การปรับเทียบเครื่องพ่นยาแบบสะพายหลัง
August 13, 2020
การตรวจหาปริมาณเนื้อยางแห้งแบบรวดเร็ว ในน้ำยางสดและในก้อนถ้วยยาง ด้วยเครื่อง FT-NIR
August 13, 2020

การใช้เทคโนโลยีสเปกโทรปีตรวจปริมาณแป้งมันสำปะหลังโดยไม่ขุดทำลาย

มันสำปะหลังเป็นหนึ่งในพืชเศรษฐกิจที่สำคัญของประเทศไทย มีมูลค่าการส่งออกผลิตภัณมันสำปะหลังสูงถึง 2,606.1 ล้านเหรียญสหรัฐ ในปี พ.ศ. 2562 จัดเป็นอันดับหนึ่งของโลก โดยมีตลาดรับซื้อที่สำคัญ คือ จีน ญี่ปุ่น อินโดนีเซีย ไต้หวัน และสหรัฐอเมริกา ด้วยสัดส่วนร้อยละ 52.2 10.9 7.6 และ 5.2 ตามลำดับ ขณะที่ในปี พ.ศ. 2563 ประเทศนิวซีแลนด์ซึ่งเป็นคู่ค้าอับดับที่ 16 ของประเทศไทย ได้เพิ่มปริมาณการนำเข้าผลิตภัณฑ์มันสำปะหลังถึงร้อยละ 400 จากปริมาณนำเข้าเดิม[1] เพื่อเพิ่มผลผลิตและคุณภาพของมันสำปะหลังให้พอกับความต้องการของตลาด ทำให้เกิดการวิจัยอย่างหลากหลาย เพื่อส่งเสริมให้ประเทศไทยเป็นผู้นำการส่งออกของโลกได้ยั่งยืน

การวิเคราะห์ปริมาณแป้งในหัวมันสำปะหลังคือเป็นตัวบ่งบอกคุณภาพของผลิตผล อีกทั้งทำให้เกษตรกรรู้ว่าควรเก็บเกี่ยวผลผลิตหรือไม่ ในการตรวจสอบแบบดั้งเดิมนั้น เกษตรกรต้องขุดหัวมันแล้วนำไปทดลองในห้องทดลองเพื่อหาปริมาณแป้ง ซึ่งเป็นมีข้อเสียคือ ใช้เวลานานและค่าใช้จ่ายสูงในการทดสอบ อีกทั้งสูญเสีผลผลิตไปในการทดสอบ เพื่อที่จะแก้ปัญหาดังกล่าว จึงมีการใช้เทคโนโลยีสเปกโทรสโกปี ที่ฉายแสงย่านอินฟาเรด(Near Infrared: NIR) ที่มีความยาวคลื่นในช่วง 780-2500 นาโนเมตร[2] มาช่วยตรวจสอบปริมาณแป้ง ซึ่งทำได้รวดเร็ว ประหยัดค่าใช้จ่าย อีกทั้งไม่ทำลายผลิตผล

โดยหลักการทำงานของอุปกรณ์สเปกโทรสโกปี NIR ประกอบด้วย วัตถุที่ต้องการตรวจสอบเช่นหัวมันสำปะหลัง แหล่งกำเนิดแสงย่านอินฟาเรด(light source) หัวโพรบ(probe) ตัวรับสัญญาณคลื่นสะท้อน(spectrometer) และคอมพิวเตอร์ดังภาพ  5.1(a) โดยมีหลักการทำงานคือ การฉายคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าย่านอินฟาเรดไปที่วัตถุ เมื่อคลื่นตกกระทบวัตถุ แสงบางส่วนจะถูกดูดกลืน(absorption) ขึ้นอยู่กับโครงสร้างและการเรียงตัวของโมเลกุลของวัตถุนั้น และ แสงบางส่วนจะสะท้อนกลับมาในรูป แบบตรง(specular reflection) และ แบบกระเจิง(diffuse reflection) ซึ่งการสะท้อนนี้จะนำมาใช้วิเคราะห์ผลโครงสร้างภายในต่อไป ดังภาพ 5.1(b)

 

 

ภาพที่ 5.1(a) อุปกรณ์สเปกโทรสโกปี NIR สำหรับตรวจปริมาณแป้งในหัวมันสำปะหลัง[3]. (b) หลักการทำงานของเครื่อง สเปกโทรสโกปี NIR[4]

 

เพื่อที่จะทราบความสัมพันธ์(correlation)ระหว่างคลื่นอินฟาเรดที่อ่านได้กับปริมาณแป้งในมันสำปะหลัง จำเป็นจะต้องทำการสอบเทียบกับปริมาณแป้งที่แท้จริงจากห้องทดลองดังภาพ 5.2(a) ก่อนที่จะนำอุปกรณ์สเปกโทรสโกปี NIR ไปใช้งานภาคสนาม

 

 

ภาพที่ 5.2(a) หลักการสอบเทียบอุปกรณ์สเปกโทรสโกปี NIR เพื่อหาปริมาณแป้ง[5]. (b) ผลลัพธ์การทำนายปริมาณแป้งในหัวมันสำปะหลังที่คลื่นช่วงต่างๆ[6]

 

บทความโดย

ดร.วิพุธ ตุวยานนท์  สาขาวิชาวิศวกรรมเกษตรอุตสาหกรรม ภาควิชาวิศวกรรมเกษตร คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลธัญบุรี

 

เอกสารอ้างอิง

[1] สมาคมโรงงานผู้ผลิตมันสำปะหลัง , http://www.nettathai.org/

[2] Lebot, Vincent & Champagne, Antoine & Malapa, Roger & Shiley, Dan. (2009). NIR Determination of Major Constituents in Tropical Root and Tuber Crop Flours. Journal of agricultural and food chemistry. 57. 10539-47. 10.1021/jf902675n.

[3] Y. Bantadjan, R. Rittiron, K. Malithong and S. Narongwongwattana. Establishment of an Accurate Starch Content Analysis System for Fresh Cassava Roots Using Short-Wavelength Near Infrared Spectroscopy. ACS Omega. 2020;5(25):15468-15475. Published 2020 Jun 19. doi:10.1021/acsomega.0c01598.

[4] Okparanma, Reuben & Araka, Peremelade & Ayotamuno, Josiah & Mouazen, Abdul. (2018). Towards enhancing sustainable reuse of pre-treated drill cuttings for construction purposes by near-infrared analysis: A review. Journal of Civil Engineering and Construction Technology. 9. 19-39. 10.5897/JCECT2018.0482.

[5] Y. Bantadjan, R. Rittiron, K. Malithong and S. Narongwongwattana. Rapid Starch Evaluation in Fresh Cassava Root Using a Developed Portable Visible and Near-Infrared Spectrometer. ACS Omega 2020 5 (19), 11210-11216. DOI: 10.1021/acsomega.0c01346

[6] https://www.materials-talks.com/blog/2018/11/08/rapid-analyses-of-dry-matter-content-and-carotenoids-in-fresh-cassava-roots

 

Comments are closed.