลองทสรางจากวธ Partial least squares discriminant analysis (PLS-DA) สามารถจาแนกนมชนดอนๆ ทง 11 ชนดทใชในการทดลองนได โดยแบบจาลองทใหผลการทานายดจากการทา cross-validation คอแบบจาลองจากสเปกตรมของนมววพาสเจอรไรสแบบพรองไขมน นมววดบตม และนมแพะพาสเจอรไรส และแบบจาลองใหผลการทานายดจากการทา Test set validation คอแบบจาลองจากสเปกตรมของนมววพาสเจอรไรสแบบพรองไขมน นมววสเตอรรไลซ นมววดบตม นมแพะดบ และนมแพะพาสเจอรไรส จากผลการศกษาครงนจงสรปไดวามความเปนไปไดสงในการประยกตใชฟเรยรทรานฟอรมเนยรอนฟราเรดสเปกโทรสโกป รวมกบวธ Soft independent modeling by class analogy (SIMCA) และวธ Partial least squares discriminant analysis (PLS-DA) ใ นการสรางแบบจาลองเพอใชในการจาแนกนมกระบอ นมวว และนมแพะออกจากกนได

5 เอกสารอางอง มหาวทยาลยสโขทยธรรมาธราช. 2546. อาหารและโภชนาการ.

สานกพมพมหาวทยาลยสโขทยธรรมาธราช. กรงเทพมหานคร. ศมาพร เกษมสาราญ. 2551. การตรวจสอบสงเจอปนในนานมวว

ดบอยางรวดเรวและการหาปรมาณองคประกอบนานมดวยวธวเคราะหแบบเนยรอนฟราเรดสเปคโตรสโกป. รายงานการวจยฉบบสมบรณสานกงานกองทนสนบสนนงานวจยและสานกงานคณะกรรมการอดมศกษา. 52 หนา


27

สขสนต สทธผลไพบลย. 2554. กระบอนมในประเทศไทย. แ ห ล ง ข อ ม ล : https://soclaimon.wordpress.com/ 2011/07/26 เขาถงเมอเขาถงเมอ 2 ธนวาคม 2555.

Chen, L., Wang, J., Ye, Z., Zhao, J., Xue, X., Heyden, Y.V., Sun, Q. 2012. Classification of Chinese honeys according to their floral origin by near infrared spectroscopy. Food Chemistry 135, 338-342.

Inácio, M.R.C., Moura, M.F.V., Lima, K.M.G. 2011. Classification and determination of total protein in milk powder using near infrared reflectance spectrometry and the successive projections algorithm for variable selection. Vibrational Spectroscopy 57, 342-345.

Kalinin, A.V., Krasheninnikov, V.N., Krivtsun, V.M. 2013. Short-wave near infrared spectrometry of back scattering and transmission of light by milk for multi-component analysis. Journal of Near Infrared Spectroscopy 21, 35-41.

Luna, A.S., Silva, A.P., Pinhoa, J.S.A., Ferréb, J., Boquéb, R. 2013. Rapid characterization of transgenic and non-transgenic soybean oils by chemometric methods using NIR spectroscopy. Spectrochimica Acta Part A 100, 115-119.

Osborne, B.G., Fearn, T., Hindle, P.H. 1986. Near infrared spectroscopy in food analysis (1st ed.). Longman Science & Technical, UK, Chapter 2.

Sasic, S., Ozaki, Y. 2001. Short-wave near-infrared spectroscopy of biological fluids. 1. Quantitative analysis of fat, protein, and lactose in raw milk by partial least-squares regression and band assignment. Analytical Chemistry, 73 (1), 64-71.


28



ผลกระทบของอณหภมและชนความหนาตอจลนพลศาสตรการอบแหงกากเนอมะพราว Effects of Temperature and Layer Thicknesses on Drying Kinetics of Coconut Residue

ฤทธชย อศวราชนย1* Rittichai Assawarachan1*

1คณะวศวกรรมและอตสาหกรรมเกษตร มหาวทยาลยแมโจ, เชยงใหม, 50290 1Faculty of Engineering and Agro-Industry, Maejo University, Sansai, Chiang Mai, 50290, Thailand *Corresponding author: Tel: +66-8-5704-9146, Fax: +66-34-351-896, E-mail: [email protected]

บทคดยอ การศกษาผลกระทบของความหนาของกากเนอมะพราวอบแหงทระดบชนความหนาท 7.5, 10, 12.5 mm ในชวงอณหภม

ท 55, 65, 75°C ดวยเครองอบแหงแบบถาดขนาดหองปฎบตการ เพอหาผลกระทบของอณหภมและชนความหนาของกากเนอมะพราวตอคณลกษณะการอบแหงของกากเนอมะพราว การวเคราะหแบบถดถอยเปนวธทใชหาความเหมาะสมของแบบจาลองเอมพรคล 3แบบจาลอง คอ แบบจาลองทางคณตศาสตรของ Newton, Henderson and Pabis และ Page ผลการศกษาพบวาแบบของ Page สามารถทานายการเปลยนแปลง อตราสวนความชนของกากเนอมะพราวอบแหงไดเหมาะสมทสด เนองจากใหคาสมประสทธการตดสนใจ (R2) สงทสด ในขณะทใหคาไคกาลงสอง (2) และคารากทสองของความคลาดเคลอนกาลงสองเฉลย (RMSE) ทตาสด การหารปแบบสมการความสมพนธของการเปลยนแปลงคาพารามเตอรการอบแหงของแบบจาลองของ Page ดวยเทคนคการหาพนผวผลตอบสนองแบบสามมตเพอหารปแบบความสมพนธของอตราการเปลยนแปลงอตราการอบแหง (k) และดชนการอบแหง (n) ซงเปนฟงกชนของอณหภม (T) และชนความหนา (L) ซงจะเปนรปแบบสมการทเหมาะสมและสามารถทานายไดแมนยา การวเคราะหหาอตราการถายเทมวลความชนในระหวางการอบแหงเปนไปตามรปแบบความสมพนธตามแบบจาลองของฟก (Fick’s diffusion model) คาสมประสทธการแพรประสทธผล (Deff) เทากบ 0.99- 4.17 x 10 -10 m2 s-1 และคาพลงงานกระตน (Ea) เทากบ 12.04 ถง 44.22 kJ/mol

คาสาคญ: การอบแหงดวยลมรอน, แบบจาลองเอมพรคล, สมประสทธการแพรประสทธผล, พลงงานกระตน

Abstract In this study, coconut residue were dried as single layers with thickness of 7.5, 10, and 12.5 mm in drying

air temperatures of 55, 65 and 75°C in a laboratory scale tray dryer. The effect of drying air temperature and thickness on the drying characteristics was determined. A non-linear regression procedure was used to fit experimental moisture loss data using three empirical models, namely, Newton, Henderson and Pabis, and Page. The Page model showed an excellent fit to predict drying behavior of the coconut residue because this model gave the highest coefficient of determination (R2) and the lowest chi-square (c2) and root mean square error (RMSE).The 3-D response surface plot and the contour plot derived from the mathematical models were applied to determine drying parameter prediction equations.The Response surface analysis (3-D) showing the effect of temperature (°C) and layer thickness (L) on the response in the change in drying rate (k) and drying index (n) of Page model during hot air drying, was found to be in close agreement with the value predicted by the model. Moisture transfer from coconut residue was described by applying the Fick’s diffusion model, and the effective diffusivity (Deff) changes between 0.99-4.17x10 -10 m2 s-1 and the activation energy of moisture diffusion during drying was found to be 12.04 to 44.22 kJ mol -1

Keywords: hotair drying, empiricle model, effective diffusivity, activation energy


29

1 บทนา มะพราว เปนพชยนตนชนดคณลกษณะหนงอยในตระกล

ปาลม สามารถใชประโยชนไดในหลากหลายเชน นาและเนอมะพราวออนใช รบประทาน เนอในผลแกนาไปขดและสกดนากะท จงเปนพชทสมพนธกบเศรษฐกจและสงคมไทยชนดหนง นอกจากจะสรางรายไดใหแกเกษตรกรผปลกแลวยงกอใหเกดอตสาหกรรมแปรรปตอเนองเปนสนคาสงออกสรางรายไดใหแกประเทศได โดยประเทศไทยเปนประเทศทผลตมะพราวไดเปนอนดบ 6 ของโลกและมมลคาการสงออกมากกวา 128 ลานบาทตอป ปจจบนอตสาหกรรมแปรรปนากะทกระบวนการสเตอรไลซ (Sterilization) สงผลใหเกดกากของเนอมะพราวเปนจานวนมาก และกากเนอมะพราวสวนใหญถกนาไปทาอาหารสตว และนากากเนอมะพราวอบแหงเพอนาไปสกดนามนมะพราวเพอเพมมลคาผ ล ต ภ ณ ฑ แล ะค วามส าม ารถ ใน ก ารแข ง ข น เช ง ธ รก จ (Assawarachan, 2013) กากเนอมะพราวทผานการอบแหงมความชนประมาณ 0.1364-0.1765 gwater gdry matter

-1 ซ งเปนความชนทกาหนดในการซอขายกากมะพราวตากแหง โดยราคาขายประมาณ 2.0 บาทตอกโลกรม ปจจบนมผประกอบการไดนากากมะพราวสดทเหลอจะกระบวนการผลตกะทจากโรงงานผลตกะทนาอบแหงแลวนาไปสกดนามนมะพราวซงมราคาขายในทองตลาดประมาณ 750-800 บาทตอลตรน า มนมะพราว (Sripinyowanich et al., 2012; Assawarachan, 2013)

การทานายจลนพลศาสตรการเปลยนแปลงอตราสวนความชนของผลตภณฑในระหวางการอบแหงดวยแบบจาลอง ทางคณ ตศาสตร (Mathematical modeling) เปน ว ธการทประหยดไดทงเวลาและคาใชจายในการทดลอง สามารถวเคราะหหาขอมลจานวนมากอยางละเอยดซงอาจจะเปนขอมลทวดไดยากหรอวดไมไดเลยในหองปฏบตการ (สกกมน, 2555) ปจจบนการจาลองจลนพลศาสตรการเปลยนแปลงอตราสวนความชนของผลตภณฑสามารถทาไดดวยวธการปรบเสนโคง (Curve fitting) ใหผลการจาลองขอมลสอดคลองกบผลการทดลอง โดยสามารถจาแนกไดเปนแบบจาลองเชงเสน (Linear model) แบบจาลองไมเปนเชงเสน (Non-linear model) และแบบจาลองพหนาม (Polynomial model) เพอใชการจาลองการถายเทความรอนและมวลสารในระหวางการอบแหง (ฤทธชย, 2556) รายงานวจยทเกยวของกบการวเคราะหหาแบบจาลองทางคณตศาสตรการอบแหงวสดทางการเกษตร จนตนาพร และคณะ (2555) ศกษาหาแบบจ าลองทางคณ ตศาสตรส าห รบการท านายการเปลยนแปลงความชนของกากมะพราวในระหวางการอบแหงดวย

ลมรอนทอณหภม ท 40, 60 และ 80°C ทชนความหนาของกากมะพราวคงทท 2 mm สอดคลองกบงานวจยของ ฤทธชย และคณะ (2554) ซงวเคราะหหาแบบจาลองทางคณตศาสตรการอบแหงของเปลอกทบทม ทอณหภม 40, 60 และ 80°C โดยหาแบบจาลองทางคณตศาสตรทเหมาะสม ดวยคาสมประสทธการ

ตดสนใจ (R2) สงทสด และคาไคกาลงสอง (2) และคารากทสองของความคลาดเคลอนกาลงสองเฉลย (RMSE) ทนอยสด อยางไรกตาม การศกษาหาการศกษาหาแบบจาลองทางคณตศาสตรการอบแหงเปนการศกษาปจจยของอณหภมเทานน สอดคลองการศกษาปจจยทผลตอการอบแหงกากเนอมะพราวดวยการอบแหงแบบฟลดไดซเซชน (Niamnuyand Devahastin, 2005) และการว เค ราะ ห ห าแบบจ าลองท างคณ ตศ าสต รของ (Assawarachan, 2013) ผลงานวจยของปองพล และฤทธชย (2557) ศกษาอทธพลของอณหภมและความหนาของชนวสดตอการเปลยนแปลงสมบตเชงทศนศาสตรของดอกคาโมมายลระหวางการอบแหงดวยลมรอน ในขณะทงานวจยของ อรวรรณ และคณะ (2554) ศกษาอทธพลของอณหภมอบแหง ท 50, 60, 70 และ 80°C และความหนาของชนกากเนอมะพราวท 5, 10 และ 15 mm ตามลาดบ ตอการเปลยนแปลงคณภาพดานปรมาณนามนและความขาวของกากมะพราวหลงการอบแหง จากผลการสบคนขอมลพบวา ปจจบนรายงานวจยทเกยวของกบศกษาปจจยของอณหภม และชนความหนาของกากเนอมะพราว การอบแหงกากเนอมะพราว รวมทงการวเคราะหคาสมประสทธการแพรความชนประสทธผล และคาพลงงานกระตนยงขาดแคลนขอมล ดงน น วตถประสงคของโครงการวจยน จงมจดประสงคในการศกษาผลกระทบของอณหภมทระดบอณหภม ท 55, 65, 75°C และชนความหนาท 7.5, 10, 12.5 mm ตอจลนพลศาสตรการอบแหงกากมะพราวดวยลมรอน เพอวเคราะหหาแบบจาลองทางคณตศาสตรทเหมาะสม และนาคาพารามเตอรของแบบจาลองทางคณตศาสตรทเหมาะสมมาวเคราะหหารปแบบสมการทวไป ทใชในการทานายคาพารามเตอรการอบแหงของแบบจาลองทางคณตศาสตร ตลอดจนการศกษาหาคาสมประสทธการแพรประสทธผล (Deff) และคาพลงงานกระตน (Ea) ซงผลการศกษาดงกลาวจะใชเปนแนวทางในการพฒนาวธการอบแหง


30


2.1 วตถดบ กากเนอมะพราวสดซงเปนผลพลอยไดจากกระบวนการผลต

นากะทไดรบจากบรษท อาพลฟดส โพรเซสซง จากด จากนน นาตวอยางกากมะพราวสดมาแบงบรรจลงในถงพลาสตกโพลเอทลนทมซปลอคเกบไวในตแชเยนทอณหภมประมาณ 0°C กากมะพราวสดมความชนเรมตนประมาณ 1.72±0.03 gwater gdry

matter-1

2.2 การเปลยนแปลงความชนของกากเนอมะพราวอบแหง

2.2.1 การวเคราะหคาความชนเรมตน วเคราะหหาคาความชนเรมตนของกากเนอมะพราว ดวยวธ

มาตรฐานใชกากมะพราว จานวน 5.0 g ใสในถวยอะลมเนยมขนาด 3 oz ทผานการอบเพอไลความชน จานวน 50 ตวอยาง และทาการทดลองจานวน 3 ซา จากนนนาไปอบแหงดวยตอบแหงดวยลมรอน (500/108I, Memmert, Germany) ทอณหภม 105±2oC เป น เวลา 24 h (AOAC, 2010) จากน นน ามาช งน าหน ก ด วย เค ร อ งช งระบบ ดจ ตอล (CP2245, Sartorius Analytical, Switzerland) ความชนของกากเนอมะพราว (MC, gwater gdry matter

-1) ถกคานวนโดยใชสมการตอไปน

i f

f

W WMC

W

(1)

เมอ Wi และ Wf คอนาหนกเรมตนของกากเนอมะพราว (g) และนาหนกสดทายของกากเนอมะพราว (g) ตามลาดบ และอตราสวนความชนของการอบแหงกากเนอมะพราว สามารถคานวณไดจากสมการท (2)

t e

i e

M MMR

M M

(2)

เม อ MR ค อ อตราส วนความช น และ Mt, Mi, Me ค อความชน ท เวลาใดๆ ความชน เรม ตน และความชนสมดล ตามลาดบ

2.2.2 การวเคราะหคาความชนสมดล การวเคราะหหาคาความชนสมดลของกากเนอมะพราว

(equilibrium moisture content, EMC) ดวยวธเชงสถตยโดยนากากเนอมะพราววางไวในตะแกรงทมสารละลายเกลออมตวจานวน 5 ชนด (Table 1) ใสในขวดโหลดแบบมฝาปดชนดมแผน

ยางซลโคน โดยไมใหตะแกรงสมผสกบสารละลายเกลออมตว จากนนปดฝาขวดโหลใหสนท และนาขวดโหลใสในตควบคมอณหภม (Figure 1) ควบคมอณหภมใหคงท ท 35oC จากนนนาตวอยางกากมะพราวมาชงนาหนกทกๆ 1 วนจนนาหนกของตวอยางกากเนอมะพราวไมเปลยนแปลง นาตวอยางกากมะพราวไปหาคาความชนสมดล (Sripinyowanich et al., 2012)

Table 1 Five selected saturated salt solutions with their corresponding RH and approximately composition at 35°C.

Salt RH (%) Salt (g) Water(ml)LiCl

MgCl2 Mg(NO3)2

NaCl KNO3

11.2532.05 49.91 74.87 90.79

177 800 667 334 250

100100 100 100 100

Source: Bell and Labuza (2000)

Figure 1 Diagram of equilibrium moisture content (Me) determination

2.2.3 การหาอตราการอบแหง การศกษาผลกระทบของอณหภมและระดบชนความหนาของ

กากเนอมะพราวอบแหงตอการเปลยนแปลงอตราสวนความชน (MR) ของกากเนอมะพราวอบแหง ทอณหภม 55, 65, 75°C และชนความหนาท 7.5, 10, 12.5 mm ดวยเครองอบแหงลมรอนแบบถาด (Figure 2) ถกออกแบบและสรางโดย สาขาวศวกรรมอาหาร คณะวศวกรรมและอตสาหกรรมเกษตร มหาวทยาลยแมโจ ซงมสวนประกอบทสาคญ ไดแก ระบบสรางลมรอนซงประกอบดวยขดลวดไฟฟาขนาด 1.1 kW จานวน 3 ขดและพดลมซงถก ควบคมดวยอปกรณปรบความเรว (DVUS-940W1, Panasonic Corp., Japan) ควบคมอณหภมของอากาศรอนดวยเครองควบคมอณหภมระบบ PID (TTM J4/J5, Toho, Japan)


31

ถาดส าหรบวางตวอยางตด ตงตาช ง (CDR-3, CST, China) สาหรบวดและบนทกคานาหนกทเปลยนแปลงของตวอยางกากมะพราว และบนทกคาผานจากชองสญญาณ RS-485 ซงเชอมตอกบอปกรณแปลงสญญาณและเครองคอมพวเตอรสาหรบบนทกขอมล โดยขอมลทถกบนทกคาประกอบดวยนาหนกของตวอยางทเปลยนแปลงไปในระหวางการอบแหง ซงถกบนทกทกๆ 5 min นาขอมลทไดไปคานวณในรปแบบของคาความชน และอตราสวนความชนในตามสมการท (1) และ (2) ตามลาดบ จากนนนาไปวเคราะหหาแบบจาลองทเหมาะสมดวยเทคนคการวเคราะหแบบถดถอย (ฤทธชย และคณะ 2556)

Figure 2 Diagram of the tray drying system.

กากเนอมะพราวสดมนาหนกเรมตน 100 g อบแหงดวยเครองอบแหงลมรอนแบบถาด (Figure 1) จากความชนเรมตนจนถงความชนสดทายท 0.071±0.003 gwater gdry matter

-1 โดยทาการทดลอง 3 ซา

2.3 แบบจาลองทางคณตศาสตรการอบแหง แบบจาลองการอบแหงทนยมใชในการศกษาอาหารหรอวสดทาง

การเกษตร ไดแก แบบจาลองในรปของสมการเอมพรคล (empirical equation) เชน แบบจาลองของ Newton, Henderson and Pabis และ Page ซงแสดงความสมพนธดง Table 1 (Doymaz, 2008; ปองพล และฤทธชย, 2557; จนตนาพร และคณะ 2555; ฤทธชย และคณะ, 2554) การวเคราะหหาคาคงทตางๆ ของแบบจาลองการอบแหงใชเทคนคการวเคราะหแบบสมการถดถอยแบบไมเปนเชงเสน (non-linear regression) ดวยวธปรบเสนโคง (Wankhade et al., 2013; Assawarachan, 2013)

Table 2 Mathematical models given by various authors Model name Model equation1. Newton MR = exp (-k t) (3)

2. Page MR = exp (-k tn) (4)3. Henderson and

Pabis MR = a exp (-k t) (5)

การวเคราะหรปแบบจาลองทางคณตศาสตรทเหมาะสมใชคา

สมประสทธการตดสนใจสงสด (R2), คาไคกาลงสอง (2) และคารากทสองของความคลาดเคลอนกาลงสองเฉลย (RMSE) เปนดชนบงบอกความแมนยาในการทานายคาอตราสวนความชนทเปลยนแปลงไป (Dimensionless) ดงแสดงใน Eq. (6) และ (7)

2exp, pre,

2 1

(MR )N

i ii

p

MR

N n

(6)

2, exp,

1

1(MR MR )

n

pre i ii

RMSEN

(7)

เมอคา MRexp, i และ MRpre, i คอ คาอตราสวนความชนจากการทดลองและคาอตราสวนความชนจากการทานายของแบบจาลองการอบแหง N คอจานวนขอมลในการทดลอง และ np คอจานวนตวแปรของแบบจาลองทางคณตศาสตรการอบแหง

2.4 การวเคราะหหาสมการทวไปในการทานายคาพารามเตอรการอบแหง

การศกษาผลกระทบของอณหภม (T) และระดบชนความหนาของกากเนอมะพราว (L) เพอหารปแบบสมการความสมพนธทวไปของการเปลยนแปลงคาพารามเตอรแบบจาลองทางคณตศาสตรการอบแหงสามารถวเคราะหดวยเทคนควธการพนผวผลตอบสนอง (Response Surface Methodology, RSM) ซงเปนการรวบรวมเอาเทคนคทงทางคณตศาสตรและทางสถตทมประโยชนตอการสรางแบบจาลองและวเคราะหปญหาโดยทผลตอบสนองทสนใจขนอ ยก บหลายตวแปร (ฤทธช ย และคณะ 2556) และมวตถประสงคทจะหาคาทดทสดของผลตอบสนองน แสดงใน Eq. (8)

1 2(x , x )y f (8)

ดงนนการศกษานจงไดศกษาผลการเปลยนแปลงคณภาพคาพารามเตอรของแบบจาลองทางคณตศาสตรทเหมาะสมของการอบแหงกากเนอมะพราว (y) ซงเปนฟงกชนทขนอยกบตวแปร

ของระดบอณหภม (x1) และระดบชนความหนา (x2) โดยท คอคาความผดพลาดของผลตอบ y ทเปนผลมาจากการทดลอง ถากาหนดวา E(y) = f (x1 , x2) โดยท E(y) คอคาพารามเตอรทมผลตอตวแปร x1 และ x2 สามารถคานวณพนผวผลตอบ (Response surface) การแสดงพนผวผลตอบสนองในรปแบบของกราฟฟก โดยทจะถกพลอตระหวางระดบของ x1 และ x2 เพอทจะชวยให


32

มองรปรางของพนผวผลตอบสนอง การใชเทคนคการวเคราะหดวยพนผวผลตอบสนองเพอใชหาสมการแสดงความสมพนธของตวแปรซงไมทราบความสมพนธระหวางผลตอบสนองและตวแปรอสระ ขนตอนแรกกคอตองหาตวประมาณทเหมาะสมทจะใชเปนตวแทนสาหรบแสดงความสมพนธทแทจรงระหวาง y และเซตของตวแปรอสระ ซงตามปกตแลวใชฟงกชนพหนามทมกาลงตาๆ ทอยภายใตอาณาเขตบางสวนของตวแปรอสระ ถาแบบจาลองของผลตอบสนองมความสมพนธเปนแบบเชงเสนกบตวแปรอสระ ฟงชนทจะใชในการประมาณความสมพนธนกคอแบบจาลองกาลงหนง ตาม Eq. (9)

0 1 1 2 2x x ...y (9)

เมอ 0 , 1 , 2, …, x คอ คาสมประสทธ ix คอตวแปร

อสระ สวนคา คอคาความผดพลาดของแบบจาลอง

2.5 การ ว เค ราะ หห าค าส มป ระส ท ธก ารแพรค วามช นประสทธผล (Deff) และคาพลงงานกระตน (Ea)

สมการกงทฤษฎ (semi-theoretical equation) ซ งจะมรปแบบความสมพนธในรปกฎขอทสองของฟค (Fick’s second law) สามารถใชในการหาอตราสวนความชนดงแสดงใน Eq. (10) สาหรบวสดทมรปทรงเปนทรงกลม (sphere)

22 2

0

6exp( )

effD t

MRr

(10)

เมอ Deff คอสมประสทธการแพรความชนประสทธผล (m2 s-

1), r0 คอ รศมของกากเนอมะพราว (m) และ t คอเวลาในการอบแหง (s)

สมประสทธแพรความชนประสทธผล (Deff) เปนฟงกชนกบอณหภมทกากมะพราวดดซบพลงงาน มความสมพนธตามรปแบบของสมการอาร เรเน ยส (Arrhenius equation) ถกใช ในการวเคราะหหาคาพลงงานกระตน (activation energy for diffusion, Ea) ซงบงบอกคาความรอนแฝงในการเปลยนสถานะของมวลความช นในกากเน อมะพราว (latent heat of vaporization) ในระหวางกระบวนการอบแหงโดยมรปแบบสมการดงแสดงใน Eq. (11) ซงสอดคลองกบงานวจยของฤทธชย และคณะ (2554) และวกานดา และคณะ (2556)

0 exp( ) a

eff

ED D

RT (11)

เมอ D0 คอ ปจจยกอนเลขชกาลง (m2 s-1), Ea คอ พลงงานกระ ตน (kJ mol-1), R คอ ค าคง ท ของก าซ ซ ง มค า เท ากบ 0.008314 kJ mol-1 และ T คอ อณหภมของอากาศทใชในการอบแหง ( K)


3.1 คณลกษณะกากเนอมะพราวอบแหง จากการศกษาพบวา คาความชนเรมตนของกากเนอมะพราวม

คาเทากบ 1.72±0.03 gwater gdry matter-1 และมคาความชนสมดล

เทากบ 0.0554±0.003 gwater gdry matter-1 อณหภมเปนปจจยท

สาคญอยางมากตอการเปลยนแปลงความชนของกากเนอมะพราว พบวาเวลาทใชในการอบแหงกากเนอมะพราวเรมตนทนาหนก 100 g จากความชนเรมตนอบแหงจนเหลอความชนสดทายเทากบ 0.071±0.003 gwater gdry matter

-1 ใชเวลาเทากบ 130 ถง 1,000 min ท อณหภม 55, 65, 75°C และชนความหนาคงท 7.5, 10.0, 12.5 mm ตามลาดบ Figure 3 แสดงอตราการเปลยนแปลงความชนในระหวางการอบแหงทอณหภมคงท ท 55°C (adiabatic drying process) พบวาม อตราการอบแหง เทากบ 0.0048, 0.0029, 0.0017 gwater gdry matter

-1 min ชนความหนาคงท 7.5, 10.0, 12.5 mm ตามลาดบ เมอชนความหนามากขนอตราการอบแหงจะลดลง ดงนนเมอชนความหนาของกากเนอมะพราวเพมขนเทากบ 2.5 mm พบวาอตราการอบแหงลดลง 39.58% เมอเพมชนความหนาของกากมะพราวเพมขนจาก 10.0 เปน 12.5 mm และอตราการอบแหงลดลงเทากบ 41.37% เมอชนความหนาของกากมะพราวเพมขนจาก 7.5 เปน 10.0 mm ตามลาดบ สอดคลองกบการศกษาการเปลยนแปลงความชนของกากเนอมะพราวทอณหภมคงท ท 65°C (Figure 4) พบวาเมอระดบชนความหนาลดลงครงละ 2.5 mm สงผลอตราการอบแหงเพมขน 66.94% และ 43.89% และการเปลยนแปลงความชนของกากเนอมะพราวทอณหภมคงท ท 75°C (Figure 5) เมอระดบชนความหนาลดลงท 2.5 mm สงผลอตราการอบแหงเพมขนเทากบ 31.26% และ 32.10% ซงไมมความแตกตางกนอยางมนยสาคญทระดบความเชอมน 95% ดงนนระดบชนความหนาทเหมาะสมในอบแหงกากเนอมะพราว เทากบความหนาท 10.0 mm ในขณะทการศกษาผลกระทบของอณหภมตออตราการอบแหง ทระดบความหนาคงททเทากบ 10.0 mm มอตราการอบแหงเทากบ 0.0029, 0.0038 และ 0.0089 gwater gdry matter

-1 min ท อณหภม 55, 65, 75°C ตามลาดบ และเมออณหภมของระบบเพมขน 10°C พบวามอตราการอบแหงเพมขนเทากบ 32.14% และ 134.21% เมอเพม


33

อณหภมจาก 55°C เพมเปน 65°C และเพมอณหภมจาก 65°C เพมเปน 75°C ตามลาดบ จากผลการศกษาดงกลาวแสดงใหเหนถงประสทธภาพเชงพลงงานทใหในกากเนอมะพราวสาหรบการอบแหงพบวา สภาวะทเหมาะสมในการอบแหงกากเนอมะพราวไดแกการอบแหงทอณหภม 75°C และชนความหนา 10.0 mm มความเหมาะสมมากทสดในการอบแหงดวยลมรอน เนองจากพลงงานทใหสระบบในกระบวนการอบแหงโดยผานตวกลางซงเปนอากาศรอนถกกากมะพราวดดซบพลงงานในการเพมอณหภมจนเทากบอณหภมของอากาศรอน พลงงานทหลงเหลอถกถายเทเขาเนอกากเนอมะพราวอยางตอเนอง และจนถงอณหภมทมวลความชนในกากมะพราวระเหยเปลยนสถานะจากมวลความชนเปนไอภายในโครงสรางเซลลแพรออกมาทผวในสถานะทเปนไอของมวลความชน และแพรออกจากโครงสรางเซลลของกากเนอมะพราว ซงอยดานลางสดของชนความหนาเคลอนทไปยงผวหนาของกากมะพราวจะเกดการแพรผานกากเนอมะพราวทเปนวสดพรนออกมาทผวหนาของเนอมะพราวและถกถายเทไอความชนไปกบตวกลางของอากาศรอน ดงนนสภาวะการอบแหงทอณหภม 75°C และชนความหนา 10.0 mm จงมประสทธภาพในการถายเทพลงงานในการอบแหงกากเนอมะพราวไดเหมาะสมทสด สอดคลองกบกฎการอนรกษพลงงานของเทอรโมไดนามกและผลการวเคราะหของ Doymaz (2011) และ Agarry and Aworanti (2012)

Figure 3 Effects of layer thicknesses on the MC of coconut residue change (constant temperature at 55°C).



3.2 การวเคราะหแบบจาลองทางคณตศาสตร ผลการศกษาแบบจาลองทางคณตศาสตร หรอแบบจาลอง

เอมพรคลของการอบแหงกากเนอมะพราวซงประกอบไปดวยแบบจาลองของ Newton, Henderson and Pabis และ Page ซ งเป นแบบจ าลองไม เป น เช งเส น (non-linear model) ผลการศกษา พบวาแบบจาลองเอมพรคลของ Page สามารถทานายการเปลยนแปลงอตราสวนความชนของกากเนอมะพราวในระหวางการอบแหงดวยลมรอนไดเหมาะสมทสด เนองจากมคา R2 ในชวง 0.9816-0.9979 ซงมคามากกวาแบบจาลองเอมพรคลแบบอนๆ

ม ค า 2 อ ย ระห ว าง 0.01x10-3- 6.24 x10-3 และค า RMSE

อยระหวาง 0.0032-0.0789 (Table 3) เมอเปรยบเทยบกบแบบจาลองเอมพรคลของ Newton และ

Henderson and Pabis พบวาแบบจาลองเอมพรคลของ Page สามารถใชในการทานายอตราการเปลยนแปลงอตราสวน

0.00

0.60

1.20

1.80

0 200 400 600 800 1000

MC

(g wa

ter/g

dry

mat

ter)

Drying Time (min)

L = 7.5 mm

L = 10.0 mm

L = 12.5 mm

0.00

0.60

1.20

1.80

0 200 400 600 800

MC

(g wa

terg dr

y m

atte

r-1)

Drying Time (min)

L = 7.5 mm

L = 10.0 mm

L = 12.5 mm

0.00

0.60

1.20

1.80

0 50 100 150 200 250

MC

(g wa

ter/g

dry

mat

ter)

Drying Time (min)

L = 7.5 mmL = 10.0 mmL = 12.5 mm


34

ความชนกากเนอมะพราวไดเหมาะสมมากทสดเมอใชวธวเคราะหทางสถต สอดคลองกบรายงานวจยของ Orikasa et al., 2014; Assawarachan, 2013; Doymaz, 2008; ปองพล และฤทธชย 2557; จนตนาพร และคณะ 2555; ฤทธชย และคณะ 2554 ดงนนผลการศกษาในงานวจยนจงเปนตวบงชวาแบบจาลองเอมพรคลของ Page มความเหมาะสมมากทสดในการทานายการเปลยนแปลงความชนของกากเนอมะพราว และคาพารามเตอรการอบแหงของแบบจาลองเอมพรคลของ Page มความสมพนธเปนฟงกชนของอณหภมและชนความหนาของกากเนอมะพราว ผลกระทบของอณหภมและชนความหนาของกากเนอมะพราวตอ คาพารามเตอรในการอบแหงของแบบจาลองของ Page พบวา คา k (Drying rate) หรออตราการอบแหงซงมรปแบบสมการความสมพนธเปนสมการพหนาม (polynomial model)

ซงในขณะท คา n (Drying Index) คอคาดชนการอบแหงของพารามเตอรการอบแหงในแบบจาลองทางคณตศาสตรของ

Page ซงเปนฟงกชนกบอณหภม (T) และชนความหนา (L) สามารถคานวณไดจากสมการทวไปตามรปแบบความสมพนธของกราฟพนผวผลตอบแบบสามมตตามทแสดงใน Figure 6 และ Figure 7 และมรปแบบสมการเปนแบบจาลองเชงเสนมรปแบบความสมพนธตาม Eq. (12) และ (13)

4

2 2

( 10 ) 145.01 3.43 5.2

0.005( )(L) 0.041T 0.26

k T

T L (12)

2( 0.9887)R

1.079 0.006 0.0018n T L (13)

2( 0.9963)R

Table 3 Statistical analysis of models at various drying temperature and layer thicknesses levels.

Drying Model

Temperature (oC)

Layer thicknesses

(mm) Empirical Drying Model Constants R2 2×10-3 RMSE

7.5 k = 0.0155 0.9495 10.82 0.101155 10.0 k = 0.0101 0.9807 5.21 0.0708

12.5 k = 0.0053 0.9846 2.34 0.04747.5 k = 0.0184 0.9532 3.22 0.0568

Newton 65 10.0 k = 0.0121 0.9663 4.32 0.065712.5 k = 0.0065 0.9865 0.31 0.00157.5 k = 0.0468 0.9217 9.45 0.0837

75 10.0 k = 0.0277 0.9333 7.76 0.088112.5 k = 0.0219 0.9365 7.28 0.08537.5 k = 0.0028 ; n = 1.3909 0.9932 0.63 0.0771

55 10.0 k = 0.0025 ; n = 1.2211 0.9887 1.61 0.039312.5 k = 0.0017 ; n = 1.1742 0.9979 0.01 0.00327.5 k = 0.0048 ; n = 1.2814 0.9945 0.04 0.0026

Page 65 10.0 k = 0.0039 ; n = 1.2022 0.9906 0.13 0.003712.5 k = 0.0026 ; n = 1.2114 0.9875 0.25 0.00127.5 k = 0.0069 ; n = 1.2061 0.9816 5.32 0.0729

75 10.0 k = 0.0054 ; n = 1.3417 0.9834 6.24 0.078912.5 k = 0.0049 ; n = 1.2949 0.9902 0.43 0.02077.5 k = 0.0115 ; a = 1.4906 0.8432 47.8 0.2126


35

Drying Model

Temperature (oC)

Layer thicknesses

(mm) Empirical Drying Model Constants R2 2×10-3 RMSE

55 10.0 k = 0.0101 ; a = 1.2635 0.9561 4.73 0.0675 12.5 k = 0.0053 ; a = 1.1959 0.9522 7.92 0.0282

Henderson 7.5 k = 0.0123 ; a = 1.1901 0.9142 19.6 0.1403And 65 10.0 k = 0.0118 ; a = 1.2456 0.9524 4.45 0.0663Pabis 12.5 k = 0.0066 ; a = 1.0612 0.9318 10.36 0.3211

7.5 k = 0.0537 ; a = 1.6536 0.8782 25.11 0.136475 10.0 k = 0.0314 ; a = 1.5011 0.9135 15.53 0.1246

12.5 k = 0.0243 ; a = 1.4227 0.9368 11.42 0.1069

Figure 6 Drying rate parameter (k) of Page model on various drying temperature and layer thicknesses levels.

Figure 7 Drying index parameter (n) of Page model on various drying temperature and layer thicknesses levels.

3.3 การทวนสอบความแมนยาของแบบจาลองทางคณตศาสตร การทวนสอบความแมนยาของแบบสมการทวไปในการ

ทานายผลของคาพารามเตอรการอบแหง ของแบบจาลองทางคณตศาสตรของ Page ดวยการทวนสอบดวยขอมลการอบแหง

กากเน อมะพราวท อณหภ ม 60°C และระดบช นความหนา 8.75 mm และท อณหภ ม 70°C และระด บช นความหนา 11.25 mm โดยใช Eq. (12) และ (13) ทานายคาพารามเตอรของแบบจาลองทางคณตศาสตรของ Page เพอวเคราะหหาคา k และคา n เทากบ 0.0059, 1.2815 และ 0.0076, 1.2965 ตามลาดบ นาคาทไดจาการทานายมาเปรยบเทยบกบขอมลในการทดลอง เพอหาความสมพนธระหวางอตราสวนความชนของกากเนอมะพราวอบแหงทไดจากการทานายแบบจาลองทางคณตศาสตรของ Page ซงมคาใกลเคยงกบอตราสวนความชนทไดจากการทดลองทอณหภม 60°C และระดบชนความหนา 8.75 mm และท อณหภม 70°C และระดบชนความหนา 11.25 mm

ความสมพนธใกลเคยงกบเสนทวนสอบความแมนยาหรอเสนตรงทความชนเทากบ 45° และมคา R2 เทากบ 0.9075-

0.9463 คา 2 และ RMSE มคาเทากบ 5.68x10-3- 8.32 x10-3

และคา RMSE อยระหวาง 0.0075-0.0912 ตามลาดบ ซงบงชใหสมการทวไปในการทานายผลของคาพารามเตอรการอบแหง ของแบบจาลองทางคณตศาสตรของ Page สามารถใชในการทานายการเปลยนแปลงอตราสวนการอบแหงกากเนอมะพราวทชวงอณหภม 55, 65, 75°C และชนความหนาท 7.5, 10, 12.5 mm ไดอยางความแมนยา (Figure 8) สอดคลองกบงานวจยทเกยวของในการทวนสอบความแมนยาของแบบจาลองการอบแหง (ปองพล และฤท ธช ย , 2557; ฤท ธช ย และคณ ะ 2554 ; Pongtong et al., 2011; Agarry and Aworanit, 2012; Singh and Pandey 2012; Assawarachan, 2013)


36

Figure 8 Comparision of the experimental moisture ratio (MR) and corresponding values by predicted Page model at different drying conditions.

3.4 การวเคราะหหาคาสมประสทธการแพรความชนประสทธผล (Deff) และคาพลงงานกระตน (Ea)

การจาลองการถายเทความรอนและมวลความชนในกากเนอมะพราวจะเกดขนอยางเปนระบบ ปรมาณนาทอยบรเวณผวของอนภาคกากเนอมะพราวจะเกดการระเหยจากผวอนภาคไปสสงแวดลอม และมวลความชนภายในโครงสรางกากเนอมะพราวจะเกดการแพรมวลความชนเคลอนทไปยงผวของอนภาค ระเหย

ออกจากกากมะพราว และนาทระเหยออกมาจะเคลอนทผานอนภาคของกากเนอมะพราวไปยงผวหนาของกากเนอมะพราวดานบนทสมผสกบอากาศรอนซงมกลไกการถายเทมวลภายใตความตานทานในการถายเทมวลความชนจากผววสด และความตานทานการเคลอนทของมวลความชนภายใตความตานทานของอนภาคกากเนอมะพราวทเปนวสดพรนการวเคราะหหาคาสมประสทธการแพรความชนประสทธผล (Deff) ทเกดขนสามารถวเคราะหในกรณความตานทานในการถายเทมวลสารภายในโครงสรางเซลลไปยงผวอนภาคกากเนอมะพราว อนภาคกากเนอมะพราวมลกษณะเปนรปทรงกลมขนาดเสนผานศนยกลางเฉลย 850 m หรอม รศมของอนภาค (r0) เท ากบ 4.25x10-4 m ว เคราะหค าส มประสท ธการแพ รของมวลความช นตามความสมพนธของกฎขอทสองของฟค (Fick’s second law) แสดงใน Table 4 พบวาคา Deff เทากบ (0.990.03) x 1010 ถง (4.170.05) x 1010 m2 s-1 ทอณหภม 55, 65, 75°C และชนความหนาท 7.5, 10, 12.5 mm ตามลาดบ สอดคลองกบการวเคราะหคา Deff ของวสดทางการเกษตรชนดอนๆ เชน การวเคราะห คา Deff ของเนอเชอรรอบแหงทผานการอบแหงดวยลมรอนในชวง 60-75°C มคาเทากบ 15.4 ถง 5.68 x 1010 m2 s-1 (Doymaz and Îsmail, 2011)

Table 4 Impacts of drying temperature and layer thicknesses levels of Deff and Ea of coconut residue Layer thicknesses Temperature

(Deff) x 1010

(m2 s-1) Ea

(kJ mol-1) R2

55°C 3.21 0.06 A,a 7.5 mm 65°C 3.96 0.12 B,b 12.04 kJ mol-1 0.7907

75°C 4.17 0.09 C,b 55°C 1.96 0.05 A,a

10.0 mm 65°C 2.37 0.04 B,b 25.65 kJ mol-1 0.9564 75°C 3.37 0.06 C,c 55°C 0.99 0.03 A,a

12.5 mm 65°C 1.25 0.05 B,b 44.22 kJ mol-1 0.8653 75°C 2.63 0.06 C,c

A,B,CEffect of drying temperature and a,b,ceffect of layer thicknesses indicate a significant difference at p < 0.05.

การวเคราะห คา Deff ของเนอมะพราวแผนมคา 5.74 ถง 7.88 x 1010 และมนเทศแผนมคา 9.32 ถง 1.75 x 1010 m2 s-1 (Agarry and Aworanit, 2012 และ Doymaz, 2011) และกลบกระเทยม ทชวงการอบแหงดวยลมรอนทอณหภมท 30-50°C

และ 50-70°C ตามลาดบ ตามรายงานของ Doymaz, (2011); Agarry and Aworanti (2012) และ Doymaz, (2008) ตามลาดบ คา Deff เปนคาพารามเตอรการอบแหงทเปนสมบตเฉพาะของขนาด รปราง ของวสดชวภาพชนดนนๆ ดงนนการวเคราะหคา Deff

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0

Pred

iction

MR

Experimental MR

T = 60 C and L = 8.75 mmT = 70 C and L = 11.25 mm


37

ควรจะมคาเทากนอยางมนยสาคญ อยางไรกตาม การศกษานพบวาผลของอณหภมและชนความหนาของกากเนอมะพราวมผลกระทบตอคา Deff อยางมนยสาคญ ทระดบความเชอมน 95% เนองจากการเคลอนทของมวลความชนแบบ 2 ขนตอน ไดแกขนตอนท 1 การแพรของมวลความชนในโครงสรางเซลลของกากเนอมะพราวซงมลกษณะเปนอนภาคทรงกลมออกจากผวเซลลจากนนมวลความชนเปลยนสถานะเปนไอและเกดแพรผานระหวางอนภาคกากเนอมะพราวระหวางชนความหนาอกครง ซงเปนปรากฎการณเดยวกบการเคลอนทผานวสดพรน ดงนนเมอชนของกากเนอมะพราวมความหนามากขนสงผลตอความเรวในการเคลอนของไอความชน ทแพรออกจากอนภาคกากเนอมะพราวมายงผวหนาชนบนสดของกากเนอมะพราวและถายเทมวลความชนกบสงแวดลอมตอไป ในขณะทการเพมอณหภมเปนการเพมพลงงานเขาสระบบสาหรบการเรงอตราการแพรในโครงสรางโมเลกลกากเนอมะพราวและการเคลอนทของไอความชนทเคลอนทผานระหวางอนภาคกากเนอมะพราว ผลการวเคราะหความแปรปรวนแบบสองหาง (two way ANOVA) ของอณหภมและคาความหนาของชนกากเนอมะพราวพบวา ทความหนา 7.5 mm พบวาสมประสทธการแพรความชนประสทธผลทอณหภม 65 และ 75°C ไมมความแตกตางกนอยางมนยสาคญ ในขณะทสภาวะอนจะมความแตกตางกนอยางมนยสาคญอยางชดเจน ผลการศกษาพบวาเมอเพมระดบชนความหนามากขนคาพลงงานกระตนจะมคาสงขน เนองจากเมอชนความหนาเพมขนจะสงผลตอแรงเสยดสระหวางอนภาคของกากเนอมะพราวและมวลความชนทเคลอนทออกไปยงผวหนาซงสงผลตอระบบตองการพลงงานในการเปลยนแปลงสถานะของมวลชนในกากเนอมะพราวมากขน เนองจากตองสญเสยพลงงานสวนหนงในการเรงการเคลอนทของมวลความชนทเปลยนสถานะเปนไอเคลอนทผานระหวางชนความหนาของอนภาคกากเนอมะพราวสผวหนาชนบนสดกอนถกถายเทสตวกลางอากาศรอน คา Ea สามารถบงบอกคาพลงงานความรอนแฝงในการเปลยนแปลงสถานะ (Latent heat of vaporization) ของมวลความชนของกากเนอมะพราวทงหมดได และจากขอมลในการวเคราะหคณลกษณะกากเนอมะพราวอบแหงพบวาทระดบชนความหนาท 10 mm มคาพลงงานกระตนเทากบ 25.65 kJ mol-1 และทระดบชนความหนาท 12.5 mm มคาพลงงานกระตนเทากบ 44.22 kJ mol-1 ตามลาดบ

4 สรป ผลของอณหภมและระดบชนความหนาของกากมะพราว

อบแหงตอการเปลยนแปลง อตราสวนความชนของกากมะพราว

อบแหง ทอณหภม 55, 65, 75°C และชนความหนาท 7.5, 10,

12.5 mm จากความชนเรมตนเทากบ 1.72±0.03 gwater gdry

matter-1 จนเหลอความชนสดทายเทากบ 0.071±0.003 gwater gdry

matter-1 พบวาแบบจาลองทางคณตศาสตรของ Page สามารถ

ทานายการเปลยนแปลง อตราสวนความชนของกากมะพราว

อบแหงไดเหมาะสมทสด เนองจากใหคาสมประสทธการตดสนใจ

(R2) สงทสด ในขณะทใหคาไคกาลงสอง (2) และคารากทสองของความคลาดเคลอนกาลงสองเฉลย (RMSE) ทตาสด สมการใน

ทานายคาพารามเตอรการอบแหงแบบจาลองทางคณตศาสตร

ของ Page โดยคา k (Drying rate) มความสมพนธในรปแบบ

ของ quadratic equation มรปแบบความสมพนธเทากบ (kx10-

4) = 145.01-3.43T-5.2L-0.005TL+0.041T2+0.26L2 ในขณะท

คา n (Drying Index) มความสมพนธในรปแบบของ Linear

equation มรปแบบความสมพนธเทากบ n = 1.079+0.006 T-

0.018 L และผลการทวนสอบความแมนยาของสมการทวไป

พบวา R2 เทากบ 0.9075-0.9463 ตามลาดบ และมคา 2 และ RMSE เ ท า ก บ 5.68x10-3- 8.32 x10-3 แ ล ะ 0.0075-0.0912

การศกษาสมการกงทฤษฎ (semi-theoretical equation) ซงจะ

มรปแบบความสมพนธในรปกฎขอทสองของฟค (Fick’s second

law) สามารถใชในการหาอตราสวนความชนของกากเน อ

มะพราวทมรปทรงเปนอนภาคทรงกลม พบวาคาสมประสทธการ

แพรประสทธผล (Deff) เทากบ0.990.03 - 4.170.05 m2/s

และคาพลงงานกระตน (Ea) ซงคานวณจากความสมพนธใน

รปแบบของสมการอารเรเนยสมคาเทากบ 12.04 - 44.22 kJ

mol-1 ทอณหภม 55, 65, 75°C และชนความหนาท 7.5, 10,

12.5 mm ตามลาดบ

5 กตตกรรมประกาศ บทความวจยนไดรบเงนทนสนบสนนจาก คณะวศวกรรมและ

อตสาหกรรมเกษตร มหาวทยาลยแมโจ

6 เอกสารอางอง จนตนาพร ปนพรม, จฑามาศ บญเลา, โชตพงศ กาญจนประโชต,

ฤทธชย อศวราชนย. 2555. แบบจาลองทางคณตศาสตรสาหรบการทานายการเปลยนแปลงความชนของกาก


38

มะพราว. วารสารวทยาศาสตรเกษตร ปท 43 ฉบบท 3 (พเศษ) กนยายน – ธนวาคม 2555, 228-231

ปองพล สรยะกนธร, ฤทธชย อศวราชนย. 2557. อทธพลของอณหภมและความหนาของชนวสดตอการเปลยนแปลงสมบตเช ง ท ศนศาสตรของดอกคาโมมายลอบแห งวารสารวทยาศาสตรเกษตร ปท 45 ฉบบท 3/1 (พเศษ) กนยายน – ธนวาคม 2557, 228-231.

ฤทธชย อศวราชนย, ภานาถ, เจรญรตน, สเนตรสบคา, เฑยรมณ มงมล, ดวงกมล จนใจ. 2554. จลนพลศาสตรการอบแหงดวยลมรอนของเปลอกทบทม. วารสารสมาคมวศวกรรมเกษตรแหงประเทศไทย 17, 27-34.

ฤทธชย อศวราชนย, 2556. จลนพลศาสตรการอบแหงอาหารและวสดชวภาพ . วารสารวชาการ Rajabhat Journal of Sciences, Humanities & Social Sciences 14, 13-22.

ฤทธชย อศวราชนย, นาฝน ไชยลงกา, ปองพล สรยะกนธร 2556. การพฒนาและปจจยทมผลตอการละลายเนอ ไกแชเยอกแขงดวยวธเทอรโมอะคสตก. วารสารสมาคมวศวกรรมเกษตรแหงประเทศไทย 20, 16-25.

สกกมน เทพหสดน ณ อยธยา 2555. การอบแหงอาหารและวสดชวภาพ. กรงเทพมหานคร: ทอป

อรวรรณ โศภณฐยานนท, จราพร ศรภญโญวณชย, ฤทธชย อศวราชนย, อรรถพล นมหอม. 2554. อทธพลของอณหภมและความหนาของชนวสดตอคณภาพกากมะพราวโดยวธการอบแหงแบบถาด . การประชมวชาการสมาคมวศวกรรมเกษตรแหงประเทศไทย ครงท 12 ประจาป 2554 โรงแรมชลจนทรพทยารสอรท. 1 เมษายน 2554, บางละมง, ชลบร.

Agarry, S.E, Aworanit, O.A. 2012. Modelling the drying characteristics of osmosisted coconut strips at constant air temperature. Journal of Food Process Technology 3, 1-6.

AOAC. 2010. Official Methods of Analysis. (18th ed.), Association of Official Analytical Chemists. Washington, D.C.: USA.

Assawarachan, R. 2013. Drying Kinetics of coconut residue in fluidized bed. International Journal of Agriculture Innovations and Research 2, 263-266.

Bell, L., Labuza, T. 2000. Moisture sorption: Practical aspects of isotherm measurement and use. (pp.

33–36) St. Paul: American Association of Cereal Chemists, Inc.

Doymaz, Ì. 2008. Influence of blanching and slice thickness on drying characteristics of leek slices. Chemical Engineering and Processing 47, 41-47.

Doymaz, Ì. 2011. Thin-layer drying characteristics of sweet potato slices and mathematical modeling. Heat Mass Transfer 47, 277-285.

Doymaz, Í. Îsmail, O. 2011. Drying charateristics of sweet cherry. Food and Bioprocessing 89, 31-38.

Niamnuy, C. and Devahastin, S. 2005. Drying kinetics and quality of coconut dried in a fluidized bed dryer. Journal of Food Engineering, 66, 267-271.

Orikasa, T. Koide, S. Okamoto, S. Imaizumi, T. Muramatsu, Y. Takeda, J. Shiina, T and Tagawa, A. 2014. Impacts of hot air and vacuum drying on the quality attributes of kiwifruit slices. Journal of Food Engineering 125, 51-58.

Pongtong, K., Assawarachan, R and Noomhorm, A. 2011. Mathematical Models for Vacuum Drying Characteristics of Pomegranate Aril. Journal of Food Science and Engineering 1, 11-19.

Singh. N.J and Pandey R.K. 2012. Convective air drying characteristics of sweet potato cube (Ipomoea batatas L.). food and bioproducts processing 90, 317-322.

Sripinyowanich, J., Sopanattayanon, O., Assawarachan, R., Theppadungporn, K. and Noomhorm, A. 2012. Effects of moisture content of dried coconut residue on its EMC, shelf life and quality. International Congress on Food Engineering and Technology. 28 – 30 March 2012. IMPACT Convention Center, Bangkok, Thailand.


39



การศกษาการใชโรงอบแหงพลงงานแสงอาทตยรวมกบเครองอบลมรอนแบบชนวางสาหรบอบแหงผกและผลไม Study on Using Solar Greenhouse Combined with Tray Dryer for Vegetable and Fruit Drying

เวยง อากรช1,2*, ศวลกษณ ปฐวรตน1,วบลย เทเพนทร2, อนชา เชาวโชต2, อทย ธาน2, อคคพล เสนาณรงค2 Weang Arekornchee1,2*, Siwalak Pathaveerat1, Viboon Thepent2, Anucha Chaochote2, Uthai Thanee2, Akkapol Senanarong2

1ภาควชาวศวกรรมเกษตร, คณะวศวกรรมศาสตร กาแพงแสน, มหาวทยาลยเกษตรศาสตร วทยาเขตกาแพงแสน, นครปฐม, 73140 1Department of Agricultural Engineering, Faculty of Engineering at Kamphaengsaen, Kasetsart University - Kamphaengsaen Campus, Nakhon Pathom, 73140, Thailand 2สถาบนวจยเกษตรวศวกรรม, กรมวชาการเกษตร, 50, ถนนพหลโยธน, แขวงลาดยาว, เขตจตจกร, กรงเทพฯ, 10900 2Agricultural Engineering Research Institute, Department of Agriculture 50 Phaholyothin Road, chatuchak, Bangkok 10900, Thailand *Corresponding author: Tel: +66-81-694-3288, E-mail: [email protected]

บทคดยอ งานวจยนเปนการศกษาการใชโรงอบแหงพลงงานความรอนแสงอาทตยสะสมความรอนแบบภาวะเรอนกระจก รวมกบ

เครองอบแหงลมรอนแบบชนวางโดยใชแกสหงตมเปนแหลงกาเนดความรอน สาหรบการอบแหงพชผกและผลไม โรงอบแหงพลงงานความรอนแสงอาทตย ขนาด 6.00 x 6.00 x 1.80 m (กวาง x ยาว x สง) ตวโรงอบคลมดวยโพลคารบอเนตใส และใชเครองอบลมรอนแบบชนวางใชแกสหงตมเปนเชอเพลงความรอน ขนาด 1.22 x 2.44 x 1.22 m (กวาง x ยาว x สง) มชนตะแกรงสเตนเลส ขนาด 0.75 x 1.00 m (กวาง x ยาว) จานวน 20 ถาด มการหมนเวยนลมรอนกลบมาใชประมาณ 30-60% การทดสอบอบแหงใชพรกขหนพนธหวเรอและกลวยนาวาตวอยางละ 100 kg พบวาการอบแหงพรกขหนพนธหวเรอจากความชนเรมตน 78% เหลอ 12% โดยใชตอบลมรอนแบบชนวาง อณหภม 60oC นาน 8 hr และตอดวยโรงอบพลงงานแสงอาทตย 2 วน สวนการทดสอบอบแหงกลวยนาวาจากความชนเรมตน 65% เหลอ 22% โดยมวธการคอใชตอบลมรอนแบบชนวาง อณหภม 75 oC 10 hr แลวเกบแบบหมกไว 10 hr และนาไปตากดวยโรงอบพลงงานแสงอาทตย อก 2 วน ซงการนาพลงงานความรอนจากแสงอาทตยมาใชในการทาแหงถอวาเปนพลงงานสะอาดและประหยด

คาสาคญ: โรงตากพลงงานแสงอาทตย, เครองอบแบบชนวาง, พรกขหนพนธหวเรอ, กลวยนาวา

Abstract This research was conducted to study the use of a solar greenhouse dryer combined with a tray dryer

using liquefied petroleum gas (LPG) as an altermative heat source for vegetable and fruit drying. Dimensions of the solar greenhouse dryer, which was covered by polycarbonate, were 6.00 m x 6.00 m x 1.80 m (w x l x h). The dimensions of the tray dryer were 1.22 m x 2.44 m x 1.22 m (w x l x h). There were 20 stainless screen trays for placing the material being dried. The dimensions of each tray were 0.75 x 1.00 m (w x l). Approximately 30-60% of returned hot air was mixed with fresh air for reducing energy consumption. The drying test capacity of Hua-rue chili and Namwa banana was 100 kg. The drying testing result of Hua-rue chili was that the chili was dried from 78% moisture content to 12%. The tray dryer was set at 60oC with drying time of 8 hr. After that the chili was solar dried in the greenhouse for 2 sunny days. The Namwa banana was dried from 61% moisture content to 22% by the process was tray dryer set at 75oC drying time 10 hr then fermenting storage 10 hr and dried in the greenhouse for 2 sunny days.

Keywords: Solar Greenhouse, Tray Dryer, Hua-rue chili, Namwa banana


40

1 บทนา การใชพลงงานแสงอาทตยในการทาแหงผลตผลเกษตรนบวา

มความสาคญมากเพราะเปนพลงงานทสะอาด ไดฟ รจากธรรมชาต ประเทศไทยมศกยภาพสงในการใชพลงงานแสงอาทตยในการทาแหงผลตผลเกษตรเนองจากมแสงอาทตยเกอบตลอดป จ งน ยม ท าก น โดย ท วไป ท งใน ระ ดบชาวบ านและระ ดบอตสาหกรรมคอการตากแหง เพราะงายและสนเปลองคาใชจายนอย แตมปญหาคอ ผลตภณฑ ทไดไมถกสขลกษณะมการปนเปอน จากฝนละออง รวมทงมแมลงรบกวน และยงมขอจากดอนเนองมาจากฝนตกทาใหไมสามารถตากแหงได (บงกชและสขฤด, 2550) จงไดมงานวจยในการสรางเครองอบหรอโรงอบแหงทใชพลงงานความรอนจากแสงอาทตยจานวนมาก เชน โรงอบแหงพลงงานแสงอาทตยแบบเรอนกระจกทใชหลกการสะสมความรอนของเรอนกระจกกลาวคอเมอรงสดวงอาทตยสงผานกระจกหรอพลาสตกใสเขาไปภายในแลวเปลยนเปนความรอน และแผรงสอนฟราเรดออกมา แตไมสามารถผานกระจกหรอพลาสตกออกมาขางนอกได ทาใหอากาศภายในโรงอบรอนขนโดยไมตองใชแผงรบแสงอาทตย สามารถลดคาใชจายในการการกอสรางลงได อณหภมของอากาศภายในโรงอบแหงตอนกลางวนทมแดด จะสงกวาอณหภมภายนอกเฉลยมากกวา 10ºC โดยโรงอบแหงเปนทงตวรบพลงงานแสงอาทตยและหองอบแหงผลตภณฑในเครองเดยวกน ตวอยางเชน กรมพฒนาพลงงานทดแทนและอนรกษพลงงานและภาควชาฟสกสคณะวทยาศาสตรมหาวทยาลยศลปากร (2547) ไดทาการออกแบบโครงสรางของตวเครองใหเปนรปทรงพาราโบลา ใชแผนโพลคารบอเนตใสคลมหองอบแหง ซงโรงอบแหงแบบน มมประสทธภาพและทนทานแตตนทนคอนขางสง (Figure 1)

Figure 1 Solar greenhouse dryer parabola shape.

แตจากปญหาการตากแหงไมไดในชวงฝนตก และกลางคนทมนาคางมาก จะทาใหผลตภณฑเนาเสย เกดเชอราทเปนพษ หรอใชเวลานานเกนปกต คณภาพผลตภณฑดอยลง ทาใหเกษตรกรหรอผประกอบการตางๆ ไมสนใจจะลงทนจดหาโรงอบแหงพลงงานแสงอาทตยมาใช จงจาเปนตองมการศกษาการใชพลงงานความรอนเสรมจากเชอเพลงอนรวมดวยในชวงเวลาทไมมแสงอาทตย มงานวจยออกแบบสรางโรงอบแหงพลงงานแสงอาทตยสะสมความรอนแบบภาวะเรอนกระจก โดยออกแบบโรงอบแหง ขนาด 6.00 m x 6.00 m x 2.00 m (กวาง x ยาว x สง) คลมดวยพลาสตกชนด LDPE ปองกนรงสอลตราไวโอเลต (UV) มการตดตงชดความรอนจากกาซหงตมเปนพลงงานความรอนรวม (Figure 2) จากการทดสอบใชพลงงานความรอนรวมแกสหงตม(LPG) ในชวงเวลากลางคน พบวามอตราการใชแกสสนเปลองมากเฉลย 2 kg hr-1 ทอณหภมภายนอกโรงอบแหงเฉลย 27ºC เพอใหไดอณหภมภายในโรงอบแหง 50ºC การสรางความรอนในโรงอบแหงโดยตรง มการสญเสยความรอนไปกบ อากาศแวดลอมมาก เพราะวสดคลมโรงอบแหงเปนฉนวนทไมด และยงพบปญหาพลาสตกทใชคลมมอายการใชงานสนใชไดประมาณ 2 ป และเสยงตอการถกทาลายจากสตวบางชนด (เวยงและคณะ, 2553)

Figure 2 Solar greenhouse dryer combined with LPG heat source.

จงเปนทมาของงานวจยนโดยมวตถประสงคเพอประยกตใชโรงตากแหงพลงงานแสงอาทตยรวมกบเครองอบแหงลมรอนแบบชนวางทสามารถประหยดพลงงานแกสหงตมไดอยางด โดย


41

เปลยนวธจากใชกาซหงตมสรางความรอนในหองอบแหงโดยตรงทมการสญเสยความรอนเปนอยางมาก มาเปนการใชเครองอบลมรอนแบบชนวางความรอนจากกาซหงตมแทน ซงจะชวยใหลดการสญเสยของกาซหงตม และแกปญหาการใชโรงอบแหงพลงงานแสงอาทตยในชวงไมมแดดไดเปนอยางด และเลอกผลตผลเกษตรทจะใชในการทดสอบเพอการผลต พรกแหง และกลวยตาก ซงปจจบนการตากพรกแหงและกลวยตากของเกษตรกรไทยสวนใหญยงทากนแบบไมถกสขอนามย (Figure 3) (a) การตากพรกแหง (b) การทากลวยตาก

(a)

(b)

Figure 3 Chili drying (a) and banana drying (b) of farmer.

2 อปกรณและวธดาเนนการ

2.1 วสดอปกรณในการทดลอง วส ด เกษตรท ใชทดสอบ พรก ขหน อนทรยพน ธหวเรอ

และกลวยนาวาสก ท าการออกแบบสรางโรงอบแห งพล งงานแสงอาทตย

ขนาด 6.00 m x 6.00 m x 1.80 m (กวาง x ยาว x สง) หลงคาทรงจว วสดคลมโรงอบดวยโพลคารบอเนตใส โครงสรางถอดประกอบเปนชนได ถาดวางผลตภณฑทาดวยตะแกรงสเตนเลส ขนาด 0.75 m x 1.00 m (กวาง x ยาว) จานวน 20 ถาด โดยสราง

ณ กลมสรางและผลต สถาบนวจยเกษตรวศวกรรม กรมวชาการเกษตร

การออกแบบและสรางเครองอบแหงลมรอนแบบชนวางใชกาซหงตมเปนเชอเพลงความรอน ตามแบบของสถาบนวจยเกษตรวศวกรรม กรมวชาการเกษตร(วบลยและคณะ, 2552) ณ กลมวจยเกษตรวศวกรรมหลงการเกบเกยว (Figure 4) โดยขนาดตวเครองอบ 1.22 m x 2.44 m x 1.22 m (กวาง x ยาว x สง) ม 4 ลอตดอยทฐาน สามารถเคลอนยายไดสะดวก ถาดวางผลตภณฑทาดวยตะแกรงสเตนเลส ขนาด 0.75 m x 1.00 m (กวาง x ยาว) จานวน 20 ถาด หรอคดเปนพนทการวาง 15 m2 ใชพดลมแบบไหลตดแนวแกนใหกาลงลมแรงทรอบตาความเรวรอบใบพด 617 rpm m-1 มความเรวลมท 1.40 m s-1 มอเตอรไฟฟาขนาด 0.75 kw ใชแกสหงตมเปนเชอเพลงกาเนดความรอน ออกแบบใหมการหมนเวยนลมรอนกลบมาใชใหมทาใหชวยในการประหยดพลงงาน มชดควบคมการตงอณหภมซงสามารถปรบไดตามตองการ อณหภมทใชอบแหงขนอยกบผลตภณฑทนามาอบแหง

Figure 4 Tray dryer using LPG heat source.

2.2 ทาการทดสอบอบแหงพรกขหนอนทรยสดพนธหวเรอ ณ อ.มวงสามสบ จ.อบลราชธาน เกบขอมลไดแก อณหภมภายในและภายนอกโรงอบแหง ความชนสมพทธอากาศแวดลอม ปรมาณความชนพรกขหนทลดลงจากการอบแหง ชงนาหนกแกสทใชไป

1) อบแหงพรกโดยใชเครองอบแหงลมรอนแบบชนวางใชแกสหงตมเปนเชอเพลงของสถาบนวจยเกษตรวศวกรรม กรมวชาการเกษตร อยางเดยว ทาการตงอณหภมในการอบท 60ºC ชงพรกใสถาดๆละ 5 kg จานวน 20 ถาด รวม 100 kg ทาการชงนาหนกถาดพรกตวอยางตงแตเรมตน และทกๆชวโมง พรอมทาการสมตวอยางพรกไปหาความชน


42

2) อบแหงพรกโดยใชโรงอบแหงพลงงานแสงอาทตยสะสมความรอนแบบภาวะเรอนกระจกอยางเดยว ทาการชงพรกใสถาดๆละ 5 kg จานวน 20 ถาด รวม 100 kg ตากในโรงอบแหง ทาการวดอณหภม และความชนอากาศ ทงภายในและภายนอกโรงอบแหงดวย Data logger ทาการช งน าหนกพรกทตาก ตอนเชาและตอนเยนทกวนเปนเวลาประมาณ 7-10 วน (การตากจะใชเวลานานกวาการอบดวยเครองอบลมรอนมาก) สมตวอยางพรกไปหาความชน

3) อบพรกโดยใชเครองอบแหงลมรอนแบบชนวางรวมกบ โรงอบแหงพลงงานแสงอาทตยสะสมความรอนแบบภาวะเรอนกระจก ทาการชงพรกใสถาดๆละ 5 kg จานวน 20 ถาด รวม 100 kg เรมทาการอบแหงพรกดวยเครองอบลมรอนแบบชนวาง ทอณหภมลมรอน 60ºC เปนเวลา 8 hr และตอดวยการตากแหงดวยโรงอบพลงงานแสงอาทตยทาการชงพรกกอนตาก เกบขอมลแวดลอมไดแก อณหภมภายในและภายนอกโรงอบแหง ความชนสมพทธอากาศแวดลอม ปรมาณความชนพรกขหนทลดลงขณะทาการอบแหงโดยสมตวอยางไปวดความชน ชงนาหนกแกสทใชไป

2.3 ทดสอบอบแหงกลวยนาวาสก ทากลวยตาก โดยทดสอบแยกเปน 3 กรณ เชนเดยวกบการอบพรกแหง

1) ใชเครองอบแหงลมรอนแบบชนวางอยางเดยว โดยใชกลวยน าวาปอกเปลอกถาดละ 5 kg จานวน 20 ถาด รวม 100 kg ตงอณหภมในการอบท 75ºC

2) ใชกลวยนาวาปอกเปลอกถาดละ 5 kg จานวน 20 ถาด รวม 100 kg ตากไวในโรงอบแหงพลงงานแสงอาทตยสะสมความรอนแบบภาวะเรอนกระจกอยางเดยว ตากในโรงอบแหง ทาการวดอณหภม และความชนอากาศ ทงภายในและภายนอกโรงอบแหงดวย Data logger ทาการชงนาหนกกลวยตาก ตอนเชาและตอนเยนทกวนเปนเวลาประมาณ 5 วน สมตวอยางกลวยตากไปหาความชน

3) ทากลวยตากโดยใชเครองอบแหงลมรอนแบบชนวางรวมกบโรงอบแหงพลงงานแสงอาทตยสะสมความรอนแบบภาวะเรอนกระจก ใชกลวยนาวาปอกเปลอกถาดละ 5 kg จานวน 20 ถาด รวม 100 kg เรมทาการอบแหงกลวยดวยเครองอบลมรอนแบบชนวาง ทอณหภมลมรอน 75ºC เปนเวลา 10 hr เกบกลวยหมกไวในถงพลาสตก 1 คน จากนนเอามาตากตอในโรงตากแหงพลงงานแสงอาทตย อก 2 วน

3 ผลและวจารณ จากการอบแหงพรกดวยเครองอบลมรอนแบบชนวางใชกาซหง

ตมเปนเชอเพลงความรอนโดยตงอณหภมลมรอนไวท 60ºC จะใชเวลาในการอบแหงประมาณ 16 hr ปรมาณการใชแกสหงตม 14.5 kg หรอ 0.9 kg hr-1 ซงการอบพรกตดตอกนจนแหงถงความชนทตองการจะมปญหาความชนในไสพรกทตกคาง และจากการสงเกตพบวาสของพรกแหงคอนขางดาเขมสงผลใหราคาตกลง การผลตพรกอนทรยยงตองการภาพลกษณการผลตทสะอาดเปนธรรมชาต สวนการอบกลวยตากจะใชอณหภมลมรอน 75ºC อบครงแรก 8 hr แลวหมกไวหนงคนหรออยางนอย 10 hr เพอใหเกดการเปลยนจากแปงเปนนาตาล จากนนนามาอบ 8 hr อกครง ใชแกส 16.5 kg หรอ 1 kg hr-1 (Figure 5)

การอบแหงพรกและกลวยตากโดยใชโรงอบแหงพลงงานแสงอาทตยสะสมความรอนแบบภาวะเรอนกระจกอยางเดยว จะใชเวลาตาก 5-7 วน ทมแดดตลอดทงวน (Figure 6) โดยอณหภมภายในโรงอบแหงเฉลยสงกวาอณหภมภายนอกโรงอบแหง มากกวา 10ºC โดยทดสอบชวงเวลา 8:00 o’clock 18:00 o’clock (Figure 7) ปญหาทพบเนองจากสภาวะแสงแดดไมแนนอนบางวนไมมแดด แสงนอย หรอ ฝนตก การตากในโรงอบพลงงานแสงอาทตยจะมปญหามากและอาจเกดเชอราขนไดถาฝนตกตดตอกนหลายวน

สาหรบปรมาณการลดความชนดวยโรงตากพลงงานแสงอาทตยสะสมความรอนแบบภาวะเรอนกระจกจะขนกบปรมาณความเขมของแสงอาทตยททาใหอณหภมในโรงอบแหงสงขน กรณแดดแรงจะลดความชนไดเรวและมาก

การอบพรกโดยการใชเครองอบแหงลมรอนแบบชนวางรวมกบการใชโรงตากพลงงานแสงอาทตย โดยตงอณหภมเครองอบลมรอนท 60ºC อบแหงในชวงแรก 8 hr จะสามารถลดความชนจากเรมตน 78% ลดลงเหลอ 20% จะใชแกสหงตมประมาณ 8 kg แลวนาไปตากดวยโรงอบแหงพลงงานแสงอาทตย อก 2 วน จะชวยใหประหยดพลงงานความรอนจากการใชแกสหงตมลง 50% และไดผลตภณฑพรกแหงทมสสนดกวาการอบดวยลมรอนอยางเดยว และไมมปญหาความชนตกคางทไสกลางพรก การทากลวยตากกเชนเดยวกน เรมจากการอบดวยเครองอบแหงลมรอนแบบชนวางใชแกสหงตมเปนเชอเพลง ตงอณหภมลมรอนท 75ºC อบนาน 10 hr ใชแกส 11 kg หรอ 1.1 kg hr-1 จากนนนาไปหมกไวหนงคนเพอใหแปงเปลยนเปนนาตาลแลวนามาตากในโรงตากพลงงานแสงอาทตยอก 2 วนจะสามารถลดความชนจากเรมตน 65% ลดลงเหลอ 22% ทงนขนกบลกษณะของกลวยดวย


43

Figure 5 Using tray dryer for chili and banana drying.

Figure 6 Using solar greenhouse dryer for chili and banana drying.

Figure 7 Comparison of air temperatures and relative humidity between inside and outside solar greenhouse dryer.

การใช เครอ งอบลมรอนรวมกบ โรงตากแห งพล งงานแสงอาทตยนมขอดคอ กรณแสงนอยหรอฝนตกกไมมปญหาการเนาเสยหรอเกดเชอราเพราะคาความชนในพรกหรอกลวยตากไดลดลงมากแลว ซงผลการทดสอบเปรยบเทยบขอมลการอบแหงพรก และกลวยตากดวยการอบแหง 3 วธ ดงแสดงไวใน Table 1

Table 1 Result of drying chili and banana with tray dryer, solar greenhouse dryer and combined dryer. Tray dryer

LPG Solar greenhouse dryer Combined

dryer chili banana chili banana chili banana

Initial weight (kgs)

100 100 100 100 100 100

Initial M.C. (% w.b.)

80 62 78 64 78 65


44

Tray dryer LPG

Solar greenhouse dryer Combined dryer

chili banana chili banana chili banana Final weight

(kgs) 23.7 48.7 25.0 46.7 25.0 45.0

Final M.C. (% w.b.)

12 22 12 23 13.8 22

Drying time

16 hrs

16 hrs

7days

5days

8 hrs,2day

10 hrs, 2 days

Drying temperature (ºC)

60 75 Avg 45±10 Avg 45±10 60,Avg 45±10

75, Avg 45±10

LPG consumption (kg)

14.5

16.5 - - 8.0

11.0

จากการทาการวเคราะหทางหลกเศรษฐศาสตรในการอบพรก

แหงอนทรยสดคดออก(ตกเกรดสงเปนพรกสด) และการทากลวยตาก ดวยเครองอบลมรอนแบบชนวางใชแกสหงตมเปนเชอเพลงรวมกบการใชโรงตากแหงพลงงานแสงอาทตย โดยราคาเครอง 310,000 บาท อายการใชงาน 10 years ซงแสดงไวใน Table 2

Table 2 Economic analysis of dried organic chili and dried banana by using of solar greenhouse dryer combined with tray dryer

Product Break event point

(kg year-1)

Payback period (years)

Rate of return(%)

Dried Hua-rue organic

chili

2,244

1.36

73

dried Namwa banana

6,646 4.04 24.74

อบพรกอนทรยครงละ 100 kg ใชเวลา 3 วน เดอนละ 10 ครง

ปละ 120 ครง หรอปละ 12,000 kg คาใชจายคงทตอป 42,470 บาท year-1 ตนทนคาพรกอนทรยสดคดทง 12 บาทkg-1 100 kg เปนเงน 1,200 บาท ตนทนการใชเครองอบแบบชนวางและโรงตากพลงงานแสงอาทตย 1,907 บาทตอครง รวมตนทน 3,107 บาท พรกอนทรยคดทงสด 100 kg อบแลวไดพรกแหง 25 kg ขาย 200 บาท kg-1 คดเปนเงน 5,000 บาทตอครง มลคาเพมจากการทาพรกอนทรยตากแหง 1,893 บาทตอครง หรอพรกสด 18.93 บาท kg-1 ดงนน จดคมทน = 42,470 / 18.93 = 2,244 kg year-1 อบทากลวยตากครงละ

100 kg ใชเวลา 3 วน เดอนละ 10 ครง ปละ 120 ครง หรอปละ 12,000 kg คาใชจายคงท 42,470 บาท year-1 ตนทนกลวย 10 บาท kg-1 ซง 100 kg เปนเงน 1,000 บาทตนทนการใชเครองอบแบบชนวางและโรงตากพลงงานแสงอาทตย 1,907 บาทตอครง รวมตนทน 2,907 บาท กลวยอบ 100 kg อบแลวไดกลวยตาก 45 kg ขาย 80 บาท kg-1 คดเปนเงน 3,600 บาทตอครง มลคาเพมจากการทากลวยตาก 693 บาทตอครง หรอ 6.39 บาท kg-1 ดงนน จดคมทน = 42,470 / 6.39 = 6,646 kg year-1

4 สรป การใชโรงตากแหงพลงงานแสงอาทตยสะสมความรอนแบบ

ภาวะเรอนกระจกรวมกบการใชเครองอบแหงลมรอนแบบชนวางใชกาซหงตมเปนเชอเพลงมาใชในการทาแหงผกและผลไมบางชนดนบเปนวธการทสามารถมาแกปญหาขอจากดของการใชพลงงงานความรอนจากแสงอาทตยทใชไดเฉพาะชวงเวลามแสง โดยมหลกงายๆ วาถาปรมาณแสงแดดมากกใชโรงตากพลงงานแสงอาทตย ถามทงปรมาณแสงแดดและปรมาณผลผลตมากกใชทงสองแบบรวมกน ถามฝนตกชก(ฤดฝน) กใชเครองอบแหงลมรอนแบบชนวาง ซงการจดการทดจะชวยใหไดประสทธภาพเหมาะสมสงสด ขอแนะนา

1) การลงทนควรมปรมาณพรกมากพอทจะใชเครองอบแหงไดอยางคมคา เชนการรวมเปนกลมเกษตรกรผลตพรกอนทรย เปนตน

2) การใชเครองอบแหงลมรอนแบบชนวางรวมกบโรงอบแหงพลงงานแสงอาทตยสะสมความรอนแบบภาวะเรอนกระจกสามารถทางานไดสะดวกขนถาไดออกแบบสรางใหมระบบลาเลยงถงกนในสวนของชนรถเขน เมอตองการจะเคลอนถาดผลตภณฑระหวาง


45

เครองอบลมรอนแบบชนวางกบโรงอบแหงพลงงานแสงอาทตย (Figure 8)

Figure 8 Model of absolute using solar greenhouse dryer combined with tray dryer.

5 กตตกรรมประกาศ ผวจยขอขอบคณ กรมวชาการเกษตร กระทรวงเกษตรและ

สหกรณ ท ใหทนสนบสนนงานวจย ขอขอบ คณ เจาหนาทศนยวจยเกษตรวศวกรรมจนทบร เจาหนาทกลมวจยวศวกรรมหลงการเกบเกยว เจาหนาทฝายสรางและผลต สถาบนวจยเกษตรวศวกรรม ทสนบสนนการสรางและทดสอบการใชโรงอบแหงพลงงานแสงอาทตย ขอขอบคณ เจาหนาทนกวจยส าน ก วจ ยและพฒนาเขต ท 4 กรม วชาการเกษตร และขอขอบคณ คณวเชยร ชชาง เกษตรกรทาไรพรกอนทรย อ.มวง

สามสบ จ.อบลราชธาน ทสนบสนนสถานทและพรกอนทรยในการทดสอบเกบขอมล

6 เอกสารอางอง กรมพฒนาพลงงานทดแทนและอนรกษพลงงาน และ ภาควชา

ฟสกส คณะวทยาศาสตร มหาวทยาลยศลปากร. 2547. การพฒนาสาธตและเผยแพรเครองอบแหงพลงงานแสงอาทตยสาหรบผลตผลทางการเกษตร. รายงานวจยป 2547.

บงกช ประสทธ, สขฤด นาถกรณกล. 2550. การใชเครองอบแหงพล งงานแสงอาทต ยแบบ อ โมงค แปรรปผล ตผลทางการเกษตร. วทยาลยพลงงานทดแทน มหาวทยาลยนเรศวร จงหวดพษณโลก.

วบลย เทเพนทร, เวยง อากรช, อคคพล เสนาณรงค. 2552. เครองอบแหงผกและผลไมเอนกประสงค. รายงานประจาปงานวจยสนสดป 2552. กรมวชาการเกษตร กระทรวงเกษตรและสหกรณ

เวยง อากรช, วบลย เทเพนทร, อคคพล เสนาณรงค 2553. วจยและพฒนาโรงอบแหงพลงงานแสงอาทตยและความรอนรวมสาหรบการลดความชนผลตผลเกษตร. รายงานประจาปงานวจยสนสด 2553. กรมวชาการเกษตร. กระทรวงเกษตรและสหกรณ.


46



การศกษาความสามารถของการใชวธสญญากาศเพอการกาจดดวงงวงขาวโพด Study on the Efficacy of Vacuum Treatment for Disinfesting Silophilus zeamais

ธรเดช เดชทองจนทร1, วชรพล ชยประเสรฐ1*, เอนก สขเจรญ2 Teeradech Dechthongjun1, Watcharapol chayapasert1*, Anak Sukcharoen2

1ภาควชาวศวกรรมเกษตร, คณะวศวกรรมศาสตร กาแพงแสน, มหาวทยาลยเกษตรศาสตร วทยาเขตกาแพงแสน, นครปฐม, 73140 1Department of Agricultural Engineering, Faculty of Engineering at Kamphaengsaen, Kasetsart University - Kamphaengsaen Campus, Nakhon Pathom, 73140 2ฝายเครองจกรกลการเกษตรแหงชาต, มหาวทยาลยเกษตรศาสตร วทยาเขตกาแพงแสน, นครปฐม, 73140 2National Agricultural Machinery Center, Kasetsart University – Kamphaengsaen Campus, Nakhon Pathom, 73140 *Corresponding author: Tel: +66-34-351-896, Fax: +66-34-351-896, E-mail: [email protected]

บทคดยอ งานวจยนมวตถประสงคเพอศกษาความสามารถของการใชวธสญญากาศเพอการกาจดแมลงปนเปอนในขาวเปลอก ซงเปนแนวทาง

ใหมสาหรบการปองกนและกาจดแมลงศตรในโรงเกบในประเทศไทย โดยประเมนผลกระทบของระยะเวลากาจด, ความดน และอณหภม ตอเปอรเซนตการตายของ Sitophilus zeamais (ดวงงวงขาวโพด) เปอรเซนตการตายของตวอยางแมลง 2 ชด คอ แมลงระยะไข (อาย 0 – 2 d) และระยะต วเต ม วย (คละเพศ ) (อายมากกวา 7 d) ถ กประเมน ท 4 ระดบความดน ค อ 50±10, 100±10, 300±10 และ 500±10 mmHg และทอณหภมแวดลอม 3 ระดบ คอ 20, 30 และ 40°C LT99 (lethal exposure time ทเปอรเซนตการตาย 99%) ของแมลงระยะไขและระยะตวเตมวยมคาอยในชวง 15.29 – 198.97 และ 1.22 – 130.86 h ตามลาดบ ทเงอนไขการทดลองเดยวกน ระยะไขของ S. zeamais มความตานทานตอสภาวะสญญากาศมากกวาระยะตวเตมวย นอกจากน เมอความดนตาลงและ/หรออณหภมสงขน วธสญญากาศมประสทธภาพสงขน ความสามารถในการกาจดแมลงของวธสญญากาศ ถกเปรยบเทยบกบวธรมกาซคารบอนไดออกไซดโดยทาทดลองกาจดแมลงในโครงสรางถง PVC บรรจขาวเปลอก 150 kg ทอณหภมหอง วธสญญากาศทความดนภายในโครงสรางไมเกน 100±10 mmHg และระยะเวลากาจดไมนอยกวา 8 d มความสามารถในการกาจด S. zeamais เทยบเคยงไดกบวธรมกาซคารบอนไดออกไซด เมอพจารณาผลของงานวจยนรวมกบผลการทดลองของนกวจยกลมอนๆ คณะผวจยใหขอเสนอแนะวา การใชวธสญญากาศในการกาจด S. zeamais ควรใชความดนภายในโครงสรางทตากวา 100±10 mmHg และระยะเวลากาจดไมนอยกวา 8 d

คาสาคญ: วธสญญากาศ, ดวงงวงขาวโพด, ระยะเวลากาจด

Abstract The objective of this research was to study the effects of exposure time, pressure and surrounding

temperature on the mortality of eggs and adults of Sitophilus zeamais. Eggs (0 – 2 d) and adults (> 7 d) of S. zeamais were exposed to different combinations of four pressures (50±10, 100±10, 300±10 and 500±10 mmHg) and three temperatures (20, 30 and 40°C). The LT99 (lethal exposure time at 99% mortality) of eggs and adults were in ranges of and 15.29 – 198.97 1.22 – 130.86h, respectively. At the same pressure and temperature, eggs were more tolerant to vacuum than adults stage. Decreasing pressure and/or increasing temperature led to a higher efficacy of the vacuum treatment. In order to compare the efficacy of vacuum treatment against carbon dioxide fumigation, trials were conducted in PVC enclosures containing 150 kg of paddy at room temperature. Vacuum treatment at 100±10 mmHg for 8 d yielded higher insect mortality rates comparable to those of carbon dioxide fumigation. Considering the findings in the present study and those established by other researchers, exposure time of at least 8 d at pressure lower than 100±10 mmHg is recommended for disinfesting S. zeamias.

Keywords: Vacuum treatment, Sitophilus zeamais, Exposure time


47

1 บทนา ในระหวางการเกบรกษา ผลผลตกลมของธญพชโดยเฉพาะขาว

มกเกดความเสยหาย ซงมสาเหตหลกมาจากการเขาทาลายของแมล งศ ต ร ใน โร ง เก บ (stored-product insect pests) เช น Rhyzopertha dominica (มอดขาวเปลอก), Sitophilus oryzae (ด ว ง ง ว ง ข า ว ) , Sitophilus zeamais (ด ว ง ง ว ง ข า ว โพ ด ) และ Corcyra cephalonica (ผเสอขาวสาร) วธสญญากาศเปน วธกาจดแมลงศตรในโรงเกบดวยวธการควบคมความดนภายในโครงสรางปดทตากวาบรรยากาศ ซงปรมาณออกซเจนในโครงสรางจะตาลงถงระดบทเปนอนตรายตอการมชวตของแมลง (Navarro, 2006) นอกจากน ระดบความดนตากวาบรรยากาศไดถกใชทดสอบกบแมลงศตรในโรงเกบทอณหภมแวดลอมตางๆ กน (Calderon et al., 1966; Navarro and Calderon, 1972; Mbata and Phillips, 2001a; Mbata et al., 2004) ในตางประเทศ วธสญญากาศถกใชรวมกบโครงสรางปดในระดบการคา เพอเกบรกษาผลผลตธญพช (Navarro et al., 2001; Finkelman et al., 2003a)

การรมยา (fumigation) เปนวธการควบคมแมลงศตรใน โรงเกบทนยมและถกใชอยางแพรหลาย ซงสารรมทนยมใช ไดแก เม ท ล โบรไม ด (methyl bromide), ฟอสฟน (phosphine) และซลฟรลฟลออไรด (sulfuryl fluoride) สารเมทลโบรไมดถกควบคมและยกเลกการใชตามขอกาหนดของพธสารมอนทรออล (UNEP, 2000) เนองจากโมเลกลของกาซเมทลโบรไมดจะทาลายชนบรรยากาศโอโซน (atmospheric ozone layer) สารซลฟรลฟลออไรด (sulfuryl fluoride) เปนสารรมทยงไมถกใชอยางแพรหลาย ในขณะท สารฟอสฟนทอยในรปของอลมเนยมฟอสไฟ ด (aluminium phosphide) ห รอแมก น เซ ยมฟอสไฟ ด (magnesium phosphide) จะมราคาถก แตมขอจากดในการใชงาน เชน การรมดวยฟอสฟนจาเปนตองใชเวลานานกวา 7 d (วน) ขนไป และปญหาความตานทานของแมลงตอฟอสฟนทเพมมากขน (Bell et al., 1984; Bell and Wilson, 1995; Collins et al., 2005; Steuerwald et al., 2006) ดวยเหตนการหาแนวทางใหมเพอกาจดแมลงศตรในโรงเกบจงมความจาเปน ดงนน งานวจยนจงมวตถประสงคเพอศกษาความสามารถของการใชวธสญญากาศเพอการกาจดแมลงปนเปอนในขาวเปลอก ซงเปนแนวทางใหมสาหรบการปองกนและกาจดแมลงศตรในโรงเกบในประเทศไทย โดยประเมนผลกระทบของระยะเวลากาจด (exposure time), ความดน และอณหภม ตอเปอรเซนตการตาย (%mortality) ของ Sitophilus zeamais ระยะไขและระยะตวเตมวย


2.1 การเตรยมแมลงเพอใชทดสอบ ระยะไขและระยะตวเตมวย (คละเพศ) ของ S. zeamais

ถกนามาใชสาหรบงานวจยในครงน โดยในการเตรยม S. zeamais ระยะไข (อาย 0 – 2 d) ทาโดยการปลอย S. zeamais ระยะตวเตมวย (คละเพศ) ทมอายมากกวา 7 d จานวน 1,500 ตวเพอใหวางไขบนขาวกลอง 200 g (กรม) ทบรรจในขวดขยายพนธ ซงเปนขวดพลาสตกขนาด 950 ml (มลลลตร) เปนเวลา 2 d และเลยงทสภาวะหอง หลงจากนน ทาการยายตวเตมวยออกจากขาวกลองใหหมดกจะไดขาวกลองทถกวางไข นาขาวกลองดงกลาวมาแบงบรรจในขวดเกบตวอยางแมลงขนาด 20 ml ปรมาณขวดละ 10 g สาหรบการเตรยมตวอยางแมลงระยะตวเตมวย กอนการทดลอง 1 d S. zeamais ระยะตวเตมวย (คละเพศ) ทมอายมากกวา 7 d จะถกคดแยกจากขวดขยายพนธไปสขวดพลาสตกเกบตวอยางแมลงขนาด 20 ml ทบรรจขาวกลอง 5 g จานวนขวดละ 30 ตว ขวดเกบตวอยางแมลงทงหมดเปนขวดพลาสตก ทฝาขวดถกเจาะรประมาณ 5 mm (มลลเมตร) และถกปดดวยตาขายสเตนเลส (stainless steel mesh) ขนาด 100 mesh/inch (ชองตอนว)

2.2 การศกษาผลกระทบของระยะเวลากาจด, ความดน และอณหภม ตอการตายของแมลง

การทดลองนศกษาผลกระทบตอเปอรเซนตการตายของ S. zeamais 2 ระยะการเจรญเตบโตคอ ระยะไข (อาย 0 – 2 d) และระยะตวเตมวย (คละเพศ) (อายมากกวา 7 d) ท 4 ระดบความดน คอ 50±10, 100±10, 300±10 และ 500±10 mmHg และทอณหภมแวดลอม 3 ระดบ คอ 20, 30 และ 40°C ตวอยางแมลงทงระยะไขและระยะตวเตมวยถกแบงออกเปน 7 กลม โดยท กลมท 1 – 6 คอ ตวอยางทถกทดลอง และกลมท 7 คอ ตวอยางควบคม แตละกลมประกอบดวยขวดเกบตวอยางแมลงขนาด 20 ml จานวน 10 ขวด ซงแตละขวดถกกาหนดใหเปนตวอยาง 1 ซา ของแตละเงอนไขการทดลอง ตวอยางแมลงทง 7 กลม ถกบรรจในขวดสญญากาศ (ขวดอะลมเนยมปดดวยฝาเกลยวปดสนทขนาด 1,750 ml) ขวดสญญากาศทบรรจตวอยางแมลงกลมท 1 – 6 ถกตอกบระบบความคมความดนและเกบรกษาไวในตควบคมอณหภม ท อณหภมเปาหมาย±1°C Figure 1 แสดงตวอยางขวดสญญากาศทถกตดตงเขากบระบบควบคมความดนดวยทอพลาสตกชนด polyurethane (PU) ระบบควบคมความดนมชด PLC (programmable logic controller) (FPG-C3 2 T, Panasonic Electric Works Europe AG, Holzkirchen, Germany), ป ม ส ญ ญ าก าศ ขน าด 1 hp (IM 235D, manufacturer unknown) และเซนเซอรวดความดน


48

(AP-41, Keyence Corp., Osaka, Japan) เปนสวนประกอบหลก ซงระบบสามารถควบคมใหความดนภายในขวดสญญากาศอยภายใน ±10 mmHg ของความดนเปาหมายตลอดระยะเวลาการทดลอง อณหภมของอากาศภายในตควบคมอณหภม ถกบนทกดวย temperature data logger (H08- 003- 02, Onset Computer Corp., Massachusetts, U.S.A.) ท กๆ 5 min (นาท ) ความด นภายในขวดสญญากาศถกบนทกทกๆ 2 min โดยระบบควบคมความดน แมลงกลมท 7 จะถกเกบรกษาไว ทสภาวะหอง เพ อใชเปรยบเทยบกบตวอยางทผานการทดลองในระหวางการทดลอง ตวอยางแมลงทงระยะไขและระยะตวเตมวยถกสมเกบออกจากการทดลอง 1 กลม/ครง (จานวนการสม ท งหมด 6 ครง ) ระยะเวลาของการสมเกบตวอยาง (i.e., exposure time) จะอยในชวง 15 min – 336 h ซงขนอยกบปจจยของการทดลองนนๆ ไดแก ระยะการเจรญเตบโตของแมลง ความดน และอณหภมแวดลอม ตวอยางแมลงระยะไขและระยะตวเตมวยทผานการทดลองแลว จะถกเกบรกษาทสภาวะหอง และถกตรวจสอบจานวนแมลงทถกกาจด เพอคานวณเปอรเซนตการตาย

Figure 1 Pressure control system used in this study.

2.3 การเปรยบเทยบความสามารถในการกาจดแมลง คณะผวจยเปรยบเทยบความสามารถในการกาจดแมลงของ

วธสญญากาศ กบ วธรมกาซคารบอนไดออกไซด (carbon dioxide) โดยทาทดลองก าจดแมลงใน โครงส รางถ ง PVC (polyvinyl chloride) ทอณหภมหอง โดยความสามารถในการกาจดแมลงจะถกพจารณาจากเปอรเซนตการตายของ S. zeamais ระยะไข และระยะตวเตมวย โครงสรางถงขนาด 1.8 m (เมตร) × 2.0 m จานวน 2 ถง ซงภายในบรรจขาวเปลอกปรมาณ 150 kg ถกสรางจากแผนพลาสตก PVC หนา 0.2 mm เชอมปดดวยความรอน (Figure 2) ขาวเปลอกถกบรรจอยในกระสอบปานกระสอบละ 25 kg จานวน 6 กระสอบ โครงสรางถงท 1 ถกใชทดลองรวมกบวธสญญากาศทระดบความดน 500±10, 300±10 และ 100±10 mmHg (ทาการทดลองจานวน

1, 1 และ 3 ครง ตามลาดบ) ซงถกควบคมโดยระบบควบคมความดนทกลาวไวในหวขอ 2.2 จากการทดลองในหวขอ 2.2 ทอณหภม 20°C LT99 ของ S. zeamais ระยะไขมคาอยท 198.97 h หรอประมาณ 8 d ดงนน การทดลองดวยวธสญญากาศแตละครงจะใชเวลา 8 d ในขณะท โครงสรางถงท 1 อยในระหวางการทดลองดวยวธสญญากาศแตละครง โครงสรางถงท 2 ถกใชทดลองกาจดแมลงดวยวธรมกาซคารบอนไดออกไซด นาน 14 d ควบคกน โดยทการทดลองทง 2 วธ เรมตน ณ เวลาเดยวกน Food and Fertilizer Technology Center (2015) แนะนาใหรกษาความเขมขนกาซคารบอนไดออกไซดใหสงกวา 35% เปนเวล าอ ย า งน อ ย 1 5 d ใน งาน วจ ยน ความ เข ม ข น ก าซคารบอนไดออกไซดถกควบคมใหอยระหวาง 40–70% ดวยระบบควบคมความเขมขนซงมชด PLC (FPG-C32T, Panasonic Electric Works Europe AG, Holzkirchen, Germany), เซนเซอรวดความเขมขนกาซคารบอนไดออกไซด (Single-AGM plus, Sensors Europe GmbH, Erkrath, Germany) และถ งกาซคารบอนไดออกไซดอดความดน เปนสวนประกอบหลก Figure 2 แสดงการตดตงอปกรณตางๆ เขากบโครงสรางถง PVC

Figure 2 PVC enclosures filled with 150 kg of paddy under vacuum treatment (top) and carbon dioxide fumigation (bottom).

การทดลองแตละครงมตวอยางแมลง 2 ระยะการเจรญเตบโตคอ ระยะไข (อาย 0 – 2 d) และระยะตวเตมวย (อาย > 7 d) ของ S. zeamais ชดละ 30 ขวดเกบตวอยางแมลง (การเตรยมตวอยางแมลงถกอธบายอยในหวขอ 2.1) ตวอยางแมลงแตละชดถกสมแบงเปน 3 กลม กลมละ 10 ขวดเกบตวอยาง ตวอยางกลม


49

ท 1 คอ ตวอยางควบคม ซงไมผานการทดลองกาจดแมลง และจะถกเกบรกษาในสภาวะหอง ตวอยางกลมท 2 และ 3 จะถกวางไวภายในโครงสรางถง PVC ในการทดลองกาจดแมลงดวยวธสญญากาศและวธรมกาซคารบอนไดออกไซด ตามลาดบ คาความดนและความเขมขนกาซคารบอนไดออกไซดภายในโครงสรางถงจะถกบนทกทกๆ 2 และ 8 min ตามลาดบ อณหภมบ รรยาก าศภ ายนอก โค รงส ร า ง ถ ง PVC ถ กบ น ท ก ด วย temperature data logger logger (H08-003-02, Onset Computer Corp., Massachusetts, U.S.A.) เ ม อ ส น ส ด ก ารทดลอง (i.e., วนสดทายของการทดลอง) ตวอยางแมลงทผานการทดลองจะถกเกบรกษาในสภาวะหอง และถกนบจานวนแมลงทถกกาจดเพอหาเปอรเซนตการตายตอไป

2.4 การคานวณและวเคราะหเปอรเซนตการตายของตวอยางแมลง

ทาการสมตวอยางแมลงระยะตวเตมวย หลงจากการทดลอง 1 d โดยแมลงจะถกคดแยกและนบจานวนแมลงทรอดชวต (แมลงทเคลอนไหวได) และแมลงทตาย (แมลงทไมเคลอนไหว) เปอรเซนตการตายของแมลงระยะตวเตมวยใน 1 ขวดเกบตวอยางแมลงจะถกคานวณดวยสมการท 1

(1)

โดยท KA คอ จานวนแมลงตวเตมวยทตาย และ TA คอ จานวนแมลงระยะตวเตมวยทงหมดใน 1 ขวดเกบตวอยาง (i.e., 30 ตว) ตวอยางแมลงระยะไขจะถกคดแยกและนบจานวนแมลง เมอเวลาผานไป 40 d หลงการจากเรมการทดลองนนๆ และเปอรเซนตการตายของแมลงระยะไขใน 1 ขวดเกบตวอยางแมลงจะถกคานวณดวยสมการท 2

(2)

สาหรบการคานวณเปอรเซนตการตายของแมลงระยะไขสามารถทาไดโดยการนบจานวนแมลงระยะหนอน ระยะดกแด และระยะตวเตมวย ทเกดหลงจากการทดลอง 40 d โดยกาหนดใหจานวนแมลงทงหมดทพบในกลมการทดลองคอ SE และจานวนแมลงทพบทงหมดในกลมควบคมคอ TE ดงนน เปอรเซนตการตายของระยะไขจงถกคานวณจากผลตางระหวางจานวนของไขแมลงทฟกตวในกลมควบคมและจานวนไขแมลงทฟกตวในกลมการทดลอง (i.e., TE ลบดวย SE)

นอกจากน ผลการทดลองในหวขอ 2.2 จะถกวเคราะหหาคา LT (lethal exposure time) ทเปอรเซนตการตาย 50, 90 และ 99% (i.e., LT50, LT90 และ LT99 ตามลาดบ) ดวยการวเคราะห Probit (Probit analysis) (Vincent, 2015) โดย ทแตละเงอนไขการทดลอง เปอรเซนตการตายของแมลงในแตละกลม (i.e., ทงหมด 7 กลม) ถกกาหนดใหเปนคาเฉลยของเปอรเซนตการตายของแมลงทง 10 ขวดเกบตวอยางในแตละกลม


3.1 ผลของระยะเวลากาจด, ความดน และอณหภมแวดลอม ตอเปอรเซนตการตายของแมลง

Figure 3 เปนตวอยางผลการทดลองในหวขอ 2.2 ซงถกแสดงในรปของขอมลเปอรเซนตการตายของ S. zeamais เทยบกบระยะเวลากาจดท 4 ระดบความดนและอณหภม 20°C โดยทวไปททกอณหภมและทกความดน เปอรเซนตการตายของ S. zeamais มแนวโนมสงขนเมอแมลงอยภายใตสภาวะสญญากาศนานขน (i.e., ระยะเวลากาจดเพมขน) อยางไรกตาม ในการทดลองทระดบความดน 30010 และ 50010 mmHg คณะผวจยพบวาไมมแมลงเกดขนภายในขวดเกบตวอยางไขแมลงทถกสมเกบจากการทดลอง จงเปนสาเหตใหไมสามารถคานวณเปอรเซนตการตายของแมลงระยะไขใน Figure 3c และ 3d ได Table 1 และ Table 2 แสดงคา LT50, LT90 และ LT99 ของ S. zeamais ระยะไขและระยะตวเตมวย ตามลาดบ LT99 ของแมลงระยะไขและระยะตวเตมวยมคาอยในชวง 15.29 – 198.97 และ 1.22 – 130.86 h ตามลาดบ ทงน ในการทดลองทอณหภม 20 และ 30°C, และความดน 30010 และ 50010 mmHg คณะผวจยไมสามารถหาคา LT ของ S. zeamais ไดเนองจาก 1) มจานวนจดขอมลเปอรเซนตการตายของแมลงไมเพยงพอ หรอ 2) คณะผ วจยพบวาไมมแมลงเกดขนภายในขวดเกบตวอยางแมลงระยะไขทถกสมเกบจากการทดลอง (Figure 3c และ 3d)

ทเงอนไขการทดลองเดยวกน ระยะไขของ S. zeamais มความตานทานตอสภาวะสญญากาศมากกวาระยะตวเตมวย ยกตวอยางเชน ทอณหภม 40°C และความดน 30010 mmHg S. zeamais ระยะไขและระยะตวเตมวยมคา LT99 เทากบ 66.51 และ 21.71 h ตามลาดบ นอกจากน เมอความดนตาลงและ/หรออณหภมสงขน วธสญญากาศมประสทธภาพสงขน โดยสงเกตไดจากคา LT50, LT90 และ LT99 ท ตาลง ผลการวจยนสอดคลองกบผลงานวจยของ Navarro et al. (2002) Finkelman et al. (2004) และ Mbata et al. (2005) ซ งทดลองก าจด Lasioderma serricorne, Calloso-

adult

KA%mortality = ×100

TA

egg

TE-SE%mortality = ×100

TE


50

bruchus. maculates, Ephestia cautella, Plodia inter-punctella และ Tribolium castaneum ด วย ว ธสญญ ากาศ ซงพบวาความสามารถในการกาจดแมลงดวยวธสญญากาศมแนวโนมเพมขนเมอความดนลดลงและ/หรออณหภมเพมขน ยกต วอ ย างเช น ท ความ ดน 100 mmHg ระยะไข ของ L.

serricorne ม LT99 ลดลงจาก 136.0 ไปเปน 75.0 และ 40.0 h เมออณหภมเพมขนจาก 18 ไปเปน 25 และ 30°C ตามลาดบ, และทอณหภม 30°C ระยะไขของแมลงชนดนมคา LT99 ลดลงเปน 75.0 h ทความดน 25 mmHg นอกจากน แมลงแตละชนดจะมคา LT99แตกตางกนอยางเหนไดชด

Figure 3 %mortality of S. zeamais adults (black dots) and eggs (white dot) and surrounding temperature (solid line) during the vacuum treatment experiment at 20°C and (a) 5010, (b) 10010, (c) 30010 แ ล ะ (d) 50010 mmHg.

Table 1 Lethal exposure time at 50, 90 and 99%mortality of S. zeamais eggs as a result of the Probit analysis.

Pressure (mmHg)

Lethal exposure time (LT) (h)LT50 (lower – upper) LT90 (lower – upper) LT99 (lower – upper)

20°C50 55.22 (53.634 – 56.896) 77.44 (74.050 – 81.647) 102.02 (95.409 – 110.651) 100 73.05 (63.429 – 83.223) 126.87 (108.939 – 157.335) 198.97 (159.913 – 279.970) 300 (-)a (-)a (-)a 500 (-)a (-)a (-)a

30°C50 27.61 (22.962 – 31.686) 60.13 (52.659 – 71.539) 113.41 (91.252 – 157.750) 100 31.72 (28.408 – 35.237) 62.11 (54.435 – 73.530) 107.41 (88.387 – 140.173) 300 (-)a (-)a (-)a 500 (-)a (-)a (-)a

Exposure time (h)

Exposure tim e (h)0 48 96 144 192 240

020406080

100

0 48 96 144 192 2400

20406080

100Exposure time (h)

0 48 96 144 192 240 288 33610

20

30

40

50

0 48 96 144 192 240 288 33610

20

30

40

50

% Mo

rtality

of in

sects


51

Pressure (mmHg)

Lethal exposure time (LT) (h)LT50 (lower – upper) LT90 (lower – upper) LT99 (lower – upper)

40°C50 10.08 (9.311 – 10.884) 12.68 (11.636 – 14.598) 15.29 (13.552 – 19.095)100 6.30 (5.593 – 6.928) 12.79 (10.448 – 14.842) 22.79 (18.845 – 30.092)300 26.09 (21.659 – 29.158) 43.69 (41.314 – 46.595) 66.51 (59.388 – 80.418)500 21.58 (18.965 – 24.548) 41.66 (35.497 – 51.611) 71.22 (56.620 – 98.860)

aThe Probit analysis could not be conducted either because 1) the number of % mortality data points were not sufficient or 2) there were no hatched eggs found in the sample.

Table 2 Lethal exposure time at 50, 90 and 99%mortality of S. zeamais adults as a result of the Probit analysis.

Pressure (mmHg) Lethal exposure time (LT) (h)LT50 (lower – upper) LT90 (lower – upper) LT99 (lower – upper)

20°C50 3.65 (3.084 – 4.188) 10.78 (9.340 – 12.912) 26.08 (20.417 – 36.497)100 9.63 (8.059 – 11.223) 40.54 (34.125 – 49.944) 130.86 (98.078 – 190.373)300 (-)a (-)a (-)a 500 (-)a (-)a (-)a

30°C50 0.31 (0.234 – 0.387) 1.52 (1.199 – 2.107) 5.56 (3.632 – 10.503)100 3.32 (2.907 – 3.691) 8.37 (7.597 – 9.415) 17.81 (14.947 – 22.474)300 (-)a (-)a (-)a 500 (-)a (-)a (-)a

40°C50 0.25 (0.223 – 0.274) 0.61 (0.544 – 0.701) 1.27 (1.050 – 1.612)100 0.51 (0.486 – 0.528) 0.82 (0.784 – 0.870) 1.22 (1.135 – 1.333)300 5.83 (5.467 – 6.177) 12.03 (11.468 – 12.674) 21.71 (20.014 – 23.865)500 14.86 (12.903 – 16.998) 29.08 (24.741 – 36.072) 50.26 (39.846 – 70.330)

aThe Probit analysis could not be conducted either because 1) the number of % mortality data points were not sufficient or 2) there were no hatched eggs found in the sample.

Mbata and Phillips (2001b) แ ล ะ Mbata et al. (2004; 2005) แสดงขอสงเกตวา การทแมลงตายในสภาวะสญญากาศ เกดจากผลกระทบทางกายภาพ (physiological effect) ทเกดขนในสภาวะสญญากาศ เนองจากความเขมขนของกาซออกซเจนมระดบตาลง Navarro and Calderon (1979) วดอตราการหายใจของ E. cautella ระยะดกแด ภายใตสภาวะความเขมขนกาซออกซเจนทถกควบคม ผลการทดลองของนกวจยกลมนสนบสนนขอสงเกต ดงกลาวคอ เมอระดบความเขมขนกาซออกซเจนเทากน อตราการหายใจของแมลงมแนวโนมเปนไปในทางเดยวกน โดยไมขนอยกบระดบความดนบรรยากาศ ยกตวอยางเชน เมอความดนถกควบคมใหอยท 61 และ 760 mmHg แตความเขมขนกาซออกซเจนททง 2

ระดบความดน ถกควบคมใหอยท 1% แมลงททง 2 ระดบความดน หายใจดวยอตราทเกอบเทากนและมเปอรเซนตการตายเกอบเทากน Emekci et al. (2002, 2004) พบวาอตราการหายใจของ T. castaneum และ Rhyzopertha dominica ระยะไขแปรผนตามระดบความเขมขนกาซออกซเจนในบรรยากาศ และอตราการหายใจของแมลงระยะตวเตมวยลดลงอยางชดเจนเมอความเขมขนกาซออกซเจนในบรรยากาศนอยกวา 3% ซงผลการทดลองนสน บสน น ขอส งเกตของ Mbata and Phillips (2001b) และ Mbata et al. (2004; 2005) ท งน Finkelman et al. (2003b) และ Navarro (2006) รายงานวา ระดบความเขมขนกาซออกซเจนในบรรยากาศมความสมพนธกบระดบความดนบรรยากาศ


52

ในลกษณะเสนตรงคอ ทระดบความดน 50, 100, 300 และ 50010 mmHg ความเขมขนกาซออกซเจนมคาเปน 1.4, 2.8, 8.3 และ 13.8% ตามลาดบ ดงนน มความเปนไดสงวา การใชวธสญญากาศเพอการกาจดแมลงปนเปอนในขาวเปลอกควรดาเนนการทความดนไมเกน 10010 mmHg ซงความเขมขนของกาซออกซเจนมแนวโนมตากวา 3%

3.2 ผลการทดลองกาจดแมลงในโครงสรางถง PVC Figure 4บน และ 4ลาง แสดงความดนและความเขมขนกาซ

คารบอนไดออกไซดภายในโครงสรางถง PVC ในระหวางการทดลอง Table 3 แสดงสรปผลการทดลองกาจดแมลงในโครงสรางถง PVC อณหภมแวดลอมภายนอกโครงสรางถง PVC

มการเปลยนแปลงตามสภาพอากาศและชวงเวลาของการทดลอง ซ งค า อณ หภ ม ต าส ด (22.48–25.95°C) และส งส ด (29.5–38.32°C) (data not shown) เมอครบ 8 d ของการทดลองวธสญญากาศ เปอรเซนตการตายของ S. zeamais ระยะตวเตมวยจากกลมตวอยางควบคมของการทดลองครงท 1–5 มคาเทากบ 9.82, 4.35, 9.76, 4.69 และ 8.99% ตามลาดบ นอกจากน จานวนแมลงในระยะชวตอนๆ (i.e., หนอน ดกแดและตวเตมวย,) ทเกดขนในตวอยางควบคมของ S. zeamais ระยะไข ของการทดลองครงท 1 – 5 มคาเทากบ 38.2, 14.2, 9.4, 10.7 และ 11.4 ตวตอขวดเกบตวอยางแมลง ตามลาดบ

Figure 4 Absolute pressures inside PVC bags during the few first hours of the vacuum treatments (upper) and gas concentrations during the carbon dioxide fumigation trials (lower).

ในการทดลองครงท 1 และ 2 วธสญญากาศไมสามารถกาจดทงระยะไขและระยะตวเตมวยของ S. zeamais ทงหมดได ซงเปอรเซนตการตายของ S. zeamais ระยะไขเทากบ 39.01 และ 80.2% และระยะตวเตมวยเทากบ 9.36 และ 80.99%

ตามลาดบ ผลการทดลองนสอดคลองกบผลการทดลองกอนหนา (Figure 3c และ 3d) คอ ทอณหภม 20 และ 30°C ทความดน 300±10 และ 500±10 mmHg วธสญญากาศไมสามารถกาจดระยะไขและระยะตวเตมวยของ S. zeamais ไดทงหมดภายใน


53

ระยะเวลาของการทดลอง (i.e., สงสด 336 h) เมอความดนลดลงเปน 100 ±10 mmHg ในการทดลองท 3–5 ทงระยะไขและระยะตวเตมวยถกกาจดทงหมด หลงจากผานการรมดวยกาซคารบอนไดออกไซดเปนเวลา 14 d S. zeamais ทง 2 ระยะการเจรญเตบโตในทกการทดลองมเปอรเซนตการตาย เปน 100% ผลการทดลองการกาจดแมลงทง 2 ว ธ แสดงใหเหนวาวธสญญากาศทความดนภายในโครงสรางไมเกน 100±10 mmHg และระยะเวลากาจดไมนอยกวา 8 d มความสามารถในการกาจด S. zeamais เทยบเคยงไดกบวธรมกาซคารบอนไดออกไซด

โค ร งส ร า ง Cocoon® (SVC-0 1 0 , GrainPro Inc., Ltd., Concord, Massachusetts, USA) ถกผลตจากแผนพลาสตกพอลโพรไพลน (polypropylene) และแบงออกเปนสวนลางและสวนบนทถกเชอมกนดวยซป (zipper) Navarro et al. (2001)

แ ล ะ Finkelman et al. (2002; 2003a) ท ด ล อ งก า จ ด E. cautella, P. interpunctella และ T. castaneum ทเกอบทกระยะการเจรญเตบโต โดยทาการทดลองในโครงสราง Cocoon® ซงบรรจเมลดโกโก 5,650–13,000 kg นกวจยกลมดงกลาวพบวา ทความดน 23–75 mmHg แมลงเกอบทงหมดมเปอรเซนตการตายเปน 100% เมอเวลาผานไป 3 d หลงจากเรมตนการทดลอง เมอพจารณาผลของงานวจยน (i.e., ท 20°C LT99 ของระยะไขของ S. zeamais เทากบ 198.97 h หรอประมาณ 8 d) รวมกบผลการทดลองของ Navarro et al. (2001) และ Finkelman et al. (2002; 2003a) คณะผ วจยให ขอเสนอแนะวา การใช ว ธสญญากาศในการกาจดแมลงศตรในโรงเกบควรใชความดนภายในโครงสรางทตากวา 100±10 mmHg และระยะเวลากาจดไมนอยกวา 8 d

Table 3 %mortality of S. zeamais as a result of the vacuum treatment and carbon dioxide fumigation trials in PVC bags.

Parameter Test 1 Test 2 Test 3 Test 4 Test 5

Pressure level (mmHg) 500±10 300±10 100±10 100±10 100±10

%motalityadult 9.36 80.99 100 100 100

%motalityegg 39.01 80.28 100 100 100

Concentration (%) 39 – 65 39 – 57 41 – 76 39 – 65 39 – 49

%motalityadult 100 100 100 100 100

%motalityegg 100 100 100 100 100

4 สรป งานวจยนศกษาผลกระทบของระยะเวลากาจด, ความดน

(50 – 500 mmHg) และอณกภม (20 – 40°C) ทมตอเปอรเซนตการตายของ S. zeamais ระยะไขและระยะตวเตมวย LT99 ของแมลงระยะไขและระยะตวเตมวยมคาอยในชวง 15.29 – 198.97 และ 1.22 – 130.86 h ตามลาดบ โดยทวไปททกอณหภมและทกความดน เปอรเซนตการตายของ S. zeamais มแนวโนมสงขนเมอแมลงอยภายใตสภาวะสญญากาศนานขน ทเงอนไขการทดลองเดยวกน ระยะไขของ S. zeamais มความตานทานตอสภาวะสญญากาศมากกวาระยะตวเตมวย นอกจากน เมอความดนตาลงและ/หรออณหภมสงขน วธสญญากาศมประสทธภาพสงขน วธสญญากาศทความดนภายในโครงสรางไมเกน 100±10 mmHg และระยะเวลากาจดไมนอยกวา 8 d มความสามารถในก า ร ก า จ ด S. zeamais เ ท ย บ เค ย ง ไ ด ก บ ว ธ ร ม ก า ซ

คารบอนไดออกไซด เมอพจารณาผลของงานวจยนรวมกบผลการทดลองของนกวจยกลมอนๆ คณะผวจยใหขอเสนอแนะวา การใชวธสญญากาศในการกาจดแมลงศตรในโรงเกบควรใชความดนภายในโครงสรางทตากวา 100±10 mmHg และระยะเวลากาจดไมนอยกวา 8 d

5 กตตกรรมประกาศ งานวจยไดรบทนอดหนนวจยจากสถาบนวจยและพฒนาแหง

มหาวทยาลยเกษตรศาสตร ประจาป 2554 รหสโครงการวจย ว-ท(ด) 195.54 คณะผวจยขอขอบคณฝายเครองจกรกลการเกษตรแหงชาต และภาควชาวศวกรรมเกษตร คณะวศวกรรมศาสตร กาแพงแสน มหาวทยาลยเกษตรศาสตร วทยาเขตกาแพงแสน ทไดอนเคราะหสถานทและสาธารณปโภคอนๆ สาหรบการดาเนนงานวจยน ขอขอบคณ ดร. ดวงสมร สทธสทธ กองวจยพฒนาวทยาการหลงการเกบเกยวและแปรรปผลตผลเกษตร กรม


54

วชาการเกษตร ท ไดอน เคราะหแมลงสาห รบการทดลอง ขอขอบคณคณกลยา หนขา สาหรบความชวยเหลอในการทาการทดลอง

6 เอกสารอางอง Bell, C.H., Wilson, S.M., 1995. Phosphine tolerance

and resistance in Trogoderma granarium everts (Coleoptera:Dermestidae). Journal of Stored Products Research 31, 199-205.

Bell, C.H., Wilson, S.M., Banks, H.J., 1984. Studies on the toxicity of phosphine to tolerant stages of Trogoderma granarium everts (Coleoptera: Dermestidae). Journal of Stored Products Research 20, 111-117.

Calderon, M., Navarro, S., Donahaye, E., 1966. The effect of low pressures on the mortality of six stored-product insect species. Journal of Stored Products Research 2, 135-140.

Collins, P.J., Daglish, G.J., Pavic, H., Kopittke, R.A., 2005. Response of mixed-age cultures of phosphine-resistant and susceptible strains of Lesser Grain Borer, Rhyzopertha dominica, to phosphine at a range of concentrations and exposure periods. Journal of Stored Products Research 41, 373–385.

Emekci, M., Navarro, S., Donahaye, E., Rindner, M., Azrieli, A., 2002. Respiration of Tribolium castaneum (Herbst) at reduced oxygen concentrations. Journal of Stored Products Research 38, 413-425.

Emekci, M., Navarro, S., Donahaye, E., Rindner, M., Azrieli, A., 2004. Respiration of Rhyzopertha dominica (F.) at reduced oxygen concentrations. Journal of Stored Products Research 40, 27-38.

Finkelman, S., Navarro, S., Isikber, A., Dias, R., Azrieli, A., Rindner, M., Lotan, Y., Debruin, T., 2002. Application of vacuum to sealed flexible containers: A viable alternative to disinfestation of durable commodities with methyl bromide. In: Batchelor, T.A., Bolivar, J.M. (Eds), Proceedings of the International Conference on Alternatives to Methyl Bromide, 5-8 March 2002, Sevilla, Spain, pp. 145-149.

Finkelman, S., Navarro, S., Lotan, Y., Debruin, T., Isikber, A.A., Rindner, M., Dias, R., Azrieli, A., 2003a. Insect control of cocoa pests using a novel vacuum approach. In: Credland, P.F. et al. (Eds), Proceedings of the Eighth International Working Conference on Stored Product Protection, 22-26 July 2002, York, UK, CAB International, Wallingford, UK, pp. 579-582.

Finkelman, S., Navarro, S., Rindner, M., Dias, R., Azrieli, A., 2003b. The use of portable systems to control insect pests by low pressures. In: Navarro, S. et al. (Eds), the IOBC WPRS Working Group “Integrated Protection in Stored Products”, 16-19 September 2003, Kusadasi, Turkey, pp. 233–239.

Finkelman, S., Navarro, S., Rindner, M., Dias, R., Azrieli, A., 2004. Effect of low pressures on the survival of three cocoa pests at 30°C.Journal of Stored Products Research 40, 499-506.

Food and Fertilizer Technology Center, 2015. Carbon dioxide fumigation technique to control insect pests in stored products. Available at: http://www.agnet.org/htmlarea_file/library/20110716183913/pt2004015.pdf. Accessed 30 August 2015.

Mbata, G.N., Johnson, M., Phillips, T.W., Payton, M., 2005. Mortality of life stages of Cowpea Weevil (Coleoptera: Bruchidae) exposed to low pressure at different temperatures. Journal of Economic Entomology 98, 1070–1075.

Mbata, G.N., Phillips, T.W., 2001a. Prospects of low pressure for use in the disinfestation of stored-products. In: Donahaye, E.J. et al. (Eds), Proceedings of an International Conference on Controlled Atmosphere and Fumigation in Stored Products, Fresno, CA, Executive Printing Services, Clovis, CA, pp. 285-295.

Mbata, G.N., Phillips, T.W., 2001b. Effects of temperature and exposure time on mortality of stored-product insects exposed to low pressure. Journal of Economic Entomology 94, 1302-1307.


55

Mbata, G.N., Phillips, T.W., Payton, M., 2004. Mortality of eggs of stored-product insects held under vacuum: effects of pressure, temperature, and exposure time. Journal of Economic Entomology 97, 695-702.

Navarro, S., 2006. Modified atmospheres for the control of stored-product insects and mites. In Insect Management for Food Storage and Processing, 105–146. St. Paul: AACC International.

Navarro, S., Calderon, M., 1972. Exposure of Ephestia cautella (Wlk.) (Lepidoptera, Phycitidae) to low pressures: Effects on adults. Journal of Stored Products Research 8, 209-212.

Navarro, S., Calderon, M., 1979. Mode of action of low atmospheric pressures on Ephestia cautella (Wlk.) pupae. Separatum EXPERIENTIA 35, 2.

Navarro, S., Donahaye, J.E., Dias, R., Azrieli, A., Rindner, M., Phillips, T., Noyes, R., Villers, P., Debruin, T., Truby, R., Rodriguez, R., 2001. Application of vacuum in a transportable system for insect control. In: Donahaye, E.J. et al. (Eds), Proceedings of an International Conference on Controlled Atmosphere and Fumigation in Stored Products, 29 October - 3 November 2000, Fresno, CA, Executive Printing Services, Clovis, CA, pp. 307-315.

Navarro, S., Finkelman, S., Donahaye, E., Dias, R., Rindner, M., Azrieli, A., 2002. Integrated storage pest control methods using vacuum or CO2 in transportable systems. In: Adler, C. et al. (Eds), Proceedings of the IOBC WPRS Working Group “Integrated Protection in Stored Products”, 3-5 September 2001, Lisbon, Portugal, IOBC/WPRS, pp. 207-214.

Steuerwald, R., Dierks-Lange, H., Schmitt, S., 2006. Rapid bioassay for determining the phosphine tolerance. In: Lorini, I. et al. (Eds), Proceedings of the Ninth International Working Conference on Stored Product Protection, 15-18 October 2006,

Campinas, São Paulo, Brazil, Brazilian Post-harvest Association, Passo Fundo, RS, Brazil, pp. 306-311.

UNEP, 2000. The Montreal protocol on substances that deplete the ozone layer. Available at: http://ozone.unep.org/en/treaties-and-decisions/montreal-protocol-substances-deplete-ozone-layer. Accessed 12 August 2015.

Vincent, K., 2015. Probit analysis. Available at: http://userwww.sfsu.edu/~efc/classes/biol710/probit/ProbitAnalysis.pdf. Accessed 17 August 2015.


56



การคดแยกความแกขงผงดวยเทคนคสเปกโทรสโกปอนฟราเรดยานใกล Classification of Ginger Powder Maturity Using Near Infrared Spectroscopy

จรายทธ หงษเวยงจนทร1, อนพนธ เทอดวงศวรกล1*, Satoru Tsuchikawa2, Tetsuya Inagaki2, สรนาฏ นอยพทกษ1

Jeerayut Hongwiangjan1, Anupun Terdwongworakul1*, Satoru Tsuchikawa2, Tetsuya Inagaki2, Sirinad Noypitak1

1ภาควชาวศวกรรมเกษตร, คณะวศวกรรมศาสตร กาแพงแสน, มหาวทยาลยเกษตรศาสตร วทยาเขตกาแพงแสน, นครปฐม, 73140 1Department of Agricultural Engineering, Faculty of Engineering at Kamphaengsaen, Kasetsart University - Kamphaengsaen Campus, Nakhon Pathom, 73140 2Graduate School of Bioagricultural Sciences, Nagoya University, Nagoya 464-8601, Japan *Corresponding author: Tel: +66-8-6775-1723, Fax: +66-34-351-896, E-mail: [email protected]

บทคดยอ งานวจยนศกษาการคดแยกขงผงตามความแกสาหรบใชในการทาผลตภณฑขงผงโดยใชเทคนคสเปกโทรสโกปอนฟราเรดยาน

ใกล (Near Infarred Spectroscopy, NIRS) จากการวดการดดกลนแสงขงผงทมความแกสามระดบในรปแบบสะทอนแสงในชวงเลขคลน 4,000 – 10,000 cm-1 แลวนามาสรางโมเดลจาแนกกลม พบวา โมเดลทเหมาะสมไดจากการดดกลนแสงทปรบดวย Standard Normal Variate รวมกบ Second Derivative ในการศกษาลดจานวนพจนในโมเดลพบวา การเลอกเฉพาะความยาวคลนทการดดกลนแสงเปลยนแปลงสมพนธกบความแกขงใหโมเดลทมความแมนยาในการคดแยกขง (98.55%) สงขนกวาโมเดลทใชความยาวคลนตลอดชวง (97.10%) เทคนค NIRS แสดงใหเหนถงศกยภาพในการนาไปประยกตใชคดแยกขงผงตามความแกได

คาสาคญ: ขง, การคดแยก, สเปกโทรสโกปอนฟราเรดยานใกล

Abstract This research studied classification of powdered ginger into maturity classes for making product of powder

ginger using near infrared spectroscopy (NIRS). In development of classifying model using reflectance spectra in a range of 4,000–10,000 cm-1 obtained from powedered ginger at three levels of maturity, the results showed that the optimal model was based on the absorbance pretreated with standard normal variate in combination with second derivative. The investigation of term reduction in the model showed that the model developed from the wavelengths associated with the absorbance, which changed with ginger maturity, provided better accuracy in classification of the powdered ginger (98.55%) than the model based on the whole range of wavelengths (97.10%). NIRS proved to have potential for the application of classification of powdered ginger with respect to maturity.

Keywords: Ginger, Classification, Near infrared spectroscopy

1 บทนา ขง (Zingiber officinale Roscoe) เปนพชทรจกและมการใช

ประโยชนกนอยางกวางขวาง ราก (root) หรอเหงา (rhizome) ของขงถกใชเปนเครองเทศและเครองปรงอาหารอยางกวางขวางและยาวนานมากก ว า 2 ,000 ป (Bartley and Jacobs, 2000 ) นกวทยาศาสตรหลายทานรบรองการใชขงเปนยาสมนไพรเพอเปน

สาร anti-inflammatory (Kumar et al., 2013) ขงเปนพชทอดมสมบรณไปดวย gingerol ตางๆ (4-, 6-, 8-, และ 10-gingerol) และ shogaols องคประกอบของสารเหลานมผลทางเภสชภณฑและทางสรระวทยา (Bone, 1997; Kikuzaki, 2000) การพฒนาระดบความแกของขงทาใหปรมาณของสารองคประกอบภายใน เชน gingerol, shagaol, starch, essential oil, oleoresin, protein และ fibre


57

เปลยนแปลงไปดวย (Ratnambal et al., 1987; Vernin and Parkanyi, 2005)

การใชประโยชนของขงในปจจบนอยใน 2 รปแบบหลก คอ ขงสดและขงแหง โดยขงสดจะใชเพอการบรโภคสดและการดอง ซงควรเปนขงออน เพราะความเผดและปรมาณเสนใยภายในของขงออนยงมปรมาณไมมาก ขงออนควรถกเกบเกยวทชวงอาย 5-7 เดอนหลงจากการปลก ขงแก (Mature ginger) จะถกเกบเกยวทอายมากกวา 7 เดอนหลงจากการปลก เนองดวยขงแกจะมความฉนและเสนใยในปรมาณทสง ขงแกจงเหมาะตอการทาแหง และผานกระบวนการการแปรรปเปนผลตภณฑตอไป (สรนาฏ, 2557; อนงค , 2551) ขงแหงสามารถบดเปนผงและใชโดยตรงเปนเครองปรงรส บรรจใสแคปซล เปนยาสมนไพรและสามารถนาไปสกด เพอเอา essential oil และ oleoresin กอนนาไปแปรรปเปนผลตภณฑขงตางๆ ตอไป

การคดแยกขงของบรษทรบซอในเชงอตสาหกรรมเพอการแปรรป ปจจบนใชวธการตรวจโดยสมขงจากเกษตรกรทนามาสงและนาขงดงกลาวมาตดหรอหกดปรมาณเสนใยของขงเพอประเมนอายของขง การสมตรวจขงจะทาทตาแหนงหว กลางและทายของรถบรรทก เกณฑการประเมนเพอการคดแยกอายขงพจารณาจากปรมาณเสนใยภายในของขงหลงจากการตดหรอหกแงงขงออก ขงทมปรมาณเสนใยนอยจะถกพจารณาเปนขงออนและนาไปสกระบวนการดองหรอการรบประทานสด สวนขงทมปรมาณเสนใยมากจะถกคดแยกเปนขงแกและจะถกนาไปแปรรปเปนขงแหงและทาเปนผงตอไป การคดแยกอายขงของบรษทรบซอมโอกาสทขงออน ขงกลางและขงแกจะปะปนผสมกน โดยแงงขงทแกทสดของเหงาทอายกลางจะมลกษณะภายนอกใกลเคยงกบแงงขงทอายออนสดของเหงาทแก ซงทาใหการคดแยกเปนไปไดยากทาให เกดการปะปนของขงในกระบวนการแปรรปผลตภณฑขงผง และจะทาใหคณภาพของผลตภณฑขงมความไมสมาเสมอหรอไมไดมาตรฐานในทสด

Near Inraredred spectroscopy (NIRS) เปนเทคนคทนยมนามาประยกตใชในการใชตรวจสอบปรมาณองคประกอบทางเคมกบตวอยางทอยในรปของตวอยางผง (Borina et al., 2006; Guo-quan et al., 2006; Xiaoying et al., 2012) และ NIRS ยงเคยถกใชในการตรวจสอบเชงปรมาณของสาร อาท cellulose, starch, protein, and fibre (Baera et al., 2007; Kays et al., 1996; Katayama et al., 1996) ซงสารดงกลาวเปนองคประกอบภายในของขงทเปลยนแปลงตามการพฒนาตามระดบความแก

การเลอกใชขงทอายเหมาะสมในการแปรรปเปนผลตภณฑจะทาใหผลตภณฑมคณภาพทด แตปจจบนยงไมมรายงานการพฒนาวธการทางดานการตรวจสอบและคดแยกความแกของขงทอยในรปขงผง (ขงอบแหงบด) เพอเปนการรกษาคณภาพและเปนการสรางมาตรฐานของผลตภณฑจากขงทใชขงผงในกระบวนการการผลต งานวจยนจงศกษาการประยกตใชเทคนค NIRS รวมกบวธการการวเคราะหการจาแนกกลม (Discriminant analysis) เพอใชสรางสมการแคลเบรชนในการคดแยกความแกของขงทอยในรปของขงผงออกเปนระดบตางๆ คอ ขงออน (immature) ขงกลาง (early-mature) และขงแก (mature)


2.1 การเตรยมตวอยาง ขงพนธใหญจานวน 180 แงงถกเกบเกยวมาจากแปลงขงของ

เกษตรกรทอาเภอภเรอ จงหวดเลย โดยแบงการเกบเกยวออกเปน 3 ชวงอาย (นบวนหลงจากการปลก) คอ ขงออน (อาย 5 เดอน) ขงกลาง (อาย 7 เดอน) และขงแก (อาย 10 เดอน) จานวนชวงอายละ 60 แงง ถกนามาลางทาความสะอาดและเกบไวทอณหภม 25°C เปนเวลา 12 hr และนามาปอกเปลอกออกบางๆ และหนเปนชนเลกๆ และนาไปอบทอณหภม 60°C เปนระยะเวลา 72 hr นาหนกขงกอนอบและหลงอบถกบนทกเพอน าไปหาเปอรเซน ตความชน (Moisture content wet basis, ASAE 1993) จากนนนาขงอบมาบดเปนผงดวยเครองบด (POLYMIX PX-MFC 9 0 D, Switzerland) ท ค ว า ม เ ร ว ร อ บ 2,000 rpm เปนเวลา 60 s กรองดวยตะแกรง (sieve) เสนผานศนยกลาง 0.8 mm และกรองอกครงดวย Mini-sieve micro sieve set (F37845-1000, USA) ดวยตะแกรงขนาด 120 mesh น า ต วอ ยางข ง ท ได ใส ใน ถ ง ซบและเกบ รกษาไว ในโถดดความชน (Desiccator)

ขงผง 0.5 g ถกเทลงในทรงกระบอกแกว (Glass cylinder) โดยเขยาเบาๆ เพอใหผวดานบนเรยบสมาเสมอนามาวดการดดกลนแสงในโหมด diffuse reflectance ทชวงเลขคลน 4,000-10,000 cm-1 โ ด ย ใ ช เค ร อ ง FT-NIR spectrometer (Bruker, MATRIX-F, Germany) ดวยหวโพรบแบบ Bundle fiber optics (Inagaki et al., 2010) (Figure 1) แ ล ะ ท า reference background ด ว ย diffuse reflectance standard spectra การดดกลนแสงทไดถกจดเกบทความละเอยด 8 cm-1 โดยการเฉลยจาก 32 สเปกตรา OPUS software ถกใชในการบนทกสเปกตราในชวง NIR การวดซากระทาโดยนาผงขงทผานการวดสเปกตรามาแลวเทรวมกบขงผง


58

ทบรรจอยในถงซปเดมและคนผสมขงผงดงกลาวใหเขากนและเทขงผงลงในกระบอกแกวเพอการวดอกครง สเปกตรมเฉลยทไดจากการเฉลย จากการวดซา 3 ครงของตวอยางเดยวกนถกนาไปใชเปนขอมลของตวอยางนนๆ

2.2 การวเคราะหสรางโมเดลจาแนกกลม ตวอยางขงในแตละอายถกแบงออกเปน subcalibration set

จานวน 40 ตวอยาง และ subprediction set จานวน 20 ตวอยาง ตวอยางทงสองกลมมความแปรปรวนและการกระจายตวของคาเปอรเซนตความชนทเหมอนกน การกระจายตวของคาเปอรเซนตความชนของตวอยางกลม subcalibration set ครอบคลมกลม subprediction set ตวอยางกลม subcalibration set ของแตละกลมอายถกรวมกนเปน calibration set เพอสรางโมเดลการจาแนก (Classification model) ตวอยางกลม subprediction set ได ถกรวมกนเปน prediction set เพอทดสอบความถกตองของโมเดลการจาแนก

Figure 1 Bundle of fiber optics (a) and ginger powder in cylinder glass placed on fiber optics (b) for spectra acquisition.

โปรแกรมวเคราะหทางส ถ ต The Unscrambler v.9 .8 (Camo, Oslo, Norway) ถกใชในการวเคราะหสรางโมเดลการจาแนกกลมดวยวธการ Partial least squares discriminant analysis (PLS-DA) โมเดลถกสรางโดยการใช ตวแปรอสระ (independent variable) เปนคาการดดกลนแสงตลอดชวงความยาวคลนและบางชวงของความยาวคลนทใชวด ตวแปรกลม (Class variables) ถกสรางขนโดยการใหคาตวเลขกบอายการแกของแตละตวอยาง โดยระบคาของแตละตวอยางในตวอยางกลมอายแกเปน 1 สาหรบคดแยกเปนกลมอายแกและระบคาเปน 0 สาหรบตวอยางในกลมอายอน (Ballabio and Todeschini,

2009) จานวนของตวแปรแฝง (latent variable) หาจากเทคนค full cross validation

เพอเปนการลดผลกระทบทางดานการกระเจงแสง กระบวนการ spectral preprocessing ต า งๆ เช น the standard normal variate (SNV), multiplication scatter correction (MSC) และ second derivative (2-D) ดวยวธการของ Savitzky Golay ไดถกดาเนนการตอ original spectra ทงแบบลาพงและรวมกน


3.1 อทธพลของระดบความแกตอลกษณะและการดดกลนของสเปกตรม

Figure 2 (a) แสดงสเปกตรมเรมตนเฉลยของตวอยางในการดดกลนแสงในแตละระดบความแก รปรางของสเปกตรมของตวอยางขงผงทงหมด 180 ตวอยางมลกษณะทคลายกน ลกษณะของโคงบนสเปกตรมเกดมาจากการดดกลนแสง NIR ทชวงเลขคลนตางกน ดวยประเภทของพนธะไฮโดรเจนและลกษณะของการสนทตางกน การดดกลนของสเปกตรมทโดดเดนของตวอยางจะอยในชวงประมาณ 6,757 cm-1 (1,480 nm) สมพนธกบการสนของฟงกชน O-H ดวยโหมดแบบโอเวอรโทนลาดบทหนงในนาตาลกลโคส (glucose) การดดกลนแสงท 6,330 cm-1 (1,580 nm) สมพนธกบการสนแบบโอเวอรโทนลาดบทหนงของฟงกชน O-H ในแปง (starch) ทมโหมดการสนแบบสเตรชชง และการดดกลนแสงท 5,168 cm-1 (1,935 nm) สมพนธกบการสนของกลมฟงกชน O-H ในนาดวยรปแบบคอมบเนชน (combination) ของ stretching และ deformation (Xiaoying et al., 2012)

คาการดดกลนตลอดชวงของความยาวคลนททาการวดเลอนสลบตาแหนงอยบน กลางและลางโดยไมไดเรยงจากคาการดดกลนแสงของตวอยางขงผงจากอายออนไปแกหรอแกไปออนในทศทางเรยงตามลาดบ แตคาการดดกลนทชวง 5,627 cm-1 (1,777 nm) มการเรยงตวในลกษณะจากอายออนไปแก (ลาง –บน) ซงเปนชวงการดดกลนทสมพนธกบเซลลโลส (cellulose) (Xiaoying et al., 2012)


59

Figure 2 Averaged original spectra (a) and second derivative spectra (b) of the samples.

Figure 2 (b) แ ส ด ง ส เป ก ต ร ม ท ป ร บ ด ว ย second derivative จากสเปกตรมเฉลยในแตละอาย จากสเปกตรมอนพนธอนดบทสองทาใหเหนการดดกลนของแสงทแตกตางกนเพมขนในชวง 5,187 cm-1 (1,928 nm) โดยตวอยางขงผงทอาย 5 เดอนมการดดกลนนอยทสดและการดดกลนมคามากขนตามการเพมขนของความแก การดดกลนทชวงเลขคลนดงกลาวสมพนธกบการสนในโหมดแบบ stretching ของฟงกชน O-H ซงมโครงสรางโมเลกลเปนแปงและเซลลโลส (Donald and Emil, 2001)

3.2 ประสทธภาพการคดแยกของโมเดล

3.2.1 โมเดลทสรางจากสเปกตรมตลอดชวง ประสทธภาพของโมเดล PLS-DA ในการจาแนกกลมอายของ

ตวอ ยางขงผงถกแสดงใน Table 1 โม เดล ท ถกส รางดวยสเปกตรมเรมตนสามารถทานายการจาแนกอายของตวอยางขงไดความถกตองรวม 99.28% โดยใช PC (principal component) จานวน 12 PCs โมเดลทใหความถกตองสงสดในการจาแนกความแกของตวอยางขงผงดวยความถกตอง 100 % คอ โมเดลทสรางจากเสเปกตรมทผานการปรบดวยวธ SNV และ MSC ดวยจานวน PC เทากบ 12 และ 10 PCs ตามลาดบ

Table 1 Classification performances of PLS-DA model based on various treatments.

Treatment No. PC Corrected prediction (%)

5th month 7th month 10th month TotalOriginal 12 100.00 97.83 100.00 99.28

SNV 12 100.00 100.00 100.00 100.00MSC 10 100.00 100.00 100.00 100.002-D 5 100.00 82.61 100.00 94.20

SNV and 2-D 5 100.00 93.48 97.83 97.10MSC and 2-D 5 100.00 93.48 97.83 97.10

SNV, standard normal variate; MSC, multiplicative scatter correction; 2-D, second derivative.

3.2.2 โมเดลทสรางจากการเลอกทชวงความยาวคลนตางๆ จากผลการจาแนกความแกของขงดวยโมเดลทสรางจาก

วธการ PLS-DA ทใหคาความถกตองทสงนน แตเนองดวยโมเดลดงกลาวถกสรางจากสเปกตรมเรมตน และสเปกตรมทถกปรบดวยวธการตางๆ จากสเปกตรมของการดดกลนตลอดชวงความยาวคลนทใชวด ดงนน เพอประโยชนในการนาขอมลไปพฒนาเปนเครองมอวดในอนาคตควรจะลดความซบซอนของโมเดลเพอทาใหจานวนพจนของตวแปรอสระในโมเดลลดลง โดยการเลอก

ความยาวคลนทเหมาะสมทมการดดกลนแสงสมพนธโดยเฉพาะกบองคประกอบทางเคมทเปลยนแปลงตามอายขง

จาก Table 1 ซงแสดงคาความถกตองในการจาแนกความแกของขงผงของแตละโมเดลทถกสรางจากสเปกตรมเรมตน และสเปกตรมทถกปรบดวยกระบวนการตางๆ นน จะเหนไดวาแตละโมเดลใหความถกตองในการจาแนกอายทสงแตตองใชจานวน PC หลายตวเชนเดยวกน เมอพจารณาจานวน PC เปนหลกในการเลอกโมเดลนนจะเหลอโมเดล 2 โมเดลทถกปรบดวยกระบวนการ


60

MSC รวมกบ second derivative และดวยกระบวนการ SNV รวมกบ second derivative ทใชจานวน PC ในการสรางโมเดลทงหมด 5 PCs โมเดลดงกลาวทง 2 นนใหคาความถกตองทสง (97.10%) เทากน แตมวธการปรบสเปกตรมทตางกนตรงทโมเดลแรกใชวธการแบบ MSC และโมเดลหลงใชการปรบแบบ SNV กอนทโมเดลทงสองจะถกปรบดวย second derivative อกครงหนง วธการปรบสเปกตรมแบบ MSC นนจะใชสเปกตรมของตวอยางทงหมดมาเฉลยเพอเปนสเปกตรมอางองในการปรบ อทธพลจากตวอยางแตละตวอยางจะประกอบอยในสเปกตรมอางองซงจะสงผลตอสเปกตรมของแตละตวอยางหลงการปรบ แตวธการปรบสเปกตรมแบบ SNV นน สเปกตรมของแตละตวอยางจะถกลบดวยคาเฉลยของสเปกตรม (ตลอดชวงความยาวคลน) และหารดวยคาเบยงเบนมาตรฐานของสเปกตรมของตวอยางนนๆ ตามลาดบ จะเหนไดวาการปรบสเปกตรมแบบ SNV จะไมไดรบอทธพลจากสเปกตรมของตวอยางอนๆ เลย ดงนนโมเดลทสรางจากสเปกตรมทไดรบการปรบดวยวธการแบบ SNV รวมกบ second derivative จงมความนาสนใจเพอนามาคดเลอกคาความยาวคลนทมอทธพลสงในการคดแยกความแกของขงผงตอไป

ในการเลอกความยาวคลนทเหมาะสมนนมการศกษาในหลายรปแบบ เชน การใชคาสมประสทธการถดถอย (regression coefficient) และคา loading weight เปน ตน (Naes et al., 2002) ในการศกษานไดทดลองหลายวธเพอการเปรยบเทยบดงน 1) โดยใชชวงความยาวคลนทคาการดดกลนแสงของสเปกตรมเฉลยทเรยงลาดบตามการพฒนาความแก และ 2) คาอตราสวนความแปรปรวน (F-value) ทไดจากการวเคราะหความแปรปรวน (Analysis of variance) รวมกบคาสมประสท ธการถดถอย (Regression coefficient) มาเปนเกณฑในการคดเลอกความยาวคลนทเหมาะสม

Figure 3 แสดงสเปกตรมเฉลยทผานการปรบดวยวธการ SNV รวมกบ second derivative ของตวอยางขงผงในแตละระดบความแกซงสเปกตรมดงกลาวมพคของคาการดดกลนแสงทเรยงลาดบตามความแกจากออนไปแกอยทชวง 5,936–5,577 cm-1, 5,195–5,153 cm-1, และ 4,400–4,362 cm-1 เมอนาชวงความยาวคลนทเรยงลาดบตามความแกของอายดงกลาวมาสรางโมเดลสาหรบจาแนกความแกของตวอยางขงผงนน โมเดลสามารถจาแนกระดบความแกไดถกตองเทากบ 98.55% โดยใชจานวน 5 PCs เมอพจารณา score plot ระหวาง PC1 และ PC2 ตาม Figure 4 นน PC1 สามารถแยกตวอยางอายกลมท 1

ออกจากตวอยางกลมอายท 2 หรอ 3 แตไมสามารถแยกกลมอายท 2 ออกจาก 3 ได ในขณะท PC2 สามารถแยกกลมอายท 2 ออก จากกลมท 3 ได แตกลมท 1 ไมสามารถถกแยกออกจากกลมอายท 2 และ 3 ไดดวย PC2 ตามผลดงกลาวสามารถสรปไดวา PC1 เปนตวคดแยกกลมอาย immature ออกจากกลมอาย early- mature หรอ mature และ PC2 เปนตวคดแยกระหวางอาย early-mature และ mature

Figure 3 Averaged spectra treated by SNV and second derivative methods (a) and ranges of wavelengths which absorbance changed with ginger maturity (b).

Figure 5 และ Figure 6 แสดงคา regression coefficient ของโมเดลทสรางสเปกตรมทผานการปรบดวยเทคนค SNV รวมดวยกบ second derivative และคา F-value ของแตละคาสเปกตรมตลอดชวง 10,000–4,000 cm-1 จากการวเคราะหความแปรปรวนตามลาดบ เมอพจารณาขนาด (คาสมบรณ ) ของคา Regression Coefficient จาก Figure 5 พบวาจะมคาน อ ยและมากสล บ ก น ตลอดช ว งค วามยาวคล น ท ใช ว ด (10,000-4,000 cm-1) และเมอพจารณาคา F-value พบวามคามากและนอยสลบกนเชนกน เมอนาคาทงสองมาพจารณารวมกนเพอสงเกตชวงความยาวคลนทสาคญโดยพจารณาจากทงคา Regression coefficient และคา F-value ทมคาสงเพอลดความซบซอนของขอมลเพอสรางโมเดล โดยไดการเลอกความยาวคลน


61

ทมคา Regression coefficient ทมากกวาคา 0.004 และความยาวคลนทมคา F-value ทมากกวา 100 จะไดความยาวคลนท 5,936.04 cm-1, 5,901.33 – 5,882.04 cm-1, 5,851.19 cm-1, 5,704.97 cm-1, 5,561.91 – 5,542.62 cm-1, 5,461 – 5,446.2 cm-1, 4,458.78 – 4,443.35 cm-1 และ 4,076.93 cm-1 และเมอนาชวงความยาวคลนดงกลาวสรางโมเดลจะไดความถกตอง 96.38% ดวย PC จานวน 4 PCs

จากการคดเลอกความยาวคลนทงวธการใชชวงความยาวคลนทการดดกลนแสงเรยงตามลาดบความแกและการเลอกเอาคาความยาวคลนทมคา Regression coefficient รวมกบ F-value สงกวา 0.004 และ 100 ตามลาดบ สรางโมเดลนน โมเดลทเลอกความยาวคลนในชวงทการเปลยนแปลงคาการดดกลนแสงสมพนธกบความแกและปรบสเปกตรมดวย SNV กบ second derivative ใหคาความถกตอง (98.55% จาก Table 2) สงกวาโมเดลทใชสเปกตรมตลอดชวงความยาวคลนและปรบดวย SNV กบ second derivative (97.10% จาก Table 1) จงถอวาเปนโมเดลทเหมาะสมทสด โดยใชคาการดดกลนแสงทความยาวคลนทงหมด 117 คา

Figure 4 Score plot of PLS-DA model based on spectra treated by SNV and second derivative and the selected spectra in the wavenumber range of 5936–5577 cm-1, 5195–5153 cm-1, and 4400–4362 cm-1 corresponding to an increase in absorbance with maturity.

Figure 5 Regression coefficient of classification model using spectra treated by SNV and second derivative methods.

Table 2 Classification performances of PLS-DA model based on spectra treated by the combination of SNV and second derivative with selected wavenumber.

Wavenumbers No.

Variables No. PC

Corrected prediction 5th month 7th month 10th month Total

*5,936 – 5,577, 5,195 – 5,153, and 4,400 – 4,362 cm-1

117 5 100 95.65 100 98.55

**5,936.04, 5,901.33 – 5,882.04, 5,851.19 , 5,704.97, 5,561.91 – 5,542.62, 5,461 – 5,446.2, 4,458.78 – 4,443.35 and 4,076.93 cm-1

26 4 97.83 93.45 97.82 96.38

*Wavenumber selected from the absorbance that increased with maturity. **Wavenumber selected from regression coefficient and F-value greater than 0.004 and 100 respectively.


62

Figure 6 F-value of averaged spectra treated by the combination of SNV and 2nd derivative from analysis of variance.

4 สรป เทคนค NIRS สามารถนามาประยกตใชในการคดแยกขงผง

ตามอายเกบเกยว กระบวนการปรบสเปกตรมเพอลดการกระเจงแสงทเหมาะสมไดแก SNV รวมกบ second derivative ซงทาใหไดโมเดลจาแนกกลมทใชจานวน PC เพยง 5 PCs ในการศกษาการลดจานวนพจนในโมเดลพบวา การเลอกคาความยาวคลนทมการดดกลนแสงเปลยนแปลงสมพนธกบความแกของขง ใหโมเดลทมความแมนยาทดขนในขณะเดยวกนยงทาใหจานวนพจนในโมเดลลดลงเหลอ 117 คา

5 กตตกรรมประกาศ ขอขอบคณโครงการปรญญาเอกกาญจนาภเษก สานกงาน

กองทนสนบสนนการวจย สญญาเลขท PHD/0017/2553 และคณะวศวกรรมศาสตร กาแพงแสน มหาวทยาลยเกษตรศาสตร ทกรณาสนบสนนงบประมาณการวจย และขอขอบคณ Graduate School of Bioagricultural Sciences มหาวทยาลยนาโกยา ประเทศญปน ทใหความชวยเหลอในการใชเครองมอวด FT-NIR spectrometer

6 เอกสารอางอง สรนาฏ นอยพทกษ. 2557. การประเมนและจาแนกความฝาด

ของผลพลบพนธซชและความแกของขงดวยเทคนคการวเคราะหตวแปรพหคณ . วทยานพนธปรญญาวศวกรรมศาสตรดษฎบณฑต. กรงเทพมหานคร: บณฑตวทยาลย, มหาวทยาลยเกษตรศาสตร.

อนงค เสรฐวาสนา. 2551. การพฒนากระบวนการแปรรปนาขงผงและขงผง. วทยานพนธปรญญาวทยาศาสตรมหาบณฑต. ขอนแกน: บณฑตวทยาลย, มหาวทยาลยขอนแกน.

Bartley, J.P., Jacobs, A.L. 2000. Effects of drying on flavour compounds in Australian-grown ginger (Zingiber officinale). Journal of the Science of Food and Agriculture 80, 209–215.

Baera, I., Gurnyb, R., Margota, P. 2007. NIR analysis of cellulose and lactose—Application to ecstasy tablet analysis. Forensic Science International 167, 234–241.

Ballabio, D., Todeschini, R. 2009. Multivariate classification for qualitative analysis. In: Sun, D.W. (Eds.), Infrared Spectroscopy for Food Quality Analysis and Control (pp. 83–104). New York, USA: Academic Press.

Bone, K. 1997. Ginger. The British Journal of Phytotherapy 4, 110-120.

Borina, A., Ferrão, M.F., Mello, C., Maretto, D.A., Poppi, R.J. 2006. Least-squares support vector machines and near infrared spectroscopy for quantification of common adulterants in powdered milk. Analytica Chimica Acta 579, 25-32.

Donald, A.B., Emil, W.C. 2001. Handbook of Near-Infrared Analysis. (2nd ed). Taylor & Francis.

Guo-quan, L., Hua-hong, H., Da-peng, Z. 2006. Application of near-infrared spectroscopy to predict sweetpotato starch thermal properties and noodle quality. Journal of Zhejiang University SCIENCE B 7, 475-481.

Inagaki, T., Siesler, H.W., Mitsui, K., Tsuchikawa, S. 2010. Difference of the crystal structure of cellulose in wood after hydrothermal and aging degradation: A NIR spectroscopy and XRD Study. Biomacromolecules 11, 2300–2305.

Katayama, K., Komaki, K., Tamiya, S. 1996. Prediction of starch, moisture, and sugar in sweetpotato by near infrared transmittance. HORTSCIENCE 31, 1003-1006.

Kays, S.E., Windham, W.R., Barton, F.E. 1996. Prediction of total dietary fiber in cereal products using near-infrared reflectance spectroscopy. Journal of Agricultural and Food Chemistry 44, 2266–2271.


63

Kikuzaki, H. 2000. Ginger for drug and spice purposes. In: Mazza, G., Oomah, B.D. (Eds.), Herbs, Botanicals and Teas, (pp. 75-105). Lancaster, PA: Technomic Publishing Company.

Kumar, S., Saxena, K., Singh, U.N., Saxena, R. 2013. Anti-inflammatory action of ginger: A critical review in anemia of inflammation and its future aspects. International Journal of Herbal Medicine 1, 16-20.

Naes, T., Isaksson, T., Fearn, T., Davies, T. 2002. A User-friendly Guide to Multivariate Calibrationn and Classification. Chichester, U.K.: NIR Publications.

Ratnambal, M.J., Gopalan, A., Nair, M.K. 1987. Quality evaluation of ginger in relation to maturity. Journal of Plantation Crops 15, 108-111.

Vernin, G., Parkanyi, C. 2005. Chemistry of ginger. In: Ravindran, P.N., Babu, K.N. (Eds.), Ginger: The Genus Zingiber, (pp. 87-180). Boca Raton, FL: CRC Press

Xiaoying, N., Zhilei, Z., Kejun, J., Xiaoting, L. 2012. A feasibility study on quantitative analysis of glucose and fructose in lotus root powder by FT-NIR spectroscopy and chemometrics. Food Chemistry 133, 592-597.


64



การอบแหงมะพราวขดดวยเทคนคสเปาเตดเบดสาหรบการผลตนามนมะพราวดวยวธบบเยน Shredded-Coconut Drying by Spouted-Bed Technique for Cold Press Coconut Oil Production

เกยรตศกด ใจโต1, เทวรตน ตรอานรรค1*, กระว ตรอานรรค2, นาฏชนก ปรางปร1

Kaittisak Jaito1, Tawarat Treeamnuk1*, Krawee Treeamnuk2, Nartchanok Prangpru1

1สาขาวชาวศวกรรมเกษตร, สานกวชาวศวกรรมศาสตร, มหาวทยาลยเทคโนโลยสรนาร, 30000 1School of Agricultural Engineering, Institute of Engineering, Suranaree University of Technology, 30000 2สาขาวชาวศวกรรมเครองกล, สานกวชาวศวกรรมศาสตร, มหาวทยาลยเทคโนโลยสรนาร, 30000 2School of Mechanical Engineering, Institute of Engineering, Suranaree University of Technology, 30000 *Corresponding author: Tel: +66-44-224-583, E-mail: [email protected]

บทคดยอ งานวจยนมวตถประสงคเพอศกษาสภาวะทเหมาะสมในการอบแหงเนอมะพราวขดดวยเครองอบแหงแบบสเปาเตดเบดท

พฒนาขน โดยการอบแหงเนอมะพราวขดทความชนเรมตนเฉลย 52%wb ดวยอณหภมอากาศอบแหงท 60 70 และ 80ºC ปรมาณของมะพราวขดในเบดเรมตนครงละ 0.5 1 และ 1.5 kg ประเมนความเหมาะสมในการอบแหงจากอตราการอบแหง คาความสนเปลองพลงงานจาเพาะ (SEC) คณภาพดานสของมะพราวขดหลงอบแหง ประสทธภาพการบบนามนและคณภาพของนามนทได ผลการศกษา พบวาการอบแหงทอณหภม 70ºC และปรมาณมะพราวขดในเบดเรมตน 1 kg เปนสภาวะทเหมาะสมในการอบแหงเนอมะพราวขดเนองจากใหคาประสทธภาพในการบบนามนสงสด 52.23% โดยมคาความสนเปลองพลงงานจาเพาะ 8.95 MJ kg-1 อตราการระเหยนา 1.41 kg h-1 สของเนอมะพราวหลงการอบแหงอยในเฉดสขาวและคณภาพนามนอยในเกณฑมาตรฐาน

คาสาคญ: มะพราวขด; เครองอบแหงแบบสเปาเตดเบด; การอบแหง; นามนมะพราว

Abstract This research was carried out to determine the optimum drying conditions of shredded-coconut using a

developed spouted-bed dryer. The samples of shredded-coconut with average initial moisture content of 52%wb were used in the experiment. The drying air temperature of 60, 70 and 80ºC and initial shredded-coconut in bed of 0.5, 1 and 1.5 kg were set as drying conditions. The drying rate (DR), specific energy consumption (SEC), color of dried product, efficiency of oil compression and qualities of coconut oil were determined to evaluate the performance of drying. The results indicated that the most suitable drying condition was 70ºC, 1 kg of initial bed since it gave the highest of efficiency of oil compression of 52.23% with SEC of 8.95 MJ kg-1, 1.41 kg h-1 of DR, the color of dried product was white and qualities of oil were in standard of Asian and Pacific Coconut Community.

Keywords: shredded-coconut; spouted-bed; drying; coconut oil

1 บทนา มะพราวเปนพชเศรษฐกจทสาคญของประเทศไทยชนดหนง

สามารถนามาเปนวตถดบในการผลตนามนมะพราว โดยกรรมวธการผลตนามนมะพราวมหลายวธ ไดแก วธหมก เปนการนานากะทมาหมกจนชนของนามนและนาแยกออกจากกน แลวจง

นานามนทไดไปใหความรอนเพอไลความชนและนาไปผานการกรองแยกอกครงซงวธการนใชเวลานาน และใหปรมาณนามนตาทงยงทาใหนามนทไดมคากรดคอนขางสงอกทงยงมโอกาสปนเปอนในกระบวนการผลต สวนวธเหวยงแยกเปนการนานากะทมาเขาเครองเหวยงแยกจนชนของนามนและนาแยกออก


65

จากกน ซงวธการนใชเวลาสนและใหคณภาพนามนมะพราวดเหมาะสาหรบใชบรโภคแตมตนทนคอนขางสง สวนวธบบเยนเปนการนาเนอมะพราวมาอบแหงเพอลดความชน แลวจงนาเนอมะพราวอบแหงมาเขาเครองบบจนไดนามน ปจจบนความตองการบรโภคนามนมะพราวมเพมขน ดงนนการผลตนามนมะพราวดวยวธห มกจงไม ทน ตอความตองการของตลาด นอกจากนวธเหวยงแยกกมตนทนในการผลตสง ขณะทวธบบเยนสามารถผลตนามนไดในปรมาณมากและมตนทนในการผลตตาจงเปนวธทมศกยภาพในการนามาผลตนามนมะพราวมากทสดโดยวธการผลตนามนมะพราวดวยวธบบเยนสามารถแบงออกไดเปนสองขนตอนคอ การเตรยมมะพราวโดยการลดความชน และการบบมะพราวทผานการลดความชนเพอสกดนามน ในขนตอนการบบน า มนส วน ใหญ จะใช เค รองบ บน า มนแบบไฮดรอลค (hydraulic) หรอแบบเกลยวอด (screw press) ขนอยกบความเหมาะสมของผผลต ขณะทขนตอนการเตรยมมะพราวสวนใหญใชวธการเกลยเปนชนบางบนภาชนะแลวทาการผงแดดหรอทาการอบแหงดวยตอบลมรอนทอณหภมอบแหงอยในชวง 50-60ºC (คมสน, 2547) โดยยงมผศกษาถงเทคนคและวธการในการลดความชนมะพราวดวยการอบแหงไมมากนกดงเชน ยงยงและคณะ (2554) ไดศกษาอทธพลของอณหภมอากาศอบแหงตอการลดลงของความชนในกากมะพราวทอบดวยเครองอบแหงแบบสกรลาเลยงอนกรมสองชดโดยไมคานงถงคณภาพของผลตภณฑ ในทกเงอนไขการทดลอง โดยกาหนดอตราการปอนกากมะพราวคงท 33.4 g min-1 และควบคมความเรวรอบของสกรลาเลยงท 12 rpm ในขณะทอากาศอบแหงถกจายเขาเครองอบแหงผานทอกระจายอากาศดวยอตราการไหลเชงมวล 0.1359 kg s-1 สวนอณหภมอากาศอบแหงทศกษาไดปรบเปลยนในชวง 60-140ºC เพมขนครงละ 20ºC ในแตละการทดลอง ผลการทดลองพบวาอตราการอบแหงกากมะพราวทอณหภมอากาศอบแหง 140ºC มค าส งสด โดยสามารถลดความชน จาก 95.28%db เหลอ 0.71%db แตเนองจากเปนการอบแหงกากมะพราวเพอใชเปนอาหารสตวจงไมคานงคณภาพของกากมะพราวหลงการอบแหง ขณะทจนตนาพรและคณะ (2555) ไดศกษาผลกระทบของอณหภมอบแหงและชนความหนาของกากมะพราวตอการลดลงของความชนทอณหภมอบแหง 40 60 และ 80ºC และชนความหนา 2 3 และ 4 mm ผลการศกษาพบวาเวลาทใชในการอบแหงจะลดลงเมออณภมอบแหงสงขนและชนวสดบาง เมอทาการวเคราะหปรมาณนามนจากกากมะพราวทอบแหงพบวาพบวามปรมาณนามนไมแตกตางกนอยางมนยสาคญทระดบความเชอมน

95% ฐานตยและคณะ (2549) ไดศกษาอทธพลของอณหภมอากาศอบแหงทมตอการอบแหงมะพราวขดดวยเทคนคฟลอไดซเบด พบวาการเพมอณหภมอากาศอบแหงสงผลใหการลดลงของความชนมะพราวเรวขนโดยหลงจากทาการอบแหงมะพราวจนเหลอความชนประมาณ 1%db แลวพจารณาถงคณภาพของสของมะพราวทอบแหงดวยอณหภม 70 และ 90ºC ยงคงอยในเกณฑดโดยจะมความสวางเพมขนเมอเทยบกบเนอมะพราวกอนทาการอบแหงแตกรณอบแหงท อณหภม 110 และ 120ºC เน อมะพราวจะเกดการเปลยนแปลงสอยางเหนไดชดเมอระยะเวลาอบแหงมากกวา 1 min โดยสามารถสงเกตเหนความเหลองทเกดขนไดดวยตาเปลา จากการศกษาจะพบวาการอบแหงกากมะพราวหรอเนอมะพราวขดเพอการผลตนามนมะพราวยงไมมการศกษาอยางชด เจน ท งๆ ท เทค โน โล ยการอบแหงมหลากหลายทสามารถนามาประยกตใชกบมะพราวขดทใชเปนวตถดบสาหรบการผลตนามนมะพราวโดยคณะผ วจยสนใจเทคนคการอบแหงแบบสเปาเตดเบด เนองจากเปนเทคนคการอบแหงทใชเวลาสนกวาเทคนคอนๆ ซงจะชวยประหยดพลงงานและคาใชจาย และยงคงรกษาคณภาพของผลตภณฑหลงการอบแหงได ด เน องจากมการกระจายตวและไหลเวยนของผลตภณฑอยางสมาเสมอทาใหเกดการสมผสกนอยางทวถงระหวางผลตภณฑและลมรอน (Marmo, 2007; Takeuchi et al., 2008) แตจากการศกษาสมบตทางกายภาพของเนอมะพราวขด (เกยรตศกดและคณะ, 2557) พบวามะพราวขดมมมเสยดทานภายในมากกอใหมแรงยดเกาะระหวางอนภาคสงการอบแหงโดยเทคนคสเปาเตดเบดโดยทวไปจะกอใหเกดปญหาการเกดโพรงอากาศและไมเกดสเปาทสมบรณจงจาเปนทจะตองมการพฒนาเทคนคการอบแหงใหเหมาะสมกบการอบแหงเนอมะพราวขดโดยเฉพาะพรอมทงหาสภาวะทเหมาะสมตอการอบแหงในการเตรยมมะพราวขดสาหรบการบบนามนดวยวธบบเยนซงตองไมสงผลกระทบตอคณภาพของนามนมะพราวทบบได ดงนนงานวจยนจงมวตถประสงคเพอหาสภาวะทเหมาะในการอบแหงเนอมะพราวขดดวยเครองอบแหงแบบสเปาเตดเบดทพฒนาขนสาหรบใชเปนวตถดบในการผลตนามนมะพราวดวยวธบบเยน


2.1 เครองอบแหงแบบสเปาเตดเบด เครองอบแหงแบบสเปาเตดเบดสาหรบอบแหงมะพราวขดท

พฒนาขน (Figure 1) ประกอบดวย 1) พดลมแรงดนสง (VB-20-DN, Hitachi Industrial System Equipment System


66

Co.,Ltd, Japan) ขนาด 1.5 kW ทาหนาทปอนอากาศเขาสระบบ 2) อนเวอรเตอร (WJ200 inverter, Hitachi Industrial System Equipment System Co.,Ltd, Japan) ทาหนาทปรบความเรวของมอเตอรเพอเพม-ลดความเรวของอากาศทเขาสระบบ 3) ชดทาความรอนดวยไฟฟา (electric heater) ขนาด 3 kW ทาหนาทเพมอณหภมใหกบอากาศทเปนตวกลางในการอบแหง 4) หองอบแหงสเปาเตดเบด ขนาดเสนผานศนยกลาง 20 cm และสง 80 cm อากาศรอนทผานชดทาความรอนจะไหลเขาหองอบแหงทดานลางผานชองทางเขาขนาดเสนผานศนยกลาง 7 cm 5) ช ด ค วบ ค ม อ ณ ห ภ ม (REX-C100FK02-M*AN, RKC instrument Inc., Japan) ทางานโดยอาศยอณหภมของอากาศทเขาหองอบแหง (T1) เปนตวควบคมการทางานของชดทาความรอน 6) ชอง air jet ทาหนาทชวยเปามะพราวขดทจบผนงหองอบแหงและจบตวกนใหเคลอนลงสเบด ลดปญหาการเกดโพรงอากาศและชวยใหเกดสเปาตลอดชวงของการอบแหง

Figure 1 The schematic of spouted bed dryer.

2.2 มะพราวขด มะพราวขดทใชในการทดลองซอมาจากตลาดแมกมเฮงใน

อาเภอเมอง จงหวดนครราชสมา โดยการสงขดพเศษเพอไมใหมสนาตาลของผวเปลอกปนมา มะพราวขดตวอยางมความชนเรมตนเฉลย 52%wb

2.3 การอบแหงเนอมะพราวขด การทดสอบอบแหงเนอมะพราวขดเพอศกษาอทธพลของ

อณหภมและปรมาณของมะพราวขดในเบดเรมตนตอสมรรถนะการอบแหงเนองจากอณหภมเปนปจจยสาคญทมผลตอการทาแหงและสงผลกระทบตอคณภาพของนามนมะพราวทไดสวนปรมาณมะพราวขดในเบดเรมตนมผลตอการทาแหงและการเกด

สเปา การทดลองไดกาหนดคาอณหภม 3 ระดบคอ 60 70 และ 80ºC ทปรมาณมะพราวขดในเบดเรมตน 0.5 1 และ 1.5 kg ทาการทดลอง 3 ซา โดยกาหนดใหความเรวลมทกอใหเกดสเปาในแตละปรมาณเบดเรมตนคงท ระหวางการทดสอบไดทาการบนทกคาพลงงานไฟฟาทใชในระบบการอบแหงซงประกอบดวยพดลมแรงดนสงและชดทาความรอนไฟฟาดวย kWh-meter บนทกคาอตราการไหลและความดนของอากาศทชอง air jet และเกบตวอยางทกๆ 5 min หาความชนดวยเครองวดความชนแบบอนฟาเรดรวมกบวธการอบดวยตอบลมรอน (hot air oven) ทอณหภม 105ºC เปนเวลา 24 h คาความชนของมะพราวขดสามารถคานวณไดจากสมการ (1)

100%

iw

fw

iw

M

(1)

เมอ M คอ ความชนของมะพราวขด (%wb), wi คอ นาหนกของมะพราวขดกอนอบแหง (g), wf คอ นาหนกของมะพราวขดหลงการอบแหง (g)

2.4 ประเมนสมรรถนะการอบแหง ประเมนสมรรถนะในการอบแหงจะพจารณาในรปของความ

สนเปลองพลงงานจาเพาะ (specific energy consumption, SEC) ความสามารถในการอบแหง (drying rate, DR) และคาคณภาพสของเนอมะพราวขด

2.4.1 ความสนเปลองพลงงานจาเพาะ ความส น เป ล อ งพ ล ง งาน ขอ งก ระบ วนก ารอบ แ ห ง

ประกอบดวยพลงงานไฟฟาทปอนใหแกพดลมแรงดนสงและชดทาความรอนอากาศอบแหงสามารถวดไดดวยมาตรวดความสนเปลองพลงงานไฟฟา (kilowatt-hour meter) และพลงงานลมเปา (air jet) ซงหาไดจากความดนและอตราการไหลของกระแสอากาศ โดยคา SEC แสดงใหทราบถงพลงงานทใชในการระเหยนา (ความชน) จานวน 1 kg ออกจากผลตภณฑทนามาอบแหงซงสามารถคานวณไดจากสมการ (2)

waterm

ESEC (2)

เมอ SEC คอ ความสนเปลองพลงงานจาเพาะของกระบวนการอบแหง (MJ kg-1), E คอพลงงานรวมในระบบอบแหง (MJ),


67

mwater คอ ปรมาณนา (ความชน) ทถกนาออกจากผลตภณฑทนามาอบแหง (kg)

2.4.2 อตราการอบแหง อตราการอบแหงบงบอกความสามารถในการระเหยนาออก

จากวสดโดยสามารถหาไดจากสมการ (3) และ (4)

t

waterm

DR (3)

t

MMDR fi (4)

เมอ DR คอ อตราการอบแหง (kg h-1 หรอ %wb h-1) Mi คอความชนเรมตน (%wb), Mf คอความชนสดทาย (%wb), t คอ เวลาทใชในการอบแหง (h)

2.5 ศกษาผลกระทบของอณหภมตอคณภาพของมะพราวขดและนามนมะพราว

ทาการเตรยมตวอยางมะพราวขดอบแหงโดยการอบแหงมะพราวขดตามสภาวะท เหมาะสมทหาไดจากขอ 2.4 แตเนองจากสภาวะทเหมาะสมอณหภมการอบแหงเกนกวาทแนะนาไว (คมสน, 2547) จงไดทาการเตรยมตวอยางทอณหภม 60 และ 80ºC เพมเพอดผลกระทบของอณหภมอบแหงทมตอคณภาพของนามนมะพราวดงน

2.5.1 คณภาพสของผลตภณฑ นาเนอมะพราวขดและเนอมะพราวขดอบแหงไปทดสอบคณ

ภาพส ดวยเค รองวดส (ColorQuestXE, Hunter Associates Laboratory, Inc., USA) ในระบบ L a b เพอใชเปนดชนหนงในการกาหนดคณภาพของมะพราวขดทอบแหง โดยคา L หมายถง คาความสวาง (lightness) คา a หมายถงคาความเปนสเขยว (greenness) ในขณะทคา b หมายถงคาความเปนส เหลอง(yellowness) แลวทาการหาความแตกตางของสระหวางเนอมะพราวขดสดเทยบกบเนอมะพราวขดอบแหง (∆E) ซงสามารถหาไดจากสมการ (5)

2 2 2E ( ) ( ) ( )o p o p o pL L a a b b (5)

เมอ L0, a0, bo เปนคาสของเนอมะพราวขด และ Lp, ap, bp เปนคาสของเนอมะพราวขดอบแหง

2.5.2 การวเคราะหหาปรมาณนามนในเนอมะพราว เตรยมเนอมะพราวขดอบแหงกอนบบและหลงบบนามนดวย

เครองบบไฮดรอลคเพอนาไปหาปรมาณนามนดวยเครองสกดไ ข ม น (Soxtec™ 2 0 5 0 , Foss Analytical AB, Höganäs, Sweden) โดยการเตรยมตวอยาง 2 g ใสลงในกระดาษกรองและนากระดาษกรองใสลงไปในทมเบลพรอมทงนาถวยอลมเนยมทใสป โตรเลยมอเทอร (petroleum ether) เขาเค รองสกด เมอเครองสกดทางานเสรจนาเอาถวยอลมเนยมไปอบดวยเครองอบสญญากาศทอณหภม 60ºC เปนเวลา 24 h แลวนาไปชงเพอหาปรมาณไขมนทมอยในเนอมะพราว (AOAC, 1997)

2.5.3 บบนามนดวยเครองบบไฮดรอลค นาเนอมะพราวขดอบแหงทเตรยมไวหอดวยผาขาวบางแลว

ใสลงในกระบอกบบนามนขนาดเสนผานศนยกลางขนาด 11.5 cm สง 15 cm จากนนบบนามนดวยเครองบบไฮดรอลคโดยใชแรงบบขนาด 5 ton นามนมะพราวทบบไดนาไปกรองแลวทงไวใหใส ทาการประเมนประสทธภาพการบบนามนจากสมการ (6)

%100xm

mEff

oiltotal

pressedoil

pressedoil (6)

เมอ Effoil pressed คอประสทธภาพการบบนามน (%), moil pressed

คอ ปรมาณนามนทบบไดจากเครองไฮดรอลค (g), mtotal oil คอ ปรมาณนามนทมอยทงหมดกอนทาการบบ (g) ซงหาโดยใชเครองสกดไขมน

2.5.4 หาปรมาณกรดไขมน นานามนมะพราวทบบไดจากเครองบบแบบไฮดรอลคไปทา

reaction fatty acid แลววเคราะหดวยเครอง Gas chromate-graphy (Agilent 7890A, Agilent Technologies Inc., USA) โดยนามนมะพราวทผลตเพอใชรบประทานหรอปรงอาหารตองมคณภาพหรอมาตรฐานสวนประกอบของกรดไขมนเปนไปตามขอก าหนดขอ ง Asian and Pacific Coconut Community (2015)

3 ผลและวจารณผล

3.1 ผลการอบแหง จากการทดสอบการอบแหงมะพราวขดดวยเทคนคสเปาเตด

เบดพบวาพฤตกรรมการลดลงของความชนมลกษณะดงแสดงใน Figure 2a และ Figure 2b โดยพฤตกรรมการอบแหงสวนใหญจะอยในชวงของการอบแหงลดลง และพบวาการลดลงของ


68

ความชนมะพราวขดขนอยกบทงอณหภมและปรมาณมะพราวขดในเบดเรมตน เมอพจารณาเฉพาะอณหภมอบแหงพบวาทปรมาณมะพราวขดในเบดเรมตนเดยวกนอณหภมอากาศอบแหงทเพมขนสงผลใหอตราการถายเทความรอนและการถายเทมวล (ความชน) เพมขนจงทาใหความชนในมะพราวขดลดลงเรวขน (Figure 2a)

เมอพจารณาเฉพาะปรมาณมะพราวขดในเบดเรมตนพบวาทอณหภมเดยวกนการเพมขนของปรมาณมะพราวขดจะสงผลใหใชเวลาในการอบแหงมากขนทงนเนองจากวาปรมาณมะพราวขดทมากกวาในเบดเรมตนจะตองใชเวลาในการวนกลบเขาสเบดมากกวาจงทาใหใชเวลาในการลดความชนมากขนดวย ซงพฤตกรรมน

ใหผลเชนเดยวกบการอบแหงขาวโพด (กษมา, 2543) และขาวเปลอก (วธญญ, 2542) โดยเทคนคสเปาเตดเบดสองมต และจาก Figure 2b จะพบวาเมออณหภมอบแหงสง (80ºC) อทธพลของอณหภมอบแหงตอความสามารถในการทาแหงมคามากกวาทอณหภมตากวาซงสงเกตไดจากเสนกราฟทเกอบจะทบกนทงสามระดบปรมาณมะพราวขดในเบดเรมตนซงถงแมวาอณหภมอากาศอบแหงทสงจะสงผลดตอการลดลงของความชนแตสงทตองคานงถงคอคณภาพของมะพราวอบแหงและนามนทได

(a) The effect of temperature at constant initial bed (b) The effect of initial bed at constant temperature

Figure 2 The drying characteristics curve of shredded-coconut by spouted bed technigue


69

3.2 อตราการอบแหง อตราการอบแหงสามารถแสดงในรปของอตราการระเหยนา

และอตราการลดลงของความชน เมอพจารณาอตราการอบแหงในรปของอตราการระเหยนาพบวาการอบแหงขนอยกบปรมาณมะพราวขดในเบดเรมตนโดยเมอพจารณาทอณหภม 60 และ 70ºC พบวาอตราการระเหยนามแนวโนมเพมขนแลวลดลงโดยคาสงสดเกด ขน ทปรมาณเบดเรมตน 1 kg (Figure 3) ท งนเนองจากอตราสวนของปรมาณมะพราวขดเรมตนมความเหมาะสมกบความสามารถในการรบนาของอากาศอบแหง แตทอณหภม 80ºC ซงมอณหภมสงกวายงมความสามารถในการรบนาไดอกแนวโนมการเพมขนของการระเหยนาจงคาเพมขนตลอดชวงปรมาณเบดเรมตนทใชทดสอบ ดงนนการคดอตราการอบแหงโดยดจากอตราการระเหยของนาสามารถใชตรวจสอบหาสมรรถนะการอบแหงไดแตยงไมสามารถอธบายไดถงพฤตกรรมการเปลยนแปลงความชน ซงเมอพจารณาอตราการอบแหงในรปของการลดลงของความชน (Figure 4) นนพบวาอตราการอบแหงจะขนอยกบทงปรมาณมะพราวขดในเบดเรมตนและอณหภมอากาศอบแหงซงสอดคลองกบทางทฤษฎคอเมอปรมาณมะพราวขดในเบดเรมตนมนอยความสามารถในการลดลงของความชนจะมคามากกวาทเบดหนาแนน และอตราการอบแหง (อตราการลดลงของความชน) จะแปรตามอณหภมทใชในการอบแหงนนคออณหภมสงกวาจะมอตราการอบแหงทสงกวาดงนนการใชคาอตราการอบแหงในรปของอตราการระเหยนารวมกบอตราการลดลงของความชนจะทาใหทราบความสามารถในการอบแหงของเครองและพฤตกรรมทแทจรงของการอบแหง

Figure 3 The water evaporation rate of shredded-coconut drying.

Figure 4 The drying rate of shredded-coconut drying.

3.3 ความสนเปลองพลงงานจาเพาะ เนองจากมะพราวขดทนามาใชในการอบแหงมความชน

เรมตนทกอใหเกดคาความเสยดทานภายในสงจงเกดปญหาการจบตวกนของอนภาคมะพราวในระหวางการอบแหงทาใหอนภาคมะพราวขดไมวนกลบเขาสเบด กอใหเกดปญหาโพรงอากาศขนระหวางการอบแหงทางคณะผวจยจงไดทาการพฒนาระบบเปาลมดานขางเพอชวยใหมะพราววนกลบเขาสเบดดงนนพลงงานทตองปอนเขาสระบบการอบแหงจงมสองสวนคอพลงงานไฟฟาทใหกบระบบทาความรอนและพดลมแรงดนสง และพลงงานลมทใชในการทาใหมะพราวเคลอนตวเขาสเบดซงเมอคดเปนคา SEC แลวพบวาอณหภมอากาศอบแหงสงผลกระทบตอคา SEC มากกวาปรมาณมะพราวขดในเบดเรมตน (Figure 5) ท งนเนองจากเมออณหภมอากาศอบแหงเพมขนความตองการพลงงานความรอนเพอปอนใหกบอากาศมคามากขนในขณะทการเพมปรมาณมะพราวขดในเบดเรมตนคา SEC มแนวโนมลดลงแลวเพมขนทงนเนองจากอทธพลของการเพมขนของพลงงานลมทกอใหเกดสเปามคานอยกวาความสามารถในการระเหยนา

Figure 5 The specific energy consumption of shredded-coconut drying.


70

การหาสภาวะทเหมาะตอการอบแหงมะพราวขดดวยเครองอบแหงสเปาเตดเบดทพฒนาขนนนจะพจารณาจากคา SEC รวมกบสมรรถนะการอบแหงในรปของอตราการระเหยนา จากการวเคราะหคาสถต (Table 1) พบวาทสภาวะ อณหภมอากาศอบแหงและปรมาณมะพราวขดในเบดเรมตน 60ºC/ 1.0 kg, 60ºC/ 1.5 kg และ 70ºC/ 1.0 kg นนมคา SEC ตาสดและไมมความแตกตางกนทางสถตทระดบความเชอมน 95 % แตเมอพจารณาทสมรรถนะของการอบแหงพบวาทสภาวะการอบแหง 70ºC/ 1.0 kg นนมคามากกวาสงผลใหอตราการผลตในแตละครงสงกวาจงเปนสภาวะทเหมาะสมในการทางานของเครองอบแหงทพฒนาขน

Table 1 Specific energy consumption and drying rate of shredded-coconut drying. Drying conditions SEC (MJ kg-1)* DR (kg h-1)*T 60ºC, W 0.5 kg 9.42±0.23ab 0.48±0.01a

T 60ºC, W 1.0 kg 8.72±0.15a 0.97±0.02c

T 60ºC, W 1.5 kg 8.64±0.33a 0.95±0.03c

T 70ºC, W 0.5 kg 11.52±0.98e 0.70±0.01b

T 70ºC, W 1.0 kg 8.95±0.55a 1.41±0.07e

T 70ºC, W 1.5 kg 9.26±0.49ab 1.25±0.02d

T 80ºC, W 0.5 kg 11.59±0.25e 0.73±0.02b

T 80ºC, W 1.0 kg 10.02±0.24bc 1.20±0.01d

T 80ºC, W 1.5 kg 10.57±0.25c 1.75±0.03f

* Different letters in the same column indicate significate differences (p<0.05)

3.4 ผลกระทบของอณหภมตอคณภาพของมะพราวขดและนามนมะพราว

3.4.1 คณภาพสของผลตภณฑ มะพราวขดอบแหงทไดจากการทดลองทกระดบอณหภมมส

ขาวไมพบลกษณะของสเหลองหรอสนาตาลปน (Figure 6) ทงนเนองจากการอบแหงใชระยะเวลาสนซงจากลกษณะของเนอมะพราวขดอบแหงทไดนสามารถนาไปใชประโยชนสาหรบการประกอบการทาเบเกอรหรออาหารและขนมทตองการใชมะพราวขดอบแหงแตงหนา และเมอนาตวอยางมะพราวขดอบแหงมาวเคราะหคาความแตกตางของส พบวาทอณหภมอากาศอบแหง 60 70 และ 80ºC มคาสไมแตกตางกนทางสถตทระดบความเชอมน 95% (Table 2)

Figure 6 Shredded-coconut after drying at a temperature of 60, 70 and 80ºC.

Table 2 The effect of drying temperature on color change of dried shredded-coconut. Temperature L a b ∆E* Fresh meat

60ºC 77.72±0.46 76.64±1.18

-0.57±0.05-0.63±0.07

3.39±0.155.83±0.09

2.20±0.41a

70ºC 78.86±0.53 -0.50±0.05 5.92±0.08 2.34±0.52a

80ºC 75.90±1.11 -0.70± 0.00 4.90±0.05 2.06±0.67a

*Different letters in the same column indicate significate differences (p‹0.05)

3.4.2 ประสทธภาพการบบนามนมะพราว จากการสกดนามนในเนอมะพราวอบแหงกอนและหลงการ

บบดวยเครองบบนามนไฮดรอลค เพอวเคราะหหาปรมาณนามนทงหมดทมอยในมะพราวขดอบแหงกอนการบบ และปรมาณนามนทเหลออยหลงผานการบบแลวนน พบวามะพราวขดอบแหงทอณหภม 70 และ 80ºC มประสทธภาพการบบทสงกวา

การอบแหงทอณหภม 60ºC (Table 3) อยางชดเจนแสดงใหเหนวาการอบแหงมะพ ราวขด ท 70 และ 80ºC น นช วยให มประสทธภาพการบบนามนทด ดงนนสภาวะการอบแหงทเหมาะสมทไดจากการทดสอบคออณหภมอากาศอบแหง 70ºC และปรมาณมะพราวขดในเบดเรมตน 1.0 kg จงเปนสภาวะทเหมาะแกการบบนามนดวยเครองบบเยนแบบไฮดรอลค


71

3.4.3 ปรมาณกรดไขมน ผลการทดสอบหารอยละของกรดไขมนทอยในนามนมะพราว

ทบบไดจากเครองบบไฮดรอลค พบวาการเตรยมเนอมะพราวขดอบแหงดวยเครองอบแหงสเปาเตดเบดทพฒนาขนทอณหภมการอบแหง 60 70 และ 80ºC และปรมาณมะพราวขดในเบดเรมตน 1 kg นน คารอยละของกรดไขมนอยในชวงเกณฑมาตรฐานของกรดไขมนทอยในนามนมะพราวดงแสดงใน Table 4 แสดงวาสภาวะการอบแหงทใชไมสงผลตอคณภาพของนามนทได การอบแหงอณหภมสงสามารถทาไดหากระยะเวลาในการอบแหงไมนานจนกอใหเกดการเสอมคณภาพของนามนอนเนองมากจากความรอนซงผลจากการวเคราะหนชวยสนบสนนใหสภาวะการอบแหงทอณหภมอากาศอบแหง 70ºC และปรมาณมะพราวขด

ในเบดเรมตน 1 kg เปนสภาวะทเหมาะสมตออบแหงเพอเตรยมมะพราวขดสาหรบการผลตนามนดวยวธการบบเยน

Table 3 Efficiency of coconut oil production by hydraulic press.

Tempe rature

Total oil in coconut

(g) Oil pressed (g)

Compression efficiency (%)

60ºC 406.78 149.56 36.7770ºC 448.84 234.41 52.2380ºC 446.90 223.57 50.03

Table 4 The effect of drying temperature to percentage of the fatty acids in coconut oil.

Fatty acid

Percent of the fatty acids in coconut oil

Temp. 60ºC Temp. 70ºC Temp. 80ºC Standard

(Asian and Pacific Coconut Community, 2015)

Caproic acid (C6) 0.07 0.07 0.05 < 1.2 Caprylic acid (C8) 4.91 4.67 4.66 3.4 - 15 Capric acid (C10) 5.53 5.51 5.61 3.2 - 15 Lauric acid (C12) 51.09 51.25 51.32 41 - 56 Myristc acid (C14) 19.63 19.65 19.62 13 - 23 Palmitic acid (C16) 8.75 8.76 8.72 4.2 - 12 Stearic acid (C18) 3.19 3.24 3.20 1.0 - 4.7Oleic acid (C18:1) 5.63 5.65 5.65 3.4 - 12

Linoleic acid (C18:2) 1.01 1.00 0.99 0.9 - 3.7

4 สรปผลการทดลอง จากการทดลองศกษาอบแหงมะพราวขดโดยมความชน

เรมตนเฉลย 52 %wb พบวาการอบแหงทอณหภมการอบแหงท 70ºC และปรมาณมะพราวขดในเบดเรมตน 1 kg เปนสภาวะทเหมาะสมสาหรบการอบแหงเพอเตรยมมะพราวขดอบแหงสาหรบการบบนามนดวยเครองอบแหงแบบสเปาเตดเบดทพฒนาขนเนองจากใหคา SEC ตาและมอตราการระเหยนาสง โดยมะพราวขดอบแหงทไดมลกษณะเปนสขาวไมมสนาตาลปน มประสทธภาพการบบนามน 52.23% และคณภาพของนามนทไดอยในเกณฑมาตฐาน

5 กตตกรรมประกาศ คณะผวจยขอขอบคณมหาวทยาลยเทคโนโลยสรนารทใหทน

สนบสนนการวจย

6 เอกสารอางอง กษมา เจนวจตรสกล. 2543. การอบแหงขาวโพดโดยเทคนค

สเปาเตดเบดสองมต. วทยานพนธวศวกรรมศาตรมหาบณฑต, มหาวทยาลยเทคโนโลยพระจอมเกลาธนบร.

เกยรตศกด ใจโต, เทวรตน ตรอานรรค, นาฎชนก ปรางปร, เบจวรรณ วานมนตร, กระว ตรอานรรค. 2557. ผลกระทบของคาความชนตอการเปลยนแปลงสมบตทางกายภาพและความรอนของเนอมะพราวขด . การประชมวชาการสมาคม


72

วศวกรรมเกษตรแหงประเทศไทยครงท 15, 2-4 เมษายน 2557, พระนครศรอยธยา, พระนครศรอยธยา, 557-561.

คมสน หตะแพทย. 2547. การสกดนามนมะพราวบรสทธ. วารสารเกษตรกรรมธรรมชาต 2, 1-5.

จนตนาพร ปนพรม, จฑามาศ บญเลา, โชตพงศ กาญจนประโชต, ฤทธชย อศวราชนย. 2555. ผลกระทบของอณหภมและความหนาของชนวสดตอคณภาพของกากมะพราว. วารสารวทยาศาสตรเกษตร 43(3 พเศษ), 228-231.

ฐานตย เมธยานนท, เสรมพงษ อดเรกรฐ, ประสาน สถตเรองศกด, สมชาต โสภณรณฤทธ. 2549. การศกษาอทธพลของอณหภมอากาศอบแหงทมผลตอการอบแหงมะพราวขดดวยเทคน คฟล อ ได ซ เบด . การประชม วชาการเค รอ ข ายวศวกรรมเครองกลแหงประเทศไทย ครงท 20. 18-20 ตลาคม 2549, ปากชอง, นครราชสมา.

ยงยง แกวกอเกยรต, ปรชญา บญประสทธ, อาณต พลา. 2554. อทธพลของอณหภมอากาศอบแหงตอการลดลงของความชนในกากมะพราวทอบดวยเครองอบแหงแบบสกรลาเลยงอ น ก ร ม ส อ ง ช ด . ก า ร ป ร ะ ช ม ว ช า ก า ร เค ร อ ข า ยวศวกรรมเครองกลแหงประเทศไทย ครงท 25. 19-21 ตลาคม 2554, เมอง, กระบ.

วทญญ รอดประพฒน, สรเชษฐ บารงคร, ณรงคศกด สวรรณวงศ. 2542. การศกษาการอบแหงขาวเปลอกดวยเทคนค สเปาเตดเบด. รายงานวจย มหาวทยาลยเทคโนโลยราชมงคลสวรรณภม.

AOAC. 1997. Methods of Analysis of Association of Official Agricultural Chemists. 17thedn. Washington DC.

Asian and Pacific Coconut Community. APCC standards for virgin coconut oil. Available at: http://www.apccsec.org/document/VCNO.PDF. Accessed on 21 September 2015.

Marmo, L. 2007. Low temperature drying of pomace in spout and spout-fluid beds. Journal of Food Engineering 79, 1179-1190.

Takeuchi, S., Wang, S., Rhodes, M. 2008. Discrete element method simulation of three dimensional conical-base spouted beds. Powder Technology 184, 141-150.

Documents

TSAE Journal Vol.22-1