Desing and Developmant of a shelling and cleaning machine for the Inca Peanuts

Abstract

Inca peanut is a new economic crop with increasing popularity across Thailand, both for plantation and processing. It is also in high demand in the AEC markets. Shelling is an important step in the preparation of the seeds processing. However, due to the limitation of the shapes and the fact that the seeds have three layers, the shelling process is often a major impediment of the production process. Therefore, this research aims at designing and constructing a shelling and cleaning machine for Inca peanuts, which are kernels. The study comprises 3 parts: a study of the physical properties, the design and construction, and a performance test for the shelling machine. The shelling and cleaning machine was made up of 3 primary parts, which were the shelling a pod set. The shelling set had a diameter of 320 mm. with a ball length of 430 mm. There were 4 straps placed at a 90-degree angle adjacent to the radius. the shelling nut set. The principle of centrifugal force was applied to this machine. The shelling set had a diameter of 500 mm. And the cleaning unit has a blower and a vibrating screen. The test revealed that the shelling a pod works at a shaft speed of 270 rpm. The clearance of 20 mm. with the outlet of 2.0x8.0 cm. This was an appropriate condition for shelling with an average shelling efficiency percentage of 81.59 %. Percentage of Whole nut at 62.23 %; Percentage of broken nut at 3.26 %; The working capacity was 70.22 kg/hr. The cleaning a pod works at a shaft speed of 520 rpm. The air velocity of 2.8 m/s. This was an appropriate condition for cleaning with an average cleaning efficiency percentage was 97.83 % the hull residue was about 2.17 % and the seed loss into air outlet was about 11.61 %. The shelling nut works at the shaft speed of 700 RPM, at the disc impeller angle of 90 degrees and steel-type impact target. This was an appropriate condition for shelling with an average shelling efficiency percentage of 78.39 %. Percentage of Whole kernel at 50.07 %; Percentage of broken small damage kernels at 7.33 %; Percentage of broken pieces kernels at 3.79 %; The working capacity was 220.24 kg/hr. And the cleaning nut works at a shaft speed of 440 rpm. The air velocity of 2.8 m/s. This was an appropriate condition for cleaning with an average cleaning efficiency percentage was 98.15 % the hull residue was about 1.85 % and the seed loss into air outlet was about 30.92 %. The Engineering economics analysis of shelling nut set revealed that the break-even point, payback period and net benefit based on shelling cost at 5 baht/kg were at 1,917.83 kg/y. shelling rate, 7.81 y. and 6,400.15 baht/y. The Engineering economics analysis of shelling kernels set revealed that the break-even point, payback period and net benefit based on shelling cost at 5 baht/kg were at 1,495.88 kg/y. shelling rate, 7.78 y. and 10,285.71 baht/y.

ถั่วดาวอินคาเป็นพืชเศรษฐกิจตัวใหม่ที่กำลังได้รับความนิยมปลูกและแปรรูปอย่างแพร่หลายในประเทศไทย และกำลังเป็นที่ต้องการของตลาด AEC การกะเทาะเปลือกถือเป็นขั้นตอนที่สำคัญในการเตรียมเมล็ดเพื่อการแปรรูป แต่เนื่องจากถูกจำกัดด้วยเรื่องของรูปร่าง อีกทั้งเปลือกมีด้วยกันถึง 3 ชั้น ดังนั้นจึงถือได้ว่าขั้นตอนการกะเทาะเปลือกเป็นคอขวดอย่างมากในกระบวนการผลิต ดังนั้นงานวิจัยนี้จึงมีวัตถุประสงค์เพื่อออกแบบและสร้างเครื่องกะเทาะและทำความสะอาดถั่วดาวอินคาเป็นเมล็ดใน โดยการศึกษาประกอบด้วย 3 ส่วน คือ การศึกษาสมบัติทางกายภาพ การออกแบบและสร้าง และการทดสอบสมรรถนะของเครื่องกะเทาะ สำหรับเครื่องกะเทาะและทำความสะอาดที่สร้างขึ้นประกอบด้วย 3 ส่วนหลักคือ ชุดกะเทาะฝัก มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางลูกกะเทาะ 320 มิลลิเมตร จำนวนแถบทั้งหมด 4 แถบ ซึ่งติดตั้งทำมุมกัน 90 องศา ตามแนวรัศมี ชุดกะเทาะเมล็ดน้ำตาล โดยอาศัยหลักการแรงเหวี่ยงหนีศูนย์กลาง มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางห้องกะเทาะ 500 มิลลิเมตร และชุดทำความสะอาดโดยใช้ลมดูดและตะแกรงโยก จากการทดสอบพบว่า ชุดกะเทาะฝักทำงานที่ความเร็วรอบลูกกะเทาะ 270 รอบต่อนาที ระยะห่างระหว่างลูกกะเทาะและตะแกรง 20 มิลลิเมตร และช่องทางออก 2x8 เซนติเมตร เป็นเงื่อนไขที่เหมาะสมในการกะเทาะ ซึ่งมีเปอร์เซ็นต์การกะเทาะเฉลี่ย 81.59 เปอร์เซ็นต์ ได้เมล็ดน้ำตาลเต็มเมล็ดเป็น 62.23 เปอร์เซ็นต์ เปอร์เซ็นต์เมล็ดน้ำตาลแตกหัก 3.26 เปอร์เซ็นต์ มีความสามารถในการทำงานอยู่ที่ 70.22 กิโลกรัมต่อชั่วโมง เครื่องทำความสะอาดฝักทำงานที่ความเร็วรอบเพลาลูกเบี้ยว 520 รอบต่อนาที ความเร็วลม 2.8 เมตรต่อวินาที เป็นเงื่อนไขที่เหมาะสมในการทำงาน ทำให้มีเปอร์เซ็นต์การทำความสะอาดเฉลี่ยอยู่ที่ 97.83 เปอร์เซ็นต์ เปอร์เซ็นต์การปนของเปลือกเฉลี่ยอยู่ที่ 2.17 เปอร์เซ็นต์ เปอร์เซ็นต์การสูญเสียเมล็ดเฉลี่ยอยู่ที่ 11.61 เปอร์เซ็นต์ เครื่องกะเทาะเมล็ดน้ำตาลทำงานที่ความเร็วรอบ 700 รอบต่อนาที ชนิดจานหมุนเหวี่ยงแบบ 45 องศา เป้ากระทบแบบพื้นเหล็กเรียบ เป็นเงื่อนไขที่เหมาะสมในการทำงาน ทำให้มีมีเปอร์เซ็นต์การกะเทาะเฉลี่ยอยู่ที่ 78.93 เปอร์เซ็นต์ เปอร์เซ็นต์เมล็ดในเต็ม 50.07 เปอร์เซ็นต์ เปอร์เซ็นต์เมล็ดในแตกหักเล็กน้อย 7.33 เปอร์เซ็นต์ เปอร์เซ็นต์เมล็ดในแตกหักชิ้นเล็กชิ้นน้อย 3.79 เปอร์เซ็นต์ ทำให้มีความสามารถในการทำงานเฉลี่ยอยู่ที่ 220.24 กิโลกรัมต่อชั่วโมง และเครื่องทำความสะอาดเมล็ดน้ำตาลทำงานที่ความเร็วรอบเพลาลูกเบี้ยว 440 รอบต่อนาที ความเร็วลม 2.8 เมตรต่อวินาที เป็นเงื่อนไขที่เหมาะสมในการทำงาน ทำให้มีเปอร์เซ็นต์การทำความสะอาดเฉลี่ยอยู่ที่ 98.15 เปอร์เซ็นต์ เปอร์เซ็นต์การปนของเปลือกเฉลี่ยอยู่ที่ 1.85 เปอร์เซ็นต์ เปอร์เซ็นต์การสูญเสียเมล็ดเฉลี่ยอยู่ที่ 30.92 เปอร์เซ็นต์ การวิเคราะห์เชิงเศรษฐศาสตร์วิศวกรรมของชุดกะเทาะฝักให้เป็นเมล็ดน้ำตาล พบว่า จุดคุ้มทุนอยู่ที่อัตราการกะเทาะ 1,917.83 กิโลกรัมต่อปี ระยะเวลาคืนทุน 7.81 ปี ผลประโยชน์สุทธิ 6,400.15 บาท/ปี โดยคิดค่าใช้จ่ายในการกะเทาะที่ 5 บาทต่อกิโลกรัม การวิเคราะห์เชิงเศรษฐศาสตร์วิศวกรรมของชุดกะเทาะฝักให้เป็นเมล็ดใน พบว่า จุดคุ้มทุนอยู่ที่อัตราการกะเทาะ 1,495.88 กิโลกรัมต่อปี จะสามารถคืนทุนได้ในระยะเวลา 7.78 ปี ผลประโยชน์สุทธิ 10,285.71 บาท/ปี โดยคิดค่าใช้จ่ายในการกะเทาะที่ 10 บาทต่อกิโลกรัม