วารสารวิจัย มทร.ธัญบุรี ปีที่ 17 ฉบับที่ 2 (กรกฎาคม - ธันวาคม 2561)

วารสารมหาวทิ ยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลธญั บุรี ปที ี่ 17 ฉบับที่ 2 กรกฎาคม-ธนั วาคม 2561 วัตถุประสงค์ วารสารวิจัยของมหาวิทยาเทคโนโลยีราชมงคลธัญบุรี (RJ-RMUTT) เป็นวารสารที่เผยแพร่องค์ความรู้ และ ประสบการณ์ทางด้านวิชาการและวิจัยทางด้านวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี โดยมีจุดหมายและวัตถุประสงค์ของ วารสารวิจัยดงั น้ี 1. เพ่ือเผยแพร่แนวความคดิ งานวิจัย การพฒั นาและประเดน็ สาคัญในด้านวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี 2. เพือ่ กระตนุ้ ให้เกิดการอภิปรายทางด้านวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีทกุ สาขาวชิ า ซงึ่ เปน็ ท้งั งานวจิ ัยพน้ื ฐาน และงานวิจยั ประยุกต์ ท้ังนี้วารสารวิจัยของมหาวิยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลธัญบุรีอยู่ในฐานข้อมูลดัชนีการอ้างอิงวารสารไทย (Thai Journal Citation Index Centre, TCI Centre) โดยผ่านการรับรองคุณภาพจาก TCI และจะมุ้งเน้นพัฒนา คุณภาพเพอื่ เขา้ สูฐ่ านข้อมูลสากลตอ่ ไป รองศาสตราจารย์ ดร.ประเสริฐ ที่ปรึกษา ผชู้ ว่ ยศาตราจารย์ ดร. สมหมาย ปิ่นปฐมรัฐ อธกิ ารบดี นายพงศพ์ ชิ ญ์ ผวิ สอาด รองอธกิ ารบดี ผู้ชว่ ยศาตราจารย์ ดร. สิรแิ ข ต่วนภูษา รองอธิการบดี Prof.Dr. Sean พงษ์สวัสดิ์ รองอธิการบดี Prof.Dr. Hee Young Danaher Northumbria University (UK) Prof.Dr. Hiroyuki Lee Yeungnam University (Korea) Prof. Dr. Seiichi Hamada Kyoto Institute of Technology (Japan) Kawahara Nagaoka University of Technology (Japan) ผู้ชว่ ยศาตราจารย์ ดร. วารุณี บรรณาธิการ อริยวิรยิ ะนนั ท์ ผู้อานวยการสถาบันวิจยั และพฒั นา ศาสตราจารย์ ดร. ผดุงศกั ด์ิ กองบรรณาธกิ ารภายนอก ศาสตราจารย์ ดร. พเิ ชษฐ รัตนเดโช มหาวทิ ยาลยั ธรรมศาสตร์ รองศาสตราจารย์ ดร. คมสัน ลิ้มสวุ รรณ มหาวทิ ยาลยั เทคโนโลยพี ระจอมเกล้าธนบรุ ี ศาสตราจารย์ ดร.สนอง มาลสี ี สถาบันเทคโนโลยีพระจอมเกลา้ เจา้ คณุ ทหารลาดกระบงั ศาสตราจารย์ ดร.ชกู ิจ เอกสทิ ธ์ิ จฬุ าลงกรณม์ หาวทิ ยาลยั รองศาสตราจารย์ ดร. วสกร ลมิ ปจิ านงค์ สถาบนั สง่ เสรมิ การสอนวทิ ยาศาสตรแ์ ละเทคโนโลยี บัลลังก์โพธ์ิ มหาวทิ ยาลยั เกษตรศาสตร์

กองบรรณาธกิ ารภายใน รองศาสตราจารย์ ดร.บุญยงั ปลัง่ กลาง คณะวศิ วกรรมศาสตร์ รองศาสตราจารย์ ดร. จตุรงค์ ผู้ช่วยศาสตราจารย์ ดร. จกั รี ลังกาพนิ ธ์ุ คณะวิศวกรรมศาสตร์ ผูช้ ่วยศาสตราจารย์ ดร. สรพงษ์ ผู้ช่วยศาสตราจารย์ ดร. อมร ศรีนนท์ฉัตร คณะวิศวกรรมศาสตร์ ผ้ชู ว่ ยศาสตราจารย์ ดร.นรศิ ร์ ภวสปุ รยี ์ คณะวศิ วกรรมศาสตร์ ไชยสตั ย์ คณะวทิ ยาศาสตร์และเทคโนโลยี บาลทพิ ย์ คณะวทิ ยาศาสตร์และเทคโนโลยี จดั ทาโดย สถาบนั วิจัยและพฒั นา มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลธญั บรุ ี เลขที่ 39 หมู่ที่ 1 ตาบลคลองหก อาเภอธัญบรุ ี จังหวดั ปทุมธานี 12110 โทรศัพท์ 0 2549 4681 โทรสาร 0 2577 5038 และ 0 2549 4680 Website: http://www.ird.rmutt.ac.th คณะผู้จดั ทา นางสาวกชกร ดาราพาณชิ ย์ สถาบนั วจิ ยั และพัฒนา นางสาวสรญั ญา นางสาวฉัตรวดี จันทรแ์ ตง สถาบนั วจิ ัยและพฒั นา นางสาวณฐั วรรณ นางสาวพชั รี สายใยทอง สถาบันวิจยั และพัฒนา ธรรมวชั รากร สถาบันวจิ ัยและพฒั นา แซฉ่ ่ัว สถาบันวิจยั และพฒั นา ออกแบบปก นางสาวเบญสริ ์ยา ปานปณุ ญเดช สานักวทิ ยบริการและเทคโนโลยีสารสนเทศ นางสาวปณุ ณานนั ท์ พนั ธ์แก่น สถาบันวจิ ยั และพฒั นา จัดทารปู เล่ม นางสาวสรญั ญา จันทร์แตง สถาบันวิจยั และพัฒนา

คานา วารสารวจิ ยั ของมหาวิทยาลัยเทคโนโลยรี าชมงคลธญั บุรี (RJ-RMUTT) เปน็ วารสารทส่ี ่งเสริมงานดา้ นวจิ ยั และ ดาเนนิ งานวจิ ยั ทางด้านวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีซง่ึ อยูใ่ นฐานขอ้ มลู ของศนู ย์ดัชนกี ารอา้ งอิงวารสารไทย (Thai Journal Citation Index, TCI Centre) รับตพี ิมพบ์ ทความวจิ ัย บทความวิชาการ เปดิ รับบทความทั้งเป็นภาษาไทยและ ภาษาองั กฤษ โดยครอบคลุมในสาขาวิชาต่างๆ ทเ่ี กี่ยวขอ้ งกับวทิ ยาศาสตร์และเทคโนโลยี โดยมีจดุ มุง่ หมายเพ่อื เผยแพร่ และถา่ ยทอดผลงานวิจยั และวชิ าการ รวมถงึ แนวคดิ ในการพัฒนางานวจิ ัย เพื่อกระตุน้ ใหเ้ กดิ เปน็ แนวทางการอภปิ ราย ทุกสาขาซ่งึ เปน็ ทัง้ งานวจิ ัยพนื้ ฐาน และวจิ ยั ประยกุ ต์ ทง้ั ภายใน และภายนอกมหาวิทยาลยั สาหรับวารสารวิจัยปีที่ 17 ฉบบั ท่ี 2 (กรกฎาคม-ธนั วาคม 2561) ได้รวบรวมผลงานทางวชิ าการจาก ผลการวจิ ัยทัง้ ส้นิ จานวน 5 บทความ ประกอบดว้ ยบทความจากผลงานวิจัยจากหลากหลายสาขา ซึ่งไดผ้ า่ นการ กลน่ั กรองจากผู้ทรงคณุ วุฒิ (peer review) ทั้งภายนอกและภายในมหาวทิ ยาลยั กองบรรณาธกิ ารหวังเปน็ อยา่ งยงิ่ ว่า ทุกบทความจะเปน็ ประโยชนแ์ ละสามารถชว่ ยพัฒนางานวจิ ัยแกผ่ ้ทู ส่ี นใจใหก้ า้ วหน้าต่อไปได้ กองบรรณาธกิ าร

สารบญั เคร่ืองควบคมุ ความเขม้ ขน้ คลอรีนสาหรบั กระบวนการลา้ งผกั ทอ่ี าศยั หลักการใหค้ วามร้อนแบบโอหม์ มิก 1 Chlorine Concentration Control Machine for Vegetable Washing Process Based on Ohmic Heating Principle เสาวลกั ษณ์ โพธ์ิทอง, ธฤต ตัณฑไ์ พบูลย์, พชิ ชาภา โกศยั เนตร, กฤษณนั ท์ มะลทิ อง และ กอบศักดิ์ กาญจนาพงศ์กลุ การพฒั นาเครอื่ งกะเทาะเมล็ดบัวหลวงแหง้ 11 Development of a Dried Lotus Seed Sheller จตุรงค์ ลงั กาพินธ,์ุ สนุ นั ปานสาคร, รุ่งเรือง กาลศริ ศิ ิลป์ และ สรุ วุฒิ แสงสวา่ ง การเตรยี มเซลลูโลส-กราฟท-์ พอลิเมทาครลิ ิก แอซิด นาโนแคปซูลหุ้มกรดแกลลิคสาหรับประยุกต์ 23 ใช้ในเครือ่ งสาอาง Preparation of cellulose-graft-polymethacrylic acid nanocapsule encapsulating gallic acid for cosmetic application วชิ สดุ า ตงั้ ทรงเจรญิ , พชั รา ปัญญามลู วงษา, อมร ไชยสตั ย์ และ ปรยี าภรณ์ ไชยสัตย์ การเตรยี มพอลแิ อลแลคติกแอซดิ ไมโครบีดท่ีมีชอ่ งวา่ ง โดยเทคนคิ อิมัลชนั แบบกลับวัฏภาค 41 ด้วยการระเหยตัวทาละลายอยา่ งงา่ ย Howllow poly-l-lactic acid microbead prepared by phase inversion emulsification technique with a simple solvent evaporation พงศกร แกว้ ดี, รังสิมันฌจ์ ชน่ื ใจ, จริ ศักดิ์ ตรีพรหม, ปรียาภรณ์ ไชยสตั ย์ และ อมร ไชยสตั ย์ ผลของสารควบคมุ การเจริญเติบโตต่อการกระตนุ้ การงอกของเมลด็ บวั ยกั ษ์ลูกผสมสายพนั ธ์ุเอทรานส์ 54 ในสภาพปลอดเชื้อ Effects of Plant Growth Regulators on Seed Germination Teatment of Nymphaea gigantea ‘Atrans’ Hybrid In Vitro Conditions เยาวมาลย์ นอ้ ยใหม่

Research Journal Rajamangala University of Technology Thanyaburi, ISSN 1686-8420, Vol 17, Issue 2, 2018 1 เคร่อื งควบคุมความเขม้ ข้นคลอรนี สาหรับกระบวนการล้างผกั ทอี่ าศัยหลกั การ ให้ความรอ้ นแบบโอหม์ มกิ Chlorine Concentration Control Machine for Vegetable Washing Process Based on Ohmic Heating Principle เสาวลกั ษณ์ โพธท์ิ อง1 ธฤต ตณั ฑไ์ พบูลย์1 พิชชาภา โกศัยเนตร1 กฤษณนั ท์ มะลิทอง1 และ กอบศักด์ิ กาญจนาพงศ์กลุ 1* Saowalak Phothong1, Tarit Tanpaiboon1, Pitchapa Kosainetr1, Kritsanan Malithong1 and Kobsak Kanjanpongkul1* 1ภาควิชาวิศวกรรมอาหาร คณะวศิ วกรรมศาสตร์กาแพงแสน มหาวิทยาลยั เกษตรศาสตร์ 1Department of Food Engineering, Faculty of Engineering at Kanphangsean, Kasetsart University *Corresponding Author E-mail: [email protected] ARTICLE INFO ABSTRACT Article history: Due to the fact that the analysis and control of the chlorine Received 15 August 2018 concentration in the vegetable wash-water used in the vegetable Accept 25 October 2018 washing process in the food industry still require manpower and Online 3 December 2018 chemicals, the objectives of this research are therefore to design and develop an automatic choline concentration control machine doi.org/10.14456/rj-rmutt.2018.1 to reduce the uses of such man-power and chemicals. The ohmic heating technique was applied to analyze the relationship between Keywords: the electrical conductivity and the chlorine concentration of the ohmic heating, chlorine, vegetable wash-water. From the result, the increasing rate of the electrical conductivity electrical conductivity was positively proportional to the concentration of chlorine. This relationship was used to develop a mathematical model for the prediction of the chlorine concentration which was programmed into the processing unit of

Research Journal Rajamangala University of Technology Thanyaburi, ISSN 1686-8420, Vol 17, Issue 2, 2018 2 the machine based on an Arduino platform equipped with the temperature, voltage and electric current sensors. The test results showed that the developed mathematical model correctly predicted and the machine precisely controlled the chlorine concentration (accuracy of about 90%). The results revealed that the uses of ohmic heating in the analysis and the automatic control of the chlorine concentration in the vegetable wash-water was possible. บทคดั ยอ่ คำสำคัญ: การให้ความรอ้ นแบบโอห์มมกิ คลอรีน คา่ การ นาไฟฟ้า เนื่องจากการวิเคราะห์และควบคุมความเข้มข้น ของสารละลายคลอรีนในนาล้างผักที่ใช้ในกระบวนการ บทนา ล้างผักในอุตสาหกรรมอาหารยังใช้แรงงานคนและ สารเคมี งานวิจัยนีจึงมีวัตถุประสงค์เพื่อออกแบบและ การล้างผักเป็นกระบวนการท่ีสาคัญเนื่องจากผัก สร้างเคร่ืองควบคุมความเข้มข้นคลอรีนอัตโนมัติเพ่ือลด สดท่ีนามาบริโภคอาจมีการปนเป้ือนเชือโรค พยาธิ และ การใช้แรงงานและสารเคมีในขันตอนดังกล่าว โดย สารพษิ หรอื สารเคมีอนั ตราย [1] การล้างผักสามารถทาได้ ประยุกต์เทคนิคการให้ความร้อนแบบโอห์มมิกในการ หลายวิธีเช่น การล้างผักด้วยเบคกิงโซดาหรือนาส้มสายชู วิเคราะห์ความสัมพันธ์ระหว่างความเข้มข้นกับค่าการนา [2] แต่วิธีท่ีนิยมใช้ในอุตสาหกรรมอาหารคือการล้างผัก ไฟฟ้าของคลอรีน จากผลการทดสอบพบวา่ อตั ราการเพิ่ม ด้วยคลอรีนซึ่งสามารถฆ่าเชือต่างๆได้ และพบว่ามี ของค่าการนาไฟฟ้าแปรผันตรงกับความเข้มข้นคลอรีน ประสิทธิภาพในการลดปริมาณเชือจุลินทรีย์ได้สูงถึง ข้อมูลความสัมพันธ์ระหว่างความเข้มข้นกับค่าการนา 99.80% จากปริมาณเชือจุลินทรีย์เริ่มต้น [3] ความ ไ ฟ ฟ้ า นี ถู ก น า ไ ป ใ ช้ ใ น ก า ร พั ฒ น า แ บ บ จ า ล อ ง ท า ง เ ข้ ม ข้ น ข อ ง ส า ร ล ะ ล า ย ค ล อ รี น ท่ี ใ ช้ ก า ร ล้ า ง ผั ก ใ น ค ณิ ต ศ า ส ต ร์ ส า ห รั บ ก า ร ค า น ว ณ ค ว า ม เ ข้ ม ข้ น ข อ ง อุตสาหกรรมอาหารอยู่ในช่วง 50-200 ppm โดยนิยมใช้ สารละลายคลอรีน ซึ่งถูกนาไปใช้ในส่วนประมวลผลของ ในคลอรีนในรูปแบบเหลวหรือสารละลายโซเดียม เคร่ืองควบคุมความเข้มข้นคลอรีนท่ีสร้างขึนโดยใช้บอรด์ ไฮโพคลอไรตเ์ นือ่ งจากมีความสะดวกในการใช้งาน [4] ใน อาร์ดูโน (Arduino) ร่วมกับตัวตรวจจับอุณหภูมิ แรงดัน ระหว่างการล้างผกั ความเข้มข้นของสารละลายคลอรนี ที่ และกระแสไฟฟ้า ผลการทดสอบเครือ่ งพบแบบจาลองวา่ ใช้จะค่อย ๆ ลดลง ผู้ผลิตจึงต้องใช้แรงงานคนในการสุ่ม สามารถทาการวิเคราะหแ์ ละควบคมุ ความเข้มข้นคลอรีน ตรวจวัดความเข้มข้นของสารละลายคลอรีน หากพบว่า ไดอ้ ย่างถกู ตอ้ ง (ความแม่นยาประมาณ 90%) ผลการวิจยั คลอรีนมีความเข้มข้นลดลงจะต้องทาการเติมคลอรีนลง ทังหมดแสดงให้เห็นว่าการประยุกต์เทคนิคการให้ความ ไปเพ่ือปรับให้ความเข้มข้นของสารละลายคลอรีนในนา ร้อนแบบโอห์มมิกในวิเคราะห์และควบคุมความเข้มข้น ล้างผักอยู่ในระดับท่ีต้องการ กระบวนการดังกล่าวส่งผล คลอรนี ของนาลา้ งผักแบบอัตโนมัติมีความเปน็ ไปได้ ให้เกิดการสินเปลืองแรงงานทังในการตรวจสอบและการ เติมคลอรีน นอกจากนีวิธีการท่ีนิยมใช้ในการวิเคราะห์ ปริมาณคลอรนี ในปัจจุบันคือการใช้วิธีการทางเคมีในการ

Research Journal Rajamangala University of Technology Thanyaburi, ISSN 1686-8420, Vol 17, Issue 2, 2018 3 วิเคราะห์ ซึ่งทาให้เกิดผลกระทบต่อส่ิงแวดล้อมและเกิด รูปท่ี 1 แสดงลกั ษณะทางกายภาพของสารละลาย ค่าใช้จ่ายในการบาบัดสารเคมีท่ีใช้ในกระบวนการ คลอรีนท่ีมีนาผักผสมอยู่ในโอห์มมิกเซลล์ซึ่งมีอิเล็กโทรด วิเคราะห์อีกด้วย การพัฒนาวิธีใหม่ในการควบคุมความ ติดตังอยู่ทงั สองขา้ ง โดย L , W และ H คอื ความยาว เข้มขน้ คลอรนี แบบอตั โนมัติท่ีสามารถลดแรงงานและการ ความกว้างและความสูงของโอห์มมิกเซลล์ Nl , Nw ใชส้ ารเคมีไดจ้ ึงน่าจะสง่ ผลดีตอ่ ผปู้ ระกอบการโดยรวม และ Nh คือจานวนชันตามความยาว ความกว้างและ ความสูงของโอห์มมิกเซลล์ตามลาดับ เป็นที่ทราบกันดีว่าค่าการนาไฟฟ้าจะเพิ่มขึนเม่ือ ความเข้มข้นของสารละลายมีค่าสูงขึน [5] จากการ การพัฒนาแบบจาลองทางคณติ ศาสตร์จะต้องทา ทดลองเบืองต้นพบว่าค่าการนาไฟฟ้าของนาล้างผักท่ี ก า ร ห า ค ว า ม สั ม พั น ธ์ ร ะ ห ว่ า ง ค่ า ก า ร น า ไ ฟ ฟ้ า ข อ ง เตรียมจากสารละลายคลอรนี แปรผันตรงกับความเข้มข้น ส่วนประกอบต่าง ๆ แล้วจึงทาการคานวณความเข้มข้น ของคลอรีน ในงานวิจัยนีจึงได้นาหลักการความสัมพันธ์ ของคลอรีนจากความสัมพันธ์ดังกล่าว โดยเร่ิมจากการ ระหว่างความเข้มข้นกับค่าการนาไฟฟ้าของสารละลาย พิจารณาว่าในขณะท่ีจ่ายแรงดันไฟฟ้าไปยังสารละลาย คลอรีนมาใช้ในการพัฒนาเครื่องควบคุมความเข้มข้น คลอรีนทม่ี ีนาผักผสมอยู่ผา่ นค่อู เิ ล็กโทรด กระแสไฟฟา้ จะ คลอรีน โดยมีวัตถุประสงค์เพื่อหาความสัมพันธ์ระหว่างค่า ไหลจากอิเล็กโทรดแผ่นหน่ึงไปยังอีกแผ่นหน่ึง โดย การนาไฟฟ้าและความเข้มข้นของคลอรีน สร้างแบบจาลอง ปริมาณกระแสไฟฟ้าจะแปรผกผันกับความต้านทาน ทางคณิตศาสตร์ในการวิเคราะห์ความเข้มข้นของคลอรีน และใช้แบบจาลองในการสร้างเครื่องควบคุมความเข้มข้น โดยรวมของของเหลว ถ้า  mix , cl และ  v คือค่า คลอรีนอัตโนมัติขนาดเล็ก โดยคาดหวังว่าจะสามารถใช้ การนาไฟฟ้าของสารละลายคลอรีนที่มีนาผักจาลองผสม นวัตกรรมต้นแบบท่ีได้จากการวิจัยนีในการพัฒนาต่อยอด อยู่ สารละลายคลอรีนและนาผัก (S/m) ตามลาดับ จะ ไปสูก่ ารสรา้ งเครื่องตรวจวัดและควบคมุ ความเขม้ ข้นคลอรีน สามารถคานวณความต้านทานต่อหน่วยของสารละลาย แบบอัตโนมตั ิทสี่ ามารถใชง้ านไดจ้ รงิ ในอตุ สาหกรรมตอ่ ไป คลอรนี และนาผกั ได้ดังนี การพฒั นาแบบจาลองทางคณติ ศาสตรใ์ นการวเิ คราะห์ rcl  (L ) / (cl HW ) (1) ความเขม้ ขน้ คลอรนี ดว้ ยค่าการนาไฟฟา้ Nl Nh Nw (2) rv  ( L ) /  v HW ) Nl ( Nh Nw รูปที่ 1 ลักษณะทางกายภาพของนาล้างผกั ที่มนี าผกั ผสม รปู ที่ 2 แผนภาพเพื่อการคานวณความต้านทานรวมในชันที่ 1 อย่โู ดย ภาพทางซ้ายแสดงขนาดโดยรวมและภาพ ทางขวาแสดงการแบ่งเป็นส่วนย่อยเพื่อการ รูปท่ี 2 แสดงของเหลวผสมระหว่างนาผักกับ วิเคราะหท์ างคณติ ศาสตร์ สารละลายคลอรีนในแต่ละชัน หากกาหนดให้ x คือ สัดส่วนโดยปริมาตรของนาผักต่อสารละลายคลอรีน ความต้านทานรวมในแต่ละชนั ( r1) จะมคี ่าเท่ากับ

Research Journal Rajamangala University of Technology Thanyaburi, ISSN 1686-8420, Vol 17, Issue 2, 2018 4 1  (1 x)NwNh  xNwNh (3) วิธดี าเนนิ การวจิ ัย r1 rcl rv วัตถดุ บิ เน่ืองจากของเหลวมีการผสมกันอย่างสม่าเสมอ สารละลายคลอรีนที่ใช้เป็นคลอรีนนาความ เข้มข้น 10%w/v ชนิดโซเดียมไฮโพคลอไรต์ (บริษัทคอน จะได้ แฟรเ์ อ็กซเ์ พิร์ท, ประเทศไทย) r1  r2  .........  rNl (4) การวดั คา่ การนาไฟฟ้า เ น่ื อ ง จ า ก ก า ร เ รี ย ง ตั ว ข อ ง ตั ว ต้ า น ท า น เติมตวั อย่างสารละลายคลอรนี (ความเขม้ ข้น 50, 100, 150 และ 200 ppm) 200 mL ลงในโอห์มมิกเซลล์ r1,r2,.....,rNl เป็นแบบอนุกรม ความต้านทานรวม ชนิดสถิตรูปทรงส่ีเหลี่ยมผืนผ้าขนาด กว้าง 15 cm ยาว ทังหมด R จึงสามารถหาไดจ้ ากสมการท่ี 5 ดังนี 10.5 cm และสงู 1.2 cm โดยมีฝาปดิ ดา้ นบนเพ่อื ปอ้ งกนั การสูญเสียความร้อน ติดตังเซนเซอร์วัดอุณหภูมิชนิด Nl (5) RTD แบบสามสายที่ตาแหน่งกึ่งกลาง ให้ความร้อนแก่ ตัวอยา่ งโดยจ่ายแรงดนั ไฟฟ้า บนั ทกึ ค่ากระแสไฟฟ้า เพ่ือ R  ri  Nl r1 ใช้ในการคานวณหาค่าการนาไฟฟ้าโดยใช้สมการที่ (9) i1 และด้วยเหตุที่ความต้านทานรวมของของผสม สามารถคานวณได้โดยตรงจากความสมั พันธ์ R L (6)  mixHW เม่ือรวมสมการท่ี 3 ถึง 6 จะสามารถเขียน   IL (9) ความสัมพันธ์ระหว่างค่าการนาไฟฟ้าขององค์ประกอบ VA ต่าง ๆ ได้ดังนี เมือ่ I และ V คอื กระแส (A) และแรงดนั ไฟฟ้า (V)  mix  x v  (1 x) cl (7) L และ A คือระยะห่างระหว่างอิเล็กโทรด (cm) และ พืนท่ีหน้าตัดของอิเล็กโทรดส่วนท่ีสัมผสั กับอาหาร (cm2) หลังจากทราบสัดส่วนโดยปริมาตรของนาผักต่อ นาข้อมูลท่ีได้มาสร้างกราฟระหว่างค่าการนาไฟฟ้ากับ สารละลายคลอรีน สามารถคานวณความเข้มข้นของ สารละลายคลอรีนได้จากสมการท่ี 8 ดังนี อุณหภูมิเพื่อหาความสมั พันธ์ระหว่างอุณหภูมแิ ละค่าการ นาไฟฟา้ ตามสมการที่ 10 C  C0(1 x) (8)   aT b (10) เม่ือ C และ C0 คือ ความเข้มข้นคงเหลือและ โดย a และ b คืออัตราการเพ่ิมของค่าการนา ความเข้มข้นเร่ิมต้นของสารละลายคลอรีน (ppm) ไ ฟฟ้า (S/moC) แ ล ะ จุ ด ตั ด แ ก นข องก ร า ฟ (S/m) สมการที่ 7 และ 8 เป็นสมการที่แสดงความสัมพันธ์ ตามลาดับ ความสัมพันธ์นีถือเป็นข้อมูลที่มีความสาคัญ ระหว่างความเข้มข้นของคลอรีน ค่าการนาไฟฟ้าของ และถูกใช้เป็นข้อมูลในการสร้างแบบจาลองเพื่อทานาย ของเหลว และสัดส่วนโดยปริมาตรของนาผักต่อ ความเข้มข้นของคลอรีนและการออกแบบโอห์มมิกเซลล์ สารละลายคลอรีน จากผลการทดสอบเบืองต้นพบว่า ในเครอ่ื งวิเคราะหต์ ่อไป แบบจาลองที่พัฒนาขึนสามารถใช้งานได้จริง (มีความ แมน่ ยาในการทานายปริมาณคลอรีนมากกว่า 85 %) การเตรียมนาผกั และนาผักจาลอง

Research Journal Rajamangala University of Technology Thanyaburi, ISSN 1686-8420, Vol 17, Issue 2, 2018 5 นาผัก หมายถึง นาที่ซึมออกมาจากตัวผักขณะ ความแม่นยาและความเท่ียงตรงของแบบจาลอง การล้าง นาผักจะผสมกับสารละลายคลอรีนและมีผลทา ถูกทดสอบโดยใช้นาท่ีมีอุณหภูมิประมาณ 25 oC เพราะ ให้ความเข้มข้นคลอรีนลดลงและส่งผลกระทบต่อค่าการ ใกล้เคียงกับอุณหภูมิที่ใช้ในการล้างผักท่ัวไป ใน นาไฟฟ้าของนาล้างผักโดยรวมด้วย การทดลองในส่วนนี อุตสาหกรรม วิธีในการทดสอบว่าแบบจาลองมีความ จึงเป็นการทดสอบสมบัติทางไฟฟ้าของนาผัก เพ่ือใช้ใน ถูกต้องหรือไม่คือการทดสอบความแม่นยาและความ การเตรียมนาผักจาลองจากนาเกลือท่ีมีค่าการนาไฟฟ้า เที่ยงตรงของค่าความเข้มข้นคลอรีนท่ีทานายได้เทียบกับ ใกลเ้ คยี งกับนาผักจรงิ ค่าความเข้มข้นจริง การทดสอบเริ่มจากการเติมนา ตัวอยา่ งลงในถงั ลา้ งจาลอง หลงั จากนันโปรแกรมจะสัง่ ให้ ขันตอนแรกเป็นการเตรียมนาผักจริงและการหา เคร่ืองทางานโดยอัตโนมัติโดยเร่ิมจากการดึงนาตัวอย่าง ค่าการนาไฟฟ้า ตัวอย่างผักที่ใช้ในการวิจัยคือเห็ดเข็ม จากถังล้างจาลองลงในโอห์มมิกเซลล์ หลังจากนันเคร่ือง ทอง วิธกี ารเตรียมนาผักทาโดยนาเห็ดเข็มทอง 200 g ไป จะทาการวิเคราะห์ค่าการนาไฟฟ้าของนาตัวอย่างและ ล้างในนา 1000 mL เป็นเวลา 3 นาที แยกส่วนนาล้าง คานวณความเข้มข้นของคลอรีนเพื่อใช้ในการตดั สนิ ใจว่า เห็ดเข็มทองเพ่ือนาไปวิเคราะห์ค่าการนาไฟฟ้าตามวิธีที่ ควรจะเติมคลอรีนหรือไม่ ทาการทดสอบซาทังหมด 5 ระบุขา้ งตน้ ครงั นาข้อมลู ที่ไดม้ าคานวณหาความแมน่ ยา (Accuracy) และความเที่ยงตรง (Precision) โดยใช้สมการที่ (11) ตามท่ีอธิบายข้างต้นว่างานวิจัยนีใช้นาเกลือเป็น และ (12) นาผักจาลองเพื่อลดผลจากความแปรปรวนจากตัวอย่าง ผัก โดยนาเกลือที่จะใช้เป็นนาผักจาลองนีจะต้องมีความ %Accuracy  (1 xi  xact )100% ( 11) เขม้ ข้นท่ีเหมาะสมทจ่ี ะทาใหม้ คี า่ การนาไฟฟ้าใกล้เคียงกบั xact max (12) นาผกั นาเกลอื ทถี่ กู ทดสอบจะมชี ว่ งความเขม้ ข้น 3 ระดับ คือ 0.1, 0.15 และ 0.2 g/L ตัวอย่างนาเกลือจะถูกนาไป %Precision  (1 xi  xav ) 100% วัดค่าการนาไฟฟ้าเพ่ือเทียบกับค่าการนาไฟฟ้าของนาผกั xav max จรงิ เม่ือ xi , xact และ xav คือ ค่าความเข้มข้น การออกแบบเครอ่ื งควบคมุ ความเข้มขน้ คลอรนี อัตโนมตั ิ ของคลอรีนที่ได้จากการวัดครังที่ i ค่าความเข้มข้นของ คลอรนี จริง และคา่ เฉลย่ี ของความเข้มข้นของคลอรนี ท่ีได้ เครื่องถูกออกแบบตามข้อกาหนดดังนี 1) ถังล้าง จากการวัดทัง 5 ครัง จาลองมีขนาดย่อส่วนจากถังล้างผักในอุตสาหกรรมใน อัตราส่วน 1:100 เพื่อให้ง่ายต่อการเปรียบเทียบและการ ในการทดสอบการทางานของเครือ่ งควบคมุ ความ ขยายขนาดในอนาคต และ 2) ส่วนเติมคลอรีนจะต้อง เข้มข้นคลอรีนอัตโนมัติจะทาโดยการทดสอบความ ทางานเมื่อสารละลายคลอรีนในถังล้างจาลองมีความ ถูกต้องในการตัดสินใจที่จะเติมหรือไม่เติมคลอรีนโดย เข้มข้นตา่ กว่า 120 ppm และเติมคลอรีนจนกระทั่งความ เกณฑ์ท่ีใช้ในการตัดสินใจคือความเข้มข้นต่ากว่า 120 เข้มข้นไม่ต่ากว่า 150 ppm โดยผลการออกแบบเคร่ือง ppm และตรวจสอบความเรว็ ในการทางานโดยรวม ไดแ้ สดงไว้ในหัวขอ้ ผลการทดลองตอ่ ไป ผลการศกึ ษาและอธิปรายผล การทดสอบความแม่นยาของแบบจาลองและการทางาน ของเครือ่ ง คา่ การนาไฟฟ้าของสารละลายคลอรนี

Research Journal Rajamangala University of Technology Thanyaburi, ISSN 1686-8420, Vol 17, Issue 2, 2018 6 การวิจัยในส่วนนีมีวัตถุประสงค์เพื่อหาความสัมพันธ์ และถูกนาไปใช้ในการพัฒนาโปรแกรมสาหรับวิเคราะห์ ระหว่างค่าการนาไฟฟ้าและความเข้มข้นของสารละลาย ความเข้มข้นของสารละลายคลอรีนร่วมกับสมการที่ 7 คลอรีนโดยพิจารณาจากอัตราการเพ่ิมค่าการนาไฟฟ้า และ 8 ต่อไป เมือ่ ความเข้มขน้ ของคลอรีนเปล่ียนไป จากผลการทดลอง พบว่าค่าการนาไฟฟ้าของสารละลายคลอรีนท่ีความ σ (S/m) 0.19 σ200 = 0.00340T + 0.03224 เขม้ ขน้ 50 ppm เพิ่มสงู ขนึ ตามอุณหภูมิอยา่ งเปน็ เชงิ เสน้ 50ppm 100ppm 150ppm 200ppm R² = 0.999 ดงั รปู ที่ 2 สาเหตุทคี่ ่าการนาไฟฟ้าของสารละลายคลอรีน ขึ น กั บ อุ ณ ห ภู มิ นั น เ ป็ น เ พ ร า ะ ว่ า เ มื่ อ อุ ณ ห ภู มิ สู ง ขึ น 0.17 σ150 = 0.00262T + 0.02442 ส า ร ล ะ ล า ย จ ะ มี ค ว า ม ห นื ด น้ อ ย ล ง แ ล ะ ไ อ อ อ น ใ น R² = 0.997 สารละลายก็มีพลังงานจลน์สูงขึน จึงทาให้สามารถ 0.15 เคล่ือนที่ได้ดีขึน ส่งผลให้ค่าการนาไฟฟ้ามีค่าสูงขึนด้วย σ100 = 0.00187T + 0.02304 โดยผลการทดลองสอดคล้องกับงานวิจัยของไพฑูรย์ [6] 0.13 R² = 0.992 ซ่ึ ง ไ ด้ ท ด ล อ ง วั ด ค่ า ก า ร น า ไ ฟ ฟ้ า ข อ ง ส า ร ล ะ ล า ย โพแทสเซียมคลอไรด์ 0.01 M ที่อุณหภูมิต่าง ๆ และ 0.11 σ50= 0.00133T + 0.01290 รายงานว่าค่าการนาไฟฟ้าของสารละลายจะมีคา่ เพิ่มตาม R² = 0.998 อุณหภูมิแบบเชิงเส้นโดยมีอัตราการเพ่ิมเท่ากับ 0.0027 0.09 S/m เม่ือเพิ่มความเข้มข้นของสารละลายคลอรีนเป็น 100, 150 และ 200 ppm ค่าการนาไฟฟ้าก็ยังคงเพ่ิม 0.07 สูงขนึ ตามอุณหภูมิอย่างเป็นเชิงเสน้ เชน่ เดียวกัน แต่ความ ชันจะเพ่ิมจาก 0.00133 เป็น 0.00187, 0.00262 และ 0.05 0.00340 S/moC การเพิ่มความเข้มข้นเป็นการเพิ่ม ปริมาณไอออนอิสระในระบบส่งผลให้ค่าการนาไฟฟ้า 0.03 สงู ขนึ 20 25 30 35 40 จากการพิจารณาพบว่าความชันหรืออัตราการ T (oC) เพิ่มของค่าการนาไฟฟ้า (แทนด้วยตัวแปร a มีหน่วยเปน็ S/moC) และจุดตัดแกนของกราฟ (แทนด้วยตัวแปร b มี รูปท่ี 3 ความสมั พนั ธร์ ะหวา่ งอณุ หภมู แิ ละคา่ การนาไฟฟ้า หน่วยเป็น S/m) มีความสัมพันธ์กับความเข้มข้นของ สารละลายคลอรีน ตามสมการท่ี (13) และ (14) ของสารละลายคลอรีนท่ีความเขม้ ขน้ 50-200 ppm ตามลาดับ ความเข้มขน้ ที่เหมาะสมของนาเกลือทใี่ ชเ้ ปน็ นาผักจาลอง รูปที่ 4 แสดงความสัมพันธ์ระหว่างอุณหภูมิและ ค่าการนาไฟฟ้าของนาผักและนาเกลือที่ความเข้มข้นตา่ ง ๆ ค่าการนาไฟฟ้าของนาผักและนาเกลือทุกตัวอย่างเพ่ิม สูงขึนตามอุณหภูมิอย่างเป็นเชิงเส้น จากรูปจะเห็นได้ ชดั เจนว่านาเกลอื ทีค่ วามเขม้ ข้น 0.15 g มีค่าการนาไฟฟา้ ใกล้เคียงกับนาผักตลอดทังช่วงอุณหภูมิทดสอบ โดยมี ความแตกต่างไม่เกิน 2.34 % และท่ีอุณหภูมิใช้งานจริง (24-25 oC) มีความแตกต่างเพียง 1.75 % เท่านัน ดังนันใน งานวิจัยนีจึงใช้นาเกลือท่ีความเข้มข้น 0.15 g เป็นนาผัก จาลองในการทดสอบแบบจาลองและการทางานของเครอื่ ง Vegetable liquid Salt 0.1 g Salt 0.15 g Salt 0.16 gσ (S/m) a = 0.000014 C + 0.000565 (R2=0.993) (13) 0.08 b = 0.000119 C + 0.008300 (R2=0.932) (14) 0.07 โดย C คือความเข้มข้นของสารละลายคลอรีน (ppm) สมการที่ 13 และ 14 เป็นข้อมูลที่มีความสาคัญ 0.06 0.05 0.04 0.03 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 T (oC) รูปท่ี 4 ความสัมพันธ์ระหว่างอุณหภูมิและค่าการนาไฟฟ้า ของนาเกลอื ท่ีความเข้มข้นต่าง ๆ และนาผกั

Research Journal Rajamangala University of Technology Thanyaburi, ISSN 1686-8420, Vol 17, Issue 2, 2018 7 แบบเคร่อื งควบคุมความเข้มขน้ คลอรนี อัตโนมัติ ส่วนได้แก่ 1) ชุดจ่ายคลอรีนเข้มข้น (หมายเลข 1-3) 2) ถังล้างจาลองขนาด 5 L โดยคานวณจากขนาดย่อส่วน รูปท่ี 5 เคร่ืองควบคุมความเข้มข้นคลอรีนอัตโนมัติ จากถังล้างผักในอุตสาหกรรมในอัตราส่วน 1:100 ประกอบด้วย 1 ถังบรรจุนาคลอรีนเข้มข้น; 2 โซ (หมายเลข 4) และ3) ชุดการตรวจวัดค่าการนาไฟฟ้า ลินอยด์วาล์ว; 3 ห้องควบคุมปริมาตรนาคลอรีน (หมายเลข 5-9) เข้มข้นขนาด 10 mL; 4 ถังล้างจาลอง; 5 รีเลย์; 6 เซนเซอรว์ ัดอุณหภมู ิ แรงดัน และกระแสไฟฟ้า; สาหรับชุดจ่ายคลอรีนเข้มข้นนันประกอบด้วยถัง 7 Arduino Mega; 8 ชุดการให้ความร้อนแบบ บรรจุนาคลอรีนเข้มข้นซ่ึงมีความเข้มข้น 20,000 ppm โอหม์ มิก; 9 แหล่งจ่ายไฟ เพื่อใช้ในการปรับความเข้มข้นของนาคลอรีนในถังล้าง รูปที่ 5 เป็นแบบของเครื่องควบคุมความเข้มข้น กรณีท่ีนาในถังล้างมีความเข้มข้นต่ากว่า 120 ppm ส่วน ชุดการตรวจวัดค่าการนาไฟฟ้าใช้บอร์ด Arduino รุ่น คลอรีนอัตโนมัติซ่ึงประกอบด้วยส่วนประกอบหลัก 3 Mega ร่วมกับเซนเซอร์วัดอุณหภูมิ แรงดัน และ กระแสไฟฟ้า เปน็ ตวั ประมวลผล โดยจะมโี อห์มมิกเซลล์ซ่ึงมี ขนาดกว้าง 8 cm ยาว 2.5 cm และสูง 8 cm ทาหน้าท่ีเป็น ห้องวัดค่าการนาไฟฟ้า วัสดุท่ีใช้ทาโอห์มมิกเซลล์คือ อะคริลิกเน่ืองจากการประกอบขึนรูปสามารถทาได้ง่ายและ สามารถทนอุณหภูมิใช้งานได้ดี แผ่นอิเล็กโทรดทาจาก เหล็กกล้าไร้สนิม 304 โดยจากการทดสอบพบว่า กระแสไฟฟ้าต้องมีปริมาณไม่เกิน 0.24 A เพื่อป้องกันการ ไหม้ของอิเล็กโทรด ระยะห่างระหว่างอิเล็กโทรดคือ 2.5 cm เพือ่ ใหส้ อดคล้องกับแรงดนั ไฟฟ้าและกระแสไฟฟ้าท่ใี ชง้ าน ตารางท่ี 1 ตัวอย่างผลการทานายความเข้มขน้ คลอรีนของเคร่ือง T d  mix av bv v xC %error (S/m oC) (S/m) (S/m) (ppm) (oC) (S/m) (S/m) -4.39% 0.0013 0.0115 0.0440 0.24 114.73 25.02 0.0900 0.0758 0.0441 25.08 0.0901 0.0763 0.0442 25.13 0.0903 0.0765 0.0442 25.16 0.0903 0.0810 0.0442 25.18 0.0904 0.0816 0.0443 25.22 0.0905 0.0775 0.0443 25.25 0.0906 0.0821 0.0444 25.29 0.0907 0.0824 0.0444 25.31 0.0907 0.0828

Research Journal Rajamangala University of Technology Thanyaburi, ISSN 1686-8420, Vol 17, Issue 2, 2018 8 ผลการทดสอบความแม่นยาของแบบจาลองและการ สารละลายคลอรีน จะได้ผลการทดลองซึ่งแสดงดังตาราง ทางานของเคร่ือง ท่ี 2 โดย xactual และ xmodel คือสัดส่วนของนาผัก การทดสอบความแม่นยาของแบบจาลองทาโดย จาลองจรงิ และคา่ ท่ไี ด้จากแบบจาลอง Cactul และ Cmode การวิเคราะห์ค่าการนาไฟฟ้าของนาตัวอย่างและคานวณ คือความเข้มข้นของสารละลายคลอรีนคงเหลือจริงและ ความเข้มข้นของคลอรีนในนาที่ดึงมาจากถังล้างจาลอง ค่าที่ได้จากแบบจาลองตามลาดับ สิ่งท่ีสังเกตพบคือ ค่า เพือ่ ใช้ในการเปรียบเทยี บกบั ค่าความเขม้ ขน้ จริง ตารางท่ี ความแม่นยาจะลดลงเล็กน้อยในการวัดครังท่ี 4 และ 5 1 แสดงตัวอย่างการประมาณค่า cl , av , bv ,  v และ ซ่ึงอาจมีสาเหตุมาจากการระเหยของคลอรีนท่ีบริเวณถัง x จากค่า T และ  mix ทาให้สามารถประมาณความ ล้างจาลองซ่ึงไม่มฝี าปิดระหว่างการวัด นอกจากนียังอาจ เข้มข้นคลอรีน (C ) โดยตัวอย่างนาคลอรีนท่ีใช้มีความ มีผลมาจากสิ่งแวดล้อมภายนอกอีกเล็กน้อยท่ีรบกวนการ เข้มข้นท่ีทราบค่าคือ 120 ppm จะเห็นได้ว่าเครื่อง ทางานของระบบทาใหอ้ ณุ หภมู กิ ารทดสอบในแตล่ ะครังมี สามารถทานายความเข้มข้นของสารละลายคลอรีนในถัง ค่าเปลี่ยนแปลงไปเล็กน้อย ดังนันในการนาเครื่องไปใช้ ล้างจาลองไดใ้ กล้เคียงกับค่าจริง (120 ppm) โดยมีความ ง า น อ า จ ต้ อ ง อ อ ก แ บ บ ส่ ว น ฝ า ปิ ด เ พิ่ ม เ ติ ม เ พ่ื อ ล ด ผดิ พลาดประมาณ 4 % ผลกระทบดังกลา่ ว อย่างไรก็ดีพบว่าความแม่นยาตา่ ทสี่ ุด ยังคงมคี ่าสูงพอสมควร (ประมาณ 86%) เมื่อทาการทดสอบซาอีก 4 ครังเพื่อตรวจสอบ ความแม่นยาและความเที่ยงตรงของความเข้มข้น ตารางท่ี 2 ความแมน่ ยาและความเทีย่ งตรงของความเขม้ ข้นสารละลายคลอรนี ครง้ั ที่ทดสอบ xactual xmodel Cactul (ppm) Cmode (ppm) %Accuracy %precision 1 0.20 0.24 120.00 114.73 95.61 95.48 2 0.20 0.25 120.00 112.62 93.85 97.41 3 0.20 0.24 120.00 114.62 95.51 95.59 4 0.20 0.31 120.00 103.99 86.66 94.73 5 0.20 0.31 120.00 102.91 85.76 93.73 เฉลยี่ 0.20 0.27 120.00 109.77 85.76 93.75 การทดสอบการทางานของเคร่ืองทาโดยการ 120 ppm ซ่ึงเป็นการจาลองขันตอนหลังการล้าง (After จาลองสถานการณ์การล้างผักจริงเร่ิมจากการเติมนา washing) พบว่าโปรแกรมสามารถตัดสินใจส่ังให้ชุดเติม คลอรีนความเข้มข้นเรมิ่ ต้น 150 ppm ลงในถงั ล้างจาลอง คลอรนี ทางานไดภ้ ายในเวลาทีก่ าหนด (2.2 s) ซ่ึงเป็นการจาลองขันตอนก่อนการล้าง (Initial) เปิด โปรแกรม ในแง่การตัดสินใจในการเติมคลอรีนโปรแกรม จากการตรวจสอบเวลาในการทางานพบว่า ส า ม า ร ถ ตั ด สิ น ใ จ ไ ด้ อ ย่ า ง ถู ก ต้ อ ง คื อ ไ ม่ เ ติ ม ค ล อ รี น เคร่ืองสามารถจ่ายนาตัวอย่างเข้าสู่ชุดตรวจวัดค่าการนา เน่ืองจากความเข้มข้นคลอรีนในถังล้างมีค่าสูงกว่า 120 ไฟฟ้าไดต้ ามปริมาณและเวลาทก่ี าหนด (160 mL ภายใน ppm (ตารางที่ 3) เม่ือความเข้มข้นของคลอรีนลดเหลือ เวลา 42 s) และเวลาที่ใช้ในการวิเคราะห์ทังสินโดยรวม ประมาณ 3 นาทีซ่ึงถือว่าเป็นเวลาที่รวดเร็วเทียบกับ

Research Journal Rajamangala University of Technology Thanyaburi, ISSN 1686-8420, Vol 17, Issue 2, 2018 9 เครื่องวัดคลอรีนท่ีมีจาหน่ายในท้องตลาด ส่วนสุดท้าย รูปท่ี 6 ความแม่นยา ความเทยี่ งตรง และความเขม้ ขน้ ของ เป็นการทดสอบการปรับปริมาตรนาในถังล้าง ซึ่งเป็น คลอรีนก่อนการล้างและหลงั การลา้ ง ฟังก์ชันเสริมที่ช่วยอานวยความสะดวกในการล้างโดย เครื่องจะทาการปรับนาในถังล้างให้คงท่ีทุกครังหลังการ อย่างไรก็ดเี น่อื งจากในงานวจิ ัยนีใช้นาเกลอื แทน วัด ซึ่งผลการทดสอบพบว่าเคร่ืองสามารถทางานได้ นาผกั ในการทดสอบเครอื่ ง จึงควรมีการทดสอบเครื่อง ตามลาดับอย่างถกู ต้อง โดยการใช้นาท่ีไดจ้ ากการล้างผักจริงเพอื่ เป็นการยืนยนั ประสิทธภิ าพของเครื่องอีกครังหนงึ่ จากการจาลองสถานการณ์การล้างผักจริงพบว่า เคร่อื งสามารถทานายความเขม้ ข้นของสารละลายคลอรีน ใ น ถั ง ล้ า ง จ า ล อ ง ก่ อ น ก า ร ล้ า ง ไ ด้ โ ด ย มี ค ว า ม แ ม่ น ย า 93.36 % และความเที่ยงตรง 96.84 % (รูปท่ี 6) เม่ือ ความเข้มข้นของสารละลายคลอรีนลดล งเหลือ 120 ppm เคร่ืองยังสามารถทานายความเข้มข้นของ สารละลายคลอรีนได้ใกล้เคียงกับค่าจริงโดยมีความ แม่นยา 85.76 % และความเท่ียงตรง 93.75 % ผลการ ทดลองแสดงให้เห็นว่า เครื่องควบคุมคลอรีนอัตโนมัติท่ี สร้างขึนโดยอาศัยหลักการการวเิ คราะห์ค่าการนาไฟฟา้ มี ความแม่นยาและความเท่ยี งตรงสงู ในระดบั ทย่ี อมรับได้ ตารางที่ 3 ผลการทดสอบการทางานของเครื่อง การทางานของเครอื่ ง คร้ังท่ี ความถูกต้องในการตดั สนิ ใจ จ่ายนา้ เขา้ โอหม์ มิกเซลล์ จา่ ยน้าเขา้ โอหม์ มิกเซลล์ ปรับ ทดสอบ เตมิ คลอรนี ปริมาตรน้า ไดต้ ามปรมิ าตร(160 ml) ได้ตามปริมาตร (10 ml) ไดถ้ ูกต้อง 1 ก่อนการลา้ ง ก่อนการล้าง 2 (150 ppm) (120 ppm) ภายในวลา 60 s ภายในวลา 5 s (4l) 3 4 ไม่เตมิ เตมิ (42s)  (22s)  (4l) 5 ไม่เติม เติม  (42s)  (22s)  (4l) ไม่เติม เตมิ  (42s)  (22s)  (4l) ไม่เติม เตมิ  (42s)  (22s)  (4l) ไม่เติม เตมิ  (42s)  (22s)  (4l) สรปุ ผล ได้ถูกนามาประยุกต์ใช้ในการออกแบบเคร่ืองควบคุม ความเข้มข้นคลอรีนอัตโนมัติ ค่าการนาไฟฟ้าของนา จากการวิจัยพบว่าค่าการนาไฟฟ้าของนาคลอรีน คลอรีนถูกใช้ในการสร้างแบบจาลองทางคณิตศาสตร์ เพ่ิมสูงขึนตามอุณหภูมิอย่างเป็นเชิงเส้นและแปรผันตรง สาหรับการคานวณความเข้มข้นของสารละลายคลอรีน กับความเข้มข้นของสารละลายคลอรนี หลักการดังกล่าว

Research Journal Rajamangala University of Technology Thanyaburi, ISSN 1686-8420, Vol 17, Issue 2, 2018 10 โดยใช้หลักการวงจรสมมูลทางไฟฟ้าแบบผสม จากการ [3] จอมขวัญ สุวรรณรักษ์ พุดกรอง พันธุ์อุโมงค์ และนิธิ วิเคราะห์ความวงจรสมมูลพบว่าความเข้ม ข้นมี ยา รัตนาปนนท์, 2557. ประสิทธิภาพของสารฆา่ ความสัมพันธ์กับค่าการนาไฟฟ้าของคลอรีนในนาล้างผัก เ ชื อ ก ร ด เ พ อ ร์ อ อ ก ซี แ อ ซี ติ ก แ ล ะ ส า ร ล ะ ล า ย ตามสมการ C  C0 (1   mix   cl ) ผลการ ทดสอบ โซเดียมไฮโพคลอไรต์ในการลดปริมาณจลุ ินทรียท์ ่ี v  cl ผิวของผักและผลไม้สดแกะสลัก. วารสารวิชาการ และวิจัยมหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลพระ แบบจาลองพบว่ามีความแม่นยาในการทานายปริมาณ นคร, 8(2), 92-106. คลอรีน 85-93 % ในส่วนของตัวเครื่องที่สร้างนัน [4] Beuchat, L.R. 2000. Surface decontamination of fruits and vegetables eaten raw: a review. ออกแบบให้ส่วนถังล้างผักท่ีสร้างขึนมีขนาดย่อส่วนจาก Center for Food Safety and Quality Enhancement, University of Georgia, Griffin, ถังล้างผักในอุตสาหกรรมจริงในอัตราส่วน 1:100 เพ่ือ Georgia, USA. ความสะดวกในการขยายขนาด เทคนิคท่ีใช้ในการ วิเคราะห์ปริมาณคลอรนี ในงานวิจัยนีเป็นเทคนิคท่ีคดิ ค้น ขึนมาใหม่และมีความแตกต่างจากเครื่องวัดคลอรีนท่ีมี จาหน่ายในท้องตลาด โดยได้เลือกใช้วิธีการให้ความร้อน แบบโอห์มมิกมาทาการวัดค่าการนาไฟฟ้าและพัฒนา [5] ไพฑูรย์ หมายมั่นสมสขุ . 2553. การวิเคราะห์น้าและ โปรแกรมเพ่อื ทานายและควบคมุ ความเขม้ ข้นของคลอรีน นา้ เสียเบ้ืองตน้ . สานกั วิจยั และพัฒนาส่งิ แวดลอ้ ม เครื่องทสี่ ร้างขนึ สามารถลดการใช้แรงงานในการตรวจวัด โรงงาน. และควบคุมความเข้มข้นของสารละลายคลอรีนในนาล้าง ผกั โดยไมต่ ้องใช้สารเคมีในกระบวนการตรวจวัด [6] ไพฑรู ย์ หมายมั่นสมสขุ . 2556. การวเิ คราะห์คุณภาพ น้า. กรมโรงงานอตุ สาหกรรม. กิตติกรรมประกาศ งานวจิ ัยนีไดร้ บั ทุนสนบั สนุนจากคณะวิศวกรรมศาสตร์ กาแพงแสน มหาวิทยาลยั เกษตรศาสตร์ เอกสารอ้างองิ [1] สานักสขุ าภบิ าลอาหารและนา กรมอนามยั กระทรวง สาธารณสุข. 2557. คู่มือหลกั สตู รการสุขาภิบาล อาหาร สาหรับผู้สัมผัสอาหารและผู้ประกอบการ กิจการดา้ นอาหาร. [2] สุวรรณ กาญจนภู, 2537. ล้างผกั เพื่อลดพษิ ภยั . หมอ ชาวบา้ น 16 (181) (พเิ ศษ) :22.

Research Journal Rajamangala University of Technology Thanyaburi, ISSN 1686-8420, Vol 17, Issue 2, 2018 11 การพัฒนาเครือ่ งกะเทาะเมลด็ บวั หลวงแหง้ Development of a Dried Lotus Seed Sheller จตุรงค์ ลงั กาพินธุ์1* สนุ ัน ปานสาคร1 รุ่งเรอื ง กาลศิริศลิ ป1์ และ สรุ วุฒิ แสงสว่าง2 Jaturong Langkapin1*, Sunan Parnsakhorn1, Roongruang Kalsirisilp1 and Surawut Sangsawang2 1ภาควิชาวิศวกรรมเกษตร คณะวศิ วกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลยั เทคโนโลยรี าชมงคลธญั บรุ ี ต. คลองหก อ.ธญั บรุ ี จ.ปทมุ ธานี 12110 2บริษัท ศลิ าลาย เอ็นจเิ นยี ริง่ จากดั ต. บึงนารกั ษ์ อ.ธญั บรุ ี จ.ปทมุ ธานี 12110 1Department of Agricultural Engineering, Faculty of Engineering, Rajamangala University of Technology Thanyaburi, Thanyaburi, Pathumthani 12110, THAILAND 2Silalai Engineering Co., Ltd, Bueng Nam Rak, Thanyaburi, Pathum Thani, 12110, THAILAND *Corresponding Author E-mail: [email protected] ARTICLE INFO ABSTRACT Article history: A dried lotus seed sheller was designed and developed Received 13 September 2018 with the main objective to reduce time and effort in removing the Accept 25 October 2018 dried lotus seed pericarp for small and micro community Online 3 December 2018 enterprises . The prototype consisted of the main structure of the doi.org/10.14456/rj-rmutt.2018.2 machine, the feeding unit, the shelling unit, the power transmission Keywords: unit, and a 1 hp electric motor which was used as a prime mover . design, lotus, dried lotus The operation started from dried lotus seeds were manually put seed, sheller into the chute on the top of the machine . Then, the feeding unit conveyed them to the shelling unit . Finally, the shelled seeds were released through the outlet chute at the bottom of the machine .The results of the prototype testing revealed that among the sheller speeds of 2 5 0 , 3 0 0 and 350 rpm, the machine performed best at 300 rpm, capable of running at 3.18 kg/hour.The

Research Journal Rajamangala University of Technology Thanyaburi, ISSN 1686-8420, Vol 17, Issue 2, 2018 12 percentages of shelling and seed damage of lotus seeds were % 81.00 and % 9.56, respectively .The power consumption was 0.67kW-hour .Based on the analysis of engineering economics, it was found that the lotus seed sheller worked 1,920 hours per year, with an average cost of 9.6 baht per kilogram .The payback period was 2.24 months and the break- even point of the machine was 428.23 hours per year, compared to human labor. บทคดั ยอ่ คำสำคัญ: การออกแบบ บวั หลวง เมลด็ บวั หลวงแห้ง เครือ่ งกะเทาะ เคร่ืองกะเทาะเมล็ดบัวหลวงแห้งได้ถูกออกแบบ และสร้างขึนโดยมีวัตถุประสงค์หลักเพื่อลดเวลาและ บทนา แรงงานในการกะเทาะเปลือกเมล็ดบัวหลวงแห้งสาหรับ วิสาหกิจชุมชน เครื่องต้นแบบประกอบด้วย โครงสร้าง เมล็ดบัวหลวงเป็นธัญพืชชนิดหน่ึงลักษณะกลมรี เครื่อง ชุดลาเลียงเมล็ด ชุดกะเทาะเมล็ด ระบบส่งกาลัง เนือข้างในสีขาวอมเหลือง ถ้าทานเมล็ดสดจะมีวิตามินซี และใช้มอเตอร์ไฟฟ้าขนาด 1 แรงม้า เป็นต้นกาลัง การ สูง หรือทานแบบอบกรอบจะมีโปรตีนสูง มีฟอสฟอรัส ทางานของเครอื่ งเร่มิ จากผู้ทางานป้อนเมลด็ บัวหลวงแห้ง ธาตุเหล็ก และแคลเซียม ในตาราแพทย์แผนจีนเป็น ลงในชอ่ งปอ้ นเมลด็ บัวทางด้านบนของเครื่อง หลังจากนนั ส่วนผสมในตารบั ยาหลายตารบั เมล็ดบัวมีฤทธิ์เป็นกลาง เมล็ดบัวหลวงจะถูกลาเลียงเข้าไปกะเทาะเปลือกในชุด ช่วยบารุงเลือด บารุงหัวใจ รวมถึงอวัยวะภายในร่างกาย กะเทาะเมล็ดโดยชุดลาเลียงเมล็ด เมล็ดบัวหลวงที่ผ่าน ช่วยบารุงข้อ [1] ภาครัฐได้สนับสนุนให้ปลูกบัวหลวง การกะเทาะเปลือกแลว้ จะรว่ งออกจากชุดกะเทาะลงทาง เพ่ิมขึนโดยเฉพาะในพืนท่ีที่มีนาท่วมขังไม่สามารถปลูก ด้านล่างของเคร่ือง จากการทดสอบท่ีความเร็วรอบของ พืชชนิดอ่ืนได้ เนื่องจากบัวหลวงเป็นพืชที่อยู่ในเขตร้อน ลูกกะเทาะ 250 300 และ 350 รอบต่อนาที ตามลาดับ จึงสามารถเจริญเติบโตได้ดีในทุกพืนที่ของประเทศไทย พบว่าเครื่องต้นแบบสามารถทางานได้ดีท่ีสุดท่ีความเร็ว [2] จากสภาพปัจจุบันท่ีเกษตรกรผู้ทานาข้าวประสบ ของลูกกะเทาะ 300 รอบต่อนาที มีความสามารถในการ ปัญหาทังในเร่ือง ราคาข้าวไม่แน่นอน และ การขาดนา ทางาน 3.18 กิโลกรัมตอ่ ชั่วโมง มีเปอร์เซน็ ต์การกะเทาะ ทาให้นาบัวเป็นทางเลือกใหม่ทางหนึ่งที่มีความเหมาะสม และเปอร์เซ็นต์ความเสียหาย 81.00 % และ 9.56 % กับพืนท่ีนาข้าว เนื่องจากลักษณะของแปลงปลูกมีการขัง ตามลาดับ มีอัตราการสินเปลืองพลังงานไฟฟ้า 0.67 นาเหมือนการทานาข้าว แต่ดูแลรักษาง่ายกว่านาข้าว มี กิโลวัตต์-ชั่วโมง จากการวิเคราะห์เชิงเศรษฐศาสตร์ โรคและแมลงรบกวนน้อย ใช้นาน้อยกว่า สามารถเก็บ วิศวกรรมพบว่าใน 1 ปี ใช้เคร่ืองกะเทาะเมล็ดบัวหลวง เกี่ยวผลผลิตทังในรูปดอกตูมและเก็บเมล็ด เกษตรกร ทางาน 1,920 ช่ัวโมงต่อปี มีค่าใช้จ่ายเฉล่ียของเคร่ือง จานวนมากในหลายจังหวัด จึงยึดการปลูกบัวเป็นอาชีพ 9.6 บาทต่อกิโลกรัม ระยะเวลาคืนทุน 2.24 เดือน และ หลัก [3, 4, 5] ปัจจุบันเมล็ดบัวหลวงยังสามารถนามาแปรรูป การใช้งานที่จุดคุ้มทุน 428.23 ชั่วโมงต่อปี เม่ือ เป็นเมล็ดบัวอบกรอบเป็นสินค้าโอทอปของจังหวัดท่ีมีการ เปรียบเทยี บกบั แรงงานคน ทานาบัว วางจาหน่ายตามโมเดิร นเทรด (Modern Trade) เช่น เซเว่น-อีเลฟเว่น ท็อปส์ซูเปอร์มาร์เก็ต เป็น ต้น [6, 7] นอกจากนันเมล็ดบัวยังเป็นส่วนประกอบหลัก

Research Journal Rajamangala University of Technology Thanyaburi, ISSN 1686-8420, Vol 17, Issue 2, 2018 13 ของไส้ขนมไหว้พระจันทร์ไส้ลูกบัวของโรงงานผลิตขนม 1. ศึกษาขอ้ มูลทจี่ าเปน็ ต่อการออกแบบ ไหว้พระจันทร์ต่างๆ สาหรับส่งขายทั่วประเทศ เช่น โรงงานผลิตขนมไหว้พระจนั ทร์ เอส แอนด์ พี เปน็ ตน้ 1.1 ศึกษาปัญหาและวิธีการกะเทาะเปลือกเมล็ด บวั หลวง รูปท่ี 1 วิธีการกะเทาะเปลือกเมล็ดบัวหลวงแห้งของ เกษตรกรโดยใช้มดี [8] วัตถุประสงค์เพ่ือให้ทราบถึงปัญหาและวิธีการ วิธีการกะเทาะเปลือกเมล็ดบัวแห้งเพื่อจาหน่าย กะเทาะเปลือกเมล็ดบัวหลวงของเกษตรกรในปัจจุบัน เพื่อใช้เป็นข้อมูลสาหรับเปรียบเทียบการทางานระหว่าง ของเกษตรกรไทยในปัจจุบนั เกษตรกรจะกะเทาะเปลือก เครื่องกะเทาะเปลือกเมล็ดบัวหลวงต้นแบบกับวิธีท่ีใช้อยู่ โดยใช้มีดหรือค้อนทุบ แล้วคัดแยกเปลือกออกจากเมล็ด ในปัจจุบัน จากการสัมภาษณ์กลุ่มเกษตรกรผู้กะเทาะ ดังรูปที่ 1 ซึ่งการกะเทาะโดยวิธีดังกล่าวจะใช้เวลาและ เปลือกเมล็ดบัวหลวงขาย จากจังหวัดนครสวรรค์ ได้ผล แรงงานในการทางานสูง เนือในเมล็ดมีความเสียหายสูง การศกึ ษาดังนี ประมาณ 50% [8] และไม่มคี วามปลอดภยั ในการทางาน เชน่ เกิดอุบัตเิ หตุจากมดี บาดมือ ส่วนเครอื่ งกะเทาะเมล็ด - แรงงานส่วนใหญ่เป็นแรงงานในชุมชน หรือ บัวที่มีใช้ในต่างประเทศ เช่นในประเทศจีนนันไมเ่ หมาะท่ี หมู่บ้านใกล้เคียง โดยจานวนแรงงานและปริมาณในการ จะนามาใช้กะเทาะเมล็ดบัวพันธ์ุท่ีนิยมปลูกในประเทศ กะเทาะเมล็ดบัวหลวงแห้งนันขึนอยู่กับปริมาณผลผลิต ไทยเน่ืองจากเมล็ดบัวมีลักษณะทางกายภาพที่แตกต่าง ของเกษตรกรในแต่ละปี กัน ต้องทาการดัดแปลงเคร่ืองเพ่ือให้ใช้งานได้ อีกทัง ราคานาเข้าคอ่ นขา้ งสูง สว่ นเคร่อื งกะเทาะในประเทศไทย - ค่าจ้างแรงงานสาหรับการกะเทาะเปลือกเมล็ด ยังอยู่ในขันตอนการวิจัยและปรับปรุงเพ่ือนาไปใช้งาน บวั หลวง 100 บาทตอ่ กิโลกรมั [8, 9] ดังนันการวิจัยและพัฒนาเคร่ืองกะเทาะเมล็ดบัว หลวงแห้งอีกรูปแบบหน่ึง จึงเป็นทางเลือกในการ - ปริมาณการกะเทาะเปลือกเมล็ดบัวหลวงในแต่ แก้ปัญหาดังกล่าวข้างต้น และเพิ่มศักยภาพการผลิต ละวันต่อคนประมาณ 5 กิโลกรัม (ทางานไม่เกิน 8 ผลิตภัณฑ์สินค้าโอทอปของวสิ าหกิจชุมชนใหส้ ูงขึนต่อไป ชว่ั โมง) โดยขึนอยกู่ บั ความชานาญในการทางาน วธิ ีดาเนินการวจิ ยั - ปัญหาท่ีพบในขันตอนการกะเทาะเปลือกเมล็ด บัวหลวงคือมีความเหนื่อยยาก และความไม่ปลอดภัยใน งานวิจัยนีให้ความสาคัญในการพัฒนาเครื่อง การทางาน เช่น อุบัติเหตุจากมีดกะเทาะเปลือกบาดมือ กะเทาะเมล็ดบัวหลวงแห้งสาหรับเมล็ดบัวท่ีปลูกใน และขาดแคลนแรงงานในการกะเทาะเมล็ดบัวหลวงแห้ง ประเทศไทย ซึ่งมีระเบียบวิธีการวิจัยดังรายละเอียด ในช่วงของการเกบ็ เกี่ยวผลผลิตเกษตรอน่ื ๆ ตอ่ ไปนี 1.2 ลกั ษณะทางกายภาพของเมลด็ บัวหลวง การศึกษาในขันตอนนีมีวัตถุประสงค์เพ่ือให้ได้ ข้อมลู ลกั ษณะทางกายภาพของเมล็ดบัวหลวงแห้งดังรูปที่ 2 สาหรับใช้ในการออกแบบชุดป้อนเมล็ดบัว และขนาด ของชุดกะเทาะ ได้แก่ เส้นผ่านศูนย์กลาง (a) ความยาว (b) ความหนาของเปลือกเมล็ดบัวแห้ง (c) และความชืน ของเมล็ดบวั หลวงแห้ง [10] โดยเมลด็ บวั หลวงที่ใช้ศึกษา เป็นเมล็ดบัวหลวงแห้งท่ีเก็บจากบึงสีไฟ อ.เมือง จ.พิจิตร จากการสุ่มวัดขนาดเมล็ดบัวหลวงแห้งจานวน 200 เมล็ด

Research Journal Rajamangala University of Technology Thanyaburi, ISSN 1686-8420, Vol 17, Issue 2, 2018 14 ด้วยเวอร์เนียร์คาลิปเปอร์ ได้เส้นผ่านศูนย์กลางระหว่าง ครังละ 300 กรัม ลงในช่องป้อน ใช้ภาชนะรองรับเมล็ด 10.8-12.7 mm มีค่าเฉล่ีย 11.8±0.29 mm ความยาว บัวทังหมดที่ผ่านช่องทางออก แยกเมล็ดบัวท่ีกะเทาะได้ ระหว่าง 14.9-18.2 mm ค่าเฉลี่ย 16.2±0.4 mm ความ และไมถ่ ูกกะเทาะ บนั ทกึ ค่านาหนัก ทาการทดลอง 3 ซา หนาของเปลือกเมล็ดบัวแห้งระหว่าง 1.0-1.5 mm และคานวณหาเปอร์เซ็นต์การกะเทาะ พบว่า เคร่ืองมี ค่าเฉลี่ย 1.2±0.1 mm และความชืนของเมล็ดบัว 7.5% เปอร์เซ็นต์การกะเทาะประมาณ 50% เนื่องจากเมลด็ บวั w.b. ของไทยมีลกั ษณะทางกายภาพทแ่ี ตกต่างกับเมลด็ บัวของ จีน เช่น ขนาดของเมล็ดบวั และความหนาของเปลือก อีก รปู ท่ี 2 ลักษณะทางกายภาพของเมลด็ บวั หลวง [8] ทังชินส่วนท่ีจะต้องสึกหรอเม่ือใช้งานไปนานๆ ยังผลิตใน ลักษณะเฉพาะจึงค่อนข้างยากที่ช่างในท้องถิ่นท่ัวๆ ไปจะ 1.3 ศึกษาวิธีการกะเทาะเมล็ดบัวหลวงแห้งที่ ซ่อมแซมได้ แต่หลักการกะเทาะของเครื่องของประเทศ เหมาะสม จนี ทใ่ี ชล้ ูกกะเทาะแบบรอ่ งฟนั กดอดั สามารถใช้งานได้ จึง ได้นาหลักการนีมาออกแบบและพัฒนาเคร่ืองกะเทาะ จ า ก ก า ร สื บ ค้ น ข้ อ มู ล ที่ เ ก่ี ย ว ข้ อ ง พ บ ว่ า เมล็ดบัวหลวงแห้งสาหรับใช้กับเมล็ดบัวหลวงท่ีปลูกใน วิทยาลัยเทคนิคนครสวรรค์ (2552) ได้สร้างเคร่ือง ประเทศไทยตอ่ ไป กะเทาะเมล็ดบัวตากแห้ง การทางานของเครื่องจะมี 2. ออกแบบและสร้างเครอ่ื งกะเทาะเปลอื กเมลด็ บัวหลวง ลักษณะเหมือนการใช้หัวค้อนเคาะที่ส่วนบนของเมลด็ บวั ให้แตกออก เคร่ืองมีความสามารถในการทางาน 0.23 ก) แบบเคร่ืองตน้ แบบด้วยโปรแกรมด้าน CAD กิโลกรัมตอ่ ชั่วโมง ซึ่งถอื ว่ายังค่อนข้างต่าถา้ จะนาไปใช้ใน อุตสาหกรรม SME [9] จตุรงค์และคณะ (2558) ได้ ข) เครือ่ งกะเทาะเปลอื กเมลด็ บวั หลวงตน้ แบบ ออกแบบและสร้างเคร่ืองกะเทาะเมล็ดบัวหลวงแห้ง รปู ที่ 3 แบบและเครือ่ งกะเทาะเปลือกเมล็ดบวั หลวง ต้นแบบ แต่เคร่ืองต้นแบบดังกล่าวยังมีข้อจากัดท่ีควร ตน้ แบบ นามาพัฒนาปรับปรุงโดยเฉพาะชุดกะเทาะเมล็ด ซึ่งจาก การทดสอบมีเปอร์เซ็นต์การกะเทาะ 73.3% และ เปอร์เซ็นต์ความเสียหาย 20.2±1.8% ซึ่งยังถือว่า ค่อนข้างสูง และเมล็ดท่ีผ่านการกะเทาะบางส่วนยังมี เปลือกติดกับเนือในของเมล็ด ต้องใช้แรงงานคนคัดแยก อีกครัง จึงทาให้เสียเวลาในการทางาน [8] และจาก การศึกษาและทดสอบเคร่ืองกะเทาะเปลือกเมล็ดบัว ห ล ว ง ข อ ง ป ร ะ เ ท ศ จี น (Yingwang YWT-001, Zhengzhou Yingwang Machinery Co.,Ltd, Henan, China) ของคณะวิจัย โดยเดินเคร่ืองแล้วป้อนเมล็ดบัว

Research Journal Rajamangala University of Technology Thanyaburi, ISSN 1686-8420, Vol 17, Issue 2, 2018 15 การออกแบบเคร่ืองกะเทาะเปลือกเมล็ดบัวหลวง ติดตังทามุม 20 องศา จากแนวระดับ [8] ทางด้านหน้า ต้นแบบนันนอกจากจะใช้ข้อมูลที่จาเป็นตอ่ การออกแบบ ของชดุ กะเทาะ ดังท่ีได้ศึกษาแล้ว ยังได้ประยุกต์ใช้ความรู้และหลักการ ออกแบบเครือ่ งจักรกลและเคร่อื งจักรกลเกษตร [11, 12, ระบบส่งกาลัง การส่งกาลังจากมอเตอร์ไปยัง 13] รวมทังโปรแกรมคอมพิวเตอร์ช่วยในการออกแบบ ส่วนประกอบต่าง ๆ ของเคร่ืองต้นแบบจะใช้พูลเลย์และ และเขียนแบบ [14] ซ่ึงมีส่วนประกอบหลกั ดังรปู ที่ 3 (ก) สายพาน เนื่องจากออกแบบง่าย ไม่เกิดเสียงดังขณะ คือ โครงสร้างของเครื่อง ชุดป้อนเมล็ด ชุดกะเทาะเมล็ด ทางานและราคาถกู ตะแกรงคัดแยกเมล็ด ระบบส่งกาลัง และใช้มอเตอร์ ไฟฟ้าขนาด 1 แรงม้า เปน็ ต้นกาลงั มีรายละเอยี ดดังนี การทางานของเครอ่ื งเรมิ่ จากผู้ทางานป้อนเมล็ด บัวหลวงแห้งลงในถังบรรจุเมลด็ บัวทางด้านบนของเครื่อง โครงสร้างของเคร่ือง ใช้สาหรับติดตังอุปกรณ์ หลังจากนันเมล็ดบัวหลวงจะถูกลาเลียงเข้าไปกะเทาะ ต่างๆ ของเครื่องต้นแบบมีขนาด 350x553x200 เปลือกในชุดกะเทาะเมล็ดโดยชุดลาเลียงเมล็ด เมล็ดบัว มิ ลลิ เมตร (กว้ างxยาวxสู ง) สร้ างจากสเตนเลส หลวงท่ีผ่านการกะเทาะเปลือกแล้วจะร่วงออกจากชุด เชื่อมประกอบกันโดยอุปกรณ์ต่างๆ ของเคร่ืองถูกยึดเข้า กะเทาะลงทางด้านหน้าของเครื่อง ซ่ึงเครื่องต้นแบบที่ กบั โครงสร้างด้วยน็อตและสกรู สร้างเสร็จแสดงดังรปู ที่ 3(ข) ชุดปอ้ นเมล็ด ทาหนา้ ท่ลี าเลยี งเมล็ดบวั หลวงแห้ง 3. ทดสอบและประเมนิ สมรรถนะเครอื่ งตน้ แบบ จากถังป้อนเข้าสู่ชุดกะเทาะ ติดตังบนโครงสร้างเครื่องที่ ตาแหน่งด้านล่างของถังป้อนเมลด็ ชุดป้อนมีลักษณะเป็น เ ค รื่ อ ง ต้ น แ บ บ ไ ด้ ถู ก ท ด ส อ บ แ ล ะ ป ร ะ เ มิ น เกลียวลาเลียงโดยระยะพิตซแ์ ละความสูงของเกลยี วจะมี สมรรถนะในการทางาน รวมทังคุณภาพในการกะเทาะ ขนาดโตกว่าเส้นผ่านศูนย์กลางใหญ่ที่สุดของเมล็ดบัว เปลือกเมล็ดบัวหลวง โดยใช้เปอร์เซ็นต์การกะเทาะ เพอื่ ใหส้ ามารถปอ้ นเมล็ดบัวไดท้ ุกขนาด เปลือกเมล็ดบัวหลวง เปอร์เซ็นต์ความเสียหายของเมล็ด ความสามารถในการทางาน และการสินเปลืองพลังงาน ชุดกะเทาะ ติดตังอยู่ด้านหน้าของชุดป้อนเมล็ด ไฟฟ้า เป็นค่าชีผลการศึกษา ซ่ึงคานวณได้จากสมการ ทาหน้าที่กะเทาะเปลือกเมล็ดบัวหลวงท่ีถูกส่งมาจากชุด ดงั นี ป้อนเมล็ด ประกอบด้วยลูกกะเทาะทาจากสเตนเลสเส้น ผา่ นศนู ย์กลาง 30 มิลลิเมตร 2 ลกู และมอี ุปกรณส์ าหรับ 1) เปอร์เซน็ ตก์ ารกะเทาะเปลือกเมลด็ บัวหลวง (%) กดเมล็ดขณะการกะเทาะโดยสามารถปรับแรงกดได้จาก ความแขง็ ของสปรงิ นาหนกั ของเมลด็ บัวทก่ี ะเทาะเปลือกได้ X 100 (1) นาหนกั ของเมล็ดบัวหลวงทังหมด ตะแกรงคัดแยกเมล็ด ทาหน้าที่คัดแยกเปลือก และเมล็ดบัวหลวงหลังการกะเทาะออกจากกัน โดยเมลด็ 2) เปอร์เซน็ ต์ความเสียหายของเมลด็ (%) หลังการกะเทาะจะไหลไปตามซี่ตะแกรงซ่ึงมีขนาดเล็ก กว่าเส้นผ่านศูนย์กลางเล็กที่สุดของเมล็ดบัวหลวงลงสู่ นาหนักของเมลด็ บวั หลวงทเี่ สียหาย X 100 (2) ภาชนะรองรบั ตามแรงโนม้ ถ่วงของโลก สว่ นเปลอื กทแ่ี ตก นาหนักของเมล็ดบวั หลวงทังหมด ออกจากเมล็ดจะมีขนาดเล็กกว่าเมล็ดบัวจะลอดผ่านรู ตะแกรงลงถังเก็บทางด้านล่างของเครื่อง ซ่ึงตะแกรงจะ 3) ความสามารถในการทางาน (kg/hr) (3) (4) นาหนักของเมลด็ บวั ทีก่ ะเทาะเปลอื กได้ทงั หมด เวลาในการทางานทงั หมด 4) การสินเปลอื งพลังงานไฟฟ้า (kW-hr) IVt 1000

Research Journal Rajamangala University of Technology Thanyaburi, ISSN 1686-8420, Vol 17, Issue 2, 2018 16 เม่อื I = กระแสไฟฟ้า (แอมแปร)์ วิธีการประเมินค่าใช้จ่ายโดยรวมเกี่ยวกับต้นทุน V = แรงเคลอ่ื นไฟฟา้ (โวลต)์ ในการใช้งานเคร่ืองกะเทาะเปลือกเมล็ดบัวหลวง สมมติ t = เวลา (ชว่ั โมง) ว่าเกษตรกรซือเครื่องกะเทาะเปลือกเมล็ดบัวหลวงแทน วธิ ีการใช้แรงงานคน ซง่ึ คา่ ใชจ้ า่ ยโดยรวมจะประกอบดว้ ย รปู ที่ 4 ลกู กะเทาะเมลด็ บวั หลวงทีใ่ ชใ้ นการทดสอบ ต้นทุนคงท่ี (Fixed cost) และต้นทุนผันแปร (Variable cost) โดยต้นทุนคงท่ีได้แก่ ค่าเส่ือมราคาของเครื่อง (คิด จากการทดสอบเบืองต้นพบว่าเมื่อทดสอบเคร่ือง ค่าเส่ือมราคาโดยวิธีเส้นตรงเมื่อประมาณอายุการใช้งาน ที่ความความเร็วรอบของลูกกะเทาะมากกว่า 350 รอบ ของเครื่องกะเทาะเปลือกเมล็ดบัวหลวงได้ 5 ปี) และค่า ต่อนาที เมล็ดบัวจะเกิดความเสียหายจานวนมาก ดังนัน เสียโอกาสของเงินทุน (คิดอัตราดอกเบีย 10%) ซ่ึง จึงเลือกทดสอบโดยใช้ลูกกะเทาะ 2 แบบดังรูปที่ 4 ค่าใช้จ่ายท่ีเป็นต้นทุนคงที่จะไม่เปลี่ยนแปรไปตาม ทดสอบที่ความเร็วของลูกกะเทาะ 250, 300 และ 350 ปรมิ าณของการกะเทาะเปลอื กเมล็ดบวั หลวง [15] รอบต่อนาที ตามลาดับ แต่ละความเร็วรอบทาการ ทดสอบซากัน 3 ซา แต่ละซาใช้เมล็ดบัว 300 กรัม การ 4.2 การวิเคราะห์ระยะเวลาคืนทุน (Pay-back ทดสอบใช้เมล็ดบัวหลวงแห้งพันธุ์ปทุมท่ีมีขนาดเส้นผ่าน period) กลางระหว่าง 11.5-12.0 mm และเมล็ดบัวมีความชืน 7.5% w.b. ตลอดการทดสอบ บันทึกเวลาท่ีใช้ในการ เป็นการคาดคะเนว่า เมื่อลงทุนใช้เครื่องกะเทาะ ทางานทังหมด กระแสไฟฟา้ นาหนกั เมลด็ บัวที่กะเทาะได้ เปลอื กเมล็ดบัวหลวงไปแลว้ จะไดร้ บั ผลตอบแทนกลับคนื นาหนักเมล็ดบัวที่กะเทาะไม่ได้ และนาหนักเมล็ดบัวท่ี มาในจานวนเงินเท่ากับท่ีลงทุนไปแล้วภายในระยะก่ีปี เสียหาย เพ่ือใช้เป็นข้อมูลในการคานวรคา่ ชีผลการศกึ ษา โดยคิดจากราคาในการลงทุนซือเครื่องกะเทาะเปลือก และวิเคราะห์ทางสถิติโดยใช้โปรแกรมสาเร็จรปู SPSS ท่ี เมล็ดบัวหลวงหารกับผลประโยชน์สุทธิท่ีคาดว่าจะได้รับ ระดับความแตกต่างทางสถิติ 95% (One-way analysis ในการใช้งานเคร่ืองกะเทาะเปลือกเมล็ดบัวหลวง 5 ปี of variance (ANOVA)) และทาการเปรยี บเทียบคา่ เฉล่ยี [15] ต า ม วิ ธี ข อ ง Duncan New’s Multiple Range Test (DMRT) รวมทังวิเคราะห์ทางเศรษฐศาสตร์วิศวกรรม 4.3 การวิเคราะหจ์ ุดคุ้มทุน (Break-even point) เช่น ค่าใชจ้ ่าย ระยะเวลาคืนทุน และ จดุ คุม้ ทนุ ในการใช้ เป็นการคานวณหาจุดคุ้มทุนในการใช้เครื่อง เคร่อื งกะเทาะเปลอื กเมลด็ บวั หลวง กะเทาะเปลือกเมล็ดบัวหลวงต้นแบบ โดยการ เปรียบเทียบระหว่างตน้ ทนุ ในการกะเทาะเปลอื กเมล็ดบัว 4. การวิเคราะหเ์ ชิงเศรษฐศาสตร์ หลวงจากการใช้เครื่องต้นแบบและการกะเทาะเปลือก เมลด็ บวั หลวงดว้ ยแรงงานคน [15] 4.1การวเิ คราะห์และประเมนิ คา่ ใช้จ่ายโดยเฉลยี่ ผลการศกึ ษาและอธิปรายผล ในการทดสอบสมรรถนะการทางานของเคร่ือง กะเทาะเมลด็ บวั หลวงตน้ แบบ ผลการทดสอบแสดงดังรูป ท่ี 5 โดยรูปที่ 5 (ก) แสดงเมล็ดบัวหลวงแห้งก่อนการ ทดสอบ ซึ่งหลังจากได้นาไปทดสอบโดยเครื่องต้นแบบ แล้ว จะได้เมล็ดบัวหลวง ดังรูปที่ 5 (ข) ที่พร้อมจะนาไป

Research Journal Rajamangala University of Technology Thanyaburi, ISSN 1686-8420, Vol 17, Issue 2, 2018 17 แปรรูปหรือจาหน่ายต่อไป รูปที่ 5 (ค) แสดงเมล็ดบัวที่ เมล็ดสูงทสี่ ดุ และเมอ่ื เปรียบเทียบเปอรเ์ ซ็นต์การกะเทาะ กะเทาะเปลือกออกไม่หมด ซ่ึงสามารถใช้มือคัดแยก เมล็ดของลูกกะเทาะทังสองแบบดังรูปที่ 6 ข) พบว่าท่ี เปลือกออกได้ ส่วนรูปที่ 5 (ง) แสดงเมล็ดบัวหลวง ความเร็ว 250 และ 300 รอบต่อนาที ลูกกะเทาะแบบที่ บางสว่ นเกิดความเสียหายจากการทดสอบ โดยเมล็ดบวั ท่ี สองจะสามารถกะเทาะเมล็ดบัวได้สงู กว่าแบบแรก ส่วน เสียหายพิจารณาจากเมล็ดบัวที่มีรอยแตกเสียหายทุกๆ ที่ความเร็ว 350 รอบต่อนาที ลูกกะเทาะแบบท่ี 1 จะ แบบจากเมล็ดเต็ม ซ่ึงเมล็ดบัวที่เสียหายนีสามารถนาไป กะเทาะเมล็ดได้ดีกว่าแบบท่ี 2 จากผลการทดสอบ บดเป็นแปง้ เมลด็ บัวสาหรบั ทาไสข้ นมได้ต่อไป ดังกล่าวแสดงให้เห็นว่าเคร่ืองต้นแบบสามารถกะเทาะ เมล็ดบัวหลวงได้ดีที่สุดท่ีความเร็วรอบของลูกกะเทาะ 300 รอบต่อนาที และลูกกะเทาะแบบที่ 2 กะเทาะได้ ดีกว่าแบบแรก โดยมีเปอร์เซ็นต์การกะเทาะเมล็ดบัว หลวง 81.0±1.86 % รูปท่ี 5 ก) เมล็ดบัวหลวงท่ีใช้ทดสอบ ข) เมล็ดบัวหลวง รูปท่ี 6 ก) เปอร์เซ็นต์การกะเทาะเมล็ดบัวหลวงที่ชนิด หลังการกะเทาะ ค) เมล็ดบัวที่กะเทาะเปลือกไม่ และความเร็วรอบของลูกกะเทาะตา่ งๆ (abc อกั ษร หมด และ ง) เมล็ดบวั ทเ่ี สียหายจากการทดสอบ ที่แตกต่างกันในแต่ละชุดการทดสอบแสดงว่า เปอร์เซ็นต์การการกะเทาะเมล็ดบัวหลวงมีความ ผลการทดสอบเครื่องกะเทาะเมลด็ บวั หลวงท่ีชนดิ แตกตา่ งกนั ทางสถิติทรี่ ะดับนยั สาคญั 0.05) และความเร็วรอบของลูกกะเทาะต่างๆ จะนาเสนอตาม ค่าชีผลการศกึ ษา ดงั นี 1. เปอร์เซน็ ต์การกะเทาะเมลด็ บัวหลวง จากผลการทดสอบเคร่ืองกะเทาะเมล็ดบัว รูปที่ 6 ข) เปอร์เซ็นต์การกะเทาะเมล็ดบัวหลวงที่ชนิด หลวงโดยใช้ลูกกะเทาะทัง 2 แบบ ดังรูปท่ี 6 ก) ที่ และความเร็วรอบของลูกกะเทาะต่างๆ ความเร็วรอบของลูกกะเทาะท่ี 250, 300 และ 350 รอบ ต่อนาที ตามลาดบั พบว่าเปอร์เซน็ ต์การกะเทาะเมล็ดบัว หลวงไม่มีความแตกต่างกันทางสถิติท่ีระดับนัยสาคัญ 0.05 ซึ่งแสดงให้เห็นว่าช่วงความเร็วที่ใช้ในการทดสอบ ของลูกกะเทาะทัง 2 แบบ ไม่มีผลต่อเปอร์เซ็นต์การ กะเทาะเมล็ด และท่ีความเร็วของลูกกะเทาะ 300 รอบ ต่อนาที ลูกกะเทาะทัง 2 ชุดจะมีเปอร์เซ็นต์การกะเทาะ

Research Journal Rajamangala University of Technology Thanyaburi, ISSN 1686-8420, Vol 17, Issue 2, 2018 18 2. เปอรเ์ ซ็นต์ความเสยี หายของเมลด็ บัวหลวง แตกต่างกัน แต่จะมคี วามเสยี เพ่ิมขนึ ทค่ี วามเรว็ 350 รอบ ต่อนาที ในส่วนของลูกกะเทาะแบบท่ี 2 เมล็ดบัวจะมี รูปที่ 7 ก) เปอร์เซ็นต์ความเสียหายของเมล็ดบัวหลวงที่ ความเสียหายแตกต่างกันทัง 3 ความเร็ว ซ่ึงจากการ ชนิดและความเร็วรอบของลูกกะเทาะต่างๆ ทดสอบลูกกะเทาะทังสองแบบพบว่าความเร็วที่ทาให้ (abc อักษรที่แตกต่างกันในแต่ละชุดการทดสอบ เมล็ดบัวเสียหายน้อยที่สุดคือ 300 รอบต่อนาที โดยลูก แสดงว่าเปอร์เซน็ ตก์ ารการกะเทาะเมลด็ บัวหลวง กะเทาะแบบท่ี 1 และแบบท่ี 2 มีเปอร์เซ็นต์ความเสยี หาย มีความแตกต่างกันทางสถิติท่ีระดับนัยสาคัญ 9.11±1.58% และ 9.56±0.20% ตามลาดับ เม่ือ 0.05) เ ป รี ย บ เ ที ย บ กั บ ก า ร ก ะ เ ท า ะ ด้ ว ย แ ร ง ง า น ค น เคร่ืองต้นแบบมีความเสียหายน้อยกว่าประมาณ 5 เท่า (การกะเทาะด้วยแรงงานคนมีเปอร์เซ็นต์ความเสียหาย ของเมล็ดประมาณ 50% [8]) กรณีการเปรียบเทียบเปอร์เซ็นต์ความเสียหาย ของเมลด็ บวั ของลกู กะเทาะทงั 2 แบบดังรปู ที่ 7 ข) พบว่า ทุกความเร็วรอบที่ใช้ทดสอบลูกกะเทาะแบบท่ี 2 จะมี เปอร์เซ็นต์ความเสียหายสูงกว่าแบบแรก เนื่องจากร่อง ฟันของลูกกะเทาะแบบท่ี 2 ท่ีหยาบกว่าแบบท่ี 1 จึงทา ให้ฟันของลูกกะเทาะแบบท่ี 2 กินเข้าไปในเนือในของ เมล็ดบัวได้มากกว่าแบบท่ี 1 อย่างไรก็ตามเปอร์เซ็นต์ ความเสียหายของลูกกะเทาะทัง 2 แบบมีค่าน้อยท่ีสุด และใกล้เคียงกันที่ความเร็ว 300 รอบต่อนาที ดังนัน ความเร็วนีถือว่าเป็นความเร็วท่ีเหมาะสมในการทางาน ของเครอ่ื งกะเทาะเปลือกเมล็ดบัวหลวง 3. ความสามารถในการทางานของเครอ่ื ง รูปที่ 7 ข) เปอร์เซ็นต์ความเสียหายของเมล็ดบัวหลวงที่ จากการวิเคราะห์ทางสถิติพบว่าความสามารถใน ชนิดและความเร็วรอบของลูกกะเทาะตา่ งๆ การทางานมีความแตกต่างกันทางสถิติท่ีระดับนัยสาคัญ 0.05 เม่ือทดสอบท่ีความเร็วต่างๆ ของลูกกะเทาะแบบที่ จากการวิเคราะห์ทางสถิติพบว่าเปอร์เซ็นต์ความ 1 และไม่มีความแตกต่างกันทางสถิติท่ีระดับนัยสาคัญ เสียหายของเมล็ดบัวหลวงมีความแตกต่างกันทางสถิติท่ี 0.05 เม่ือทดสอบที่ความเร็วต่างๆ ของลูกกะเทาะแบบที่ ระดับนัยสาคัญ 0.05 ทังในการทดสอบท่ีชนิดและ 2 ดังรูปท่ี 8 ก) เมื่อพิจารณาความสามารถในการทางาน ความเร็วรอบของลูกกะเทาะต่างๆ ดังรูปที่ 7 ก) เม่ือ ของลูกกะเทาะแบบท่ี 1 จะมีความแตกต่างกันทัง 3 พิจารณาลูกกะเทาะแบบที่ 1 จะเห็นว่าที่ความเร็ว 250 ความเร็วรอบ ส่วนความสามารถในการทางานของลูก และ 300 รอบต่อนาที เมล็ดบัวมีความเสียหายไม่ กะเทาะแบบที่ 2 ไม่มีความแตกต่างกันทัง 3 ความเร็ว รอบ ซ่ึงจากการทดสอบลูกกะเทาะทังสองแบบพบว่า

Research Journal Rajamangala University of Technology Thanyaburi, ISSN 1686-8420, Vol 17, Issue 2, 2018 19 ความเร็วที่ทาให้ความสามารถในการทางานของเครื่อง เนื่องจากลูกกะเทาะแบบที่ 2 ใช้เวลาในการกะเทาะ มากที่สุดคือ 300 รอบต่อนาที โดยลูกกะเทาะแบบที่ 1 เปลือกน้อยกว่าแบบที่ 1 และที่ความเร็ว 300 รอบต่อ และแบบท่ี 2 มีความสามารถในการทางาน 1.92±0.07 นาที ของลูกกะเทาะแบบที่ 2 มีความสามารถในการ และ 3.18±0.26 กิโลกรมั ตอ่ ช่ัวโมง ตามลาดบั ทางานสูงท่ีสุด 3.18±0.26% กิโลกรัมต่อช่ัวโมง หรือคิด เป็น 25.44 กิโลกรัมต่อวัน (1 วันทางาน 8 ชั่วโมง) เม่ือ เปรียบเทียบกับการทางานของเกษตรกรท่ีทางานได้ ประมาณ 5 กิโลกรัมต่อวัน จะเห็นว่าเครื่องต้นแบบ สามารถทางานไดม้ ากกวา่ การทางานสงู สดุ ของเกษตรกร ถึง 20 กิโลกรัมต่อวัน ดังนันจึงได้เลือกใช้ความสามารถ ในการทางาน 3.18 กิโลกรัมต่อช่ัวโมง ไปใช้ในการ วเิ คราะห์เชิงเศรษฐศาสตรว์ ศิ วกรรมตอ่ ไป 4. การสิน้ เปลืองพลังงานไฟฟา้ รูปท่ี 8 ก) ความสามารถในการทางานท่ีชนิดและ จากการวิเคราะห์ทางสถิติของการสินเปลือง ความเรว็ รอบของลูกกะเทาะต่างๆ (abc อักษรท่ี พลังงานไฟฟ้าโดยใช้ลูกกะเทาะทัง 2 แบบ ดังรูปที่ 9 ก) แตกต่างกันในแต่ละชุดการทดสอบแสดงว่า ที่ความเร็วรอบของลูกกะเทาะท่ี 250, 300 และ 350 เปอร์เซ็นต์การกะเทาะเมล็ดบัวหลวงมีความ รอบต่อนาที ตามลาดับ พบว่าไม่มีความแตกต่างกันทาง แตกต่างกนั ทางสถติ ิท่ีระดับนยั สาคัญ 0.05) สถิติที่ระดับนัยสาคัญ 0.05 โดยช่วงความเร็วท่ีใช้ขับลูก กะเทาะมีการใช้พลังงานไฟฟ้าเพ่ิมขึนตามความเร็วการ รูปที่ 8 ข) ความสามารถในการทางานที่ชนิดและ หมุนของมอเตอร์ไฟฟ้า ซ่ึงลูกกะเทาะแบบที่ 1 และแบบ ความเร็วรอบของลกู กะเทาะตา่ ง ๆ ที่ 2 มีค่าอัตราการสินเปลืองพลังงานไฟฟ้า 1.19-1.22 และ 0.65-0.68 กิโลวัตต์-ช่วั โมง ตามลาดบั จากการเปรียบเทียบความสามารถในการทางาน ของเครื่องท่ีทดสอบโดยลกู กะเทาะทังสองแบบดงั รูปท่ี 8 จากผลการทดสอบ ดังรูปท่ี 9 ข) พบว่าลูก ข) พบว่าทุกความเร็วรอบท่ีใช้ทดสอบ ลูกกะเทาะแบบท่ี กะเทาะแบบที่ 2 จะใชพ้ ลังงานไฟฟา้ ต่ากว่าแบบท่ี 1 จาก 2 จะมีความสามารถในการทางานสูงกว่าแบบแรก การสงั เกตขณะการทดสอบพบวา่ ลูกกะเทาะแบบท่ี 2 ท่ีมี ฟันหยาบกว่าแบบแรกทาให้เปลือกของเมล็ดบัวแตกได้ ดีกว่าจึงใช้พลังงานไฟฟ้าต่ากว่าลูกกะเทาะแบบท่ี 1 ซึ่ง ความเร็วรอบของลูกกะเทาะ 300 รอบต่อนาที เป็น ความเร็วทเ่ี หมาะสมในการทางานทส่ี ดุ ของเครื่องต้นแบบ ดังนันจึงได้นาค่าการใช้พลังงานไฟฟ้าของมอเตอร์ขับท่ี ความเร็วนีคือ 0.67 กิโลวัตต์-ช่ัวโมง ไปเป็นค่าใช้จ่ายใน การวิเคราะห์เชงิ เศรษฐศาสตร์วศิ วกรรมตอ่ ไป

Research Journal Rajamangala University of Technology Thanyaburi, ISSN 1686-8420, Vol 17, Issue 2, 2018 20 84,777 บาท/ปี แสดงดงั ตารางท่ี 1 เมื่อใช้เครือ่ งตน้ แบบ ทางาน 8 เดือน หรือ 1,920 ชั่วโมงต่อปี (ทางานวันละ 8 ชั่วโมง) มีค่าใช้จ่ายเฉลี่ยของเคร่ือง 9.6 บาทต่อกิโลกรัม ระยะเวลาคืนทุน 2.24 เดือน และการใช้งานที่จุดคุ้มทุน 428.23 ชัว่ โมงต่อปี เปรียบเทยี บกบั แรงงานคน 1 คน ตารางท่ี 1 การวิเคราะห์เชิงเศรษฐศาสตร์วิศวกรรมของ เครอ่ื งกะเทาะเมล็ดบวั หลวงตน้ แบบ รูปที่ 9 ก) การสินเปลืองพลังงานไฟฟ้าที่ชนิดและ Particular Amount ความเร็วรอบของลูกกะเทาะต่างๆ (abc อักษรที่ Fixed cost แตกต่างกันในแต่ละชุดการทดสอบแสดงว่า 25,000 Baht เปอร์เซ็นต์การการกะเทาะเมล็ดบัวหลวงมีความ - Purchase price, Pp 2,500 Baht แตกต่างกนั ทางสถิติท่รี ะดบั นัยสาคญั 0.05) - Salvage value, S = 10% Pp - Useful life of the forming, yr 5 years รูปท่ี 9 ข) การสินเปลืองพลังงานไฟฟ้าที่ชนิดและ - Interest rate 10%/year ความเร็วรอบของลูกกะเทาะตา่ งๆ 1) Depreciation, D = (Pp-S)/yr 4,500 Baht/year 2) Interest, I = (Pp+S)i/2 1,375 Baht/year 5. ผลการวเิ คราะห์และประเมินผลเชิงเศรษฐศาสตร์ 3) Total fixed cost, Fc = (1)+(2) 5,875 Baht/year จากผลการวิเคราะห์เชิงเศรษฐศาสตร์วิศวกรรม Variable cost - Assume working/year 240 days โดยคิดท่ีราคาเครื่องต้นแบบ 25,000 บาท (คิดจากค่า - Regular working hours 8 hours/day วัสดุและค่าแรงในการสร้างเคร่ือง ไม่รวมอุปกรณ์ปรับ - Capacity of machine 3.18 kg/hour รอบมอเตอร์) อายุการใช้งาน 5 ปี อัตราดอกเบีย 10% - Assume repair and ใช้ผู้ควบคุมเคร่ือง 1 คน ความสามารถในการทางาน 10 Baht/day 3.18 กิโลกรัมต่อชั่วโมง การใช้พลังงานไฟฟ้า 0.67 maintenance rate กิโลวัตต์-ชั่วโมง คานวณต้นทุนคงท่ีได้ 5,875 บาท/ปี - Power consumption 0.67 kW-hour และต้นทุนผันแปร 78,902 บาท/ปี ค่าใช้จ่ายรวม - Labor cost for operation 300/day 4) Repair and maintenance cost, 2,400 Baht/year 10x240 5) Power consumption cost, 4,502 Baht/year 0.67x3.5x240x8 72,000 Baht/year 6) Labor cost, 300x240 78,902 7) Total Variable cost, Baht/year Vc = (4)+(5)+(6) 84,777 8) Total operating cost, Tc = (3)+(7) Baht/year

Research Journal Rajamangala University of Technology Thanyaburi, ISSN 1686-8420, Vol 17, Issue 2, 2018 21 สรปุ ผล [3] ทวีพงศ์ สุวรรณโร. 2550. การทานาบัว. เอกสาร จากการทดสอบสมรรถนะเครือ่ งกะเทาะเมล็ดบวั อิเล็กทรอนิกส์. สานักส่งเสริมและฝึกอบรม หลวงแห้งโดยใช้ค่าชีผลการศึกษา คือ เปอร์เซ็นต์การ มหาวทิ ยาลยั เกษตรศาสตร์. กะเทาะเปลือกเมล็ดบัวหลวง เปอร์เซ็นต์ความเสียหาย [4] นิรนาม. 2559. นครพนมพลิกวิกฤต ทานาบัวพืช ของเมล็ด ความสามารถในการทางาน และอัตราการ ศก. ขายดีโกยรายได้เดือนละ 3-4 หมื่นบาท. สินเปลืองพลังงานไฟฟ้า พบว่าเครื่องต้นแบบสามารถ [ อ อ น ไ ล น์ ] เ ข้ า ถึ ง ไ ด้ จ า ก : ทางานได้ท่ีดีที่สุดเม่ือใช้ลูกกะเทาะแบบที่ 2 ทางานท่ี http://www.matichon.co.th/news. (23 เมษายน ความเร็วของลูกกะเทาะ 300 รอบต่อนาที มีเปอร์เซ็นต์ 2560). การกะเทาะ 81.00% เปอร์เซ็นต์ความเสียหาย 9.56% ความสามารถในการทางาน 3.18 กโิ ลกรัมตอ่ ชว่ั โมง และ [5] สจุ ิต เมอื งสุข. 2559. กวา่ จะมีวันนี้ ชาวปากคาด บึง ใช้พลังงานไฟฟ้า 0.67 กิโลวัตต์-ชั่วโมง และจากการ กาฬ สู้ชีวิตลองผิดลองถูกปลูกบัวเก็บฝักขาย วิเคราะห์ความเป็นไปได้ในการใช้เคร่ืองกะเทาะเมล็ดบัว ฝักละบาท กาละสิบ เป็นอาชีพภาคภูมิใจ. หลวงพบว่าค่าใชจ้ ่ายเฉล่ียของเครอ่ื ง 9.6 บาทตอ่ กิโลกรมั [ อ อ น ไ ล น์ ] เ ข้ า ถึ ง ไ ด้ จ า ก : ระยะเวลาคืนทุน 2.24 เดือน และการใช้งานที่จุดคุ้มทุน https://www.khaosod.co.th/view_newson 428.23 ช่ัวโมงต่อปี เม่ือเปรียบเทียบกับแรงงานคน ซึ่ง line.php?newsid. (25 พฤษภาคม 2559). เคร่ืองต้นแบบสามารถที่จะพัฒนาเพ่ือใช้ทดแทน [6] พรพรรณ วิจิตรวิทยาพงศ์. 2552. เมล็ดบัวแปรรูปท่ี แรงงานคนไดต้ อ่ ไปในอนาคต พิจิตร สร้างงานเงิน ให้ชาวบึงสีไฟ. คอลัมน์ กิตตกิ รรมประกาศ ชุมชน เข้มแข็ง หนังสือพิมพ์มติชน. [ออนไลน์] เข้าถึงได้จาก: http://www.matichon.co.th งานวิจัยนีได้รับการสนับสนุนจากงบประมาณ /matichon/view_news. (24 มกราคม 2556). รายจ่ายประจาปี 2561 ของมหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราช มงคลธัญบุรี โดยคณะกรรมการวิจัยแห่งชาติ (วช.) [7] นิรนาม. 2560. เม็ดบัวอบกรอบมาย. หจก. ที เเอล รวมทังภาควิชาวิศวกรรมเกษตร คณะวิศวกรรมศาสตร์ ท่ี เ ท ร ด วิ น ด์ . แ ห ล่ ง ข้ อ มู ล : http://www. สนบั สนุนสถานทีแ่ ละอุปกรณ์ในการทดสอบต่างๆ mailotusseeds. com/ เข้าถงึ เมอ่ื : 24 มกราคม เอกสารอ้างองิ 2560. [1] วชั ราวรรณ สขุ สวัสด.ิ์ 2560. คุณประโยชน์ 7 ธัญพชื [8] จตุรงค์ ลังกาพินธ์ุ, สุนัน ปานสาคร และภูรินทร์ ของไทย ไร้โรคภัยไปกับชีวิตด๊ีดี. [ออนไลน์] อัครกลุ ธร 2558. การพฒั นาเครื่องกะเทาะเมล็ด เข้าถึงได้จาก: http://www.tnews.co.th/contents บัวหลวงแห้ง. วารสารสมาคมวิศวกรรมเกษตร (24 ตุลาคม 2560). แห่งประเทศไทย ปีที่ 21 ฉบับท่ี 1 ประจาเดือน [2] กรมส่งเสริมการเกษตร. 2554. สถานการณ์การผลติ มกราคม-มิถนุ ายน พ.ศ. 2558. บัว. [ออนไลน์] เข้าถึงได้จาก :http://www. [9] นิรนาม. 2552. เคร่ืองกะเทาะเมล็ดบัวตากแห้ง. doae.go.th/LIBRARY/. (24 มกราคม 2556). ส า นั ก วิ จั ย แ ล ะ พั ฒ น า ก า ร อ า ชี ว ศึ ก ษ า . แ ห ล่ ง ข้ อ มู ล : http://bverd.net/

Research Journal Rajamangala University of Technology Thanyaburi, ISSN 1686-8420, Vol 17, Issue 2, 2018 22 project_detail.phpproject_id89 เข้าถึงเมื่อ: 24 มกราคม 2559. [10] Anon. 1 9 8 3 . Moisture Measurement pages 3 2 9 - 3 3 0 . In: ASAE Standard sS 4 1 0 , Agricultural Enginerring Handbook. [11] จตุรงค์ ลังกาพินธ์ุ. 2558. ทฤษฏีของเคร่ืองจักรกล เกษตร. สานักพิมพ์ทริปเพิล เอ็ดดูเคชั่น จากัด, กรงุ เทพฯ. [1 2 ] Krutz, G., Thomson, L. and Claar, P. 1994. Design of Agricultural Machinery. John Wiley and Sons. New York Chicheter Brisbne, Toronto, Singapore. [13 ] Shigley, J.E. and Mischke, C.R. 1989. Mechanical Engineering Design. 5th Edition, McGraw-Hill Book Company, USA. [14] จตุรงค์ ลังกาพินธ์ุ. 2560. ออกแบบและเขียนแบบ วิศวกรรมด้วยโปรแกรม SolidWorks. พิมพ์ ครงั ที่ 3, สานกั พิมพ์ทริปเพิล เอด็ ดเู คชนั่ จากดั . [15] Hunt, D. 2001. Farm Power and Machinery. (10th Edition). Ames, Iowa, USA: Iowa State University Press.

Research Journal Rajamangala University of Technology Thanyaburi, ISSN 1686-8420, Vol 17, Issue 2, 2018 23 การเตรียมเซลลูโลส-กราฟท์-พอลิเมทาคริลิก แอซิด นาโนแคปซูลหุ้ม กรดแกลลคิ สาหรับประยกุ ต์ใชใ้ นเคร่อื งสาอาง Preparation of cellulose-graft-polymethacrylic acid nanocapsule encapsulating gallic acid for cosmetic application วชิ สุดา ตงั้ ทรงเจริญ1 พัชรา ปัญญามูลวงษา2 อมร ไชยสตั ย1์ ,3 และ ปรยี าภรณ์ ไชยสัตย์1,3* Wichsuda Tangsongcharoen1, Patchara Punyamoonwongsa2, Amorn Chaiyasat1,3 and Preeyaporn Chaiyasat1,3* 1ภาควิชาเคมี คณะวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลธัญบุรี อ.ธัญบุรี จ.ปทุมธานี 2สาขาวชิ าเคมปี ระยกุ ต์ สานกั วชิ าวทิ ยาศาสตร์ มหาวิทยาลยั แม่ฟา้ หลวง อ.เมือง จ.เชยี งราย 3หน่วยวจิ ัยออกแบบและพัฒนาวสั ดุขั้นสูง คณะวทิ ยาศาสตรแ์ ละเทคโนโลยี มหาวิทยาลยั เทคโนโลยรี าชมงคลธัญบุรี อ.ธัญบุรี จ.ปทุมธานี 1Department of Chemistry, Faculty of Science and Technology, Rajamangala University of Technology Thanyaburi, Thanyaburi, Pathumthani 12110, THAILAND 2Applied Chemistry, School of Science, Mae Fah Luang University, Muang, Chiang Rai, 57100, THAILAND 3Advanced Materials Design and Development (AMDD) Research Unit, Faculty of Science and Technology, Rajamangala University of Technology Thanyaburi, Pathumthani 12110, THAILAND *Corresponding Author E-mail: [email protected] ARTICLE INFO ABSTRACT Article history: In this research, the preparation of cellulose nanocapsules Received 24 November 2018 encapsulating gallic acid (GA), an important component in Bambara Accept 17 December 2018 groundnut extracts, by water in oil miniemulsion polymerization Online 20 December 2018 was studied using carboxymethyl cellulose (CMC) as a shell. doi.org/10.14456/rj-rmutt.2018.3 Initially, CMC was modified with 3-(trimethoxysilyl)propyl Keywords: methacrylate (MPS) as a silane coupling agent at a ratio of carboxymethyl cellulose, CMC:MPS of 75:25 (%w/w). The FT-IR results confirmed the

Research Journal Rajamangala University of Technology Thanyaburi, ISSN 1686-8420, Vol 17, Issue 2, 2018 24 polymethacrylic acid, successful modification of CMC. The C=C bonds from silane gallic acid, miniemulsion coupling agent were observed in m-CMC spectrum which were polymerization further polymerized with methacrylic acid (MAA) monomer to form 3D-network CMC-graft-polymethacrylic acid shell. Various ratios of m-CMC:MAA and stirring rate for monomer droplet preparation were investigated. It was found that the optimum condition was a m-CMC:MAA at 33:67 and 40% amplitude, respectively. The obtained nanocapsules presented high colloidal stability, spherical shape and nano-sized with high loading and encapsulation efficiency at 24 and 73%, respectively. บทคดั ยอ่ ประสิทธิภาพการกักเก็บที่สูงที่ร้อยละ 24 และ 73 ตามลาดับ ในงานวิจัยนี้ ได้ทาการศึกษาการเตรียมเซลลโู ลส นาโนแคปซูลหุ้มกรดแกลลิค ซ่ึงเป็นองค์ประกอบสาคัญ คำสำคัญ: คาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลส พอลิเมทาคริลิก ในสารสกัดจากถ่ัวหร่ังด้วยกระบวนการสังเคราะห์แบบ แอซดิ กรดแกลลคิ การสงั เคราะห์แบบมินิอิมลั ชนั มินิอิมัลชันในระบบน้าในน้ามัน โดยใช้คาร์บอกซีเมทิล เซลลูโลสเป็นเปลือก เริ่มต้นได้ทาการปรับเปลี่ยนหมู่ บทนา ฟังก์ชนั ของเซลลูโลสให้มีพันธะคู่ ดว้ ย 3-(ไตรเมทอกซลิ ไซลิล)โพรพิล เมทาคริเลท ซึ่งเป็นสารคู่ควบไซเลน ที่ ถ่ัวหรั่ง หรือ Bambara groundnut (Voandzeia อัตราส่วนคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลส: 3-(ไตรเมทอกซิล subterranea) ดังรูปท่ี 1 (a) [1] เป็นพืชท่ีมีถ่ินกาเนิดอยู่ ไซลิล)โพรพิล เมทาคริเลท ร้อยละ 75:25 โดยน้าหนัก ในเขตร้อนของทวปี แอฟรกิ า บริเวณหม่เู กาะมาดากสั การ์ จากผลการทดสอบด้วยเทคนิค FT-IR ยืนยันการเปล่ียน ต่อมาได้แพร่กระจายพันธ์ุออกไปยังทวีปอเมริกาใต้และ หมู่ฟังก์ชัน โดยพบ C=C ของสารคู่ควบไซเลนใน ทวีปเอเซีย โดยผ่านเข้ามาทางประเทศฟิลิปปินส์ สเปคตรัมของคาร์บอกซเี มทลิ เซลลูโลสทเี่ ปลยี่ นหมู่ ซึ่งจะ อินโดนีเซีย และเข้าสู่ประเทศมาเลเซียและชายแดนทาง เกิดการพอลิเมอไรเซชันตอ่ กับกรดเมทาคริลิคเพ่ือให้เกดิ ภาคใต้ของประเทศไทย มีชื่อเรียกตามท้องถ่ิน ได้แก่ เปลือกท่ีเป็นโครงร่างแหสามมิติของคาร์บอกซีเมทิล กาแจโป ถั่วไทร ถ่วั ปันหยี และถวั่ เมด็ เดียว เป็นต้น เมลด็ เซลลูโลส-กราฟท์-พอลิเมทาคริลกิ แอซิด จากการศึกษา ของถ่ัวหรั่งเมื่อนามาต้มให้สุกจะมีรสหวาน นามา อั ต ร า ส่ ว น ร ะ ห ว่ า ง ค า ร์ บ อ ก ซี เ ม ทิ ล เ ซ ล ลู โ ล ส ต่ อ กร ด ประกอบอาหารได้ท้ังคาวและหวาน [1, 2] จากงานวิจัย เมทาคริลิค และอัตราเร็วในการป่ันเตรียมหยด ก่อนหน้านี้พบว่าโปรตีนไฮโดรไลเสทท่ีได้จากการสกัด มอนอเมอร์ พบว่าสภาวะที่เหมาะสม คือ อัตราส่วน ถั่วหรั่งด้วยเอนไซม์มีสารประกอบฟีนอลิก (phenolic ร้อยละ 33:67 โดยน้าหนัก และอัตราการป่ันท่ีร้อยละ compounds) ในปริมาณที่สูง มีฤทธ์ิต้านอนุมลู อสิ ระท่ดี ี แอมพลจิ ูด 40 ตามลาดับ โดยนาโนแคปซลู ท่ีเตรยี มไดน้ นั้ และยังมีฤทธ์ิต้านเชื้อจุลชีพอีกด้วย [3-5] ดังน้ัน ถ่ัวหรั่ง มีความเสถียรทางคอลลอยด์ท่ีดี เป็นทรงกลม และมี จึงมีศักยภาพในการพัฒนาไปเป็นผลติ ภณั ฑ์เครื่องสาอาง ขนาดในระดับนาโนเมตร มีร้อยละการบรรจุและ ได้ แต่ขณะน้ียังไม่มีรายงานวิชาการท่ีเกี่ยวข้องกับ

Research Journal Rajamangala University of Technology Thanyaburi, ISSN 1686-8420, Vol 17, Issue 2, 2018 25 การศึกษาฤทธ์ิทางชีวภาพที่เก่ียวข้องในการนาไปใช้เป็น ชนิดได้ซ่ึงเป็นข้อเสียของการใช้สารเหล่าน้ันโดยตรง ซ่ึง เครอ่ื งสาอางมากอ่ น [6] ปัจจุบันได้มีการนาไมโครและนาโนแคปซลู ไปประยุกต์ใช้ ใ น ท า ง ย า แ ล ะ เ ค รื่ อ ง ส า อ า ง ท่ี ใ ช้ ท า ง ผิ ว ห นั ง อ ย่ า ง รู ป ท่ี 1 (a) ถ่ั ว ห รั่ ง ห รื อ Bambara groundnut กว้างขวาง อย่างไรก็ตาม การกักเก็บสารชนิดมีข้ัวให้มี (Voandzeia subterranea) [7] แ ล ะ ประสิทธิภาพการกักเก็บท่ีสูงทาได้ค่อนข้ างยาก (b) โครงสร้างกรดแกลลคิ โดยเฉพาะการเตรียมอนุภาคนาโนในระบบท่ีมีน้าเป็น วัฏภาคต่อเนื่อง เนื่องจากสารที่มีข้ัวจะสามารถละลาย กรดแกลลิค (gallic acid: 3, 4, 5-trihydroxyl- ออกมาในช้ันน้าได้ทาให้ประสิทธิภาพการกักเก็บลดลง benzoic acid; GA) เป็นสารประกอบฟีนอลิกท่ีพบมาก จึงสูญเสียสารสาคัญส่วนหนึ่งในระหว่างการเตรียม ในถ่ัวหรั่งโดยมีปริมาณอยู่ที่ 1.03 ± 0.01 มิลลิกริมต่อ นอกจากนี้ อนุภาคนาโนซึ่งมีขนาดเล็กมากจะเกิดการจับ กรัม [8-10] เป็นสารชนิดมีขั้ว มีน้าหนักโมเลกุลต่า ตัวเป็นก้อนได้ง่าย จึงจะต้องเลือกเทคนิคและสภาวะที่ ละลายได้ในน้า [11-13] สามารถสกัดได้โดยใช้ตัวทา เหมาะสมในการเตรียม และศึกษาปัจจัยต่าง ๆ ที่ ละลายชนิดมีข้ัว เช่น เอทานอล เมทานอล อีเธอร์ หรือ เกี่ยวข้อง เชน่ อัตราสว่ นระหว่างพอลเิ มอรแ์ ละสารสาคญั น้า อย่างไรก็ตาม พบว่าสารกลุ่มน้ีจะมีประสิทธิภาพ รวมทั้งชนิดและปริมาณของสารลดแรงตึงผิว เพ่ือให้ได้ ทางด้านการออกฤทธ์ิทางชีวภาพ (bioactivity) และดา้ น น า โ น แ ค ป ซู ล ที่ มี ศั ก ย ภ า พ ใ น ก า ร น า ไ ป ใ ช้ ง า น ใ น ชีวปริมาณออกฤทธิ์ (bioavailability) ลดลงหากนาไปใช้ เคร่ืองสาอางในรูปแบบต่าง ๆ จากงานวิจัยก่อนหน้า โดยตรง เพื่อแก้ปัญหาเหล่าน้ี การหุ้มหรือการกักเก็บ พบว่ามีการศึกษาการกักเก็บกรดแกลลิคโดยใช้วัสดุและ (encapsulation) สารในพอลิเมอร์ ท่ีเรียกว่า อนุภาค เทคนิคต่าง ๆ เช่น การเตรียมแคปซูลดว้ ยมอลโทเดกทนิ พอลิเมอร์ (polymer particle) หรือพอลิเมอร์แคปซูล (maltodextrin) และกัมอราบิค (gum arabic) ด้วยการ (polymer capsule) ท้ังขนาดในระดับไมโครเมตร และ แช่แข็ง (freeze-dry) [15-17] การเตรียมแคปซูลโดย นาโนเมตรเป็นแนวทางท่ีได้รับความนิยม การกักเก็บ ใช้อัลจิเนท (alginate) เป็นเปลือก ด้วยเทคนิคอิเล็กโทร สารสาคัญในอนุภาคขนาดเล็กจะทาให้สามารถนา สเปรย์ (electrospray) [11] การใช้พอลิ(แลคติคแอซิด- สารสาคัญที่กักเก็บอยู่ไปยังบริเวณเป้าหมายได้อย่างมี โค-ไกลโคลิค แอซิด) (poly(lactic acid-co-glycolic ประสิทธิภาพ ป้องกันการเกิดปฏิกิริยาของสารสาคัญกบั acid); PLGA) ด้วยการระเหยตัวทาละลาย (solvent สภาวะภายนอก เช่น ปฏิกิริยาออกซิเดชัน (oxidation) evaporation) [11] เป็นเปลือกในการเตรียมแคปซูลหุ้ม เนื่องจากสารสาคัญบางชนิดอาจมีความไวต่อความร้อน กรดแกลลิค เป็นต้น เทคนิคนาโนเอนแคปซูเลชัน แสง อากาศ น้า หรือออกซิเจน ซ่ึงจะช่วยป้องกันไม่ให้ (nanoencapsulation) เป็นเทคนิคท่ีใช้หุ้มสารทั้งในรูป คุณสมบัติของสารเปลี่ยนไป [13, 14] นอกจากนี้ ยังลด ของแข็ง ของเหลวและแก๊ส ซ่ึงสามารถใช้ในการควบคุม อาการระคายเคือง การแพ้ และลดกลิ่นฉุนของสารบาง การปลดปล่อยสารสาคัญในอัตราและสภาวะท่ีเหมาะสม ได้ [18-20] โดยการสังเคราะห์แบบมินิอิมัลชัน (miniemulsion polymerization) เป็นเทคนิคหนึ่งที่มี ประสิทธิภาพในการเตรียมนาโนแคปซูลเพื่อกักเก็บ สารสาคัญหลายชนิด เช่น อนุภาคไขมัน (lipid carrier) [21] สารหอม [22] อนุภาคนาโนแม่เหล็ก [23] เป็นต้น

Research Journal Rajamangala University of Technology Thanyaburi, ISSN 1686-8420, Vol 17, Issue 2, 2018 26 ซึ่งสามารถเตรยี มนาโนแคปซูลที่มีประสทิ ธภิ าพในการกัก วิธดี าเนินการวจิ ัย เกบ็ และมคี วามเสถียรทางคอลลอยดส์ งู [21-23] สารเคมี พอลิเมอร์ชีวภาพ (biopolymer) เป็นพอลิเมอร์ ท่ีได้จากธรรมชาติหรือสิ่งมีชีวิต [24-26] เป็นวัสดุท่ีมี คาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลส (carboxymethyl ความยั่งยืน (sustainable material) และสามารถสร้าง cellulose; CMC, Acros organics, Analytical grade) ข้ึนใหม่ได้ (renewable material) [27, 28] พอลิเมอร์ นา้ หนกั โมเลกุล 90,000 กรัมต่อโมล และกรดเมทาครลิ ิค ชีวภาพชนิดหนึ่งท่ีได้รับความนิยมมาก คือ คาร์บอกซี ( methacrylic acid; MAA, Sigma-Aldrich; purity เมทิล เซลลูโลส (carboxymethyl cellulose; CMC) 99%) เป็นมอนอเมอร์สาหรับเตรียมเปลอื กนาโนแคปซลู เ น่ื อ ง จ า ก เ ป็ น วั ส ดุ ที่ ส า ม า ร ถ ย่ อ ย ส ล า ย ไ ด้ เ อ ง ต า ม กรดแกลลิค (gallic acid; GA, Acros organics; purity ธรรมชาติ (biodegradable) ไม่เป็นพิษ (non-toxic) 80%;) เป็นต้นแบบสารสกัดจากถ่ัวหร่ัง 3-(ไตรเมทอกซี และมีความเข้ากันได้ทางชีวภาพ (biocompatibility) ไซลิล)โพรพิล เมทาคริเลท (3-(trimethoxysilyl)propyl สามารถนามาประยุกต์ใช้ในด้านต่าง ๆ เช่น ระบบการ methacrylate; MPS, Aldrich; purity 98%;) ใช้ เ ป็ น น า ส่ ง ย า ( drug delivery system) [27, 28] ซู เ ป อร์ สารคู่ควบไซเลน เพื่อทาการเปลี่ยนหมู่ฟังก์ชันของ แอบซอร์แบนทไ์ ฮโดรเจล (superabsorbent hydrogel) คาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลส ตัวริเริ่มปฏิกิริยาที่เลือกใช้ คือ [29-32] และเป็นเปลือกแคปซูลหุ้มสารต่าง ๆ เช่น 2, 2’-อะโซบิส [N-(2-คาร์บอกซิเอทิล)-2-เมทิลโพรพิ ซิลเวอร์ ไนเตรท [33, 34] และกรดลิโนเลอิค [35] นามิดีน]ไฮเดรต (2, 2'-azobis[N-(2-carboxyethyl)-2- เป็นต้น แต่อย่างไรก็ตาม ยังไม่พบการเตรียมเซลลูโลส methylpropionamidine] tetrahydrate; VA-0 5 7 ; นาโนแคปซูลด้วยกระบวนการสังเคราะหแ์ บบมินอิ ิมัลชนั Wako chem) เป็นตัวริเริ่มปฏิกิริยาที่สามารถละลายได้ ในระบบน้าในนา้ มนั ในน้า สาหรับใชใ้ นระบบน้าในนา้ มัน กรดอะซติ กิ (gracial acetic acid; RCI Labscan) ไ ด ค ล อ โ ร มี เ ท น ดังน้ัน ในงานวิจัยนี้จึงได้ทาการศึกษาการกักเก็บ (dichloromethane; DCM, RCI Labscan) เอทานอล กรดแกลลิคในพอลิเมอร์นาโนแคปซูลท่ีเตรียมโดยการ ( ethanol; RCI Labscan) ไ ด เ ม ทิ ล ฟ อ ร์ ม า ไ ม ด์ สังเคราะห์แบบมินิอิมัลชันในระบบน้าในน้ามัน โดยใช้ ( dimethylformamide; DMF; RCI Labscan) 1 , 4 - คาร์บอกซีเมทิล เซลลูโลสทที่ าการปรับเปลยี่ นหมู่ฟังก์ชัน ไดออกเซน (1, 4-dioxane; RCI Labscan) และโทลูอีน ด้วย 3-(ไตรเมทอกซีไซลิล)โพรพิล เมทาคริเลท [36-41] (toluene; RCI Labscan) ใช้เป็นตัวทาละลาย และสาร โคพอลิเมอไรเซชันกับกรดเมทาครลิ ิค ซึง่ มคี วามเขา้ กันได้ ลดแรงตึงผิวท่ีใช้ คือ ไดพอลิไฮดรอกซิลสเตียเรต ทางชีวภาพเป็นเปลอื ก [28, 34] โดยทาการศกึ ษาผลของ (dipolyhydroxystearate; DPHS; Croda) อตั ราส่วนคาร์บอกซีเมทลิ เซลลโู ลสที่เปลยี่ นหมูต่ อ่ กรดเม ท า ค ริ ลิ ค แ ล ะ อั ต ร า เ ร็ ว ใ น กา ร ป่ั น เ ต รี ย ม ห ย ด วิธกี ารทดลอง มอนอเมอร์ เพื่อให้ได้พอลิเมอร์นาโนแคปซลู ท่ีมีเปลือกท่ี แข็งแรง มคี วามเสถยี รทางคอลลอยด์ และมปี ระสทิ ธภิ าพ 1. การเปลี่ยนหมู่ฟังก์ชันคาร์บอกซีเมทิล การกักเก็บท่ีสูง ซึ่งจะมีประสิทธิภาพในการใช้สาหรับ เซลลโู ลสให้มีพนั ธะคู่ ผลิตภัณฑ์เครื่องสาอางท่ีต้องการการปลดปล่อยสารใน อัตราทีเ่ ร็ว เช่น แผน่ มาสก์ หน้า และแผน่ เจลชนดิ ตา่ ง ๆ การเตรียมคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลสให้มีพันธะคู่ โดยใช้สารคู่ควบไซเลน [36-38, 40, 42] เร่ิมจากการ ละลาย 3-(ไตรเมทอกซีไซลิล)โพรพิล เมทาคริเลท ใน สารละลายกรดอะซติ ิกทพ่ี ีเอช 4 [36, 43, 44] ทาการป่ัน

Research Journal Rajamangala University of Technology Thanyaburi, ISSN 1686-8420, Vol 17, Issue 2, 2018 27 เป็นเวลา 30 นาที ที่อุณหภมู หิ ้อง จนไดส้ ารละลายใส ซึ่ง น้ า ห นั ก ดั ง ต า ร า ง ท่ี 1 จ า ก นั้ น ท า ใ ห้ บ ริ สุ ท ธ์ิ เป็นปฏิกิริยาการสลายพันธะด้วยน้า (hydrolysis) ใน (purification) เพอ่ื กาจัดสารคูค่ วบไซเลนทีไ่ มท่ าปฏิกริ ยิ า สภาวะกรด เพื่อเปลี่ยนหมู่ฟังก์ชันในโมเลกุลของสารคู่ ออกด้วยไดคลอโรมีเทน โดยสารละลายคาร์บอกซีเมทิล ควบไซเลนจากหมู่เมทอกซี (methoxy group; OCH3 เซลลูโลสท่ีได้จะนาไปใช้ในการสังเคราะห์กับกรด group) เปน็ หมู่ไซลานอล (silanol group; Si-OH group) เมทาคริลิคด้วยกระบวนการสังเคราะห์แบบมินิอิมัลชัน จากน้ันเติมคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลสเพื่อทาการละลาย ต่อไป และจะนาสารละลายคาร์บอกซีเซลลูโลสที่ได้ส่วน เป็นเวลา 2 ช่ัวโมง จะได้สารละลายใสเนื้อเดียวกัน ให้ หน่ึงไปทาการตกผลึกซ้า (recrystallization) และทาให้ ความร้อนที่อุณหภูมิ 110 องศาเซลเซียส เป็นเวลา 3 แห้ง ก่อนนาไปทดสอบด้วยเทคนิคฟูเรียทรานสฟอร์ม ช่ัวโมง กลไกการเปล่ียนหมู่ฟังก์ชันของคาร์บอกซีเมทิล อินฟราเรด สเปกโทร สโคปี (Fourier Transform- เซลลูโลส แสดงดังรูปท่ี 2 โดยใช้อัตราส่วนระหว่าง Infrared Spectroscopy; FTIR; Nicolet iS5, Thermo เซลลูโลสและสารคู่ควบไซเลนที่ร้อยละ 75:25 โดย Scientific, USA) รูปท่ี 2 กลไกการเปลยี่ นหมฟู่ ังก์ชนั ของคาร์บอกซีเมทลิ เซลลโู ลสโดยการทาปฏิกริ ิยากับสารคูค่ วบไซเลน ตารางที่ 1 สภาวะในการเปลยี่ นหมู่ฟงั ก์ชันของเซลลูโลสโดยการทาปฏกิ ริ ิยากับสารคู่ควบไซเลน Ingredients Amount (g) CMC 0.20 MPS 0.20 Acetic acid aqueous solution (pH 4)a 0.20

Research Journal Rajamangala University of Technology Thanyaburi, ISSN 1686-8420, Vol 17, Issue 2, 2018 28 รูปที่ 3 แผนภาพการเตรียมคาร์บอกซีเมทิลเซลลโู ลส-กราฟท์-พอลิเมทาคริลิก แอซิด นาโนแคปซูลหุ้มกรดแกลลิคใน ระบบน้าในนา้ มนั ด้วย กระบวนการสงั เคราะห์แบบมินอิ มิ ัลชนั ตารางท่ี 2 สภาวะในการเตรียมคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลส-กราฟท์-พอลิเมทาคริลิก แอซิด นาโนแคปซูลหุ้มกรด แกลลิคด้วยกระบวนการสังเคราะห์แบบมินิอิมลั ชัน โดยการปั่นเตรียมหยดมอนอเมอร์ที่รอ้ ยละแอมพลจิ ูด ตา่ งๆa phase Ingredients m-CMC:MAA 50:50 33:67 Dispersed phase m-CMC (g) 0.625 0.437 (water) MAA (g) 0.625 0.834 GA (g) 1.250 1.250 Continuous phase VA-057 b (g) 0.050 0.067 (oil) Mix solvent c (g) 3.000 3.000 Toluene (g) 22.500 22.500 DPHS (g) 0.750 0.750 หมายเหตุ a อตั ราเรว็ ในการปั่นเตรยี มหยดมอนอเมอร์ ที่ร้อยละ 20 40 และ 60 แอมพลจิ ดู เป็นเวลา 2 นาที ณ อุณหภูมหิ อ้ ง b ตัวริเรมิ่ ปฏิกริ ยิ า ท่คี วามเข้มขน้ รอ้ ยละ 8 โดยนา้ หนกั ของมอนอเมอร์ c ตวั ทาละลายผสม คอื 1, 4-ไดออกเซน:นา้ ที่อัตราส่วน 2:1 2. การเตรียมพอลิเมอร์นาโนแคปซูลหุ้มกรด เม่ือทาการเตรียมหมู่ฟังก์ชันของคาร์บอกซีเมทิล แกลลคิ ด้วยกระบวนการสังเคราะหแ์ บบมนิ ิอิมลั ชัน เซลลูโลสท่ีมีพันธะคู่ท่ีปลายสายโซ่และทาให้บริสุทธิ์

Research Journal Rajamangala University of Technology Thanyaburi, ISSN 1686-8420, Vol 17, Issue 2, 2018 29 เรียบร้อยแล้ว จะนาเซลลูโลสที่เปลี่ยนหมู่ฟังก์ชันน้ีมาใช้ น้าหนัก) มาละลายใน 5 กรัมของสารละลายเอทานอลท่ี ในกระบวนการเตรียมแคปซูล โดยใช้กรดเมทาคริลิค ซ่ึง เป็นมอนอเมอร์ที่มีความเข้ากันได้ทางชีวภาพกราฟท์ลง มีไดเมทิลฟอมาไมด์เป็นสารมาตรฐานภายใน (Internal บนสายโซ่ของเซลลูโลสเพ่อื ให้เกดิ เปน็ เปลือกแคปซลู โดย นาคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลสท่ีเปลี่ยนหมู่ฟังก์ชันและกรด standard) (ความเข้มข้น 100 มิลลิกรัมต่อกิโลกรัม) เมทาคริลคิ ละลายในตวั ทาละลายผสม (1, 4-ไดออกเซน: น้า) ผสมกับกรดแกลลิคและตัวริเร่ิมปฏิกิริยาให้เป็นเนื้อ จากน้ัน ทาการวิเคราะห์ โดยความเข้มขน้ ของมอนอเมอร์ เดียวกัน จากน้ัน เทลงในชั้นน้ามันท่ีมีสารลดแรงตึงผิว ทาการปั่นเตรียมหยดมอนอเมอร์ด้วยอัลตราโซนิเคเตอร์ ที่เหลือ (CMAA, S; มิลลิกรัมต่อกิโลกรัม) คานวณตาม (ultrasonicator) โดยจะศึกษาการเตรียมหยดที่ร้อยละ แอมพลิจูด (%amplitude) ต่าง ๆ คือ 20 40 และ 60 สมการท่ี (1) จากน้ัน นามาคานวณหาเปอร์เซ็นต์ที่ ดังสภาวะในตารางที่ 2 จากน้ัน เทอิมัลชันที่ได้ลงในขวด ก้นกลม ปิดดว้ ยจุกยาง ทาใหอ้ ย่ใู นระบบสุญญากาศ ดว้ ย มอนอเมอร์เปลี่ยนเป็นพอลิเมอร์ ดังสมการที่ (2) และ การใช้ป๊ัมดูดสลับกับการเป่าแก๊สไนโตรเจนประมาณ 5 รอบ โดยรอบสุดท้าย คือ แก๊สไนโตรเจน ก่อนแช่ลงใน ทาการเปล่ียนหน่วยของความเข้มข้นของมอนอเมอร์ท่ี อ่างน้ามันซิลิโคน ทาการสังเคราะห์ท่ีอุณหภูมิ 80 องศาเซลเซียส ด้วยอัตราเร็วในการปนั่ 500 รอบต่อนาที เหลอื จากมลิ ลกิ รมั ตอ่ กิโลกรมั เปน็ ร้อยละโดยนา้ หนกั เป็นเวลา 8 ช่ัวโมง แผนภาพการเตรียมแคปซูลแสดงดัง รปู ท่ี 3 CMAA,S = (CR,std x AR,S) x CDMF (1) 3. การศึกษาลักษณะเฉพาะของพอลิเมอร์นาโน AR,std แคปซูลห้มุ กรดแกลลิค %conversion (MAA) = ( )CMAA,ini- (C1M0,A0A0,0S) x 100 (2) เม่ือทาการเตรียมพอลิเมอร์นาโนแคปซูลหุ้มกรด แกลลคิ ได้แลว้ จะทาการศกึ ษาสมบัติตา่ ง ๆ ดังนี้ CMAA,ini 3.1 การหารอ้ ยละการเปลยี่ นจากมอนอเมอร์ เม่อื CMAA,S คอื ความเขม้ ข้นของกรดเมทาคริลคิ ท่ีเหลือ เป็นพอลิเมอร์ (% conversion) หลังจากการพอลเิ มอไรเซชัน ท า ก า ร ห า ร้ อ ย ล ะ ก า ร เ ป ล่ี ย นจ า ก CR,std. คือ ความเข้มข้นของสารมาตรฐานกรด มอนอเมอร์เป็นพอลิเมอร์ ด้วยเทคนิคแก๊สโครมาโทร เมทาครลิ ิค กราฟี (Gas chromatography; GC; Varian Star 3400 CX FID; Agilient, USA) โดยใช้อัตราการไหลของแก๊ส CDMF คือ ความเข้มข้นของไดเมทิลฟอมาไมด์ ไนโตรเจนและแกส๊ ไฮโดรเจนท่ี 30 มลิ ลลิ ิตรตอ่ นาที และ (mg/kg) อากาศที่ 300 มิลลิลิตรต่อนาที ด้วยอัตราเร็วในการเพิ่ม อุณหภูมิท่ี 10 องศาเซลเซียสต่อนาที เริ่มด้วยการนา AR,std. คือ พ้ืนที่พีคของกรดเมทาคริลิคมาตรฐาน ตัวอย่าง 200 ไมโครลิตร (ประมาณร้อยละ 10 โดย (ได้จาก GC chromatogram) ต่อกรด เมทาคริลิค AR,S คื อ พ้ื น ท่ี พี ค ข อ ง ก ร ด เ ม ท า ค ริ ลิ ค ใ น สารละลายตัวอย่าง (ได้จาก GC chromatogram) ที่เหลือหลังจากการ พอลเิ มอไรเซชนั CMAA,ini คือ ความเข้มข้นของกรดเมทาคริลิคก่อน การพอลิเมอไรเซชัน (ร้อยละโดย นา้ หนกั ) 3.2 ลักษณะรูปร่างและการกระจายตัวของ พอลิเมอรน์ าโนแคปซลู ศึกษาลักษณะรูปร่างและการกระจายตัว ของพอลิเมอร์นาโนแคปซูลท่ีเตรียมได้ ด้วยกล้อง

Research Journal Rajamangala University of Technology Thanyaburi, ISSN 1686-8420, Vol 17, Issue 2, 2018 30 จุลทรรศน์แบบใช้แสง (Optical microscope; OM: SK- ~260-270 นาโนเมตร เพ่ือนามาคานวณหาปรมิ าณกรด 100EB & SK-100 ET, Seek Inter Corporation Ltd., แกลลิคท่ีถูกกักเก็บภายในแคปซูล (CGA) โดยเทียบกับ Thailand) โดยทาการหยดตัวอย่างลงบนกระจกสไลด์ สารละลายมาตรฐานกรดแกลลคิ และทาการเปล่ียนเป็น ปิดด้วยแผ่นปิด (cover glass) แล้วตรวจสอบด้วย น้าหนักของกรดแกลลิคแห้ง (WGA) โดยใช้สมการที่ (3) กาลังขยาย 1000 เทา่ จากน้ัน คานวณเปอร์เซ็นต์การบรรจุตามการทดลอง (% LDexp) และตามทฤษฎี (%LDth) และประสิทธภิ าพในการ 3.3 การวัดขนาดของพอลิเมอรแ์ คปซลู หุ้ ม (% EE) จ า กส ม กา ร ( 4) ( Susheel Kalia) แ ล ะ วัดขนาดของพอลิเมอร์นาโนแคปซูลที่ (Susheel Kalia) [46] ตามลาดับ เตรียมได้ ด้วยเทคนิคการกระเจิงแสง (Dynamic light WGA,exp = (WCcGaAps) x 100 (3) scattering; DLS: Delsa Nano-C Beckman Coulter, %LDexp = (1C0G0A0) x Vs (4) USA) โ ด ย ใช้ มุ ม หั กเห 165 องศ า ท่ีอุณ ห ภู มิ 25 องศาเซลเซียส %LD = ( )WGA,rep 3.4 การวิเคราะห์ปริมาณกรดแกลลิคท่ีถูก th WGA,rep + (Wm (%c1o0n0version))+ Wm-CMC กกั เกบ็ ภายในแคปซูล %EE = (%%LLDDetxhp) x 100 ในการศึกษาสภาวะที่เหมาะสมในการ เตรียมพอลิเมอร์แคปซูล นอกจากจะพิจารณาลักษณะ เม่อื CGA คือ ความเข้มข้นของกรดแกลลิคที่ถูก ทางกายภาพ คือ รูปร่าง และการกระจายตัวของ กักเก็บ (มิลลิกริมต่อลิตร) ในตัวทา พอลิเมอร์แคปซูลแล้ว จะต้องทาการศึกษาปริมาณกรด ละลายไดออกเซน (Vs; มิลลิลติ ร) แกลลิคที่ถูกกักเก็บภายในแคปซูลด้วย ซึ่งจะใช้เทคนิค ยูวี-วิซิเบิล สเปกโทรสโคปี (UV-Visible spectroscopy: WGA,expคือ น้าหนักของกรดแกลลิคท่ีถูกกักเก็บ Lambda a 35: Perkin Elmer, USA) เรมิ่ ด้วยการเตรยี ม (มิลลิกรัม) ภายในแคปซูลแห้งก่อนทา สารละลายมาตรฐานกรดแกลลิคที่ความเข้มข้น 2 4 6 การละลาย (Wcap) และ 8 มลิ ลกิ รมั ตอ่ กโิ ลกรมั ทาการสแกนหาคา่ ความยาว WGA,rep Wm และ Wm-CMC คือ น้าหนักของกรด คลื่นสูงสุด (λmax) ในชว่ ง 200-500 นาโนเมตร พบว่ากรด แกลลิค มอนอเมอร์ และคาร์บอกซี แกลลิคมี λmax ที่ ~260-270 นาโนเมตร โดยไมซ่ ้อนทบั เมทิลเซลลูโลสที่เปล่ียนหมู่ฟังก์ชัน กับองค์ประกอบอ่ืน ๆ ในระบบ จึงจะทาการวิเคราะห์หา ตามลาดับ จากสภาวะการเตรียมนาโน ปริมาณท่ีความยาวคล่ืนนี้ โดยก่อนจะนาแคปซูลมาทา แคปซูลตามตารางที่ 2 การวิเคราะห์จะทาการล้างแคปซูลเพ่ือกาจัดกรดแกลลิ ค ท่ี บ ริ เ ว ณ ผิ ว ด้ ว ย ส า ร ล ะ ล า ย ก ร ด 4. การศึกษาการปลดปล่อย อะซิตริก (pH 2) และทาให้แห้งท่ีอุณหภูมิห้อง จากน้ัน การศึกษาการปลดปล่อยกรดแกลลิคท่ีถูกกักเก็บ ชั่งพอลิเมอร์นาโนแคปซูลที่แห้งประมาณ 20 มิลลิกรัม ภายในนาโนแคปซูล โดยทดลองในสภาวะจาลอง (Wcaps) ทาการละลายใน 1, 4-ไดออกเซน และปรับ ภายนอกส่ิงมชี ีวติ (in vitro) ในตวั กลางฟอสเฟตบฟั เฟอร์ ปริมาตรเป็น 25 มิลลิลิตร [45] วัดค่าการดูดกลืนแสง ท่ีอุณหภูมิ 37 องศาเซลเซียส เริ่มด้วยการเตรียมนาโน ของกรดแกลลิคในสารละลายแต่ละตัวอย่างท่ี λmax

Research Journal Rajamangala University of Technology Thanyaburi, ISSN 1686-8420, Vol 17, Issue 2, 2018 31 แคปซูลท่ีทาให้แห้ง (20 มิลลิกรัม) แช่ในฟอสเฟต (รูปที่ 4 (a)) กับสเปคตรัมของคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลส บัฟเฟอร์ 20 มิลลิลิตร (ความเข้มขน้ 0.2 โมลาร)์ ที่พีเอช (รู ป ที่ 4 (b)) แ ล ะ 3-(ไ ต ร เ มทอกซีไซลิล)โพรพิล 7.4 และควบคุมอุณหภูมิที่ 37 องศาเซลเซียส [26, 47, เมทาคริเลต (รูปท่ี 4 (c)) จะพบพีคที่ตาแหน่งประมาณ 48] ทาการศึกษาท่ีเวลา 0 0.5 1 2 6 และ 24 ชั่วโมง ซ่ึง 3400-3000 cm-1 ของหมู่ไฮดรอกซิลของเซลลูโลส จะทาการวิเคราะห์ปริมาณกรดแกลลิคที่ปลดปล่อยออก (O-H) และพีคท่ีตาแหน่ง 1578 และ 1007 cm-1 ของ จากนาโนแคปซูลด้วยเทคนิคยวู ี-วซิ ิเบลิ สเปกโทรสโคปีท่ี วงแหวนไกลโคซิดิกและหมู่คีโตนบนสายโซ่ของคาร์บอกซี เมทิลเซลลูโลส ในขณะที่เซลลูโลสท่ีทาการเปล่ียนหมู่ ������max ~260-270 นาโนเมตร โดยคานวณหาความเข้มข้น ฟงั กช์ นั นอกจากพบพีคดงั กลา่ วแลว้ ยงั พบพคี ที่ตาแหน่ง ของกรดแกลลิคที่ถูกปลดปล่อยในสารละลาย (มิลลิกรัม 1160 1129 และ 1070 ซ่ึงเป็นพีคของ Si-O พีคที่ ต่อลิตร) เทียบกับสายละลายมาตราฐานกรดแกลลิคท่ี ตาแหน่ง 935 1714 และ 1633 cm-1 เป็นพันธะระหวา่ ง ค วา ม เ ข้ม ข้น 5 10 15 แ ล ะ 20 มิ ล ลิ กรั ม ต่ อลิตร Si-O-CH3 หมคู่ ารบ์ อนิล (C=O) และพันธะค่อู ัลคนี (C=C) นอกจากนี้ จะทาการวิเคราะห์ปริมาณของกรดแกลลิคท่ี ตามลาดับ เพ่ิมเติม จึงยืนยันได้ว่าสามารถเปลี่ยนหมู่ เหลือในนาโนแคปซูล โดยเร่ิมจากการป่ันเหว่ียงที่ ฟงั กช์ ันของคารบ์ อกซเี มทลิ เซลลโู ลสดว้ ยสารค่คู วบไซเลน ความเรว็ 3000 รอบต่อนาที และนาแคปซลู ที่ตกนอนกน้ ได้ ซ่ึงมีพันธะคู่สาหรับเกิดปฏิกิริยาพอลิเมอไรเซชันกับ ละลายใน 1, 4-ไดออกเซน ปริมาณ 25 มิลลิลิตร เทียบ กรดเมทาครลิ ิคในขั้นตอนต่อไปได้ กบั สายละลายมาตรฐานกรดแกลลคิ ทค่ี วามเขม้ ข้น 2 4 6 และ 8 มิลลกิ รมั ต่อลิตร ผลการศึกษาและอธปิ รายผล 1. การเปล่ียนหมู่ฟังก์ชันคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลสให้มี พนั ธะคู่ ในขั้นตอนการเตรียมคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลสให้ รูปท่ี 4 ฟูเรียร์ทรานฟอร์มอินฟราเรด สเปกตรัมของ มีพันธะคู่โดยใช้สารคู่ควบไซเลน จะเร่ิมจากการ คาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลสที่ทาการเปล่ียนหมู่ด้วย ไฮโดรไลซิสสารคู่ควบไซเลน คือ 3-(ไตรเมทอกซีไซลิล) สารคู่ควบไซเลน (a) คาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลส โพรพิล เมทาคริเลท ให้เป็นหมู่ไซลานอล เพื่อให้สามารถ ( b) แ ล ะ 3 - ( ไ ต ร เ ม ท อ ก ซี ไ ซ ลิ ล ) โ พร พิล เ กิ ด ก า ร ไ ฮ โ ด ร ไ ล ซิ ส ต่ อ กั บ ค า ร์ บ อ ก ซี เ ม ทิ ล เ ซ ล ลู โ ล ส เมทาครเิ ลต (c) เพื่อใหม้ พี นั ธะค่จู ากหมู่ฟงั ก์ชนั ของเมทาคริเลทปลายสาย โซ่ของสารคู่ควบไซเลนลงบนสายโซ่ของคาร์บอกซีเมทิล 2. การเตรียมพอลิเมอร์นาโนแคปซูลหุ้มกรดแกลลิคด้วย เซลลูโลส โดยใช้สภาวะในการเตรียมหมู่ฟังก์ชันของ กระบวนการสงั เคราะหแ์ บบมนิ ิอมิ ลั ชัน เซลลูโลสจากงานวิจัยก่อนหน้าน้ี จากนั้น ทาให้บริสุทธิ์ โดยการตกผลึกในไดคลอโรมีเทน เม่อื ทาให้แห้งและนาไป ทดสอบด้วยเทคนิค FTIR พบว่า เม่ือเปรียบเทียบฟูเรียร์ ทรานสฟอร์มอินฟราเรดสเปกตรัม ของคาร์บอกซีเมทิล เ ซ ล ลู โ ล ส ที่ ท า ก า ร เ ป ล่ี ย น ห มู่ ด้ ว ย ส า ร คู่ ค ว บ ไ ซ เ ล น

Research Journal Rajamangala University of Technology Thanyaburi, ISSN 1686-8420, Vol 17, Issue 2, 2018 32 จากน้ัน ทาการศึกษาการเตรียมคาร์บอกซีเมทิล เซลลูโลสต่อกรดเมทาคริลิคท่ีร้อยละ 50:50 และ 33:67 เซลลูโลส-กราฟท์-พอลเิ มทาคริลิคแอซิด นาโนแคปซูลใน โดยน้าหนัก ดังรูปท่ี 5 และ 6 ตามลาดับ พบว่า หยด ระบบอิมัลชันน้าในน้ามันด้วยการสังเคราะห์แบบ มอนอเมอรก์ ่อนและพอลเิ มอรแ์ คปซลู หลังการสังเคราะห์ มินิอิมัลชัน โดยใช้คาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลสที่มีพันธะคู่ท่ี มีลักษณะเป็นทรงกลม ทั้งสองอัตราส่วน โดยเมื่อ ปลายสายโซ่ พอลิเมอไรเซชันร่วมกับกรดเมทาคริลิค ซึ่ง พิจารณาจากอัตราส่วนของคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลสต่อ จะเกิดการกราฟทส์ ายโซ่ของพอลเิ มทาคริลคิ แอซิดลงบน กรดเมทาคริลิคท่ี 50:50 พบว่า มีร้อยละการบรรจุและ สายโซ่ของเซลลโู ลส เพอ่ื ให้เกิดเปน็ เปลอื กแคปซลู โดยใช้ ประสิทธิภาพการกักเก็บกรดแกลลิคของแคปซูลอยู่ โทลูอีน และไดพอลิไฮดรอกซิลสเตียเรตที่ความเข้มข้น ในช่วงร้อยละ 19-25 และ 57-71 ตามลาดับ ดังตารางที่ ร้อยละ 3 โดยน้าหนัก เป็นวัฏภาคต่อเนื่องและสาร 3 โดยท่ีร้อยละแอมพลิจดู 20 มีประสิทธิภาพการกักเก็บ ลดแรงตึงผิว ตามลาดับ ดังงานวิจัยก่อนหน้านี้ โดย และการบรรจุสงู ท่สี ดุ คอื รอ้ ยละ 71 และ 25 ตามลาดบั ทาการศึกษาการเตรียมที่หยดร้อยละ 20 40 และ 60 แต่ร้อยละการเปลี่ยนจากมอนอเมอร์เป็นพอลิเมอร์ไม่สูง แอมพลิจูดของเคร่ืองอัลตราโซนิเคเตอร์ เม่ือพิจารณา มากนัก สาหรับแคปซูลท่ีอัตราส่วนคาร์บอกซีเมทิล จาก optical micrograph ของพอลเิ มอรแ์ คปซลู หุ้มกรด เซลลูโลสต่อกรดเมทาคริลิคเป็น 33:67 นั้น มีร้อยละท่ี แกลลิคท่ีเตรียมได้ที่อัตราส่วนของคาร์บอกซีเมทิล มอนอเมอรเ์ ปล่ียนเปน็ พอลเิ มอรค์ อ่ นข้างสูง รูปท่ี 5 Optical micrograph ของพอลิเมอร์นาโนแคปซูลหุ้มกรดแกลลคิ ก่อน (a-c) และหลัง (a’-c’) การสังเคราะห์ ในระบบอิมัลชันน้าในน้ามนั ด้วยการสังเคราะห์แบบมินิอิมัลชัน โดยใช้อัตราส่วนของคาร์บอกซีเมทิลเซลลโู ลส ต่อกรดเมทาคริลิคท่ี 50:50 โดยการปั่นเตรียมหยดท่ีร้อยละแอมพลจิ ูด (%amplitude) 20 (a, a’) 40 (b, b’) และ 60 (c, c’)

Research Journal Rajamangala University of Technology Thanyaburi, ISSN 1686-8420, Vol 17, Issue 2, 2018 33 รูปท่ี 6 Optical micrograph ของพอลิเมอร์นาโนแคปซูลหุ้มกรดแกลลิคก่อน (a-c) และหลัง (a’-c’) การสังเคราะห์ ในระบบอิมัลชันน้าในน้ามันด้วยการสังเคราะห์แบบมินิอิมัลชัน โดยใช้อัตราส่วนของคาร์บอกซีเมทิลเซลลโู ลส ต่อกรดเมทาคริลิคที่ 33:67 โดยการป่ันเตรยี มหยดที่ร้อยละแอมพลิจูด (%amplitude) 20 (a, a’) 40 (b, b’) และ 60 (c, c’) ตารางที่ 3 ร้อยละการเปล่ียนมอนอเมอร์เป็นพอลิเมอร์ (%conversion) ร้อยละการบรรจุ (%loading) และ ประสิทธิภาพการกักเกบ็ (%encapsulation) ท่สี ภาวะต่าง ๆ m-CMC:MAA Stirring rate Conversion Loading (%) Encapsulation (%w/w) (Amplitude; %) (%) 50:50 Experimental Theoretical (%) 20 72.40 33:67 40 91.73 25.36 55.05 70.73 60 95.44 20 92.37 21.66 51.40 63.33 40 90.65 60 88.04 18.71 50.75 57.43 24.36 50.13 72.42 24.66 52.18 73.32 21.04 53.04 67.92 ในขณะท่ีร้อยละการบรรจุและประสิทธิภาพการ การเพ่ิมปริมาณกรดเมทาคริลิค ทาให้เกิดโครงร่างแห กักเก็บมีค่าสูงกว่าท่ีอัตราส่วน 50:50 โดยอยู่ในช่วง ระหว่างคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลสกับสายโซ่ของพอลิ ร้อยละ 21-25 และ 68-73 ตามลาดบั ซ่ึงน่าจะเนื่องจาก เมทาคริลิคเพิ่มข้ึนผ่านพันธะโควาเลนท์และพันธะ

Research Journal Rajamangala University of Technology Thanyaburi, ISSN 1686-8420, Vol 17, Issue 2, 2018 34 ไฮโดรเจน จึงมีประสิทธิภาพในการบรรจุและการกักเกบ็ รอ้ ยละแอมพลิจดู 40 เปน็ สภาวะท่ีเหมาะสมในการศึกษา เพ่ิมขึ้น แตเ่ มอื่ พจิ ารณาจากขนาดของแคปซลู ทอี่ ัตราสว่ น การควบคุมการปลดปล่อยกรดแกลลิคในขัน้ ตอนตอ่ ไป ต่าง ๆ พบว่า เมื่อใช้อัตราเร็วในการปั่นเพ่ิมขึ้น จาก ร้อยละ 20 เป็น 40 แอมพลิจูด ขนาดของแคปซูลลดลง เมื่อทาการศึกษาการปลดปล่อยกรดแกลลิคที่ถูก ทั้งสองอัตราส่วน ดังรูปที่ 7 (a, a’, b และ b’) และ กักเก็บภายในนาโนแคปซูลที่อัตราส่วนของคาร์บอกซี รูปท่ี 8 (a, a’, b และ b’) แต่เมื่อเพิ่มอัตราการป่ันเป็น เมทิลเซลลูโลสต่อกรดเมทาคริลิคท่ี 33:67 และร้อยละ ร้อยละ 60 แอมพลิจูด ขนาดของแคปซูลกลับเพ่ิมขึ้นท้ัง แอมพลิจูด 40 โดยทาการทดลองในสภาวะจาลอง สองอตั ราสว่ น ซ่ึงนา่ จะเกดิ จากแคปซูลมีขนาดเล็กลงและ ภายนอกสง่ิ มชี ีวติ ในสารละลายฟอสเฟตบัฟเฟอรท์ ี่พีเอช ไม่เสถียร จึงเกิดการรวมตัวกันบางส่วน ทาให้มีขนาด 7.4 พบว่าในช่วง 30 นาทีแรก มีปริมาณกรดแกลลิคที่ เพ่ิมข้ึน ดังรูปที่ 7 และ 8 (c และ c’) อย่างไรก็ตาม ถูกกักเก็บถูกปลดปลอ่ ยออกจากนาโนแคปซูลทีป่ ระมาณ แคปซูลท่ีไดม้ ขี นาดในระดับนาโนเมตรทุกสภาวะ ร้อยละ 66 หลังจากนั้น มีการปลดปล่อยกรดแกลลิค อ ย่ า ง ต่ อ เ นื่ อ ง ด้ ว ย อั ต ร า เ ร็ ว ท่ี ช้ า ล ง จ น ห ม ด ที่ เ ว ล า ดังนั้น เม่ือพิจารณาทั้งขนาด ร้อยละการบรรจุ 24 ชั่วโมง ดังรูปที่ 9 ดังนั้น นาโนแคปซูลท่ีเตรียมได้ และประสิทธิภาพการกักเก็บกรดแกลลิคในพอลิเมอร์ สามารถควบคุมการปลดปล่อยกรดแกลลิคได้ ซึ่งนาโน แคปซูล จึงได้เลือกคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลส-กราฟท์- แคปซูลที่เตรียมได้จะมีประสิทธิภาพในการใช้สาหรับ พอลิเมทาคริลิก แอซิด นาโนแคปซูลที่อัตราส่วนของ ผลิตภัณฑ์เครื่องสาอางท่ีต้องการการปลดปล่อยสารใน คาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลสต่อกรดเมทาคริลิคที่ 33:67 ที่ อตั ราทีเ่ ร็ว เชน่ แผน่ มาส์กหน้า และแผน่ เจลชนิดตา่ ง ๆ รูปที่ 7 กราฟแสดงขนาดและการกระจายตวั ของแคปซูลทีอ่ ตั ราส่วนของคาร์บอกซีเมทลิ เซลลูโลสตอ่ กรดเมทาคริลิคท่ี 50:50 ทีร่ อ้ ยละแอมพลจิ ดู 20 (a, a’) 40 (b, b’) และ 60 (c, c’)

Research Journal Rajamangala University of Technology Thanyaburi, ISSN 1686-8420, Vol 17, Issue 2, 2018 35 รูปท่ี 8 กราฟแสดงขนาดและการกระจายตัวของแคปซลู ที่อัตราสว่ นของคาร์บอกซีเมทิลเซลลโู ลสต่อกรดเมทาคริลิคที่ 33:67 ท่รี อ้ ยละแอมพลิจดู 20 (a, a’) 40 (b, b’) และ 60 (c, c’) สรปุ ผล ประมาณ 220 นาโนเมตร ร้อยละการบรรจุ 25 โดย น้าหนัก และประสิทธิภาพการกักเก็บกรดแกลลิคท่ี จ า ก ก า ร ศึ ก ษ า ก า ร เ ต รี ย ม ค า ร์ บ อ ก ซี เ ม ทิ ล ร้อยละ 73 แคปซูลท่ีไดม้ ีประสิทธิภาพในการควบคุมการ เซลลูโลส-กราฟท์-พอลิเมทาคริลิก แอซิด นาโนแคปซูล ปลดปล่อย ซึ่งคาดว่าจะสามารถนานาโนแคปซูลท่ีได้ หุ้มกรดแกลลิค ด้วยกระบวนการสังเคราะห์แบบ ป ร ะ ยุ ก ต์ ใ ช้ ใ น ผ ลิ ต ภั ณ ฑ์ เ ค รื่ อ ง ส า อ า ง ท่ี ต้ อ ง ก า ร ก า ร มินิอิมัลชันในระบบน้าในน้ามัน โดยใช้คาร์บอกซีเมทิล ปลดปลอ่ ยท่ีเรว็ ได้ เซลลูโลสที่ทาการเปลี่ยนหมู่ให้มีพันธะคู่ท่ีปลายสายโซ่ ด้วยสารคู่ควบไซเลน ที่อัตราส่วนร้อยละ 75:25 โดย กิตติกรรมประกาศ น้าหนัก นามาพอลิเมอไรเซชันร่วมกับกรดเมทาคริลิค กราฟท์ลงบนสายโซ่ของเซลลโู ลส เพื่อให้เกิดเปน็ แคปซลู งานวจิ ยั น้ไี ด้รับการสนบั สนนุ บางส่วนจากทุนวิจัย ในขนาดระดับนาโนเมตร โดยใช้อัตราส่วนน้าหนักของ ประจาปี 2559 (No. CRP5905021000) ของสานักงาน คาร์บอกซีเมทลิ เซลลโู ลสทเี่ ปลี่ยนหมตู่ อ่ กรดเมทาคริลิคท่ี พัฒนาการวิจัยการเกษตร (องค์การมหาชน) และ ร้อยละ 50:50 และ 33:67 พบว่า ได้แคปซูลทรงกลมท้ัง ขอขอบคุณหน่วยวิจัยออกแบบและพัฒนาวัสดุข้ันสูง สองอตั ราสว่ น และเม่ือใชอ้ ตั ราเร็วในการปนั่ ทรี่ ้อยละ 20 คณะวิทยาศาสตรแ์ ละเทคโนโลยี มหาวทิ ยาลัยเทคโนโลยี 40 และ 60 แอมพลิจูด ขนาดแคปซูลท่ีได้อยู่ในระดับ ราชมงคลธญั บุรีท่เี ออ้ื เฟื้อสถานทแ่ี ละให้คาแนะนาในการ นาโนเมตรทุกสภาวะ แต่เมื่อพิจารณาจากท้ังขนาด ทาวจิ ยั ร้อยละการบรรจุและประสทิ ธภิ าพการกกั เกบ็ กรดแกลลคิ พบว่าที่สภาวะที่เหมาะสม คือ ที่อัตราส่วน 33:67 และ เอกสารอา้ งองิ ร้อยละแอมพลิจูด 40 สามารถเตรียมแคปซูลมีขนาด [1] A. G. P. Mongomake´ Kone´, Yaya Toure´. (2011). Bambara Groundnut [Vigna

Research Journal Rajamangala University of Technology Thanyaburi, ISSN 1686-8420, Vol 17, Issue 2, 2018 36 subterranea (L.) Verdc. (Fabaceae)] Usage subterranea). International Food in Human Health. Nuts & Seeds in Health Research Journal, 22 (4), 1584-1595. and Disease Prevention, 189-196. [7] O. M. Ogundele and M. N. Emmambux. (2018). [2] Y. Y. Murevanhema and V. A. Jideani. (2013). Effect of infrared heating of pre-soaked Potential of Bambara Groundnut (Vigna whole and dehulled bambara groundnut subterranea (L.) Verdc) Milk as a Probiotic (Vigna subterranea) seeds on their cooking Beverage—A Review. Critical Reviews in characteristics and microstructure. LWT, Food Science and Nutrition, 53 (9), 954- 97, 581-587. 967. [8] A. E. Unigwe, E. Doria, P. Adebola, A. S. [3] V. K. Rajan and K. Muraleedharan. (2017). A Gerrano, and M. Pillay. (2018). Anti- computational investigation on the nutrient analysis of 30 Bambara groundnut structure, global parameters and (Vigna subterranea) accessions in South antioxidant capacity of a polyphenol, Africa. Journal of Crop Improvement, 32 Gallic acid. Food Chemistry, 220, 93-99. (2), 208-224. [4] R. Costa and L. Santos. (2017). Delivery [9] S.O SALAWU. (2016). COMPARATIVE STUDY OF systems for cosmetics - From THE ANTIOXIDANT ACTIVITIES OF manufacturing to the skin of natural METHANOLIC EXTRACT AND SIMULATED antioxidants. Powder Technology, 322, GASTROINTESTINAL ENZYME DIGEST OF 402-416. BAMBARA NUT (Vigna subterranean). FUTA Journal of Research in Sciences, 1, 107- [5] K. Thammarat, Leena, N., Punnanee, S. and 120. Soottawat, B., (2015). Functional and Antioxidative properties of Bambara [10] T. Harris, V. Jideani, and M. Le Roes-Hill. groundnut (Voandzeia subterranea) (2018). Flavonoids and tannin composition protein hydrolysates. International Food of Bambara groundnut (Vigna subterranea) Research Journal, 22 (4), 1584-1595. of Mpumalanga, South Africa. Heliyon, 4 (9), e00833. [6] K. Thammarat, Leena, N., Punnanee, S. and Soottawat, B., (2015). Chemical [11] J. Li, S. Y. Kim, X. Chen, and H. J. Park. (2016). Composition, Functional and Antioxidative Calcium-alginate beads loaded with gallic Properties of Protein Hydrolysate from acid: Preparation and characterization. Bambara Groundnut (Voandzeia LWT - Food Science and Technology, 68, 667-673.

Research Journal Rajamangala University of Technology Thanyaburi, ISSN 1686-8420, Vol 17, Issue 2, 2018 37 [12] A. de Cristo Soares Alves, R. M. Mainardes, ratio. European Food Research and and N. M. Khalil. (2016). Technology, 235 (4), 587-596. Nanoencapsulation of gallic acid and evaluation of its cytotoxicity and [17] P. Laine, P. Kylli, M. Heinonen, and K. antioxidant activity. Materials Science Jouppila. (2008). Storage Stability of and Engineering: C, 60, 126-134. Microencapsulated Cloudberry (Rubus chamaemorus) Phenolics. Journal of [13] A. Gomes, A. L. R. Costa, F. de Assis Perrechil, Agricultural and Food Chemistry, 56 and R. L. da Cunha. (2016). Role of the (23), 11251-11261. phases composition on the incorporation of gallic acid in O/W and W/O emulsions. [18] R. Dubey. (2009). \"Microencapsulation Journal of Food Engineering, 168, 205- 214. Technology and Applications,\" 2009, [14] P. Chaiyasat, M. Z. Islam, and A. Chaiyasat. Microencapsulation technology, (2013). Preparation of poly(divinylbenzene) microencapsulated octadecane by microcapsule, release mechanisms, microsuspension polymerization: oil droplets generated by phase inversion pharmaceuticals, polymers, stabilizers, emulsification. RSC Advances, 3, (26), 10202-10207. emulsion, 59 (1), 14. [19] S. Gouin. (2004). Microencapsulation: industrial appraisal of existing technologies and trends. Trends in Food Science & Technology, 15 (7), 330-347. [15] A. Luca, B. Cilek, V. Hasirci, S. Sahin, and G. [20] I. S. Santos, B. M. Ponte, P. Boonme, A. M. Sumnu. (2013). Effect of Degritting of Silva, and E. B. Souto. (2013). Phenolic Extract from Sour Cherry Pomace Nanoencapsulation of polyphenols for on Encapsulation Efficiency—Production protective effect against colon–rectal of Nano-suspension. Food and cancer. Biotechnology Advances, 31 (5), Bioprocess Technology, 6 (9), 2494-2502. 514-523. [16] B. Cilek, A. Luca, V. Hasirci, S. Sahin, and G. [21] F. Pinto, D. P. C. de Barros, and L. P. Fonseca. Sumnu. (2012). Microencapsulation of (2018). Design of multifunctional phenolic compounds extracted from sour nanostructured lipid carriers enriched with cherry pomace: effect of formulation, ultrasonication time and core to coating α-tocopherol using vegetable oils. Industrial Crops and Products, 118, 149- 159.

Research Journal Rajamangala University of Technology Thanyaburi, ISSN 1686-8420, Vol 17, Issue 2, 2018 38 [22] S. Serieye, F. Méducin, A. Tidu, and S. Guillot. [28] S. Butun, F. G. Ince, H. Erdugan, and N. (2018). Incorporation of aromas in Sahiner. (2011). One-step fabrication of nanostructured monolinolein-based biocompatible carboxymethyl cellulose miniemulsions: A structural investigation. polymeric particles for drug delivery Colloids and Surfaces A: systems. Carbohydrate Polymers, 86 (2), Physicochemical and Engineering 636-643. Aspects, 555, 802-808. [29] C. D. a. M. M. Alessandro Sannino. (2009). [23] P. E. Feuser et al.. (2015). Simultaneous Biodegradable Cellulose-based Hydrogels: encapsulation of magnetic nanoparticles Design and Applications. Materials, 2, 353- and zinc phthalocyanine in poly(methyl 373. methacrylate) nanoparticles by miniemulsion polymerization and in vitro [30] H. A.-Y., A. M. Adel, A.A. El-Gendy and A.M. studies. Colloids and Surfaces B: Nada. (2010). Carboxymethylated Biointerfaces, 135, 357-364. Cellulose Hydrogel; Sorption Behavior and Characterization. Nature and Science, 8, [24] F. Schué. (2000). Biopolymers from (8), 244-256. renewable resources. Edited by D L Kaplan Springer-Verlag. Heidelberg, 1998. [31] A. Sannino et al.. (2004). Cellulose Polymer International, 49 (5), 472-473. Derivative−Hyaluronic Acid-Based [25] A. n. J. V. M. Florentina Adriana Cziple. (2008). Biopolymers Versus Synthetic Polymers. Microporous Hydrogels Cross-Linked Anul XV, 1, 125-132. through Divinyl Sulfone (DVS) To [26] S. M. Ali and G. Yosipovitch. (2013). Skin pH: from basic science to basic skin care. (in Modulate Equilibrium Sorption Capacity eng), Acta Derm Venereol, 93 (3), 261- 269(9). and Network Stability. [27] S. Barkhordari and M. Yadollahi. (2016). Biomacromolecules, 5 (1), 92-96. Carboxymethyl cellulose capsulated layered double hydroxides/drug [32] C. Demitri, F. Scalera, M. Madaghiele, A. nanohybrids for Cephalexin oral delivery. Sannino, and A. Maffezzoli. (2013). Applied Clay Science, 121-122, 77-85. Potential of Cellulose-Based Superabsorbent Hydrogels as Water Reservoir in Agriculture. International Journal of Polymer Science, 2013, 6. [33] A. A. Hebeish, M. H. El-Rafie, F. A. Abdel- Mohdy, E. S. Abdel-Halim, and H. E. Emam. (2010). Carboxymethyl cellulose for green

Research Journal Rajamangala University of Technology Thanyaburi, ISSN 1686-8420, Vol 17, Issue 2, 2018 39 synthesis and stabilization of silver Modification of cellulose fibers with nanoparticles. Carbohydrate Polymers, functionalized silanes: Effect of the fiber 82 (3), 933-941. treatment on the mechanical performances of cellulose-thermoset [34] E. S. Abdel-Halim, H. H. Alanazi, and S. S. Al- composites. Journal of Applied Polymer Deyab. (2015). Utilization of Science, 98 (3), 974-984. hydroxypropyl carboxymethyl cellulose in synthesis of silver nanoparticles. [40] M.-C. Brochier Salon, M. Abdelmouleh, S. International Journal of Biological Boufi, M. N. Belgacem, and A. Gandini. Macromolecules, 75, 467-473. (2005). Silane adsorption onto cellulose fibers: Hydrolysis and condensation [35] E. Duhoranimana et al.. (2018). reactions. Journal of Colloid and Thermodynamic characterization of Interface Science, 289 (1), 249-261. Gelatin–Sodium carboxymethyl cellulose complex coacervation encapsulating [41] R. K. G. Manju Kumari Thakura, Vijay Kumar Conjugated Linoleic Acid (CLA). Food Thakurc. (2014). Surface modification of Hydrocolloids, 80, 149-159. cellulose using silane coupling agent. Carbohydrate Polymers, 111, 849-855. [36] H. Koga, T. Kitaoka, and A. Isogai. (2015). Chemically-Modified Cellulose Paper as a [42] M.-C. Brochier Salon and M. N. Belgacem. Microstructured Catalytic Reactor. (2011). Hydrolysis-Condensation Kinetics Molecules, 20 (1), 1495-1508. of Different Silane Coupling Agents. Phosphorus, Sulfur, and Silicon and the [37] H. Koga, T. Kitaoka, and A. Isogai. (2011). In Related Elements, 186 (2), 240-254. situ modification of cellulose paper with amino groups for catalytic applications. [43] H. Koga, T. Kitaoka, and A. Isogai. (2012). Journal of Materials Chemistry, 21 (25), Paper-immobilized enzyme as a green 9356-9361. microstructured catalyst. Journal of Materials Chemistry, 22 (23), 11591- [38] M. Abdelmouleh, S. Boufi, A. ben Salah, M. 11597. N. Belgacem, and A. Gandini. (2002). Interaction of Silane Coupling Agents with [44] Y. Xie, C. A. S. Hill, Z. Xiao, H. Militz, and C. Cellulose. Langmuir, 18 (8), 3203-3208. Mai. (2010). Silane coupling agents used for natural fiber/polymer composites: A [39] M. Abdmouleh, S. Boufi, N. Belgacem, A. Dufresne, and A. Gandini. (2005).

Research Journal Rajamangala University of Technology Thanyaburi, ISSN 1686-8420, Vol 17, Issue 2, 2018 40 review. Composites Part A: Applied Science and Manufacturing, 41 (7), 806- 819. [45] V. Kozlovskaya, E. Kharlampieva, M. L. Mansfield, and S. A. Sukhishvili. (2006). Poly(methacrylic acid) Hydrogel Films and Capsules:  Response to pH and Ionic Strength, and Encapsulation of Macromolecules. Chemistry of Materials, 18 (2), 328-336. [46] A. D. Susheel Kalia, Bibin Mathew Cherian, B. S. Kaith, Luc Ave ́rous, James Njuguna, and Elias Nassiopoulos. Cellulose-Based Bio- and Nanocomposites: A Review. International Journal of Polymer Science, 2011, 1-36. [47] D. Dorniani, M. Z. B. Hussein, A. U. Kura, S. Fakurazi, A. H. Shaari, and Z. Ahmad. (2012). Preparation of Fe₃O₄ magnetic nanoparticles coated with gallic acid for drug delivery. International journal of nanomedicine, 7, 5745-5756. [48] O. M. Medvedeva, V. S. Kurakina, S. G. Dmitrienko, T. I. Tikhomirova, and O. A. Shpigun. (2004). Separation and Determination of Phenolcarboxylic Acids by Capillary Zone Electrophoresis with Dynamic Preconcentration on Hypercrosslinked Polystyrene. Journal of Analytical Chemistry, 59 (7), 669-676.

Research Journal Rajamangala University of Technology Thanyaburi, ISSN 1686-8420, Vol 17, Issue 2, 2018 41 การเตรียมพอลแิ อลแลคติกแอซดิ ไมโครบดี ที่มีชอ่ งวา่ ง โดยเทคนคิ อมิ ัลชันแบบ กลับวฏั ภาคด้วยการระเหยตัวทาละลายอยา่ งงา่ ย Hollow poly-l-lactic acid microbead prepared by phase inversion emulsification technique with a simple solvent evaporation พงศกร แก้วดี1 รงั สิมันฌจ์ ชื่นใจ1 จิรศักดิ์ ตรีพรหม2 ปรียาภรณ์ ไชยสัตย์1,3 และ อมร ไชยสัตย์1,3* Pongsakorn Kaewdee1, Rangsimun Cheanjai1, Jirasak Threeprom2, Preeyaporn Chaiyasat1,3 and Amorn Chaiyasat1,3* 1ภาควิชาเคมี คณะวทิ ยาศาสตร์และเทคโนโลยี มหาวิทยาลยั เทคโนโลยรี าชมงคลธญั บุรี อ.ธัญบรุ ี จ.ปทุมธานี 12110 2 บริษทั เอสทีพี เคม โซลูชนั ส์ จากดั อ.บางบวั ทอง จ.นนทบุรี 11110 3หนว่ ยวิจัยออกแบบและพฒั นาวสั ดุขน้ั สงู คณะวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี มหาวทิ ยาลยั เทคโนโลยรี าชมงคลธัญบุรี อ.ธญั บรุ ี จ.ปทุมธานี 12110 1Department of Chemistry, Faculty of Science and Technology, Rajamangala University of Technology Thanyaburi, Thanyaburi, Pathumthani 12110, THAILAND 2STP Chem Solutions Co.Ltd., Bang Bou Thong, Nonthaburi 11110, THAILAND 3Advanced Materials Design and Development (AMDD) Research Unit, Faculty of Science and Technology, Rajamangala University of Technology Thanyaburi, Pathumthani 12110, THAILAND *Corresponding Author E-mail: [email protected] ARTICLE INFO ABSTRACT Article history: In recent year, the use of plastic microbeads in the Received 24 November 2018 production of some cosmetic and personal care products is Accept 17 December 2018 widely prohibited because the microbeads derived from Online 21 December 2018 petrochemical monomer is difficult to degrade in a short time. In addition, they transport toxic chemicals into the environment. doi.org/10.14456/rj-rmutt.2018.4 Therefore, this research aims to study the preparation of hollow polymer microbeads using biodegradable and environmental Keywords: microbead, friendly polymer as poly-l-lactic acid (PLLA). PLLA microbeads poly-l-lactic acid, phase inversion emulsification





Research Journal Rajamangala University of Technology Thanyaburi, ISSN 1686-8420, Vol 17, Issue 2, 2018 44 เ อ น ไ ซ ม์ ( ดั ด แ ป ล ง ม า จ า ก Polymer เพ่ือลดแรงตึงระหว่างผิว (Interfacial tension) สุดท้าย computer engineering 05) จะทาให้ได้อนุภาคพอลเิ มอรท์ ี่มีช่องว่าง [34-38] อย่างไร ก็ตาม วิธีท่ีกล่าวมาข้างต้นมีขั้นตอนค่อนข้างยุ่งยาก ไม่ โดยทั่วไปไมโครบีดที่มีช่องว่าง นิยมนามาใช้ใน สามารถทาให้เสร็จสิ้นภายในขัน้ ตอนเดยี วและอาจจะเกิด อุตสาหกรรมเคร่ืองสาอาง เนื่องจากสมบัติการกระเจิง อนุภาคพอลิเมอร์ข้ึนใหม่ในช้ันน้าได้ง่าย ทาให้ได้อนุภาค แสงทด่ี ีรวมทั้งมนี า้ หนักที่เบา [19-26] การเตรยี มอนุภาค พอลเิ มอรท์ ีม่ ีช่องว่างนอ้ ยกว่าที่ควรจะเป็น นอกจากน้ี ใน พอลิเมอร์ที่มีช่องว่างมีอยู่หลายวิธี เช่น การใช้แม่แบบ ปัจจุบันอนุภาคพอลิเมอรท์ ี่มีช่องว่าง จะใช้พอลิเมอรท์ ี่ไม่ (Template) และการอาศัยการแยกวัฏภาคภายใน สามารถย่อยสลายได้ทางชีวภาพ ในขณะท่ีการใช้ (Internal phase separation) อนุภาค ในกรณีของการ พอลิเมอร์ที่สามารถย่อยสลายได้ตามธรรมชาติยังมี ใช้แม่แบบ จะเตรียมได้โดยการนาอนุภาคพอลิเมอร์หรือ การศึกษาน้อย โดยท่ีมีรายงานสามารถเตรียมได้สองวิธี อนภุ าคอนนิ ทรยี ม์ าเป็นแม่แบบ แล้วทาการเตรียมเปลอื ก คือ การเตรียมอิมัลชันแบบ “ช้ันน้า1 ในน้ามัน ในชั้น (Shell) พอลิเมอร์หุ้มที่ผิวของอนุภาคแม่แบบโดยอาศัย น้ า 2” (water1 in oil in water2; W1/O/W2) [39, 40] แรงดึงดูดระหว่างประจุระหว่างพอลิเมอร์ที่นามาเคลือบ แ ล ะ แ บ บ ก า ร อั ด ฟ อ ง อ า ก า ศ เ ข้ า ไ ป ภ า ย ใ น อ นุ ภ า ค กับผิวของอนุภาคแม่แบบ [27, 28] หรือสังเคราะห์ พอลิเมอร์ [21, 24, 25] อย่างไรก็ตาม ทั้งสองวิธียังมี พอลิเมอร์บนผิวของแม่แบบ [29, 30] ก่อนทาการสกัด ข้อด้อยท่ีสาคัญบางประการ เช่น ในกรณีของการเตรียม อนุภาคแม่แบบซึ่งเปน็ แกน (Core) ออก ทาให้ได้อนุภาค อิมัลชันแบบ ช้ันน้า1 ในน้ามัน ในช้ันน้า2 ต้องทาสอง พอลิเมอร์ที่มีช่องว่าง อย่างไรก็ตาม การเตรียมด้วยวิธีน้ี ขั้นตอนและควบคุมช่องว่างภายในอนุภาคค่อนข้างยาก ค่อนข้างยุ่งยากและส้ินเปลือง เน่ืองจากต้องสูญเสีย เน่อื งจากชอ่ งวา่ งที่เกิดจากช้ันของน้า1 กระจายตวั ภายใน อนุภาคแม่แบบจานวนมาก กรณีการอาศัยการแยก หยดของช้ันน้ามัน โดยในข้ันตอนการกระจายชั้นน้า1 ใน วัฏภาคภายใน โดยอาจจะเริ่มต้นจากการใช้เม็ด (Seed) น้ามัน ลงในชัน้ น้า2 ชน้ั น้า1 จะหลุดออกมาผสมกบั ชัน้ นา้ 2 พอลิเมอร์เร่ิมต้น แล้วทาการเติมตัวทาละลายอินทรีย์ ได้ง่าย ในขณะที่วิธีท่ีสอง จะต้องอาศัยแรงอัดอากาศเข้า และ/หรอื มอนอเมอร์เข้าไปภายใน เม่ือทาการสังเคราะห์ ไปในอนุภาค/หยดมอนอเมอร์ ซ่ึงเป็นวิธีค่อนข้างยุ่งยาก พอลิเมอร์ จะเกิดการแยกวัฏภาคระหว่างตัวทาละลาย ซับซอ้ น และขยายเป็นระดับอตุ สาหกรรมไดย้ าก อินทรีย์กับพอลิเมอร์ โดยตัวทาละลายอินทรีย์เป็นแกน และพอลิเมอร์เป็นเปลอื ก เมื่อทาการระเหยตัวทาละลาย การเตรียมหยดน้ามันโดยวิธีอิมัลชันแบบกลับ อินทรีย์ จะได้อนุภาคพอลิเมอร์ท่ีมีช่องว่าง [20, 31-33] วัฏภาค (Phase inversion emulsification; PIE) โดย หรืออาศัยการเข้าไปอยู่ในอนุภาคพอลิเมอร์ของสารลด การนาสารลดแรงตึงผิวละลายในสารละลายพอลิเมอร์ แรงตงึ ผวิ ชนดิ ไมม่ ีประจุ (Non-ionic emulsifier) ภายใต้ (น้ามัน) หลังจากนั้นค่อย ๆ เติมน้าที่มีสารลดแรงตึงผิว สภาวะความหนืดตา่ ท่มี ีการเติมมอนอเมอร์ลงไปในระบบ ชนิดมีประจุ ท่ีอัตราการป่ันความเร็วต่า เมื่อปริมาณ และมอนอเมอร์ซึมเข้าไปในอนุภาค หากสารเหล่าน้ีมี ของวัฏภาคของน้ามากกว่าวัฏภาคของสารอินทรีย์ หยด ความเข้มข้นมากเกินค่าการละลาย จะประกอบตัวเอง ของสารละลายอินทรีย์จะเกิดข้ึน เนื่องจากสารลดแรงตึง ภายในอนุภาคทาให้เกิดพื้นท่ีชอบน้าภายใน ทาให้น้า ผิวที่อยู่ในสารละลายพอลิเมอร์ จะเคล่ือนท่ีออกมาอยู่ที่ สามารถเขา้ ไปในอนภุ าคพอลิเมอรเ์ ป็นหยดเลก็ ๆ ได้ เมื่อ ผิวของหยดสารละลายพอลิเมอร์ซ่ึงจะทางานร่วมกันกับ ทาการสังเคราะห์พอลิเมอร์ หยดน้าจะค่อย ๆ รวมตัวกนั สารลดแรงตึงผิวที่ละลายในวัฏภาคของน้าป้องกันการ รวมตัวกันของหยดสารละลายพอลิเมอร์ทาให้มีความ

Research Journal Rajamangala University of Technology Thanyaburi, ISSN 1686-8420, Vol 17, Issue 2, 2018 45 เสถียรสูง ดังน้ัน ในงานวิจัยนี้จึงมุ่งเน้นที่จะเตรียม การศึกษาสภาวะที่เหมาะสมในการเตรียมพอลิแอล ไมโครบีดที่มีช่องว่างจากพอลิแลคติกแอซิด โดยใช้วิธีท่ี แลคติกแอซิดไมโครบีดท่ีมีชอ่ งว่าง ง่าย ทาการเตรียมเพียงขั้นตอนเดียวและสามารถนาไป ประยุกต์ใช้ในระดับอุตสาหกรรมได้ โดยจะใช้การระเหย การเตรียมพอลิแอลแลคติกแอซิดไมโครบีดด้วย ตัวทาละลาย ร่วมกับการเตรียมหยดน้ามันโดยวิธีอิมัลชัน เทคนิคการระเหยตัวทาละลายโดยการเตรียมหยดแบบ แบบกลับวัฏภาค โดยจะศึกษาผลของมวลโมเลกุลและ กลับวัฎภาค จะใช้พอลิไวนิลแอลกฮอลล์ที่เปอร์เซ็นต์ ปริมาณของสารลดแรงตึงผิวต่อการเกิดไมโครบีดที่มี ไฮโดรไลซสิ 98-100 เปอร์เซ็นต์ (นา้ หนกั โมเลกลุ 26,000 ช่องวา่ งของพอลิแลคติกแอซดิ กรัมต่อโมล) และเปอร์เซ็นต์ไฮโดรไลซิส 87-90 เปอร์เซ็นต์ (น้าหนักโมเลกุล 100,000 กรัมต่อโมล) เป็น วิธดี าเนินการวจิ ยั สารลดแรงตึงผิวในช้ันน้ามัน โดยทาการศึกษาอัตราส่วน ของพอลิแอลแลคติกแอซิดต่อพอลิไวนิลแอลกอฮอล์ที่ สารเคมี อัตราส่วน 40:1 20:1และ 10:1 เปอร์เซ็นต์โดยน้าหนัก โดยมีข้ันตอนในการเตรียมดังน้ี คือ นาพอลิแอลแลคติก พอลิแอลแลคติกแอซิด (Poly-l-lactic acid; แอซิดและพอลิไวนิลแอลกฮอลลล์ ะลายในไดคลอโรมีเทน PLLA; เกรดทางการค้า) ที่มีมวลโมเลกุล (MW) 77,000 เรียกว่าชั้นน้ามัน จากน้ันค่อยๆหยดสารละลายโซเดียม กรัม/โมล พอลิไวนิลแอลกอฮอล์ (Polyvinyl alcohol; โดเดซิลซลั เฟต 0.1 เปอรเ์ ซน็ ตโ์ ดยน้าหนกั ลงในช้ันน้ามัน PVA, hydrolysis 98-100% MW 26,000 and ท่ีอัตราการหยด 4 มิลลิลิตรต่อนาที พร้อมกับปั่นด้วย hydrolysis 87-90% MW 100,000 กรัม/โมล) เป็นสาร ใบพดั ทีค่ วามเรว็ 500 รอบตอ่ นาที จะได้สารแขวนลอยท่ี ลดแรงตงึ ผวิ ไดคลอโรมเี ทน (Dichloromethane; DCM, มีลักษณะคลา้ ยน้านม จากนนั้ นาไประเหยไดคลอโรมีเทน Analytical Grade, RCI LABSCAN) เป็นตัวทาละลาย ออก โดยป่ันกวนเบา ๆ จะได้พอลิแอลแลคติกแอซิด และโซเดยี มโดเดซิลซัลเฟต (Sodium dodecyl sulfate; ไมโครบีดดังรูปท่ี 2 โดยสภาวะการทดลองแสดงดัง SDS, Technical Grade, Ajax Finechem) เป็นสารลด ตารางท่ี 1 แรงตึงผิวร่วม รูปที่ 2 การเตรียมอนุภาคพอลิแอลแลคติกแอซิดด้วยเทคนิคการระเหยตัวทาละลายโดยการเตรียมหยดแบบกลับ วฎั ภาค