ขนาดแผ่นค้อนที่สึกหรอ

1. การตรวจสอบประสิทธิภาพการบดและผสมในกระบวนการผลิตอาหารสัตว์บริษัท เจที เจริญไทย (The Investigation of Grinding and Mixing Efficiency in the Animal Feed Production Process of JT Charern Thai, Co., Ltd.) เอกรักษ์ สำราญถิ่น (Eakkarak Samranthin), สนอง ทาเนตร (Sanong Thanate), นิติภูมิ ขันชุมภู (Nitipoom Khanchumpoo), สุภเวท มานิยม (Supavej Maniyom), นพพล เล็กสวัสดิ์ (Noppol Leksawasdi) บทคัดย่อ การศึกษาประสิทธิภาพของการบดและผสมในโรงงานผลิตอาหารสัตว์เจ ที เจริญไทย ระหว่างเดือนพฤศจิกายน 2549 ถึง เดือนมกราคม 2550 พบว่าแผ่นค้อนในเครื่องบดแฮมเมอร์มิลมีพื้นที่ลดลงเหลือ 81.71.2% ภายหลังเปลี่ยนแผ่นค้อนเป็นระยะเวลา 162 วัน (ผ่านการบดวัตถุดิบ 1,103 ตัน) และ 66.60.9% ใน วันที่ 246 (กำลังรวบรวมปริมาณวัตถุดิบที่บดได้) การวิเคราะห์ขนาดของวัตถุดิบหลังบดและหลังผสมทำโดยการใช้ตะแกรงร่อนและสูตรคำนวณขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางเฉลี่ยโดยอิงพื้นที่ผิว (Ds), มวล (Dw) และปริมาตร (DV) นอกจากนี้ยังทำการศึกษาการกระจายตัวของอนุภาคหลังผสมโดยใช้ทั้งตะแกรงร่อนและการวัดค่าความแปรปรวนของการผสม (%CV, Coefficient of Variation) ณ นาทีที่ 2, 3, 4, 6, 8 และ 10 ทุกนาทีของการผสมที่ตรวจสอบพบว่า 32 - 43%(w/w) ของอนุภาคมีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางเฉลี่ยมากกว่า 1.1 มม. ในขณะที่ 9 – 14%(w/w) มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางเฉลี่ยประมาณ 0.15 มม. ส่วนค่า %CV ในนาทีที่ 2, 3 และ 4 ของการผสมมีค่า เท่ากับ 14.4, 5.56 และ 9.92 ตามลำดับ ดังนั้นเวลาที่เหมาะสมที่สุดในการผสมอาหารสัตว์สำหรับกระบวนการนี้คือ 3 นาที 3. ผล ขนาดแผ่นค้อนที่สึกหรอ พื้นที่แผ่นค้อนลดลงเหลือ 81.7 1.2% (พฤศจิกายน 2549) ภายหลังบดวัตถุดิบ 1,103 ตันเป็นระยะเวลา 162 วัน และ 66.6 0.9% (มกราคม 2550) ภายหลังบดเป็นระยะเวลา 246 วัน (กำลังรวบรวมข้อมูลกำลังการผลิต) Abstract รูปที่ 4 The investigation of grinding and mixing efficiency in JT Chareon Thai animal feed factory was performed during November 2006 to January 2007. The area of hammer had been decreased to 81.7 1.2% after 162 dayssince hammer replacement (1,103 tons of raw materials were processed) and 66.6 0.9% on the 246th day (the total quantity of processed raw materials is being collected). The analyses of particle sizing after grinding and mixing were carried out using sieve trays and mathematical formula for the computation of average diameters based on surface area (Ds), mass (Dw) and volume (DV). In addition, the particle size distribution after mixing was also determined using sieve trays and %CV (coefficient of variation) measurement after 2, 3, 4, 6, 8 and 10 min of mixing time. At all time periods being examined, it was found that 32 - 43% (w/w) of the particle had the average diameter of more than 1.1 mm whereas 9-14% (w/w) had the average diameter of about 0.15 mm. The calculated %CV values at 2, 3 and 4 min of mixing time were 14.4, 5.56 and 9.92, respectively. Three minutes was thus the best feed mixing time for this process. รูปที่ 5: ขนาดอนุภาคหลังบด (ก่อนผสม) ก่อนบด 1. คำนำ โรงงานขนาดเล็กและขนาดกลาง มักมุ่งเน้นเรื่องปริมาณผลผลิต (productivity) เป็นหลัก และบางครั้งการบำรุงรักษาเครื่องจักรเป็นสิ่งที่ถูกมองข้าม ผลก็คือประสิทธิภาพของเครื่องจักรถดถอยลงอย่างรวดเร็ว ในกรณีของโรงงานผลิตอาหารสัตว์ เครื่องจักรที่สำคัญเช่น เครื่องบดและเครื่องผสมวัตถุดิบอาจอยู่ในสภาพที่ชำรุดเสียหาย ทำให้ประสิทธิภาพการทำงานของเครื่องจักรและคนลดลง บริษัท เจ.ที.เจริญไทย จำกัด เป็นโรงงานอุตสาหกรรมอาหารขนาดกลาง ซึ่งดำเนินธุรกิจผลิตอาหารสัตว์สำหรับไก่ไข่และหมูมากว่า 10 ปี โดยมีสองกระบวนการผลิตคืออาหารอัดเม็ดและผงจากข้าวโพด รำละเอียด กากถั่วและกากปาล์ม โครงการวิจัยนี้ได้รับงบประมาณสนับสนุนจากเครือข่ายโครงการเทคโนโลยีสะอาด (clean technology) มีวัตถุประสงค์หลักเพื่อตรวจสอบประสิทธิภาพของเครื่องมือบดแบบค้อน (hammer mill) และเครื่องผสมอาหารสัตว์แบบสกรูเดี่ยวแนวนอน (single screw horizontal mixer) ตามอายุการใช้งาน โดยมีขอบข่ายการดำเนินงานเพื่อตรวจสอบขนาดของอนุภาคอาหารที่ผ่านการบดและการกระจายตัวของอนุภาคอาหารต่างชนิดที่ผ่านการผสม เพื่อประเมินประสิทธิภาพของเครื่องมือบดและผสมดังกล่าว รูปที่ 6: ขนาดอนุภาคหลังผสม หลังบด รูปที่ 7: การกระจายตัว อนุภาคหลังผสม 2. การเก็บตัวอย่างและการวิเคราะห์ การเก็บตัวอย่าง เก็บตัวอย่างจากกระบวนการผลิตสามตำแหน่งคือ ก่อนบด (กากปาล์ม, ปลาป่น, กากถั่วลิสง, กากถั่วเหลือง, ข้าวโพด, รำละเอียด), หลังบด (กากปาล์ม, กากถั่วลิสง, ข้าวโพด) และหลังผสม (ที่เวลา 2, 3, 4, 6, 8 และ 10 นาที) ดังแสดงในรูปที่ 1 และ 2 โดยในแต่ละครั้งทำการเก็บ 20 ตัวอย่าง ปริมาณ 100 – 150 กรัม ในช่วงเดือนพฤศจิกายน 2549 มกราคมและเมษายน 2550 การวิเคราะห์ ขนาดแผ่นค้อนที่สึกหรอ เปรียบเทียบพื้นที่แผ่นค้อนก่อนและหลังการบด โดยการชั่งพื้นที่กระดาษลอกลายแผ่นค้อนทั้งสองกรณีด้วยเครื่องชั่งทศนิยม 4 ตำแหน่ง (Sartorius, Model BP2105) แล้วนำไปคำนวณหาร้อยละขนาดพื้นที่แผ่นค้อนหลังการบดที่เหลืออยู่ตามอายุการใช้งาน ขนาดและการกระจายตัวของอนุภาค เรียงชั้นถาดตะแกรงร่อน (sieve tray, Endecotts, ASTM E11) จากล่างขึ้นบน ตามขนาดของ aperture (ไมครอน) ดังต่อไปนี้ 75, 106, 150, 212, 300, 425, 600 และ 1700 และใช้ชุดถาดตะแกรงร่อนดังกล่าววัดขนาดอนุภาคก่อนบด หลังบดและหลังผสม โดยนำไปติดตั้งกับเครื่องร่อน (Cinderella, Model Octagon 200) ใช้ระดับความสั่น 6 เวลา 20 นาที ทำซ้ำตัวอย่างละ3 ครั้ง คำนวณการกระจายตัวของอนุภาคจากสัดส่วนโดยมวลและขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางเฉลี่ย (Dpi) ของอนุภาคที่เหลืออยู่ในแต่ละถาดตะแกรงร่อนจากค่าเฉลี่ยขนาด aperture ระหว่างถาดชั้นบนกับชั้นที่กำลังพิจารณา คำนวณขนาดอนุภาคเชิงมวล (Dw) ปริมาตร (DV) และพื้นที่ผิว (DS) ตามสมการที่ (1) – (3) (Smith, 2001) ค่าแปรปรวนของการผสม(CV, Coefficient of Variation) ใช้น้ำยา tetrachloroethylene (TCE, Ajax, Cat. No. A1281) 125 ml เพื่อตกตะกอนเกลือและกรดอะมิโนในอาหารสัตว์มวล 12.5 g ดังแสดงในรูปที่ 3 ก่อนนำไประเหยแห้งในตู้อบควบคุมอุณหภูมิ (Memmert, Model UM500) ที่ 100-105C จากนั้นคำนวณค่า %CV ตามวิธีที่แนะนำโดย พันทิพา (2539) ทั้งนี้การผสมที่มีการกระจายตัวดีจะมีค่า %CV ระหว่าง 5-10 รูปที่ 8: ตัวอย่างคำนวณ % CV ที่ 2 นาที หลังผสม 4. วิจารณ์และสรุป ภายหลังบดวัตถุดิบเป็นระยะเวลา 162 วัน (2 พย 2549 โดยนับกำลังการผลิตจาก 23 พค 49) พบว่าพื้นที่แผ่นค้อนหายไป 0.0166  0.0011% ต่อตันของวัตถุดิบที่นำมาบด จากรูปที่ 5 ค่า Ds เท่ากับ 1.7 mm ของกากถั่วเหลืองสูงกว่าวัตถุดิบอื่นเกือบ 3 เท่า เนื่องจากเปลือกกากถั่วเหลืองที่ผ่านการบดยังมีขนาดใหญ่ ทั้งนี้เมื่อเปรียบเทียบขนาดอนุภาคหลังบด (ก่อนผสม) และหลังผสมในรูปที่ 5 และ 6 จะพบว่าอนุภาคหลังผสมมีขนาดเล็กกว่าอนุภาควัตถุดิบหลังบด เนื่องจากลักษณะการทำงานของของถังผสมแบบสกรูเดี่ยวแนวนอน จะทำการเคลื่อนที่อาหารไปพร้อมๆ กับการเหวี่ยงมวลอาหารไปกระแทกกับผนังของถังผสม ทำให้ขนาดของวัตถุดิบเล็กลงได้ ดังจะสังเกตได้จากขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางที่ลดลงในรูปที่ 6 (พันทิพา, 2539) ในส่วนค่าความแปรปรวนของการผสมที่วัดได้หลังจากตกตะกอนเกลือและกรดอะมิโนด้วย TCE พบว่านาทีที่ 2 3 และ 4 มีค่า %CV เท่ากับ 14.37, 5.56 และ 9.92 ตามลำดับ ดังนั้นการผสมโดยใช้เวลา 3 นาที น่าจะเหมาะสมที่สุดสำหรับกระบวนการนี้เพราะค่า %CV ต่ำที่สุดและอยู่ในช่วง 5-10% (พันทิพา, 2539)เวลาที่ใช้ในการผสมเป็นหนึ่งในปัจจัยที่ส่งผลกระทบต่อการคลุกเคล้าเข้ากันดีและการรวมเป็นเนื้อเดียวกันของอาหาร หากใช้เวลาผสมสั้นเกินไปการกระจายตัวของอนุภาคจะไม่ดี ในขณะที่เวลาผสมที่นานเกินไป อนุภาคที่มีขนาดเล็กจะเคลื่อนที่ลงไปรวมตัวกันอยู่ด้านล่างของถังผสมและแยกชั้นจากอนุภาคที่มีขนาดใหญ่กว่า นอกจากนี้การสึกหรอของเกลียวผสมก็เป็นอีกปัจจัยหนึ่งที่มีบทบาทสำคัญต่อเวลาที่ใช้การผสม ทำให้ใช้เวลาผสมยาวนานขึ้นเนื่องจากการเคลื่อนที่ของอนุภาคอาหารเป็นไปได้ไม่ดี (พันทิพา, 2539) เดิมทีการวิเคราะห์หาค่า %CV ต้องใช้ TCE 500 ml ต่อตัวอย่าง 50 g แต่เนื่องจาก TCE มีราคาแพง คณะผู้วิจัยจึงศึกษาหาปริมาตร TCE ต่ำสุดที่ยังนำมาใช้วิเคราะห์ตะกอนในตัวอย่างได้ โดยรักษาอัตราส่วนระหว่าง TCE และตัวอย่างให้คงเดิม และพบว่าการใช้ TCE 125 ml ต่อตัวอย่าง 12.5 g ให้ผลที่ใกล้เคียงกับวิธีเดิม รูปที่ 1 (1) (2) 5. เอกสารอ้างอิง พันทิพา พงษ์เพียจันทร์. 2539. การผลิตอาหารสัตว์. สำนักพิมพ์โอเดียนสโตร์, กรุงเทพ, หน้า 186-194, 203. Smith, J.C. 2001. Unit Operation of Chemical Engineering. McGraw-Hill, New York. 6. คำนิยม (3) รูปที่ 2 รูปที่ 3 คณะผู้วิจัยขอขอบคุณ คุณสุรินทร์พร ศรีไพรสนธิ์ และคุณศรายุทธ์ สมประสงค์ที่อำนวยความสะดวกและให้คำแนะนำในการใช้เครื่องมือวิเคราะห์ต่างๆ ในภาควิชาวิศวกรรมอาหาร คณะอุตสาหกรรมเกษตร มหาวิทยาลัยเชียงใหม่, โครงการเทคโนโลยีสะอาดที่สนับสนุนด้านงบประมาณ และโรงงานเจที เจริญไทยที่สนับสนุนวัตถุดิบและสถานที่วิจัย ภาควิชาวิศวกรรมอาหาร คณะอุตสาหกรรมเกษตร มหาวิทยาลัยเชียงใหม่ (Department of Food Engineering, Faculty of Agro-Industry, Chiang Mai University)