6.1. วัตถุประสงค์ 6.1.1. ออกแบบและสร้างเครื่องอบแห้งสเปาเต็ดเบดสำหรับห้องปฏิบัติการโดยสามารถควบ คุมอัตราการไหลที่เข้าสู่ดาวน์คัมเมอร์ได้ 6.1.2. ศึกษาผลกระทบของอัตราการไหลของอากาศในบริเวณดาวน์คัมเมอร์ต่ออัตราการ อบ แห้ง และคุณภาพข้าวเปลือกหลังการอบแห้ง 6.1.3. หายุทธวิธีที่เหมาะสมในการอบแห้งข้าวเปลือกโดยเทคนิคสเปาเต็ดเบด 6.1.4. เปรียบเทียบสมรรถนะระหว่างเครื่องอบแห้งสเปาเต็ดเบดกับเครื่องอบแห้ง ฟลูอิไดซ์ เบด 6.2. ระเบียบวิธีวิจัย ในการทดลองใช้ข้าวเปลือกเป็นวัสดุอบแห้ง เครื่องอบแห้งแบบสเปาเต็ดเบดแบบสองมิติซึ่งใช้ การอบแห้งแบบงวดพร้อมอุปกรณ์อื่นๆ แสดงในรูปที่ 1 ส่วนบนของเครื่องอบแห้งประกอบด้วยผนังใน แนวดิ่งและส่วนล่างจะประกอบด้วยผนังในแนวลาดเอียง โดยด้านหน้าของห้องอบจะเป็นกระจกใสทน ความร้อนเพื่อให้มองเห็นลักษณะการเคลื่อนตัวของเมล็ดพืชได้ ผนังเอียงทำมุม 60o กับแนวราบ ช่อง อากาศเข้าด้านล่างของเครื่องอบมีขนาดกว้าง x ยาว เท่ากับ 30 mm x 84 mm ทางด้านล่างของเครื่อง อบแห้งจะมีทางเข้าของอากาศอยู่สามช่องคือ 1) ช่องเข้าอากาศตรงกลางสำหรับจ่ายอากาศเข้าสเปาต์ 2) และ 3) เป็นท่อขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 1’’ สำหรับจ่ายอากาศให้ดาวน์คัมเมอร์ทั้งสองด้าน การทำ ความร้อนให้อากาศใช้ขดลวดไฟฟ้าจำนวน 6 ชุด โดยมีกำลังไฟฟ้าชุดละ 1.5 kW (รวมเท่ากับ 9 kW) การควบคุมอุณหภูมิใช้ชุดควบคุมอุณหภูมิแบบ P.I.D. สามารถควบคุมอุณหภูมิให้อยู่ในช่วง ± 1 oC จากค่าที่ตั้งไว้ การบันทึกอุณหภูมิใช้ data logger และ temperature indicator มีพิกัดความถูกต้อง ± 1 oC สำหรับการควบคุมอัตราการไหลของอากาศก่อนเข้าห้องอบแห้งซึ่งมีอุณหภูมิสูงใช้ orifice meter ร่วมกับวาล์ว และสำหรับอากาศที่ออกจากห้องอบแห้งที่มีอุณหภูมิต่ำกว่า 90 oC จะวัดความเร็วอากาศ ด้วย hot wire anemometer มีความละเอียด ± 0.3 m/s ถ้าสูงกว่า 90 oC ใช้ Pitot – static tube ร่วม กับ U – tube manometer ในการควบคุมความเร็วรอบของมอเตอร์พัดลมใช้เครื่องปรับความเร็วรอบ (frequency inverter) การหาความชื้นเมล็ดข้าวเปลือกใช้วิธีชั่งนำหนักร่วมกับการให้ความร้อนในตู้อบที่ อุณหภูมิ 103 oC เป็นเวลา 72 h สำหรับเครื่องชั่งน้ำหนักที่ใช้เป็นเครื่องชั่งน้ำหนักอิเลคทรอนิกส์ที่มี ความละเอียด ± 0.0001 g ชั่งน้ำหนักได้สูงสุด 200 g สำหรับการหาปริมาณข้าวต้นเป็นไปตามมาตร ฐานของสถาบันวิจัยข้าวและความขาวของข้าวใช้ kettmeter โดยในทุกเงื่อนไขการทดลองจะใช้ ข้าวเปลือกจำนวน 6 kg โดยเมื่อใส่ลงในห้องอบแห้งแล้วจะได้ความสูงเบดประมาณ 0.72 m 6.3. ผลการทดลองและวิจารณ์ จากการทดลองพบว่าการถ่ายเทมวลหรือความชื้นไม่ได้เกิดขึ้นเฉพาะในบริเวณสเปาต์เท่านั้น แต่ขึ้นในบริเวณดาวน์คัมเมอร์ด้วยที่เปอร์เซ็นต์ของอากาศที่ไหลเข้าดาวน์คัมเมอร์ 20% และ30% การที่ ความชื้นและอุณหภูมิของข้าวเปลือกลดลงขณะที่เคลื่อนตัวในดาวน์คัมเมอร์เป็นผลมาจากปรากฏ การณ์ evaporative cooling การเปลี่ยนแปลงความชื้นและเวลาพบว่ามีความสัมพันธ์เชิงเส้น อัตราการ ไหลของอากาศในดาวน์คัมเมอร์และอุณหภูมิอบแห้งมีผลอย่างมากต่อการลดลงของความชื้น ข้าวเปลือกโดยเฉพาะที่ 30% และ150 oC อุณหภูมิอบแห้ง ปริมาณอากาศที่ไหลเข้าดาวน์คัมเมอร์และ ความชื้นเริ่มต้นส่งผลโดยตรงต่อค่าปริมาณข้าวต้น (HRY) และความชื้นวิกฤต ความแตกต่างระหว่างค่า ความชื้นเริ่มต้นและความชื้นวิกฤตที่ปริมาณข้าวต้นสัมพัทธ์ 100±5% มีค่าอยู่ระหว่าง 4.5-8.0 % d.b. โดยขึ้นอยู่กับเงื่อนไขการอบแห้ง ค่าความแตกต่างนี้จะเพิ่มขึ้นเมื่อความชื้นเริ่มต้นสูงขึ้นและจะลดลงเมื่อ อุณหภูมิอบแห้งและปริมาณอากาศที่ไหลเข้าดาวน์คัมเมอร์มีค่าสูงขึ้น ในด้านของอุตสาหกรรมโรงสีข้าว จากผลการทดลองของค่าปริมาณข้าวต้นทำให้สรุปได้ว่าในการจัดการกับการอบแห้งข้าวเปลือกชื้นควร จะแบ่งการอบแห้งออกเป็นสองขั้นตอนซึ่งจะเป็นวิธีการที่เหมาะสมและให้ผลลัพธ์ที่ดี สุดท้ายจากการ เปรียบเทียบกับเทคนิคฟลูอิไดซ์เบด พบว่าข้อดีของเทคนิค สเปาเต็ดเบดที่เหนือกว่าเทคนิคฟลูอิไดซ์เบด คือการเพิ่มขึ้นของอัตราการอบแห้งจำเพาะ(กิโลกรัมน้ำระเหยต่อชั่วโมงต่อลูกบาศ์กเมตรห้องอบแห้ง ) และปริมาณข้าวต้น ในด้านของการสิ้นเปลืองพล้งงานเครื่องอบแห้งสเปาเต็ดเบดจะด้อยกว่าเครื่องอบ แห้งฟลูอิไดซ์เบดในกรณีอบแห้งข้าวเปลือกที่มีความชื้นสูงแต่ผลลัพธ์จะกลับกันในกรณีอบแห้ง ข้าวเปลือกที่มีความชื้นต่ำ ค่า SECth ของเครื่องอบแห้งสเปาเต็ดเบดอยู่ระหว่าง 5.5-5.7 MJ/kg water evap โดยค่า SECth จะไม่เปลี่ยนไปตามความชื้นที่ลดลงและเวลาอบแห้งที่เพิ่มขึ้น 6.4. สรุปผลการทดลอง 6.4.1. มีการถ่ายเทมวล (ความชื้น) เกิดขึ้นภายในดาวน์คัมเมอร์ทุกเงื่อนไขของปริมาณ อากาศที่เข้าดาวน์คัมเมอร์ แต่การถ่ายเทมวลเกิดจากปรากฏการณ์ evaporative cooling ไม่ใช่การอบแห้ง ซึ่งเป็นปรากฏการณ์ที่ทำให้ความชื้นและอุณหภูมิของ ข้าวเปลือกลดลงขณะที่เคลื่อนตัวในดาวน์คัมเมอร์ 6.4.2. ความสัมพันธ์ระหว่างความชื้นเมล็ดข้าวเปลือกกับเวลาในการอบแห้งประมาณได้ว่า อยู่ในรูปความสัมพันธ์เชิงเส้น สำหรับทุกเงื่อนไขการทดลองนั่นคือปริมาณอากาศที่เข้า ดาวน์คัมเมอร์ไม่มีอิทธิพลต่อ Drying curve characteristic 6.4.3. ปริมาณอากาศไหลเข้าดาวน์คัมเมอร์จะส่งผลโดยตรงกับอัตราการอบแห้งซึ่งเป็นผล รวมของการลดความชื้นในบริเวณสเปาต์และดาวน์คัมเมอร์ 6.4.4. เงื่อนไขการอบแห้งได้แก่ อุณหภูมิอบแห้ง ปริมาณอากาศเข้าดาวน์คัมเมอร์และ ความชื้นเริ่มต้นส่งผลอย่างมากต่อค่าความชื้นวิกฤตและปริมาณข้าวต้น ถึงแม้ว่ากา รอบแห้งที่อุณหภูมิสูงและมีอากาศไหลเข้าดาวน์คัมเมอร์มากจะช่วยเพิ่มอัตราการอบ แห้งแต่จะส่งผลเสียต่อค่าความชื้นวิกฤตและปริมาณข้าวต้น 6.4.5 เมื่อพิจารณาในด้านคุณภาพข้าวหลังการขัดสี การแบ่งการอบแห้งออกเป็นสองขั้นตอน น่าจะเป็นวิธีการที่เหมาะสมและให้ผลลัพธ์ที่ดีในการอบแห้งข้าวเปลือกโดยเทคนิคส เปาเต็ดเบด 6.4.6. เมื่อเปรียบเทียบกับการอบแห้งแบบฟลูอิไดซ์เบดพบว่าการอบแห้งข้าวเปลือกโดย เทคนิคสเปาเต็ดเบดให้ผลดีกว่ามากในด้านคุณภาพข้าวหลังการขัดสี ข้อดีอีกประการ ของเทคนิคการอบแห้งแบบสเปาเต็ดเบดที่เหนือกว่าการอบแห้งแบบ ฟลูอิไดซ์เบดคือ อัตราการอบแห้งจำเพาะ (kg water evap h-1m3)สูงกว่า ในด้านการใช้พลังงานพบว่า ค่า SECth ของเครื่องอบแห้งสเปาเต็ดเบดจะมีค่าอยู่ประมาณ 5.5-5.7 MJ/kg water evap.ซึ่งมากกว่าการอบแห้งแบบฟลูอิไดซ์เบดที่มีค่าอยู่ที่ระหว่าง 2.5-4.0 MJ/kg water evap 6.5 ข้อเสนอแนะ สร้างและทดสอบเครื่องต้นแบบของเครื่องอบแห้งสเปาเต็ดเบดแบบต่อเนื่องในระดับอุตสาห กรรมโดยใช้ข้อมูลที่ได้จากการทดลองในห้องปฏิบัติการเป็นแนวทางในการออกแบบ Objectives: 1. To investigate the effects of introducing air through downcomer regions on drying kinetics which is expected to promote intensive drying without any change of dryer volume 2. To study the impact of drying conditions such as drying temperatures, downcomer airflow and initial moisture content on physical properties of rice after milling process 3. To determine suitable strategy for drying paddy by spouted bed technique analyzing from the experimental results of drying kinetics and milling quality and finally 4. To compare spouted bed paddy drying with fluidized bed paddy drying of works involving Methodology: Spouted bed drying was studied in a two-dimensional spouted bed batch dryer as shown in Fig.1 and using paddy as tested material. The dryer comprised of a vertical rectangular chamber with a tempered glass window fitted to the front to permit visualization of grain flow pattern and a slant base chamber with an angle of 60o. The overall dimensions are 80 cm in width, 8.4 cm in depth and 120 cm in height. To investigate what drying kinetics and milling quality in terms of head rice yield and whiteness are going on when distributing air downcomer regions, hot air was distributed at the bottom of slant base chamber through three air inlets namely a central rectangular air inlet serving for spout region with 3 cm in width and 8.4 cm. Air was heated up by six of electric heaters with a capacity of 1.5 kW for each (9kW in total).The inlet air temperatures were automatically controlled by PID. Temperature controller with an accuracy of ±1oC. Temperatures of system were measured by data logger and temperature indicator with an accuracy of ±1oC connected to thermocouple type K. Air flow rates with high temperature were regulated by orifice meter cooperating with manual valves. For air recycled with temperature under 90oC, air velocity was measured by hot wire anemometer with an accuracy of ± 0.3 m/s and for that with temperature above under 90oC, Pitot-static tube with U-tube manometer was used. A 2.2 kW variable frequency inverter was used to regulate blower motor speed to attain desirable airflow rate which could be able to sustain stability of spouting behavior even in case of sharing much of hot air to downcomer regions. In order to determine moisture content of paddy, each sample of 20g paddy were measured by electronic balance with an accuracy of 0.0001g and drying it in hot air oven at 103oC for 72 hours. Paddy of 6 kg which created bed height of 72 cm was filled into drying chamber for each experiment, and its color was measured by a Kett digital whiteness meter which was calibrated with a white color reference. Results and Dicussion: It was found that moisture transfer did not only occur in spout region but it also took place in downcomer region in particular for 20 and 30% downcomer airflow. Moisture and paddy temperature dropped as grain downward moving in downcomer was resulted from a present of evaporative cooling phenomenon. The characterization of drying curves regardless of any drying conditions could be described by nearly linear relationships between moisture content and time. Downcomer airflow and drying temperature were found to significantly influence effective moisture reduction with the highest downcomer airflow of 30% and temperature of 150oC giving rise to the highest effective moisture reduction. Drying temperature, downcomer airflow and initial moisture content also had strongly effects on HRY and critical moisture content. The difference in moisture content between initial and critical moisture contents according to 100±5% relative HRY varied between 4.5 to 8.0 points (%d.b.) depended upon drying conditions. These numbers would increase as increase of initial moisture content and decease as increase of drying temperature and downcomer airflow. No significant effect on color was evident during testing period. Relating the HRY to strategy of spouted bed paddy drying in this way it indicated that a properly management of two-stages drying system could be a suitable and attractive alternative for rice mill industrial. Finally, the comparison between spouted bed and fluidized bed paddy drying exhibited that spouted bed had the advantages over fluidized bed in enhancing specific drying rate (kg water evap.h-1m-3) and improving the HRY. In aspect of energy consumption spouted bed was not efficient as fluidized bed in case of drying paddy with high moisture content but the contrary result would be obtained for low moisture content. The SECth of spouted bed was 5.5-5.7 MJ/kg water evap. and it was almost the same and not varied with decreased moisture content or drying time. Conclusions: 1. Moisture decrease in spouted bed drying was a combination of moisture reduction in both spout and downcomer regions. Despite conventional convective drying as took place in spout, evaporative cooling phenomenon was believed a cause of moisture as well as bed temperature dropped along downward movement of paddy in downcomer. 2. Drying curves regardless to any drying temperature and downcomer airflow were characterized by nearly linear relationships between moisture content and time. 3. Downcomer airflow had showed an important effect in the effective moisture reduction defined as a combination of moisture reduction in spout and downcomer regions in the way that it increased as increasing downcomer airflow. 4. Drying conditions such as drying temperature, amount of downcomer airflow and initial moisture content had also significantly influenced critical moisture content and HRY. Even high drying temperature and introducing downcomer airflow enhanced moisture reduction but they had adverse effects on critical moisture content and HRY. 5. From a product quality point of view, two-stages drying (as well as incorporating with tempering process in-between may be necessary) seem to be a suitable strategy for spouted bed paddy drying system. 6. As compared spouted bed paddy drying in present study with fluidized bed paddy drying in concerned literatures, it was found that spouted bed presented much better potential of preserving product quality in terms of HRY than that of fluidized bed. Another advantage of spouted bed over fluidized bed was higher specific drying rates (kg water evap.h-1m-3) than that of fluidized bed. Finally, SECth of spouted bed were in the range 5.5-5.7 MJ/kg water evap. which was higher than that of fluidized bed which was in the range of 2.5-4.0 MJ/kg water evap. Recommendation: To further study, an industrial-scale prototype of continuous spouted bed paddy dryer should be designed, constructed based on lab-scale experimental result and tested