งานวิจัยด้านการอบแห้งพลังงานแสงอาทิตย์


ประเทศไทยเป็นประเทศเกษตรกรรม ผลิตผลการเกษตรส่วนใหญ่ต้องแปรรูปหลังการเก็บเกี่ยวด้วยกระบวนการอบแห้งหรือตากแห้ง เกษตรกรส่วนใหญ่ยังคงตากแห้งผลผลิตการเกษตรด้วยการตากแห้งตามธรรมชาติ ซึ่งมักประสบปัญหาผลิตภัณฑ์ที่ได้มีการปนเปื้อนและเสียหายจากการรบกวนของแมลงและสัตว์ต่าง ๆ รวมถึงการเปียกฝน ห้องปฏิบัติการวิจัยพลังงานแสงอาทิตย์จึงได้เริ่มดำเนินการวิจัยเพื่อพัฒนาโรงอบแห้งพลังงานแสงอาทิตย์สำหรับการแก้ปัญหาการอบแห้งดังกล่าว


งานวิจัยดังกล่าวเริ่มในปี พ.ศ. 2522 โดย อ. เสริม จันทร์ฉาย ได้ทำการสร้างและทดสอบเครื่องอบแห้งพลังงานแสงอาทิตย์แบบตู้ที่ใช้การพาความร้อนตามธรรมชาติสำหรับอบแห้งกล้วย โดยอบแห้งกล้วยได้ครั้งละประมาณ 10 กิโลกรัม


ในปี พ.ศ. 2529 คณะนักวิจัยของห้องปฏิบัติการวิจัยพลังงานแสงอาทิตย์โดย อ. เสริม จันทร์ฉาย ได้ร่วมกับอาจารย์จากสถาบันเทคโนโลยีพระจอมเกล้าพระนครเหนือ ได้ทำการพัฒนาระบบอบแห้งพลังงานแสงอาทิตย์ สำหรับอบแห้งข้าวเปลือก ซึ่งมีส่วนบนใช้อบแห้งและส่วนล่างสำหรับเก็บข้าวที่แห้งแล้ว


รูปที่ 1. ระบบอบแห้งพลังงานแสงอาทิตย์สำหรับอบแห้งข้าวเปลือก

เนื่องจากระบบอบแห้งพลังงานแสงอาทิตย์ที่พัฒนาที่สถาบันอื่น ๆ มักมีระบบขนาดเล็กสำหรับใช้งานในครัวเรือน มีความจุไม่เพียงพอสำหรับการใช้งานในเชิงพาณิชย์ ดังนั้น นักวิจัยของห้องปฏิบัติการวิจัยพลังงานแสงอาทิตย์จึงได้ทำการดัดแปลงเครื่องอบแห้งแบบอุโมงค์ลมซึ่งพัฒนาที่มหาวิทยาลัยโฮเฮนไฮม์ ประเทศเยอรมนี เพื่อนำมาใช้ในการอบแห้งกล้วย (รูปที่ 2) ซึ่งสามารถอบแห้งกล้วยได้ครั้งละ 100 กิโลกรัม

รูปที่ 2. เครื่องอบแห้งแบบอุโมงค์ลมสำหรับอบกล้วย


ต่อมาห้องปฏิบัติการวิจัยพลังงานแสงอาทิตย์ได้ร่วมกับสถาบันวิศวกรรมเกษตรเขตร้อน มหาวิทยาลัยโฮเฮนไฮม์ ทำการพัฒนาเครื่องอบแห้งแบบอุโมงค์ลมซึ่งมีเครื่องเผาไหม้แก๊ส (Gas Burnner) สำหรับใช้อบแห้งกล้วยและผลไม้ต่าง ๆ ทั้งนี้เพื่อให้เครื่องอบแห้งสามารถใช้งานได้ต่อเนื่องในช่วงท้องฟ้ามีเมฆหรือฝนตก เครื่องอบแห้งดังกล่าวมีการนำไปใช้งานอบแห้งกล้วยและผลไม้อื่น ๆ ที่ จ. สุโขทัย ลำปาง และปราจีนบุรี


รูปที่ 3. เครื่องอบแห้งแบบอุโมงค์ลมที่ใช้งานที่จังหวัด ก) ลำปาง ข) สุโขทัย ค) นครนายก


เนื่องจากเครื่องอบแห้งดังกล่าวปิดด้านบนด้วยพลาสติกอ่อน ซึ่งมีอายุใช้งานไม่ทน ต้องเปลี่ยนทุก 6 เดือน ดังนั้นนักวิจัยของห้องปฏิบัติการวิจัยพลังงานแสงอาทิตย์ จึงได้พัฒนาเครื่องอบแห้งแบบอุโมงค์ลมที่ใช้กระจกปิดด้านบนและนำผลิตภัณฑ์เข้าออกด้านข้าง เครื่องอบแห้งดังกล่าวได้มีผู้นำไปสาธิตหรือใช้งานตามสถานที่ต่าง ๆ ดังรูป

รูปที่ 4. เครื่องอบแห้งแบบอุโมงค์ลมที่นำผลิตภัณฑ์เข้าออกทางด้านข้าง


ถึงแม้ว่าเครื่องอบแห้งแบบอุโมงค์ลมจะสามารถใช้อบแห้งได้ครั้งละ 100 กิโลกรัม ซึ่งใช้งานในเชิงพาณิชย์ได้ แต่ยังไม่เพียงพอต่อความต้องการของเกษตรกรหรือผู้ประกอบการอุตสาหกรรมการเกษตร ดังนั้น นักวิจัยจากห้องปฏิบัติการวิจัยพลังงานแสงอาทิตย์จึงได้พัฒนาเครื่องอบแห้งพลังงานแสงอาทิตย์แบบกรีนเฮาส์ ซึ่งสามารถอบแห้งผลิตภัณฑ์สดได้ครั้งละ 300 กิโลกรัม ในการพัฒนาต้นแบบเครื่องอบแห้งดังกล่าว ห้องปฏิบัติการวิจัยพลังงานแสงอาทิตย์ได้รับทุนสนับสนุนการวิจัยบางส่วนจากกรมวิเทศสหกรณ์ กระทรวงการต่างประเทศ ตามโครงการการให้ทุนระดับปริญญาโทกับนักศึกษาจากประเทศเพื่อนบ้าน



รูปที่ 5. เครื่องอบแห้งแบบกรีนเฮาส์ที่มีความจุในการอบผลไม้ 300 กิโลกรัม


ต่อมากรมพัฒนาและส่งเสริมพลังงาน ได้มอบหมายให้ห้องปฏิบัติการวิจัยพลังงานแสงอาทิตย์ดำเนินการปรับให้มีสมรรถนะที่ดีขึ้นและมีผู้นำไปใช้งานตามสถานที่ต่าง ๆ ตามรูป



รูปที่ 6. เครื่องอบแห้งแบบกรีนเฮาส์ซึ่งมีผู้นำไปสร้างใช้งาน


เพื่อตอบสนองต่อความต้องการของผู้ประกอบการและรัฐวิสาหกิจชุมชน ซึ่งต้องการเครื่องอบแห้งพลังงานแสงอาทิตย์ ซึ่งอบแห้งได้ครั้งละ 1000 กิโลกรัม กรมพัฒนาและส่งเสริมพลังงานจึงมอบหมายให้ห้องปฏิบัติการวิจัยพลังงานแสงอาทิตย์ดำเนินการพัฒนาเครื่องอบแห้งดังกล่าว โดยติดตั้งใช้งานแห่งแรกที่วิทยาลัยเกษตรปากเซ ประเทศลาว (รูปที่ 7) ต่อมาได้มีรัฐวิสาหกิจชุมชนและปริษัทต่าง ๆ ทำการสร้างและใช้งานเครื่องอบแห้งดังกล่าว ตามรูป



รูปที่ 7. เครื่องอบแห้งแบบกรีนเฮาส์ติดตั้งที่วิทยาลัยเกษตร ปากเซ ประเทศลาว

รูปที่ 8. ตัวอย่างเครื่องอบแห้งแบบกรีนเฮาส์ขนาดความจุ 1000 กิโลกรัม ที่ติดตั้งใช้งานตามสถานที่ต่าง ๆ

ผลงานตีพิมพ์ด้านการอบแห้งพลังงานแสงอาทิตย์และสาขาที่เกี่ยวข้อง

  1. Hirunlabh, J., Keovimol, S., Janjai, S., Khedari, J., Daguenet, M., Elegant, L. Méthode graphique de dimensionnement de la surface d'insolateur assurant à la couverture solaire d'um séchoir à chauffage partiellement solaire, une valeur choisie, COMPLES 1, 2-7, 1990 (in French)
  2. Janjai, S., Esper, A., Mühlbauer, M. Modelling the performance of a large area plastic solar collector, Renewable Energy 21,363-376, 2000
  3. Janjai, S., Esper, A., Mühlbauer, W. A procedure for determining the optimum collector area for a solar grain dryer, Renewable Energy 4(4), 409-416, 1994
  4. Schirmer, P., Janjai, S., Esper, A., Smittabhindu, R., Mühlbauer, W. Experimental investigation of the performance of the solar tunnel dryer for drying bananas, Renewable Energy 15(4), 186-192, 1996
  5. Bala, B. K., Mondol, M.R.A., Biswas, B. K., Das Chowdury, B. L., Janjai, S. Solar drying of pineapple using solar tunnel drier, Renewable Energy 28, 183-190, 2003
  6. Janjai, S., Tung, P. Performance of a solar dryer using hot air from roof-integrated solar collectors for drying herbs and spices, Renewable Energy 30 (14), 2085-2095, 2005
  7. Bala, B.K., Ashraf, M.A., Uddin, M.A., Janjai, S. Experimental and neural network prediction of the performance of a solar tunnel drier for drying jackfruit bulbs and leather, Journal of Food Process Engineering 28, 552-566, 2005
  8. Bala, B.K., Janjai, S. Solar drying of fish (Bombay Duck) using solar tunnel dryer, Journal of International Energy 6 (2), 91-102 , 2005
  9. Janjai, S., Bala, B.K., Tohsing, K., Mahayothee, B., Haewsungcharern, M., Mühlbauer, W., Müller, J. Equilibrium Moisture Content and Heat of Sorption of Longan (Dimocarpus longan Lour.) Drying Technology, 24, 1691–1696, 2006
  10. Janjai, S., Keawprasert, T. Design and performance of a solar tunnel dryer with a polycarbonate cover, International Energy Journal 7(3), 187-194, 2006
  11. Janjai, S., Bala, B.K., Lumlert, N., Mahayothee, B., Haewsungcharern, M., Mühlbauer, W., Müller, J. Moisture diffusivity determination of different parts of longan fruit, International Journal of Food Properties 10, 471–478, 2007
  12. Janjai, S., Khamvongsa, V., Bala, B.K. Development, Design, and Performance of a PV-Ventilated Greenhouse Dryer, International Energy Journal 8, 249-258, 2007
  13. Janjai, S., Bala, B.K., Tohsing, K., Mahayothee, B., Haewsungcharern, M., Müller, J. Moisture sorption isotherms and heat of sorption of longan ( Magnifera Indica L. cv. NAM DOK MAI), International Agricultural Engineering Journal 16(3-4), 159-168, 2007
  14. Janjai, S., Tohsing, K., Bala, B.K. Moisture sorption isotherms of lincheu mushroom (Ganoderma lucidum), Food Science and Technology Research 13(4), 315-320, 2007
  15. Janjai, S., Srisittipokakun, N., Bala, B.K. Experimental and modelling performances of a roof-integrated solar drying system for drying herbs and spices, Energy 33, 91-103, 2008
  16. Smitabhindu, R., Janjai, S., Chankong, V. Optimization of a solar-assisted drying system for drying bananas, Renewable Energy 33, 1523-1531, 2008
  17. Janjai, S., Lamlert, N., Intawee, P., Mahayothee, B., Haewsungcharern, M., Bala, B.K., Müller, J. Finite element simulation of drying of mango, Biosystems Engineering 99, 523-531, 2008
  18. Janjai, S., Lamlert, N., Intawee, P., Mahayothee, B., Haewsungcharern, M., Bala, B.K., Nagle, M., Müller, J. Finite element simulation of drying of longan, Drying Technology 26, 666-674, 2008
  19. Smitabhindu, R., Janjai, S. An Investigation of the performance of a solar-assisted drying system for drying bananas, Journal of Research in Engineering and Technology 5 (1), 73-80, 2008.
  20. Nagle, M. Gonzalez-Azcarraga, J.C., Phupaichitkun, S., Mahayothee, B., Haewsungcharern, M., Janjai, S., Leis, H., Müller, J. Effects of operating practices on performance of a fixed-bed convection dryer and quality of dried longan, International Journal of Food Science and Technology 43, 1979–1987, 2008
  21. Roman, F., Nagle, M., Leis, H., Janjai, S., Mahayothee, B., Haewsungcharoen, M., Müller, J. Potential of roof-integrated solar collectors for preheating air at drying facilities in Northern Thailand, Renewable Energy 34, 1423–1429, 2009
  22. Janjai, S., Intawee, P., Tohsing, K., Mahayothee, B., Bala, B.K., Ashraf, M.A., Müller, J. Neural network modeling of sorption isotherms of longan ( Dimocarpus longan Lour.), Computers and Electronics in Agriculture 66, 209-214, 2009
  23. Janjai, S., Lamlert, N., Intawee, P., Mahayothee, B., Boonrod, Y., Haewsungcharern, M., Bala, B.K., Nagle, M., Müller, J. Solar Drying of Peeled Longan Using a Side Loading Type Solar Tunnel Dryer: Experimental and Simulated Performance, Drying Technology 27, 595-605, 2009
  24. Mahayothee, B., Udomkun, P., Nagle, M., Haewsungcharoen, M., Janjai, S., Müller, J. Effects of pretreatments on colour alterations of litchi during drying and storage, European Food Research and Technology 229, 329-337, 2009
  25. Janjai, S., Lamlert, N., Intawee, P., Mahayothee, B., Bala, B.K., Nagle, M., Müller, J. Experimental and simulated performance of a PV-ventilated solar greenhouse dryer for drying of peeled longan and banana, Solar Energy 83, 1550-1565, 2009
  26. Janjai, S., Mahayothee, B., Lamlert, N., Bala, B.K., Precoppe, M., Nagle, M., Müller, J. Diffusivity, shrinkage and simulated drying of litchi fruit (Litchi Chinensis Sonn.), Journal of Food Engineering 96, 214-221, 2010
  27. Janjai, S., Tohsing, K., Bala, B.K., MüllerJ., Mühlbauer, W. Measurement and modeling of moisture sorption isotherms of litchi (Litchi Chinensis Sonn, International Journal of Food Properties 13, 251-260, 2010
  28. Nagle, M., Azcarraga, J.C.G., Mahayothee, B., Haewsungcharern, M., Janjai, S., Müller, J. Improved quality and energy performance of a fixed-bed longan dryer by thermodynamic modifications, Journal of Food Engineering 99, 392–399, 2010
  29. Nagle, M., Mahayothee, B., Rungpichayapichet, P., Janjai, S., Müller, J. Effect of irrigation on near-infrared (NIR) based prediction of mango maturity, Scientia Horticulturae 125, 771–774, 2010
  30. Janjai, S., Intawee, P., Kaewkiew, J. A Solar Timber Drying System: Experimental Performance and System Modeling, International Energy Journal 11, 131-144, 2010
  31. Precoppe, M., Nagle, M., Janjai, S., Mahayothee, B., Müller, J. Analysis of dryer performance for the improvement of small-scale litchi processing, International Journal of Food Science and Technology 46, 561–569, 2011
  32. Janjai, S., Intawee, P., Kaewkiew, J., Sritus, C., Khamvongsa, V. A large-scale solar greenhouse dryer using polycarbonate cover: Modeling and testing in a tropical environment of Lao People’s Democratic Republic, Renewable Energy 36 1053-1062, 2011
  33. Janjai, S., Precoppe, M., Lamlert, N., Mahayothee, B., Bala, B.K., Nagle, M., Müller, J. Thin-layer drying of litchi ( Litchichinensis Sonn.), Food and Bioproducts Processing 89, 194-201, 2011.
  34. Janjai, S., Lamlert, N., Mahayothee, B., Bala, B.K., Precoppe, M., Müller, J. Thin Layer Drying of Peeled Longan (Dimocarpus longan Lour.), Food Science and Technology Research 17(4), 279-288, 2011
  35. Intawee, P., Janjai, S. Performance evaluation of a large-Scale polyethylene covered greenhouse solar dryer, International Energy Journal 12, 39-52, 2011
  36. Janjai, S., Lamlert , N., Mahayothee, B., Sruamsiri, P., Precoppe, M., Bala, B.K., Müller, J. Experimental and Simulated Performances of a Batch Type Longan Dryer with Air Flow Reversal Using Biomass Burner as a Heat Source, Drying Technology 29, 1439-1451, 2011
  37. Nagle, M., Habasimbi, K., Mahayothee, B., Haewsungcharern, M., Janjai, S., Müller, J. Fruit processing residues as an alternative fuel for drying in Northern Thailand, Fuel 90(2), 818-823, 2011.
  38. Nilnont, W., Thepa, S., Janjai, S., Kasayapanand, N., Thamrongmas, C., Bala B.K. Finite element simulation for coffee ( Coffea arabica ) drying, Food and Bioproducts Processing 90, 341–350, 2012
  39. Kaewkiew, J., Nabnean, S., Janjai, S. Experimental investigation of the performance of a large-scale greenhouse type solar dryer for drying chilli in Thailand, Procedia Engineering 32, 433-439, 2012
  40. Janjai, S., Bala, B.K. Solar Drying Technology, Food Engineering Reviews 4, 16-54, 2012.
  41. Janjai, S., A greenhouse type solar dryer for small-scale dried food industries: Development and dissemination, International Journal of Energy and Environment 3(3), 383-398, 2012
  42. Precoppe, M., Nagle, M., Mahayothee, B., Udomkun, P., Janjai, S., Müller, J. Optimal physicochemical properties of dried litchis for Thai consumers. Int J Agric & Biol Eng 7, 103-110, 2014
  43. Janjai, S., Phusampao, C., Nilnont, W., Pankaew, P. Experimental performance and modeling of a greenhouse solar dryer for drying macadamia nuts. International Journal of Scientific & Engineering Research 5(6), 1155-1161, 2014
  44. Precoppe, M., Janjai, S., Mahayothee, B., Müller, J. Batch uniformity and energy efficiency improvements on a cabinet dryer suitable for smallholder farmers. J Food Sci Technol, DOI 10.1007/s13197-014-1544-y
  45. Janjai, S., Piwsaoad, J., Nilnont, W., Pankaew, P. Experimental Performance and Neural Network Modeling of a Large-scale Greenhouse Solar Dryer for Drying Natural Rubber Sheets, Journal of Control Science and Engineering 1, 48-53, 2015
  46. Udomkun, P., Argyropoulos, D., Nagle, M., Mahayothee, B., Janjai, S., Müller, J., Single layer drying kinetics of papaya amidst vertical and horizontal airflow. LWT - Food Science and Technology 64 , 67-73, 2015
  47. Pankaew, P., Janjai, S., Nilnont, W., Phusampao,C., Bala, B.K. Moisture desorption isotherm, diffusivity and finiteelement simulation of drying of macadamia nut(Macadamia integrifolia). Food and Bioproducts Processing 100, 16–24, 2016.