ปัจจัยที่ส่งผลกระทบต่อการลดขนาดอนุภาคของเม็ดแป้งมันสำปะหลังในกระบวนการอบแห้งParameters Affecting Particle Size Reduction of Tapioca Starch in Drying Process

Abstract

ในปี พ.ศ. 2561 ประเทศไทยมีการส่งออกแป้งมันสำปะหลังดิบ 3.1 ล้านตัน มูลค่า 1,037.0 ล้านดอลลาร์สหรัฐฯ และแป้งมันสำปะหลังดัดแปร 1.0 ล้านตัน มูลค่า 617.8 ล้านดอลลาร์สหรัฐฯ และคาดการณ์มูลค่าการส่งออกจะเพิ่มขึ้นทุกปี ดังนั้นการลดขนาดอนุภาคของเม็ดแป้งมันสำปะหลังจะช่วยเพิ่มความหนาแน่นรวม สามารถเพิ่มน้ำหนักบรรจุด้วยถุงบรรจุภัณฑ์ขนาดเท่าเดิม ทำให้ปริมาณขนส่งต่อสูงขึ้นซึ่งจะช่วยประหยัดค่าใช้จ่ายในการส่งออกได้ จุดประสงค์ของงานวิจัยนี้คือการศึกษาปัจจัยที่ส่งผลกระทบต่อการลดขนาดอนุภาคของเม็ดแป้งมันสำปะหลัง โดยออกแบบ สร้าง รวมถึงติดตั้งใช้งานเครื่องลดขนาดอนุภาคของเม็ดแป้งมันสำปะหลังในกระบวนการผลิตแป้งมันสำปะหลัง ทั้งนี้กำหนดอัตราการไหลของมวลอากาศผ่านเครื่องลดขนาดไว้คงที่เท่ากับ 60,000 ลูกบาศก์เมตรต่อชั่วโมง และกำหนดปัจจัยหลัก 5 ปัจจัย คือ ชนิดแป้งมันสำปะหลังอัตราการป้อน ความชื้นของแป้งมันสำปะหลัง รูปแบบใบพัด และความเร็วปลายใบพัด ในงานวิจัยนี้เครื่องลดขนาดอนุภาคของเม็ดแป้งมันสำปะหลังจะถูกติดตั้งในกระบวนการอบแห้งแบบพาหะลม ซึ่งใช้วัตถุดิบเป็นแป้งมันสำปะหลังดิบ และแป้งมันสำปะหลังดัดแปร ในการทดลองได้วัดค่าการใช้พลังงานไฟฟ้าด้วยเครื่องกิโลวัตต์มิเตอร์ ค่าความหนาแน่นของแป้งมันสำปะหลังด้วยเครื่องวัดความหนาแน่นรวม และขนาดอนุภาคของเม็ดแป้งคัดขนาดด้วยตะแกรงร่อนมาตรฐาน โดยประยุกต์ใช้การออกแบบการทดลองแบบแฟกทอเรียลในการวิเคราะห์ผลทางสถิติ จากการทดลองพบว่าผลกระทบของปัจจัยหลักที่ส่งผลต่อการลดขนาดอนุภาคของเม็ดแป้งมันสำปะหลังมากที่สุดคือรูปแบบของใบพัด ตามด้วยความเร็วปลายใบพัด ชนิดของแป้งมันสำปะหลัง ความชื้นของแป้งมันสำปะหลัง ตามลำดับ ในขณะที่อัตราการป้อนเป็นผลกระทบหลักที่ส่งผลต่อการลดขนาดอนุภาคของเม็ดแป้งมันสำปะหลังน้อยที่สุด ซึ่งขนาดอนุภาคของเม็ดแป้งมันสำปะหลังดิบหลังผ่านเครื่องลดขนาดมีขนาดอนุภาคของเม็ดแป้ง D80 ลดลงจากเดิม 61.90 ไมโครเมตร เป็น 54.71 ไมโครเมตร ที่ D50 ลดลงจากเดิม 53.21 ไมโครเมตร เป็น 41.82 ไมโครเมตร และค่าความหนาแน่นรวมเพิ่มขึ้นจาก 575.12 เป็น 720.54 กิโลกรัมต่อลูกบาศก์เมตร ในส่วนของแป้งมันสำปะหลังดัดแปรหลังผ่านเครื่องลดขนาดมีขนาดอนุภาคของเม็ดแป้ง D80 ลดลงจากเดิม 56.77 ไมโครเมตร เป็น 49.92 ไมโครเมตร ที่ D50 ลดลงจากเดิม 42.26 ไมโครเมตร เป็น 37.54 ไมโครเมตร และค่าความหนาแน่นรวมเพิ่มขึ้นจาก575.14 เป็น 703.70 กิโลกรัมต่อลูกบาศก์เมตร ทั้งนี้ค่าดัชนีการใช้พลังงานพบว่าผลกระทบของปัจจัยหลักที่ส่งผลต่อค่าดัชนีการใช้พลังงานมากที่สุดคือความเร็วปลายใบพัด รองลงมาคือรูปแบบของใบพัด ชนิดของแป้งมันสำปะหลัง อัตราการป้อนตามลำดับ ในขณะที่ความชื้นของแป้งมันสำปะหลังเป็นผลกระทบหลักที่ส่งผลต่อค่าดัชนีการใช้พลังงานน้อยที่สุด โดยแป้งมันสำปะหลังดิบมีค่าดัชนีการใช้พลังงานเพื่อลดขนาดอนุภาคเท่ากับ 9.52–12.92 กิโลวัตต์.ชั่วโมงต่อตันแป้ง และแป้งมันสำปะหลังดัดแปรมีค่าดัชนีการใช้พลังงานอยู่ในช่วง 9.22–12.52 กิโลวัตต์.ชั่วโมงต่อตันแป้ง

In 2018, Thailand exported 3.1 million tons of native tapioca starch, worth 1,037.0 million US dollars. And modified tapioca starch, 1.0 million tons, worth 617.8 million US dollars. And forecast the export value will increase every year. Therefore, reducing the particle size of tapioca starch helps increase tapped bulk density. It can increase the weight with the same size packaging bag resulting in higher transportation volumes which will help save on export costs. The objective of this research was to determine the parameter that affects to a particle size reduction of tapioca starch. Involved with design, fabrication and installation on factory to produce tapioca starch. For the test method, the flow of air through with reducing machine is constant of 60,000 m3 h–1. Which are consisted of five parameters; type of tapioca starch, feed rate, moisture of material, type of blade and tip speed of blade. In addition, this machine was installed on drying process. The test material used as native tapioca starch and modified tapioca starch. The energy was measured by kilowatt-hour meter. A bulk density to analysis with tapped bulk density equipment and analysis of particle size with a sieve analyzer. This research was conducted under a factorial design, which is the most commonly used method for screening the primary and the combined effect of each factor. It was found that the strongest main factor influence a particle size reduction was the type of blade, followed by tip speed of blade, type of tapioca starch, the moisture of material and feed rate respectively. It was found that a particle size of native tapioca starch after through from reducing machine with flat blade type, particle size cut off on D80 were decrease from 61.90 micron to 54.71 micron and on D50 were decrease from 53.21 micron to 41.82 micron and the tapped bulk density increased from 575.12 to 720.54 kg m–3. And modified tapioca starch was found particle size cut off on D80 were decrease from 56.77 micron to 49.92 micron and on D50 were decrease from 42.26 micron to 37.54 micron and the tapped bulk density increased from 575.14 to 703.70 kg m–3. On the energy consumption was found that tip speed has to significant influence followed by type of blade, type of tapioca starch, feed rate and moisture of material respectively. And the energy index for native tapioca starch was 9.52–12.92 kWh ton–1 and modified tapioca starch was 9.22–12.52 kWh ton–1.