การศึกษาและทดสอบเครื่องแกะเปลือกเมล็ดบัวหลวง

Abstract

ประเทศไทยได้สนับสนุนให้ปลูกบัวหลวงเพิ่มขึ้นโดยเฉพาะในพื้นที่ที่มีน้ำท่วมขังไม่สามารถปลูกพืชชนิดอื่นได้ เมล็ดบัวหลวงเป็นวัตถุดิบที่สามารถนำมาแปรรูปเป็นสินค้าโอท็อปของจังหวัดที่มีการทำนาบัว ดังนั้นงานวิจัยนี้จึงมุ่งเน้นการออกแบบ และสร้างเครื่องแกะเปลือกเมล็ดบัวหลวงเพื่อลดเวลาและแรงงานในการแกะเปลือกเมล็ดบัวหลวงสดของเกษตรกร จากการศึกษาข้อมูลที่จำเป็นต่อการออกแบบ เช่น วิธีการแกะเปลือกเมล็ดบัวหลวงของเกษตรกร และการศึกษาลักษณะทางกายภาพของเมล็ดบัว จึงได้เครื่องต้นแบบที่ประกอบด้วย โครงสร้างเครื่อง ชุดใบมีดกรีด กลไก Scotch Yoke ระบบส่งกำลัง และใช้มอเตอร์เกียร์ขนาด 90 วัตต์ เป็นต้น กำลังการทำงานของเครื่องเริ่มจากผู้ควบคุมเครื่องป้อนเมล็ดบัวหลวงลงในช่องป้อนทางด้านบนของเครื่อง หลังจากนั้นเมล็ดบัวหลวงจะถูกลำเลียงเข้าไปในชุดใบมีดกรีดโดยการเคลื่อนที่ของกลไกScotch Yoke ซึ่งชุดใบมีดกรีดทำหน้าที่กรีดตัดเปลือกตามแนวเส้นรอบวงของเมล็ดบัวหลวงและปล่อยให้เมล็ดบัวหลวงร่วงสู่ช่องทางออกทางด้านล่างของเครื่อง จากการทดสอบที่ความเร็วเฉลี่ยของชุดใบมีดกรีดที่ 6, 7 และ 8 เมตรต่อนาที ตามลำดับ พบว่าเครื่องแกะเมล็ดบัวหลวงต้นแบบสามารถทำงานได้ดีที่ความเร็วเฉลี่ยของชุดใบมีดกรีด 7 เมตรต่อนาที มีเปอร์เซ็นต์ในการแกะเมล็ดบัว 79 % เมล็ดบัวไม่มีความเสียหาย มีความสามารถในการทำงาน 3.6 กิโลกรัมต่อชั่วโมง อัตราการใช้พลังงานไฟฟ้า 0.06 กิโลวัตต์-ชั่วโมง จากการวิเคราะห์ทางเศรษฐศาสตร์วิศวกรรมพบว่าเมื่อใช้เครื่องแกะเมล็ดบัวหลวง 1,440 ชั่วโมงต่อปี มีค่าใช้จ่ายเฉลี่ยของเครื่อง 6 บาทต่อกิโลกรัม ระยะคืนทุน 23 เดือน จุดคุ้มทุน 247 ชั่วโมงต่อปี และเครื่องต้นแบบสามารถทำงานได้เร็วกว่าแรงงานคนอย่างน้อย 2 เท่า

Growing lotus has been promoted in Thailand particularly in flooded areas where other plants cannot be grown. Lotus seeds can be processed as OTOP product of the provinces with lotus planting areas. This research attempted to design and build a prototype lotus seed shell peeling machine to minimize the time and labor requirement in the fresh lotus seed shell removal. Traditional lotus seed shell peeling and physical properties of lotus seed were studied for the prototype designing. This prototype peeler consists of the main frame, cutting blade unit, Scotch Yoke mechanism, the power transmission unit and a prime mover by 90W-gear-motor. The operation started with manually feeding lotus seeds into chute at the top of machine. Then they were conveyed to blade unit to cut lotus peel in diametrical axis by Scotch Yoke mechanism, and finally seeds were released through outlet chute at the bottom. The results revealed that the average speed of blade 7 m/min worked well among the average speed of blades 6, 7 and 8 m/min respectively. The peeling percentage was 79% without any seed damage with working capacity of 3.6 kg/hour consuming 0.06 kW-hour of energy. An engineering economic analysis showed that it cost an average of THB 6 per kilogram at 1,440 hours per year with 23-month payback and 247 hours per year for break-even point. This prototype can work at least twice as fast as human labor.