การใช้กระบวนการเอกซ์ทรูชันในอุตสาหกรรมแปรรูปข้าวเพื่อยกระดับเศรษฐกิจไทยสู่สากลโลก

image001

          ข้าวนับว่าพืชเศรษฐกิจที่สำคัญของประเทศไทย  นอกจากจะเป็นผู้ผลิตข้าวอันดับ 6 ของโลกแล้วยังมีปริมาณการส่งออกเป็นอันดับ 2 ของโลก ในปี พ.ศ.2557 กระทรวงเกษตร สหรัฐอเมริกา ได้พยากรณ์ว่าประเทศไทยจะมีปริมาณกาส่งออกข้าวสาร 8.50 ล้านตัน ซึ่งเพิ่มขึ้นจากปีที่ผ่านมา 1.80 ล้านตัน แต่ส่วนใหญ่ประเทศผู้ผลิตรายสำคัญจะผลิตเพื่อเป็นการบริโภคในประเทศ ปัจจุบันไทยครองส่วนแบ่งการตลาด ข้าวโลกเป็นอันดับ 1 (กรมการข้าว กระทรวงเกษตรและสหกรณ์ 28 ก.พ. 2557) อย่างไรก็ตาม ยังมีประเทศอื่น ๆ เช่น จีน อินเดีย อินโดนีเซีย บังคลาเทศ และเวียดนาม ที่มีความสามารถในการผลิตเพิ่มขึ้นเป็นลำดับ อีกทั้ง ประเทศอินเดีย เวียดนาม สหรัฐอเมริกา และอาร์เจนตินา มีปริมาณการส่งออกเพิ่มขึ้นเป็นลำดับเช่นกัน จึงมีความจำเป็นอย่างยิ่งที่อุตสาหกรรมอาหารในประเทศไทยควรมีการพัฒนาผลิตภัณฑ์แปรรูปข้าวให้เป็นผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปหรือผลิตภัณฑ์กึ่งสำเร็จรูปให้มีมูลค่ามากขึ้น เพื่อเพิ่มศักยภาพในการแข่งขันกับประเทศคู่แข่ง

          การแปรรูปด้วยกระบวนการผลิตแบบเอกซ์ทรูชันเป็นกระบวนการหนึ่งที่ผลิตแบบต่อเนื่อง โดยอาศัยหลักการการทำงานร่วมกันระหว่างการผสมการต้มให้สุก การนวด การเฉือนและการขึ้นรูปภายใต้เครื่องเอกซ์ทรูเดอร์ (Extruder) เดียวกัน ซึ่งมีการควบคุมตั้งแต่ขนาดอนุภาคและความชื้นของวัตถุดิบเริ่มต้น ตลอดจนความดัน อุณหภูมิของบาเรล แรงเฉือน และความเร็วรอบของสกรูอย่างมีประสิทธิภาพวัตถุดิบจะถูกหลอมเหลวโดยมีน้ำเป็นองค์ประกอบและเคลื่อนที่ไปตามทิศทางการหมุนของสกรู ช่วงระยะเวลาที่ผ่านสกรูเหล่านี้ วัตถุดิบจะถูกทำให้สุกเนื่องจากเกิดการเจลลาติไนซ์เซชันและทำให้เกิดรูปร่างโดยผ่านหน้าแปลน ซึ่งเป็นรูเปิดหรือช่องอยู่ส่วนสุดท้ายของเครื่องเอกซ์ทรูเดอร์ ผลิตภัณฑ์ที่ออกจากเครื่องเอกซ์ทรูเดอร์ เรียกว่า เอกซ์ทรูเดท (Extrudate) (กมลวรรณ แจ้งชัด, 2541) ผลิตภัณฑ์แปรรูปอาหารจากกระบวนการเอกซ์ทรูชัน เช่น โจ๊กกึ่งสำเร็จรูป ขนมขบเคี้ยวพองกรอบ ผลิตภัณฑ์อาหารเช้า สปาเก็ตตี้พาสต้า ขนมปัง อาหารสัตว์ เป็นต้น

          ปัจจุบันกระบวนการแบบเอกซ์ทรูชันได้รับความนิยมและเข้ามามีบทบาทต่ออุตสาหกรรมอาหารแปรรูปมากขึ้นเพื่อให้ได้ผลิตภาพที่หลากหลาย และมูลค่าของวัตถุดิบเพิ่มขึ้น รวมทั้งยังสามารถคงคุณค่าทางโภชนาการที่ผู้บริโภคควรจะได้รับ จึงจำเป็นต้องมีการศึกษาถึงผลกระทบของตัวแปรที่เกี่ยวข้องกับกระบวนการและคุณภาพผลิตภัณฑ์ยกตัวอย่างงานวิจัยของนิพัฒน์ ลิ้มสงวนและคณะ (2553) สถาบันค้นคว้าและพัฒนาผลิตภัณฑ์อาหาร มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ วิทยาเขตบางเขน ได้ศึกษาอิทธิพลของสภาวะการผลิตด้วยกระบวนการเอกซ์ทรูชันที่มีผลต่อคุณสมบัติทางกายภาพ เคมี และเชิงสุขภาพของข้าวหอมแดง โดยการบดข้าวหอมแดงให้ละเอียดก่อนป้อนเข้าเครื่องเอกซ์ทรูเดอร์ชนิดสกรูคู่ที่หมุนตามกัน ซึ่งประกอบด้วยบาเรล 7 หัว ความยาวของบาเรลต่อเส้นผ่านศุนย์กลางเท่ากับ 870:25 ผนังบาเรลให้ความร้อนด้วยขดลวดไฟฟ้าซึ่งควบคุมได้ และส่วนท้ายสุดของบาเรลประกอบด้วยหน้าแปลนแบบรูกลม มีเส้นผ่านศุนย์กลาง 3.3 มม. วางแผนการทดลองแบบ Factorial design โดยแยกศึกษาในแต่ละวัตถุดิบ ใน 3 ปัจจัย ได้แก่ ขนาดอนุภาคของวัตถุดิบที่ใช้ (250 และ 500 µm) ความชื้นเริ่มต้นของวัตถุดิบ (14 และ 18%) และความเร็วรอบของสกรู (300 และ 400 รอบ/นาที) รวมเป็น 8 ทรีทเมนท์ หลังจากนั้นเก็บตัวอย่างที่ผ่านกระบวนการเอกซ์ทรูชันไปวิเคราะห์คุณสมบัติทางกายภาพ เคมี (อัตราการพองตัว ความหนาแน่นรวม สี ความสามารถในการดูดซับน้ำ และความสามารถในการละลายน้ำ) และเชิงสุขภาพ (ความสามารถในการต้านอนุมูลอิสระ ปริมาณสารประกอบฟีนอลิก ปริมาณสารแอนโธไซยานินส์ และปริมาณแป้งรีซิสแตนท์)

          จากการศึกษาดังกล่าวพบว่า  ปริมาณความชื้นของวัตถุดิบเริ่มต้นน้อย การเพิ่มขนาดอนุภาคของวัตถุดิบเริ่มต้นและการเพิ่มความเร็วรอบสกรู ทำให้อัตราการพองตัวของวัตถุดิบที่ผ่านกระบวนการเอกซ์ทรูชันสูงขึ้น การเพิ่มความชื้นและขนาดอนุภาคของวัตถุดิบเริ่มต้น ทำให้ความหนาแน่นรวมของเอกซ์ทรูเดทเพิ่มขึ้นตามไปด้วย ขณะที่ความเร็วรอบสกรูสูงทำให้ความหนาแน่นรวมลดลง ความเร็วรอบของสกรูที่สูงขึ้นเป็นปัจจัยหลักที่ทำให้ปริมาณสารประกอบฟีนอลิกทั้งหมด ปริมาณสารแอนโธไซยานินส์ และความสามารถในการต้านอนุมูลอิสระในข้าวหอมแดงลดลง ขณะที่ขนาดอนุภาคของวัตถุดิบเริ่มต้นที่มีขนาดใหญ่กว่า ส่งผลให้ความสามารถในการดูดซับน้ำ ความสามารถในการละลายน้ำของข้าวหอมแดงที่ผ่านกระบวนการเอกซ์ทรูชันเพิ่มขึ้น สำหรับค่าสี (L*, a* และ b*) พบว่า เมื่อความเร็วรอบสกรูและปริมาณความชื้นของวัตถุดิบเริ่มต้นสูงขึ้นเป็นปัจจัยหลักที่ส่งผลให้ค่า L* (ความสว่าง) ลดลง ค่า a* เพิ่มขึ้น (ระดับความเป็นสีแดงเปลี่ยนเป็นสีเขียว) บ่งบอกถึงวัตถุดิบที่ผ่านกระบวนการเอกซ์ทรูชันแล้วเกิดปฏิกิริยาการเกิดสีน้ำตาล ซึ่งสอดคล้องกับค่าความสว่างที่ลดลง ส่วนค่า b* (ระดับความเป็นสีเหลืองเปลี่ยนเป็นสีน้ำเงิน) การเพิ่มความเร็วรอบของสกรูส่งผลให้ค่า b* เพิ่มขึ้น ในทางกลับกันปริมาณความชื้นสูงส่งผลให้ค่า b* ลดลง และการเพิ่มขนาดอนุภาคและความชื้นของวัตถุดิบเริ่มต้น ส่งผลให้ค่า b* ลดลงเฃ่นกัน และปริมาณความชื้นของวัตถุดิบเริ่มต้นเป็นปัจจัยหลักที่ส่งผลให้ปริมาณแป้งรีซีสแดนท์ลดลง

          จากผลการทดลองแสดงให้เห็นถึงอิทธิพลของกระบวนการเอกซ์ทรูชันต่อคุณสมบัติทางกายภาพ เคมี และเชิงคุณภาพของข้าวหอมแดงแปรรูป ทั้งนี้เพื่อการใช้กระบวนการเอกซ์ทรูชันให้เกิดประโยชน์สูงสุด สามารถคงคุณสมบัติทางกายภาพ เคมี และเชิงสุขภาพของข้าวหอมแดงแปรรูปเอาไว้ให้ได้มากที่สุด และเป็นที่ยอมรับของผู้บริโภค สามารถอ้างอิงจากฐานความรู้ที่ได้นี้ไปพัฒนาผลิตภัณฑ์แปรรูปข้าว เพื่อผลักดันให้อุตสาหกรรมอาหารในประเทศไทยก้าวเข้าสู่ความเป็นสากล

เรียบเรียงโดย กัญญารัตน์ สุวรรณทีป สถาบันวิจัยและพัฒนาแห่ง มก.

Leave a Reply

Your email address will not be published.