รายละเอียดโครงการวิจัย
- ชื่อโครงการ (ภาษาไทย) :
- การพัฒนากระบวนการผลิตข้าวแต๋นโดยการประยุกต์การอบแห้งข้าวแต๋นด้วยความร้อนจากเทอร์โมอิเล็กทริกส์ร่วมกับเครื่องอบแห้งพลังงานแสงอาทิตย์: กรณีศึกษากลุ่มอาชีพผลิตภัณฑ์น้ำตาลโตนด ตำบลเกยไชย อำเภอชุมแสง จังหวัดนครสวรรค์
- ชื่อโครงการ (ภาษาอังกฤษ) :
- Process development for fried rice crackers by Application of Thermoelectric Heat Treatment with solar dryer on fried rice Process: Case study of Tanod Sugar Product Tambol Koeychai, Amphur Chumsaeng, Nakhon sawan
- หน่วยงานเจ้าของโครงการ :
- คณะเทคโนโลยีการเกษตรและเทคโนโลยีอุตสาหกรรม
- ลักษณะโครงการวิจัย :
- โครงการวิจัยเดี่ยว
- ลักษณะย่อยโครงการวิจัย :
- ไม่อยู่ภายใต้แผนงานวิจัย/ชุดโครงการวิจัย
- ประเภทโครงการ :
- โครงการวิจัยใหม่
- วันเริ่มต้นโครงการ :
- 1 ตุลาคม 2558
- วันสิ้นสุดโครงการ :
- 30 กันยายน 2559
- ประเภทของการวิจัย :
- งานวิจัยประยุกต์
- ความสำคัญและที่มาของปัญหา :
- ข้าวเป็นพืชเศรษฐกิจที่มีความสำคัญต่อประเทศไทยมาโดยตลอด เนื่องจากเป็นอาหารหลักของคนไทยและยังเป็นอาชีพหลักของเกษตรกรในหลายพื้นที่ นอกจากนี้ข้าวยังเป็นสินค้าส่งออกที่สำคัญของประเทศ แต่ในปัจจุบันปริมาณการส่งออกข้าวของประเทศไทยมีแนวโน้มลดลงเนื่องจากมีประเทศผู้ส่งออกข้าวรายใหม่ๆ เพิ่มขึ้น และมีการใช้ราคาเป็นตัวกำหนดกลยุทธ์ด้านการตลาดตลาดการส่งออกข้าวจึงมีการแข่งขันกันอย่างรุนแรงขึ้นเป็นลำดับเป็นสาเหตุให้ราคาข้าวในตลาดโลกต่ำลงดังนั้นการนำข้าวมาใช้เป็นวัตถุดิบในการผลิตผลิตภัณฑ์จากข้าว เช่น ข้าวกึ่งสำเร็จรูปโจ๊กกึ่งสำเร็จรูป อาหารว่างจากข้าวจึงเป็นวิธีการแก้ปัญหาอีกทางหนึ่งเพื่อช่วยเพื่อปริมาณความต้องการใช้ข้าวในประเทศให้มากขึ้นและยังเป็นการช่วยเพิ่มมูลค่าให้กับข้าวไทยด้วย นอกจากนี้การแปรรูปเป็นผลิตภัณฑ์ดังกล่าวจะช่วยเพิ่มทางเลือกให้ผู้บริโภคและผลิตภัณฑ์แปรรูปมีราคาที่ค่อนข้างเสถียรไม่ขึ้นลงตามภาวะล้นตลาด เนื่องจากมีอายุการเก็บรักษานาน ข้าวแต๋น หรือข้าวแตน หรือรังแตน เป็นผลิตภัณฑ์แปรรูปจากข้าวเหนียว ที่ได้รับความนิยมจากผู้บริโภคมาตั้งแต่อดีต ส่วนใหญ่มีการผลิตในระดับครัวเรือนซึ่งมีกำลังการผลิตค่อนข้างต่ำ แต่ในปัจจุบันมีการพัฒนาการผลิตมากขึ้นทำให้เป็นแหล่งอาชีพและแหล่งรายได้ของผู้ประกอบการและกลุ่มแม่บ้านชุมชน ซึ่งมีแนวโน้มว่าจะเป็นสินค้าส่งออกไปต่างประเทศได้ทั้งในลักษณะกึ่งสำเร็จรูป(ยังไม่ผ่านการทอด) และข้าวแต๋นที่ผ่านการทอดแล้ว ในกระบวนการผลิตแต๋นจะใช้ข้าวเหนียวที่ผ่านการนึ่งให้สุกมาปรุงรสต่างๆ เช่น น้ำแตงโม น้ำดอกอัญชัน น้ำใบเตย เป็นต้น จากนั้นนำมาขึ้นรูป แล้วตากแดดให้แห้งประมาณ 3 วัน และนำไปทอดให้พองกรอบ อาจมีการปรุงแต่งหน้าด้วยเครื่องปรุงต่างๆ เช่น น้ำตาลเคี่ยว ธัญพืชต่างๆ ตามต้องการ จากกระบวนการผลิตข้าวแต๋น ดังกล่าวจะมีปัญหาที่ทำให้อัตราการผลิตต่ำ คือ ขั้นตอนการขึ้นรูปซึ่งทำได้ครั้งล่ะ 1 ชิ้นทำให้เสียเวลาและสิ้นเปลืองแรงงาน และในขั้นตอนการตากแห้งที่วางตากบนถาดซึ่งไม่ถูกสุขลักษณะ และใช้เวลาตากนาน มักจะประสบปัญหาในฤดูฝนและฤดูหนาว เนื่องจากปริมาณแสงแดดมีไม่เพียงพอและปริมาณความชื้นในอากาศสูงจึงทำให้การตากแห้งวัตถุดิบไม่สมบูรณ์มีความชื้นเหลือในตัวข้าวแต๋นกึ่งสำเร็จรูปมากส่งผลให้อายุการเก็บรักษาสั้นและมีปัญหาเรื่องเชื้อจุลินทรีย์ ด้วยเหตุนี้จึงทำให้ไม่สามารถผลิตข้าวแต๋น ได้อย่างต่อเนื่องข้าวแต๋นส่งผลให้กำลังการผลิตไม่เพียงพอต่อความต้องการของตลาด ทำให้กลุ่มอาชีพผลิตภัณฑ์น้ำตาลโตนด ตำบลเกยไชย อำเภอชุมแสง จังหวัดนครสวรรค์ สูญเสียรายได้จากการผลิตที่ไม่ต่อเนื่องในช่วงฤดูฝนและฤดูหนาว ดังนั้นผู้วิจัยจึงมีแนวคิดที่จะพัฒนากระบวนการผลิตข้าวแต๋นโดยการการออกแบบการอบแห้งข้าวแต๋นด้วยความร้อนจากเทอร์โมอิเล็กทริกส์ร่วมกับพลังงานแสงอาทิตย์ เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการผลิต เพิ่มผลผลิต เพิ่มคุณภาพของผลิตภัณฑ์ข้าวแต๋น เพิ่มความปลอดภัยของผู้บริโภค และเพื่อความเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม
- วัตถุประสงค์ของโครงการ :
- 1 เพื่อออกแบบและสร้างโรงอบข้าวแต๋นด้วยความร้อนจากเทอร์โมอิเล็กทริกส์ร่วมกับพลังงานแสงอาทิตย์ 2 เพื่อหาอัตราการใช้พลังงานของโรงอบข้าวแต๋นด้วยความร้อนจากเทอร์โมอิเล็กทริกส์ร่วมกับพลังงานแสงอาทิตย์ 3 เพื่อวิเคราะห์ความคุ้มค่าทางเศรษฐศาสตร์ของโรงอบข้าวแต๋นด้วยความร้อนจากเทอร์โมอิเล็กทริกส์ร่วมกับพลังงานแสงอาทิตย์
- ขอบเขตของโครงการ :
- 1.3.1 ขอบเขตพื้นที่ พื้นที่การทดสอบโรงอบข้าวแต๋นด้วยความร้อนจากเทอร์โมอิเล็กทริกส์ร่วมกับพลังงานแสงอาทิตย์กลุ่มอาชีพผลิตภัณฑ์น้ำตาลโตนด ตำบลเกยไชย อำเภอชุมแสง จังหวัดนครสวรรค์ 1.3.2 ขอบเขตเวลา ช่วงเวลาที่ดำเนินการวิจัยปี 2558 เป็นระยะเวลา 1 ปี 1.3.3 ขอบเขตประชากร ประชากรที่ใช้ในการศึกษาครั้งนี้ เป็นผู้ที่เกี่ยวข้องกับการทดสอบอัตราการใช้พลังงานและผลการวิเคราะห์ความคุ้มค่าทางเศรษฐศาสตร์ของโรงอบข้าวแต๋นด้วยความร้อนจากเทอร์โมอิเล็กทริกส์ร่วมกับพลังงานแสงอาทิตย์ ได้แก่ กลุ่มอาชีพผลิตภัณฑ์น้ำตาลโตนด ตำบลเกยไชย อำเภอชุมแสง จังหวัดนครสวรรค์ 1.3.4 ขอบเขตเนื้อหา 1. เพื่อออกแบบและสร้างโรงอบข้าวแต๋นด้วยความร้อนจากเทอร์โมอิเล็กทริกส์ร่วมกับพลังงานแสงอาทิตย์ 2. เพื่อวิเคราะห์ปัญหาและเหตุปัจจัยของการอบข้าวแต๋นด้วยความร้อนจากเทอร์โมอิเล็กทริกส์ร่วมกับพลังงานแสงอาทิตย์ 3. เพื่อกำหนดเป้าหมายและแนวทางของการออกแบบและสร้าง โรงอบข้าวแต๋นด้วยความร้อนจากเทอร์โมอิเล็กทริกส์ร่วมกับพลังงานแสงอาทิตย์ 4. เพื่อหาอัตราการใช้พลังงานของโรงอบข้าวแต๋นด้วยความร้อนจากเทอร์โมอิเล็กทริกส์ร่วมกับพลังงานแสงอาทิตย์ 1.3.5 ขอบเขตตัวแปร 1.3.5.1 ตัวแปรต้น ความชื้นของความข้าวแต๋นก่อนและหลังเข้าโรงอบแห้ง, ความเข้มแสงอาทิตย์ 1.3.5.2 ตัวแปรตาม อัตราการใช้พลังงานของโรงอบข้าวแต๋นด้วยความร้อนจากเทอร์โมอิเล็กทริกส์ ร่วมกับพลังงานแสงอาทิตย์ 1.3.5.3 ตัวแปรควบคุม ขนาดของโรงอบ, ขนาดของระบบจ่ายกำลังของแผงเซลล์แสงอาทิตย์
- ผลที่คาดว่าจะได้รับ :
- 1.5.1 ได้โรงอบข้าวแต๋นด้วยความร้อนจากเทอร์โมอิเล็กทริกส์ร่วมกับพลังงานแสงอาทิตย์ซึ่งเป็นต้นแบบให้กับชุมชน 1.5.2 ได้ผลการทดสอบอัตราการใช้พลังงานของโรงอบข้าวแต๋นด้วยความร้อนจากเทอร์โมอิเล็กทริกส์ร่วมกับพลังงานแสงอาทิตย์ 1.5.3 ได้ผลการวิเคราะห์ความคุ้มค่าทางเศรษฐศาสตร์ของโรงอบข้าวแต๋นด้วยความร้อนจากเทอร์โมอิเล็กทริกส์ร่วมกับพลังงานแสงอาทิตย์
- วิธีการดำเนินการวิจัย และสถานที่ทำการทดลอง/เก็บข้อมูล :
- 3.1 ขั้นตอนการวิจัย ขั้นตอนการวิจัยการพัฒนากระบวนการผลิตข้าวแต๋นโดยการประยุกต์การอบแห้งข้าวแต๋นด้วยความร้อนจากเทอร์โมอิเล็กทริกส์ร่วมกับเครื่องอบแห้งพลังงานแสงอาทิตย์ โดยมีการดำเนินงานวิจัยแสดงดังภาพ แก้ไข ไม่ผ่าน ภาพที่ 3.1 ขั้นตอนการดำเนินงานวิจัย 3.2 การออกแบบและสร้างโรงอบข้าวแต๋นด้วยเทอร์โมอิเล็กทริกส์ร่วมกับพลังงานแสงอาทิตย์ ภาพที่ 3.1 แสดงรายละเอียดของโรงอบข้าวแต๋นด้วยเทอร์โมอิเล็กทริกส์ร่วมกับพลังงานแสงอาทิตย์ โดยโครงสร้างใช้เหล็กกล่องขนาด 1 นิ้วทำโครงสร้าง ผนังใช้แผ่นโพลีคาร์บอเนตติดตั้ง พื้นเป็นพื้นคอนกรีตหนา 6 นิ้ว ขนาดของโรงอบมีขนาดกว้าง 4 เมตร ยาว 6 เมตร สูง 2.5 เมตร และใช้แผ่นเทอร์โมอิเล็กทริกส์ รุ่น Peltier 12 v 6 A ขนาด 4x4 เซนติเมตร จำนวน 4 แผ่นต่อเครื่อง ชุดให้ความร้อนจากแผ่นเทอร์โมอิเล็กทริกส์มี 3 เครื่อง ในแต่ละเครื่องติดพัดลมดูดความร้อนชนิดที่ใช้ในหม้อน้ำรถยนต์ ขนาด 12 v จำนวน 1 ตัวต่อเครื่อง และใช้แบตเตอรี่ขนาด 12 v จำนวน 4 ลูก เพื่อชาร์ตประจุผ่านอุปกรณ์ควบคุมประจุที่ได้จากแผงเซลล์แสงอาทิตย์ขนาดกำลังไฟฟ้า 295 วัตต์ ชนิดเซลล์เป็นชนิด Poly Crystalline Silicon, 156x156 มิลลิเมตร ใช้เซลล์จำนวน 72 เซลล์ต่ออนุกรมกันต่อหนึ่งแผง มีน้ำหนัก 23.05 กิโลกรัม แผงเซลล์แสงอาทิตย์หนึ่งแผงมีขนาด 1,956x992x40 มิลลิเมตร (ที่มา: www.finixsolar.com/schutten-53877.product) ภาพที่ 3.1 ด้านหน้าของโรงอบข้าวแต๋นด้วยเทอร์โมอิเล็กทริกส์ร่วมกับพลังงานแสงอาทิตย์ ภาพที่ 3.2 ภายในของโรงอบข้าวแต๋นด้วยเทอร์โมอิเล็กทริกส์ร่วมกับพลังงานแสงอาทิตย์ ภาพที่ 3.3 การติดตั้งระบบแผงเซลล์แสงอาทิตย์ ภาพที่ 3.4 การเตรียมโรงอบก่อนนำผลิตภัณฑ์ข้าวแต๋นเข้าโรงอบ ภาพที่ 3.5 การบันทึกค่าความชื้นสัมพัทธ์และอุณหภูมิภายในโรงอบแห้งข้าวแต๋น ภาพที่ 3.6 การเก็บบันทึกค่าการใช้พลังงานไฟฟ้าของโรงอบข้าวแต๋น ภาพที่ 3.7 การเก็บบันทึกข้อมูลความเร็วลม ภาพที่ 3.8 การเก็บบันทึกข้อมูลอุณหภูมิภายในโรงอบ ภาพที่ 3.9 การเก็บบันทึกข้อมูลชั่งน้ำหนักผลิตภัณฑ์ก่อนเข้าโรงอบ ภาพที่ 3.10 การเก็บบันทึกข้อมูลชั่งน้ำหนักผลิตภัณฑ์ก่อนเข้าโรงอบ ภาพที่ 3.11 แบบแปลนของโรงอบแห้ง 3.3 วิธีการวิจัย โรงอบข้าวแต๋นด้วยเทอร์โมอิเล็กทริกส์ร่วมกับพลังงานแสงอาทิตย์ได้ออกแบบสร้างและใช้ทดสอบในงานวิจัยนี้ ได้ทดสอบหาอัตราการใช้พลังงาน ในการอบข้าวแต๋น และบันทึกข้อมูลค่าความชื้นสัมพัทธ์ อุณหภูมิภายในโรงอบ ความเร็วลม น้ำหนักของผลิตภัณฑ์ก่อน-หลังเข้าโรงอบ แรงดันไฟฟ้า และกระแสไฟฟ้าที่ใช้ในเครื่องให้ความร้อนจากเทอร์โมอิเล็กทริกส์ร่วมกับพลังงานแสงอาทิตย์ โดยเริ่มบันทึกผลข้อมูลเริ่มตั้งแต่ 08.00-16.00 น. บริเวณตำบลเกยไชย อำเภอชุมแสง จังหวัดนครสวรรค์ และได้บันทึกข้อมูลความเข้มแสงอาทิตย์ แรงดันไฟฟ้า และกระแสไฟฟ้าที่แผงเซลล์แสงอาทิตย์ชาร์ตประจุลงแบตเตอรี่ ในระหว่างการทดสอบทุกๆ 20 นาที เป็นเวลา 3 วัน 3.4 การวิเคราะห์ผล งานวิจัยนี้ ได้วิเคราะห์ข้อมูลจากการทดสอบ โดยวัดและบันทึกข้อมูลความเข้มแสงอาทิตย์ แรงดันไฟฟ้า กระแสไฟฟ้าที่ใช้ในโรงอบ ทุกๆ 20 นาที เพื่อนำมาหาอัตราใช้พลังงานของโรงอบข้าวแต๋นด้วยเทอร์โมอิเล็กทริกส์ร่วมกับพลังงานแสงอาทิตย์ โดยคำนวณได้จากสมการที่ (3.1) P = V x I x h (3.1) เมื่อ P คือ กำลังไฟฟ้า (วัตต์) V คือ แรงดันไฟฟ้า (โวลต์) I คือ กระแสไฟฟ้า (แอมแปร์) h คือ จำนวนชั่วโมงที่ใช้ในการอบ (ชั่วโมง) เมื่อสามารถทราบอัตราการใช้พลังงานของโรงอบ และรู้ค่าแรงดันไฟฟ้า กระแสไฟฟ้าที่ใช้ในโรงอบและที่ได้จากแผงเซลล์แสงอาทิตย์ขนาด 295 วัตต์ ผ่านอุปกรณ์ควบคุมประจุเพื่อชาร์ตประจุลงแบตเตอรี่ สามารถคำนวณหาค่าประสิทธิภาพการชาร์ตประจุของแผงเซลล์แสงอาทิตย์ได้จากสมการที่ (3.2) (3.2) เมื่อ y คือ ประสิทธิภาพการชาร์ตประจุ Pout คือ กำลังไฟฟ้าที่ชาร์ตประจุลงแบตเตอรี่ (วัตต์) Pin คือ กำลังไฟฟ้าที่ได้จากพลังงานแสงอาทิตย์ (วัตต์) I คือ ค่ากระแสไฟฟ้าที่ชาร์ตประจุลงแบตเตอรี่ (แอมแปร์) V คือ ค่าแรงดันไฟฟ้าที่ชาร์ตประจุลงแบตเตอรี่ (โวลต์) คือ ค่าความเข้มแสงอาทิตย์ (วัตต์ต่อตารางเมตร) A คือ พื้นที่รับแสงของแผงเซลล์แสงอาทิตย์ (ตารางเมตร) จากการชั่งน้ำหนักของผลิตภัณฑ์ก่อนและหลังเข้าโรงอบข้าวแต๋นด้วยเทอร์โมอิเล็กทริกส์ร่วมกับพลังงานแสงอาทิตย์สามารถนำมาคำนวณหาอัตราส่วนน้ำหนักของนํ้าในผลิตภัณฑ์ต่อนํ้าหนักผลิตภัณฑ์แห้ง โดยมีสมการดังนี้ Md = [(w – d)/d] x 100 (3.3) โดยที่ Md คือ ความชื้นมาตรฐานแห้ง w คือ น้ำหนักเริ่มต้นของผลิตภัณฑ์ d คือ น้ำหนักผลิตภัณฑ์แห้ง 3.4.1 วิเคราะห์ปัญหา ดำเนินการปรับปรุงแก้ไขปัญหา จากการทดสอบหาอัตราการใช้พลังงานของโรงอบข้าวแต๋นด้วยเทอร์โมอิเล็กทริกส์ร่วมกับพลังงานแสงอาทิตย์ ได้วิเคราะห์อัตราการใช้พลังงาน และวิเคราะห์ผลประหยัดรวมถึงความคุ้มค่าทางเศรษฐศาสตร์ของโรงอบข้าวแต๋นด้วยเทอร์โมอิเล็กทริกส์ร่วมกับพลังงานแสงอาทิตย์ที่ออกแบบ ถ้าประสิทธิภาพไม่อยู่ในเกณฑ์ที่ระบบสามารถทำงานได้ จะดำเนินการปรับปรุงการออกแบบระบบจ่ายพลังงานใหม่ เพื่อให้มีประสิทธิภาพการทำงานอยู่ในระดับเกณฑ์ที่ดีสามารถนำพลังงานแสงอาทิตย์มาใช้ประโยชน์ได้ในกระบวนการผลิตข้าวแต๋นเพื่อจัดจำหน่ายสำหรับชุมชน 3.4.2 สรุปผลการทำงานของระบบทั้งหมด การสรุปผลการดำเนินงานของโรงอบข้าวแต๋นด้วยเทอร์โมอิเล็กทริกส์ร่วมกับพลังงานแสงอาทิตย์ เพื่อนำเอาข้อมูลจากการทดสอบหาอัตราการใช้พลังงานมาสรุปเพื่อหาอัตราการประหยัดพลังงานและระยะเวลาคืนทุน เพื่อสรุปเป็นรายงานการวิจัยฉบับสมบูรณ์ เพื่อให้ นักเรียน นักศึกษา และประชาชนผู้สนใจสามารถนำข้อมูลไปใช้ประโยชน์ได้
- คำอธิบายโครงการวิจัย (อย่างย่อ) :
- งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์ออกแบบและสร้างโรงอบข้าวแต๋นด้วยความร้อนจากเทอร์โมอิเล็กทริกส์ร่วมกับพลังงานแสงอาทิตย์ และหาอัตราการใช้พลังงานในการอบข้าวแต๋น รวมถึงวิเคราะห์ความคุ้มค่าทางเศรษฐศาสตร์ ระยะเวลาการทดสอบ 3 วัน ผลการทดสอบพบว่า ความเข้มแสงอาทิตย์เฉลี่ย 786.15 วัตต์ต่อตารางเมตร อุณหภูมิที่อยู่ในช่วงเหมาะสมในการอบแห้งข้าวแต๋นอยู่ที่ 43-45 องศาเซลเซียส และมีการแกว่งของอุณหภูมิอยู่ในช่วงแคบๆ ความชื้นสัมพัทธ์ของอากาศในโรงอบมีค่าเฉลี่ยที่ 35.42 %RH และความชื้นมาตรฐานแห้งของข้าวแต๋นมีค่าเฉลี่ยที่ 71.79% มีปริมาณการใช้พลังงานไฟฟ้าของโรงอบข้าวแต๋นด้วยความร้อนจากเทอร์โมอิเล็กทริกส์ร่วมกับพลังงานแสงอาทิตย์ที่ 2.36 กิโลวัตต์ชั่วโมง คิดเป็นผลประหยัดค่าพลังงานไฟฟ้าที่ 24.82 บาทต่อวัน มีระยะเวลาคืนทุน 2.19 ปี
- รายชื่อนักวิจัยในโครงการ :
-
ลำดับที่ รายชื่อ ประเภทนักวิจัย บทบาทหน้าที่ สัดส่วน 1 นายถิรายุ ปิ่นทอง นักวิจัยภายในมหาวิทยาลัย หัวหน้าโครงการวิจัย 50% 2 นางสาวพรพรรณ จิอู๋ นักวิจัยภายในมหาวิทยาลัย ผู้ร่วมวิจัย 50%
สถาบันวิจัยและพัฒนา
มหาวิทยาลัยราชภัฏนครสวรรค์ ศูนย์การศึกษาย่านมัทรี398/1 หมู่ 3 ตำบลย่านมัทรี อำเภอพยุหะคีรี
จังหวัดนครสวรรค์ 60130
