ยืดอายุผักผลไม้สดด้วยพลาสมาเย็น โดยไม่เพิ่มสารตกค้าง

การล้างด้วยน้ำคลอรีนที่ความเข้มข้นราว 50 ถึง 200 ส่วนในล้านส่วน เป็นมาตรฐานของอุตสาหกรรมผักตัดแต่งทั่วโลกมานานหลายทศวรรษ และยังลดเชื้อก่อโรคทางอาหารได้จริง ปัญหาไม่ได้อยู่ที่ประสิทธิภาพ แต่อยู่ที่สิ่งที่ตามมา

สามแรงกดดันที่ทำให้ผู้ส่งออกเริ่มมองหาทางเลือก

• ผลพลอยได้จากการฆ่าเชื้อที่อาจตกค้างบนผิวผลิตภัณฑ์และในน้ำทิ้ง ซึ่งตลาดปลายทางเริ่มตรวจเข้มขึ้น
• ข้อจำกัดของการรับรองเกษตรอินทรีย์ ทั้ง USDA National Organic Program และ EU Organic Regulation 2018/848 มีเงื่อนไขที่เข้มงวดสำหรับการใช้คลอรีนในกระบวนการผลิตอาหารอินทรีย์
• ต้นทุนการจัดการน้ำเสียที่ปนเปื้อน และต้นทุนอาชีวอนามัยจากการที่พนักงานต้องสัมผัสสารเคมี

ในมิติของการสูญเสีย องค์การอาหารและเกษตรแห่งสหประชาชาติประมาณการว่าการสูญเสียผักผลไม้สดในระบบหลังการเก็บเกี่ยวของภูมิภาคเอเชียตะวันออกเฉียงใต้อยู่ในระดับร้อยละ 24 ขึ้นไป โดยมีอุณหภูมิสูงและความชื้นเป็นตัวเร่ง ในโครงสร้างต้นทุนแบบนี้ การยืดอายุได้แม้เพียงเล็กน้อยก็เปลี่ยนตัวเลขกำไรของห่วงโซ่ส่งออกได้อย่างมีนัยสำคัญ

เมื่อจ่ายสนามไฟฟ้าแรงสูงผ่านอากาศที่อุณหภูมิห้อง แก๊สส่วนหนึ่งแตกตัวและเกิดอนุภาคที่มีฤทธิ์ทางเคมีขึ้นมาชุดหนึ่ง อนุภาคเหล่านี้ทำปฏิกิริยากับเยื่อหุ้มเซลล์ (cell membrane) และโครงสร้างชีวโมเลกุลของจุลินทรีย์ที่อยู่บนผิวผลผลิต ทำให้เซลล์เสียหายผ่านกลไกออกซิเดชัน โดยไม่ต้องเติมสารฆ่าเชื้อเข้าไปในระบบ

ลักษณะเด่นสามข้อของกระบวนการนี้คือ ตั้งต้นจากอากาศกับไฟฟ้าเท่านั้น อนุภาคที่เกิดขึ้นมีอายุสั้นและสลายตัวกลับเป็นอากาศตามเดิม และความแรงของกระบวนการปรับได้ด้วยพลังงานกับเวลาสัมผัส จึงคุมเป็นตัวเลขได้

TIBD สรุปจุดยืนของเทคโนโลยีนี้ในสี่ข้อที่ไม่ทำ คือไม่ใช้สารเคมี ไม่ทิ้งสารตกค้าง ไม่ใช้ความร้อน และไม่ใช้รังสี ซึ่งแต่ละข้อผูกกับข้อได้เปรียบเชิงพาณิชย์ที่ต่างกัน

รูปแบบการติดตั้งขึ้นอยู่กับว่าโรงงานมีจังหวะการผลิตแบบไหน

หัวพลาสมาแบบพกพาปรับสภาพผิวสตรอว์เบอร์รี

วรรณกรรมของพลาสมาเย็นในอุตสาหกรรมอาหารสะสมมากว่าทศวรรษ และครอบคลุมทั้งผักใบ ผลไม้ และผลิตภัณฑ์ความเสี่ยงสูง

สิ่งที่งานเหล่านี้มีร่วมกันคือรายงานผลเป็นระดับการลดจำนวนจุลินทรีย์ในเงื่อนไขที่ระบุไว้ชัดเจน ไม่ใช่การประกาศตัวเลขที่ใช้ได้กับทุกผลผลิต การอ่านงานวิจัยกลุ่มนี้จึงต้องอ่านเงื่อนไขควบคู่กับผลเสมอ

สำหรับผู้ส่งออก ข้อได้เปรียบเชิงเอกสารมีน้ำหนักไม่น้อยกว่าข้อได้เปรียบเชิงเทคนิค เมื่อไม่มีสารตกค้างใหม่เกิดขึ้น ก็ไม่มีค่าสารตกค้างสูงสุดที่ต้องบริหารต่อแต่ละตลาดปลายทาง และไม่มีผลพลอยได้จากการฆ่าเชื้อในน้ำทิ้งที่ต้องจัดการ

ระยะใกล้ขณะพลาสมาสัมผัสผิวผลไม้สด

ผักผลไม้ไม่ได้มีผิวเรียบ มีทั้งส่วนนูน ส่วนเว้า ขั้ว ร่อง และซอกใบ งานของ รศ.ดร.ศิวพล ศรีสนพันธุ์ ที่ตีพิมพ์ใน Plasma Chemistry and Plasma Processing ปี 2020 อธิบายเรื่องนี้ไว้ตรง ๆ ว่าสนามไฟฟ้าจะเข้มขึ้นเองที่ส่วนโค้งนูน และเกิด "เงา" ขึ้นที่ส่วนเว้าซึ่งพลาสมาเข้าถึงได้น้อยกว่า

ผลในทางปฏิบัติคือค่าการลดจุลินทรีย์ที่วัดได้จากตัวอย่างเดียวกันอาจต่างกันหลายเท่า ขึ้นอยู่กับว่าจุดที่เก็บตัวอย่างอยู่ตรงส่วนนูนหรือส่วนเว้า นี่คือเหตุผลที่แผนการเก็บตัวอย่างสำคัญไม่แพ้ตัวเงื่อนไขการบำบัด และเป็นเหตุผลที่ตัวเลขจากผลผลิตชนิดหนึ่งเอาไปใช้กับอีกชนิดที่รูปทรงต่างกันไม่ได้

กลุ่มที่ต้นทุนของปัญหาสูงกว่าต้นทุนของการแก้

• โรงคัดบรรจุและผู้แปรรูปผักผลไม้ตัดแต่งที่ส่งเข้าค้าปลีกสมัยใหม่
• ผู้ส่งออกผักผลไม้สดไปยังตลาดที่ตรวจสารตกค้างเข้ม
• ผู้ผลิตอาหารพร้อมรับประทานที่ขายผ่านร้านสะดวกซื้อและซูเปอร์มาร์เก็ต
• ผู้ผลิตถั่วงอก ผักไมโครกรีน และผลิตภัณฑ์ที่จัดเป็นกลุ่มความเสี่ยงสูง
• ผู้ประกอบการห่วงโซ่ผักและผลไม้อินทรีย์ส่งออก
• ผู้แปรรูปผลไม้ตัดแต่งสำหรับโรงแรม ร้านอาหาร และธุรกิจจัดเลี้ยง

ขั้นแรกคือการวัดค่าตั้งต้นของผลผลิตจริง ทั้งปริมาณจุลินทรีย์เริ่มต้น ความชื้นที่ผิว และคุณภาพด้านประสาทสัมผัสก่อนบำบัด ค่าเหล่านี้คือฐานที่ใช้เทียบผลทั้งหมดในภายหลัง

ขั้นที่สองคือการทดสอบประสิทธิภาพเบื้องต้นในขนาดแบตช์เล็ก โดยใช้ผลผลิตจากล็อตจริง ผลที่ได้ไม่ใช่คำรับประกันระดับการลดจุลินทรีย์หรือจำนวนวันที่จะยืดได้ แต่เป็นข้อมูลสำหรับตัดสินใจว่าจะไปต่อหรือไม่

ขั้นที่สามคือการออกแบบกระบวนการและเครื่องตามอัตราการไหลของผลผลิตและผังสายการผลิต (production line) จริง พร้อมคู่มือปฏิบัติงานและการฝึกอบรมทีม

การตรวจสอบประสิทธิภาพดำเนินการโดย VISBIO บริษัทในเครือที่ทำหน้าที่เป็นผู้ตรวจสอบอิสระ ครอบคลุมระดับการลดจุลินทรีย์เป้าหมาย การประเมินด้านประสาทสัมผัส การศึกษาอายุการเก็บรักษา (shelf life) และการประเมินคุณภาพทางโภชนาการ การแยกบทบาทระหว่างผู้ส่งมอบเทคโนโลยีกับผู้ตรวจสอบผล ทำให้เอกสารที่ได้ใช้ชี้แจงต่อผู้ซื้อและหน่วยงานกำกับดูแล (regulator) ได้

ในระบบความปลอดภัยอาหาร ขั้นตอนพลาสมาสามารถกำหนดเป็นจุดควบคุมวิกฤตในระบบ HACCP และออกแบบให้สอดคล้องกับหลักเกณฑ์วิธีการที่ดีในการผลิตของโรงงานผู้ใช้ได้

พลาสมาผ่านวัสดุบรรจุภัณฑ์แบบตาข่าย

ห้าข้อที่ควรจำก่อนตัดสินใจ

• ปัญหาของการล้างคลอรีนไม่ได้อยู่ที่ประสิทธิภาพ แต่อยู่ที่สิ่งที่ตามมาหลังการล้าง
• พลาสมาเย็นลดจุลินทรีย์บนผิวผลผลิตโดยไม่เพิ่มสารตกค้าง และแทรกเข้าไปในสายพาน (conveyor) เดิมได้
• ผิวผลผลิตไม่ได้เรียบ มีทั้งส่วนนูน ส่วนเว้า ขั้ว และร่อง ผลจึงไม่เท่ากันทุกจุด งานปี 2020 ของ รศ.ดร.ศิวพล อธิบายเรื่องนี้ไว้ตรง ๆ
• ไม่มีตัวเลขกลางว่ายืดอายุได้กี่วัน ขึ้นกับชนิดผลผลิต เงื่อนไขที่ใช้ และระบบความเย็นตลอดห่วงโซ่ (cold chain)
• เริ่มจากวัดค่าตั้งต้นของผลผลิตจริง ทั้งปริมาณจุลินทรีย์ ความชื้นที่ผิว และคุณภาพด้านประสาทสัมผัส

ยืดอายุผักได้กี่วัน

ไม่มีตัวเลขกลาง ระยะเวลาที่ยืดได้ขึ้นอยู่กับชนิดผลผลิต ปริมาณจุลินทรีย์ตั้งต้น เงื่อนไขที่ใช้ และที่สำคัญที่สุดคือการควบคุมอุณหภูมิตลอดห่วงโซ่หลังบำบัด การบำบัดที่ดีตามด้วยการขนส่งที่อุณหภูมิไม่คงที่ จะไม่ให้ผลตามที่ทดสอบไว้

พลาสมาเย็นทำให้ผักช้ำหรือเปลี่ยนรสไหม

เพราะเป็นกระบวนการที่ไม่ใช้ความร้อน จึงไม่ก่อความเสียหายแบบการลวก แต่การให้พลังงานมากเกินไปหรือนานเกินไปสามารถกระทบสี กลิ่น และเนื้อสัมผัสได้ การประเมินด้านประสาทสัมผัสจึงต้องทำควบคู่กับการวัดการลดจุลินทรีย์เสมอ ไม่ใช่ดูแต่ตัวเลขเชื้อ

ใช้แทนการล้างได้เลยหรือต้องล้างด้วย

ในหลายกรณีการล้างยังจำเป็นเพื่อกำจัดดินและเศษวัสดุที่ติดมา พลาสมาเย็น (Cold Plasma) ทำหน้าที่ลดจุลินทรีย์ ไม่ใช่ทำความสะอาดเชิงกายภาพ การออกแบบจึงมักเป็นการวางพลาสมาไว้หลังขั้นตอนล้างและผึ่ง มากกว่าการตัดขั้นตอนล้างทิ้ง

ใช้กับผักอินทรีย์ได้หรือไม่

พลาสมาเย็นเป็นวิธีการบำบัดทางกายภาพที่ไม่เติมสารเข้าสู่ผลิตภัณฑ์ จึงเข้ากันได้กับกรอบเกษตรอินทรีย์ส่วนใหญ่ แต่การยืนยันขั้นสุดท้ายขึ้นอยู่กับหน่วยรับรองที่ดูแลใบรับรองของแต่ละราย ควรหารือก่อนนำเข้าสายการผลิตจริง

Cold Plasma Food Processing กับ Plasma Sterilization ต่างกันอย่างไร

ในเอกสารภาษาอังกฤษ Cold Plasma Food Processing เป็นคำกว้างที่ครอบคลุมการใช้พลาสมาในกระบวนการอาหารทั้งหมด ส่วน Plasma Sterilization เน้นเฉพาะการลดจุลินทรีย์ ในทางปฏิบัติของโรงงานอาหาร สิ่งที่ทำได้คือการลดจำนวนจุลินทรีย์ลงตามระดับที่กำหนด ไม่ใช่การทำให้ปลอดเชื้อสมบูรณ์แบบอุปกรณ์การแพทย์

ถ้าโรงคัดบรรจุหรือสายผักผลไม้ตัดแต่งของคุณกำลังหาทางลดการพึ่งคลอรีน เริ่มจากคุยว่าจุดไหนของสายเป็นคอขวดจริง ๆ ก่อน

TIBD ทำงานร่วมกับนักวิจัยและเจ้าของเทคโนโลยี เพื่อให้งานวิจัยเดินต่อจากห้องปฏิบัติการไปถึงสายการผลิตจริง สิ่งแรกที่เราทำคือประเมินร่วมกันว่าโจทย์ของคุณเหมาะกับเทคโนโลยีนี้จริงหรือไม่ ถ้าประเมินแล้วไม่เหมาะ เราจะบอกตั้งแต่ต้น

ทักไลน์ @tibdglobal หรือกรอกแบบฟอร์มที่ tibdglobal.com/contact แล้วเล่าโจทย์ในกระบวนการของคุณมาได้เลย

อ่านต่อ

• น้ำในกระบวนการผลิต ลดเชื้อด้วยพลาสมาโดยไม่เติมสารลงในน้ำ
• ลดสารพิษจากเชื้อราในวัตถุดิบเกษตร สถานะงานวิจัยที่ควรรู้ก่อนตัดสินใจ
• พลาสมาเย็นกับเมล็ดพันธุ์ผัก ลดเชื้อที่ติดมากับเมล็ด โดยไม่ต้องเคลือบสารเคมี

← กลับหน้าหลัก Cold Plasma · บริการพลาสมาเย็น · ติดต่อทีมงาน

แหล่งข้อมูล

Srisonphan, Ruangwong และ Thammaniphit (2020) Plasma Chemistry and Plasma Processing 40, 1253–1265 · Ziuzina และคณะ (2013) Journal of Applied Microbiology DOI: 10.1111/jam.12087 · Baier และคณะ (2014) Food Control · Lacombe และคณะ (2015) Journal of Food Protection · Bourke, Ziuzina, Han, Cullen และ Gilmore (2017) Journal of Applied Microbiology · Misra, Schlüter และ Cullen (บรรณาธิการ, 2016) Cold Plasma in Food and Agriculture: Fundamentals and Applications, Academic Press · กรอบมาตรฐาน: Codex Alimentarius CAC/RCP 53-2003, EU Regulation 1333/2008, EU Organic Regulation 2018/848, USDA NOP 7 CFR 205.601, US FDA 21 CFR Part 173 · ข้อมูลการสูญเสียหลังการเก็บเกี่ยวจากองค์การอาหารและเกษตรแห่งสหประชาชาติ · งานวิจัยพลาสมาเย็นในประเทศไทยโดย รศ.ดร.ศิวพล ศรีสนพันธุ์ มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์

เกี่ยวกับ TIBD

บริษัท ทีไอบีดี จำกัด ทำงานร่วมกับนักวิจัยและเจ้าของเทคโนโลยี เพื่อให้งานวิจัยเดินต่อจากห้องปฏิบัติการไปสู่การใช้งานจริงในภาคอุตสาหกรรม ตั้งแต่การประเมินความเป็นไปได้ การออกแบบการทดสอบ การสร้างต้นแบบ ไปจนถึงการขยายขนาด (scale-up) การผลิต โดยมี VISBIO บริษัทในเครือทำหน้าที่ตรวจสอบประสิทธิภาพอย่างเป็นอิสระ สำนักงานตั้งอยู่ที่สถาบันผลิตผลเกษตรฯ มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ บางเขน