แบบจำลองการอบแห้งชั้นบางของเมล็ดกาแฟสายพันธุ์คาร์ติมอร์
A Thin Layer Drying Model of Catimor Coffee Cherry
Keywords:
การอบแห้งชั้นบาง , แบบจำลอง, สมบัติทางกายภาพ , เมล็ดกาแฟสายพันธุ์คาร์ติมอร์, thin drying layer, model, physical properties, catimor coffee cherryAbstract
งานวิจัยนี้เป็นการศึกษาการอบแห้งของเมล็ดกาแฟสายพันธุ์คาร์ติมอร์ด้วยเครื่องอบแห้งชั้นบาง โดยทำการอบแห้งเมล็ดกาแฟที่มีช่วงความชื้นเริ่มต้นประมาณ 238-248% มาตรฐานแห้ง และควบคุมอุณหภูมิของห้องอบที่อุณหภูมิ 50, 60 และ 70 องศาเซลเซียสที่ความเร็วของอากาศภายในห้องอบคงที่ 1 เมตรต่อวินาที พบว่าอิทธิพลอุณหภูมิที่ใช้ในการอบแห้งมีผลต่ออัตราส่วนความชื้น และอัตราส่วนความชื้นลดลงแบบเอกซ์โปเนนเซียลกับระยะเวลาในการอบแห้ง แบบจำลองทางคณิตศาสตร์สำหรับการอบแห้งชั้นบางจะใช้แบบจำลองของ เลวิส (Lewis), เฮนเดอสันและพาบีส (Henderson and Pabis), ล็อกการิทึมิก (Logarithmic), เพจ (Page), วังและซายห์ (Wang and Singh) ในการทำนาย โดยพิจารณาจากค่าสัมประสิทธิ์การตัดสินใจ (R2) ค่าการลดลงไคกำลังสอง (X2) และค่ารากที่สองของความคลาดเคลื่อนกำลังสองเฉลี่ย (RMSE) พบว่าแบบจำลองของเพจ (Page) จะให้ผลที่ได้ดีที่สุดสำหรับอุณหภูมิ 50, 60 และ 70 องศาเซลเซียส เมื่อใช้สมการของฟิค (Fick) ในการศึกษาการเคลื่อนที่ของน้ำในเมล็ดกาแฟขณะทำการอบแห้ง พบว่าสัมประสิทธิ์การแพร่อยู่ในช่วง 3.15 x 10-6 ถึง 7.85 x 10-6 ตารางเมตรต่อวินาที นอกจากนี้ยังพบว่าสมบัติทางกายภาพของเมล็ดกาแฟสายพันธุ์คาร์ติมอร์ ได้แก่ ความชื้นของเมล็ดกาแฟมีค่าเปลี่ยนแปลงขึ้นกับ ขนาด ปริมาตร ความหนาแน่นปรากฏ ร้อยละ ช่องว่างอากาศ และความร้อนจำเพาะและมีความสัมพันธ์กันในแบบสมการพหุนาม This research is a study of thin-layer drying model for Catimor coffee cherry. Initial moisture of Catimor coffee cherry was 238-248% dry basis. Considering the drying kinetics, the coffee cherry was thin-layer by inlet drying air temperature of 50, 60 and 70 oC with a constant air velocity of 1.0 m/s. The experimental result indicates that a moisture ratio is effected by inlet drying air temperature. The moisture ratio also exponentially decreases with the increasing of drying time. Thin-layer drying models of Lewis, Henderson and Pabis, Logarithmic, Page, Wang and Singh was used evaluated by considering a coefficient of determination (R2), a reduced chi-square (X2) and a root means square error (RMSE). The Page model is found to be a best model for describing the characteristics of coffee cherry for the temperatures of 50, 60 and 70 oC. A diffusion coefficient of drying is described by Fick’s equation according from 3.15 x 10-6 to 7.85 x 10-6 m2/s. Also, the physical properties of coffee cherry, which as moisture of coffee cherry to depend on size, volume, apparent density, percentage of void and specific heat capacity and relate with a polynomial equation form.References
สมชาติ โสภณรณฤทธิ์. (2540). การอบแห้งเมล็ดพืช และอาหารบางประเภท. (พิมพ์ครั้งที่ 7). สถาบันเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี.
มารีนา มะหนิ, อุษาวดี ตันติวรานุรักษ์, ปิติ พานิชายุนนท์ และชนะ จันทร์ฉ่ำ. (2551). สมบัติเชิงความร้อนและจลนศาสตร์การอบแห้งชั้นบางของพริกชี้ฟ้า. การประชุมวิชาการมหาวิทยาลัยทักษิณ ประจำปี 2551. มหาวิทยาลัยทักษิณ : สงขลา
Alonso, Jr, P.C., Corra, P.C., Pinto, F.A.C., & Sampaio, C.P. (2003). Shrinkage evaluation of five Different Varieties of Coffee Berries during the Drying Process. Biosystems Engineering, 86(4), 481-485.
AOAC. (1990). Official Method of Analysis. Arlington, VA : Association of Official Analytical Chemists. Inc.
Chandrasekar,V., & Viswanathan, R. (1999). Physical and Thermal Properties of Coffee. Journal of Agriculture Engineering Research, 73, 227-234.
Crank, J. (1975). The mathematics of diffusion (2nd ed.). Oxford, UK : Clarendon Press.
Hakan Okyay Menges & Can Ertekin. (2006). Thin layer drying model for treated and untreated Stanley plums. Energy Conversion and Management, 47, 2337-2348.
Ibrahim Doymaz. (2008). Convective drying kinetics of strawberry. Chemical Engineering and Processing. 47, 914-919.
Melissa, A., Rodrigues, A., Maria Lcia A., Borges, Adriana S., Franca, Leandro S., Oliveira Paulo C., & Corra. (2003). Evaluation of Physical Proprieties of coffee during Roasting. Agriculture Engineering International, 5.
Paulo Cesar Correa, Osvaldo Resende & Deise Menezes Ribeiro. (2006). Drying characteristics and kinetics of coffee berry, Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, 8(1), 01-10.
