Design and Development of a Semi-Automatic Robusta Coffee Bean Sorting Machine with Optimal Operating Conditions Determined by Response Surface Methodology
Main Article Content
Abstract
Hin Chang Si Coffee community enterprise, Khon Kaen, Thailand faced a production bottleneck in coffee bean sorting (3.04 kg/h vs. target 100 kg/day). A semi-automatic Robusta coffee bean sorting machine was designed and developed comprising seven subsystems: electrical control, power transmission, bean storage, suction conveying, air-blowing impurity removal, a three-tier rotating sieve (apertures 7.5, 6.5, and 5.2 mm per TAS 5700-2561), and discharge. FEM verified structural integrity (σmax=33.73 MPa, FoS=18). Optimal conditions were determined via RSM-BBD with three factors: suction time X1(10-20 s), air-blowing velocity X2 (6.08-10.09 m/s), and drum speed X3 (10-20 rpm). The quadratic model (R²=0.9989) revealed X3 as dominant (β₃=-4.092, p<0.001), consistent with Residence Time theory; X2 as secondary (β₂=-0.751, p<0.001); X1 non-significant (p=1.000). The global optimum at X1 =15 s, X2 =6.08 m/s and X3=10 rpm yielded η=99.35%, throughput 38.49 kg/h (12.66× baseline, +1,166.12%), contamination ≤4%, conforming to TAS 5700-2561.
Article Details

This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
บทความ ข้อมูล เนื้อหา รูปภาพ ฯลฯ ที่ได้รับการตีพิมพ์ในวารสารฯ ถือเป็นลิขสิทธิ์ของวารสารฯ หากบุคคลหรือหน่วยงานใดต้องการนำทั้งหมดหรือส่วนหนึ่งส่วนใดไปเผยแพร่ต่อหรือเพื่อกระทำการใดๆ จะได้รับอนุญาต แต่ห้ามนำไปใช้เพื่่อประโยชน์ทางธุรกิจ และห้ามดัดแปลง
References
ICO. Coffee Market Report. International Coffee Organization; 2023.
สำนักงานเศรษฐกิจการเกษตร. สถานการณ์สินค้าเกษตรที่สำคัญ. กรุงเทพฯ: กระทรวงเกษตรและสหกรณ์; 2566.
FAO. Coffee production and value chain analysis. Rome: Food and Agriculture Organization; 2022.
Yeretzian C, Jordan A, Badoud R, Lindinger W. From the green bean to the cup of coffee: investigating coffee roasting by on-line monitoring of volatiles. European Food Research and Technology. 2002; 214: 92-104.
Illy A, Viani R. Espresso Coffee: The Science of Quality. 2nd ed. London: Elsevier Academic Press; 2005.
สำนักงานมาตรฐานสินค้าเกษตรและอาหารแห่งชาติ. มาตรฐานสินค้าเกษตร มกษ. 5700-2561: เมล็ดกาแฟ. กรุงเทพฯ: กระทรวงเกษตรและสหกรณ์; 2561.
Mutua JM, Njoroge SM, Imathiu S. Coffee processing technologies in Africa: a review. Journal of Food Processing and Preservation. 2021; 45(3): e15234.
Shigley JE, Mischke CR, Budynas RG. Mechanical Engineering Design. 7th ed. New York: McGraw-Hill; 2004.
Montgomery DC. Design and Analysis of Experiments. 9th ed. New Jersey: John Wiley & Sons; 2017.
Myers RH, Montgomery DC, Anderson-Cook CM. Response Surface Methodology: Process and Product Optimization Using Designed Experiments. 4th ed. New Jersey: John Wiley & Sons; 2016.