Drying Kinetics of Rubberwood Drying by Microwave
Article Sidebar
Main Article Content
Abstract
There is a large demand to export rubberwood in the furniture industries of Thailand, which has major rubberwood resources in its southern areas. This research studied two different methods for drying rubberwood and specifically drying kinetics, modeling, effective moisture diffusivity, and wood drying rate in a microwave oven. In the experiments, the same size of a piece of rubberwood as typically used in a factory, and two different approaches were applied to dry the pieces of rubberwood to reduce their moisture content. Drying control was regulated by microwave power, which adjusted the microwave power from high to low within 90 min and 150 min. The airflow was either 1.5 m/s or 3.0 m/s, and microwave power ranged between 0.85 and 2.6 kW. The highest temperature was 81.5 °C. The results indicated that moisture was removed very quickly in the first period due to the high power of the microwave drying method. The logarithmic model of schedule 1 was the most accurate representation of the drying kinetics of the microwave as compared to the experimental data, and this model had an R2 coefficient of 0.9999 to describe the drying process. The effective diffusivity of the moisture ranged from 1.518×10-9 และ 1.572×10-9 m2/mins, respectively. Microwave drying of rubberwood removed the moisture content inside the wood and reduced the internal stress of the wood, both of which accelerated wood drying.
Article Details
References
ทวิช กล้าแท้, นภดล ศรภักดี, ชยณัฐ บัวทองเกื้อ และนฤพล ดีดาษ. การใช้ประโยชน์จากเถ้าไม้ยางพาราในผลิตภัณฑ์คอนกรีตบล็อกประสานปูพื้น. วารสารวิจัย มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลศรีวิชัย. ปีที่ 12 ฉบับที่ 1 มกราคม - มิถุนายน 2563.
พรชัย เพชรสงคราม และปัญญรักษ์ งามศรีตระกูล. สมการอัตราการระเหยของน้ำในเนื้อไม้ยางพาราความหนา 25.4 มิลลิเมตร. วารสารวิจัยและพัฒนา มจธ. ปีที่ 41 ฉบับที่ 3 กรกฎาคม - กันยายน 2561.
Ratanawilai T, Nuntadusit C, Promtong, N. Drying Characteristics of Rubberwood by Impinging Hot-Air and Microwave Heating. Wood Research. 2015;60(1):59–70.
Le, K. H., Tran, T. T. H., Tsotsas, E., & Kharaghani, A. (2021). Superheated Steam Drying of Single Wood Particles: Modeling and Comparative Study with Hot Air Drying. Chemical Engineering and Technology, 44(1), 114–123.
Chanpet, M., Rakmak, N., Matan, N., & Siripatana, C. (2020). Effect of air velocity, temperature, and relative humidity on drying kinetics of rubberwood. Heliyon, 6(10).
Fernando, N., Narayana, M., & Wickramaarachchi, W. A. M. K. P. (2018). The effects of air velocity, temperature and particle size on low-temperature bed drying of wood chips. Biomass Conversion and Biorefinery, 8(1), 211–223.
Li, X., Gao, Y., Zhang, M., Wang, X., & Wei, X. (2017). Water migration in poplar wood during microwave drying studied by time domain nuclear magnetic resonance (TD-NMR). Holzforschung, 71(11), 881–887.
Dedic, A. D. J., Svrzic, S. V., Janevski, J. N., Stojanovic, B., & Milenkovic, M. D. J. (2018). Three-dimensional model for heat and mass transfer during convective drying of wood with microwave heating. Journal of Porous Media, 21(10), 877–886.
Kadem S, Younsi R, Lachemet, A. 2016. Computational Analysis of Heat and Mass Transfer During Microwave Drying. Thermal Science. 20(5):1447–1455.
Khamtree S, Ratanawilai, T, Nuntadusit C. An approach for indirect monitoring of moisture content in rubberwood (Hevea brasiliensis) during hot air drying. Drying Technology. 2019;37(16): 2116–2125.
Khamtree S, Ratanawilai T, Nuntadusit C, Marzbani H. Experimental study and numerical modeling of heat and mass transfer in rubberwood during kiln drying. Heat and Mass Transfer. 2021;57(3): 453–464.
Vongpradubchai S and Rattanadecho P. Microwave and Hot Air Drying of Wood Using a Rectangular Waveguide. Drying Technology. 2011;29(4): 451-460.
สุวิทย์ แพงกันยา, อดิศักดิ์ นาถกรณกุล, สมชาติ โสภณรณฤทธิ์. การอบแห้งทุเรียนแผ่นด้วยไมโครเวฟร่วมกับลมร้อนโดยใช้เทคนิคการปรับลดระดับกำลังไมโครเวฟ. วารสารวิจัย มข. ปีที่ 16 ฉบับที่ 3 กรกฎาคม - กันยายน 2559.
Farag S, Sobhy, A. Akyel, C, Douceta J, Chaouki J. Temperature profile prediction within selected materials heated by microwaves at 2.45GHz. Applied Thermal Engineering. 2012; 36: 360–369.
Chen Z.J. and Lamb FM. A vacuum drying system for green hardwood parts. Drying Technology. 2004;22(3): 577–595.
Onwude DI, Hashim N, Abdan K, Janius, R, Chen G. Modelling the mid-infrared drying of sweet potato: kinetics, mass and heat transfer parameters, and energy consumption. Heat and Mass Transfer. 2018;54(10): 2917–2933.
บัณฑิต กฤตาคม, ปฏิวัติ วรามิตร, นันทวัฒน์ วีระยุทธ, อำไพศักดิ์ ทีบุญมา และโสภณ สินสร้าง. แบบจำลองการอบแห้งที่เหมาะสมสำหรับการอบแห้งบอระเพ็ดด้วยลมร้อน. วารสารวิชาการ วิศวกรรมศาสตร์ ม.อบ. ปีที่ 6 ฉบับที่ 1 มกราคม - มิถุนายน 2556.
Crank J. The mathematics of diffusion. Clarendon Press, Oxford; 1975.
Puangsuwan K, Chongcheawchamnan M, Tongura C. Effective Moisture Diffusivity, Activation Energy and Dielectric Model for Palm Fruit Using a Microwave Heating. Journal of Microwave Power and Electromagnetic Energy. 2015;49(2): 100–111.
Caglar A, Togrul I.T, Togrul H. Moisture and thermal diffusivity of seedless grape under infrared drying. Food and Bioproducts Processing. 2009;87(4): 292-300.
ภราดร หนูทอง, ไพรัชต์ ดิฐคณารักษ์กุล, รัชตวรรณ เอมโอช และอนุชา พรมสิทธิ. การวิเคราะห์คุณสมบัติทางความร้อนของเครื่องอบแห้งอินฟราเรดร่วมกับลมร้อน. วารสารวิชาการ วิศวกรรมศาสตร์ ม.อบ. ปีที่ 7 ฉบับที่ 2 กรกฎาคม - ธันวาคม 2557.
Róger M, Urueña E, Salas C, Muñoz, F. and Espinoza, O. Kiln Drying Behavior of Lumber from Ten Fast-Growth Plantation Species in Costa Rica. Wood Material Science and Engineering. 2013;8(1): 37–45.
กิตติศักดิ์ วิธินันทกิตต์, ณรงค์ อึ้งกิมบ้วน และสิทธิชัย รุ่งสว่าง. แบบจำลองทางคณิตศาสตร์ของการอบแห้งเห็ดหอมด้วยเทคนิคสุญญากาศ
ร่วมกับอินฟราเรด. วารสารวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยศรีนครินทรวิโรฒ. ปีที่ 14 ฉบับที่ 3 กันยายน – ธันวาคม พ.ศ. 2562.
ธนกร หอมจำปา, ทรงสุภา พุ่มชุมพล และอำไพศักดิ์ ทีบุญมา. แบบจำลองทางคณิตศาสตร์สำหรับอบแห้งปลานิล โดยใช้เครื่องอบแห้งพลังงานแสงอาทิตย์ไหลเวียนอากาศแบบบังคับ. วารสารวิชาการ วิศวกรรมศาสตร์ ม.อบ. ปีที่ 4 ฉบับที่ 2 กรกฎาคม - ธันวาคม 2554.
Faruq AA, Zhang M, Fan D. Modeling the dehydration and analysis of dielectric properties of ultrasound and microwave combined vacuum frying apple slices. Drying Technology. 2019; 37(3): 409–423.
Pabis, S. and Henderson SM. Grain drying theory: II. A critical analysis of the drying curve of shelled maize. Journal of Agricultural Engineering Research. 1961;6: 272–277.
Horuz E, Bozkurt H, Karata S.H, Maskan M. 2018. Simultaneous application of microwave energy and hot air to whole drying process of apple slices: drying kinetics, modeling, temperature profile and energy aspect. Heat and Mass Transfer. 54(2): 425–436.
Chandra, Prabir K, and Singh R.P. Applied numerical methods for food and agricultural engineers. CRC Press, London; 1993.
Kumar N, Sarkar BC, Sharma HK. Mathematical modelling of thin layer hot air drying of carrot pomace. Journal of Food Science and Technology. 2012;49(1): 33–41.
จุฑารัตน์ ทะสะระ, สุภวรรณ ฏิระวณิชย์กุล และยุทธนา ฏิระวณิชย์กุล. แนวทางการพัฒนาปลาข้าวสารกรอบด้วยการอบแห้งลมร้อนและรังสีอินฟราเรด. วารสารวิทยาศาสตร์บูรพา. ปีที่ 19 ฉบับที่ 1 มกราคม - มิถุนายน 2557.
Ouertani S, Koubaa A, Azzouz S, Bahar R, Hassini L, Belghith, A. Microwave drying kinetics of jack pine wood: determination of phytosanitary efficacy, energy consumption, and mechanical properties. European Journal of Wood and Wood Products. 2018;76(4): 1101–1111.