โดย ... ผศ.ดร.สมชาย ชวนอุดม
ศูนย์นวัตกรรมเทคโนโลยีหลังการเก็บเกี่ยว : หน่วยงานร่วมมหาวิทยาลัยขอนแก่น ภาควิชาวิศวกรรมเกษตร คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยขอนแก่น 40002
ข้าวเป็น พืชที่มีความสำคัญต่อทั้งเศรษฐกิจ สังคม และการเมืองของไทย การผลิตข้าวมีหลายขั้นตอน โดยการเก็บเกี่ยวเป็นขั้นตอนสำคัญที่ส่งผลต่อคุณภาพและปริมาณของผลผลิต ปริมาณการผลิต ข้าวที่มีอยู่เป็นจำนวนมากของประเทศไทย หากเกิดความสูญเสียจากการเก็บเกี่ยวจะส่งผลต่อความเสียหายทางเศรษฐกิจของ ประเทศอย่างมากทั้งในด้านปริมาณและมูลค่า ในปัจจุบันการใช้เครื่องเกี่ยวนวดกำลังได้รับความนิยมจากเกษตรกรอย่างแพร่ หลายและมีการใช้งานขยายไปทุกภูมิภาคของประเทศ ในบางพื้นที่ที่มีแปลงนาขนาดเล็กหรือมีต้นไม้มากไม่เหมาะแก่การใช้งาน เครื่องเกี่ยวนวด ก็ได้มีการรวมแปลงเพื่อให้เป็นแปลงมีขนาดใหญ่ขึ้นและ/หรือมีการตัดและขุด ต้นไม้ที่อยู่ในนาออก ทั้งนี้เพราะการใช้เครื่องเกี่ยวนวดช่วยให้เกษตรกรลดค่าใช้จ่ายจากวิธีการ เก็บเกี่ยวโดยใช้แรงงานคน นอกจากนี้ยังเป็นการทำงานที่เบ็ดเสร็จไมยุ่งยาก รวดเร็ว และไม่ต้องจัดการอะไรภายหลังการเก็บเกี่ยวมากนัก สามารถนำข้าวไปจำหน่ายได้ทันที อีกทั้งเกษตรกรหลายรายมีอาชีพอื่นนอกจากการเพาะปลูกข้าวจึงจำเป็นต้องเร่ง รีบเก็บเกี่ยวเพื่อที่จะมีเวลาไปประกอบอาชีพนั้นๆ ผลพลอยได้อีกด้านหนึ่งจากการใช้เครื่องเกี่ยวนวดคือการมีโอกาสช่วยเพิ่ม เปอร์เซ็นต์ต้นข้าวจากวิธีเก็บเกี่ยวโดยแรงงานคนอีกประมาณ 9 เปอร์เซ็นต์ (วินิต และคณะ, 2542: สมชาย, 2543) ทั้งนี้เพราะการเก็บเกี่ยวโดยแรงงานคนต้องมีการตากแผ่ฟ่อนข้าว ยิ่งตากนานเท่าไหร่ ยิ่งทำให้เปอร์เซ็นต์ต้นข้าวลดลงเนื่องจากความแตกต่างที่ค่อนข้างมากของสภาพ อากาศในเวลากลางวันและกลางคืนในฤดูเก็บเกี่ยวเกษตรกรนิยมขายข้าวทันทีภาย หลังการเก็บเกี่ยวด้วยเครื่องเกี่ยวนวดโรงสีที่รับซื้อจะต้องนำข้าวที่มี ความชื้นสูงไปอบลดความชื้น ซึ่งการอบลดความชื้นทำให้เมล็ดข้าวไม่ถูกกระทบกระเทือนมากเท่ากับจากการตาก แผ่ในแปลงนาส่งผลให้ได้เปอร์เซ็นต์ต้นข้าวที่สูงกว่าในปจัจุบันคาดว่ามี เครื่องเกี่ยวนวดข้าวใช้งานอยู่ภายในประเทศประมาณ 10,000 เครื่อง (วินิต, 2553) โดยเกือบทั้งหมดผลิตในประเทศไทย และใช้งานในลักษณะของการรับจ้างเกี่ยวนวดแบบเหมาจ่ายต่อหน่วยพื้นที่
เครื่องเกี่ยวนวดเป็นเครื่องที่มีระบบการทำงานทั้งเกี่ยว นวด และทำความสะอาดอยู่ในเครื่องเดียว ประเทศไทยพัฒนาเครื่องเกี่ยวนวดมาจากเครื่องของต่างประเทศ ชุดหัวเกี่ยวและระบบลำเลียงพัฒนามาจากเครื่องเกี่ยวนวดของประเทศทางแถบตะวัน ตก โดยนำชิ้นส่วนทั้งของเครื่องเกี่ยวนวด รถยนต์หรือเครื่องจักรกลต่าง ๆ มาดัดแปลง ส่วนชุดนวดและชุดทำความสะอาดดัดแปลงมาจากเครื่องนวดแบบไหลตามแกนของไทยซึ่ง เป็นการพัฒนาและปรับปรุงมาจากเครื่องนวดแบบไหลตามแกนของสถาบันวิจัยข้าวนานา ชาติ หรือ International Rice Research Institute (IRRI) ประเทศไทยได้พัฒนาและปรับปรุงเครื่องเกี่ยวนวดข้าว (ภาพที่ 1) จนเหมาะกับสภาพการทำงานในประเทศ
ภาพที่ 1 เครื่องเกี่ยวนวดที่พัฒนาขึ้นภายในประเทศ
สมรรถนะการทำงานของเครื่องเกี่ยวนวดข้าวเป็นสิ่งที่สำคัญโดยเฉพาะสมรรถนะ ด้านความสูญเสียจากการเก็บเกี่ยว ในการทำงานของเครื่องเกี่ยวนวดข้าว ชุดการทำงานที่ส่งผลต่อความสูญเสียของผลผลิตแบ่งออกได้เป็น 3 ชุด คือ ชุดหัวเกี่ยว ชุดนวด และชุดทำความสะอาด ดังนั้นบทความนี้จึงนำเสนอถึงลักษณะการทำงานที่ส่งผลต่อความสูญเสียการเก็บ เกี่ยวของชุดการทำงานทั้งสาม
ปัจจัยที่มีผลต่อความสูญเสียจากการเก็บเกี่ยวข้าวโดยใช้เครื่องเกี่ยวนวด
เครื่องเกี่ยวนวดข้าวเป็นเครื่องที่มีระบบการทำงานทั้งเกี่ยวและ นวด รวมทั้งการทำความสะอาดอยู่ภายในเครื่องเดียว ชุดการทำงานหลัก ที่ทำให้เกิดความสูญเสียจากการเก็บเกี่ยวมี 3 ชุด ดังนี้ชุดหัวเกี่ยว ในการทำงานประกอบด้วย ล้อโน้มทำหน้าที่เกาะต้นพืชที่ล้มและหรือโน้มต้นพืชที่ตั้งให้เข้ามาหาชุดใบ มีด ชุดใบมีดตัดต้นพืชและถูกล้อโน้โน้มส่งต่อเข้ามายังเกลียวลำเลียงหน้า เพื่อรวบรวมต้นพืชมายังส่วนกลางของชุดหัวเกี่ยวสำหรับส่งเข้าชุดคอลำเลียง เพื่อกวาดพาต้นพืชส่งต่อไปยังชุดนวด (ภาพที่ 2) จากลักษณะการทำงานดังกล่าว ปัจจัยเนื่องจากการทำงานของชุดหัวเกี่ยวที่สำคัญที่มีผลต่อความสูญเสียจาก การเกี่ยว มีดังนี้
ภาพที่ 2 การทำงานของชุดหัวเกี่ยว
- ดัชนีล้อโน้ม หรืออัตราส่วนความเร็วเชิงเส้นปลายซี่ล้อโน้มกับความเร็วขับเคลื่อนเป็น ปัจจัยการทำงานที่สำคัญ การเก็บเกี่ยวที่ใช้ดัชนีล้อโน้มต่ำเกินไปทำให้การกวักข้าวที่ถูกตัดแล้ว เข้ามายังชุดหัวเกี่ยวไม่ทันเกิดการร่วงหล่นก่อนถูกส่งเข้ามายังชุดหัว เกี่ยวและการทำงานที่ใช้ดัชนีล้อโน้มสูงเกินไปทำให้ล้อโน้มกวักตีข้าวมาก เกินไปทำให้ข้าวร่วงออกจากรวง จากการศึกษาของวินิต และคณะ (2547) พบว่าดัชนีล้อโน้มในช่วง 2.5 ถึง 4.5เหมาะสมกับการเก็บเกี่ยวข้าวพันธุ์ขาวดอกมะลิ 105 และพันธุ์ชัยนาท 1 ทั้งในสภาพข้าวต้นตั้งและต้นล้ม
- ความเร็วของใบมีดตัด ในการเก็บเกี่ยว ต้นข้าวจะไม่ถูกตัดและถูกชุดใบมีดรูดรวงส่งผลต่อเมล็ดที่ร่วงหล่นเมื่อใช้ ความเร็วของใบมีดต่ำเกินไปแต่เมื่อใช้ความเร็วของใบมีดตัดสูงเกินไปจะทำให้ ชุดหัวเกี่ยวเกิดการสั่นสะเทือนสูงมีผลให้ต้นข้าวขณะที่ถูกตัดเกิดการสั่น สะเทือนส่งผลต่อการร่วงหล่นที่เพิ่มขึ้น
- อายุการทำงานของใบมีดตัด ใบมีดที่มีอายุการทำงานมากจะมีความคมของใบมีดน้อยกว่าใบมีดที่มีอายุการทำ งานน้อย ความคมของใบมีดที่น้อยทำให้การตัดต้นข้าวไม่ดีนักบางครั้งทำให้เกิดการ รูดรวงส่งผลต่อความสูญเสีย
- - ความชื้นของเมล็ด เมล็ดที่มีความชื้นสูงจะมีแรงยึดเหนี่ยวระหว่างเมล็ดกับรวงสูงกว่าเมล็ดที่ มีความชื้นต่ำ ทำให้ในขณะเก็บเกี่ยวแรงยึดเหนี่ยวนี้จึงมีผลต่อความสูญเสียจากการเกี่ยว
ภาพที่ 3 หลักการทำงานของชุดนวดแบบไหลตามแกน ที่มา: Khan (1986)
- ความเร็วลูกนวด ในการนวดข้าว ลูกนวดที่มีความเร็วสูงจะทำให้มีความรุนแรงในการนวดสูงทำให้เมล็ดหลุดออก จากรวงได้ดีกว่าลูกนวดที่มีความเร็วต่ำ นอกจากนี้ความเร็วที่สูงของลูกนวดทำให้มีแรงเหวี่ยงภายในชุดนวดสูงเช่นกัน ส่งให้เมล็ดที่ถูกนวดแล้วมีแรงเหวี่ยงสูงจึงถูกเหวี่ยงให้หลุดผ่านตะแกรงนวด ได้ดีกว่าลูกนวดที่มีความเร็วต่ำ แต่ความเร็วที่สูงส่งผลต่อปริมาณเมล็ดที่สูงเช่นกันเนื่องจากความรุนแรงใน การนวดที่มีค่าสูง
- มุมครีบวงเดือนจากแนวเพลาลูกนวด ความเร็วในการไหลตามแกนของวัสดุในชุดนวดขึ้นอยู่กับมุมของครีบวงเดือน มุมครีบจากแนวเพลาลูกนวดที่มีค่าสูงทำให้วัสดุมีความเร็วในการไหลตามแกนได้ ช้ากว่ามุมครีบที่มีค่าต่ำ ความเร็วของวัสดุที่มีค่าต่ำทำให้วัสดุมีเวลาในการถูกนวดและคัดแยกเมล็ดออก จากฟางมากกว่าความเร็วที่มีค่าสูง ซึ่งมีผลโดยตรงต่อความสูญเสีย
- อัตราการป้อน มีผลต่อความสูญเสียเนื่องจากการเพิ่มอัตราการป้อนเป็นการเพิ่มวัสดุเข้าไปใน ชุดนวดต่อหน่วยเวลาที่เท่ากันส่งผลให้ชุดนวด ทำการนวดและการคัดแยกเมล็ดออกจากฟางไม่ทันซึ่งมีผลต่อความสูญเสียจากชุดนวด ที่เพิ่มขึ้น
- ความชื้นของเมล็ด มีผลต่อความสูญเสียจากชุดนวดเนื่องมาจากความชื้นของเมล็ดที่สูงทำให้มีความ เสียดทานระหว่างเมล็ดกับฟางสูง รวมทั้งมีแรงยึดระหว่างเมล็ดกับรวงที่สูงเช่นกัน ซึ่งส่งต่อการนวดและการคัดแยกเมล็ดออกจากฟางในชุดนวดทำได้ยากกว่าข้าวที่มี ความชื้นของเมล็ดต่ำ
- อัตราส่วนเมล็ดต่อฟาง มีผลต่อความสูญเสียจากชุดนวดเนื่องมาจากอัตราส่วนเมล็ดต่อฟางที่เพิ่มขึ้น เป็นการลดปริมาณฟางที่เข้าไปนวดส่งผลให้ชุดนวด ทำการนวดและคัดแยกเมล็ดออกจากฟางได้ง่ายขึ้นซึ่งส่งผลต่อความสูญเสียที่ลดลง
ชุดทำความสะอาด ประกอบอุปกรณ์ที่สำคัญ 2 ส่วนคือ ตะแกรงทำความสะอาด (ภาพที่ 4) ทำหน้าที่แยกเศษหรือท่อนฟางให้ออกจากเมล็ดที่ผ่านตะแกรงนวดลงมาหลังการนวด โดยการเขย่าไป-มา อุปกรณ์นี้ทำงานรวมกับชุดพัดลมที่อยู่ใต้ตะแกรงทำความสะอาด โดยชุดพัดลมเป่าเศษฝุ่น ข้าวลีบ เศษฟาง และสิ่งเจือปนอื่น ๆ ที่มีน้ำหนักเบากว่าเมล็ดข้าวเปลือกให้แยกจากเมล็ดออกไปท้ายเครื่องผ่านแผ่น กั้นท้ายตะแกรงทำความสะอาด ส่วนรวงที่ถูกนวดไม่หมดหรือท่อนฟางถูกเขย่าจนหลุดออกไปจากตะแกรงทำความสะอาด ลงสู่เกลียวลำเลียงเพื่อลำเลียงกลับไปนวดซ้ำ ส่วนเมล็ดที่ผ่านตะแกรงและพัดลมทำความสะอาดร่วงลงไปยังเกลียวลำเลียงผลผลิต เพื่อนำผลผลิตไปบรรจุกระสอบหรือถังเก็บเมล็ดต่อไป โดยปัจจัยเนื่องจากการทำงานของชุดนวดที่สำคัญที่มีผลต่อความสูญเสียจากชุด นวดมีดังนี้
ภาพที่ 4 Cleaning unit ที่มา: พินัย และคณะ (2546)
- ความลาดเอียงของตะแกรง ตะแกรงที่มีความลาดเอียงต่ำจะทำให้เมล็ดไหลผ่านตะแกรงเร็วเกินไปส่งผลให้ ความสูญเสียมีค่าเพิ่มขึ้น ส่วนตะแกรงที่มีความลาดเอียงสูงเกินไปทำให้พื้นที่ของรูตะแกรงในแนวดิ่งที่ เมล็ดจะสามารถลอดผ่านได้ลดลง ส่งผลให้เมล็ดลอดผ่านได้ยากขึ้นมีผลต่อความสูญเสียที่เพิ่มขึ้น จากการศึกษาของวินิต และคณะ (2546) พบว่าตะแกรงทำความสะอาดควรมีความลาดเอียงระหว่าง 8 ถึง 11 องศาจากแนวระดับ
- ความเร็วของตะแกรง มีผลต่อความสูญเสียจากการทำความสะอาด เนื่องจากความเร็วของตะแกรงที่สูงทำให้เมล็ดไหลผ่านตะแกรงได้เร็วกว่าความ เร็วของตะแกรงที่ต่ำ ส่งผลให้เมล็ดลอดผ่านตะแกรงได้ไม่ทันและถูกขับทิ้ง โดยความเร็วของตะแกรงที่เหมาะสมควรใช้งานระหว่าง 0.58 ถึง 0.66 เมตรต่อวินาที (วินิต และคณะ, 2546)
- ขนาดรูตะแกรง เมล็ดสามารถลอดผ่านรูตะแกรงที่มีขนาดใหญ่ได้ดีกว่ารูตะแกรงที่มีขนาดเล็ก แต่สิ่งเจือปนก็สามารถลอดผ่านได้ดีเช่นกัน เครื่องเกี่ยวนวดข้าวโดยทั่วไปนิยมใช้รูตะแกรงขนาด 16 ถึง 19 มิลลิเมตร
- ความเร็วลมทำความสะอาด ความเร็วของลมสูงนอกจากจะพัดพาเอาสิ่งเจือปนออกได้ดีและทำให้ผลผลิตที่ได้มี ความสะอาดสูงแต่ก็สามารถพัดพาเอาเมล็ดออกมากเช่นกันเมื่อใช้ความเร็วลมสูงทำ ให้มีความสูญเสียจากการทำความสะอาดในระดับสูง จากการศึกษาของวินิต และคณะ (2541) ควรใช้ความเร็วลมทำความสะอาดระหว่าง 7.5 ถึง 8.3 เมตรต่อวินาที
- ความชื้นของเมล็ด มีผลต่อความเสียดทาน และน้ำหนักของวัสดุ ความชื้นที่สูงทำให้มีความเสียดทานระหว่างเมล็ดและสิ่งเจือปนสูง รวมทั้งน้ำหนักของวัสดุมีผลทำให้ลมทำความสะอาดเป่าสิ่งเจือปนและเมล็ดออกได้ ยาก ส่งผลต่อความสูญเสียที่มีค่าต่ำ แต่ทำให้มีเปอร์เซ็นต์ความสะอาดมีค่าต่ำตามไปด้วย
- อัตราการป้อน หรือปริมาณผลผลิตที่ถูกทำความสะอาดต่อหน่วยเวลาเมื่อมีค่าสูงทำให้การทำความ สะอาดไม่ทันเกิดมีเมล็ดล้นออกจากตะแกรงทำความสะอาด และปริมาณเมล็ดที่มากทำให้ไปอุดตันช่องที่ลมจะทำความสะอาดรวมกับตะแกรงส่งผล ให้ความแรงของลมลดลง ซึ่งมีผลต่อความสูญเสียที่ลดลงแต่ทำให้การกำจัดมีสิ่งเจือปนออกจากผลผลิตลด ลงตามไปด้วย
- ความสูงของแผ่นกั้นท้ายตะแกรงทำความสะอาด อุปกรณ์นี้ทำหน้าที่ในการกั้นวัสดุที่ถูกเป่าออกท้ายตะแกรง แผ่นกั้นท้ายที่สูงจะทำหน้าที่ในการดักเมล็ดได้ดีกว่าแผ่นกั้นท้ายที่ต่ำส่ง ผลให้มีความสูญเสียจากการทำความสะอาดน้อยกว่า แต่สามารถดักสิ่งเจือปนที่จะถูกเป่าออกได้เช่นกัน และสิ่งเจือปนที่ถูกดักไว้จะตกลงสู่เกลียวลำเลียงกลับไปนวดซ้ำ ถ้าสิ่งเจือปนถูกดักมากจะมีผลให้เกลียวลำเลียงเกิดการติดขัดได้
เอกสารอ้างอิง
- พินัย ทองสวัสดิ์วงศ์ และคณะ. 2546. คูมื่อการใช้เครื่องนวดข้าวเกษตรพัฒนา.พิมพ์ครั้งที่ 4. บริษัทเกษตรพัฒนาจำกัด.
- วินิต ชินสุวรรณ, นิพนธ์ ป้องจันทร์, สมชาย ชวนอุดม, วราจิต พยอม. 2547. ผลของดัชนีล้อโน้มที่มีต่อความสูญเสียในการเกี่ยวของเครื่องเกี่ยวนวด ข้าว. ว.สมาคมวิศวกรรมเกษตรแห่งประเทศไทย (ว. สวกท.). 10(1):7-9.
- วินิต ชินสุวรรณ, นิพนธ์ ป้องจันทร์, สมชาย ชวนอุดม, วราจิต พยอม. 2546. ผลของความลาดเอียงและความเร็วของตะแกรงทำความสะอาดที่มีต่อ สมรรถนะการทำความสะอาดของเครื่องนวดข้าวแบบไหลตามแกน. ว.สวกท. 10(1):25-30.
- วินิต ชินสุวรรณ, ณรงค์ ปัญญา, ศรีสมร ทวีโชคชาญชัย. 2541. การศึกษาปัจจัยสำหรับออกแบบเครื่องทำความสะอาดข้าวเปลือกหอมมะลิในระดับ กลุ่มเกษตรกร. ว. วิจัย มข. 3(2): 19-30.
- วินิต ชินสุวรรณ. 2553. การศึกษาประเมินประสิทธิภาพเครื่องเกี่ยวนวดข้าวเพื่อลดความสูญเสียและเพิ่ม ศักยภาพในการส่งออก. รายงานโครงการวิจัยฉบับสมบูรณ์ เสนอต่อ สำนักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ (สวทช.)
- วินิต ชินสุวรรณ, สมชาย ชวนอุดม, วสุ อุดมเพทายกุล, วราจิต พยอม, ณรงค์ ปัญญา. 2542. ความสูญเสียในการเก็บเกี่ยวข้าวหอมมะลิโดยใช้แรงงานคนและใช้เครื่องเกี่ยว นวด. ว. วิจัย มข. 4(2): 4-7.
- สมชาย ชวนอุดม. 2550. การทำนายความสูญเสียจากระบบการนวดของเครื่องเกี่ยวนวดข้าวแบบไหลตามแกน. วิทยานิพนธป์ ริญญาปรัชญาดุษฎีบัณฑิต สาขาวิศวกรรมเครื่องจักรกลเกษตร. มหาวิทยาลัยขอนแก่น, ขอนแก่น. 190 หน้า
- สมชาย ชวนอุดม. 2543. การศึกษาความสูญเสียจากระบบการเก็บเกี่ยวข้าวหอมมะลิโดยแรงงานคนและการเก็บ เกี่ยวโดยใช้เครื่องเกี่ยวนวด. วิทยานิพนธ์ปริญญาวิศวกรรมศาสตรมหาบัณฑิต สาขาวิศวกรรมเครื่องจักรกลเกษตร. มหาวิทยาลัยขอนแก่น, ขอนแก่น. 104 หน้า.
- Khan, A.U. 1986. The Asian Axial-Flow Threshers. Proceeding of the International Conference on Small Farm Equipment for Developing Countries. USA: McGraw-Hill.
