| บทคัดย่อ: |
ชื่อเรื่อง การพัฒนากระบวนการผลิตและเครื่องมือแปรรูปสมุนไพรขิง ข่า ไพล และขมิ้นชันประหยัดพลังงานและพลังงานทดแทนระดับวิสาหกิจชุมชน
ผู้วิจัย 1. ดร.ภานุวัฒน์ ทรัพย์ปรุง
2. นายประสิทธิ์ โสภา
3. นางอาภาภรณ์ จอมเกล้าเหล้าพีรติกุล
4. นางปัทมเกสร์ ราชธานี
สาขาวิชา วิศวกรรมหลังการเก็บเกี่ยวและแปรสภาพ
คณะวิชา วิศวกรรมศาสตร์
มหาวิทยาลัย มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลอีสาน
ปีที่จัดพิมพ์ 2559
แหล่งทุน รายงานวิจัยฉบับนี้ได้รับทุนสนับสนุนจากมหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคล อีสาน ปีงบประมาณ 2557-2558
บทคัดย่อ
การพัฒนากระบวนการผลิตและเครื่องมือแปรรูปสมุนไพรขิง ข่า ไพล และขมิ้นชันประหยัดพลังงานและพลังงานทดแทนระดับวิสาหกิจชุมชน มีวัตถุประสงค์เพื่อออกแบบและสร้างเครื่องมือการแปรรูปขิงข่าไพลและขมิ้นชัน ประหยัดพลังงาน ใช้พลังงานทดแทน ระดับวิสาหกิจชุมชน เพื่อทดสอบและประเมินสมรรถนะของเครื่องมือ การประหยัดพลังงาน และเพื่อถ่ายทอดเทคโนโลยีและสาธิตการใช้เครื่องมือการแปรรูปแก่กลุ่มเกษตรกรเป้าหมาย
ผลการวิจัยพบว่า เครื่องล้างสมุนไพรระบบน้ำหมุนเวียนมีส่วนประกอบหลัก คือ ส่วนของถังหมุนและชั้นกรอง โครงสร้างเครื่องล้างสมุนไพรระบบน้ำหมุนเวียน ทำจากเหล็กฉาก St 42 ขนาดความกว้าง ยาว และสูงคือ 78, 150 และ 100 เซนติเมตรตามลำดับ การออกแบบและสร้างเครื่องล้างสมุนไพรระบบน้ำหมุนเวียน การออกแบบถังหมุนทรงกระบอกทำจากแผ่นสแตนเลส เกรด 304 ขนาดรูตะแกรงเท่ากับ 2 เซนติเมตร มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง ความยาวและหนาคือ 50, 100 และ 0.15 เซนติเมตร ตามลำดับ ถังรองรับน้ำเสีย ทำด้วยแผ่นสแตนเลส เกรด 304 มีขนาดความกว้าง ยาว สูงและหนาคือ 70, 110, 50 และ 0.1 เซนติเมตร ตามลำดับ และสามารถรองรับน้ำได้ 0.231 ลูกบาศก์เมตร ชุดกรองน้ำ ทำจากแผ่นสแตนเลส มีความกว้าง ยาว สูงและหนาคือ 29.4, 34.4, 4 และ 0.1 เซนติเมตร ตามลำดับ รูตะแกรงขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 0.3 เซนติเมตร ถังน้ำล้างสมุนไพร ทำด้วยแผ่นสแตนเลส มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง ความยาวและหนาคือ 70, 110 และ 0.15 เซนติเมตร ตามลำดับ ต้นกำลังคือ มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับขนาด 746 วัตต์ 220 โวลต์ ความเร็วรอบ 70 รอบต่อนาที ปั๊มน้ำขนาด 180 วัตต์ เครื่องมีความสามารถล้างสมุนไพรได้ 30 กิโลกรัม ในเวลา 30 นาที ใช้น้ำ 0.231 ลูกบาศก์เมตร ผลการวิเคราะห์ความคุ้มค่าทางเศรษฐศาสตร์พบว่า ราคาต้นทุนเครื่อง 46,862 บาท ค่าใช้จ่ายคงที่ ค่าใช้จ่ายแปรผันและจุดคุ้มทุน คือ 53,012 บาทต่อปี 88,781 บาทต่อปี และ 10,619 กิโลกรัมต่อปี ตามลำดับ และระยะเวลาการคืนทุน 0.28 ปี
จากการทดสอบเครื่องหั่นสมุนไพรอเนกประสงค์ มีขนาดความกว้าง ยาว และสูงคือ 30, 50 และ 80 เซนติเมตร ตามลำดับ ทำงานโดยการใช้มอเตอร์ขนาด 746 วัตต์ ความเร็วรอบ 1450 รอบต่อนาที เพื่อขับล้อสายพาน พบว่าเครื่องหั่นสมุนไพรระดับความเร็วรอบ 725 รอบต่อนาที จากผลการทดสอบเครื่องหั่นสมุนไพรอเนกประสงค์พบว่าที่ระดับใบมีด 2 มิลลิเมตร ที่ความเร็วรอบใบมีด1244 รอบต่อนาที ได้ความหนาของขมิ้นชัน ขิง ข่า และตะไคร้ คือ 1.92?0.07 1.44?0.22 1.91?0.09 และ1.31?0.16 มิลลิเมตร ตามลำดับ ซึ่งใกล้เคียงกับความหนาที่กลุ่มเกษตรกรต้องการ ความสามารถในการทำงานสำหรับขมิ้นชัน ขิง ข่า และ ตะไคร้ คือ 40 35 26 และ 33 กิโลกรัมต่อชั่วโมง ตามลำดับ ต้นทุนสร้างเครื่องคือ 18,044 บาท ค่าใช้จ่ายคงที่ และค่าใช้แปรผันคือ 20,660.4 และ81,753.52 บาทต่อปี เมื่อนำเครื่องไปรับจ้างหั่นที่ราคา 10 บาทต่อกิโลกรัม ระยะเวลาคืนทุน 22.70 วัน
เครื่องอบแห้งพลังงานแสงอาทิตย์ แผงรับพลังงานแสงอาทิตย์เป็นแผ่นเรียบมีขนาดความกว้าง ยาว และสูง100 200 และ 14 เซนติเมตรตามลำดับ ทำมุมกับพื้นระดับ 17 องศา ปิดด้วยกระจกใสชั้นเดียวหนา 0.6 เซนติเมตรทั้งหมด 4 ด้าน ด่านล่างปิดทับด้วยสมาร์ตบอร์ด รองด้วยโฟมหนา 1.9 เซนติเมตร และแผ่นเหล็กหนา 0.2 เซนติเมตร โครงสร้างภายในแผงบรรจุสสารเปลี่ยนสถานะและเศษเหล็กมวล 100 กิโลกรัม โครงสร้างของเครื่องอบแห้งทำจากเหล็ก มีขนาดความกว้าง ยาว และสูงคือ 80 100 และ180 เซนติเมตรตามลำดับ และปิดด้วยกระจกใสหนา 0.6 เซนติเมตร 3 ด้าน ปล่องระบายอากาศติดพัดลมกลมสแตนเลสเส้นผ่านศูนย์กลาง 35 เซนติเมตร ห้องอบแห้งประกอบด้วยชั้นผลิตภัณฑ์ 5 ชั้นทำจากแผ่นสแตนเลสหนา 0.2 เซนติเมตร ความกว้าง และยาว 80 และ100 เซนติเมตร ขนาดรูตะแกรงเส้นผ่านศูนย์กลาง 0.32 เซนติเมตร ประสิทธิภาพและความคุ้มค่าทางเศรษฐศาสตร์พบว่าการกักเก็บความร้อน 204.40 MJ ประสิทธิภาพแผงรับพลังงานแสงอาทิตย์มีค่า 48.07 เปอร์เซ็นต์ ค่าใช้จ่ายคงที่และ ค่าใช้จ่ายแปรผัน คือ 28,094 และ 2,499 บาทต่อปี จุดคุ้มทุน402 กิโลกรัมและระยะเวลาคืนทุน40วัน
ผลการออกแบบและสร้างเครื่องคั่วและนวดชาใบหม่อน โครงสร้างเป็นเหล็กฉาก ขนาดกว้าง ยาว และสูงคือ 65,160และ125 เซนติเมตร ตามลำดับ ถังคั่วทำจากสแตนเลสหนา0.15 เซนติเมตร ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางยาวและปริมาตรเท่ากับ 55 105 เซนติเมตร และ1.81ลูกบาศก์เมตร ตามลำดับ ต้นกำลัง มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรง650 วัตต์24 โวลต์ซึ่งมีเกียร์ทดรอบคือ 30 : 1 ควบคุมการหมุนไปและหมุนกลับด้วยรีเลย์ 2ตัว และควบคุมเวลาด้วยไทม์เมอร์3ตัว ถังนวดเป็นทรงกรวยตัดทำจากสแตนเลสหนา 0.15 เซนติเมตร ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางส่วนฐานส่วนปลาย และความยาวเท่ากับ29.6, 19.5 และ 79.9 เซนติเมตร ตามลำดับและมีท่อพันเป็นเกลียวขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง และระยะพิทช์ 1.9 และ 13.5 เซนติเมตร ต้นกำลังถังนวดมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรง 250วัตต์ 24 โวลต์ ความเร็วในการหมุน70 รอบต่อนาที ควบคุมเวลาด้วยไทม์เมอร์ 1 ตัว ผลการทดสอบเครื่องคั่วและนวดชาใบหม่อน ใช้อุณหภูมิในการคั่ว 40,50และ60องศาเซลเซียส ตามลำดับ ที่ความเร็วรอบถังคั่ว 3 รอบต่อนาที อัตราการป้อนใบหม่อน 2.7 กิโลกรัมต่อชั่วโมง เมื่อใช้เวลาในการทดสอบ50นาที หาความชื้นทุก 5 นาที เมื่อความชื้นที่เหมาะสมคือ 32.25 เปอร์เซ็นต์(มาตรฐานเปียก) พบว่าเวลาที่เหมาะสมคือ35,20 และ15 นาที ตามลำดับโดยสีของชาใบหม่อนมีค่า L, a และ b คือ 35.92, -2.08, 15.83ไม่มีความแตกต่างกัน ผลการทดสอบความคุ้มค่าทางเศรษฐศาสตร์ของเครื่องคั่วและนวดชาใบหม่อน พบว่า ราคาต้นทุนเครื่อง ค่าใช้จ่ายคงที่ ค่าใช้จ่ายแปรผัน จุดคุ้มทุนและระยะเวลาคืนทุนคือ 79,710บาท 90,969 และ176,719บาทต่อปี 1,404 กิโลกรัม และ 0.84 ปี ตามลำดับ
เครื่องบดละเอียดเดิมมีกำลังการผลิต 2 กิโลกรัมต่อชั่วโมง เนื่องจากเกิดปัญหาการป้อนวัตถุดิบ ดังนั้นจึงทำการพัฒนาชุดป้อนแบบใบเกลียวหมุนสแตนเลส ประกอบด้วยแกนหมุนและใบเกลียวมีเส้นผ่านศูนย์กลาง ความยาว และระยะพิตซ์ เท่ากับ 0.5, 16 และ 8 เซนติเมตร ตามลำดับ ต้นกำลัง มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับขนาด 1,500 วัตต์ 220 โวลต์ เครื่องมีความสามารถในการบดใบหม่อนและขมิ้นได้ 9.7 กิโลกรัมต่อชั่วโมง เพิ่มขึ้น มีประสิทธิภาพเพิ่มขึ้น 3.85 เท่า ผลการวิเคราะห์ความคุ้มค่าทางเศรษฐศาสตร์พบว่า ราคาต้นทุนการพัฒนาเครื่อง 16,000 บาท ค่าใช้จ่ายคงที่ ค่าใช้จ่ายแปรผัน และจุดคุ้มทุน คือ 18,100 บาทต่อปี 92,795 บาทต่อปี และ 1,967 กิโลกรัม ตามลำดับ และระยะเวลาการคืนทุน 21 วัน
เครื่องปิดผนึกผงชาแบบสุญญากาศ มีขนาด ความกว้าง ยาว และสูง 33, 45 และ 24 เซนติเมตร ตามลำดับ ขนาดของห้องสุญญากาศ ความกว้าง ยาว และลึก 28, 38.5 และ 5 เซนติเมตร ตามลำดับ การสร้างสุญญากาศ ประมาณ -750.06 ปาสคาล ด้วยปั้มสุญญากาศ 0.4 กิโลวัตต์ 10 ลูกบาศก์เมตรต่อชั่วโมง หม้อแปลงไฟฟ้า 220 โวลต์ 50 เฮิรตซ์ อุปกรณ์ปิดปากถุงที่พัฒนาขึ้นจำนวน 1 ชุด มี ความกว้าง ยาว และสูง คือ 4, 23 และ 4 เซนติเมตร ตามลำดับ ผลการทดสอบประสิทธิภาพในการทำงานของเครื่อง พบว่า เวลาในการปิดผนึกที่ 2.5 วินาที ในความร้อนระดับต่ำ เป็นเวลาที่เหมาะสมที่สุดเพราะประหยัดพลังงาน และมีประสิทธิภาพสูงสุด เวลาที่เหมาะสมในการทำสุญญากาศคือ 20 วินาที ผลการทดสอบการปิดผนึกถุงผงชาในถุงพลาสติกโพลีเอทิลีนชนิดความหนาแน่นสูง ขนาดกว้างและยาว คือ 5 และ 6 เซนติเมตร พบว่าสามารถปิดผนึกได้ครั้งละ 7 ถุง ความสามารถในการปิดผนึกได้ 210 ถุงต่อชั่วโมง เพิ่มขึ้น 90 ถุงต่อชั่วโมง และเพิ่มประสิทธิภาพได้ 75 เปอร์เซ็นต์ จากการศึกษาความคุ้มค่าทางเศรษฐศาสตร์ พบว่า ต้นทุนเครื่อง 30,476 บาท รายได้จากการปิดผนึก 0.75 บาทต่อถุง ค่าใช้จ่ายคงที่และค่าใช้จ่ายแปรผัน 34,477 และ 202,369 บาทต่อปี จุดคุ้มทุนและระยะเวลาคืนทุน คือ 47,884 ถุง และ 2.57 ปี
การถ่ายทอดเทคโนโลยีการฝึกอบรมและสาธิตแก่กลุ่มเกษตรผู้แปรรูปสมุนไพร บ้านดงกลาง ตำบลบ้านโต้น อำเภอพระยืน จังหวัดขอนแก่น และกลุ่มเกษตรกรและผู้สนใจทั่วไป รวมทั้งผู้ประกอบการวิสาหกิจชุมชนขนาดเล็กและขนาดย่อม และเผยแพร่บทความทางวิชาการต่างๆ
คำสำคัญ : ขิง, ข่า, ไพล, ขมิ้นชัน, เครื่องมือแปรรูป, ประหยัดพลังงาน, พลังงานทดแทน
ลิขสิทธิ์ของมหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลอีสาน |
| บทคัดย่อ (EN): |
Research Report Title: The Development of Process and Equipment for Processing of Ginger, Galanga, Thai Ginger and Turmeric in Energy saving and Renewable Energy for the Small and Micro Community Enterprise
Research : 1. Dr.Panuwat Supprung
2. Mr.Prasit Sopha
3. Mrs.Apaporn Jomlapeetatigun
4. Mrs.Pattamaket Rachatanee
Department Post harvest and Processing Engineering
Faculty Engineering
University Rajamangala University of Technology Isan
Year 2016
Research Funding This research report is supported by Rajamangala University of Technology Isan
Year 2014 - 2015
The development of process and equipment for herb processing in energy saving for the small and community enterprise, the objectives were to design and create energy saving equipment for herb processing for the small and community enterprise, to test and evaluate the performance of the equipments, and to transfer the technology and demonstrate the use of equipment to the target farmer group.
The main parts of washing machine with water recirculation system are the drum and the filter. The structure is made of steel St 42, 78, 150 and 100 cm of width, length and height respectively. The design and construction herbs washing machine with water, the drum is made from 304 stainless steel sheet and sieve size is 2 cm. The size of the drum is 50, 100 and 0.15 cm of diameter length and thickness, respectively. The wastewater tank is made from stainless steel sheet grade 304, thickness of 0.1 cm size was 70, 110 and 50 cm of width, length and height respectively and capacity is 0.231 m3 of water. The filter set is made from stainless steel sheet 1 mm of thickness and the size is 29.4, 34.4 and 4 cm of width, length and height respectively and sieve size diameter is 0.3 cm. The water tank is made from stainless steel sheet 0.15 cm of thickness and size is 70 and 110 cm of diameter and height. The 746 watt 220 volts electric motor is 70 rpm of speed and pumps power is 180 watt. The total capacities of the machine are 30 kg for 30 minutes and use the water for washing of 0.231 m3. The results of economic evaluation found that machine cost is 46,862 Baht, The fixed cost, variable cost and breakeven point are 53,012, 88,781Baht per year and 10,619 kg per year respectively and payback period is 0.28 years.
Multi-purpose herbs shredder testing, size was 30 and 50 cm of width and length and a height of 80 cm using a 746 watt motor and 1450 rpm to wheel belt drive herbs shredder that speed around 725 rpm. The testing results with 2 millimeter blade at 1244 rpm blade speed found that the thickness of turmeric, ginger, galanga and lemongrass were 1.92 ? 0.07, 1.44 ? 0.22 1.91 ? 0.09 and 1.31 ? 0.16 mm respectively, which was similar to the thickness that farmers need. The capacity of shredder for turmeric, ginger, galangal and lemongrass were 40, 35, 26 and 33 kilogram per hour respectively. The results of economic evaluation, the machine cost is 18,044 baht, fixed cost and variable cost are 20,660.4 and 81,753.52 baht per year. Hire for herb shredding, a price is 10 baht per kilogram. Payback period is 22.70 days
The solar dryer, convection flat solar plate collector of width length and height are 100, 200 and 14 cm respectively. Angle of ground level is 17 degree equal to the latitude of the place close 4 sides with a single-layer of 0.6 cm thickness of glass. The bottoms of solar plate collector was closed with a smart board and 1.9 cm thickness of foam and covered with steel plate thickness of 0.2 cm and filled with wax and scrap collector of 100 kg. The structure of the dryer made from steel and the width length and height are 80 100 and 180 cm, respectively and closed 3 sides with glass thickness of 0.6 cm. The ventilator is stainless blower with diameter of 35 cm. The drying chamber consisted 5 stainless trays and 0.2 cm of thickness and size of 80 and100 cm, sieve size diameter is 0.32 cm. The efficiency and economic value found that heat retention is 204.40 MJ and the efficiency of solar plate collector is 48.07 %. Fixed cost and variable cost are 28,094 and 2,499 Baht/year. The break-even point is 402 kilograms and payback period is 40 days.
The results of design and construction of roasting and rolling machine, the steel structure width, length and height are 65, 160, 125 cm respectively. The roaster is made from the stainless steel thickness of 0.15 cm, and size of diameter, length and volume are 55, 105 cm. and 1.81 m3, respectively. The power is a 650 W, 24 volts DC motor and 30:1 transmission gear ratio. For roaster, forward and backward rotating is controlled by 2 set of relay and the process time is controlled by 3 set of timers. The cone roller is made from stainless steel of 0.15 cm. thickness, and size of the base and top diameter and length are 29.6, 19.5 and 79.9 cm, respectively. A spiral tube diameter and pith are 1.9 and 13.5 cm. A DC motor of 250 watts and 24 volts is the power and speed of 70 rpm, the process time is controller by 1 set of timer. The results of roistered roller machine testing with conditions of temperature 3 levels are 40, 50 and 60 ?C at the fixed rotating speed is 3 rpm with 2.7 kg/h. of feed rate. When the testing time is 50 min and moisture content of sample is collected every 5 min. The results of testing at 32.25 percent (wb) of optimum content, found that the optimum time are 35, 20 and 15 min respectively. The color of mulberry leaves tea with different temperature in L, a, b value are 35.92, -2.08, 15.83 and there are no the difference. The results of the economic testing of the machine found that, the unit cost, fixed cost, variable cost, black even point and payback period are 79,710 Baht, 90,969 and 176,719 Baht per year, 1,404 kg and 0.84 year, respectively.
From the conventional, the grinder production show low capacity about 2 kg/h because of the feeding problem. Therefore, the spiral blade feeder is developed. The spiral blade is made of stainless steel, the comprises a threaded spindle and the diameter, length and pitch are 5, 16 and 8 cm. respectively. The electric motor power is 1,500 watts, 220 volts. Overall capability of grinder is 9.7 kg/h and the efficiency of 3.85 times compared with conventional grinder. The results of economic evaluation found that grinder cost is 16,000 Baht. The fixed cost, variable cost and breakeven point are 18,100, 92,795 Baht per year and 1,967 kg respectively and payback period is 21 days.
The vacuum packing machine for tea powder consist of an additional develop sealer that control to seal a package with a solenoid valve, a vacuum packing machine with size are 33, 45 and 24 cm of width, length and height, respectively, a vacuum chamber with size are 28, 38.5, and 5 cm of width, length and depth, respectively. The vacuum generation with –750.06 Pascal is vacuum pump (10m3/h 220v, 50 Hz of DC. and 0.4 kW of electric power). A developed sealer with size is 4, 23 and 4 of width, length and height, respectively. The results of the machine performance found that it took 2.5 seconds for sealing with low heat that is the most appropriate time because of energy saving and the greatest performance. The appropriate time of vacuum is 20 seconds. The result of sealing high density polyethylene bag for tea powder and size are 5 and 6 cm of width and length found that it could seal is 7 bags per time. The packing capability is 210 bags per hour and the efficiency increased is 75 percent. According to study of economic value, it found that the machine cost is 30,476 Baht, income of sealing is 0.75 Baht per bag, fixed cost and variable cost are 34,477 and 202,369 Baht per year, and breakeven point and payback period are 47,884 bags and 2.57 years, respectively.
Technology transfer, training and demonstration of herb processing for target group was famer group at Baan Dong Glang, Phrayuen District Khon Kaen Province and others framer groups and small and micro community enterprise and public some academic papers.
Keywords : Ginger , Galangal, Thai Ginger, Turmeric, Herb processing equipment, The energy saving, Renewable energy
Copyright of Rajamangala University of Technology Isan |
