Design and fabrication of force measurement system for oscillating knives of a young coconut peeling machine and nondestructive determination of onion quality using a handheld spectrometer
Abstract:
งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อออกแบบและสร้างเครื่องปอกมะพร้าวอ่อนแบบใบมีดชักและ เปรียบเทียบแรงที่ใช้ในการปอกมะพร้าวและเพื่อตรวจสอบความเป็นไปได้ในการประเมินค่าปริมาณน้ำหนักแห้งและปริมาณของแข็งที่ละลายน้ำได้ในหอมหัวใหญ่โดยการวัดแบบไม่ทำลายด้วยเครื่องมือวัดสเปกตรัมแบบพกพา เครื่องปอกมะพร้าวอ่อนสำหรับวัดแรงที่กระทำกับใบมีดถูกใช้ในการปอกที่บริเวณลำตัวและไหล่ผลของมะพร้าวที่ความเร็วรอบการหมุน 30 และ 60 รอบต่อนาที ร่วมกับใบมีดชักขณะปอกที่ความเร็วรอบ 0 110 และ 220 รอบต่อนาทีโดยใช้มุมในการปอก 20 องศา และปอกให้เปลือกมีความหนา 3 มิลลิเมตร ผลของการวัดแรงกระทำที่ใบมีด พบว่าความเร็วรอบการหมุนของมะพร้าวไม่ส่งผลต่อแรงที่กระทำต่อใบมีดแต่ความเร็วของใบมีดชักที่เพิ่มขึ้นสามารถช่วยลดแรงกระทำต่อใบมีดสำหรับการปอกลำตัวและไหล่ผลของมะพร้าวอ่อนได้อย่างมีนัยสำคัญทางสถิติจากแรงของการปอกที่ลดลงส่งผลให้ผิวของมะพร้าวหลังการปอกมีพื้นที่เกิดเส้นใยที่ลดลง โดยการปอกที่ความเร็วรอบการหมุน 60 รอบต่อนาที และความเร็วของใบมีดชัก 220 รอบต่อนาที มีเปอร์เซนต์การเกิดเสี้ยน 1.78 และ 0 เปอร์เซนต์ สำหรับการปอกลำตัวและไหล่ผลของมะพร้าวอ่อน ตามลำดับ หอมหัวใหญ่หลังการเก็บเกี่ยวจากแปลงถูกนำมาวัดค่าการดูดกลืนแสงด้วยเครื่องมือวัดสเปกตรัมแบบพกพา ที่มีการวัดแบบอินเทอร์แอกแทนซ์ ในช่วงความยาวคลื่น 400 ถึง 1,000 นาโนเมตร และปรับค่า สเปกตรัมด้วยวิธีอนุพันธ์อันดับสอง โดยทำการวัด 3 ตำแหน่งคือ ฐานผล กลางผล และไหล่ผลของหอมหัวใหญ่ หลังจากนั้นถูกนำไปหาค่าปริมาณน้ำหนักแห้งและปริมาณของแข็งที่ละลายน้ำได้เพื่อนำไปสร้างโมเดลทำนายผลของการทำนายค่าพบว่าการเลือกใช้ช่วงความยาวคลื่น 825 ถึง 966 นาโนเมตร ร่วมกับการวัดการดูดกลืนแสงที่ตำแหน่งกลางผลมีความเหมาะสมที่สุดในการใช้สร้างโมเดลทำนายค่าปริมาณน้ำหนักแห้งและปริมาณของแข็งที่ละลายน้ำได้โดยแสดงค่าสัมประสิทธิ์การตัดสินใจ (R2) เท่ากับ 0.96 และ 0.97 สำหรับการทำนายค่าปริมาณน้ำหนักแห้งและปริมาณของแข็งที่ละลายน้ำได้ของหอมหัวใหญ่ ตามลำดับ
The objectives of this study were to design and fabricate a young coconut peeling machine using oscillating knives and compare force requirement in peeling, and to investigate the feasibility of dry matter and soluble solids contents evaluation in onion by nondestructive measurement using a handheld spectrometer. The young coconut peeling machine for measuring force on knives was used to peel young coconuts at body and shoulder locations using rotational speed of coconuts at 30 and 60 rpm with oscillating knives speed at 0, 110 and 220 rpm, cutting angle 20 degree and thickness of peeling 3 mm. The results from the force measurement exerted on knives showed that the rotational speed of coconuts did not affect to peeling force on knives but an increasing in speed of oscillating knives could reduce peeling force for body and shoulder peeling of coconuts with statistical significance. Reduction in peeling force resulted in a decrease in fibrous area on the surface of peeled coconuts. Peeling at rotational speed of coconuts at 60 rpm with oscillating knives speed at 220 rpm yielded 1.78 and 0 % of fibrous area for body and shoulder peeling, respectively. Light absorption of the onions after harvesting from a field was measured by a handheld spectrometer with the interactance mode between wavelengths of 400 nm and 1000 nm and pretreatment of spectra was performed by a second derivative method. The light absorption of the onions was measured at three different locations including their base, equator and shoulder. Then the dry matter and soluble solid contents of the onions were determined and used for development of prediction models. The performance of the prediction showed that the wavelength region between 825 nm and 966 nm with equatorial location measurement was the most optimum to construct prediction model of dry matter and soluble solids contents. The coefficient of determination (R2) of prediction was 0.96 and 0.97 for dry matter and soluble solids contents prediction, respectively