News and Articles

ผลของความชื้นต่อคุณสมบัติทางกายภาพของเมล็ดข้าวเหนียวดำ

ผลของความชื้นต่อคุณสมบัติทางกายภาพของเมล็ดข้าวเหนียวดำ


หมวดหมู่: ผลงานวิจัยสมบัติเชิงวิศวกรรมของอาหาร [แผนการสอนและกิจกรรม]
วันที่: 29 ตุลาคม พ.ศ. 2555

ผลของความชื้นต่อคุณสมบัติทางกายภาพของเมล็ดข้าวเหนียวดำ

ผลของความชื้นต่อคุณสมบัติทางกายภาพของเมล็ดข้าวเหนียวดำ

(Effect of moisture content on some physical properties of Black Glutinous rice seeds)

ภาควิชาวิศวกรรมอาหาร คณะวิศวกรรมศาสตร์ สถาบันเทคโนโลยีพระจอมเกล้าเจ้าคุณทหารลาดกระบัง

กันต์รักเรืองเดช, จตุพรจันทสุรวงศ์, อภิณัฐสีตลกาญจน์, วสันต์ อินทร์ตา

บทคัดย่อ

การศึกษาสมบัติทางกายภาพของเมล็ดข้าวเหนียวดำ (Black Glutinous rice seeds) พิจารณาจากความชื้นฐานแห้งที่เมล็ดข้าวเหนียวดำได้รับในช่วง 9.1%-21.1% ทั้งหมด5 ระดับพบว่า [ค่าขนาด (Size) ความยาว (L) ความหนา (M) ความกว้าง (T) ] มีค่าอยู่ในช่วง8.66mm-6.58mm,3.24mm-2.54mm,2.21mm-1.58mmค่าเส้นผ่านศูนย์กลางเฉลี่ยเรขาคณิต (Geometric Mean Diameter, GMD) มีค่าอยู่ในช่วง3.77mm-3.14mmค่าความเป็นทรงกลม (Sphericity) มีค่าอยู่ในช่วง 51.48%-39.10% ค่าน้ำหนัก1000 เมล็ดมีค่าอยู่ในช่วง 29.28g-29.50 g และค่าปริมาตรต่อเมล็ดมีค่าอยู่ในช่วง 20.659mm3-22.312 mm3 จะพบว่าเทื่อความชื้นเพิ่มขึ้นกราฟมีแนวโน้มเพิ่มขึ้นแบบเชิงเส้น ในทางกลับกันค่าความหนาแน่นจริง (True density) มีค่าอยู่ในช่วง 1.4392g/ml-1.3981 g/ml จะพบว่าเมื่อค่าความชื้นเพิ่มขึ้นกราฟมีแนวโน้มจะลดลงแบบเชิงเส้น เมื่อนำเมล็ดข้าวเหนียวถั่วดำที่ความชื้นต่างกันมาหาค่ามุมตั้งต้น (Angle of repose) และ สัมประสิทธิ์ความเสียดทานสถิต (Static coefficient of friction ) กับพื้นที่ผิวต่างกันคือ ไม้ อะลูมิเนียม และ ยาง จะพบว่าเมื่อระดับความชื้นเพิ่มมากขึ้นกราฟของพื้น ไม้ และ อลูมิเนียมมีแนวโน้มเพิ่มขึ้นแบบเชิงเส้น ในขณะทีพื้น ยาง ลดลงแบบเชิงเส้น

1.บทนำ

ข้าวเหนียวดำ (Black Glutinous rice) ชื่อวิทยศาสตร์ Oryza sativa var. glutinosa เป็นข้าวที่มีลักษณะเด่นคือการติดกันเหมือนกาวของเมล็ดข้าวที่สุกแล้ว ปลุกมากทางภาคอีสานของประเทศไทยและ ประเทศลาว ข้าวเหนียวดำจะมีสารอาหาร คือ "โอพีซี" (OPC) มีสรรพคุณช่วยชะลอการแก่ก่อนวัย และความเสื่อม ถอยของร่างกาย โดยสารโอพีซีที่พบในข้าวเหนียวดำ เป็นสารชนิดเดียวกับสารสกัดที่ได้ จากองุ่นดำองุ่นแดง เปลือกสน โอพีซี หรือ OligomericProanthocyanidin Complexes (OPCs) เป็นสารที่พบในเมล็ด ดอกและเปลือก ของผักผลไม้เปลือกแข็ง เป็นหนึ่งในสารตระกูลฟลาโวนอยด์ ถูกค้นพบโดย ศาสตราจารย์ ดอกเตอร์ แจ๊ค มาสเควอริเย (Dr. Jack Masquelier) ชาวฝรั่งเศส เป็นผู้ค้นคว้าและคิดค้นการสกัดสาร OPC ให้มีความบริสุทธิ์โดยปราศจากสารปลอมปนพวกแทนนิน (สารรสฝาด ที่มีโมเลกุลใหญ่กว่า OPC)

อันที่จริง บทบาทเดิมของ OPC คือ เป็นสารต้านอนุมูลอิสระที่เคลื่อนที่ได้คล่องแคล่ว มีอนุภาพสูงกว่าวิตามินซี 20 เท่า และสูงกว่าวิตามินอีกว่า 50 เท่า จึงได้รับขนานนามว่า Super antioxidant นอกจากนี้เมื่อทาน OPC ร่วมกับวิตามินซี จะช่วยเสริมฤทธิ์ให้วิตามินซีที่ถูกใช้ให้คืนสภาพกลับมาใช้ใหม่ได้ บางคนจึงเรียก OPC ว่าเป็น Vitamin C cofactor อีกทั้งยังสามารถละลายได้ทั้งในน้ำและในน้ำมัน จึงสามารถแทรกซึมไปได้ทุกส่วนของเซลล์ร่างกาย แม้กระทั่งเซลล์สมอง เพราะสามารถผ่านเยื่อหุ้มหลอดเลือดสมองไปยังเนื้อสมองได้ (Blood Brain Barrier) จึงน่าจะสามารถเป็นอาหารเสริมที่ดูแลร่างกายแบบองค์รวมที่ดีตัวหนึ่ง

สมบัติทางกายภาพของเมล็ดข้าวเหนียวดำต่อผลของความชื้น ได้แก่ ขนาดของเมล็ด (Size) เส้นผ่านศูนย์กลางเฉลี่ย (Geometric Mean Diameter) ค่าความเป็นทรงกลม (Sphericity) ปริมาตร (Volume) มวล 1000เมล็ด (Mass) ความหนาแน่นจริง (True density) ความหนาแน่นรวม (Bulk density) ความพรุน (Porosity) และ สัมประสิทธิ์ความเสียดทานสถิต (Static coefficient of friction) การศึกษาสมบัติทางกายภาพของเมล็ดข้าวเหนียวดำนี้มีความสำคัญ ต่อการออกแบบเครื่องจักร และกระบวนการผลิตแปรรูป เช่นการคัดแยก การทำความสะอาด จนถึงการเก็บรักษา

ตัวแปรต่างๆในการทดลอง

L ด้านที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางยาวที่สุด (mm)

W เส้นผ่านศูนย์กลางยาวที่สุดที่ตั้งฉากกับ L (mm)

T ด้านเส้นผ่านศูนย์กลางยาวที่สุดที่ตั้งฉากกับ W และ L (mm)

GMD ค่าเส้นผ่านศูนย์กลางเฉลี่ยเชิงเรขาคณิต (mm)

Sp ค่าความเป็นทรงกลม

Pr ค่าความพรุน (%)

%Mcw.b. ค่าเปอร์เซ็นต์ความชื้นฐานเปียก (%Wb)

MwMi ปริมาณน้ำที่ระดับความชื้นเริ่มต้น (g)

Mb น้ำหนักเมล็ด (น้ำหนักรวม-น้ำหนักภาชนะ) (g)

M น้ำหนักเฮกเซน (g)

Ms น้ำหนักรวมของเมล็ด (g)

µ สัมประสิทธิ์ความเสียดทานสถิต

ρb ความหนาแน่นรวม (g/ml)

ρs ความหนาแน่นเนื้อ (g/ml)

ρ ความหนาแน่นเฮกเซน (g/ml)

V ปริมาตรต่อหนึ่งเมล็ด (ml)

Vb ปริมาตรภาชนะ (ml)

Mi ค่าความชื้นเริ่มต้น (%Wb)

Mf ค่าความชื้นที่ต้องการ

Wi น้ำหนักถั่ว 1,000 เมล็ด (g)

Proj พื้นที่ภาพฉาย (cm2)

θ ค่ามุม (องศา

2.วัตถุดิบและวิธีการทดลอง 2.1 การเตรียมวัตถุดิบ

เมล็ดข้าวเหนียวดำที่ใช้ในการทดลองผลิตโดยบริษัทไร่ทิพย์บรรจุในถุงผนึกอย่างดีจะถูกนำมาคัดแยกเมล็ดที่ไม่สมบูรณ์ออก เพื่อให้ได้เฉพาะเมล็ดที่สมบูรณ์สำหรับใช้ในการทดลอง

2.2 หาความชื้นเริ่มต้น

เมล็ดข้าวเหนียวดำจะถูกนำมาหาค่าความชื้นเริ่มต้นด้วยการนำเมล็ดตัวอย่างจำนวนหนึ่งมาแบ่งใส่ไว้ในถ้วยฟอยล์ 3 ถ้วย ทำการบันทึกค่าน้ำหนักของแต่ละถ้วย จากนั้นจึงนำเข้าอบในเตาอบที่อุณหภูมิ 105 เป็นระยะเวลา 120 นาที จึงนำเมล็ดตัวอย่างออกมาชั่งน้ำหนักเพื่อทราบค่ามวลของน้ำ และนำตัวอย่างเข้าไปอบในเตาอบที่อุณหภูมิ เดิมอีกรอบ เป็นเวลา 30 นาที และนำเมล็ดตัวอย่างออกมาชั่งน้ำหนักอีกครั้งเพื่อหาค่าน้ำหนักคงที่ของน้ำ และนำค่าที่ได้มาทำการคำนวณหาค่าความชื้นทั้ง ฐานแห้ง ตามสมการดังนี้

ผลของความชื้นต่อคุณสมบัติทางกายภาพของเมล็ดข้าวเหนียวดำ

2.3 การปรับความชื้น

เมื่อคำนวณหาค่าเปอร์เซ็นต์ความชื้นเริ่มต้นแล้วนำเมล็ดตัวอย่างชุดละ1000เมล็ดปรับค่าเปอร์เซ็นต์ความชื้น โดยแบ่งเป็น 4 ระดับโดยจะเพิ่มความชื้นครั้งละ3%คำนวณหาระดับปริมาณน้ำที่ต้องเติมเพื่อให้ได้ค่าเปอร์เซ็นต์ความชื้นที่ต้องการเติมน้ำลงในถุงเก็บความชื้นพร้อมตัวอย่างในแต่ละชุดการทดลองจากนั้นปิดปากถุงโดยใช้ vacuum sealจากนั้นจึงนำถุงเมล็ดตัวอย่างทั้ง 4 ถุงไปแช่ในตู้แช่ปรับความเย็นที่อุณหภูมิ 5 เป็นเวลา 1 สัปดาห์ โดยในระยะเวลาดังกล่าวถุงเมล็ดตัวอย่างจะถูกเขย่าทุกๆ 2 วันเพื่อกระจายความชื้นให้ทั่วถึง มวลน้ำที่เพิ่มเข้าไป

ผลของความชื้นต่อคุณสมบัติทางกายภาพของเมล็ดข้าวเหนียวดำ

2.4 คุณสมบัติทางกายภาพ

2.4.1ขนาด (Size)

เมล็ดข้าวเหนียวดำจำนวน 100 เมล็ดจะถูกนำมาวัดค่า ความยาว ความกว้างและความหนา ด้วย เวอร์เนียร์คาลิปเปอร์

2.4.2 ศูนย์กลางเฉลี่ยเชิงเรขาคณิต (Geometric mean Diameter, GMD)

คำนวณหาขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางเฉลี่ยเรขาคณิตโดยการนำค่า L, M, T ที่หาได้จากการวัดขนาดของเมล็ดข้าวเหนียวดำจำนวน 100 เมล็ดมาคำนวณจากสมการ

ผลของความชื้นต่อคุณสมบัติทางกายภาพของเมล็ดข้าวเหนียวดำ

2.4.3 ความเป็นทรงกลม

ความเป็นทรงกลมสามารถคำนวณได้จากสมการ

ผลของความชื้นต่อคุณสมบัติทางกายภาพของเมล็ดข้าวเหนียวดำ

2.5 พื้นที่ภาพฉาย

เตรียมเมล็ดข้าวเหนียวดำที่ความชื้นที่ต้องการนำเมล็ดข้าวที่เตรียมมาเรียงบนกระดาษที่ตัดกับสีของเมล็ดถข้าวเหนียวดำ จำนวนความชื้นละ 50 เมล็ด ถ่ายรูปเมล็ดถข้าวที่เรียงแล้วโดยตั้งกล้องให้ตักฉากกับพื้นผิว นำไปลงในโปรแกรม PhotoShopเพื่อ Cropภาพหา Pixelของภาพ 1x1จากนั้น Cropภาพเมล็ดแต่ละเมล็ดหา Pixelนำมาคำนวณหาพื้นที่ของเมล็ดถั่วขาวจากสูตร

ผลของความชื้นต่อคุณสมบัติทางกายภาพของเมล็ดข้าวเหนียวดำ

2.6 ความหนาแน่นจริง (True density,ƿs)

การหาความหนาแน่นจริงของเมล็ดข้าวเหนียวดำโดยใช้หลักการแทนที่ของของเหลวโดยใช้ขวด Pyrometer และของเหลวที่ใช้คือ Hexane โดยhexane มีแรงตึงผิวต่ำไม่ซึมเข้าในเมล็ดระหว่างการทดลองหาความหนาแน่นของHexane โดยการบรรจุ Hexane ในขวด pyrometer ที่ทราบปริมาตรแน่นอนจนเต็มแล้วชั่งน้ำหนักจากนั้นนำเมล็ดข้าวเหนียวดำมาใส่ในขวดแล้วนำไปชั่งน้ำหนักอีกครั้งจะสามารถหาค่าปริมาตรได้จากสมการ

ผลของความชื้นต่อคุณสมบัติทางกายภาพของเมล็ดข้าวเหนียวดำ

แล้วนำค่าปริมาตรที่ได้มาหาค่าความหนาแน่นจริงได้จากสมการ

ผลของความชื้นต่อคุณสมบัติทางกายภาพของเมล็ดข้าวเหนียวดำ

2.7 ความหนาแน่นรวม (Bulk density, ƿb)

ความหนาแน่นรวมคืออัตราส่วนระหว่างมวลกับปริมาตร หาได้จากการนำเมล็ดข้าวเหนียวดำมาใส่ภาชนะที่ทราบปริมาตรจรเต็มพอดี จากนั้นปาดส่วนที่เกินออกให้เสมอภาชนะแล้วนำไปชั่งน้ำหนักด้วยเครื่องชั่งดิจิตอล โดยทำการทดลอง ซ้ำ 3 ครั้ง ความหนาแน่นรวมหาได้จากสมกา

ผลของความชื้นต่อคุณสมบัติทางกายภาพของเมล็ดข้าวเหนียวดำ

2.8 ความพรุน (porosity)

ความพรุนคือค่าที่แสดงปริมาณช่องว่างที่มีอยู่ในเมล็ดข้าวเหนียวดำสามารถหาได้จากสมการ

ผลของความชื้นต่อคุณสมบัติทางกายภาพของเมล็ดข้าวเหนียวดำ

2.9 การวัดพื้นที่เอียง

วัดพื้นที่เอียงโดยเตรียมเมล็ดข้าวเหนียวดำที่ความชื้นที่ต้องการคัดเลือกเมล็ดข้าวเหนียวดำจำนวน 10 เมล็ด นำเมล็ดข้าวเหนียวดำทีคัดเลือกไว้ไปทดสอบพื้นที่เอียง 3 แบบ คือ แผ่นไม้ แผ่นยาง และแผ่นอลูมิเนียม

ผลของความชื้นต่อคุณสมบัติทางกายภาพของเมล็ดข้าวเหนียวดำ

2.10 ความเร็วสุดท้าย

วัดความเร็วสุดท้ายโดยเตรียมเมล็ดข้าวเหนียวดำที่ความชื้นที่ต้องการนำเมล็ดข้าวเหนียวดำที่เตรียมไว้ใส่ในเครื่องปรับความเร็วรอบของมอเตอร์พอให้ถั่วลอยนำเครื่องวัดความเร็วลมวัดค่าความเร็วลมที่เมล็ดถั่วลอย

ผลของความชื้นต่อคุณสมบัติทางกายภาพของเมล็ดข้าวเหนียวดำ

รูปที่ 1 Terminal velocity measurement by Anemometer

ตารางที่ 1 แสดงคุณสมบัติทางกายภาพของเมล็ดข้าวเหนียวดำที่ความชื้นเริ่มต้น

ผลของความชื้นต่อคุณสมบัติทางกายภาพของเมล็ดข้าวเหนียวดำ

3.ผลที่ได้และวิจารณ์ผลการทดลอง

จากการศึกษาเปรียบเทียบคุณสมบัติทางกายภาพของเมล็ดข้าวเหนียวดำที่ความชื้นแตกต่างกัน 5 ระดับ

3.1 ขนาด

ขนาดของเมล็ดข้าวเหนียวดำ ด้าน L,M,T จะมี ค่ามากขึ้นเมื่อความชื้นเพิ่มขึ้น (แปรผันตรง) ดัง รูปที่2

L = 0.0032Mc + 7.5792 (R² = 0.6042)

M= 0.0046Mc+ 2.8104 (R² = 0.7494)

T= 0.0180Mc + 1.6023 (R² = 0.9928)

เนื่องจากแป้งในเมล็ดข้าวเหนียวดำดูดน้ำเข้าไปทำให้เมล็ดพองตัวขึ้นซึ่งตรงกับผลการทดลองของjatropha seed (D.K. Garnayak et al.,2008)

ผลของความชื้นต่อคุณสมบัติทางกายภาพของเมล็ดข้าวเหนียวดำ

รูปที่ 2 ความสัมพันธ์ระหว่าง ขนาด กับ ความชื้น

3.2 ตวามเป็นทรงกลม

ความเป็นทรงกลมของเมล็ดข้าวเหนียวดำจะเพิ่มขึ้นเมื่อระดับความชื้นเพิ่มขึ้น (แปรผันตรง) ดัง รูปที่3

Sp= 0.152Mc+ 42.975 (R² = 0.9741)

เนืองจากความเป็นทรงกลมจะมีความสัมพันธ์กับขนาด ความกว้าง ความยาว ความหนา ของเมล็ดข้าวเหนียวดำตามสมการการหาความเป็นทรงกลมซึ่งมีความชันของกราฟมากกว่าผลการทดลองของ green wheat (Majdi A. Al-Mahasneh&Taha M. Rababah, 2007)

ผลของความชื้นต่อคุณสมบัติทางกายภาพของเมล็ดข้าวเหนียวดำ

รูปที่ 3 ความสัมพันธ์ระหว่างความเป็นทรงกลมกับความชื้น

3.3 พื้นที่ภาพฉาย

พื้นที่ภาพฉายจะมีค่ามากขึ้นเมื่อความชื้นเพิ่มขึ้น (แปรผันตรง) ดัง รูปที่4

A= 0.0025Mc + 0.1603 (R² = 0.9793)

เนื่องจากแป้งในเมล็ดข้าวเหนียวดำดูดน้ำเข้าไปทำให้เมล็ดพองตัวขึ้นซึ่งความชันของกราฟน้อยกว่าผลการทดลองของlinseed (Selvi et al.,2006)

ผลของความชื้นต่อคุณสมบัติทางกายภาพของเมล็ดข้าวเหนียวดำ

รูปที่ 4 ความสัมพันธ์ระหว่างพื้นที่ภาพฉายกับความชื้น

3.4 ความหนาแน่นจริง

ความหนาแน่นจริงของเมล็ดข้าวเหนียวดำจะลดลงเมื่อความชื้นเพิ่มขึ้น (แปรผกผัน) ดัง รูปที่5

Ƿs = -0.0023Mc + 1.4505 (R² = 0.9997)

เนื่องจากความชื้นที่เพิ่มขึ้นเมล็ดเกิดการพองตัว ทำให้มีปริมาตรเพิ่มขึ้น แต่มวลเพิ่มขึ้นเล็กน้อยเนื่องจากข้าวเหนียวดำมี อะไมโลสและอะไมโลแพคตินซึ่งเป็นสารกึ่งผลึก ทำให้ดูดซึมน้ำเข้าไปได้น้อยมากที่อุณหภูมิห้องทำให้มีปริมาตรเพิ่มขึ้น แต่มวลเพิ่มขึ้นเล็กน้อยซึ่งมีความชันของกราฟมากกว่าผลการทดลองของgreen wheat (Majdi A. Al-Mahasneh&Taha M. Rababah, 2007)

ผลของความชื้นต่อคุณสมบัติทางกายภาพของเมล็ดข้าวเหนียวดำ

รูปที่ 5 ความสัมพันธ์ระหว่างความหนาแน่นจริงกับความชื้น

3.5 ความหนาแน่นรวม

ความหนาแน่นรวมจะมีค่าลดลงเมื่อความชื้นเพิ่มขึ้น (แปรผกผัน) ดัง รูปที่6

Ƿb= -0.0053Mc + 0.8806 (R² = 0.9845)

เพราะเมล็ดที่พองตัวขึ้น ทำให้มีปริมาตรเพิ่มขึ้น แต่มวลเพิ่มขึ้นเล็กน้อยซึ่งมีความชันของกราฟมากกว่าผลการทดลองของgreen wheat (Majdi A. Al-Mahasneh&Taha M. Rababah,2007)

ผลของความชื้นต่อคุณสมบัติทางกายภาพของเมล็ดข้าวเหนียวดำ

รูปที่ 6 ความสัมพันธ์ระหว่างความหนาแน่นรวมกับความชื้น

3.6 ความพรุน

ความพรุนจะมีค่าเพิ่มขึ้นเมื่อความชื้นเพิ่มขึ้น (แปรผันตรง) ดัง รูปที่7

ɛ = 0.2846Mc + 39.1916 (R² = 0.9721)

เนื่องจากเมล็ดพองตัวขึ้น ช่องว่างของรูพรุนก็ขยายตัวขึ้นซึ่งมีความชันของกราฟมากกว่าผลการทดลองของjatropha seed (D.K. Garnayak et al.,2008)

ผลของความชื้นต่อคุณสมบัติทางกายภาพของเมล็ดข้าวเหนียวดำ

รูปที่ 7ความสัมพันธ์ระหว่างความพรุนกับความชื้น

3.7 ระหว่างสัมประสิทธ์ของแรงเสียดทานสถิต

สัมประสิทธ์ความเสียดทานสถิตต่อพื้นไม้และพื้น อะลูมิเนียม มีค่าเพิ่มขึ้น เมื่อความชื้นเพิ่มขึ้น (แปรผันตรง) ส่วนค่าสัมประสิทธ์ความเสียดทานสถิตต่อพื้นยางจะมีค่าลดลงเมื่อปริมาณควาชื้นเพิ่มขึ้น (แปรผกผัน) ดัง รูปที่8

Rubber: µ= -0.0148x + 0.865 (R² = 0.9651)

Wood: µ= 0.0086x + 0.4368 (R² = 0.9985)

Aluminum: µ= 0.0040x + 0.4703 (R² = 0.9517)

เนื่องจากความชื้นที่เพิ่มขึ้นทำให้เกิดฟิล์มความชื้นที่ผิวสัมผัสระหว่างเมล็ดและตัวพื้นจึงมีแรงเสียดทานมากขึ้นค่าสัมประสิทธิ์ความเสียดทานสถิตย์จึงเพิ่มสูงขึ้น ซึ่งผลที่ได้ตรงกับneem nuts (Visvanathan et al., 1996) แต่ในกรณีพื้นยาง ความชื้นเพิ่มขึ้นค่าสัมประสิทธิ์ความเสียดทานสถิตย์มีค่าลดลง เพราะพื้นยางเป็นวัสดุเหนียว มีค่าสัมประสิทธิ์ความเสียดทานสถิตย์สูง เมื่อเมล็ดข้าวเหนียวดำมีความชื้นเพิ่มขึ้น เมล็ดมีความเป็นทรงกลมมากขึ้นจึงกลิ้งตกลงมาตามแนวพื้นเอียงได้ง่ายค่าสัมประสิทธิ์ความเสียดทานสถิตย์ ณ.ผิวสัมผัสมีค่าลดลง

ผลของความชื้นต่อคุณสมบัติทางกายภาพของเมล็ดข้าวเหนียวดำ

รูปที่ 8 ความสัมพันธ์ระหว่างสัมประสิทธ์ของแรงเสียดทานสถิตกับความชื้น

3.8 ความเร็วสุดท้าย

ความเร็วสุดท้ายจะมีค่าลดลงเมื่อความชื้นเพิ่มขึ้น (แปรผกผัน) ดัง รูปที่9

T.V. = -0.0340x + 9.3225 (R² = 0.9825)

เนื่องจากความชื้นเพิ่มขึ้นเมล็ดพองตัวขึ้น พื้นที่รับแรงลมมากขึ้น ทำให้เมล็ดลอยง่ายขึ้นความเร็วสุดท้ายจึงน้อยลงซึ่งต่างจากผลการทดลองของlinseed (Selvi et al.,2006)

ผลของความชื้นต่อคุณสมบัติทางกายภาพของเมล็ดข้าวเหนียวดำ

รูปที่ 9 ความสัมพันธ์ระหว่างความเร็วสุดท้ายกับความชื้น

4.สรุปผลการทดลอง

จากการทดลองจะเห็นว่า จากการวาดกราฟซึ่งได้จากผลการทดลองสมบัติทางกายภาพของเมล็ดข้าวเหนียวดำพบว่าโดยภาพรวมแล้ว จะมีความเป็นเชิงเส้นหรือเป็นเส้นตรงมาก ทั้งนี้เนื่องจากเมล็ดข้าวเหนียวดำที่มีขนาดที่เป็นมาตรฐาน และเมื่อนำเมล็ดข้าวเหนียวดำไปปรับความชื้นเพื่อทำการทดลอง ผลปรากฏว่าโดยส่วนมากของเมล็ดข้าวเหนียวดำที่นำไปปรับความชื้นลักษณะภายนอกของเมล็ดข้าวเหนียวดำมีการเปลี่ยนแปลงโดยที่เมล็ดข้าวเหนียวดำมีการพองตัวหรือ ขยายตัวเนื่องจากมวลน้ำที่เพิ่มขึ้น ขนาด (Size) และความเป็นทรงกลม (shpericity)

ถ้าวัดขนาดของเมล็ดข้าวเหนียวดำที่ความชื้นตั้งแต่9.1%-21.1%สังเกตว่าทั้งขนาดเมล็ด เส้นผ่านศูนย์กลางเฉลี่ย ความเป็นทรงกลม มีค่าเพิ่มขึ้น เมื่อปรับความชื้นเพิ่มขึ้น สำหรับเมล็ดข้าวเหนียวดำ สรุปได้ว่า ขนาด ความยาว ความกว้าง ความหนา เส้นผ่านศูนย์กลางเฉลี่ย และความเป็นทรงกลม แปรผันตรงกับความชื้น

ค่าความหนาแน่นรวม (Bulk density)

ในการทดลองหาค่าความหนาแน่นรวมที่ความชื้นตั้งแต่9.1%-21.1% ค่าความหนาแน่นรวมจะมีค่าลดลง จึงสรุปว่า สำหรับเมล็ดข้าวเหนียวดำแล้ว ความชื้นจะแปรผกผันกับความหนาแน่นรวม

ค่าความหนาแน่นเนื้อ (True density)

ในการทดลองหาค่าความหนาแน่นเนื้อที่ความชื้นตั้งแต่9.1%-21.1% ค่าความหนาแน่นเนื้อจะมีค่าลดลง จึงสรุปว่า สำหรับเมล็ดข้าวเหนียวดำแล้ว ความชื้นจะแปรผกผันกับความหนาแน่นเนื้อ

ค่าสัมประสิทธิ์ความเสียดทานสถิต (Static coefficientfriction) ของข้าวเหนียวดำ

การวัดค่าในการทดลองที่ความชื้นเริ่มต้น โดยให้เมล็ดข้าวเหนียวดำไถลบนพื้นเอียง ที่เป็นพื้นไม้ พื้นยาง พื้นอลูมิเนียม ได้จากการวัดมุมแล้วหาค่าสัมประสิทธิ์ความเสียดทานได้ค่าหนึ่งในทั้ง 3 ชนิดของพื้นเอียง ที่ความชื้นตั้งแต่9.1%-21.1% แล้วหาสัมประสิทธิ์ความเสียดทานตามขั้นตอนเดิมพบว่า ถ้าใช้พื้นไม้และพื้นอลูมิเนียมพบว่า เมื่อปรับความชื้นเพิ่มขึ้น พบว่าค่าสัมประสิทธิ์ความเสียดทานสถิตมีค่าเพิ่มขึ้น แต่ในขณะเดียวกันหากใช้พื้นเอียงที่เป็นพื้นยาง เมื่อปรับความชื้นเพิ่มขึ้น พบว่าค่าสัมประสิทธิ์ความเสียดทานสถิตมีค่าลดลง ดังนั้นในการออกแบบผนังท่อ หรือผนังท่อไซโลถ้ามีการปรับความชื้นเมล็ดข้าวเหนียวดำ ควรใช้พื้นเอียงที่เป็นยาง

การศึกษาพื้นที่ภาพฉาย (Projected area) ของข้าวเหนียวดำ

นการศึกษาพื้นที่ภาพฉายของเมล็ดข้าวเหนียวดำที่ความชื้นตั้งแต่9.1%-21.1% เมล็ดข้าวเหนียวดำจะมีขนาดพื้นที่ภาพฉายเพิ่มขึ้น ดังนั้นสำหรับข้าวเหนียวดำพื้นที่ภาพฉายแปรผันตรงกับความชื้น

การศึกษาความเร็วสุดท้ายของเมล็ดข้าวเหนียวดำ (Terminal velocity)

เมื่อเมล็ดข้าวเหนียวดำที่มีความชื้นตั้งแต่9.1%-21.1% จะส่งผลให้เมล็ดข้าวเหนียวดำมีขนาดใหญ่ขึ้นแต่มวลจะเพิ่มขึ้น น้อยมาก จึงทำให้เมล็ดข้าวเหนียวดำที่มีความชื้นมากใช้แรงลมในการเป่าให้ลอย น้อย กว่า เมล็ดข้าวเหนียวดำที่มีความชื้นน้อย

อ้างอิง

http://www.pleasehealth.com/index.php?option=com_content&view=article&id=532:-opc-&catid=5:good-health&Itemid=7

http://th.wikipedia.org/wiki/ข้าวเหนียว

D.K. Garnayak,R.C. Pradhan,S.N. Naik,N. Bhatnagar

Moisture-dependent physical properties of jatropha seed (JatrophacurcasL.)

Industrial Crops and Products, (27) (1) (2008) ,pp 123-129

Majdi A. Al-Mahasneh&Taha M. Rababah

Effect of moisture content on some physical properties of green wheatFood Eng., (79) (4) 2007,pp1467-1473

Selvi et al., 2006K.C. Selvi, Y. Pinar, E. Yeşiloğlu

Some physical properties of linseed

Biosyst. Eng., 95 (4) (2006) , pp. 607-612

Visvanathan et al., 1996R. Visvanathan, P.T. Palanisamy, L. Gothandapani, V.V. Sreenarayanan

Physical properties of neem nut

J. Agric. Eng. Res., 63 (1996) , pp. 19-26



ข่าวและบทความที่เกี่ยวข้อง
ผลของความชื้นต่อคุณสมบัติทางกายภาพของเมล็ดข้าวบาร์เลย์
ผลของความชื้นต่อคุณสมบัติทางกายภาพของเมล็ดข้าวบาร์เลย์ (Effect of moisture content on some physical properties of Barley) สาขาวิชาวิศวกรรมอาหาร คณะวิศวกรรมศาสตร์ สถาบันเทคโนโลยีพระจอมเกล้าเจ้าคุณทหารลาดกระบัง วริศรา สาระนิตย์ , อริสรา เลียงประสิทธิ์ , เอกนุช แย้มเกษร, วสันต์ อินทร์ตา บทคัดย่อ การศึกษาสมบัติทางกายภาพของข้าวบาร์เลย์ (Barley) พิจารณาจากความชื้นฐานแห้งที่เมล็ดข้าวบาร์เลย์ได้รับในช่วง 2.52% ถึง 14.52% ทั้งหมด 5 ระดับ พบว่า [ค่าขนาด (Size) ความยาว (L) ความกว้าง (W) ความหนา (T) ] มีค่าอยู่ในช่วง4.00 -6.50 mm , 3.00 - 4.75 mm , 2.25 - 3.25 mm ตามลำดับ ค่าเส้นผ่านศูนย์กลางเฉลี่ยเชิงเรขาคณิต (Geometric Mean Diameter , GMD) มีค่าอยู่ในช่วง 3.30 - 4.17 mm ค่าความเป็นทรงกลม (Sphericity) มีค่าอยู่ในช่วง 0.66 - 1.06% ค่าน้ำหนัก 1,000 เมล็ดของเมล็ดข้าวบาร์เลย์ (1,000 seeds mass) มีค่าอยู่ในช่วง 35.91-41.94g ค่าความหนาแน่นเนื้อ (True density) มีค่าอยู่ในช่วง 1.38 - 1.65 g/ml ค่าความพรุน (Porosity) มีค่าอยู่ในช่วง 42.2040-46.3863% และค่าความเร็วสุดท้าย (Terminal Velocity) มีค่าอยู่ในช่วง 9.62 -13.20 rpm จะพบว่า เมื่อความชื้นเพิ่มขึ้นกราฟมีแนวโน้มเพิ่มขึ้นแบบเป็นเชิงเส้น แต่ในทางกลับกันพบว่าค่าความหนาแน่นรวม (Bulk density) ค่าความหนาแน่นเนื้อ (True density) และค่าความเป็นทรงกลม (Sphericity) เมื่อความชื้นเพิ่มขึ้นกราฟมีแนวโน้มลดลงแบบเป็นเชิงเส้น และเมื่อนำเมล็ดข้าวบาร์เลย์ที่มีความชื้นในระดับที่ต่างกันมาหาค่าสัมประสิทธิ์ความเสียดทานสถิต (Static coefficient of friction) กับพื้นผิววัสดุที่ต่างกัน 3 ชนิดคือ แผ่นยาง แผ่นไม้อัด และ แผ่นอลูมิเนียม พบว่า เมื่อความชื้นเพิ่มขึ้นกราฟมีแนวโน้มที่เพิ่มขึ้นแบบเป็นเชิงเส้น 1.บทนำ ข้าวบาร์เลย์ (Barley) มีชื่อพฤกษศาสตร์คือ Hordeum vulgare L. เป็นพืชในวงศ์ POACEAE มีถิ่นกำเนิดในแถบซีเรียและอิรัก ซึ่งเชื่อว่าเป็นบริเวณที่มีการเพาะปลูกเป็นแห่งแรก ชาวกรีกและโรมันโบราณนิยมนำข้าวบาร์เลย์มาทำ ขนมปังและเค้ก ข้าวบาร์เลย์สามารถนำไปใช้ประโยชน์ได้หลายลักษณะ กว่า50%ของข้าวบาร์เลย์ที่ผลิตได้ทั่วโลกถูกนำไปใช้เป็นอาหารสัตว์รูปแบบต่างๆ ประมาณ 30%ของข้าวบาร์เลย์ที่ผลิตได้ถูกนำไปแปรรูปเป็นมอลต์เพื่อใช้ในอุตสาหกรรมการผลิตเบียร์ผลิตภัณฑ์แอลกอฮอล์ประเภทกลั่นและผลิตวิสกี้ อุตสาหกรรมผลิตภัณฑ์อาหาร เช่น อาหารเสริม ผลิตภัณฑ์ธัญชาติอบกรอบ และขนมอบ ในอุตสาหกรรมเคมีภัณฑ์ข้าวบาร์เลย์ถูกนำไปใช้ในอุตสาหกรรมการผลิตเคมีภัณฑ์ต่างๆเพื่อการแพทย์สิ่งทอและงานวิจัยทางวิทยาศาสตร์เช่น ผสมในอาหารสำหรับเชื้อโรค อีกทั้งยังมีคุณสมบัติในการช่วยลดความอ้วนได้เป็นอย่างดี โดยจากผลการศึกษาชิ้นใหม่ของสวีเดน ระบุว่า การทานข้าวบาร์เลย์ในมื้อเช้าช่วยลดความอ้วนที่มาจากการทานอาหารมื้อต่อๆ ไปของวันนั้นลงๆได้ ข้าวบาร์เลย์เป็นธัญพืชประเภทคาร์โบไฮเดรตที่มีเส้นใยอาหารสูง เป็นพืชตระกูลเดียวกับข้าวโดยมีลักษณะเป็นเมล็ดสีขาว เมล็ดมีลักษณะกลมรี ปลายเป็นร่องมีขนาดเล็กกว่าลูกเดือยแต่มีขนาดใหญ่กว่าข้าวสาลี ข้าวบาร์เลย์มีคุณค่าทางโภชนาการ (100 กรัม ) มีพลังงานทั้งหมด 352 kcal โดยข้าวบาร์เลย์ส่วนประกอบทางเคมีประกอบด้วย คาร์โบไฮเดรต 26% โปรตีน 9.9%เหล็ก 14% วิตามิน B6 13% โฟเลท 6%วิตามินK 3%แคลเซียม 3% วิตามิน B1 15% เหล็ก 11.1% (อ้างอิงจากhttp://nutritiondata.self.com/) เมื่อผู้ใหญ่ 20 คน ทานข้าวบาร์เลย์ในตอนเช้า เมล็ดธัญพืชจะลดการตอบสนองต่อน้ำตาลในเลือดลงร้อยละ 44 ในมื้อเที่ยง และร้อยละ 14 ในมื้อเย็น ยิ่งคุณมีระดับน้ำตาลในเลือดเพิ่มขึ้นน้อยเท่าไร ไขมันสะสมในร่างกายก็จะยิ่งน้อยลงเท่านั้น ต้องยกประโยชน์ให้กับปริมาณไฟเบอร์ชนิดละลายน้ำ ที่มีอยู่มากในข้าวชนิดนี้ ซึ่งใช้เวลาในการย่อยหลายชั่วโมง นอกจากนี้ ผู้เขียนรายงานวิจัยยังบอกว่าผลของเส้นใยอาหารที่มีต่อกลูโคสจะยังคงมีประสิทธิภาพอยู่ แม้จะถูกย่อยแล้วก็ตาม (อ้างอิงจาก www.plapra.exteen.com) การศึกษาสมบัติทางกายภาพของเมล็ดข้าวบาร์เลย์นี้มีความสำคัญต่อการออกแบบเครื่องมือ เครื่องจักรและกระบวนการสำหรับแปรรูปข้าวบาร์เลย์ เช่น การทำความสะอาด การคัดแยก การขนส่งลำเลียง การอบแห้ง ตลอดจนการเก็บรักษา และสามารถนำไปประยุกต์ใช้ในด้านอื่นๆ 2.วัสดุและวิธีการทดลอง 2.1 วิธีการเตรียมวัตถุดิบ เตรียมเมล็ดข้าวบาร์เลย์ที่หาซื้อจากห้างสรรพสินค้าที่แผนกธัญพืช โดยใช้ข้าวบาร์เลย์ ตราไร่ทิพย์ บรรจุถุงละ 500 กรัม นำมาคัดแยกเมล็ดที่ไม่สมบูรณ์ออก เลือกใช้เฉพาะเมล็ดที่สมบูรณ์และมีขนาดใกล้เคียงกัน 2.2 การหาค่าความชื้น ค่าความชื้นเริ่มต้นของตัวอย่างเมล็ดข้าวบาร์เลย์ สามารถหาได้จากการ แบ่งตัวอย่างออกเป็น 3 ชุดการทดลอง โดยชั่งน้ำหนักจากเครื่องชั่งไฟฟ้า ที่มีค่าความละเอียดอยู่ที่ 0.0001 g ใส่ลงในถาดฟรอยด์ที่เตรียมไว้ 1 ชุดการทดลองต่อ 1 ถาด จากนั้นนำตัวอย่างทั้ง 3 ชุด เข้าตู้อบลมร้อน (MEMMERT UFB 400 , ปะเทศเยอรมัน ) เพื่อหาความชื้นเริ่มต้น ที่อุณหภูมิ 105ºC เป็นเวลา 2 ชั่วโมง เมื่อครบระยะเวลาที่กำหนดแล้ว นำเมล็ดถั่วทั้ง 3 ชุด ไปพักไว้ที่ตู้ดูดความชื้น (Dessicator Northman รุ่น D36 , ) เพื่อรักษาระดับความชื้น จากนั้นนำตัวอย่างเมล็ดทั้ง 3 ชุด มาชั่งน้ำหนักทีละชุด เพื่อคำนวณหาความชื้นเริ่มต้นเฉลี่ย โดยหาจากสูตรการหาเปอร์เซ็นต์ความชื้นเริ่มต้นฐานเปียก (%Wb) ดังสมการ 2.3 การปรับความชื้น นำเมล็ดข้าวบาร์เลย์มาปรับความชื้นทั้งหมด 5 ระดับ ซึ่งอยู่ในช่วง2.52% ถึง 14.52% โดยแบ่งใส่ถุงพลาสติก ถุงละ 1,000 เมล็ด นำมาปรับความชื้น โดยความชื้นแรกเป็นความชื้นเริ่มต้นของเมล็ดข้าวบาร์เลย์ (ไม่ต้องปรับความชื้น) ปรับค่าความชื้นโดยการเติมน้ำสะอาด โดยสามารถคำนวณปริมาณน้ำที่ต้องเติมได้จากสมการ Mc คือ น้ำหนักน้ำที่ต้องการเติม (g) Wi คือ น้ำหนักเมล็ด (g) Mi คือ ความชื้นเริ่มต้น (%Wb) Mf คือ ความชื้นที่ต้องการ (%Wb) หลังจากเติมน้ำสะอาดครบทั้ง 4 ถุงแล้ว นำถุงมาปิดผนึก จากนั้นเก็บไว้ในตู้เย็นที่อุณหภูมิ 5 ºC เป็นเวลา 7 วัน โดยเขย่าถุงทุกๆ 2 วัน เพื่อให้ความชื้นของเมล็ดข้าวบาร์เลย์ภายในถุงแพร่กระจายได้อย่างทั่วถึง 2.4 ขนาด ใช้เวอร์เนียคาร์ลิปเปอร์ในการวัดเพื่อหาขนาดของเมล็ดข้าวบาร์เล่ย์เพื่อหาค่า ความยาว (L) ความกว้าง (W) และความหนา (T) โดยวัดเมล็ดจำนวน 100 เมล็ด ดังแสดงในรูป รูปที่1 ลักษณะการวัดเพื่อหาขนาดของเมล็ด 2.5 เส้นผ่านศูนย์กลางเฉลี่ยเชิงเรขาคณิต. (Geometric Mean..Diameter,GMD) คำนวณได้จากการนำค่า L,W,T ที่ได้จากการวัดขนาดความกว้าง ความยาว และความหนาของเมล็ดข้าวบาร์เลย์ จำนวน 100 เมล็ดนำค่าที่ได้ไปคำนวณในสูตร 2.6 ความเป็นทรงกลม (Sphericity) ความเป็นทรงกลมเป็นค่าที่ใช้บอกความใกล้เคียงความเป็นทรงกลมของเมล็ดข้าวบาร์เล่ย์ สามารถคำนวณได้จากสมการ 2.7 น้ำหนัก.1,000.เมล็ด.. (1,000..seeds..Mass) นำเมล็ดข้าวบาร์เลย์ที่ผ่านการคัดมาจำนวน 1,000 เมล็ด แล้วนำไปชั่งบนเครื่องชั่งดิจิตอล ที่มีค่าความละเอียดอยู่ที่ 0.0001 กรัม โดยแต่ละความชื้นต้องนำไปชั่งจำนวน 3 ครั้งเพื่อคำนวณหาค่าเฉลี่ย 2.8.พื้นที่ภาพฉาย.. (Projected..area) พื้นที่ภาพฉาย (projected area) หมายถึง พื้นที่ (area) ที่ได้จากการฉายภาพวัสดุลงบนแผ่นระนาบ โดยวิธีการวิเคราะห์ด้วยภาพถ่าย โดยนำภาพถ่ายที่ได้ไปวิเคราะห์ด้วยโปรแกรม Adobe Photoshop cs 5.5 2.9 ความหนาแน่นรวม (Bulk density , ρb) ความหนาแน่นรวม (bulk density) เป็นสมบัติทางกายภาพ (physical properties) ของวัสดุ หมายถึง ความหนาแน่น (density) ของวัสดุปริมาณมวล (bulk material) ทำการทดลองโดยกราเตรียมภาชนะทรงกระบอกที่ทราบปริมาตร และปรับระดับกรวยให้มีความสูงห่างจากแก้ว 25cm นำเมล็ดข้าวบาร์เลย์แต่ละความชื้นมากรอกใส่กรวย จากนั้นน้ำไม้บรรทัดมากดตรงกลางเพื่อนเกลี่ยเมล็ดที่เหนือขอบปากแก้วออก ความหนาแน่นรวมหาได้จากสูตร เมื่อ..Mb..คือ..น้ำหนักรวม-น้ำหนักภาชนะ (g) Vb..ใคือ..ปริมาตรภาชนะ (ml) 2.10 ความหนาแน่นเนื้อ (True density) ความหนาแน่นเนื้อ (solid density) อาจเรียกว่า ture density หรือ absolute density หมายถึง ความหนาแน่น (density) ของเนื้อวัสดุล้วนๆ ไม่รวมรูพรุน (pore) ในเนื้อวัสดุ หรือช่องว่างระหว่างชิ้นวัสดุ หากรวมช่องว่างระหว่างวัสดุ จะเป็นความหนาแน่นรวม (bulk density) วิธีการหาความหนาแน่นเนื้อ นำ Pychometer ขนาด 75 ml. ไปชั่งน้ำหนักและบันทึกค่า เติม เฮกเซน ลงใน Pychometer จนเต็ม นำไปชั่งน้ำหนักจากนั้นเทออก แล้วนำค่าที่ได้ไปคำนวณหาค่า ความหนาแน่นของเฮกเซน จากนั้นนำเมล็ดข้าวบาเลย์จำนวน 150 เมล็ดใส่ลงในขวด Pychometer แล้วนำไปชั่งน้ำหนักจดค่าที่ได้ เติมเฮกเซนลงไป นำไปชั่งน้ำหนักเพื่อหาค่า ความหนาแน่นของเมล็ดข้าวบาร์เลย์ แล้วนำปริมาตรของเมล็ดไปหาความหนาแน่นเนื้อได้จากสมการ เมื่อ..MS..คือ..น้ำหนักรวมของเมล็ด (g) V.....คือ..ปริมาตรต่อหนึ่งเมล็ด (ml) 2.11.ความพรุน.. (Porosity) ความพรุนคือค่าที่แสดงปริมาณช่องว่างที่มีอยู่เป็นอัตราส่วนระหว่างความหนาแน่นเนื้อต่อความหนาแน่นรวม ซึ่งสามารถคำนวณได้จากสมการ 2.12 ความเร็วสุดท้าย.. (Terminal..Velocity) ความเร็วสุดท้าย (terminal velocity) เป็นสมบัติทางกายภาพของวัสดุ ทางอากาศพลศาสตร์ (Aero dynamics) หาได้จากการนำเมล็ดข้าวบาร์เลย์ 1 เมล็ด วางลงบนตะแกรงของท่อลมแล้วปรับความเร็วลมเพิ่มขึ้นทีละน้อย จนเมล็ดสามารถลอยตัวได้อย่างอิสระภายในท่อลม แล้วนำเครื่องวัดความเร็วลมมาวัดค่าความเร็วลม จะได้ค่าความเร็วสุดท้ายของเมล็ดข้าวบาร์เลย์ 2.13 ค่าสัมประสิทธิ์ความเสียดทานสถิต (Static..Coefficient..of..friction) สัมประสิทธิ์ความเสียดทานสถิตคือค่าที่สามารถวัดได้จากการสุ่มเมล็ด มาจำนวน 10 เมล็ด แล้วนำมาวางบนพื้นผิววัสดุต่างกัน 3 ชนิด ได้แก่ พื้นผิวไม้อัด พื้นผิวอลูมิเนียม และพื้นผิวยาง ซึ่งพื้นผิวเหล่านี้ติดอยู่บนเครื่องวัดมุมเอียงจากนั้นให้ค่อยๆยกพื้นผิวด้านใดด้านหนึ่งขึ้นจนกระทั่งเมล็ดเริ่มกลิ้งไถลลงอย่างอิสระ อ่านค่ามุมที่เมล็ดเริ่มกลิ้งไถล โดยทำจนกระทั่งครบ 10 เมล็ด ทั้ง 3 พื้นผิว ในทุกๆความชื้น ซึ่งสามารถคำนวณหาสัมประสิทธิ์ความเสียดทานสถิตได้จาก รูปที่ 2 การวัดสัมประสิทธิ์ความเสียดทานสถิต ตารางที่ 1คุณสมบัติทางกายภาพของเมล็ด 3. ผลการทดลองและวิจารณ์ จากการศึกษาเปรียบเทียบคุณสมบัติทางกายภาพของเมล็ดข้าวบาร์เลย์ ที่ระดับความชื้นแตกต่างกัน 5 ระดับ 3.1 ขนาดของเมล็ดข้าวบาร์เลย์ รูปที่ 3 ความสัมพันธ์ระหว่างความกว้าง (W) กับปริมาณความชื้น รูปที่ 4 ความสัมพันธ์ระหว่างความยาว (L) กับปริมาณความชื้น รูปที่ 5 ความสัมพันธ์ระหว่างความหนา (T) กับปริมาณความชื้น จากกราฟแสดงความสัมพันธ์แสดงให้เห็นว่าขนาด (Size) ของเมล็ดข้าวบาร์เลย์ ทั้งด้านความกว้าง (W) ความยาว (L) และความหนา (T) ทั้ง 3 ด้าน จะมีค่าเพิ่มขึ้น (ขนาดเพิ่มขึ้น) เมื่อปริมาณความชื้นเพิ่มขึ้น (แปรผันตรง) จากการทดลองสอดคล้องกับงานวิจัยของ M.Bulent Coskun, Cengiz Ozarslan (2004) ซึ่งศึกษาเมล็ดข้าวโพดหวาน 3.2 เส้นผ่านศูนย์กลางเฉลี่ย รูปที่6 ความสัมพันธ์ระหว่างเส้นผ่านศูนย์กลางเฉลี่ย (diameter) กับปริมาณความชื้น จากกราฟแสดงความสัมพันธ์แสดงให้เห็นว่าเมื่อปริมาณความชื้นเพิ่มขึ้นเส้นผ่านศูนย์กลางเฉลี่ย ของเมล็ดข้าวบาร์เลย์ จะมีแนวโน้มเป็นเส้นตรงโดยเพิ่มขึ้นจาก 3.57 ถึง 3.74 (แปรผันตรง) ซึ่งมีสมการความสัมพันธ์: y=0.014x+3.3534 (R2= 0.995) เนื่องจากเมื่อปรับความชื้น โมเลกุลน้ำจะเข้าไปแทรกตัวอยู่ภายในเมล็ดทำให้เมล็ดมีขนาดใหญ่ขึ้นซึ่งสังเกตได้จากความกว้างและความหนามีค่าเพิ่มขึ้น (จากกราฟรูป3, 4) ดังนั้นจึงทำให้เส้นผ่านศูนย์กลางเฉลี่ยเพิ่มขึ้นด้วย ประโยชน์ของเส้นผ่านศูนย์กลางเฉลี่ยในทางอุตสาหกรรมอาหารมีความสำคัญในการออกแบบตะแกรงคัดขนาด โดยหากต้องการวัตถุดิบที่มีขนาดพอเหมาะสำหรับการแปรรูปอาหาร เราก็ออกแบบตะแกรงที่มีรูตะแกรงในขนาดที่ต้องการ หากวัตถุดิบมีขนาดเล็กเกินไปเมื่อตะแกรงเคลื่อนที่ก็จะหล่นลงไปในตะแกรงและถูกคัดทิ้งไป จากการทดลองสอดคล้องกับงานวิจัยของMajdiA.Al-Mahasneh , TahaM.Rababah (2006) ซึ่งศึกษาเมล็ดข้าวสาลีและสอดคล้องกับงานวิจัยของi.Yalcm, C.Ozarslan, T.Akba (2005) ซึ่งศึกษาเมล็ดถั่ว (Pisum sativum) 3.3 ความเป็นทรงกลม รูปที่7 ความสัมพันธ์ระหว่างความเป็นทรงกลม (Sphericity) กับปริมาณความชื้น จากกราฟแสดงความสัมพันธ์แสดงให้เห็นว่าเมื่อปริมาณความชื้นเพิ่มขึ้นความเป็นทรงกลม (Sphericity) ของเมล็ดข้าวบาร์เลย์จะมีแนวโน้มเป็นเส้นตรงโดยลดลงจาก 0.7622 ถึง 0.7535 (แปรผกผัน) ซึ่งมีสมการความสัมพันธ์: y=0.000x+0.760 (R2=0.974 ) ซึ่งจากผลการทดลองทำให้เราทราบว่าความเป็นทรงกลมลดลงเมื่อความชื้นเพิ่มขึ้น เป็นเพราะเมล็ดข้าวบาร์เลย์มีการขยายตัวหลังปรับความชื้นในด้วนยาวมากกว่าด้านกว้าง โดยค่าความเป็นทรงกลม ของแต่ละเมล็ด แต่ละสายพันธุ์ อาจจะมีการขยายตัวในทิศทางที่แตกต่างกันทำให้ค่าความเป็นทรงกลมมีค่ามากขึ้น หรือลดลงแล้วแต่เมล็ดที่ใช้ในการทดลอง ประโยชน์ของความเป็นทรงกลมในทางอุตสาหกรรมอาหารมีความสำคัญในการออกแบบการลำเลียงวัสดุ ระหว่างการเตรียมวัตถุดิบ และการแปรรูปอาหาร โดยวัตถุดิบที่มีความเป็นทรงกลมมาก มีแนวโน้มจะเคลื่อนที่ด้วยการกลิ้งบนพื้นเอียงส่วนวัตถุดิบที่มีความกลมน้อยจะเคลื่อนที่ด้วยการไถล ไปกับพื้น จากการทดลองสอดคล้องกับงานวิจัยของ Ibrahim Yalcm (2005) ซึ่งศึกษาเมล็ดผักชี 3.4 พื้นที่ภาพฉาย (Projected Area) รูปที่8 ความสัมพันธ์ระหว่างพื้นที่ภาพฉาย projected areaกับปริมาณความชื้น จากกราฟแสดงความสัมพันธ์แสดงให้เห็นว่าเมื่อปริมาณความชื้นเพิ่มขึ้นพื้นที่ภาพฉายของเมล็ดข้าวบาร์เลย์ จะมีแนวโน้มเป็นเส้นตรงโดยเพิ่มขึ้นจาก 0.1218 ถึง 0.1998 (แปรผันตรง) ซึ่งมีสมการความสัมพันธ์: y=0.007x+0.117 (R2=0.667 ) หลังจากปรับความชื้นเมล็ดข้าวบาร์เลย์จะขยายใหญ่ขึ้นเนื่องจากโมเลกุลน้ำได้เข้าไปแทรกตัว เมื่อนำเมล็ดมาหาค่าพื้นที่ภาพภายจึงพบว่าเมล็ดข้าวบาร์เลย์จะมีพื้นที่ภาพฉายเพิ่มขึ้นเมื่อเพิ่มปริมาณความชื้นตามวิธีการข้างต้น พื้นที่ภาพฉายมีประโยชน์ในการคัดขนาด การคัดคุณภาพของวัตถุดิบ รวมทั้งผลิตภัณฑ์ทางอาหารโดยการวิเคราะห์ด้วยภาพถ่าย จากการทดลองสอดคล้องกับงานวิจัยของMajdiA. Al-Mahasneh , TahaM.Rababah (2006) ซึ่งศึกษาเมล็ดข้าวสาลีและสอดคล้องกับงานวิจัยของ M.Bulent Coskun, Cengiz Ozarslan (2004) ซึ่งศึกษาเมล็ดข้าวโพดหวาน 3.5 น้ำหนัก 1,000 เมล็ด (1,000 Seeds Mass) รูปที่9 ความสัมพันธ์ระหว่างน้ำหนัก 1,000 เมล็ด (1,000 seeds Mass) กับปริมาณความชื้น จากกราฟแสดงความสัมพันธ์แสดงให้เห็นว่าเมื่อปริมาณความชื้นเพิ่มขึ้นน้ำหนักเมล็ดของเมล็ดข้าวบาร์เลย์ จะมีแนวโน้มเป็นเส้นตรงโดยเพิ่มขึ้นจาก 37.1 ถึง 41.57 (แปรผันตรง) ซึ่งมีสมการความสัมพันธ์: y=0.384x+36.08 (R2=0.974 ) หลังจากปรับความชื้นเมล็ดข้าวบาร์เลย์จะขยายใหญ่ขึ้นและน้ำหนักจะเพิ่มขึ้นตามไปด้วยเนื่องจากมีมวลน้ำออสโมซิสเข้าไปภายในเมล็ด น้ำหนัก 1,000 เมล็ดมีผลในการการออกแบบขนาดของบรรจุภัณฑ์ไซโล (silo) สำหรับเก็บอาหาร การออกแบบการลำเลียงวัสดุ ระหว่างการเตรียมวัตถุดิบ และการแปรรูปอาหาร เป็นต้น จากการทดลองสอดคล้องกับงานวิจัยของISIK UNAL (2007) ซึ่งศึกษาเมล็ดถั่วขาวและสอดคล้องกับงานวิจัยของ M.Bulent Coskun, Cengiz Ozarslan (2004) ซึ่งศึกษาเมล็ดข้าวโพดหวาน 3.6ความหนาแน่นเนื้อ (True density) รูปที่ 10 ความสัมพันธ์ระหว่างความหนาแน่นเนื้อ จากกราฟแสดงความสัมพันธ์แสดงให้เห็นว่าเมื่อปริมาณความชื้นเพิ่มขึ้นความหนาแน่นเนื้อของเมล็ดข้าวบาร์เลย์จะมีแนวโน้มเป็นเส้นตรงโดยลดลงจาก 1.5236 ถึง 1.4298 (แปรผกผัน) ซึ่งมีสมการความสัมพันธ์: y=0.007x+1.530 (R2=0.842 ) เมื่อปรับความชื้นน้ำที่ออสโมซิสเข้าไปมากขึ้น ดังนั้นอัตราระหว่างมวลน้ำกับมวลเนื้อของเมล็ดจะลดลงเพราะเราใส่น้ำเข้าไปในเมล็ดแต่มวลเนื้อยังคงเท่าเดิม ความหนาแน่นของเมล็ดจึงลดลง ความหนาเนื้อสามารถนำไปใช้เพื่อคำนวณหาค่าความพรุน (porosity) ซึ่งแสดงปริมาตรของที่ว่างภายในกองวัสดุ และสามารถในการออกแบบเครื่องจักรในการใช้ในงานอุตสาหกรรมต่างๆเช่น ออกแบบ เครื่องลำเลียง ไซโลเก็บอาหาร และการเลือกที่จะให้บรรจุภัณฑ์ให้เหมาะสมกับวัสดุ จากการทดลองสอดคล้องกับงานวิจัยของUzarslan (2002) ซึ่งศึกษาเมล็ดฝ้ายและสอดคล้องกับงานวิจัยของ M.Bulent Coskun, Cengiz Ozarslan (2004) ซึ่งศึกษาเมล็ดข้าวโพดหวาน 3.7 ความหนาแน่นรวม (Bulk density) รูปที่11ความสัมพันธ์ระหว่างความหนาแน่นรวม (Bulk density) กับปริมาณความชื้น จากกราฟแสดงความสัมพันธ์แสดงให้เห็นว่าเมื่อปริมาณความชื้นเพิ่มขึ้นความหนาแน่นรวมของเมล็ดข้าวบาร์เลย์จะมีแนวโน้มเป็นเส้นตรงโดยลดลงจาก 0.8726 ถึง 0.7685 (แปรผกผัน) ซึ่งมีสมการความสัมพันธ์: y=0.009x+0.900 (R2=0.939 ) เมื่ออัตราระหว่างมวลน้ำกับมวลเนื้อของเมล็ดจะลดลงเพราะเราใส่น้ำเข้าไปในเมล็ดแต่มวลเนื้อยังคงเท่าเดิม ดังนั้นความหนาแน่นรวมจึงลดลงเมื่อปริมาณน้ำมากขึ้น ค่าความหนาแน่นรวมสามารถใช้ในด้านอุตสาหกรรมเพื่อการออกแบบขนาดของบรรจุภัณฑ์ไซโล (silo) สำหรับเก็บอาหาร เป็นต้น นอกจากนั้นความหนาแน่นรวมยังสามารถนำไปใช้เพื่อคำนวณหาค่าความพรุน (porosity) ซึ่งแสดงปริมาตรของที่ว่างภายในกองวัสดุ จากการทดลองสอดคล้องกับงานวิจัยของMajdiA.Al-Mahasneh , TahaM.Rababah (2006) ซึ่งศึกษาเมล็ดข้าวสาลีและสอดคล้องกับงานวิจัยของi.Yalcm, C.Ozarslan, T.Akba (2005) ซึ่งศึกษาเมล็ดถั่ว (Pisum sativum) 3.8 ปริมาตรต่อเมล็ด (Volume per seed) รูปที่ 12 ความสัมพันธ์ระหว่างปริมาตรต่อเมล็ด (Volume per seed) กับปริมาณความชื้น จากกราฟแสดงความสัมพันธ์แสดงให้เห็นว่าเมื่อปริมาณความชื้นเพิ่มขึ้นปริมาตรต่อเมล็ดของข้าวบาร์เลย์ จะมีแนวโน้มเป็นเส้นตรงโดยเพิ่มขึ้นจาก 0.0187 ถึง 0.0256 (แปรผันตรง) ซึ่งมีสมการความสัมพันธ์: y=0.0006x+0.0155 (R2=0.86 ) เนื่องจากเมื่อปรับความชื้น โมเลกุลน้ำจะเข้าไปแทรกตัวอยู่ภายในเมล็ดทำให้เมล็ดมีขนาดใหญ่ขึ้นปริมาตรของเมล็ดก็จะเพิ่มขึ้นซึ่งสังเกตได้จากความกว้างและความยาวมีค่าเพิ่มขึ้น ประโยชน์ของปริมาตรของเมล็ดในทางอุตสาหกรรมใช้ในการกำหนดขนาดเครื่องบรรจุ เครื่องลำเลียง และไซโล เป็นต้น จากการทดลองสอดคล้องกับงานวิจัยของISIK UNAL (2007) ซึ่งศึกษาเมล็ดถั่วขาวและสอดคล้องกับงานวิจัยของ M.Bulent Coskun, Cengiz Ozarslan (2004) ซึ่งศึกษาเมล็ดข้าวโพดหวาน 3.9 ความพรุน (Porosity) รูปที่ 13 ความสัมพันธ์ระหว่างความพรุน (Porosity) กับปริมาณความชื้น จากกราฟแสดงความสัมพันธ์แสดงให้เห็นว่าเมื่อปริมาณความชื้นเพิ่มขึ้นความพรุนของข้าวบาร์เลย์ จะมีแนวโน้มเป็นเส้นตรงโดยเพิ่มขึ้นจาก 72.7081 ถึง 46.2512 (แปรผันตรง) ซึ่งมีสมการความสัมพันธ์: y=0.375x+41.07 (R2=0.828 ) ความพรุนคือสัดส่วนช่องว่างที่มีอยู่ในกองวัสดุปริมาณมวล หรือ อัตราส่วนของปริมาตรช่องว่างหรืออากาศในกองวัสดุหรือในชิ้นวัสดุนั้นต่อปริมาตรรวมทั้งหมด ดังนั้นเมื่อปรับความชื้นปริมาณช่องว่างเพิ่มขึ้นจึงทำให้ ความพรุนมีค่าเพิ่มขึ้นตามการเพิ่มขึ้นของปริมาณความชื้น ความพรุนนำไปใช้ในอุตสาหกรรมในการประเมินแนวโน้มในการเน่าเสียของเมล็ดและการลำเลียงไปตามเครื่องจักร โดยเมล็ดที่มีความพรุนมากมีแนวโน้มที่จะมีน้ำหนักเบากว่าและลำเลียงสะดวกกว่า จากการทดลองสอดคล้องกับงานวิจัยของMajdiA.Al-Mahasneh , TahaM.Rababah (2006) ซึ่งศึกษาเมล็ดข้าวสาลีและสอดคล้องกับงานวิจัยของi.Yalcm, C.Ozarslan, T.Akba (2005) ซึ่งศึกษาเมล็ดถั่ว (Pisum sativum) 3.10 ความเร็วสุดท้าย (Terminal Velocity) รูปที่ 14 ความสัมพันธ์ระหว่างความเร็วสุดท้าย (Terminal Velocity) กับปริมาณความชื้น จากกราฟแสดงความสัมพันธ์แสดงให้เห็นว่าเมื่อปริมาณความชื้นเพิ่มขึ้นความเร็วสุดท้ายของข้าวบาร์เลย์ จะมีแนวโน้มเป็นเส้นตรงโดยเพิ่มขึ้นจาก 9.85 ถึง 12.59 (แปรผันตรง) ซึ่งมีสมการความสัมพันธ์: y=0.195x+10.39 (R2=0.544 ) ปัจจัยที่มีผลต่อค่าความเร็วสุดท้าย คือ ขนาด, รูปร่าง, พื้นที่ภาพฉาย ดังนั้นเมื่อปัจจัยเหล่านี้เพิ่มขึ้นตามการปรับระดับความชื้นจึงทำให้ความเร็วสุดท้ายเพิ่มขึ้นตาม โดยเราใช้ประโยชน์จากความเร็วสุดท้าย (TerminalVelocity) ในขั้นตอนการเตรียมวัตถุดิบ เช่น การทำความสะอาดด้วยลม เพื่อการคัดแยก การแยกขนาด รวมทั้งการทำแห้งด้วยวิธี Fluidized bed drier ,Pneumatic drier และจากผลการทดลองความสัมพันธ์ระหว่างความเร็วสุดท้ายกับปริมาณความชื้น ได้ผลการทดลองเป็นกราฟเส้นตรง คือความเร็วสุดท้ายเพิ่มขึ้น เมื่อความชื้นเพิ่มขึ้น จากการทดลองสอดคล้องกับงานวิจัยของMajdiA.Al-Mahasneh , TahaM.Rababah (2006) ซึ่งศึกษาเมล็ดข้าวสาลีและสอดคล้องกับงานวิจัยของ M.Bulent Coskun, Cengiz Ozarslan (2004) ซึ่งศึกษาเมล็ดข้าวโพดหวาน 3.11 สัมประสิทธิ์ความเสียดทานสถิต (Static friction coefficient) รูปที่ 15 ความสัมพันธ์ระหว่างสัมประสิทธิ์ความเสียดทานสถิต (Static friction coefficient) กับปริมาณความชื้น จากกราฟแสดงความสัมพันธ์แสดงให้เห็นว่าสัมประสิทธิ์ความเสียดทานสถิต (Static friction coefficient) ของเมล็ดข้าวบาร์เล่ย์จะเพิ่มขึ้น เมื่อปริมาณความชื้นเพิ่มขึ้น (แปรผันตรง) โดยพื้นไม้เพิ่มขึ้นจาก 0.4287 ถึง 0.7382 พื้นอลูมิเนียมเพิ่มขึ้นจาก 0.5032 ถึง 0.6426 โดยพื้นยางเพิ่มขึ้นจาก 0.5776 ถึง 0.8399ซึ่งมีสมการความสัมพันธ์: ไม้ y=0.014x+0.062 ( ) อลูมิเนียม y=0.018x+0.446 ( ) ยาง y=0.009x+0.495 ( ) สัมประสิทธิ์ความเสียดทานเพิ่มขึ้นเนื่องจากเมื่อปรับความชื้นจะทำให้มวลของเมล็ดข้าวบาร์เล่ย์มาค่ามากขึ้น เนื่องจากสัมประสิทธิ์ขึ้นกับมวลและแรงโน้มถ่วงของโลก เมื่อมวลมากจะทำให้สัมประสิทธิ์ความเสียดทานเพิ่มขึ้นด้วยส่วนแรงโน้มถ่วงมีค่าคงที่ ประโยชน์ทางด้านอุตสาหกรรมคือสัมประสิทธิ์ความเสียดทานสถิตใช้ในการออกแบบเครื่องลำเลียงวัตถุดิบให้สามารถลำเลียงได้สะดวก รวดเร็วและง่ายมากยิ่งขึ้น จากการทดลองสอดคล้องกับงานวิจัยของMajdiA.Al-Mahasneh , TahaM.Rababa
ผลของความชื้นต่อคุณสมบัติทางกายภาพของมล็ดทานตะวันแบบกะเทาะเปลือกและแบบไม่กะเทาะเปลือก
ผลของความชื้นต่อคุณสมบัติทางกายภาพของมล็ดทานตะวันแบบกะเทาะเปลือกและแบบไม่กะเทาะเปลือก ( Effect of moisture content on some physical properties of sunflower seed and kernel ) สาขาวิชาวิศวกรรมอาหาร คณะวิศวกรรมศาสตร์ สถาบันเทคโนโลยีพระจอมเกล้าเจ้าคุณทหารลาดกระบัง เกียรติศักดิ์ งามวิริยะประเสริฐ ณฐกฤช จารุวัฒนาสกุล ณัฐกิตติ์ กิติวงค์ วสันต์ อินทร์ตา บทคัดย่อ จากการศึกษาผลของความชื้นต่อสมบัติทางกายภาพของเมล็ดทานตะวันแบบกะเทาะเปลือกและแบบไม่กะเทาะเปลือก มีจุดประสงค์เพื่อศึกษาเกี่ยวกับสมบัติด้านต่างๆ ของเมล็ดทานตะวันเมื่อความชื้นมีค่าเปลี่ยนไป โดยเมื่อทำการวัดค่าโดยรวม เมล็ดทานตะวันแบบกะเทาะเปลือกจะมีค่าเฉลี่ยของ ความยาว,ความกว้าง,ความหนา,ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางเฉลี่ยเชิงเราคณิต,ความเป็นทรงกลม,ความหนาแน่นเนื้อ,ความหนาแน่นรวม,ความพรุน รวมทั้ง พื้นที่ภาพฉาย,ปริมาตรต่อหนึ่งเมล็ด,สัมประสิทธิ์แรงเสียดทานสถิตย์ของผิวไม้ อะลูมิเนียม ยาง และ ความเร็วสุดท้ายที่ความชื้นเริ่มต้น (1.15% wb.) คือ 13.41 mm,5.59 mm,2.37 mm,5.6 mm,0.41,1.177 g/cm3,0.602 g/cm3, 48.88%,0.535cm2,1.575cm3,0.6751 ,0.6236 ,0.8557, 8.27 m/s ตามลำดับและพบว่าเมล็ดทานตะวันแบบไม่กะเทาะเปลือกจะมีค่าเฉลี่ยของค่าความยาว,ความกว้าง,ความหนา,ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางเฉลี่ยเชิงเราคณิต , ความเป็นทรงกลม ความหนาแน่นเนื้อ ,ความหนาแน่นรวม ความพรุน รวมทั้ง พื้นที่ภาพฉาย,ปริมาตรต่อหนึ่งเมล็ด สัมประสิทธิ์แรงเสียดทานสถิตย์ของ ผิวไม้ อะลูมิเนียม ยาง และ ความเร็วสุดท้ายที่ความชื้นเริ่มต้น (2.25% wb.) คือ 20.39mm,9.41mm, 4.65mm, 9.6mm, 0.474 ,1.575 g/cm3, 0.296g/cm3 , 81.21 %, 1.41cm2,0.073 cm3, 0.625,0.5820.845 ,7.33 m/s ตามลำดับ และทำการเพิ่มความชื้นในระดับต่างๆ ( 4.15 -15.25 % wb. ) ซึ่งจากผลการทดลองพบว่า ความชื้นมีผลต่อการเปลี่ยนแปลงของคุณสมบัติต่างๆที่ได้กล่าวมาโดยมีลักษณะความสัมพันธ์กันเป็นเชิงเส้น โดยจะแปรผันตรงซึ่งกัน เว้นแต่ ความหนาแน่นรวมจะมีลักษณะที่แปรผกผันกับความชื้น 1.บทนำ ทานตะวัน (sunflower) มีชื่อวิทยาศาสตร์Helianthus annuus L.เป็นพืชน้ำมันที่สำคัญชนิดหนึ่งของโลก นิยมปลูกกันมากในเขตอบอุ่น ทานตะวันมีการปลูกเพื่อใช้บริโภคโดยตรง และใช้สกัดเป็นน้ำมัน เมล็ดทานตะวันมีน้ำมันในเมล็ดอยู่ประมาณ 40% ซึ่งเป็นน้ำมันที่มีคุณค่าทางโภชนาการสูง เนื่องจากมีกรดไขมันไม่อิ่มตัวสูงถึง 88%ซึ่งถือว่าสูงเมื่อเปรียบเทียบกับพืชน้ำมันชนิดอื่น (เสาวรี บำรุง, 2550) ทั้งนี้ยังประกอบไปด้วย โปรตีน ธาตุเหล็ก แคลเซียมฟอสฟอรัส วิตามินเอ ดี อี และเค โดยเฉพาะวิตามินอีที่มีอยู่ในปริมาณสูงในเมล็ดทานตะวันนั้นมีคุณค่าทางโภชนาการสูง คือช่วยบำรุงผิวหนังให้เต่งตึงดูอ่อนวัย ชะลอความแก่ของผิวหนัง ลดการอักเสบ ป้องกันการเกิดการแข็งตัวของเลือด ป้องกันโรคมะเร็ง และโรคหัวใจ ป้องกันการเกิดต้อกระจก สามารถนำไปทำ Lecthinเพื่อใช้ในทางการแพทย์เพื่อช่วยลดไขมันในเส้นเลือด (Cholesterol) เป็นต้น นอกจากนี้กากที่ได้หลังจากการสกัดน้ำมันแล้วสามารถนำไปใช้เป็นอาหารสัตว์ได้เป็นอย่างดีเนื่องจาก มีโปรตีนสูงและย่อยง่าย ในทางด้านอุตสาหกรรม ทานตะวันยังถูกนำมาใช้เป็นวัตถุดิบในอุตสาหกรรมต่างๆ เช่น ครีมเทียม เนยเทียม เครื่องสำอางน้ำมันชักเงา น้ำมันหล่อลื่น การทำสบู่ อุตสาหกรรมฟอกสีและทำสี และยังสามารถนำมาผลิตเป็นไบโอดีเซลได้อีกด้วย ดังนั้นทางคณะผู้วิจัยจึงได้ทำการศึกษาคุณสมบัติทางกายภาพของเมล็ดทานตะวัน และศึกษาความสัมพันธ์ระหว่างความชื้นกับคุณสมบัติที่เปลี่ยนไปของ เมล็ดทานตะวันทั้งแบบกะเทาะเปลือก และไม่กะเทาะเปลือก เช่น ความยาว ความกว้าง ความหนา มวลรวม100 เมล็ด ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางเฉลี่ยเชิงเราคณิต ความเป็นทรงกลม พื้นที่ภาพฉาย ความหนาแน่นรวม ความหนาแน่นเนื้อ ความพรุน ปริมาตรต่อหนึ่งเมล็ด สัมประสิทธิ์แรงเสียดทานสถิตย์ และความเร็วสุดท้าย เพื่อเป็นข้อมูลที่มีประโยชน์ ที่จะใช้ในศึกษาและในการพัฒนาการออกแบบเครื่องจักรกลในทางอุตสาหกรรมต่อไป สัญลักษณ์เฉพาะ (Nomenclature) Mc = ความชื้นฐานเปียก (moisture content, % w.b.) ρb = ความหนาแน่นรวม (Bulk density, g/cm3) Dg = เส้นผ่านศูนย์กลางเฉลี่ยเชิงเรขาคณิต (mm.) ρs = ความหนาแน่นเนื้อ (true density, g/cm3) a= ความยาวของเมล็ดทานตะวัน (mm.) Sp = ความเป็นทรงกลม (Sphericity) b = ความกว้างของเมล็ดทานตะวัน (mm.) Pr = ความพรุน (porosity, %) c= ความหนาของเมล็ดทานตะวัน (mm.) M = น้ำหนักของเฮกเซน (g) W = น้ำหนักเมล็ดทานตะวัน 50 เมล็ด (g) VS = ปริมาตรเมล็ด (volume of seed, cm3) P = พื้นที่ภาพฉาย (projected area, cm2) V = ปริมาตรของภาชนะบรรจุ (cm3) Ma = น้ำหนักเมล็ดทานตะวันก่อนอบ (g) Ar= มุมเอียง (angle of repose, degree) Mb = น้ำหนักเมล็ดทานตะวันหลังอบ (g) ρ = ความหนาแน่นของเฮกเซน (g/cm3) µ = สัมประสิทธิ์แรงเสียดทานสถิตย์ (coefficient of friction) Ms = มวลรวมของ 100 เมล็ด (g) Vt = ความเร็วสุดท้าย (Terminal velocity m/s ) 2. วัสดุและวิธีการทดลอง 2.1 การเตรียมวัตถุดิบ เมล็ดทานตะวันที่ใช้ในทดลองเป็นเมล็ดทานตะวันที่ใช้ในการบริโภค และยังไม่กะเทาะเปลือกซึ่งได้หาซื้อจากตลาดนัดสุวรรณภูมิ เขตลาดกระบัง กรุงเทพมหานครซึ่งเก็บไว้ในถุงสุญญากาศ จำนวน 2 ถุง ถุงละ 1000 g ทำการกะเทาะเปลือกเมล็ดให้ได้อย่างน้อย 1000 g ผนึกถุงเก็บไว้ในที่แห้ง เพื่อป้องกันเมล็ดเสียหายทำการคัดเลือกเมล็ดทานตะวันด้วยมืออีกครั้ง ทั้งแบบกะเทาะเปลือกและไม่กะเทาะเปลือก จากนั้นทำการหาปริมาณความชื้นเริ่มต้น โดยสุ่มเลือกเมล็ดประมาณ 5 g ทั้งแบบกะเทาะเปลือกและไม่กะเทาะเปลือก นำไปอบในตู้อบ อุณหภูมิ 105 °C นาน 2 ชั่วโมง หาความชื้นเริ่มต้นจากสมการ หลังจากนั้นทำการปรับระดับความชื้นของเมล็ดเพิ่มอีก4 ระดับ โดยอิงค่าความชื้นเริ่มต้นเป็นเกณฑ์ ปรับความชื้น เพิ่ม ขึ้น 3,6,9,12 % ตามลำดับ คำนวณหาปริมาณน้ำที่ต้องเติมลงไปจากสมการที่ (1) เติมน้ำที่คำนวณได้ลงไปผสมกับเมล็ดในถุงให้ทั่วถึง จากนั้นทำการผนึกถุง นำไปเก็บไว้ที่อุณหภูมิ 5 °C เป็นเวลา 7 วันโดยต้องทำการเขย่าถุงให้เมล็ดผสมกับน้ำให้ทั่วทุกๆวัน ก่อนจะนำเมล็ดมาวัดหาค่าคุณสมบัติต่างๆให้นำเมล็ดออกมาจากตู้เย็นวางทิ้งไว้ 10 นาทีเพื่อปรับอุณหภูมิให้เท่ากับอุณหภูมิห้อง 2.2 วิธีการทดลอง 2.2.1 มวลรวม100 เมล็ด ( 100 Mass ) นำเมล็ดทานตะวันที่เตรียมไว้ทั้งแบบกะเทาะเปลือกและแบบไม่กะเทาะเปลือก ทำการสุ่ม เลือกเมล็ดความชื้นละ 100 เมล็ด ชั่งน้ำหนักโดยชั่งด้วยเครื่องชั่งดิจิตอลที่มีความละเอียด 0.01 g ทำการทดลองซ้ำความชื้นละ 3 ครั้ง และหาค่าเฉลี่ย 2.2.2 ขนาด (size) ใช้เวอร์เนียร์คาลิปเปอร์ วัดขนาดเมล็ดทานตะวันทั้งแบบกะเทาะเปลือกและไม่กะเทาะเปลือก ทั้งความยาว (a) ความกว้าง (b) และความหนา (c) ความชื้นละ 100 เมล็ด ทุกระดับความชื้น บันทึกผล รูปที่ 1การวัดขนาดโดยใช้เวอร์เนียร์คาลิปเปอร์ 2.2.3 เส้นผ่านศูนย์กลางเฉลี่ยเชิงเรขาคณิต (GMD) นำข้อมูลที่ได้จากการวัดขนาดในแต่ละระดับความชื้นมาหาค่าเฉลี่ยและนำไปคำนวณหาเส้นผ่านศูนย์กลางเฉลี่ยเชิงเรขาคณิตจากสมการ 2.2.4 ความเป็นทรงกลม (Sphericity) สามารถหาค่าความเป็นทรงกลมได้จากสมการดังนี้ 2.2.5 พื้นที่ภาพฉาย (Projected area) ทำการสุ่มเลือกเมล็ดทานตะวันทั้งแบบกะเทาะเปลือกและไม่กะเทาะเปลือกมาความชื้นละ 50 เมล็ด นำมาเรียงบนกระดาษสีขาว ถ่ายภาพด้วยกล้องถ่ายภาพ จากนั้นนำไปเปรียบเทียบกับช่องสี่เหลี่ยมขนาด 1cm2โดยใช้โปรแกรม Adobe Photoshop CS5.1 จะได้พื้นที่เมล็ดเป็น pixcelจากนั้นทำการเทียบบัญญัติไตรยางศ์ เพื่อหาพื้นที่เมล็ดในหน่วย cm2 รูปที่ 2การหาพื้นที่ภาพฉาย 2.2.6 ความหนาแน่นรวม (bulk density) เทเมล็ดทานตะวันผ่านกรวยที่มีความสูงห่างจากภาชนะ 15 cm.ทำการเกลี่ยเมล็ดโดยใช้ไม้บรรทัดโดยให้เกลี่ยเมล็ดพอดีกับปากภาชนะชั่งน้ำหนักของเมล็ดและคำนวณหาค่าความหนาแน่นรวมจากสมการ 2.2.7 ความหนาแน่นเนื้อ (true density) คำนวณหาความหนาแน่นของเฮกเซน โดยนำขวด Pychonometerชั่งน้ำหนักเติมเฮกเซนจนเต็มปิดฝาชั่งน้ำหนักแล้วคำนวณหาความหนาแน่นจากสมการ จากนั้นนำเมล็ดทานตะวันที่กะเทาะเปลือกแล้วจำนวน50เมล็ดชั่งน้ำหนักและหาปริมาตรของเมล็ด โดยนำไปใส่ในขวด Phychonometerที่เติมเฮกเซนไว้แล้ว ปิดฝาแล้วนำไปชั่งอีกครั้ง จะสามารถหาปริมาตรของเมล็ดได้ โดยปริมาตรของเมล็ดที่ถูกแทนที่เท่ากับปริมาตรของเฮกเซนที่แทนที่ด้วยเมล็ดทานตะวัน หาความหนาแน่นเนื้อ จาก สมการ สำหรับการหาค่าความหนาแน่นเนื้อของเมล็ดทานตะวันแบบไม่กะเทาะเปลือก ทำได้โดยชั่งเมล็ด บนเครื่องชั่งดิจิตอลที่มีค่าความละเอียดที่ 0.0001 g ใส่เฮกเซนลงในบีกเกอร์นำไปบีกเกอร์ ไปชั่งน้ำหนักจากนั้นใช้เข็มจิ้มลงเมล็ด และนำไปจุ่มลงในสารที่อยู่ในบีกเกอร์บนเครื่องชั่งดิจิตอลแล้วบันทึกค่าที่อ่านได้และหาปริมาตรของเมล็ดจากสมการ และคำนวณหาความหนาแน่นเนื้อจากสมการ 2.2.8 ความพรุน (porosity) ค่าความพรุนสามารถหาได้จากสมการความสัมพันธ์ระหว่างความหนาแน่นเนื้อกับความหนาแน่นรวม ดังนี้ 2.2.9 สัมประสิทธิ์แรงเสียดทานสถิตย์ (coefficient of friction) นำเมล็ดทานตะวันทั้งแบบกะเทาะเปลือกและไม่กะเทาะเปลือก อย่างละ 10 เมล็ดมาหาค่ามุมเอียง โดยวางนำเมล็ดไปวางไว้บนพื้นไม้เอียง ค่อยๆยกพื้นเอียงให้สูงขึ้น จนเมล็ดเริ่มไถลลงทำการทดลองทุกความชื้นและเปลี่ยนพื้นเอียงเป็น พื้นยาง และอลูมิเนียม ตามลำดับ หาค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานสถิตย์จากสมการ รูปที่ 3แสดงการวัดค่ามุมเอียง 2.2.10 ความเร็วสุดท้าย (Terminal Velocity) หาความเร็วสุดท้ายของเมล็ดทานตะวันโดยนำเมล็ดจำนวน 10 เมล็ด ชั่งมวล บันทึกผลแล้ววางบนตะแกรงบนชุดศึกษาสมบัติทางอากาศพลศาสตร์ค่อยๆ ปรับความเร็วลมเพิ่มทีละน้อยจนเมล็ดลอยพ้นตะแกรงแต่ไม่หลุดออกจากท่อแล้วนำมาหาค่าความเร็วสุดท้าย 3. ผลการทดลองและวิจารณ์ จากการทดลองผลของความชื้นต่อสมบัติทางกายภาพของเมล็ดทานตะวันทั้งแบบกะเทาะเปลือกและแบบไม่กะเทาะเปลือก ซึ่งเมล็ดทานตะวันแบบกะเทาะเปลือกมีค่าความชื้นอยู่ในช่วง 1.15 - 13.15 % wb. และเมล็ดทานตะวันแบบไม่กะเทาะเปลือก มีค่าความชื้นอยู่ ในช่วง 2.25 -14.25 % wb. ซึ่งได้ผลการทดลองดังตารางที่ 1 ซึ่งจะแสดงคุณสมบัติทางกายภาพ จำนวนครั้งที่ทำการทดลองซ้ำ ค่าสูงสุด ค่าต่ำสุด และค่าเฉลี่ยโดยจะแสดงคุณสมบัติต่างๆต่อค่าความชื้นเริ่มต้นของเมล็ดทานตะวันแบบกะเทาะเปลือกคือ1.15%wb. และเมล็ดทานตะวันแบบไม่กะเทาะเปลือกคือ 2.25 % wb. ตารางที่ 1คุณสมบัติทางกายภาพของเมล็ดทานตะวันแบบกะเทาะเปลือกค่าความชื้น 1.15 % wb. และเมล็ดทานตะวันแบบไม่กะเทาะเปลือกค่าความชื้น 2.25 % wb. 3.ผลการทดลองและวิจารณ์ผลการทดลอง 3.1 มวลรวม100 เมล็ด รูปที่ 4ความสัมพันธ์ระหว่างมวลรวมและความชื้น เมื่อความชื้นเพิ่มมากขึ้นค่ามวลรวม 100 เมล็ดมีแนวโน้มที่เพิ่มขึ้น เนื่องจากเมล็ดนั้นได้รับปริมาณน้ำที่เพิ่มขึ้นเมล็ดมีการดูดซึมน้ำเข้าไป ทำให้เมล็ดเกิดการพองตัวและมีขนาดใหญ่ขึ้นจึงส่งผลให้มีมวลรวมที่เพิ่มขึ้นด้วย ซึ่งมีความสัมพันธ์ดังสมการ Seed : M = 0.409 Mc + 16.384 (R² = 0.8759) Kernel : M = 0.1243 Mc + 8.525 ( R² = 0.8818 ) 3.2 เส้นผ่านศูนย์กลางเฉลี่ยเชิงเราขาคณิต (GMD) รูปที่ 5ความสัมพันธ์ระหว่างเส้นผ่านศูนย์กลางเฉลี่ยเชิงเรขาคณิตและความชื้น เมื่อความชื้นเพิ่มมากขึ้น เส้นผ่านศูนย์กลางเฉลี่ยเชิงเรขาคณิตมีแนวโน้มเพิ่มมากขึ้นเป็นเชิงเส้น เนื่องจากขนาดเมล็ดนั้นมีการดูดซึมน้ำเข้าไปส่งผลให้มีความยาว ความกว้าง ความหนาที่เพิ่มขึ้น จึงส่งผลให้เส้นผ่านศูนย์กลางเฉลี่ยเชิงเรขาคณิตเพิ่มขึ้นตามไปด้วยด้วย ซึ่งคล้ายกับงานวิจัย hemp seed (Sacilik et al., 2003) sunflower seed ( R.K.Gupta;S.K .Das,1996 ) ซึ่งมีความสัมพันธ์ดังสมการ Seed : Dg = 0.0193Mc + 9.5965 ( R² = 0.8825 ) Kernel : Dg = 0.005Mc + 5.5883 ( R² = 0.7705 ) 3.3 ความเป็นทรงกลม (Sphericity) รูปที่ 6ความสัมพันธ์ระหว่างความเป็นทรงกลมและความชื้น เมื่อความชื้นเพิ่มมากขึ้น ค่าความเป็นทรงกลมมีแนวโน้มเพิ่มมากขึ้นเป็นเชิงเส้น เนื่องจากเมล็ดนั้นมีขนาดขยายใหญ่ขึ้น ส่งผลให้เมล็ดมีความเป็นทรงกลมเพิ่มมากขึ้นด้วย ซึ่งคล้ายกับงานวิจัย hemp seed (Sacilik et al., 2003) moth gram (P.M. Nimkar; Dipali S. Mandwe; Renu M. Dudhe,2005) ซึ่งมีความสัมพันธ์ดังสมการ Seed :ϕ = 0.0003Mc + 0.4721 (R² = 0.8848) Kernel :ϕ = 0.0001Mc + 0.4198 (R² = 0.8475) 3.4 พื้นที่ภาพฉาย (Projected area) รูปที่ 7ความสัมพันธ์ระหว่างพื้นที่ภาพฉายและความชื้น เมื่อความชื้นเพิ่มมากขึ้น เมล็ดมีการดูดซึมน้ำเข้าไป จะส่งผลให้เมล็ดขยายตัวเพิ่มขึ้นซึ่งส่งผลพื้นที่ภาพฉายมีแนวโน้มเพิ่มขึ้นเป็นเชิงเส้น ซึ่งคล้ายกับงานวิจัย hemp seed (Sacilik et al., 2003) sunflower seed ( R.K.Gupta;S.K .Das,1996 ) ซึ่งมีความสัมพันธ์ดังสมการ Seed : P = 0.0081Mc + 1.3971 (R² = 0.8985) Kernel : P = 0.0005Mc + 0.5317 (R² = 0.8904) 3.5 ความหนาแน่นรวม (bulk density) รูปที่ 8ความสัมพันธ์ระหว่างความหนาแน่นรวมและความชื้น เมื่อค่าความชื้นมีค่าเพิ่มมากขึ้น ความหนาแน่นรวมมีแนวโน้มลดลงเป็นเชิงเส้น ทั้งแบบกะเทาะเปลือกและไม่กะเทาะเปลือก เนื่องจาก เมื่อเมล็ดได้รับน้ำเข้าไปเมล็ดจะขยายตัวออกทำให้มีปริมาตรที่เพิ่มขึ้น แต่มีมวลเพิ่มขึ้นเพียงเล็กน้อยเนื่องจากภายในเมล็ดนั้นประกอบด้วยไขมันอยู่มาก ซึ่งไขมันจะไม่รวมตัวกับน้ำ ทำให้มวลเมล็ดเพิ่มขึ้นเพียงเล็กน้อย และเมื่อบรรจุลงภายในภาชนะ ทำให้เกิดช่องว่างภายในภาชนะมากขึ้น จึงทำให้บรรจุเมล็ดได้น้อยลง ทำให้น้ำหนักรวมเมล็ดลดลง ส่งผลให้ค่าความหนาแน่นรวมมีค่าลดลง โดยความหนาแน่นรวมของเมล็ดที่กะเทาะเปลือกจะมีค่ามากกว่าเพราะเมล็ดมีขนาดเล็ก เมื่อบรรจุในภาชนะจะสามารถบรรจุได้มากกว่าน้ำหนักรวมจึงมากกว่าทำให้ความหนานแน่นรวมมากกว่าเมล็ดที่ยังไม่กะเทาะเปลือกซึ่งคล้ายกับงานวิจัย hemp seed (Sacilik et al., 2003) moth gram (P.M. Nimkar; Dipali S. Mandwe; Renu M. Dudhe,2005) มีความสัมพันธ์ดังสมการ Seed :ρb = -0.0056Mc + 0.3064 (R² = 0.927) Kernel :ρb = -0.0066Mc + 0.5968 (R² = 0.8904) 3.6 ความหนาแน่นเนื้อ (True density) รูปที่ 9ความสัมพันธ์ระหว่างความหนาแน่นเนื้อและความชื้น เมื่อค่าความชื้นมีค่าเพิ่มมากขึ้น ความหนานแน่นเนื้อของเมล็ดมีแนวโน้มเพิ่มขึ้นเป็นเชิงเส้น เนื่องจากเมล็ดมีเกิดการพองตัว โมเลกุลของน้ำเข้าไปอุดรูพรุนในเมล็ด ส่งผลให้น้ำหนักเมล็ดเพิ่มขึ้น ทำให้ความหนาแน่นรวมของเมล็ดมีค่าเพิ่มขึ้นตามไปด้วย ซึ่งสอดคล้องกับงานวิจัยhemp seed (Saciliket al,2003) sunflower seed (R.K.Gupta;S.K .Das,1996) ซึ่งมีความสัมพันธ์ดังสมการ Seed :ρs = 0.01Mc + 1.4296 (R² = 0.6515) Kernel :ρs = 0.001 Mc + 1.179 (R² = 0.7312) 3.7 ความพรุน (Porosity) รูปที่ 10ความสัมพันธ์ระหว่างความพรุนและความชื้น เมื่อค่าความชื้นเพิ่มมากขึ้น ค่าความพรุนของเมล็ดจะมีแนวโน้มเพิ่มขึ้นเป็นเชิงเส้น โดยที่เมล็ดทานตะวันที่ไม่กะเทาะเปลือกมีความพรุนที่สูงกว่าเมล็ดทานตะวันกะเทาะเปลือกเนื่องจาก ภายในเมล็ดทานตะวันกะเทาะเปลือกนั้นมีช่องว่างของรูพรุนระหว่างเมล็ด กับเปลือกอยู่มากกว่า ส่งผลให้ค่าความพรุนมีค่ามากซึ่งมีลักษณะคล้ายกับงานวิจัยsunflower seed ( R.K.Gupta;S.K .Das,1996 ) ซึ่งจะมีความสัมพันธ์กันดังสมการ Seed :ε= 0.4472Mc + 79.56 (R² = 0.8677) Kernel :ε = 0.5961Mc + 49.386 (R² = 0.8836) 3.8 ปริมาตรต่อหนึ่งเมล็ด ( Volume per seed ) รูปที่ 11ความสัมพันธ์ระหว่างปริมาตรต่อหนึ่งเมล็ดและความชื้น เมื่อค่าความชื้นเพิ่มมากขึ้น ปริมาตรต่อหนึ่งเมล็ดมีแนวโน้มเพิ่มขึ้นเป็นเชิงเส้น เนื่องจากเมื่อความชื้นเพิ่มขึ้น เมล็ดมีการดูดซึมน้ำเข้าไป เมล็ดจะเกิดการขยายตัวออก ทำให้มีขนาดที่ใหญ่ขึ้นทำให้ปริมาตรก็จะเพิ่มขึ้นตามไปด้วยซึ่งมีความสัมพันธ์ดังสมการ Seed : V= 0.447Mc + 79.56 (R² = 0.8677) Kernel : V = 0.0023Mc + 0.0664 (R² = 0.9089) 3.10 สัมประสิทธิ์แรงเสียดทานสถิตย์ (coefficient of friction) ตารางที่ 2แสดงสมการความสัมพันธ์ระหว่างสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานสถิตย์กับความชื้นและค่า R2 รูปที่ 12ความสัมพันธ์ระหว่างสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานสถิตย์ของเมล็ดทานตะวันไม่กะเทาะเปลือกและความชื้น ค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานสถิตของเมล็ดทานตะวันทั้ง 2 แบบมีแนวโน้มเพิ่มขึ้นเป็นเชิงเส้น ซึ่งสัมพันธ์กับค่าความชื้นที่เพิ่มขึ้น ซึ่งพบว่าค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานสถิตย์ ระหว่างเมล็ดกับ พื้นยาง จะมีค่ามากที่สุด รองลงมาคือ พื้นไม้ และ อะลูมิเนียม ตามลำดับซึ่งแสดงว่า เมล็ดนั้นทนการไหลต่อพื้นยางได้มากกว่าและพื้นอะลูมิเนียมมีค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานน้อยนั้น คือเมล็ดสามารถไหลได้ดีในพื้นอะลูมิเนียม ซึ่งสามารถนำข้อมูลนี้ไปประยุกต์ใช้ในการออกแบบเครื่องจักรกลต่อไปได้ 3.11 ความเร็วสุดท้าย (Terminal velocity) รูปที่ 14ความสัมพันธ์ระหว่างความเร็วสุดท้ายและความชื้น เมื่อความชื้นเพิ่มขึ้นความเร็วสุดท้ายมีแนวโน้มเพิ่มขึ้นเนื่องจากเมื่อความชื้นเพิ่มขึ้น มวลเมล็ด ค่าความเป็นทรงกลม พื้นที่ภาพฉาย มีค่าเพิ่มขึ้น ต้องใช้ลมที่มากขึ้นเพื่อให้เมล็ดลอยขึ้นสูง ส่งผลให้ค่าความเร็วสุดท้ายเพิ่มขึ้นด้วยเป็นเชิงเส้นซึ่งสามารถนำไปประยุกต์ใช้ในการออกแบบเครื่องจักรในการคัดเลือกเมล็ด ซึ่งคล้ายกับงานวิจัยsunflower seed ( R.K.Gupta;S.K .Das,1996 ) ซึ่งมีความสัมพันธ์ดังสมการ Seed :Vt = 0.015Mc + 7.3643 (R² = 0.6273) Kernel :Vt = 0.0187Mc + 8.4445 (R² = 0.7786) 4. สรุปผลการทดลอง 4.1 ความยาว ความกว้าง ความหนา ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางเฉลี่ยของเชิงเรขาคณิต และความเป็นทรงกลม ของเมล็ดทานตะวันทั้งแบบกะเทาะเปลือกและแบบไม่กะเทาะเปลือกมีความสัมพันธ์เป็นเชิงเส้นกับความชื้นที่เพิ่มขึ้น ในลักษณะแปรผันตรง 4.2 มวลรวม100 เมล็ด ของเมล็ดทานตะวันทั้งแบบกะเทาะเปลือกและแบบไม่กะเทาะเปลือกมีความสัมพันธ์เป็นเชิงเส้นกับความชื้นที่เพิ่มขึ้น ในลักษณะแปรผันตรง 4.3 พื้นที่ภาพฉาย ของเมล็ดทานตะวันทั้งแบบกะเทาะเปลือกและแบบไม่กะเทาะเปลือกมีความสัมพันธ์เป็นเชิงเส้นกับความชื้นที่เพิ่มขึ้น ในลักษณะแปรผันตรง 4.4 ความหนาแน่นรวม ของเมล็ดทานตะวันทั้งแบบกะเทาะเปลือกและแบบไม่กะเทาะเปลือกมีความสัมพันธ์เป็นเชิงเส้นกับความชื้นที่เพิ่มขึ้น ในลักษณะแปรผกผัน 4.5 ความหนาแน่นเนื้อของเมล็ดทานตะวันทั้งแบบกะเทาะเปลือกและแบบไม่กะเทาะเปลือกมีความสัมพันธ์เป็นเชิงเส้นกับความชื้นที่เพิ่มขึ้น ในลักษณะแปรผันตรง 4.6 ความพรุน ของเมล็ดทานตะวันทั้งแบบกะเทาะเปลือกและแบบไม่กะเทาะเปลือกมีความสัมพันธ์เป็นเชิงเส้นกับความชื้นที่เพิ่มขึ้น ในลักษณะแปรผันตรง 4.7 ปริมาตรต่อหนึ่งเมล็ด ของเมล็ดทานตะวันทั้งแบบกะเทาะเปลือกและแบบไม่กะเทาะเปลือกมีความสัมพันธ์เป็นเชิงเส้นกับความชื้นที่เพิ่มขึ้น ในลักษณะแปรผันตรง 4.8 สัมประสิทธิ์แรงเสียดทานสถิตย์ของเมล็ดทานตะวันทั้งแบบกะเทาะเปลือกและแบบไม่กะเทาะเปลือกมีความสัมพันธ์เป็นเชิงเส้นกับความชื้นที่เพิ่มขึ้น ในลักษณะแปรผันตรงในทุกพื้นผิว โดยเรียงลำดับค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานสถิตย์จากมากไปน้อย ได้เป็
ผลของความชื้นต่อคุณสมบัติทางกายภาพของเมล็ดถั่วขาว
ผลของความชื้นต่อคุณสมบัติทางกายภาพของเมล็ดถั่วขาว Effect of moisture content on some physical properties of small white bean สาขาวิศวกรรมอาหาร คณะวิศวกรรมศาสตร์ สถาบันเทคโนโลยีพระจอมเกล้าเจ้าคุณทหารลาดกระบัง ธรรมชาติ วงศ์รัตนมนตรี ยุวภัทร์ ศักดาวัฒนกุล อรรฆพร ธนาวนิชกุล วสันต์ อินทร์ตา บทคัดย่อ จากการศึกษาผลของความชื้นต่อคุณสมบัติทางกายภาพของเมล็ดถั่วขาว (เมล็ดเล็ก) มีจุดประสงค์เพื่อศึกษาเกี่ยวกับคุณสมบัติด้านต่างๆ ของเมล็ดถั่วขาว (เมล็ดเล็ก) คือ การวัดผลโดยรวมของเมล็ดถั่วขาว (เมล็ดเล็ก) ทั้งด้านความยาวเฉลี่ย, ความกว้าง, ความหนา, ความเป็นทรงกลม, ความหนาแน่นเนื้อ, ความหนาแน่นรวม, ความเร็วสุดท้าย และมวลรวม มีค่า 9.45 mm, 6.40 mm, 5.62 mm, 73.88 %, 1.98 kg /m3, 0.83 kg /m3, 12.38m/s, 5.57g ตามลำดับ แล้วเมื่อเราเพิ่มความชื้นในระดับต่างๆ ตั้งแต่ 8.00% d.b.-20.00% d.b. จะทำให้คุณภาพของเมล็ดถั่วขาว (เมล็ดเล็ก) เปลี่ยนไป คือ มีค่าความยาวเฉลี่ย ความกว้าง ความหนา ความเป็นทรงกลม ความหนาแน่นเนื้อ ความเร็วสุดท้าย รวมถึงมวลเพิ่มขึ้น โดยมีค่าเป็น 9.68 mm, 7.00 mm, 6.69 mm, 79.35%, 2.21 kg /m3, 6.21g ตามลำดับ ส่วนความหนาแน่นรวมจะมีค่าลดลงเป็น 0.78 kg /m3เมื่อดูผลจากกราฟที่แสดงจะสามารถสรุปได้ว่าความชื้นมีความสัมพันธ์เชิงเส้นแบบแปรผันตรงกับค่าต่างๆ เหล่านี้ 1.บทนำ เมล็ดถั่วขาว (Bruguiera cylindrical) อยู่ในวงศ์ Rhizophoraceae มีส่วนประกอบ คือ คาร์โบไฮเดรต 69.79%, โปรตีน 27.44%, โพแทสเซียม 1.64%, ไขมัน 0.95%, แคลเซียม0.17%, เหล็ก 0.01% เป็นวัตถุดิบหนึ่งที่นิยมใช้ในการลดความอ้วนในปัจจุบัน เนื่องจากสารที่สกัดได้จากเมล็ดถั่วขาวซึ่งมีสาร Phaseolamin มีฤทธิ์ในการทำให้เอ็นไซม์อะไมเลสเป็นกลาง ( th.wikipedia.org/wiki/เอนไซม์ ) ดังนั้น แป้งหรือคาร์โบไฮเดรตที่บริโภคเข้าไปไม่สามารถเปลี่ยนเป็นน้ำตาลได้ ร่างกายจึงได้รับพลังงานจากแป้งน้อยลงตามไปด้วย ซึ่งมีผลทำให้การสะสมของไขมันที่เกิดขึ้นจากการเปลี่ยนรูปของน้ำตาลเป็นไขมันลดลงด้วย เมื่อร่างกายได้รับพลังงานน้อยลงไม่เพียงพอกับความต้องการในแต่ละวันร่างกายจึงต้องเผาผลาญไขมันมากมายเพราะให้สารอาหารที่มีประโยชน์หลายอย่าง เช่น โปรตีน อาหาร และไม่มีผลกระทบกับสารอาหารชนิดอื่นๆ ถัวขาวเมล็ดเล็ก วิตามิน เกลือแร่ และมีใยอาหารสูง ขณะเดียวกันในถั่วขาวก็มีคุณสมบัติพิเศษเฉพาะตัว คือ มีสารที่มีฤทธิ์ในการยับยั้งการทำงานที่สะสมไว้ออกมาใช้มากขึ้น จึงทำให้น้ำหนักลดลงโดยที่ไม่ต้องอด (Small White Bean) เป็นพืชในตระกูลถั่วที่มีคุณประโยชน์ของเอ็นไซม์อะไมเลส ที่ใช้ย่อยอาหารประเภทแป้งหรือคาร์โบไฮเดรตที่มีโมเลกุลขนาดใหญ่ ให้กลายเป็นน้ำตาลที่มีโมเลกุลขนาดเล็กเพื่อให้ร่างกายดูดซึมไปใช้ได้ เนื่องจากเมล็ดถั่วขาวเป็นถั่วเมล็ดแห้ง ดังนั้น ก่อนที่จะนำมาใช้ประโยชน์จึงต้องนำไปแช่น้ำ เพื่อให้เมล็ดมีคุณสมบัติที่สามารถนำไปใช้ได้จึงต้องมีการวัดลักษณะทางกายภาพของเมล็ดถั่วขาว เช่น การวัดขนาดของเมล็ดถั่วขาวเพื่อให้รู้ขนาดของเมล็ดถั่วขาวที่ความชื้นต่างๆเพื่อใช้ในการคัดเลือกเมล็ดถั่วขาว การวัดความเร็วลมเพื่อตรวจคัดเมล็ดที่เหี่ยว เป็นต้น ดังนั้นการวัดลักษณะทางกายภาพของเมล็ดถั่วขาวจึงมีความจำเป็นมากในอุตสาหกรรม และจากการสำรวจยังไม่มีการศึกษาเกี่ยวกับลักษณะทางกายภาพของถั่วขาวในประเทศไทยมาก่อน ดังนั้น วิจัยนี้จึงจัดทำขึ้นโดยมีจุดประสงค์เพื่อให้เป็นข้อมูลในการศึกษาค้นคว้าสำหรับผู้ที่สนใจ 2.วัสดุที่ใช้ในการทดลองและวิธีทดลอง 2.1 ตัวอย่างและการปรับความชื้น เมล็ดตัวอย่างมาจาก Top Supermarket สาขา ลาดกระบัง ตรา cooking for fun; บริษัท คอนติเนนตัล ฟูด จำกัด 42/1 ถ.ร่มเกล้า แขวงคลองสามประเวศ เขตลาดกระบัง กรุงเทพ 10520: แบ่งบรรจุ นำเข้าจากสหรัฐอเมริกากา การวัดความชื้นและการปรับความชื้น วัดความชื้นโดยเตรียมฟอยด์ที่ทำเป็นรูปถ้วย 3 อัน ทำเครื่องหมายกำกับแต่ละอัน แล้วนำฟอยด์แต่ละอันไปชั่ง นำเมล็ดถั่วขาวใส่ฟอยด์ 3 อันที่เตรียมไว้ แล้วไปชั่งหาน้ำหนักของเมล็ดถั่วขาว นำเมล็ดถั่วขาวที่ชั่งน้ำหนักแล้วไปอบในเตาอบลมร้อนที่อุณหภูมิ 105 องศาเซลเซียส เป็นระยะเวลา 120 นาที เมื่อครบตามระยะเวลาที่กำหนดนำเมล็ดถั่วขาวออกมาชั่งน้ำหนักเพื่อหามวลน้ำในเมล็ดถั่วขาวครั้งที่ 1 จากนั้นนำเมล็ดถั่วขาวที่ผ่านการชั่งน้ำหนักครั้งที่ 1 ไปอบในเตาอบอีกครั้ง โดยใช้เวลา 30 นาที เมื่อครบตามระยะเวลาที่กำหนดนำเมล็ดถั่วขาวออกมาชั่งอีกครั้งเพื่อหาน้ำหนักที่คงที่ของน้ำ การปรับความชื้นโดยเตรียมถุงใส่เมล็ดถั่วขาวจำนวน 4 ถุง โดยใน 1 ถุงแบ่งเป็น 3 ส่วน ใส่เมล็ดถั่วขาวในถุงที่เตรียมไว้ส่วนละ 1000 เมล็ด รวมถุงละ 3000 เมล็ด นำถุงที่ใส่เมล็ดถั่วขาวแล้วมาปรับความชื้นโดยคำนวณหาปริมาณน้ำที่ต้องใส่ในแต่ละถุง ซึ่งคำนวณได้จากความชื้นฐานเปียก (%) กำหนด MCwb. คือ ความชื้น Mw คือ มวลน้ำ Mtotal คือ มวลรวม เมื่อเตรียมความชื้นเสร็จ 1 ส่วนนำถุงไปปิดผนึก (Seal) เพื่อป้องกันการการเปลี่ยนแปลงของความชื้น ทำจนครบทั้ง 3 ส่วน ในแต่ละถุงจะมีความชื้นไม่เท่ากันโดยความชื้นจะเพิ่มขึ้นถุงละ 3% จากถุงก่อนหน้า นำถุงที่เตรียมความชื้นเสร็จแล้วไปแช่ในเครื่องทำความเย็นที่อุณหภูมิ 5 องศาเซลเซียสเป็น เวลา 1 สัปดาห์ โดยภายใน 1 สัปดาห์นี้ให้ทำการเขย่าถุงทุกถุงทุกวันเพื่อให้มีความชื้นสม่ำเสมอ 2.2การวัดเมล็ดถั่วขาว 2.2.1การวัดลักษณะทางกายภาพ วัดโดยใช้เครื่องมือวัดเวอร์เนียร์คาลิปเปอร์ในการวัดเมล็ดถั่วขาว ซึ่งทำการวัดทั้งหมด 3 ด้านต่อเมล็ดถั่วขาว 1 เมล็ด ได้แก่ ความกว้าง ความยาว และความหนา เพื่อคำนวณหาGMD แล้วคำนวณหาค่าความเป็นทรงกลม (The Sphere) (%) กำหนด คือ ค่าความเป็นทรงกลม W คือ ความกว้าง L คือ ความยาว T คือ ความหนา ของแต่ละเมล็ดโดยทำการวัดเมล็ดถั่วขาวทั้งหมด 100 เมล็ด เพื่อหาความกว้างเฉลี่ย ความยาวเฉลี่ย ความหนาเฉลี่ยและค่าความเป็นทรงกลมเฉลี่ย Fig.1 Measurement wide length and thickness 2.2.2การวัดความหนาแน่นเนื้อและความหนาแน่นรวม การวัดความหนาแน่นโดยเตรียมเมล็ดถั่วขาวที่ความชื้นที่ต้องการ ชั่งน้ำหนักนำเมล็ดถั่วขาวทีเตรียมไว้ ใส่ลงในขวด Pycnometer ชั่งน้ำหนักเทสารละลายลงในขวด (ในที่นี้ใช้ Hexane) ชั่งน้ำหนักคำนวณหาความหนาแน่นของเมล็ดถั่วขาวจากสูตร กำหนด Pt คือ ความหนาแน่นเนื้อ M คือ มวล V คือ ปริมาตร Fig.2 True density measurement การวัดความหนาแน่นรวมโดยเตรียมเมล็ดถั่วขาวที่ความชื้นที่ต้องการ ชั่งน้ำหนักนำเมล็ดถั่วขาวเทใส่ภาชนะที่เตรียมไว้ผ่านกรวยที่ความสูงเท่ากันในแต่ละครั้ง เสร็จแล้วนำภาชนะทีมีถั่วอยู่มาชั่งน้ำหนักคำนวณหาความหนาแน่นรวมของเมล็ดถั่วขาวจากสูตร กำหนดPb คือ ความหนาแน่นรวม M คือ มวล Vtotal คือ ปริมาตรรวม Fig.3 Bulk density measurement 2.2.3การวัดเมล็ดถั่วขาวจากภาพฉาย เตรียมเมล็ดถั่วขาวที่ความชื้นที่ต้องการนำเมล็ดถั่วที่เตรียมมาเรียงบนกระดาษที่ตัดกับสีของเมล็ดถั่วขาว จำนวนความชื้นละ 50 เมล็ด ถ่ายรูปเมล็ดถั่วที่เรียงแล้ว นำไปลงในโปรแกรม Photo Shop เพื่อ Crop ภาพหา Pixel ของภาพ 1x1 จากนั้น Crop ภาพเมล็ดแต่ละเมล็ดหา Pixel นำมาคำนวณหาพื้นที่ของเมล็ดถั่วขาวจากสูตร กำหนด A คือ พื้นที่ภาพฉาย PixelBean คือ พิกเซลของถั่ว Pixel1x1 คือ พิกเซลของช่องเปรียบเทียบ Fig.4 Projected area measurement 2.2.4การวัดพื้นที่เอียง วัดพื้นที่เอียงโดยเตรียมเมล็ดถั่วขาวที่ความชื้นที่ต้องการคัดเลือกเมล็ดถั่วขาวจำนวน 10 เมล็ด นำเมล็ดถั่วขาวทีคัดเลือกไว้ไปทดสอบพื้นที่เอียง 3 แบบ คือ แผ่นไม้ แผ่นยาง และแผ่นอลูมิเนียม Fig.5 Static friction coefficient measurement 2.2.5 ความเร็วสุดท้าย วัดความเร็วสุดท้ายโดยเตรียมเมล็ดถั่วขาวที่ความชื้นที่ต้องการนำเมล็ดถั่วขาวที่เตรียมไว้ใส่ในเครื่องปรับความเร็วรอบของมอเตอร์พอให้ถั่วลอย นำเครื่องวัดความเร็วลมวัดค่าความเร็วลมที่เมล็ดถั่วลอย (Vt =0.3263X) กำหนด Vt คือ ความเร็วสุดท้าย X คือ ความเร็วรอบของมอเตอร์ Fig.6 Terminal velocity measurement by Anemometer 3.ผลการทดลองและวิจารณ์ผลการทดลอง การศึกษาเปรียบเทียบคุณสมบัติทางกายภาพของเมล็ดทานตะวันที่ระดับความชื้นที่แตกต่างกัน 5ระดับ 3.1 ขนาดของเมล็ดถั่วขาว เมื่อเมล็ดถั่วขาวมีความชื้นเพิ่มขึ้น จะส่งผลให้เมล็ดถั่วขาวมีการขยายตัวด้านความยาว ความกว้าง ความหนาเพิ่มมากขึ้น ดังนั้น เมื่อความชื้นมากขึ้นแสดงว่าเมล็ดจะดูดซึมน้ำมากขึ้นทำให้เมล็ดมีขนาดใหญ่ขึ้น โดยความหนาจะมีอัตราการขยายมากกว่าอีกสองดานเนื่องจากช่องว่างภายในเมล็ดถั่วขาว มีลักษณะเป็นแนวยาวตามเมล็ด ส่งผลให้เมื่อเมล็ดดูดซึมน้ำเข้าไปมากขึ้นเมล็ดไม่สามรถขยายด้านความยาวและความกว้างได้มากเท่าที่ควรเนื่องจากข้อจำกัดด้านลักษณะของช่องว่าง ทำให้ด้านที่ขยายตัวได้มากที่สุดคือด้านความหนา เมื่อเปรียบเทียบกราฟขนาดของเมล็ดถั่วขาวกับกราฟขนาดของเมล็ดถั่วแดง เมล็ดถั่วขาวจะมีอัตราการขยายตัวของเมล็ดมากกว่าเมล็ดถั่วแดง โดยอ้างอิงจาก ISIK and UNAL (2007) เมื่อเปรียบเทียบกราฟขนาดของเมล็ดถั่วขาวที่วิจัยกับกราฟขนาดของเมล็ดถั่วขาวสายพันธุ์ตุรกีค่าเพิ่มขึ้นเหมือนกัน โดยอ้างอิงจาก ISIK and UNAL (2007) จากการทดลองอาจมีการคลาดเคลื่อนได้จากผู้วัดค่าจากการอ่านสเกลของเวอร์เนียร์คาริปเปอร์ ซึ่งอาจมีการผิดพลาดได้ ค่าGMDแปรผันตรงกับความชื้น มีค่า GMD = 0.0855MCwb. + 6.1262, R² = 0.5395 (Fig.7) Fig.7 Effect of moisture content on GMD และค่าการขยายตัวแปรผันตรงกับค่าความชื้น มีค่า Length: L = 0.046MCwb. + 8.928, R² = 0.2365 Wideness: W = 0.0757MCwb. + 5.6787, R² = 0.5271 Thickness: T = 0.1157MCwb. + 4.4787, R² = 0.6693 (Fig.8) Fig.8 Effect of moisture content on size 3.2 ค่าความเป็นทรงกลม เมื่อเมล็ดถั่วขาวมีความชื้นเพิ่มขึ้น จะส่งผลให้เมล็ดถั่วขาวที่มีการขยายตัวทำให้ค่าความเป็นทรงกลมมีค่าเพิ่มขึ้น ดังนั้น เมื่อค่าความชื้นมากขึ้นแสดงว่าเมล็ดจะดูดซึมน้ำเข้าไปมากขึ้นส่งผลให้เมล็ดเกิดการขยายตัวทุกทิศทาง ทำให้มีค่าความเป็นทรงกลมมากขึ้น เมื่อเปรียบเทียบกราฟความเป็นทรงกลมของเมล็ดถั่วขาวกับกราฟความเป็นทรงกลมของเมล็ดถั่วแดงมีค่าเพิ่มขึ้นเหมือนกัน โดยอ้างอิงจาก ISIK and UNAL (2007) เมื่อเปรียบเทียบกราฟความเป็นทรงกลมของเมล็ดถั่วขาวที่วิจัยกับกราฟความเป็นทรงกลมของเมล็ดถั่วขาวสายพันธุ์ตุรกีมีค่าเพิ่มขึ้นเหมือนกัน โดยอ้างอิงจาก ISIK and UNAL (2007) เมื่อเปรียบเทียบกราฟความเป็นทรงกลมของเมล็ดถั่วขาวกับกราฟความเป็นทรงกลมของ cowpea เมล็ดถั่วขาวจะมีความเป็นทรงกลมมากกว่า cowpea โดยอ้างอิงจาก Yalcın (2007) จากการทดลองอาจมีการคลาดเคลื่อนได้จากผู้วัดค่าจากการอ่านสเกลของเวอร์เนียร์คาริปเปอร์ ซึ่งอาจมีการผิดพลาดได้ และความเร็วในการวัด ค่าความเป็นทรงกลมแปรผันตรงกับค่าความชื้น มีค่า = 0.516MCwb. + 69.232, R² = 0.9124 (Fig.9) Fig.9 Effect of moisture content on sphericity 3.3 ค่าความหนาแน่นเนื้อ เมื่อเมล็ดถั่วขาวมีความชื้นเพิ่มขึ้น จะส่งผลให้เมล็ดถั่วขาวมีค่าความหนาแน่นเนื้อเพิ่มขึ้น ดังนั้น เมื่อค่าความชื้นมากขึ้นจะส่งผลปริมาณน้ำที่อยู่ภายในเมล็ดเพิ่มมากขึ้น ทำให้เมล็ดมีน้ำหนักเพิ่มขึ้นเมื่อเทียบกับปริมาตร และเมื่อแทนค่าในสูตรความหนาแน่น จะได้ค่าความหนาแน่นเพิ่มขึ้น เมื่อเปรียบเทียบกราฟความหนาแน่นเนื้อของเมล็ดถั่วขาวกับกราฟความหนาแน่นเนื้อของเมล็ดถั่วแดงมีค่าเพิ่มขึ้นเหมือนกัน โดยอ้างอิงจาก ISIK and UNAL (2007) เมื่อเปรียบเทียบกราฟความหนาแน่นเนื้อของเมล็ดถั่วขาวที่วิจัยกับกราฟความหนาแน่นของเมล็ดถั่วขาวสายพันธุ์ตุรกีมีค่าเพิ่มขึ้นเหมือนกัน โดยอ้างอิงจาก ISIK and UNAL (2007) เมื่อเปรียบเทียบกราฟความหนาแน่นเนื้อของเมล็ดถั่วขาวกับกราฟความหนาแน่นเนื้อของ cowpea เมล็ดถั่วขาวจะมีความหนาแน่นเนื้อเพิ่มขึ้นต่างกับ cowpea ที่มีความหนาแน่นเนื้อลดลง โดยอ้างอิงจาก Yalcın (2007) จากการทดลองอาจมีความคลาดเคลื่อนจาก Hexaneที่ซึ่งอาจเช็ดขวดไม่ทั่ว หรือมี Hexaneส่วนเกินจึงทำให้น้ำหนักคลาดเคลื่อนได้ ทั้งนี้ความเร็วในการทำการทดลองก็มีผลด้วยเช่นเดียวกัน ค่าความหนาแน่นเนื้อแปรผันตรงกับค่าความชื้น มีค่า Fig.10 Effect of moisture content on true density 3.4 ค่าความหนาแน่นรวม เมื่อเมล็ดถั่วขาวมีความชื้นเพิ่มขึ้น จะส่งผลให้เมล็ดถั่วขาวมีค่าความหนาแน่นรวมลดลง ดังนั้น เมื่อค่าความชื้นมากขึ้นส่งผลให้ขนาดของเมล็ดมีค่ามากขึ้น เนื่องจากมีพื้นที่ช่องว่างระหว่างเมล็ดมากขึ้นทำให้น้ำหนักลดลง ในขณะที่ปริมาตรมีค่าคงที่ เมื่อเปรียบเทียบกราฟความหนาแน่นรวมของเมล็ดถั่วขาวกับกราฟความหนาแน่นรวมของเมล็ดถั่วแดงมีค่าเพิ่มขึ้นเหมือนกัน โดยอ้างอิงจาก ISIK and UNAL (2007) เมื่อเปรียบเทียบกราฟความหนาแน่นรวมของเมล็ดถั่วขาวที่วิจัยกับกราฟความหนารวมของเมล็ดถั่วขาวสายพันธุ์ตุรกีมีค่าลดลงเหมือนกัน โดยอ้างอิงจาก ISIK and UNAL (2007) เมื่อเปรียบเทียบกราฟความหนาแน่นรวมของเมล็ดถั่วขาวกับกราฟความหนาแน่นรวมของ cowpea ทั้งเมล็ดถั่วขาวและ cowpea ต่างมีความหนาแน่นรวมลดลงทั้งคู่ โดยอ้างอิงจาก Yalcın (2007) จากการทดลองอาจมีการคลาดเคลื่อนได้จากความสูงในการเทเมล็ดลงในภาชนะ หากความสูงคลาดเคลื่อนค่าที่ได้คลาดเคลื่อนได้เช่นกัน ค่าความหนาแน่นรวมแปรผกผันกับค่าความชื้น มีค่า = 0.036MCwb. + 0.8604, R² = 0.5049 (Fig.11) Fig.11 Effect of moisture content on bulk density 3.5 ค่าพื้นที่ภาพฉาย เมื่อเมล็ดถั่วขาวมีความชื้นเพิ่มขึ้น จะส่งผลให้เมล็ดถั่วขาวมีค่าพื้นที่ภาพฉายมากขึ้น ดังนั้น เมื่อค่าความชื้นมากขึ้นส่งผลให้ขนาดของเมล็ดมีค่ามากขึ้น เมื่อทำการ Crop ภาพจะได้ค่า pixel มากขึ้น เมื่อนำมาเทียบกับ pixel ของตาราง 1x1 จะได้พื้นที่ภาพฉายเพิ่มขึ้น เมื่อเปรียบเทียบกราฟพื้นที่ภาพฉายของเมล็ดถั่วขาวกับกราฟพื้นที่ภาพฉายของเมล็ดถั่วแดงมีค่าเพิ่มขึ้นเหมือนกัน โดยอ้างอิงจาก ISIK and UNAL (2007) เมื่อเปรียบเทียบกราฟพื้นที่ภาพฉายของเมล็ดถั่วขาวที่วิจัยกับกราฟพื้นที่ภาพฉายของเมล็ดถั่วขาวสายพันธุ์ตุรกีมีค่าเพิ่มขึ้นเหมือนกัน โดยอ้างอิงจาก ISIK and UNAL (2007) เมื่อเปรียบเทียบกราฟพื้นที่ภาพฉาย ของเมล็ดถั่วขาวกับกราฟพื้นที่ภาพฉาย ของ cowpea เมล็ดถั่วขาวและ cowpea ต่างก็มีค่าเพิ่มขึ้นเหมือนกัน โดยอ้างอิงจาก Yalcın (2007) จากการทดลองอาจมีการคลาดเคลื่อนได้จากการ Crops ภาพของผู้ทำการทดลอง ที่อาจcropภาพได้ไม่เท่ากับขนาดจริงของเมล็ดทำให้ค่าpixel ที่ได้คลาดเคลื่อน ค่าพื้นที่ภาพฉายแปรผันตรงกับค่าความชื้น มีค่า A = 0.0023MCwb. + 0.4673, R² = 0.932 (Fig.12) Fig.12 Effect of moisture content on projected area 3.6 ค่าความเสียดทานสถิต เมื่อเมล็ดถั่วขาวมีความชื่นเพิ่มขึ้นจะส่งผลให้เมล็ดถั่วขาวีค่าความเสียดทานลดลง ดังนั้น เมื่อค่าความชื้นมากขึ้นจะส่งผลให้ค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานจะมีค่าลดน้อยลงเนื่องจากค่าความเป็นทรงกลมมีค่าเพิ่มขึ้นจึงส่งผลให้พื้นผิวส่วนของเมล็ดที่สัมผัสกับพื้นผิวลดลงจึงทำให้เวลากลิ้งเกิดแรงเสียดทานน้อยลง เมื่อเปรียบเทียบกราฟความเสียดทานสถิตของเมล็ดถั่วขาวซึ่งมีค่าลดลงกับกราฟความเสียดทานสถิตของเมล็ดถั่วแดงมีค่าเพิ่มขึ้นมีความสัมพันธุที่แตกต่างกันเนื่องจากความเป็นทรงกลมต่างกัน โดยอ้างอิงจาก ISIK and UNAL (2007) เมื่อเปรียบเทียบกราฟความเสียดทานสถิต ของเมล็ดถั่วขาวกับกราฟความเสียดทานสถิต ของ cowpea เมล็ดถั่วขาวจะมีค่าความเสียดทานสถิตลดลง ต่างกับ cowpea ที่มีค่าความเสียดทานสถิต เพิ่มขึ้น โดยอ้างอิงจาก Yalcın (2007) เมื่อเปรียบเทียบกราฟความเสียดทานสถิตของเมล็ดถั่วขาวที่วิจัยซึ่งมีค่าลดลงกับกราฟความเสียดทานสถิตของเมล็ดถั่วขาวสายพันธุ์ตุรกีที่มีค่าเพิ่มขึ้นมีความสัมพันธ์ที่แตกต่างกันเนื่องจากความเป็นทรงกลมต่างกัน โดยอ้างอิงจาก ISIK and UNAL (2007) จากการทดลองอาจมีการคลาดเคลื่อนได้จาก2จุดคือ1ผู้ทำการทดลองยกพื้นเอียงเร็วเกินไปทำให้เมล็ดกลิ้งก่อนที่ควรจะเป็น 2 การอ่านค่าองศาผู้ทำการทดลองอ่านอ่านค่าคลาดเคลื่อนได้ ค่าความเสียดานแปรผกผันกับค่าความชื้น มีค่า Wood: µW =-0.0066MCwb. + 0.2738, R² = 0.8975 Rubber: µR =-0.0043MCwb. + 0.2595, R² = 0.9176 Aluminium: µA =-0.0145MCwb. + 0.3778, R² = 0.8388 (Fig.13) Fig.13 Effect of moisture content on Static Friction Coefficient 3.7 ค่าความเร็วสุดท้าย เมื่อเมล็ดถั่วขาวมีความชื้นเพิ่มขึ้น จะส่งผลให้เมล็ดถั่วขาวมีค่าความเร็วสุดท้ายมากขึ้น ดังนั้น เมื่อค่าความชื้นมากขึ้นส่งผลให้น้ำหนักของเมล็ดเพิ่มขึ้น ทำให้ต้องใช้ความเร็วลมมากขึ้นเพื่อให้เมล็ดลอยอยู่ในระดับที่คงที่ เมื่อเปรียบเทียบกราฟความเร็วสุดท้ายของเมล็ดถั่วขาวกับกราฟความเร็วสุดท้ายของเมล็ดถั่วแดงมีค่าเพิ่มขึ้นเหมือนกัน โดยอ้างอิงจาก ISIK and UNAL (2007) เมื่อเปรียบเทียบกราฟความเร็วสุดท้าย ของเมล็ดถั่วขาวกับกราฟความเร็วสุดท้าย ของ cowpea เมล็ดถั่วขาวและ cowpea จะมีค่าความเร็วสุดท้าย เพิ่มขึ้นเหมือนกัน โดยอ้างอิงจาก Yalcın (2007) เมื่อเปรียบเทียบกราฟความเร็วสุดท้ายของเมล็ดถั่วขาวที่วิจัยกับกราฟความเร็วสุดท้ายของเมล็ดถั่วขาวสายพันธุ์ตุรกีมีค่าเพิ่มขึ้นเหมือนกัน โดยอ้างอิงจาก ISIK and UNAL (2007) จากการทดลองอาจมีการคลาดเคลื่อนได้จากการที่เมล็ดยังลอยอยู่ไม่คงที่แล้วทำการอ่านค่าเลย ค่าความเร็วสุดท้ายแปรผันตรงกับค่าความชื้น มีค่า Vt = 0.0563MCwb. + 11.995, R² = 0.9539 (Fig.14) Fig.14 Effect of moisture content on Terminal Velocity 4.สรุปผล แบ่งเป็น 5 ระดับความชื้น เริ่มจากความเริ่มต้น 8%, 11%, 14%, 17% และ 20% ตามลำดับ เมล็ดถั่วขาว 8% w.b. มีค่าเฉลี่ยความยาว, ความหนา, ความกว้าง, ค่าความเป็นทรงกลม, ความหนาแน่นเนื้อ, ความหนาแน่นรวม และ ความเร็วสุดท้าย 9.45 mm, 6.40 mm, 5.62 mm , 73.88 %, 1.98 kg / m3, 0.83 kg / m3และ12.38m/s ตามลำดับ เมล็ดถั่วขาว 11% w.b. มีค่าเฉลี่ยความยาว, ความหนา, ความกว้าง, ค่าความเป็นทรงกลม, ความหนาแน่นเนื้อ, ความหนาแน่นรวม และ ความเร็วสุดท้าย 9.36 mm, 6.42 mm, 5.63 mm , 74.47 %, 1.99 kg / m3, 0.81 kg / m3และ12.70m/s ตามลำดับ เมล็ดถั่วขาว 14% w.b. มีค่าเฉลี่ยความยาว, ความหนา, ความกว้าง, ค่าความเป็นทรงกลม, ความหนาแน่นเนื้อ, ความหนาแน่นรวม และ ความเร็วสุดท้าย 9.09 mm, 6.38 mm, 5.59mm , 75.57 %, 2.04 kg /m3, 0.82 kg /m3และ12.82m/s ตามลำดับ เมล็ดถั่วขาว 17% w.b. มีค่าเฉลี่ยความยาว, ความหนา, ความกว้าง, ค่าความเป็นทรงกลม, ความหนาแน่นเนื้อ, ความหนาแน่นรวม และ ความเร็วสุดท้าย 10.28 mm, 7.49 mm, 6.96 mm , 79.01 %, 2.15 kg /m3, 0.80 kg / m3และ12.93m/s ตามลำดับ เมล็ดถั่วขาว 20% w.b. มีค่าเฉลี่ยความยาว, ความหนา, ความกว้าง, ค่าความเป็นทรงกลม, ความหนาแน่นเนื้อ, ความหนาแน่นรวม และ ความเร็วสุดท้าย 9.68 mm, 7.00 mm, 6.69 mm , 79.35 %, 2.21 kg /m3, 0.78 kg /m3 และ13.11 m/s ตามลำดับ เอกสารอ้างอิง [1]Esref ISIK, Halil UNAL (2007) . Moisture dependent physical properties of white speckled red kidney bean grains. Journal of Food Engineering, 82, 209-216 [2] Esref ISIK, Halil UNAL (2011) . Some engineering properties of white kidney beans. African Journal of Biotechnology Vol. 10 (82) , pp. 19126-19136 [3] Ibrahim Yalcan (2006) Physical properties of cowpea, Journal of Food Engineering 79 (2007) 57-62
ผลของความชื้นต่อคุณสมบัติทางกายภาพของเมล็ดพริกไทยดำ
ผลของความชื้นต่อคุณสมบัติทางกายภาพของเมล็ดพริกไทยดำ (Effect of moisture content on some physical properties of black papper) ภาควิชาวิศวกรรมอาหาร คณะวิศวกรรมศาสตร์สถาบันเทคโนโลยีพระจอมเกล้าเจ้าคุณทหารลาดกระบัง ศศิมา เรืองมนัสสุทธิ สุวพัชร ดอกแขมกลาง หทัยชนก วาณิชเจริญทรัพย์ วสันต์ อินทร์ตา บทคัดย่อ การศึกษาสมบัติทางกายภาพของเมล็ดพริกไทยดำ ยี่ห้อไร่ทิพย์ พิจารณาจากปริมาณความชื้นแห้ง ที่เมล็ดพริกไทยดำได้รับในช่วง 7.11%-9.11% ทั้งหมด5ระดับ พบว่า ค่าความยาว (L) ความกว้าง (T) และความหนา (W) มีค่าอยู่ในช่วง 4.72-5.37 mm, 4.39-5.17 mm,4.38-5.11 mmตามลำดับ ตามลำดับ ค่าเส้นผ่านศูนย์กลางเฉลี่ยเชิงเรขาคณิต (Geometric Mean Diameter , GMD) มีค่าอยู่ในช่วง 4.49 - 5.21 mm ค่าความเป็นทรงกลม (Sphericity) ค่าอยู่ในช่วง 0.95 - 0.97 ค่าน้ำหนัก 1000 เมล็ดของเมล็ดพริกไทยดำ (1000 seeds Mass) มีค่าอยู่ในช่วง 48.39 - 49.09 g ค่าพื้นที่ภาพฉาย (Projected Area) มีค่าอยู่ในช่วง0.17-0.20 cm2 ค่าความหนาแน่นเนื้อ (True density) มีค่าอยู่ในช่วง 1.07-1.08 g/ml และค่าปริมาตรต่อเมล็ด มีค่าอยู่ในช่วง 0.03 -0.06 ml จะพบว่า เมื่อความชื้นเพิ่มขึ้นกราฟมีแนวโน้มเพิ่มขึ้นแบบเชิงเส้น แต่ในทางกลับกันค่าความหนาแน่นรวม (Bulk density) มีค่าอยู่ในช่วง 0.29 - 0.54 g/ml และค่าความพรุน (Porosity) มีค่าอยู่ในช่วง 72.64-46.54 %และค่าความเร็วสุดท้าย (Terminal Velocity) มีค่าอยู่ในช่วง 9.62 - 9.50 rpm พบว่า เมื่อความชื้นเพิ่มขึ้นกราฟมีแนวโน้มลดลงแบบเชิงเส้น และเมื่อนำเมล็ดพริกไทยดำ ที่มีความชื้นในระดับที่ต่างกันมาทำการหาค่าสัมประสิทธิ์ความเสียดทานสถิต (Static coefficient of friction) กับพื้นผิววัสดุที่ต่างกัน 4 ชนิดคือ แผ่นยาง แผ่นไม้อัด และ แผ่นอลูมิเนียม พบว่า เมื่อความชื้นเพิ่มขึ้นกราฟมีแนวโน้มที่เพิ่มขึ้นแบบเชิงเส้น 1.คำนำ พริกไทยดำมีชื่อสามัญว่า Black Piper มีชื่อวิทยาศาสตร์ว่าPiper nigrum Linn วงศ์ Piperaceae เป็นเครื่องเทศที่ชาวไทยและชาวต่างชาติรู้จักและนิยมใช้ในการปรุงอาหารกันอย่างกว้างขวาง ลักษณะทั่วไป พริกไทยเป็นไม้เถาเลื้อยยืนต้น ลำต้นเป็นปล้อง มีรากฝอยตามข้อใช้ในการยึดเกาะ ใบเดี่ยว รูปรี ออกเรียงสลับตามข้อ และกิ่งปลายใบแหลม ขอบใบเรียบ คล้ายใบพลู ดอกสีขาว ออกเป็นช่อตามข้อ ช่อดอกแต่ละช่อมีดอกฝอยประมาณ 70-85 ดอกผลออกเป็นช่อทรงกระบอกกลมยาว ช่อผลเป็นสีเขียว เมื่อแก่เป็นสีเหลืองและแดงภายในมีเมล็ดกลม พริกไทยเป็นพืชที่มีถิ่นกำเนิดแถบอินเดียและเอเชียตะวันออกเฉียงใต้ ในประเทศไทยมีพื้นที่การเพาะปลูกมากที่สุดคือจังหวัดจันทบุรี และเป็นพืช เศรษฐกิจที่สำคัญอีกชนิดหนึ่งของประเทศไทยของเรา คนไทยนั้นได้รู้จักใช้พริกไทยมาประกอบเป็นอาหาร และที่สำคัญยังนำไปเข้าเครื่องยาแผนไทย และได้ทำมาเป็นยารักษาโรค พริกไทยนั้นมีรสชาติ เผ็ด ร้อน ดอกพริกไทย ใช้แก้ตาแดงเนื่องจากความดันโลหิตสูง เมล็ดพริกไทยใช้เป็นยาช่วยย่อยอาหาร ย่อยพิษตก ค้างที่ไม่สามารถย่อยได้ ใช้ขับเสมหะ แก้ท้องอืด บำรุงธาตุ แก้ลมอัมพฤกษ์ แก้ปวดท้อง ขับปัสสาวะ ขับเหงื่อ แก้มุตกิด (ระดูขาว) นอกจากนี้ ในเมล็ดพริกไทยยังมีสารสำคัญซึ่งเป็นสารต้านอนุมูลอิสระ มีฤทธิ์กระตุ้นประสาท และช่วยป้องกันโรคมะเร็ง ใบพริกไทยใช้แก้ลม แก้ปวดมวนท้อง แก้จุกเสียด เถาใช้แก้อุระเสมหะ แก้ลมพรรดึก แก้อติสาร (โรคลงแดง) รากพริกไทย ใช้แก้ปวดท้อง ใช้ขับลมในลำไส้ ช่วยย่อยอาหาร และแก้ลมวิงเวียน ที่สำคัญยังเป็นหนึ่งในยาที่มักนิยมนำไปเข้าเครื่องยาอายุวัฒนะด้วย วัตถุประสงค์ของการทดลอง การทดลองเพื่อศึกษาความชื้นที่มีผลต่อคุณลักษณะภายนอกของเมล็ดเนื่องจากคุณลักษณะดังกล่าวมีความสำคัญ เช่นความสัมพันธ์ระหว่างความชื้นกับน้ำหนักเมล็ด ความสัมพันธ์นี้มีความสำคัญมากต่อกระบวนการผลิต เพราะหากเมล็ดมีความชื้นสูงจะส่งผลให้ผู้ผลิตกำหนดปริมาณจำนวนของเมล็ดที่ได้จากการชั่งน้ำหนักผิดพลาดเนื่องจากการที่เมล็ดมีความชื้นมากจะส่งผลให้น้ำหนักเมล็ดมีค่าสูงเช่นเดียวกัน และ ความสัมพันธ์ระหว่างเส้นผ่านศูนย์กลางเฉลี่ยเชิงเรขาคณิต (GMD) กับปริมาณความชื้นจากการทดลองทำให้ทราบว่าหากเมล็ดมีความชื้นมากจะส่งผลให้เส้นผ่านศูนย์กลางของเมล็ดเพิ่มขึ้นมากเช่นกันโดยจะส่งผลให้ขนาดของเมล็ดมีขนาดที่ใหญ่ขึ้น อาจทำให้เมล็ดมีขนาดที่ไม่เท่ากัน ซึ่งอาจกล่าวได้ว่า คุณลักษณะต่างๆสามารถกำหนดมาตราฐานของเมล็ดโดยความชื้นเป็นตัวกำหนดที่สำคัญ 2.วัสดุและวิธีการทดลอง 2.1วัสดุ เมล็ดพริกไทยดำ"ไร่ทิพย์"เป็นเมล็ดที่มีแหล่งผลิตมาจาก 62/3 หมู่ 3 ตำบลบางใหญ่ อำเภอบางใหญ่ จังหวัดนนทบุรี 11140 บรรจุในถุงที่มีการปิดผนึกเพื่อไม่ให้เมล็ดได้รับความชื้นหรือสัมผัสกับอากาศภายนอก ซึ่งการทดลองต้องนำเมล็ดที่ได้มาคัดเพื่อเลือกเมล็ดที่มีคุณภาพและมีขนาดใกล้เคียงกัน 2.2การหาความชื้นเริ่มต้น เตรียมภาชนะ โดยใช้กระดาษฟอยล์นำมาพับ จำนวน 3ชิ้น เขียนหมายเลขกำกับแต่ละชิ้นจากนั้นนำถ้วยฟอยล์ไปชั่งน้ำหนัก แล้วจดบันทึกค่า นำเมล็ดพริกไทยดำใส่ลงในถ้วยฟอยล์แล้วนำไปชั่งน้ำหนักอีกครั้ง หาน้ำหนักพริกไทยดำ จากการ นำค่าที่ชั่งได้ในข้อ3ลบกับน้ำหนักฟอยล์เริ่มต้นแล้วบันทึกค่าจากนั้นนำถ้วยฟอยล์ที่ใส่พริกไทยดำทั้ง3ถ้วยเข้าตู้อบ โดยใช้อุณหภูมิ 105องศาเซลเซียสโดยใช้เวลาในการอบ 150 นาที แล้วหาน้ำหนักมวลน้ำในเมล็ดพริกไทยดำ โดยการ นำเมล็ดพริกไทยดำที่ผ่านการอบมาชั่งน้ำหนัก แล้วบันทึกค่า หลังจากนั้นนำเมล็ดพริกไทยดำไปอบอีกครั้งเป็นเวลา 30 นาทีเพื่อนำมาหาน้ำหนักคงที่ของน้ำอีกครั้ง จากการนำเมล็ดพริกไทยดำที่ผ่านการอบครั้งที่2มาชั่งน้ำหนักอีกครั้ง แล้วบันทึกค่าแล้วนำค่าที่ได้มาคำนวณหาค่าความชื้นฐานแห้ง (%) 2.3..การปรับความชื้น เตรียมถุงพลาสติก จำนวน4ถุง สำหรับความชื้น4ระดับ และเมล็ดพริกไทยดำ 4ชุดโดยในแต่ละชุดแบ่งเป็น3กอง กองละ1000เมล็ดพร้อมกับนำถุงพลาสติกไปชั่งน้ำหนัก แล้วบันทึกค่าจากนั้นนำเมล็ดพริกไทยแต่ละกองไปชั่งน้ำหนักแล้วบันทึกค่า จากนั้นนำเมล็ดพริกไทยดำ กองที่1 มาใส่ถุง เพื่อปรับความชื้นโดยหาปริมาณน้ำที่ต้องเติมได้จากสูตร เมื่อ A คือ น้ำหนักเมล็ด B คือ ความชื้นของเมล็ดหลังเติมน้ำ C คือ ความชื้นของเมล็ดก่อนเติมน้ำ นำเมล็ดพริกไทยที่ปรับความชื้นแล้วไปปิดผนึก จากนั้นทำการปรับค่าความชื้นเดิมโดยใน1ถุงใหญ่ จะทำการปรับความชื้นในระดับเดียวกัน 3ครั้ง (เมล็ดพริกไทยดำ3กอง) 2.4..ขนาด.. (Size) ใช้เวอร์เนียคาร์ลิปเปอร์ในการวัดเพื่อหาขนาดของเมล็ดพริกไทยดำเพื่อหาค่า Dimension (ความยาว (L) ความกว้าง (W) และความหนา (T) ) โดย วัดจำนวน 100 เมล็ด 2.5.เส้นผ่านศูนย์กลางเฉลี่ยเชิงเรขาคณิต . (Geometric Mean..Diameter,GMD) คำนวณได้จากการนำค่า L,W,T ที่ได้จากการวัดขนาดของเมล็ดพริกไทยดำ จำนวน 100 เมล็ด แทนลงในสูตร 2.6.น้ำหนัก.100.เมล็ด.. (100..seeds..Mass) นำเมล็ดพริกไทยดำที่ผ่านการคัดมาจำนวน 100 เมล็ด แล้วนำไปชั่งบนเครื่องชั่งดิจิตอล ที่มีค่าความละเอียดอยู่ที่ 0.01 กรัม โดยแต่ละความชื้นต้องนำไปชั่งจำนวน 3 ครั้งเพื่อคำนวณหาค่าเฉลี่ย 2.7.พื้นที่ภาพฉาย.. (Projected..area) พื้นที่ภาพฉาย (projected area) หมายถึง พื้นที่ (area) ที่ได้จากการฉายภาพวัสดุลงบนแผ่นระนาบ ทำได้โดยการถ่ายภาพเมล็ดพริกไทยดำจำนวน 50 เมล็ดทุกๆความชื้นพร้อมสเกลที่ทราบพื้นที่ในการทดลองใช้พื้นที่1cm² เพื่อใช้ในการเปรียบเทียบสัดส่วน โดยใช้โปรแกรม Adobe Photoshop Cs3 Extended ในการวิเคราะห์หาจำนวน pixel ของภาพ แล้วหาพื้นที่ภายฉาย จากสูตร 2.8 ความหนาแน่นรวม (Bul density , ρb) ความหนาแน่นรวม (bulk density) เป็นสมบัติทางกายภาพ (physical properties) ของวัสดุ หมายถึง ความหนาแน่น (density) ของวัสดุปริมาณมวล (bulk material) ทำการทดลองโดยกราเตรียมภาชนะทรงกระบอกที่ทราบปริมาตร และปรับระดับกรวยให้มีความสูงห่างจากแก้ว 25cm นำเมล็ดพริกไทยดำแต่ละความชื้นมากรอกใส่กรวย จากนั้นน้ำไม้บรรทัดมากดตรงกลางเพื่อนเกลี่ยเมล็ดที่เหนือขอบปากแก้วออก ความหนาแน่นรวมหาได้จากสูตร เมื่อ..Mb คือ..น้ำหนักรวม-น้ำหนักภาชนะ (g) Vb คือ..ปริมาตรภาชนะ (ml) 2.9 ความหนาแน่นเนื้อ (True density) และปริมาตรต่อเมล็ด (Volume per seed) ความหนาแน่นเนื้อ (solid density) อาจเรียกว่า ture density หรือ absolute density หมายถึง ความหนาแน่น (density) ของเนื้อวัสดุล้วนๆ ไม่รวมรูพรุน (pore) ในเนื้อวัสดุ หรือช่องว่างระหว่างชิ้นวัสดุ หากรวมช่องว่างระหว่างวัสดุ จะเป็นความหนาแน่นรวม (bulk density) วิธีการหาความหนาแน่นเนื้อ นำ Pychometer ขนาด 75 ml. ไปชั่งน้ำหนักและบันทึกค่า เติม เฮกเซน ลงใน Pychometer จนเต็ม นำไปชั่งน้ำหนักจากนั้นเทออก แล้วนำค่าที่ได้ไปคำนวณหาค่า ความหนาแน่นของเฮกเซน จากนั้นนำเมล็ดพริกไทยดำจำนวน 150 เมล็ดใส่ลงในขวด Pychometer แล้วนำไปชั่งน้ำหนักจดค่าที่ได้ เติมเฮกเซนลงไป นำไปชั่งน้ำหนักเพื่อหาค่า ความหนาแน่นของเมล็ดพริกไทยดำ หาความหนาแน่นเนื้อจากสมการ เมื่อ..MS คือ น้ำหนักรวมของเมล็ด (g) V คือ ปริมาตรต่อหนึ่งเมล็ด (ml) 2.10.ความพรุน.. (Porosity) ความพรุนคือค่าที่แสดงปริมาณช่องว่างที่มีอยู่เป็นอัตราส่วนระหว่างความหนาแน่นเนื้อต่อความหนาแน่นรวม ซึ่งสามารถคำนวณได้จากสมการ 2.11.ความเร็วสุดท้าย.. (Terminal..Velocity) ความเร็วสุดท้าย (terminal velocity) เป็นสมบัติทางกายภาพของวัสดุ ทางอากาศพลศาสตร์ (Aro dynamics) การทดลองโดย การนำเมล็ดในแต่ละความชื้นมาใส่ในท่อ อะคริลิคแล้วปรับหาความเร็วลมที่ทำให้เมล็ดพริกไทยดำลอยนิ่งในอากาศ จดบันทึกค่าความเร็วมอเตอร์ และอุณหภูมิ 2.12ค่าสัมประสิทธิ์ความเสียดทานสถิต (Static..coefficient..of..friction) สัมประสิทธิ์ความเสียดทานสถิตคือค่าที่สามารถวัดได้จากการสุ่มเมล็ด มาจำนวน 10 เมล็ด แล้วนำมาวางบนพื้นผิววัสดุต่างกัน 3 ชนิด ได้แก่ พื้นผิวไม้อัด พื้นผิวอลูมิเนียม และพื้นผิวยาง ซึ่งพื้นผิวเหล่านี้ติดอยู่บนเครื่องวัดมุมเอียงจากนั้นให้ค่อยๆยกพื้นผิวด้านใดด้านหนึ่งขึ้นจนกระทั่งเมล็ดเริ่มกลิ้งไถลลงอย่างอิสระ อ่านค่ามุมที่เมล็ดเริ่มกลิ้งไถล โดยทำจนกระทั่งครบ 10 เมล็ด ทั้ง 3 พื้นผิว ในทุกๆความชื้น ซึ่งสามารถคำนวณหาสัมประสิทธิ์ความเสียดทานสถิต รูปที่ 1 การวัดสัมประสิทธิ์ความเสียดทานสถิต ตารางที่ 1สมบัติทางกายภาพของเมล็ดพริกไทยดำที่ความชื้น7.11 % (w.b.) 3. ผลการทดลองและวิจารณ์ รูปที่.2..ความสัมพันธ์ระหว่างปริมาณความชื้นกับเส้นผ่านศูนย์กลางเฉลี่ยเชิงเรขาคณิต จากกราฟแสดงความสัมพันธ์แสดงให้เห็นว่าเส้นผ่านศูนย์กลางเฉลี่ยจะมีค่าเพิ่มขึ้นเมื่อมีค่าความชื้นสูงขึ้นสามารถอธิบายได้ว่า เมื่อเมล็ดมีค่าความชื้นเพิ่มขึ้นจะส่งผลให้ขนาดของเมล็ดมีขนาดที่ใหญ่ขึ้นทั้งด้าน ความกว้าง ความยาวและความหนา จึงส่งผลให้ค่าเส้นผ่านสูญกลางมีค่ามากขึ้นเช่นกัน ซึ่งตรงกับการทดลองของข้าวบาร์เลย์ (C.A. Sologubik May 2013,) , safflower (Baumleret al.,2006) และ caper seed (Dursun and Dursun ,2005) ,niger ( W.K. Solomon, A.D. Zewdu2009) รูปที่ 3 ความสัมพันธ์ระหว่างปริมาณความชื้นกับความเป็นทรงกลม จากกราฟความสัมพันธ์แสดงให้เห็นว่าความเป็นทรงกลม (Sphericity) ของเมล็ดพริกไทยดำจะเพิ่มขึ้น เมื่อปริมาณความชื้นเพิ่มขึ้น (แปรผันตรง) สามารถอธิบายได้ว่า เมื่อเมล็ดพริกไทยดำได้รับความชื้นเพิ่มขึ้นจะส่งผลให้ขนาดของเมล็ดพริกไทยดำใหญ่ขึ้น ทำให้ค่าเส้นผ่านศูนย์กลางเฉลี่ยเชิงเรขาคณิต (GDM) มีค่าเพิ่มขึ้น ซึ่งตรงกับผลการวิจัยของ sunflower ( Gupta and Das ,1997) , Hemp seed (Sacilik et al. (2003) , safflower (Baumler et al.,2006) ,niger ( W.K. Solomon, A.D. Zewdu2009) รูปที่.4.ความสัมพันธ์ระหว่างปริมาณความชื้นกับพื้นที่ภาพฉาย จากกราฟแสดงความสัมพันธ์แสดงให้เห็นว่าพื้นที่ภาพฉาย (Projected Area) ของเมล็ดพริกไทยดำมีแนวโน้ม จะเพิ่มขึ้น เมื่อปริมาณความชื้นเพิ่มขึ้น (แปรผันตรง) สามารถอธิบายได้ว่า เมื่อเมล็ดพริกไทยดำได้รับความชื้นเพิ่มมากขึ้นจะส่งผลให้ขนาดของเมล็ดมีขนาดที่ใหญ่ขึ้น ทำให้ค่าพื้นที่ภาพฉายที่ได้มีค่ามากขึ้น ซึ่งตรงกับผลการวิจัยของ sunflower ( Gupta and Das ,1997) ,Hemp seed (Sacilik et al. (2003) , safflower (Baumler et al.,2006) ,niger ( W.K. Solomon, A.D. Zewdu2009) รูปที่.5 ความสัมพันธ์ระหว่างปริมาณความชื้นกับน้ำหนัก.1000.เมล็ด จากกราฟแสดงความสัมพันธ์แสดงให้เห็นว่าน้ำหนัก 1000 เมล็ด ของเมล็ดพริกไทยดำ จะเพิ่มขึ้นเมื่อปริมาณความชื้นเพิ่มขึ้น (แปรผันตรง) สามารถอธิบายได้ว่าเมื่อเมล็ดพริกไทยดำได้รับความชื้นเพิ่มขึ้น จะส่งผลให้เมล็ดมีน้ำหนักที่เพิ่มขึ้นด้วย ซึ่งสอดคล้อง กับผลการวิจัยของ ถั่วเขียว[Vigna.radiata. (L.) ...Wilczek..,safflower (Baumleret al.,2006) ,niger (W.KSolomon, A.D. Zewdu2009) ,Green wheat รูปที่.6.ความสัมพันธ์ระหว่างปริมาณความชื้นกับความหนาแน่นรวม จากกราฟความสัมพันธ์แสดงให้เห็นว่าความหนาแน่นรวม (Bulk density) ของเมล็ดพริกไทยดำ จะลดลง เมื่อปริมาณความชื้นเพิ่มขึ้น (แปรผกผัน) สามารถอธิบายได้ว่า เมื่อเมล็ดพริกไทยดำได้รับความชื้นเพิ่มขึ้น ส่งผลให้เมล็ดพริกไทยดำมีขนาดที่ใหญ่ขึ้น จึงมีมวลความจุลดลง จากความสัมพันธ์ D=M/V เมื่อมวลลดลงจะส่งผลให้ความหนาแน่นรวมลดลง ซึ่งสอดคล้องกับผลการวิจัยของ ข้าวบาร์เลย์ (C.A. Sologubik May 2013,) ,safflower (Baumleret al.,2006) ,niger ( W.K. Solomon, A.D. Zewdu2009) รูปที่.7.ความสัมพันธ์ระหว่างปริมาณความชื้นกับความหนาแน่นเนื้อ จากกราฟแสดงความสัมพันธ์แสดงให้เห็นว่าความหนาแน่นเนื้อ ของเมล็ดพริกไทยดำ จะเพิ่มขึ้นเมื่อปริมาณความชื้นเพิ่มขึ้น (แปรผันตรง) สามารถอธิบายได้ว่า เมื่อเมล็ดพริกไทยดำได้รับความชื้น จะส่งผลให้ขนาดของเมล็ดพริกไทยดำเพิ่มขึ้น ทำให้เมล็ดมีปริมาตรเพิ่มขึ้นด้วยเช่นกัน ซึ่งสอดคล้องกับผลการวิจัยของ Green wheat และ sweet corn seed รูปที่.8.ความสัมพันธ์ระหว่างปริมาณความชื้นกับปริมาตรต่อเมล็ด จากกราฟแสดงความสัมพันธ์แสดงให้เห็นว่าปริมาตรต่อเมล็ด (Volume per seed) ของเมล็ดพริกไทยดำ จะเพิ่มขึ้น เมื่อปริมาณความชื้นเพิ่มขึ้นแปรผันตรง สามารถอธิบายได้ว่า เมล็ดพริกไทยดำมีขนาดและน้ำหนักเพิ่มขึ้นจึงทำให้ปริมาตรต่อเมล็ดเพิ่มขึ้น ซึ่งสอดคล้อง กับผลการวิจัย ของข้าวบาร์เลย์ (C.A. Sologubik May 2013) ,niger ( W.K. Solomon, A.D. Zewdu2009) รูปที่.9.ความสัมพันธ์ระหว่างปริมาณความชื้นกับความพรุนกับปริมาณความชื้น จากกราฟพบว่าเมื่อมีค่าความชื้นเพิ่มขึ้นจะส่งผลให้ค่าความพรุนลดลง สามารถอธิบายได้ว่า เมื่อมีความชื้นเพิ่มขึ้นจะส่งผลให้ค่าความหนาแน่น รวมลดลง และค่าความพรุนจะหาได้จากสูตร ซึ่งเมื่อค่าความหนาแน่นรวมลดลงจะส่งผลให้ค่าความพรุนลดลงเช่นกัน ซึ่งสอดคล้อง กับผลการวิจัยของข้าวบาร์เลย์ (C.A. Sologubik May 2013) ,niger ( W.K. Solomon,..A.D.Zewdu2009) รูปที่.10.ความสัมพันธ์ระหว่างปริมาณความชื้นกับความเร็วสุดท้าย จากกราฟแสดงความสัมพันธ์แสดงให้เห็นว่าความเร็วสุดท้าย (Terminal Velocity) ของเมล็ดพริกไทยดำ จะเพิ่มขึ้น เมื่อปริมาณความชื้นเพิ่มขึ้น (แปรผันตรง) ซึ่งสอดคล้อง กับผลการวิจัย ของข้าวบาร์เลย์ (C.A. Sologubik May 2013,) , ถั่วลิสง (C. Aydin,2006) , sunflower seeds,niger ( W.K. Solomon, A.D. Zewdu2009) รูปที่.11.ความสัมพันธ์ระหว่างปริมาณความชื้นกับสัมประสิทธิ์ความเสียดทานสถิต จากกราฟแสดงความสัมพันธ์แสดงให้เห็นว่าสัมประสิทธิ์ความเสียดทานสถิต (Static friction coefficient) ของเมล็ดพริกไทยดำ จะเพิ่มขึ้น เมื่อปริมาณความชื้นเพิ่มขึ้น (แปรผันตรง) ซึ่งจากเปรียบเทียบเส้นกราฟพบว่าสัมประสิทธิ์ความเสียดทานสถิต ของ ยางมีค่ามากที่สุด และสัมประสิทธิ์ความเสียดทานสถิต ของไม้มีค่าน้อยที่สุด ซึ่งสอดคล้อง กับผลการวิจัยของ ข้าวบาร์เลย์ (C.A. Sologubik May 2013,) ,niger ( W.K. Solomon, A.D. Zewdu2009) 4.สรุปผลการทดลอง จากการทดลองพบว่าค่าความยาว ความหนา และความกว้าง มีความสัมพันธ์แบบเป็นเชิงเส้นตรง กับค่าความชื้นที่เพิ่มขึ้นเช่นเดียวกับเส้นผ่านศูนย์กลางเฉลี่ย (GMD) , ความเป็นทรงกลม (Sphericity) .น้ำหนัก1000เมล็ด (1000 seeds mass ) ,พื้นที่ภาพฉาย (Projected area) ,ความหนาแน่นเนื้อ ( True density ) และปริมาตรต่อหนึ่งเมล็ด (Volume per seed) นอกจากนี้จากการทดลองพบว่าค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทาน (µ) มีค่าเพิ่มขึ้นเมื่อความชื้นเพิ่มขึ้น โดยพื้นผิวยาง มีค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานสูงที่สุด ตามด้วยพื้นผิวอะลูมิเนียมและพื้นผิวไม้ตามลำดับแต่ในทางกลับกันจากการทดลองพบว่าความหนาแน่นรวม ( Bulk density) ,เปอร์เซ็นต์ความพรุน (Porosity) .ความเร็วสุดท้าย (Terminal Velocity) มี มีค่าลดลงเมื่อค่าความชื้นเพิ่มขึ้น อ้างอิง [ออนไลน์]..ปรากฏ:https://sites.google.com/site/krunoinetwork/phrik -thiyda-phrik-thiy-khaw http://www.phtnet.org/download/phtic- seminar/508.pdf คณะเภสัชศาสตร์มหาวิทยาลัยขอนแก่น"สารพิเพอรีน" (Piperine) ในเมล็ดพริกไทยดำ"อ้างใน http://www.thaihealth.or.th/healthcontent/ healthtips/21426 Amin, M. N., Hossain, M. A., & Roy, K. c. (2004) . Effect of moisture content on some physical properties of lentil seeds. Journal of Food Engineering, 65, 83-87. Moisture-dependent physical properties of niger Industrial Crops and Products, Volume 29, Issue 1, January 2009, Pages 165-170 W.K. Solomon, A.D. Zewdu Physical properties of sunflower -seeds. Journal of Agricultural Engineering Research, 66, 1-8. Sacilik, K., ÖztuÜrk, R., & Keskin, R. (2003) . Some physical -properties of hemp seed. Biosystems Engineering, 86 (2) , 191-198................................... BaÜmler, E., Cuniberti, A., Nolasco, S. M., & Riccobene, I. C. (2006) .Moisture dependent physical and compression properties of safflower seed. Journal of Food Engineering, 73, -134-140. Industrial Crops and Products, Volume 43, May 2013,.Pages762-767 C.A. Sologubik, L.A. Campañone, A.M. Pagano, M.C. Gely
สมัครสมาชิก

สนับสนุนโดย / Supported By

  • บริษ้ท มาเรล ฟู้ดส์ ซิสเท็ม จำกัด จัดจำหน่ายเครื่องจักรและอุปกรณ์การแปรรูปอาหาร เช่น ระบบการชั่งน้ำหนัก, การคัดขนาด, การแบ่ง, การตรวจสอบกระดูก และการประยุกต์ใช้ร่วมกับโปรแกรมคอมพิวเตอร์ พร้อมกับบริการ ออกแบบ ติดตั้ง กรรมวิธีการแปรรูปทั้งกระบวนการ สำหรับ ผลิตภัณฑ์ ปลา เนื้อ และ สัตว์ปีก โดยมีวิศวกรบริการและ สำนักงานตั้งอยู่ที่กรุงเทพ มาเรล เป็นผู้ให้บริการชั้นนำระดับโลกของอุปกรณ์การแปรรูปอาหารที่ทันสมัย​​ครบวงจรทั้งระบบ สำหรับอุตสาหกรรม ปลา กุ้ง เนื้อ และสัตว์ปีก ต่างๆ เครื่องแปรรูปผลิตภัณฑ์สัตว์ปีก Stork และ Townsend จาก Marel อยู่ในกลุ่มเครื่องที่เป็นที่ยอมรับมากที่สุดในอุตสาหกรรม พร้อมกันนี้ สามารถบริการครบวงจรตั้งแต่ต้นสายการผลิตจนเสร็จเป็นสินค้า เพื่ออำนวยความสะดวกให้กับทุกความต้องการของลูกค้า ด้วยสำนักงานและบริษัทสาขามากกว่า 30 ประเทศ และ 100 เครือข่ายตัวแทนและผู้จัดจำหน่ายทั่วโลก ที่พร้อมทำงานเคียงข้างลูกค้าเพื่อขยายขอบเขตผลการแปรรูปอาหาร Marel Food Systems Limited. We are supply weighing, grading, portioning, bone detection and software applications as well as complete turn-key processing solutions for fish, meat and poultry. We have service engineer and office in Bangkok. Marel is the leading global provider of advanced food processing equipment, systems and services to the fish, meat, and poultry industries. Our brands - Marel, Stork Poultry Processing and Townsend Further Processing - are among the most respected in the industry. Together, we offer the convenience of a single source to meet our customers' every need. With offices and subsidiaries in over 30 countries and a global network of 100 agents and distributors, we work side-by-side with our customers to extend the boundaries of food processing performance.
  • วิสัยทัศน์ของบริษัท คือ การอยู่ในระดับแนวหน้า "ฟอร์ฟร้อนท์" ของเทคโนโลยีประเภทต่างๆ และนำเทคโนโลยีนั้นๆ มาปรับใช้ให้เหมาะสมกับอุตสาหกรรมและกระบวนการผลิตในประเทศไทย เพื่อผลประโยชน์สูงสุดของลูกค้า บริษัท ฟอร์ฟร้อนท์ ฟู้ดเทค จำกัด เชื่อมั่นและยึดมั่นในอุดมการณ์การดำเนินธุรกิจ กล่าวคือ จำหน่าย สินค้าและให้บริการที่มีคุณภาพสูง ซึ่งเหมาะสมกับความต้องการของลูกค้า ด้วยความซื่อสัตย์และความตรงต่อเวลา เพื่อการทำธุรกิจที่ประสบความสำเร็จร่วมกันระยะยาว Our vision is to be in the "forefront" of technology in its field and suitably apply the technology to industries and production in Thailand for customers' utmost benefits. Forefront Foodtech Co., Ltd. strongly believes in and is committed to our own business philosophy which is to supply high quality products and service appropriately to each customer's requirements with honesty and punctuality in order to maintain long term win-win business relationship. Forefront Foodtech Co., Ltd. is the agent company that supplies machinery and system, install and provide after sales service as well as spare parts. Our products are: Heinrich Frey Maschinenbau Gmbh, Germany: manufacturer of vacuum stuffers and machinery for convenient food Kronen GmbH, Germany: manufacturer of machinery for vegetable and fruits from washing to packing Nock Fleischerei Maschinenbau GmbH, Germany: manufacturer of skinning machines, membrane skinning machine, slicers and scale ice makers K + G Wetter GmbH, Germany: manufacturer of grinders and bowl cutters Ness & Co. GmbH, Germany: manufacturer of smoke chambers, both stand alone and continuous units Dorit DFT GmbH, Germany: manufacturer of tumblers and injectors Maschinenfabrik Leonhardt GmbH, Germany: manufacturer of dosing and filling equipment
  • We are well known for reliable, easy-to-use coding and marking solutions which have a low total cost of ownership, as well as for our strong customer service ethos. Developing new products and a continuous programme of improving existing coding and marking solutions also remain central to Linx's strategy. Coding and marking machines from Linx Printing Technologies Ltd provide a comprehensive solution for date and batch coding of products and packaging across manufacturing industries via a global network of distributors. In the industrial inkjet printer arena, our reputation is second to none. Our continuous ink jet printers, laser coders, outer case coders and thermal transfer overprinters are used on production lines in many manufacturing sectors, including the food, beverage, pharmaceutical, cosmetics, automotive and electronic industries, where product identification codes, batch numbers, use by dates and barcodes are needed. PTasia, THAILAND With more than 3,700 coding, marking, barcode, label applicator, filling, packing and sealing systems installed in THAILAND market. Our range is includes systems across a wide range of technologies. To select the most appropriate technology to suit our customers. An excellent customer service reputation, together with a reputation for reliability that sets standards in the industry, rounds off the PTAsia offering and provides customers with efficient and economical solutions of the high quality. Satisfyingcustomers inTHAILAND for 10 years Our 1,313 customers benefit from our many years of experience in the field, with our successful business model of continuous improvement. Our technical and service associates specialise in providing individual advice and finding the most efficient and practical solution to every requirment. PTAsia extends its expertise to customers in the food, beverage, chemical, personal care, pharmaceutical, medical device, electronics, aerospace, military, automotive, and other industrial markets.