apt-researchproject Archives - MTEC ศูนย์เทคโนโลยีโลหะและวัสดุแห่งชาติ

ถุงห่อทุเรียน Magik Growth

dtmd-saw — Thu, 30 Jan 2025 04:12:08 +0000

ถุงห่อทุเรียน Magik Growth

ที่มา
ทุเรียนเป็นผลไม้เศรษฐกิจของประเทศที่ปัจจุบันนิยมปลูกเพิ่มมากขึ้น ในช่วง 5 เดือนของปี 2564 ทุเรียนมีมูลค่าการส่งออกสูงสุดที่ 58.344 พันล้านบาท สร้างรายได้จากการส่งออกสินค้าเกษตรเป็นอันดับ 2 รองจากยางพารา ปัญหาที่เกษตรกรชาวสวนทุเรียนพบในการดูแลผลิตผลทุเรียนที่อยู่ในระยะการพัฒนาผลตั้งแต่เริ่มต้นไปจนถึงการเก็บเกี่ยวคือ การเข้าทำลายของสัตว์และแมลงศัตรูพืชหลายชนิด ซึ่งทำให้ผลผลิตเสียหาย และราคาตกต่ำ

วิธีที่ชาวสวนนิยมปฏิบัติคือการใช้สารเคมีในการป้องกันและกำจัดสัตว์และแมลงศัตรูพืช หากมีการระบาดรุนแรงอาจจำเป็นต้องฉีดพ่นสารเคมีสัปดาห์ละครั้งหรืออาจทุก 10 วัน สารเคมีเหล่านั้นก่อให้เกิดสารพิษตกค้างทั้งในผลผลิต ผู้ใช้ ผู้บริโภค และสิ่งแวดล้อม ส่งผลถึงการส่งออกที่มีมาตรฐานกำหนดเรื่องปริมาณสารพิษตกค้าง อีกทั้งยังสิ้นเปลืองค่าใช้จ่าย ส่งผลให้ต้นทุนในการผลิตทุเรียนของชาวสวนเพิ่มขึ้น

จากปัญหาดังกล่าว ทีมวิจัยสิ่งทอ กลุ่มวิจัยเทคโนโลยีโพลิเมอร์ขั้นสูง ศูนย์เทคโนโลยีโลหะและวัสดุแห่งชาติ ได้พัฒนาวัสดุนอนวูฟเวนจากสูตรพอลิเมอร์คอมพาวด์และการขึ้นรูปนอนวูฟเวนที่เหมาะสม เพื่อนำมาตัดเย็บเป็นถุงห่อทุเรียน และนำไปทดสอบในพื้นที่สวนของเกษตรกรในพื้นที่ต่างๆ ซึ่งให้แนวโน้มผลลัพธ์ที่ดี ช่วยลดการใช้สารเคมี ทุเรียนมีผิวสะอาด ผลทุเรียนที่ได้มีน้ำหนักสูงกว่าผลที่ไม่ได้ห่อผล และมีแนวโน้มปริมาณสัดส่วนของเนื้อทุเรียนเพิ่มขึ้น

เป้าหมาย
ลดการใช้สารเคมีในสวนทุเรียนโดยใช้ถุงห่อผล รวมถึงส่งต่อความรู้ให้กับเครือข่ายกลุ่มเกษตรกร แกนนำ และผู้สนใจ

เกิดความร่วมมือระหว่างเครือข่ายเกษตรกร หน่วยงานภาครัฐ และภาคเอกชน ในการขยายผลองค์ความรู้ให้แก่เกษตรกรผู้ปลูกทุเรียน

ทีมวิจัยทำอย่างไร
ทีมวิจัยเอ็มเทคออกแบบลักษณะโครงสร้างและสูตรการผลิตวัสดุนอนวูฟเวนให้มีความแข็งแรง อากาศและน้ำสามารถผ่านเข้าออกได้ และมีการคัดเลือกช่วงแสงที่เหมาะสม โดยร่วมกับสถาบันเทคโนโลยีพระจอมเกล้าเจ้าคุณทหารลาดกระบังทดสอบภาคสนามตั้งแต่ปี 2562 เก็บข้อมูลผลผลิต และในปี 2565 ได้ร่วมกับพันธมิตร เช่น สถาบันการจัดการเทคโนโลยีและนวัตกรรมเกษตร (สท.) เขตนวัตกรรมระเบียง เศรษฐกิจพิเศษภาคตะวันออก (EECi) และสำนักงานเกษตรจังหวัดชุมพร ตราด จันทบุรี ปราจีนบุรี อบรมให้ความรู้เรื่องการใช้ถุงห่อทุเรียนแก่เกษตรกร ทั้งลงพื้นที่ (on-site) และอบรมออนไลน์ (online) โดยมีเกษตรกรที่สนใจเข้ารับฟังเป็นจำนวนมาก นอกจากนี้ได้แจกถุงห่อทุเรียน Magik Growth ให้เกษตรกรใช้งานเพื่อสร้างการรับรู้และตระหนักถึงการป้องกันผลผลิตโดยลดการใช้สารเคมี เกิดการพัฒนาเศรษฐกิจไทย และประชาชนมีรายได้มากขึ้น สอดคล้องกับวาระแห่งชาติ โมเดลเศรษฐกิิจ BCG model (Bio-Circular-Green Economy)

ผลวิจัย
ถุงห่อทุเรียนนอนวูฟเวนมีความคงทนต่อสภาวะการใช้งาน สามารถใช้ได้ 3 รอบการเก็บเกี่ยว ช่วยให้เปลือกทุเรียนบางลง 20-30% น้ำหนักผลสูงขึ้น 10-15% ป้องกันหนอน กระรอก กระแต เจาะผล และลดเพลี้ยแป้ง ราดำได้ ทำให้ลดการใช้สารเคมีตั้งแต่เริ่มห่อถึงเก็บเกี่ยว (2 เดือน) นอกจากนั้น เกษตรกรยังสามารถขายผลผลิตทุเรียนที่ห่อถุงได้ในราคาสูงกว่าราคาตลาด 10-30%

สถานภาพการวิจัย

ผลงานวิจัยนี้ได้ถ่ายทอดเทคโนโลยีให้บริษัท สาลี่ คัลเล่อร์ จำกัด (มหาชน) และมีการจำหน่ายเชิงพาณิชย์ให้แก่ทั้งหน่วยงานภาครัฐและเกษตรกรทั่วไปตั้งแต่ไตรมาส 1/2565

แผนงานวิจัยในอนาคต

ออกแบบถุงห่อให้สามารถทนทานต่อแรงลม และอุปกรณ์สำหรับช่วยห่อในที่สูง
ทดลองห่อผลไม้เศรษฐกิจชนิดอื่น เช่น อินทผาลัม

รายชื่อทีมวิจัย

ดร.ณัฐภพ สุวรรณเมฆ, ดร.จุรีรัตน์ ประสาร, วัฒนา กลิ่นสุคนธ์, ศิรดา ภาดี และประภัสสร วันนิจ

ติดต่อ

ดร.ณัฐภพ สุวรรณเมฆ (นักวิจัย)
ทีมวิจัยสิ่งทอ
กลุ่มวิจัยเทคโนโลยีโพลิเมอร์ขั้นสูง
โทรศัพท์ 02 564 6500 ต่อ 4464, 4727
อีเมล natthaps@mtec.or.th

The post ถุงห่อทุเรียน Magik Growth appeared first on MTEC ศูนย์เทคโนโลยีโลหะและวัสดุแห่งชาติ.

Thermoplastic Starch จากกระบวนการอัดรีดแบบสกรูคู่

dtmd-saw — Wed, 29 Jan 2025 15:16:06 +0000

Thermoplastic Starch จากกระบวนการอัดรีดแบบสกรูคู่

ที่มา
ยางรถฟอร์คลิฟท์เป็นผลิตภัณฑ์ยางตันขนาดใหญ่ซึ่งใช้กับรถยกของตามโรงงานต่าง ๆ เนื่องจากรถฟอร์คลิฟท์ต้องรับน้ำหนักสูงและอาจถูกใช้งานอย่างต่อเนื่องเป็นระยะเวลานาน ยางรถโฟล์คลิฟท์จึงต้องมีความแข็งแรงสูง ทนทานต่อการสึกหรอได้ดี และมีความร้อนสะสมที่เกิดจากการใช้งานต่ำเพื่อหลีกเลี่ยงการระเบิดที่อาจเกิดขึ้นในสภาวะที่ใช้งานหนักและต่อเนื่อง ด้วยเหตุนี้ ยางรถฟอร์คลิฟท์จึงเป็นผลิตภัณฑ์ที่ต้องผลิตจากยางธรรมชาติเพราะยางธรรมชาติมีสมบัติเชิงกลดีเยี่ยม มีความยืดหยุ่นสูง และมีความร้อนสะสมต่ำ อย่างไรก็ดี เนื่องจากความแตกต่างทางด้านเทคโนโลยีการผลิต ส่งผลทําให้ยางรถโฟล์คลิฟท์ของแต่ละบริษัทมีต้นทุนและคุณภาพที่แตกต่างกัน บริษัทสยามไพโอเนียร์รับเบอร์ จํากัด เป็นบริษัทฯ ผู้ผลิตยางล้อตันสําหรับใช้กับรถฟอร์คลิฟท์ภายใต้เครื่องหมายการค้า PIO-TYRE, BIG-TYRES และ JR-TYRES ที่เริ่มทําการผลิตและจําหน่ายตั้งแต่ปี พ.ศ. 2535 โดยได้รับการถ่ายทอดเทคโนโลยีจากประเทศญี่ปุ่น ทั้งนี้ จากกระแสความห่วงใยในเรื่องสิ่งแวดล้อมที่มีบทบาทมากขึ้นในปัจจุบัน ดังนั้น บริษัทฯ จึงว่าจ้างทีมวิจัยเอ็มเทควิจัยและพัฒนายางล้อตันให้มีความเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมสูงขึ้น

เป้าหมาย
(1) องค์ความรู้ด้านกระบวนการผลิตและต้นแบบเทอร์โมพลาสติกสตาร์ชจากกระบวนการอัดรีดแบบสกรูคู่ในระดับกึ่งอุตสาหกรรม

(2) คอมพาวด์หรือพลาสติกผสมระหว่างเทอร์โมพลาสติกสตาร์ชกับโพลิเมอร์ย่อยสลายได้ที่พร้อมนำไปขึ้นรูปเป็นผลิตภัณฑ์พลาสติกย่อยสลายได้

ทีมวิจัยทำอย่างไร
ทีมวิจัยใช้องค์ความรู้ด้านกระบวนการอัดรีดแบบสกรูคู่ โดยออกแบบสกรู รวมถึงกระบวนการหลอมผสมและควบคุมระบบสุญญากาศในการดึงน้ำออก เพื่อแปรเปลี่ยนวัตถุดิบแป้งมันสำปะหลังให้เป็นเทอร์โมพลาสติกสตาร์ช รวมถึงกระบวนการเตรียมพลาสติกผสมหรือคอมพาวด์ที่พร้อมใช้งาน โดยในขั้นตอนสุดท้าย ทีมวิจัยได้สาธิตการเตรียมผลิตภัณฑ์ฟิล์มบางด้วยกระบวนการเป่า (blown film process)

ผลงานวิจัย

สร้างองค์ความรู้ด้านกระบวนการผลิตและต้นแบบเม็ดพลาสติกเทอร์โมพลาสติกสตาร์ช
สามารถผลิตต้นแบบเม็ดพลาสติกผสมหรือคอมพาวด์ระหว่างเทอร์โมพลาสติกสตาร์ชกับโพลิเมอร์ย่อยสลายได้
ผลิตต้นแบบฟิล์มเป่าขึ้นรูปที่สามารถย่อยสลายได้ เนื่องจากมีองค์ประกอบของแป้งในปริมาณสูง

สถานภาพการวิจัย

เสร็จสมบูรณ์

แผนงานวิจัยในอนาคต

นำเทคนิคและองค์ความรู้ไปต่อยอดพัฒนาสูตรหรือผลิตภัณฑ์ใหม่ต่อไป

รายชื่อทีมวิจัย

ดร.นพดล เกิดดอนแฝก, ดร.ศุภณัฐ ภัทรธีรา และ นายปราโมทย์ คุ้มสังข์

ติดต่อ

ชนิต วานิกานุกูล
งานประสานธุรกิจและอุตสาหกรรม ฝ่ายพัฒนาธุรกิจ
โทรศัพท์ 02 564 6500 ต่อ 4788
อีเมล chanitw@mtec.or.th

The post Thermoplastic Starch จากกระบวนการอัดรีด
แบบสกรูคู่ appeared first on MTEC ศูนย์เทคโนโลยีโลหะและวัสดุแห่งชาติ.

การพัฒนาของผสมฐานมอลโตเดกซ์ตรินเพื่อปรับความหนืดของอาหารสำหรับผู้มีภาวะกลืนลำบาก

dtmd-saw — Tue, 28 Jan 2025 13:29:40 +0000

การพัฒนาของผสมฐานมอลโตเดกซ์ตรินเพื่อปรับความหนืดของอาหารสำหรับผู้มีภาวะกลืนลำบาก

ที่มา
ภาวะกลืนลำบาก (dysphagia) คือภาวะที่มีความผิดปกติในการส่งผ่านอาหารจากช่องปากไปยังอวัยวะในระบบทางเดินอาหารส่วนอื่นๆ ทำให้ไม่สามารถกลืนอาหารได้เหมือนคนปกติ และมักนำไปสู่การสำลักขณะกลืนอาหารได้ ภาวะนี้อาจทำให้เกิดการขาดน้ำและสารอาหาร อันนำไปสู่ภาวะทุพโภชนาการ และเกิดภาวะแทรกซ้อนที่สำคัญ เช่น ปอดอักเสบติดเชื้อจากการสำลักจนอาจเป็นอันตรายถึงแก่ชีวิตได้

บริษัท สยาม มอดิฟายด์ สตาร์ช จำกัด เป็นบริษัทผู้นำในอุตสาหกรรมผลิตภัณฑ์สตาร์ชมันสําปะหลังแปรรูปที่สำคัญของประเทศไทยและของโลก ได้เล็งเห็นความสำคัญของการพัฒนาผลิตภัณฑ์อาหาร/เครื่องดื่มสำหรับผู้ที่มีภาวะกลืนลำบากในรูปแบบผงปรับความหนืด เพื่อรองรับความต้องการของผู้ป่วยที่มีภาวะกลืนลำบากและผู้สูงอายุที่จะมีปริมาณเพิ่มมากขึ้นตามสภาวการณ์สังคมผู้สูงวัย (aged society) ของประเทศไทยในปัจจุบัน

บริษัทฯ ได้จ้างศูนย์เทคโนโลยีโลหะและวัสดุแห่งชาติให้ศึกษาและวิเคราะห์สมบัติต่างๆ โดยเฉพาะสมบัติเชิงรีโอโลยีของของผสมฐานมอลโตเดกซ์ตริน ที่ระดับความหนืด 3 ระดับ ได้แก่ Nectar-like, Honey-like และ Pudding-like ตามเกณฑ์ National Dysphagia Diet (NDD) เพื่อใช้เป็นผงปรับความหนืด (thickening powder) สำหรับผู้ที่มีภาวะกลืนลำบาก โดยมีเป้าหมายให้ผลปรับความหนืดนี้มีคุณสมบัติใกล้เคียงกับผลิตภัณฑ์ทางการค้าที่บริษัทฯ สนใจ

เป้าหมาย
สูตรผลิตภัณฑ์ผงปรับความหนืดจากของผสมฐานมอลโตเดกซ์ตริน

ทีมวิจัยทำอย่างไร

วิเคราะห์สมบัติต่างๆ ของผลิตภัณฑ์ผงปรับความหนืดทางการค้า
วิเคราะห์สมบัติพื้นฐานของสารไฮโดรคอลลอยด์ต่างๆ
พัฒนาสูตรต้นแบบผงปรับความหนืดและวิเคราะห์สมบัติต่างๆ โดยเน้นสมบัติรีโอโลยี
ศึกษาอิทธิพลของความเป็นกรด-ด่าง อุณหภูมิ และเอนไซม์อะไมเลสต่อสมบัติรีโอโลยีของสูตรต้นแบบ
ทดสอบคุณภาพเชิงประสาทสัมผัส

ผลงานวิจัย
สูตรของผสมฐานมอลโตเดกซ์ตรินที่เมื่อนำมาละลายในน้ำแล้วมีสมบัติรีโอโลยี และคุณภาพเชิงประสาทสัมผัสคล้ายคลึงกับผลิตภัณฑ์ผงปรับความหนืดทางการค้า 2 ชนิด

สถานภาพการวิจัย
ดำเนินงานวิจัยเสร็จสิ้น และส่งมอบผลงานให้แก่บริษัทฯ เพื่อการผลิตและจำหน่ายในเชิงพาณิชย์ต่อไป

แผนงานวิจัยในอนาคต
บูรณาการความรู้และทักษะที่ใช้ในการออกแบบและสร้างระบบทำความสะอาดฯ ร่วมกับพลศาสตร์ของไหลเชิงคำนวณเพื่อจำลองสนามการไหล (flow field simulation) ของการถ่ายเทความร้อนและปัญญาประดิษฐ์ (Artificial Intelligence, AI)

รายชื่อทีมวิจัย
นายเอกพงษ์ คงเจริญ, ดร. ชัยวุฒิ กมลพิลาส, ดร. ศิริกาญจน์ วิเศษสุวรรณภูมิ, ดร. นิสภา ศีตะปันย์, ดร. ภาวดี เมธะคานนท์, และ ดร. อศิรา เฟื่องฟูชาติ

ติดต่อ
ดร. ชัยวุฒิ กมลพิลาส
กลุ่มวิจัยเทคโนโลยีโพลิเมอร์ขั้นสูง
โทรศัพท์ 02 564 6500 ต่อ 4447
อีเมล chaiwutg@mtec.or.th

The post การพัฒนาของผสมฐานมอลโตเดกซ์ตรินเพื่อปรับความหนืดของอาหารสำหรับผู้มีภาวะกลืนลำบาก appeared first on MTEC ศูนย์เทคโนโลยีโลหะและวัสดุแห่งชาติ.

การศึกษาและติดตามปัญหาการเกิดรอยพ่นคล้ายกับรอยที่เกิดจากความชื้น (Silver Streaks) ในชิ้นงานฉีดสไตรีน-อะคริโลไนทริล (AS) ด้วยเทคนิคเทอร์โมกราวิเมตริก (TGA)

dtmd-saw — Mon, 27 Jan 2025 08:01:17 +0000

การศึกษาและติดตามปัญหาการเกิดรอยพ่นคล้ายกับรอยที่เกิดจากความชื้น (Silver Streaks) ในชิ้นงานฉีดสไตรีน-อะคริโลไนทริล (AS) ด้วยเทคนิคเทอร์โมกราวิเมตริก (TGA)

ที่มา
แผ่นพลาสติก (cover plate) ที่ขึ้นรูปด้วยสไตรีน-อะคริโลไนทริล (AS) จากล็อตการผลิตต่างๆ ของบริษัท ไออาร์พีซี จำกัด (มหาชน) เกิดรอยพ่นคล้ายกับรอยที่เกิดจากความชื้น หรือ ซิลเวอร์สตรีก (silver streaks) ในตำแหน่งต่างๆ บนชิ้นงาน ปัญหาดังกล่าวนี้อาจเกิดได้จากหลายสาเหตุ เช่น เรซินมีปริมาณความชื้นหลงเหลือมากเกินไป มีโมโนเมอร์ที่เหลือจากปฏิกิริยาโพลิเมอไรเซชัน หรือสารเติมแต่ง (additives) ต่างๆ ที่ผสมลงในเรซิน จึงจำเป็นต้องศึกษาอย่างเป็นระบบเพื่อหาสาเหตุที่แน่ชัด อันจะนำไปสู่การแก้ปัญหาการปฏิเสธชิ้นงานได้อย่างตรงจุดและมีประสิทธิภาพ

เป้าหมาย
วิเคราะห์หาสาเหตุที่แท้จริงของการเกิดซิลเวอร์สตรีก และนำเสนอวิธีการแก้ไขปัญหาได้อย่างตรงจุด

ทีมวิจัยทำอย่างไร
ใช้องค์ความรู้ด้านการวิเคราะห์ทดสอบอัตราการสลายตัวทางความร้อนของโพลิเมอร์ด้วยเทคนิคเทอร์โมกราวิเมตริก (Thermogravimetric Analysis, TGA)

ใช้องค์ความรู้ด้านการออกแบบแม่พิมพ์ฉีดร่วมกับการจำลองสถานการณ์การฉีดเข้าแบบ (injection molding simulation)

ทดลองฉีดขึ้นรูปชิ้นงานแผ่นพลาสติก

ผลงานวิจัย
ซิลเวอร์สตรีกในชิ้นงานแผ่นพลาสติกเป็นประเภทแอร์สตรีก (air streaks) เกิดจากการออกแบบชิ้นงานที่ไม่เหมาะสมและแม่พิมพ์ไม่มีช่องระบายอากาศทำให้อากาศถูกกัก และความรุนแรงของปัญหาจะเพิ่มสูงขึ้นหากฉีดชิ้นงานด้วย AS เกรดที่สลายตัวทางความร้อนได้ง่ายกว่า

ชิ้นงาน cover plate ที่มีตำแหน่งของ gate อยู่ตรงกรอบสี่เหลี่ยมหนา Air trap ที่เกิดในบริเวณมุมของส่วนกรอบสี่เหลี่ยมภายในชิ้นงาน

Air trap ที่เกิดในบริเวณมุมของส่วนกรอบสี่เหลี่ยมภายในชิ้นงาน

สถานภาพการวิจัย
เสร็จสมบูรณ์

ชิ้นงาน cover plate ที่มีตำแหน่งของ gate อยู่ตรงกรอบสี่เหลี่ยมหนา

Air trap ที่เกิดในบริเวณมุมของส่วนกรอบสี่เหลี่ยมภายในชิ้นงาน

แผนงานวิจัยในอนาคต
บริษัทฯ นำองค์ความรู้ที่ได้ไปเป็นแนวทางในการวางแผนการผลิตและการปิด (shutdown) เพื่อทำความสะอาดไลน์การสังเคราะห์เรซิน AS ให้มีรอบระยะเวลาในการผลิตที่ไม่ยาวนานจนเกินไป จนกระทั่งมีความเสี่ยงที่จะเกิดการสะสมของสารองค์ประกอบต่างๆ ภายในไลน์การสังเคราะห์ได้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเกรดที่มีองค์ประกอบของสารที่เกิดการสลายตัวทางความร้อนได้ง่าย ทั้งนี้เพื่อลดโอกาสที่ AS ที่สังเคราะห์ได้จะเกิดการสลายตัวทางความร้อนในระหว่างการฉีดขึ้นรูป

นอกจากนี้บริษัทฯ ยังนำองค์ความรู้ด้านการออกแบบแม่พิมพ์ที่ได้รับคำแนะนำจากทีมวิจัยไปให้คำแนะนำแก่ลูกค้า เพื่อหลีกเลี่ยงปัญหาการเกิดอากาศถูกกัก อันเป็นสาเหตุหลักประการหนึ่งที่ทำให้ชิ้นงานฉีดเกิดซิลเวอร์สตรีกได้

รายชื่อทีมวิจัย
ดร. พัชรี ลาภสุริยกุล, จารีนุช โรจน์เสถียร, ดำรงค์ ถนอมจิตร และ ณัชชา ประกายมรมาศ

ติดต่อ
ดร. พัชรี ลาภสุริยกุล
กลุ่มวิจัยกระบวนการทางวัสดุและการผลิตอัตโนมัติ
โทรศัพท์ 02 564 6500 ต่อ 4449
อีเมล patcharl@mtec.or.th

The post การศึกษาและติดตามปัญหาการเกิดรอยพ่นคล้ายกับรอยที่เกิดจากความชื้น (Silver Streaks) ในชิ้นงานฉีดสไตรีน-อะคริโลไนทริล (AS) ด้วยเทคนิคเทอร์โมกราวิเมตริก (TGA) appeared first on MTEC ศูนย์เทคโนโลยีโลหะและวัสดุแห่งชาติ.

ฟิล์มปิดถาดทุเรียน ป้องกันกลิ่นรบกวน ใส ลอกง่าย ย่อยสลายได้ทางชีวภาพ

dtmd-saw — Sun, 26 Jan 2025 08:06:45 +0000

ฟิล์มปิดถาดทุเรียน ป้องกันกลิ่นรบกวน ใส ลอกง่าย ย่อยสลายได้ทางชีวภาพ

The post ฟิล์มปิดถาดทุเรียน ป้องกันกลิ่นรบกวน ใส ลอกง่าย ย่อยสลายได้ทางชีวภาพ appeared first on MTEC ศูนย์เทคโนโลยีโลหะและวัสดุแห่งชาติ.

ขยายขีดจำกัดของการออกแบบผลิตภัณฑ์อาหารด้วยศาสตร์รีโอโลยีแบบดึงยืด

dtmd-saw — Sat, 25 Jan 2025 08:09:59 +0000

ขยายขีดจำกัดของการออกแบบผลิตภัณฑ์อาหารด้วยศาสตร์รีโอโลยีแบบดึงยืด

โดยทีมวิจัยวัสดุศาสตร์อาหาร

ปัจจุบันนี้การเพิ่มขีดความสามารถในการแข่งขันของประเทศ ก่อให้เกิดกระแสความตื่นตัวในการพัฒนาสินค้าและบริการในภาคเอกชนเป็นอย่างมาก โดยหัวใจหลักของการพัฒนาคือ การทำให้สินค้าและบริการดียิ่งขึ้น รวมถึงมีประสิทธิภาพอย่างต่อเนื่อง การมีนวัตกรรมหรือการทำให้สินค้าเกิดความแตกต่าง จึงเป็นสิ่งจำเป็นในการดำเนินกิจกรรมทางการค้าในปัจจุบัน

รีโอโลยี (rheology) เป็นศาสตร์ที่เกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนรูปร่างและการไหลของวัสดุ โดยเฉพาะด้านอาหาร รีโอโลยีมีความสำคัญอย่างมากต่อคุณภาพเนื้อสัมผัส (texture) ของอาหาร เช่น ความแข็ง ความนุ่ม ความลื่น ความฉ่ำ รวมถึงความสามารถในการขึ้นรูป การไหลของผลิตภัณฑ์ผ่านท่อในกระบวนการผลิต การบรรจุลงในบรรจุภัณฑ์ ตลอดจนการใช้งานผลิตภัณฑ์ เช่น การปาดทา บทความนี้คณะผู้เขียนจึงนำเสนอศาสตร์รีโอโลยี โดยเน้นที่รีโอโลยีแบบดึงยืด รวมถึงความสำคัญของศาสตร์นี้ต่อการออกแบบผลิตภัณฑ์อาหาร

ตัวอย่างของรีโอโลยีแบบดึงยืดที่เกี่ยวข้องกับชีวิตประจำวัน เช่น การดูดของเหลวจากหลอด (รูปที่ 1A) การปาดเนยหรือแยมที่แผ่กระจายได้ง่ายอย่างต่อเนื่องบนแผ่นขนมปัง (รูปที่ 1B) การบดเคี้ยวอาหารในช่องปากเพื่อให้เกิดโบลัส (ก้อนอาหารที่รวมตัวกับน้ำลาย) ที่มีสมบัติการยึดเกาะตัวและการดึงยืดที่ดี กล่าวคือ ถ้าอาหารมีความหนืดสูง มีสมบัติดึงยืดต่ำก็จะทำให้รู้สึกกลืนลำบาก และมีอาการจุกแน่นที่ลิ้นปี่เมื่อกลืนอาหารนั้น แต่ถ้าอาหารมีความหนืดน้อยมาก เช่น น้ำ หากกลืนเร็วเกินไปก็อาจทำให้สำลักได้ โดยเฉพาะผู้สูงอายุ หรือผู้ป่วยที่มีภาวะกลืนลำบาก (dysphagia) ดังนั้น การปรับความหนืด รวมถึงสมบัติรีโอโลยีแบบดึงยืดของอาหารให้เหมาะสมกับวัย และ/หรืออาการของผู้ป่วยจะช่วยให้อาหารสามารถไหลเข้าสู่หลอดอาหารได้อย่างปลอดภัย (รูปที่ 1C) [1] การทำขนมปังจากแป้งโดที่มีสมบัติ “ไหลยืด” จะสามารถโป่งตัวได้ดีในกระบวนการหมัก ทำให้ได้เนื้อขนมปังที่ฟูนุ่ม (รูปที่ 1D) การออกแบบอาหารแบบโมเลคิวลาร์แกสโทรโนมี โดยการผสมผงโพลิแซ็กคาไรด์เข้าไปในซอสหรือน้ำผลไม้ เพื่อทำให้ซอสหรือน้ำผลไม้ “ไหลยืด” เมื่อทำให้เกิดฟองก็จะได้ฟองที่คงตัวอยู่ได้นานหลายนาที (รูปที่ 1E) แล้วพฤติกรรมการ “ไหลยืด” ดังกล่าวที่ในวงการวิชาการเรียกว่า “รีโอโลยีแบบดึงยืด หรือการไหลแบบดึงยืด (extensional/elongational rheology)” นั้นคืออะไร และมีความสำคัญอย่างไร?

รูปที่ 1 ตัวอย่างรีโอโลยีแบบดึงยืดที่เกี่ยวข้องกับชีวิตประจำวัน (A) การดูดของเหลวจากหลอด, (B) การปาดทาเนยหรือแยมบนขนมปัง, (C) การกลืนโบลัสอาหารในระยะคอหอย, (D) การทำขนมปัง [2] และ (E) การออกแบบอาหารแบบโมเลคิวลาร์แกสโทรโนมี (molecular gastronomy)

รีโอโลยีแบบดึงยืดที่เกี่ยวข้องกับกระบวนการผลิตในอุตสาหกรรมต่างๆ

รีโอโลยีแบบดึงยืดหรือการไหลแบบดึงยืดคือ สมบัติรีโอโลยีที่เกี่ยวข้องกับความต้านทานต่อการดึง มักแสดงด้วยค่าความหนืดที่เกิดจากการยืดตัวหรือความหนืดแบบดึงยืด (elongational viscosity) โดยกระบวนการผลิตผลิตภัณฑ์และการขึ้นรูปวัสดุในอุตสาหกรรมต่างๆ มักเกี่ยวข้องกับกระบวนการไหลที่ซับซ้อน โดยเฉพาะอย่างยิ่งการไหลแบบดึงยืดของวัสดุที่มีหลายองค์ประกอบ และมีสมบัติยืดตัวที่แตกต่างกัน เช่น การไหลในกระบวนการอัดรีด (extrusion) การไหลในกระบวนการเคลือบผิววัสดุ (coating) การขึ้นรูปเส้นใยด้วยวิธีการปั่น (fiber spinning) การพิมพ์หมึก (ink jetting) หรือการไหลในระบบไมโครฟลูอิดิกส์ (microfluidics) เป็นต้น ในอุตสาหกรรมอาหารมีการใช้กระบวนการผลิตที่เกี่ยวข้องกับกลไกการไหลแบบดึงยืดอย่างแพร่หลาย เช่น กระบวนการทำแคปซูล (encapsulation) สารออกฤทธิ์ทางชีวภาพโดยใช้เทคนิคไมโครฟลูอิดิกส์ หรืออิเล็กโทรสปินนิง (electrospinning) [3, 4] การรีดและการม้วนแป้งโดในอุตสาหกรรมเบเกอรี่ [5] การพิมพ์อาหาร 3 มิติด้วยเทคนิคเอ็กซ์ทรูชัน (extrusion-based 3D printing) [6] หรือแม้กระทั่งการพัฒนาผลิตภัณฑ์เนื้อเทียมจากโปรตีนพืชโดยใช้กระบวนการอัดรีดที่กำลังเป็นกระแสนิยมที่มาแรงในปัจจุบันนี้ สำหรับกลุ่มผู้บริโภคกินคลีน-รักษ์โลก ไม่บริโภคเนื้อสัตว์ [7] ดังแสดงในรูปที่ 2

รูปที่ 2 ตัวอย่างกระบวนการต่างๆ ที่เกี่ยวข้องกับสมบัติการไหลแบบดึงยืด (A) การไหลในท่อแคบ (channel-flow) ในระบบไมโครฟลูอิดิกส์ (microfluidics), (B) การรีดและม้วนแป้งโด (sheeting/calendering), (C) การพองตัวของเอ็กซ์ทรูเดต/การปั่นเส้นใย (extrudate expansion/fiber spinning) และ (D) การพิมพ์อาหาร 3 มิติโดยกระบวนการเอ็กซ์ทรูชัน (extrusion-based 3D printing)

ผู้ผลิตผลิตภัณฑ์อาหารต้องมีความเข้าใจพฤติกรรมและสมบัติการไหลแบบดึงยืดของวัสดุ/วัตถุดิบอาหาร ตลอดจนผลิตภัณฑ์สุดท้าย [8, 9] เพื่อลดการสูญเสียในกระบวนการผลิต รวมถึงผลิตผลิตภัณฑ์ที่ได้มาตรฐานและมีคุณภาพที่เป็นที่ต้องการของผู้บริโภคมากที่สุด

ตัวอย่างความสำคัญของสมบัติรีโอโลยีแบบดึงยืดต่อการพัฒนาผลิตภัณฑ์อาหาร และผลิตภัณฑ์ของใช้ส่วนตัว

เพื่อให้เห็นความสำคัญของพฤติกรรมการไหลแบบดึงยืดต่ออุตสาหกรรมอาหารและอุตสาหกรรมอื่นๆ จึงได้นำการศึกษาสมบัติรีโอโลยีแบบดึงยืดของผลิตภัณฑ์อาหารและผลิตภัณฑ์ของใช้ส่วนตัวมาแสดงเป็นตัวอย่าง

ในส่วนของอุตสาหกรรมอาหาร ผู้เขียนขอยกตัวอย่างงานวิจัยที่เกี่ยวข้องกับการพัฒนาผงเพิ่มความหนืด (thickening powders) สำหรับผู้ที่มีภาวะกลืนลำบาก โดยผลิตภัณฑ์ผงเพิ่มความหนืดทางการค้ามีค่อนข้างหลากหลายแต่สามารถแบ่งออกเป็น 2 กลุ่มหลัก ได้แก่ ผงเพิ่มความหนืดฐานกัม (gum-based) และฐานสตาร์ชดัดแปร (modified starch-based)

จากงานวิจัยของทีมวิจัยวัสดุศาสตร์อาหารที่เกี่ยวกับสมบัติรีโอโลยีของผลิตภัณฑ์ผงเพิ่มความหนืดที่เติมลงในน้ำดื่ม พบว่าค่าความหนืด (shear viscosity) ของตัวอย่างผงเพิ่มความหนืด 2 ชนิดที่อยู่ในกลุ่มของฐานกัม (Thickener A และ Thickener B) ที่วิเคราะห์โดยเครื่องรีโอมิเตอร์แบบหมุน (rotational rheometer) มีค่าใกล้เคียงกันตลอดช่วงอัตราเฉือนที่ศึกษา (รูปแทรกในรูปที่ 3)

อย่างไรก็ดี เมื่อนำตัวอย่างทั้งสองไปวิเคราะห์การไหลแบบดึงยืดด้วยเครื่องรีโอมิเตอร์แบบดึงยืด HAAKE CaBER1 พบว่าทั้ง 2 ตัวอย่างมีพฤติกรรมการไหลแบบดึงยืดที่แตกต่างกันอย่างชัดเจน กล่าวคือ ฟิลาเมนต์ (filament) ของตัวอย่าง Thickener A ขาดเร็วกว่าตัวอย่าง Thickener B (รูปที่ 3 และ 4) แสดงถึงอันตรกิริยาระหว่างโมเลกุลภายในตัวอย่าง Thickener B ที่แข็งแรงกว่า Thickener A ซึ่งอาจเป็นผลมาจากขนาดโมเลกุลหรือลักษณะโครงสร้างโมเลกุลขององค์ประกอบที่อยู่ในผงเพิ่มความหนืดนั้น [10]

นอกจากนี้ การขาดของฟิลาเมนต์ที่ระยะเวลาแตกต่างกัน ยังให้ข้อมูลเกี่ยวกับสมบัติการเกาะติด (cohesiveness) ของตัวอย่างที่แตกต่างกันอีกด้วย ทั้งนี้ผลิตภัณฑ์ผงเพิ่มความหนืดที่เหมาะสมกับผู้ที่มีภาวะกลืนลำบากควรมีสมบัติรีโอโลยีแบบดึงยืดและสมบัติการเกาะติดที่ดีเพื่อลดความเสี่ยงในการสำลัก อันเป็นสาเหตุสำคัญที่จะนำไปสู่โรคปอดติดเชื้อที่เป็นอันตรายต่อชีวิตได้

รูปที่ 3 สมบัติการไหลแบบดึงยืดแสดงการเปลี่ยนแปลงของขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางของฟิลาเมนต์ (แกน Y) ตามระยะเวลา (แกน X) ของผลิตภัณฑ์ผงเพิ่มความหนืดทางการค้า 2 ชนิดที่ผสมกับน้ำดื่ม โดย D คือ ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางของฟิลาเมนต์ที่เปลี่ยนแปลงไปตามเวลาที่ดึงยืด ขณะที่ D₀ คือ ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางของฟิลาเมนต์เริ่มต้น (รูปแทรก: สมบัติรีโอโลยีแบบเฉือนแสดงค่าความหนืดที่ใกล้เคียงกันของตัวอย่างผงเพิ่มความหนืดทั้งสองชนิด)

รูปที่ 4 ลักษณะการบางลงของฟิลาเมนต์ของตัวอย่างสารละลายผงเพิ่มความหนืดเป็นฟังก์ชันของเวลาในระหว่างการทดสอบด้วยเทคนิค Capillary Break-up Extensional Rheometry (CaBER)

ส่วนการพัฒนาผลิตภัณฑ์ของใช้ส่วนตัว เช่น แชมพูบรรจุซอง ที่จำเป็นต้องมีการควบคุมพฤติกรรมการไหลในระหว่างกระบวนการผลิตให้เหมาะสม กล่าวคือสมบัติการไหลแบบดึงยืดช่วยให้การควบคุมปริมาณแชมพูที่จะบรรจุในแต่ละซองได้อย่างถูกต้อง และลดการสูญเสียในระหว่างกระบวนการผลิต จากการทดสอบสมบัติรีโอโลยีของผลิตภัณฑ์แชมพูในตัวอย่าง 2 ชนิดพบว่า มีค่าความหนืดเฉือนไม่แตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญ (รูปแทรกในรูปที่ 5) แต่เมื่อวิเคราะห์สมบัติการไหลแบบดึงยืดพบว่า ทั้งสองตัวอย่างมีการขาดของฟิลาเมนต์ที่เวลาแตกต่างกันอย่างชัดเจน (รูปที่ 5) โดยฟิลาเมนต์ของ Shampoo A ขาดเร็วกว่า Shampoo B ทำให้การบรรจุลงบรรจุภัณฑ์ง่ายและรวดเร็วกว่า

รูปที่ 5 สมบัติการไหลแบบดึงยืดแสดงการเปลี่ยนแปลงของขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางของฟิลาเมนต์ (แกน Y) ตามระยะเวลา (แกน X) ของตัวอย่างแชมพูทางการค้า 2 ชนิด โดย D คือ ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางของฟิลาเมนต์ที่เปลี่ยนแปลงไปตามเวลาที่ดึงยืด ขณะที่ D₀ คือ ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางของฟิลาเมนต์เริ่มต้น (รูปแทรก: สมบัติรีโอโลยีแบบเฉือนแสดงค่าความหนืดที่ใกล้เคียงกันของตัวอย่างแชมพูทั้งสองชนิด)

นอกจากนี้ การที่ฟิลาเมนต์ของ Shampoo B ขาดช้ากว่า Shampoo A อาจทำให้เกิดปรากฏการณ์ สตริงฟอร์เมชัน (string formation) หรือแชมพูเกิดการไหลเยิ้มจนส่งผลต่อการปิดผนึกซองด้วยความร้อน ดังนั้น ผลิตภัณฑ์แชมพูที่ใช้บรรจุภัณฑ์แบบซองจำเป็นต้องเลือกใช้สารเติมแต่ง (additive) ที่เหมาะสม เพื่อลดการเกิดสตริงฟอร์เมชันในกระบวนการผลิต ส่งผลให้อัตราการสูญเสียลดลงและอัตราการผลิตเพิ่มสูงขึ้น สิ่งที่ได้จากกรณีศึกษาที่เป็นผลิตภัณฑ์ของใช้ส่วนตัวนี้สามารถนำไปประยุกต์ใช้กับอุตสาหกรรมอาหารได้เช่นเดียวกัน

แนวทางการทดสอบสมบัติรีโอโลยีแบบดึงยืด

งานวิจัยด้านรีโอโลยีอาหารมีการพัฒนาโมเดลวัสดุเพื่อใช้ทำนายกระบวนการขึ้นรูป การผลิตผลิตภัณฑ์ รวมถึงคุณภาพเชิงประสาทสัมผัสของผลิตภัณฑ์อาหาร นอกจากการไหลแบบเฉือนจะเป็นพฤติกรรมที่สำคัญแล้ว การไหลแบบดึงยืดก็ถือเป็นพฤติกรรมที่สำคัญอีกอย่างหนึ่งด้วย โดยความหนืดแบบดึงยืด (ในเชิงวิชาการมักแทนด้วย ) มีความสัมพันธ์กับน้ำหนักโมเลกุลและโครงสร้างสายโซ่โมเลกุลขนาดใหญ่ เช่น โพลิแซ็กคาไรด์ หรือโปรตีนที่มักเป็นองค์ประกอบหลักในอาหาร ทำให้ค่าความหนืดแบบดึงยืดเป็นพารามิเตอร์สำคัญอีกตัวหนึ่งนอกเหนือจากค่าความหนืดเฉือน (shear viscosity หรือ η_s )

ที่ผ่านมามีการวิจัยและพัฒนาเทคนิคและเครื่องมือสำหรับทดสอบความหนืดแบบดึงยืดและวิเคราะห์สมบัติการไหลแบบดึงยืดหลากหลายวิธี เช่น เทคนิค Entrance capillary flows, two- หรือ four-roll mills, thread-line rheometry, Filament-Stretching Extensional Rheometry (FISER), Rayleigh Ohnesorge Jetting Extensional Rheometry (ROJER), Dripping-onto-Substrate (DoS) rheometry และ Capillary break-up Extensional Rheometry (CaBER) [9-12] โดยแต่ละเทคนิคมีช่วงที่สามารถวิเคราะห์สมบัติการไหลแบบดึงยืดของตัวอย่างได้เหมาะสม อ้างอิงตามค่าความหนืดที่อัตราเฉือนเข้าใกล้ศูนย์ (zero shear viscosity) ของตัวอย่างและอัตราการเสียรูป (deformation rate) ของแต่ละเทคนิค ดังแสดงในรูปที่ 5

อย่างไรก็ตาม เทคนิคที่กล่าวมาข้างต้นส่วนมากพัฒนาขึ้นเพื่อใช้ในงานวิจัยในห้องปฏิบัติการเป็นหลักจึงไม่ได้ใช้งานอย่างแพร่หลายมากนัก ยกเว้นเทคนิค CaBER ที่มีเครื่องมือจำหน่ายเชิงพาณิชย์แล้ว จึงเป็นเทคนิคที่นำมาใช้ในการวิเคราะห์สมบัติการไหลแบบดึงยืดของวัสดุและผลิตภัณฑ์อาหารมากขึ้นในช่วง 10 ปีที่ผ่านมา

รูปที่ 6 เทคนิคการวิเคราะห์สมบัติการไหลแบบดึงยืด และช่วงที่สามารถวิเคราะห์ได้ อ้างอิงตามค่าความหนืดที่อัตราเฉือนเข้าใกล้ศูนย์ (zero shear viscosity) ของตัวอย่างและอัตราการเสียรูป (deformation rate) ของแต่ละเทคนิค [13]

การทดสอบด้วยเทคนิค CaBER มีหลักการค่อนข้างง่ายและใช้ปริมาณตัวอย่างไม่มาก ขึ้นกับขนาดของแผ่นทดสอบที่ใช้ ซึ่งมักมีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางในช่วง 4-8 มิลลิเมตร โดยตัวอย่างของเหลวที่ต้องการทดสอบจะถูกฉีดใส่ระหว่างแผ่นทดสอบชิ้นบนและล่างที่กำหนดระยะห่าง (gap size) ที่เหมาะสม จากนั้นแผ่นทดสอบชิ้นบนจะเคลื่อนที่ขึ้นอย่างรวดเร็ว (ระยะเวลาในช่วง 20-100 ms) ทำให้ตัวอย่างยืดตัวออกและเกิดฟิลาเมนต์ โดยเส้นผ่านศูนย์กลางของฟิลาเมนต์จะมีขนาดเล็กลงเป็นฟังก์ชันของเวลา ซึ่งการเปลี่ยนแปลงดังกล่าวขึ้นอยู่กับแรงแคปพิลลารี (capillary force) แรงตึงผิว (surface tension) และสมบัติแบบอิลาสติก (elasticity) ของตัวอย่าง และจะถูกวิเคราะห์ด้วยเครื่องเลเซอร์ไมโครมิเตอร์ (รูปที่ 7A) ทำให้ได้ข้อมูลเวลาที่ฟิลาเมนต์ขาด (filament break-up time) (รูปที่ 7B) และความหนืดแบบดึงยืด (extensional viscosity) (รูปที่ 7C) ของตัวอย่างได้

รูปที่ 7 (A) การทดสอบสมบัติรีโอโลยีแบบดึงยืดด้วยเทคนิค Capillary Break-up Extensional Rheometry (CaBER) ด้วยเครื่องรีโอมิเตอร์ CaBER1 (Thermo Haake GmbH, Karlsruhe, Germany) และตัวอย่างผลการทดสอบที่ได้แสดงในรูปความสัมพันธ์ระหว่าง (B) ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางของฟิลาเมนต์เป็นฟังก์ชันของเวลา และ (C) ความหนืดแบบดึงยืดเป็นฟังก์ชันของค่าความเครียดแบบ Hencky สำหรับตัวอย่างของไหลนิวโทเนียน (newtonian fluid), Boger fluid หรือกาว (adhesive) [14]

ในเชิงกลศาสตร์ของไหล พบว่าวัสดุหลายชนิดสามารถแสดงพฤติกรรมที่ตอบสนองต่อแรงเฉือน และมีพฤติกรรมการไหลแบบเฉือน (shear flow) ที่ใกล้เคียงกัน แต่อาจแสดงสมบัติยืดตัวหรือการตอบสนองต่อการยืดตัวที่แตกต่างกัน ดังนั้น การวิเคราะห์สมบัติยืดตัวของวัสดุหรือผลิตภัณฑ์จึงเป็นเทคนิคที่ให้ข้อมูลของสมบัติวัสดุที่จำเป็นเพิ่มเติมจากสมบัติการไหลแบบเฉือนที่ได้จากการวิเคราะห์ด้วยเครื่องรีโอมิเตอร์แบบหมุน ทำให้สามารถวิเคราะห์สมบัติและประสิทธิภาพการใช้งานวัสดุหรือผลิตภัณฑ์ที่สนใจได้เหมาะสมขึ้น

จากตัวอย่างที่ยกมาข้างต้นจะเห็นว่า สมบัติรีโอโลยีแบบดึงยืดมีความสำคัญต่ออุตสาหกรรมอาหารอย่างมาก ทั้งในด้านการวิเคราะห์โครงสร้าง การออกแบบ และการควบคุมกระบวนการผลิต ตลอดจนคุณภาพของผลิตภัณฑ์ นอกจากนี้ สมบัติการไหลแบบดึงยืดยังเกี่ยวข้องและมีความสำคัญกับอุตสาหกรรมอื่นๆ อีกมากมาย เช่น กระบวนการเคลือบและการชุบชิ้นส่วน การขึ้นรูปฟิล์ม การพัฒนาหมึกพิมพ์ การพ่นสเปรย์ การผลิตน้ำมัน ดังนั้น การวิเคราะห์สมบัติรีโอโลยีที่เหมาะสมกับผลิตภัณฑ์และกระบวนการผลิตจะสามารถเพิ่มประสิทธิภาพในการผลิตได้ ทั้งยังสามารถควบคุมและรักษาคุณภาพของผลิตภัณฑ์ได้อีกด้วย

เอกสารอ้างอิง

Nishinari, K., Turcanu, M., Nakauma, M., & Fang, Y. (2019). Role of fluid cohesiveness in safe swallowing. Npj Science of Food, 3(1), 5.
Crease, R. P. (2017). The physics of bread. Physics World, 30(10), 26–31.
Formenti, S., Castagna, R., Momentè, R., Bertarelli, C., & Briatico-Vangosa, F. (2016). The relevance of extensional rheology on electrospinning: The polyamide/iron chloride case. European Polymer Journal, 75, 46–55.
Matuła, K., Rivello, F., & Huck, W.T.S., (2020). Single-Cell Analysis Using Droplet Microfluidics. Advanced Biosystems, 4, 1900188.
Davidson, I. (2019). Dough Piece Forming: Biscuit Cutting Machine. In Industrial Biscuit Production (pp. 45–57). Elsevier.
Sun, J., Zhou, W., Yan, L., Huang, D., & Lin, L., (2018). Extrusion-based food printing for digitalized food design and nutrition control. Journal of Food Engineering, 220, 1–11.
Osen, R., & Schweiggert-Weisz, U. (2016). High-Moisture Extrusion: Meat Analogues. In Reference Module in Food Science (pp. 1–7). Elsevier.
Padmanabhan, M., & Bhattacharya, M. (1993). Planar extensional viscosity of corn meal dough. Journal of Food Engineering, 18(4), 389–411.
Padmanabhan, M. (1995). Measurement of extensional viscosity of viscoelastic liquid foods. Journal of Food Engineering, 25(3), 311–327.
Evageliou, V. (2020). Shear and extensional rheology of selected polysaccharides. International Journal of Food Science and Technology, 55(5), 1853–1861.
Mckinley, G. H., & Sridhar, T. (2002). Filament-stretching rheometry of complex fluids. Annual Review of Fluid Mechanics, 34, 375–415.
Dinic, J., Jimenez, L. N., & Sharma, V. (2017). Pinch-off dynamics and dripping-onto-substrate (DoS) rheometry of complex fluids. Lab on a Chip, 17(3), 460–473.
Sharma, V., Haward, S. J., Serdy, J., Keshavarz, B., Soderlund, A., Threlfall-Holmes, P., & McKinley, G. H. (2015). The rheology of aqueous solutions of ethyl hydroxy-ethyl cellulose (EHEC) and its hydrophobically modified analogue (hmEHEC): extensional flow response in capillary break-up, jetting (ROJER) and in a cross-slot extensional rheometer. Soft Matter, 11(16), 3251–3270.
Publications for HAAKE CaBER 1, ThermoScientific (https://www.thermofisher.com/)
James, D. F. (2009). Boger Fluids. Annual Review of Fluid Mechanics, 41(1), 129–142.

The post ขยายขีดจำกัดของการออกแบบผลิตภัณฑ์อาหารด้วยศาสตร์รีโอโลยีแบบดึงยืด appeared first on MTEC ศูนย์เทคโนโลยีโลหะและวัสดุแห่งชาติ.

V-ปัง : ขนมปังปราศจากกลูเตนและผลิตภัณฑ์นม

dtmd-saw — Fri, 24 Jan 2025 09:09:25 +0000

V-ปัง : ขนมปังปราศจากกลูเตนและผลิตภัณฑ์นม

ที่มา
ผู้บริโภคในปัจจุบันมีอาการแพ้อาหารมากขึ้น ทั้งนี้ผลิตภัณฑ์ขนมปังมีส่วนประกอบที่อาจก่อให้เกิดอาการแพ้ได้ เช่น กลูเตนจากฟลาวสาลี และโปรตีนนมจากผลิตภัณฑ์นม เป็นต้น ส่วนประกอบเหล่านี้มีความสำคัญต่อทั้งสี กลิ่น รส เนื้อสัมผัส และโครงสร้างอาหาร การพัฒนาผลิตภัณฑ์ขนมปังให้ปราศจากกลูเตนและผลิตภัณฑ์นมโดยใช้วัตถุดิบที่หาได้ภายในประเทศ นอกจากจะช่วยเพิ่มทางเลือกให้กับผู้บริโภคแล้ว ยังสามารถส่งเสริมผลผลิตทางการเกษตรและความสามารถในการผลิตหรือแปรรูปเพื่อส่งออกได้อีกด้วย

เป้าหมาย
พัฒนาผลิตภัณฑ์ขนมปังปราศจากกลูเตนและผลิตภัณฑ์นม โดยยังคงคุณภาพของขนมปังที่ดีเอาไว้ได้ทั้งในด้านโครงสร้างอาหาร กลิ่นรส และเนื้อสัมผัส

ทีมวิจัยทำอย่างไร
ทีมวิจัยวัสดุศาสตร์อาหาร ศูนย์เทคโนโลยีโลหะและวัสดุแห่งชาติ (เอ็มเทค) สำนักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี พัฒนาผลิตภัณฑ์ขนมปังปราศจากกลูเตนและผลิตภัณฑ์นม ใช้หลักการออกแบบโครงสร้างอาหาร (Food structure design) โดยทดแทนการใช้ฟลาวสาลีที่มีโปรตีนกลูเตน ด้วยฟลาวและสตาร์ชมันสำปะหลัง ซึ่งไม่มีองค์ประกอบกลูเตนและเป็นวัตถุดิบที่ผลิตได้เองภายในประเทศ และทดแทนการใช้นมและผลิตภัณฑ์นมด้วยด้วยอิมัลชันจากพืชชนิดหนึ่ง

คุณสมบัติ
ผลิตภัณฑ์ขนมปังสูตรปราศจากกลูเตนและผลิตภัณฑ์นม สามารถขึ้นฟูได้ขณะหมักและอบ ขนมปังมีขอบหรือผิวนอกสีน้ำตาล เนื้อขนมปังมีสีธรรมชาติจากวัตถุดิบหลักคือฟลาวและสตาร์ชมันสำปะหลัง เนื้อสัมผัสมีลักษณะที่เหนียวนุ่ม

สถานภาพงานวิจัย
ปัจจุบันทางทีมวิจัยสามารถพัฒนาต้นแบบผลิตภัณฑ์ขนมปังสูตรปราศจากกลูเตน และผลิตภัณฑ์นมในระดับห้องปฏิบัติการ ให้มีลักษณะของขนมปังที่ดีเทียบเท่ากับขนมปังที่เตรียมจากจากแป้งพรีมิกซ์ขนมปังทางการค้า สูตรปราศจากกลูเตนและผลิตภัณฑ์จากนมได้

แผนงานในอนาคต
ขยายกลุ่มเป้าหมายไปยังผู้บริโภคที่แพ้อาหารให้กว้างขึ้น โดยต่อยอดการพัฒนาผลิตภัณฑ์ขนมปังเป็นสูตรปราศจากกลูเตน ผลิตภัณฑ์จากนม และไข่

ทีมวิจัย
ทีมวิจัยวัสดุศาสตร์อาหาร
หน่วยวิจัยเทคโนโลยีโพลิเมอร์ขั้นสูง
ศูนย์เทคโนโลยีโลหะและวัสดุแห่งชาติ (เอ็มเทค)

ติดต่อ
งานประสานธุรกิจและอุตสาหกรรม
คุณชนิต วานิกานุกูล
โทรศัพท์ 0 2564 6500 ต่อ 4788
โทรสาร 0 2564 6369
E-mail : BDD@mtec.or.th

The post V-ปัง : ขนมปังปราศจากกลูเตนและผลิตภัณฑ์นม appeared first on MTEC ศูนย์เทคโนโลยีโลหะและวัสดุแห่งชาติ.

ยิ่งเข้าใจระบบย่อยอาหาร….ย่อมเข้าถึงผู้บริโภค

dtmd-saw — Thu, 23 Jan 2025 10:00:59 +0000

ยิ่งเข้าใจระบบย่อยอาหาร....ย่อมเข้าถึงผู้บริโภค

โดยทีมวิจัยวัสดุศาสตร์อาหาร

แนวทางการพัฒนาผลิตภัณฑ์อาหารในปัจจุบันมุ่งเน้นไปที่ผลิตภัณฑ์ที่ส่งมอบฟังก์ชันเพื่อสุขภาพ และความสุขสมบูรณ์ (health & wellness) ให้แก่ผู้บริโภค [1, 2] สุขภาพแข็งแรงสมบูรณ์ทั้งกายและใจในองค์รวมสั่งสมได้จากการบริโภคอาหารที่ดี (healthy eating) การที่จะส่งมอบฟังก์ชันให้แก่ผู้บริโภคก็ต้องเข้าใจว่าผลิตภัณฑ์อาหารนั้น เมื่อผ่านระบบย่อยอาหารแล้วให้สารอาหารหลักและสารอาหารรองอะไรบ้าง ดังนั้นผู้ผลิตจำเป็นต้องเข้าใจถึงกระบวนการและกลไกต่างๆ ที่เกี่ยวข้องกับการย่อยอาหาร ตั้งแต่อาหารถูกบดเคี้ยวในช่องปาก (oral processing) จนไปสู่อวัยวะต่างๆ ที่เกี่ยวข้องกับกระบวนการย่อยอาหาร (Gastrointestinal tract หรือ GI tract) เช่น หลอดอาหาร กระเพาะอาหาร ลำไส้เล็ก ลำไส้ใหญ่ และสุดท้ายถูกขับออกจากร่างกายในรูปของกากอาหาร ดังแสดงในรูปที่ 1

รูปที่ 1 กลไกและสารอาหารที่ถูกดูดซึมที่เกิดขึ้นในกระบวนการย่อยอาหาร (ภาพแสดงดัดแปลงมาจากงานวิจัยของ Norton และคณะ [3])

กระบวนการย่อยอาหาร

ในมุมทางวิศวกรรมศาสตร์ กระบวนการย่อยอาหารเป็นการเปลี่ยนแปลงสภาพของอาหารผ่านกลไกหลัก 3 อย่าง ได้แก่ การแตกสลาย (disintegration) ปรากฏการณ์การถ่ายโอน (transport phenomena) และการเกิดปฏิกิริยา (reaction) ทั้งนี้ลำดับการเปลี่ยนแปลงอาจแบ่งได้ 4 ขั้นตอน ดังนี้

การบดเคี้ยวในช่องปาก เป็นขั้นตอนที่ทำให้อาหารอยู่ในสถานะที่เหมาะสมที่เรียกว่าโบลัส (bolus) ซึ่งมีความนิ่มและเกาะตัวเพื่อให้สามารถกลืนเข้าสู่หลอดอาหารได้อย่างปลอดภัย ขั้นตอนนี้เป็นกลไกทางกลที่ทำให้อาหารเกิดการเสียรูป มีขนาดเล็กลง และคลุกเคล้ากับน้ำลาย โดยน้ำลายทำหน้าที่เป็นสารหล่อลื่นให้กับฟันและชั้นเยื่อเมือกภายในผนังช่องปาก ส่วนเอนไซม์อะไมเลส (amylase) และไลเปส (lipase) ทำหน้าที่ย่อยแป้งและไขมันที่เป็นองค์ประกอบในอาหาร นอกจากนี้ การเกิดอันตรกิริยาระหว่างพื้นผิวของอวัยวะต่างๆ ในช่องปากกับอนุภาคของอาหารยังส่งผลต่อกลไกการรับรู้กลิ่นรสและเนื้อสัมผัสของอาหารเพื่อเกิดความพึงใจในการบริโภคอีกด้วย
การย่อยในกระเพาะอาหาร เมื่อโบลัสถูกกลืนผ่านหลอดอาหารและเข้าสู่กระเพาะอาหาร กระเพาะอาหารจะทำหน้าที่คล้ายถังปฏิกิริยา โดยหลั่งน้ำย่อยที่มีฤทธิ์เป็นกรด อีกทั้งบีบรัดเพื่อทำให้อาหารมีขนาดเล็กลงอย่างต่อเนื่องจนได้ไคม์ (chyme) หรืออาหารที่ผ่านการย่อยในกระเพาะ ไคม์สามารถเคลื่อนที่ผ่านกล้ามเนื้อหูรูดกระเพาะส่วนปลาย (pyloric part) เข้าสู่ลำไส้เล็กต่อไป
การย่อยและดูดซึมในลำไส้เล็ก เมื่อไคม์ผ่านเข้าสู่ลำไส้เล็ก น้ำย่อยที่หลั่งจากตับอ่อนและผนังลำไส้เล็กจะเปลี่ยนไคม์ให้มีสภาวะเป็นด่างอีกครั้ง นอกจากนี้ น้ำดีจากตับจะทำหน้าที่เป็นสารอิมัลซิไฟเออร์ และลดขนาดของอนุภาคไขมันเพื่อเพิ่มพื้นที่ผิว ทำให้เอนไซม์ไลเปสสามารถย่อยไขมันได้ดีขึ้น นอกจากนี้ ภายในลำไส้เล็กยังมีเอนไซม์อื่นๆ ที่ทำหน้าที่ย่อยโปรตีน เปปไทด์ สตาร์ช และน้ำตาล ให้มีขนาดเล็กจนสามารถดูดซึมผ่านผนังลำไส้เล็กและเข้าสู่กระแสเลือดได้
การหมักในลำไส้ใหญ่ ลำไส้ใหญ่เป็นอวัยวะส่วนสุดท้ายในระบบทางเดินอาหาร ไม่ได้ทำหน้าที่ในการย่อยอาหาร แต่เป็นเสมือนถังหมักที่เต็มไปด้วยแบคทีเรียหลากหลายชนิด (109-1012 CFU/ml) แบคทีเรียเหล่านี้มีความสำคัญอย่างยิ่งในการช่วยย่อยกากอาหารให้สลายตัวมากขึ้น ยิ่งไปกว่านั้นยังสร้างวิตามินและผลิตกรดไขมันสายสั้นบางชนิดที่สามารถดูดซึมและมีประโยชน์ต่อร่างกาย นอกจากนี้ ลำไส้ใหญ่ยังทำหน้าที่ดูดซึมน้ำและเกลือแร่บางส่วนที่ยังเหลืออยู่ในกากอาหารกลับเข้าสู่ร่างกาย ก่อนที่จะถูกขับออกจากร่างกายในรูปของอุจจาระในลำดับสุดท้าย

อิทธิพลของโครงสร้างอาหารต่อการดูดซึมเข้าสู่ร่างกาย
ความเข้าใจกระบวนการที่เกิดขึ้นทั้งหมดในระบบทางเดินอาหารมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อแนวทางการพัฒนานวัตกรรมอาหารที่จะเกิดขึ้นในอนาคต สารอาหารสำคัญ รวมถึงวิตามิน แร่ธาตุ และสารออกฤทธิ์ทางชีวภาพจะถูกดูดซึมและทำหน้าที่ในร่างกายได้ก็ต่อเมื่ออาหารผ่านการย่อยในระบบทางเดินอาหาร ทำให้สารดังกล่าวถูกปลดปล่อยออกมาจากโครงสร้างอาหารและพร้อมที่จะถูกดูดซึมเข้าสู่กระแสเลือด ด้วยเหตุนี้ ความสามารถในการย่อย การดูดซึม และการใช้ประโยชน์ทางชีวภาพของสารอาหารและสารออกฤทธิ์ทางชีวภาพต่างๆ ในอาหารจึงแตกต่างกันไปขึ้นกับโครงสร้างและความซับซ้อนของเมทริกซ์อาหาร รวมถึงอันตรกิริยาระหว่างองค์ประกอบต่างๆ ที่อยู่ในผลิตภัณฑ์อาหารหนึ่งๆ

อาหารมีความจำเป็นต่อร่างกายและการดำรงชีวิตของมนุษย์มาก ร่างกายมนุษย์สามารถนำเข้าอาหารหรือสารอาหารที่มีขนาดตั้งแต่ระดับเซนติเมตรไปจนถึงนาโนเมตร เช่น อาหารจำพวกผักและผลไม้ที่มีขนาดใหญ่ในระดับเซนติเมตร แต่ภายในประกอบด้วยโครงสร้างเซลล์พืชและผนังเซลล์พืชที่มีขนาดเล็กกว่าหลายพันเท่า (รูปที่ 2A) ซึ่งภายในเซลล์พืชและผนังเซลล์พืชประกอบด้วยสารโพลิแซ็กคาไรด์หลากหลายชนิด เช่น เซลลูโลส เฮมิเซลลูโลส เพกทิน หรืออาหารจำพวกเนื้อสัตว์ที่ประกอบด้วยไมโอไฟบริลขนาดเล็กมัดรวมกันเป็นมัดกล้ามเนื้อที่มีขนาดใหญ่ขึ้น (รูปที่ 2B) โดยลักษณะของโครงสร้างดังกล่าวจัดเป็นโครงสร้างตามลำดับชั้น (hierarchy structure) ดังนั้น เมื่อเราบริโภคอาหารดังกล่าว ร่างกายจะยังไม่สามารถนำไปใช้ได้ทันที แต่จำเป็นต้องอาศัยกระบวนการย่อยอาหารในการเปลี่ยนโครงสร้างของอาหารให้โมเลกุลมีขนาดเล็กลงจนร่างกายสามารถดูดซึมสารอาหารไปใช้ประโยชน์ได้

รูปที่ 2 โครงสร้างตามลำดับชั้น (hierarchical structure) ในเนื้อเยื่อพืชและเนื้อสัตว์

นอกจากนี้ สารอาหารที่อยู่ในรูปของคาร์โบไฮเดรต โปรตีน และไขมันก็มีลักษณะโครงสร้างตามลำดับชั้นเช่นกันดังตัวอย่างภาพวาดในรูปที่ 3 [4-5] ซึ่งแสดงขนาดของสารอาหารที่มีขนาดเล็กลงจากซ้ายไปขวา โดยกระบวนการย่อยอาหารจะทำให้โครงสร้างของสารอาหารที่มีขนาดใหญ่มีขนาดเล็กลงจนกลายเป็นหน่วยย่อยที่สุดที่อยู่ด้านขวา เพื่อให้ร่างกายสามารถดูดซึมไปใช้ประโยชน์ได้

อย่างไรก็ตาม กระบวนการเปลี่ยนโครงสร้างอาหารให้โมเลกุลมีขนาดเล็กลง อาจทำให้เกิดโครงสร้างใหม่หรือ อันตรกิริยา (interaction) ใหม่ขึ้นได้ ซึ่งทำให้ความพยายามในการที่จะเข้าใจกลไกการปลดปล่อยสารอาหารและการนำไปใช้ทางชีวภาพ (bioaccesibility) มีความท้าทายมากขึ้น [6] ยกตัวอย่างเช่น การเกิดสมบัติที่ไม่ละลายน้ำของโปรตีนนมที่จับตัวเป็นก้อน หรือการตกตะกอนของสารโพลิแซ็กคาไรด์ หรือสารแขวนลอยข้นหนืดของไฟเบอร์เมื่ออยู่ในสภาวะความเป็นกรดด่างในกระเพาะอาหาร ซึ่งสามารถช่วยชะลอการเกิดสภาวะการว่างของกระเพาะอาหาร (gastric emptying) และการอิ่มนาน (satiety) ได้ [7-11]

รูปที่ 3 โครงสร้างตามลำดับชั้นของสารอาหารประเภทคาร์โบไฮเดรต โปรตีน และ ไขมัน [4] ที่อาจพบในผลิตภัณฑ์อาหาร

โครงสร้างของอาหารในกระบวนการย่อยอาหารมีอิทธิพลอย่างมากต่อโภชนาการและสุขภาวะที่ดีของผู้บริโภค ดังนั้นการศึกษาการเปลี่ยนแปลงของโครงสร้างอาหารระหว่างการย่อย ความสามารถในการย่อยของอาหาร และการปลดปล่อยของสารอาหารและสารสำคัญจากโครงสร้างอาหาร จึงเป็นประเด็นสำคัญในการวิจัยและพัฒนาผลิตภัณฑ์อาหารที่มีประโยชน์ต่อสุขภาพ และลดการก่อโรคที่มาจากอาหารได้ เช่น โรคอ้วน โรคเบาหวาน โรคหัวใจและหลอดเลือด

แนวทางการวิจัยของทีมวิจัยวัสดุศาสตร์อาหาร ศูนย์เทคโนโลยีโลหะและวัสดุแห่งชาติ
ทีมวิจัยวัสดุศาสตร์อาหารได้พัฒนาความเชี่ยวชาญ โดยบูรณาการศาสตร์ที่เกี่ยวข้องกับสมบัติเชิงกล สมบัติรีโอโลยี และไทรโบโลจี (Mechanics-Rheology-Tribology) เพื่อให้เข้าใจกลไกการบดเคี้ยวอาหารในช่องปาก ทีมวิจัยกำลังขยายขอบเขตงานวิจัยเพื่อให้ครอบคลุมระบบทางเดินอาหารทั้งหมด โดยจะพัฒนาศักยภาพการวิจัยและสร้างองค์ความรู้เกี่ยวกับเทคโนโลยีระบบจำลองการย่อยอาหาร (gut simulation) ร่วมกับทีมวิจัยเทคโนโลยีชีวภาพทางอาหาร ศูนย์พันธุวิศวกรรมและเทคโนโลยีชีวภาพแห่งชาติ

เทคโนโลยีระบบจำลองการย่อยอาหารสามารถใช้พัฒนาและสร้างความสามารถด้านการทดสอบประสิทธิภาพ กลไกการออกฤทธิ์ รวมถึงความปลอดภัยของอาหารและกลุ่มสารให้ประโยชน์เชิงหน้าที่ (functional ingredients) ชนิดต่างๆ โดยจำลองสภาวะการย่อยอาหารในกระเพาะอาหารและลำไส้เล็ก (ระบบ tiny-TIMagc) และสภาวะการทำงานของลำไส้ใหญ่ (ระบบ TIM-2) ดังแสดงในรูปที่ 4

รูปที่ 4 การศึกษาและเข้าใจกลไกการย่อยอาหารโดยบูรณาการศาสตร์ด้านสมบัติเชิงกล สมบัติรีโอโลยี และไทรโบโลจี
สำหรับการบดเคี้ยวและย่อยอาหารในช่องปาก และเทคโนโลยีระบบจำลองการย่อยอาหารโดยใช้เครื่อง tiny-TIMagc
และ TIM-2 สำหรับการย่อยและดูดซึมอาหารในอวัยวะทางเดินอาหารตอนบนและตอนล่าง ตามลำดับ

ทั้งนี้ ระบบ tiny-TIMagc และระบบ TIM-2 ได้ผ่านการสาธิตการใช้งานแล้วว่าสามารถทดสอบประสิทธิภาพการย่อยตัวอย่างอาหาร ศึกษาการปลดปล่อยสารสำคัญ ปริมาณสารอาหารและยาที่เหลือหรือถูกดูดซึมในสภาวะการให้อาหารหรือการอดอาหาร ดังนั้น งานวิจัยด้านระบบจำลองการย่อยอาหารจึงถือเป็นเทคโนโลยีขั้นสูงที่จะช่วยสร้างความเข้มแข็งและความเชี่ยวชาญในงานวิจัยด้านการทดสอบความมีประสิทธิภาพและความปลอดภัย (efficacy and safety testing) สำหรับอุตสาหกรรมอาหารและอุตสาหกรรมอื่นๆ ที่เกี่ยวข้องในอนาคตอันใกล้ได้ต่อไป

เอกสารอ้างอิง
1. Norton, I.T., Moore, S., & Fryer, P. (2007). Understanding food structuring and breakdown: engineering approaches to obesity. Obesity Reviews, 8, 83–88.Nor
2. ton, I.T., Spyropoulos, F., & Cox, P.W. (2008). Rheological control and understanding necessary to formulate healthy everyday foods, Annual Transactions of The Nordic Rheology Society, 16, 9–14.
3. Norton, J.E., Wallis, G.A., Spyropoulos, F., Lillford, P.J., & Norton, I.T. (2014). Designing Food Structures for Nutrition and Health Benefits. Annual Review of Food Science and Technology, 5(1), 177–195.
4. Tang, D., & Marangoni, A.G., (2006). Quantitative study on the microstructure of colloidal fat crystal networks and fractal dimensions. Advances in Colloid Interface Science, 128-130, 257-
5..Troncoso, E., & Aguilera, J.M. (2009). Food microstructure and digestion. Food Science & Technology, 23(4), 24-27.
6. Parada, J., & Aguilera, J.M. (2007). Food microstructure affects the bioavailability of several nutrients. Journal of Food Science, 72(2), 21-32.
7. Turgeon, S.L., & Rioux, L.-E. (2011). Food matrix impact on macro-nutrients nutritional properties. Food Hydrocolloids, 25, 1915–19
8. Fiszman, S., & Varela, (2013). The role of gums in satiety/satiation. A review. Food Hydrocolloids, 32, 147–154.
9. Campbell, C.L., Wagoner, T.B., & Foegeding, E.A. (2017). Designing foods for satiety: The roles of food structure and oral processing in satiation and satiety. Food Structure, 13, 1–
10. Morell, P., & Fiszman, S. (2017). Revisiting the role of protein-induced satiation and satiety. Food Hydrocolloids, 68, 199–210.
11. Aguilera, M. (2019). The food matrix: implications in processing, nutrition and health, Critical Reviews in Food Science and Nutrition, 59(22), 3612-3629.

The post ยิ่งเข้าใจระบบย่อยอาหาร….ย่อมเข้าถึงผู้บริโภค appeared first on MTEC ศูนย์เทคโนโลยีโลหะและวัสดุแห่งชาติ.

M-Pro Jelly Drink: เครื่องดื่มเยลลี่โปรตีนสูงเสริมแคลเซียม

dtmd-saw — Wed, 22 Jan 2025 10:10:39 +0000

M-Pro Jelly Drink: เครื่องดื่มเยลลี่โปรตีนสูงเสริมแคลเซียม

ปัจจุบันตลาดเครื่องดื่มประเภทที่ให้โปรตีนสูง (high protein) มีแนวโน้มการเติบโตขึ้นอย่างต่อเนื่อง ประกอบกับพฤติกรรมการดำเนินชีวิตที่ใส่ใจสุขภาพ และกระแสความนิยมการบริโภคโปรตีนทางเลือกที่มาจากพืชมีมากขึ้น ดังนั้นเพื่อเพิ่มความหลากหลายของสินค้า และช่วยให้ผู้บริโภคสามารถบริโภคเครื่องดื่มที่อุดมไปด้วยโปรตีนได้อย่างสะดวก การพัฒนาผลิตภัณฑ์เครื่องดื่มโปรตีนสูงชนิดเจลจากโปรตีนพืชจึงเป็นแนวทางที่น่าสนใจ นอกจากนี้เครื่องดื่มโปรตีนที่สามารถกล่าวอ้าง “โปรตีนสูง” ตามประกาศกระทรวงสาธารณสุข ฉบับที่ 182 ยังมีความท้าทายในด้านกระบวนการผลิต เนื่องจากกระบวนการผลิตอาหารหรือเครื่องดื่มในภาชนะบรรจุปิดสนิทจำเป็นต้องผ่านกระบวนการฆ่าเชื้อโดยการให้ความร้อน ซึ่งเป็นกระบวนการที่ทำได้ง่ายและเป็นที่นิยมไม่ว่าจะเป็นผลิตภัณฑ์พาสเจอร์ไรซ์หรือสเตอริไลซ์ แต่การให้ความร้อนเพื่อฆ่าเชื้อทำให้โปรตีนเสียสภาพธรรมชาติ เกิดการแยกชั้น ส่งผลให้เครื่องดื่มไม่น่ารับประทาน โดยการตกตะกอนแยกชั้นจะมากยิ่งขึ้นตามความเข้มข้นของโปรตีนนอกจากนี้เครื่องดื่มที่มีโปรตีนเป็นองค์ประกอบ

ทางการค้ามักทำจากนมวัวหรือใช้โปรตีนจากนมวัวเป็นส่วนประกอบ ซึ่งมีปริมาณแคลเซียมค่อนข้างสูงเมื่อเทียบกับโปรตีนพืช ดังนั้นการเสริมแคลเซียมในผลิตภัณฑ์เครื่องดื่มเยลลี่โปรตีนสูงซึ่งผลิตจากโปรตีนพืชให้ใกล้เคียงกับน้ำนมจึงถือเป็นนวัตกรรมของผลิตภัณฑ์พร้อมดื่มโปรตีนสูงชนิดเจลจากโปรตีนพืชที่แตกต่างจากผลิตภัณฑ์พร้อมดื่มจากโปรตีนพืชทั่วไปในท้องตลาด

เป้าหมาย
พัฒนาเครื่องดื่มโปรตีนสูงชนิดเจลจากโปรตีนถั่วเขียวเสริมแคลเซียมที่เป็นเนื้อเดียวกันและมีเนื้อสัมผัสเทียบเคียงได้กับผลิตภัณฑ์เครื่องดื่มชนิดเจลทางการค้า

ทีมวิจัยทำอย่างไร
การพัฒนาเครื่องดื่มนี้อาศัยกระบวนการผลิตเพื่อเหนี่ยวนำให้เกิดโครงสร้างและขนาดอนุภาคของโปรตีนตามต้องการ ร่วมกับการใช้ไฮโดรคอลลอยด์ในอัตราส่วนที่เหมาะสม เพื่อช่วยในการพยุงโครงสร้างและช่วยการกระจายตัวของโปรตีนให้คงสภาพได้ดี ทำให้ได้เครื่องดื่มโปรตีนสูงชนิดเจลจากโปรตีนพืชที่มีลักษณะปรากฏเป็นเนื้อเดียวกัน และมีเนื้อสัมผัสที่เทียบเคียงได้กับผลิตภัณฑ์เครื่องดื่มชนิดเจลทางการค้าที่ไม่มีโปรตีน หรือมีโปรตีนในปริมาณที่ต่ำกว่า

คุณสมบัติ
M-Pro Jelly Drink เป็นเครื่องดื่มโปรตีนสูงชนิดเจลจากโปรตีนถั่วเขียว ที่มีปริมาณโปรตีนสูงมากกว่าร้อยละ 20 ของปริมาณโปรตีนที่แนะนำให้บริโภคต่อวันสำหรับคนไทยอายุ 6 ปีขึ้นไป (Thai Reference Daily Intake: RDI) หรือร้อยละ 6 โดยน้ำหนักของผลิตภัณฑ์ นอกจากนี้ยังมีการเสริมแคลเซียมถึงร้อยละ 10 ของปริมาณแคลเซียมที่แนะนำให้บริโภคต่อวันสำหรับคนไทยอายุ 6 ปีขึ้นไป (Thai RDI)

สถานภาพงานวิจัย
ต้นแบบระดับห้องปฏิบัติการอยู่ระหว่างการยื่นขอจดสิทธิบัตรและหาผู้รับถ่ายทอดเทคโนโลยี

แผนงานในอนาคต
ประยุกต์ใช้เทคโนโลยีนี้กับโปรตีนพืชชนิดอื่น ปรุงแต่งกลิ่นรสให้มีความหลากหลายมากขึ้น รวมทั้งศึกษาเชิงลึกเกี่ยวกับความสามารถในการนำไปใช้ทางชีวภาพ (bioaccessibility) ของโปรตีน หรือคุณภาพการย่อยของโปรตีน เมื่อผ่านแบบจำลองการย่อยอาหาร

The post M-Pro Jelly Drink: เครื่องดื่มเยลลี่โปรตีนสูงเสริมแคลเซียม appeared first on MTEC ศูนย์เทคโนโลยีโลหะและวัสดุแห่งชาติ.

ถุงพลาสติกย่อยสลายได้สำหรับทิ้งขยะเศษอาหาร

dtmd-saw — Tue, 21 Jan 2025 13:02:20 +0000

ถุงพลาสติกย่อยสลายได้สำหรับทิ้งขยะเศษอาหาร

ที่มา
ขยะพลาสติกเป็นปัญหาสิ่งแวดล้อมที่สำคัญและมีแนวโน้มทวีความรุนแรงมากขึ้นเรื่อย ๆ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ขยะพลาสติกประเภทใช้งานเพียงครั้งเดียวแล้วทิ้ง ซึ่งมักจะถูกนำไปกำจัดโดยการฝังกลบและเผา อย่างไรก็ตาม ขยะพลาสติกบางส่วนที่ถูกทิ้งลงแม่น้ำและไหลสู่ทะเล ได้สร้างผลกระทบต่อสิ่งมีชีวิตและกำลังย้อนกลับมาสร้างปัญหาให้แก่มนุษย์ งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์คือการพัฒนาฟิล์มบรรจุภัณฑ์ที่สามารถย่อยสลายได้ด้วยกระบวนการทางชีวภาพสำหรับการประยุกต์ใช้งานในรูปแบบต่างๆ

เป้าหมาย
พัฒนาถุงพลาสติกย่อยสลายได้เพื่อสนับสนุนให้เกิดการคัดแยกขยะ โดยมีเป้าหมายให้เกิดการแยกขยะอินทรีย์ออกจากขยะรีไซเคิลซึ่งมีมูลค่า ทำให้สามารถจัดการขยะอินทรีย์ที่อยู่ในถุงปิดสนิทได้อย่างสะดวกและปลอดภัยมากยิ่งขึ้นต่อผู้ขนถ่ายและกำจัดขยะ

ทีมวิจัยทำอย่างไร
ศูนย์เทคโนโลยีโลหะและวัสดุแห่งชาติ (MTEC) สำนักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ (สวทช.) กระทรวงการอุดมศึกษาวิทยาศาสตร์ วิจัย และนวัตกรรม (อว.) ร่วมกับหน่วยงานพันธมิตร นำแป้งมันสำปะหลัง ซึ่งเป็นผลิตผลจากพืชเศรษฐกิจสำคัญของประเทศไทย มาผลิตเป็นเทอร์โมพลาสติกสตาร์ช (thermoplastic starch) ผ่านกระบวนการอัดรีดด้วยเทคนิค twin screw extrusion และพัฒนาสูตรเม็ดพลาสติกคอมพาวด์ย่อยสลายได้ ที่สามารถขึ้นรูปเป็นต้นแบบ“ถุงพลาสติกย่อยสลายได้” โดยขยายการผลิตในโรงงานด้วยเครื่องเป่าฟิล์มระดับอุตสาหกรรม

คุณสมบัติ
ถุงพลาสติกย่อยสลายได้ที่มีองค์ประกอบของแป้งมันปริมาณสูง ที่ผลิตด้วยเครื่องเป่าฟิล์มระดับอุตสาหกรรมมีขนาดถุง 18 นิ้ว x 20 นิ้ว ความหนา 30 ไมครอน มีความแข็งแรงเพียงพอต่อการใช้งานทิ้งเศษขยะอินทรีย์ และจากการทดสอบฝังกลบในดินร่วมกับเศษอาหารพบว่า สามารถย่อยสลายได้ภายในระยะเวลา 4 เดือน

สถานภาพงานวิจัย
ถุงพลาสติกย่อยสลายได้สามารถขึ้นรูปได้ด้วยกระบวนการเป่าฟิล์มโครงสร้างชั้นเดียว โดยใช้เครื่องจักรระดับอุตสาหกรรมที่มีอยู่ในประเทศไทย โดยขณะนี้ (พฤษภาคม 2563) อยู่ในระหว่างการทดสอบใช้งานเพื่อคัดแยกขยะระดับภาคสนาม

แผนงานในอนาคต
การพัฒนาสูตรพอลิเมอร์คอมพาวด์ย่อยสลายได้เพื่อประยุกต์ใช้งานเป็นฟิล์มบรรจุภัณฑ์สำหรับผลิตผลสดการเกษตร

ทีมวิจัย
ห้องปฏิบัติการเทคโนโลยีพลาสติก หน่วยวิจัยโพลิเมอร์ขึ้นสูง

ติดต่อ
วรกานต์ รอดบุญส่ง
งานประสานธุรกิจและอุตสาหกรรม ฝ่ายพัฒนาธุรกิจ
โทร. 0 2564 6500 ต่อ 4788
อีเมล worrakarn.rod@mtec.or.th

The post ถุงพลาสติกย่อยสลายได้สำหรับทิ้งขยะเศษอาหาร appeared first on MTEC ศูนย์เทคโนโลยีโลหะและวัสดุแห่งชาติ.