คลังผลงานวิจัย กรมวิชาการเกษตร

รายงานผลงานวิจัยและพัฒนา

วิจัยและพัฒนาบรรจุภัณฑ์

คำหลัก : เปลือกทุเรียน ต้นกล้วย เนื้อผักและผลไม้ ไซยาโนแบคทีเรีย พอลิเบต้าไฮดรอคซีบิวไทเรต คาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลส แผ่นใยอัด จานใยอัด ไฮโดรคอลลอยด์ ไซลิทอล ก๊าซเอทิลีน ถ่านกัมมันต์ ไคโตซาน ลูกอมถั่วกะทิ กาแฟ เงาะ สารเติมแต่ง พลาสติกชีวภาพ บรรจุภัณฑ์ บรรจุภัณฑ์ชีวภาพล บรรจุภัณฑ์แอคทีฟ บรรจุภัณฑ์ต้านจุลินทรีย์ บรรจุภัณฑ์สีเขียว การคัดแยก การเพาะเลี้ยง หลังการเก็บเกี่ยว อายุการเก็บรักษา อัดขึ้นรูป อัดแบบแห้ง อัดด้วยความร้อน แม่พิมพ์
ผู้วิจัย : ศิริพร เต็งรัง
ผู้ร่วมวิจัย : ประยูร เอ็นมาก,นภัสสร เลียบวัน,มงคล ตุ่นเฮ้า,คุรุวรรณ์ ภามาตย์,พุทธินันท์ จารุวัฒน์,กนกศักดิ์ ลอยเลิศ,สุปรียา ศุขเกษม,วิมลวรรณ วัฒนวิจิตร,โกเมศ สัตยาวุธ,ศุภมาศ กลิ่นขจร,จารุวรรณ์ รัตนสกุลธรรม,สำเริง ช่างประเสริฐ,รังสิทธิ์ ศิริมาลา,มานพ คันธามารัตน์
หน่วยงาน : กองวิจัยและพัฒนาวิทยาการหลังการเก็บเกี่ยวและแปรรูปผลิตผล
ปี: 2558
ประเภทผลงาน: --------
จำนวนผู้อ่าน: 469 ครั้ง
บทคัดย่อ (Abstract)

          โครงการนี้จึงมุ่งเน้นวิจัยและพัฒนาบรรจุภัณฑ์โดยเน้นการใช้ประโยชน์จากผลิตผลและวัสดุเหลือใช้ทางการเกษตรให้เกิดประโยชน์และเกิดมูลค่าสูงสุด โดยพัฒนาและออกแบบให้มีความจำเพาะเจาะจงหรือมีคุณสมบัติพิเศษเพิ่มขึ้น พร้อมทั้งพัฒนาเครื่องมือและเทคโนโลยีการผลิตตั้งแต่เตรียมวัตถุดิบจนถึงกระบวนการขึ้นรูปให้เหมาะสม ลดการสูญเสียในกระบวนการผลิตและสามารถใช้ได้จริงในเชิงพาณิชย์ ทำการทดลองที่กองวิจัยและพัฒนาวิทยาการหลังการเก็บเกี่ยวและแปรรูปผลิตผลเกษตร และสถาบันวิจัยเกษตรวิศวกรรม ระหว่างปี 2554 - 2558
          เริ่มจากการศึกษาคุณสมบัติของวัสดุเหลือใช้ คือ เปลือกทุเรียนพันธุ์หมอนทองและชะนี และต้นกล้วยพันธุ์น้ำว้าและไข่ เนื่องจากมีเซลลูโลสหรือเส้นใยเป็นองค์ประกอบ และถูกทิ้งเป็นขยะจำนวนมากพบว่า เปลือกทุเรียนพันธุ์หมอนทองมีปริมาณโฮโลเซลลูโลสสูงที่สุด 53.7% ต้นกล้วยน้ำว้ามีความยาวเส้นใยสูงที่สุด 4.01 mm. จึงนำมาเตรียมเส้นใยโดยการต้มด้วยสารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์เข้มข้น 1 M พบว่าเปลือกทุเรียนและต้นกล้วยมีเซลลูโลส 21.51 และ 20.25% เมื่อฟอกด้วยสารละลายไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ 30% พบว่าเหลือเซลลูโลสหลังฟอก 84.80 และ 74.75% จึงเลือกเส้นใยจากเปลือกทุเรียนไปพัฒนาเป็นบรรจุภัณฑ์ย่อยสลายได้ 3 ชนิด คือ จานใยอัด กระดาษดูดซับเอทิลีน และฟิล์มคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลส (CMC) ดังนี้
          จานใยอัด ทำได้โดยนำแผ่น preform ของเส้นใยเติมสารต้านการซึมน้ำชนิด AKD ปริมาณ 3% อัดขึ้นรูปแบบอัดร้อนด้วยเครื่องอัดไฮโดรลิค แรงดันสูง ในสภาวะที่เหมาะสม คือ อุณหภูมิ 160 องศาเซลเซียส ความดัน 150 บาร์ เป็นเวลา 5 นาที โดยใช้แม่พิมพ์รูปจาน พบว่าเส้นใยไม่ฟอกขึ้นรูปได้ดีกว่าเส้นใยฟอก ไม่มีรอยฉีกขาดและการหลุดร่วงของเส้นใย แต่จานใยอัดฟอกมีคุณสมบัติทางกายภาพดีกว่า คือ มีความหนาแน่น 573.44 kg/m3 ความชื้น 0.39% การพองตัวทางความหนา 89.68% การดูดซับน้ำ 294.09% และใช้เวลาในการดูดซึมน้ำปริมาตร 0.05 cm3 นานกว่า 7 ชั่วโมง แต่ไม่สามารถทดสอบคุณสมบัติเชิงกลได้ ส่วนจานใยอัดไม่ฟอกมีความต้านแรงกดด้านบนและด้านล่าง 2.97 และ 3.28 kF ความต้านแรงดันทะลุ 419 kPa ความต้านแรงทิ่มทะลุ 0.66 J ความต้านแรงดึงขาด 9.63 kN/m และการยืดตัว 1.72% ซึ่งคุณสมบัติโดยรวมของจานใยอัดจากเปลือกทุเรียนยังด้อยกว่าจานชานอ้อย แต่จานใยอัดจากเส้นใยฟอกมีศักยภาพในการนำไปพัฒนาต่อ เนื่องจากคุณสมบัติทางกายภาพสามารถแข่งขันกับจานชานอ้อยได้
          กระดาษดูดซับเอทิลีน จัดเป็นบรรจุภัณฑ์แอคทีฟ คือ ช่วยดูดซับก๊าซเอทิลีนจากผลิตผลเกษตร เพื่อยืดอายุการเก็บรักษา เริ่มโดยศึกษาคุณสมบัติของกระดาษจากเส้นใยฟอกและไม่ฟอก พบว่าเส้นใยไม่ฟอกให้กระดาษที่มีคุณสมบัติดีกว่า และเป็นไปตามคุณลักษณะของกระดาษห่อของชนิด 55 แกรม ตาม มอก.170-2550 ยกเว้นความต้านทานแรงดึงขาด จากนั้นเตรียมกระดาษดูดซับเอทิลีนโดยใช้ถ่านกัมมันต์ 3 ชนิด เป็นตัวดูดซับก๊าซ คือ ชนิดผง ชนิดเม็ด และชนิดแท่ง พบว่าถ่านกัมมันต์ชนิดผงให้กระดาษดูดซับเอทิลีนที่มีประสิทธิภาพในการยืดอายุการเก็บรักษามะม่วงที่อุณหภูมิห้องได้ดีที่สุด คือ สามารถเก็บรักษามะม่วงได้นาน 10 วัน มีเปอร์เซ็นต์การสูญเสียน้ำหนักน้อยที่สุด 10.55% จากนั้นศึกษาปริมาณผงถ่าน กัมมันต์ที่เหมาะสม โดยทดลองที่ปริมาณ 5 15 25 และ 35% โดยน้ำหนักเส้นใย พบว่ากระดาษดูดซับ เอทิลีนทุกกรรมวิธีมีคุณสมบัติเป็นไปตาม มอก.170-2550 ยกเว้นความต้านทานแรงดึงขาด โดยเมื่อประมาณผงถ่านกัมมันต์เพิ่มขึ้นกระดาษมีความแข็งแรงสูงขึ้นแตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญ กระดาษเติมผงถ่านกัมมันต์ 5% มีประสิทธิภาพการยืดอายุการเก็บรักษามะม่วงที่อุณหภูมิห้องดีที่สุด คือ เก็บรักษามะม่วงได้นาน 15 วัน มีเปอร์เซ็นต์การสูญเสียน้ำหนักน้อยที่สุด 28.59% แตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญกับกรรมวิธีอื่นๆ และดีกว่าสารดูดซับเอทิลีนทางการค้าที่มีเปอร์เซ็นต์การสูญเสียน้ำหนัก 30.25% มีต้นทุนการผลิต 1.60 บาท/แผ่น ถูกกว่าสารดูดซับเอทิลีนทางการค้าที่มีราคา 2 - 3 บาท/ซอง ดังนั้นจึงมีความเป็นไปได้ในการผลิตออกมาใช้งานเชิงพานิชย์
          พลาสติกชีวภาพจากเปลือกทุเรียน เริ่มจากนำเส้นใยจากเปลือกทุเรียนมาสังเคราะห์เป็นคาร์บอก-ซีเมทิลเซลลูโลส (CMC) ซึ่งเป็นพลาสติกชีวภาพที่ละลายน้ำได้ เริ่มจากนำเส้นใยที่ผ่านการฟอกแล้วไปบดให้เป็นผงละเอียด แล้วนำไปทำปฏิกิริยากับกรดคลอโรอะซิติกในสภาวะด่าง พบว่าได้ซีเอ็มซี 138.12% ของน้ำหนักเซลลูโลสตั้งต้น มีลักษณะเป็นผงสีเหลืองอ่อน ละลายน้ำได้ดี มีความบริสุทธิ์ 95.63% มีค่าองศาการแทนที่ 0.68 เหมาะสำหรับใช้ในอุตสาหกรรมอาหาร มีความหนืด 429.9 cPs จัดเป็นซีเอ็มซีชนิดความหนืดปานกลาง มีต้นทุนการผลิต 23.12 บาท/กรัม เมื่อนำมาขึ้นรูปเป็นแผ่นฟิล์มโดยเติมสารเติมแต่ง 4 ชนิด คือ กลีเซอรอล ซอบิทอล พอลิเอทธิลีนไกลคอล และแคลเซียมคาร์บอเนต ปริมาณ 10 20 30 และ 40% โดยน้ำหนัก พบว่าสารละลายทุกกรรมวิธีมีความหนืดแตกต่างกัน แผ่นฟิล์มที่ได้มีความหนา ค่าสี และเปอร์เซ็นต์การละลายน้ำแตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญ (p<0.05) เมื่อปริมาณสารเติมแต่งเพิ่มขึ้นฟิล์มมีความหนาเพิ่มขึ้น แต่มีเปอร์เซ็นต์การละลายน้ำและความต้านทานแรงดึงลดลง ซึ่งคุณสมบัติของฟิล์มที่เติมกลีเซอรอลปริมาณ 30% มีเปอร์เซ็นการยืดตัวสูงที่สุด ฟิล์มที่เติมแคลเซียมคาร์บอเนตปริมาณ 10% มีความต้านทานต่อแรงดึงสูงที่สุด และฟิล์มที่เติมแคลเซียมคาร์บอเนตปริมาณ 40% มีอัตราการซึมผ่านของก๊าซออกซิเจนสูงที่สุด มีเปอร์เซ็นต์การละลายน้ำและเปอร์เซ็นต์การยืดตัวน้อยที่สุด โดยฟิล์มทุกชนิดสามารถย่อยสลายได้ภายในระยะเวลา 24 ชั่วโมง ด้วยการฝังกลบในดินที่มีความชื้นสูง มีศักยภาพในการพัฒนาไปเป็นบรรจุภัณฑ์สำหรับอาหารแห้งเพราะสามารถปิดผนึกได้ด้วยความร้อน และมีอัตราการซึมผ่านของก๊าซออกซิเจนอยู่ในช่วง 1.15 - 17.6 cm3/m2/day เมื่อนำฟิล์มมาประยุกต์ใช้เป็นซองบรรจุกาแฟพบว่าลักษณะปรากฏและคุณภาพของกาแฟในซองฟิล์มซีเอ็มซีเติมพอลิเอทธิลีนไกลคอลปริมาณ 20% มีค่าใกล้เคียงกับกาแฟที่บรรจุในซองอะลูมิเนียมฟอยล์ทั้งที่เก็บที่อุณหภูมิห้องและในตู้เย็น แสดงว่าซองฟิล์มซีเอ็มซีจากเปลือกทุเรียนสามารถพัฒนาไปเป็นบรรจุภัณฑ์สำหรับอาหารแห้งได้
          นอกจากนี้ยังได้วิจัยและพัฒนาบรรจุภัณฑ์จากผลิตผลทางการเกษตร โดยพัฒนาเป็นฟิล์มบริโภคได้สำหรับอาหารและฟิล์มชีวภาพ เนื่องจากผักและผลไม้ มีองค์ประกอบของพอลิแซคคาร์ไรด์ (เพคตินและเซลลูโลส) ทำให้สามารถนำมาขึ้นรูปเป็นฟิล์มได้ เริ่มโดยนำผักและผลไม้มาบดให้ละเอียดแล้ววิเคราะห์องค์ประกอบทางเคมี ขึ้นรูปเป็นแผ่นฟิล์ม และทดสอบคุณสมบัติ พบว่าแครอทมีองค์ประกอบของเพคตินสูงที่สุด สามารถขึ้นรูปเป็นฟิล์มได้ดีที่สุด จึงคัดเลือกมาพัฒนาต่อโดยปรับปรุงคุณสมบัติของฟิล์มด้วยไฮโดรคอลลอยด์ 2 ชนิด คือ เพคตินและแอลจิเนตที่ 1.5 3 และ 4.5% โดยน้ำหนักแครอท พบว่าไฮโดรคอลลอยด์ส่งผลให้ฟิล์มมีความหนา ค่า L* ความต้านทานแรงดึงขาดและความต้านทานไอน้ำเพิ่มขึ้น (WVTR ลดลง) (P<0.05) ขณะที่ความต้านทานก๊าซออกซิเจนลดลง (OTR เพิ่มขึ้น) แต่ไม่มีผลต่อการยืดตัวของฟิล์ม (P≥0.05) โดยการเติมแอลจิเนตที่ความเข้มข้น 3% โดยน้ำหนักแครอทให้ฟิล์มที่มีคุณสมบัติดีทีสุด ดังนั้นจึงนำมาปรับปรุงความยืดหยุ่นของฟิล์มโดยเติมไซลิทอลที่ 1.25 2.5 3.75 5 และ 6.25% โดยน้ำหนักแครอท พบว่าเมื่อความเข้มข้นของไซลิทอลเพิ่มขึ้น ส่งผลให้ความหนา การละลายน้ำ ความชื้นและการยืดตัวของฟิล์มเพิ่มขึ้น (P<0.05) แต่ทำให้ฟิล์มมีความต้านทานแรงดึงขาด ค่า L* ความต้านทานไอน้ำและก๊าซออกซิเจนลดลง (P<0.05) โดยเมื่อไซลิทอลสูงขึ้นส่งผลให้ฟิล์มเกิดการเปลี่ยนสีเร็วขึ้นในระหว่างการเก็บรักษา จึงได้คัดเลือกฟิล์มที่เติมแอลจิเนต 3% และไซลิทอล 3.75% ของแครอท มาห่อผลิตภัณฑ์โดยใช้ลูกอมถั่วกะทิเป็นกรณีศึกษา เป็นระยะเวลา 6 สัปดาห์ พบว่าลูกอมที่ห่อด้วยฟิล์มแครอทมีการเพิ่มค่าเปอร์ออกไซด์ช้ากว่าลูกอมที่ไม่ห่อและห่อด้วยกระดาษไข
          ฟิล์มชีวภาพหรือบรรจุภัณฑ์จากแป้งมันสำปะหลัง เริ่มจากเตรียมแป้งจากมันสำปะหลังพันธุ์ 5 นาที โดยสกัดโปรตีนและไขมัน จากนั้นเตรียมฟิล์มโดยผสมแป้งกับไคโตซานที่อัตราส่วนแป้ง:ไคโตซาน เท่ากับ 1:0 1:0.2 1:0.4 1:0.6 1:0.8 และ 1:1 เพื่อเพิ่มความแข็งแรงและเพิ่มคุณสมบัติการต้านทานจุลินทรีย์ให้ฟิล์ม และใช้กลีเซอรอลเป็นสารเติมแต่งเพื่อเพิ่มความยืดหยุ่นให้ฟิล์ม ผลการทดลองพบว่า ทุกกรรมวิธีขึ้นรูปเป็นแผ่นฟิล์มได้ดี ให้ฟิล์มที่โปร่งแสง มีสีเหลืองขึ้นเมื่อปริมาณไคโตซานเพิ่มขึ้น มีความหนาใกล้เคียงกัน โดยฟิล์มที่มีอัตราส่วนแป้ง:ไคโตซาน 1:0.2 มีความชื้นต่ำที่สุด 9.51% ฟิล์มที่มีอัตราส่วนแป้ง:ไคโตซาน 1:1 มีค่า aw น้อยที่สุด 0.426 ฟิล์มที่มีอัตราส่วนแป้ง:ไคโตซาน 1:0.2 มีความสามารถในการละลายน้ำต่ำที่สุด 22.31% ฟิล์มมีความต้านทานแรงดึงขาดสูงขึ้นเมื่อเติมไคโตซาน โดยฟิล์มที่มีอัตราส่วนแป้ง:ไคโตซาน 1:0.6 มีค่าสูงที่สุด 134.2 kF/cm2 เปอร์เซ็นการยืดตัวมีค่าลดลงเมื่อไคโตซานเพิ่มขึ้น ซึ่งฟิล์มไม่เติมไคโตซานมีค่าสูงสุด 73.77% รองลงมา คือ ฟิล์มที่มีอัตราส่วนแป้ง:ไคโตซาน 1:0.2 เท่ากับ 42.95% และความต้านทานแรงฉีกขาดของฟิล์มไม่เติมไคโตซานมีค่าสูงสุด 590.16 mN แต่มีค่าเพิ่มขึ้นเมื่อเปรียบเทียบระหว่างฟิล์มที่เติมไคโตซานด้วยกัน โดยฟิล์มที่มีอัตราส่วนแป้ง:ไคโตซาน 1:1 มีค่าสูงสุด 303.7 mN ฟิล์มไม่เติมไคโตซานมีค่าอัตราการซึมผ่านของไอน้ำ (WVTR) สูงสุด 2,105 g/m2/day และฟิล์มที่มีอัตราส่วนของแป้ง:ไคโตซาน 1:04 มีค่า WVTR ต่ำที่สุด 1,918 g/m2/day ไม่แตกต่างอย่างมีนัยสำคัญ (<0.05) กับที่อัตราส่วน 1:0.6 ส่วนอัตราการซึมผ่านของก๊าซออกซิเจน (OTR) ฟิล์มที่มีอัตราส่วนของแป้ง:ไคโตซาน 1:0 มีค่า OTR ต่ำสุด 1.33 cm3/m2/day และที่อัตราส่วน 1:1 มีค่า OTR สูงสุด 4.29 cm3/m2/day จากนั้นนำไปทดสอบศักยภาพการประยุกต์ใช้เป็นบรรจุภัณฑ์ต้านจุลินทรีย์ โดยทดสอบกับจุลินทรีย์ Aspergillus flavus A39 พบว่าไม่พบการเกิด clear zone เนื่องจากไม่พบสารยับยั้งแพร่ออกมาจากแผ่นฟิล์ม และไม่พบการเกิดเชื้อราบนแผ่นฟิล์ม แต่ทั้งนี้ลักษณะการยับยั้งเชื้อแบคทีเรียไม่จำเป็นต้องเป็น clear zone มีต้นทุนการผลิตอยู่ในช่วง 0.02 - 0.50 บาท/แผ่น ขึ้นอยู่กับราคามันสำปะหลัง อัตราส่วนของแป้งมันสำปะหลัง:ไคโตซานที่เหมาะสมที่สุดสำหรับนำไปพัฒนาต่อ คือ 1:0.6 เนื่องจากให้ฟิล์มที่มีคุณสมบัติดีไม่แตกต่างอย่างมีนัยสำคัญกับฟิล์มที่อัตราส่วนอื่นๆ ที่ให้คุณสมบัติดีที่สุด
          ผลิตพอลิเมอร์ชีวภาพชนิดพอลิเบต้าไฮดรอคซีบิวไทเรต (Poly-β-hydroxybutyrate; PHB) จากจุลินทรีย์ ซึ่งเป็นพอลิเมอร์ที่เกิดจากการสะสมสารประกอบคาร์บอนสำหรับใช้เป็นแหล่งคาร์บอนหรือแหล่งพลังงานสำรองภายในแกรนูลของเซลล์จุลินทรีย์หรือไซยาโนแบคทีเรีย อันเนื่องมาจากสภาวะที่ไม่สมดุลของสารอาหารหรือสภาวะที่ไม่เหมาะสมต่อการดำรงชีพของเซลล์ เริ่มโดยเก็บตัวอย่างไซยาโนแบคทีเรียจากแหล่งน้ำธรรมชาติโดยใช้ตาข่ายแพลงก์ตอนที่มีขนาดตา 20 ไมโครเมตร และเก็บตัวอย่างจากรากคอรัลลอยด์ของปรง แล้วนำมาคัดแยกโดยใช้ไมโครปิเปตภายใต้กล้องจุลทรรศน์ เพื่อให้ได้เป็นสายพันธุ์บริสุทธิ์ จากนั้นนำสายพันธุ์ที่บริสุทธิ์มาตรวจสอบปริมาณการสะสมของพอลิเมอร์ชีวภาพภายในเซลล์ด้วยการย้อมสีซูดานแบลคบี พบว่าไอโซเลท SM6-3 เป็นสายพันธุ์ที่คัดแยกได้จากรากคอรัลลอยด์ของปรงในสวนสมเด็จพระนางเจ้าสิริกิติ์ฯ กรุงเทพมหานคร มีปริมาณพอลิเมอร์สะสมในเซลล์สูงสุด เนื่องจากย้อมติดสีน้ำเงินเข้มทั่วทั้งเซลล์ ทำการเปรียบเทียบลักษณะทางสัณฐานวิทยาพบว่าเป็นไซยาโนแบคทีเรียในกลุ่มของ Nostoc sp. เมื่อนำไปเพาะเลี้ยงในอาหารเหลว BG-11 สูตรปกติและสูตรที่ไม่เติมไนโตรเจน (N2-free medium) ใช้แสงจากหลอดฟลูออเรสเซนต์และแสงแดดที่มีการเติมอากาศอย่างต่อเนื่อง พบว่าอาหารเหลวทั้งสองสูตรไม่มีผลต่อการเจริญเติบโตของไอโซเลท SM6-3 แต่การเพาะเลี้ยงโดยใช้แสงแดดจะมีการเจริญเติบโตได้เร็วกว่าแสงจากหลอดฟลูออเรสเซนส์ โดยมีอัตราการเจริญเติบโตสูงที่สุดเท่ากับ 9.96 x 106 เซลล์ต่อมิลลิลิตร เมื่อเพาะเลี้ยงเป็นเวลา 18 วัน ได้ผลผลิตชีวมวลเท่ากับ 1.69 กรัมต่อลิตร เมื่อทำการเก็บเกี่ยวเซลล์ด้วยวิธีการปั่นเหวี่ยงด้วยเครื่องแยกกากอัตโนมัติแล้วนำชีวมวลมาสกัดพอลิเมอร์ชีวภาพออกจากเซลล์และหาปริมาณพอลิเบต้าไฮดรอคซีบิวไทเรต (Poly- β -hydroxybutyrate, PHB) โดยการใช้ปฏิกิริยา Acid hydrolysis และวัดค่าการดูดกลืนแสงที่ความยาวคลื่น 235 นาโนเมตร พบว่ามี PHB เท่ากับ 0.33 กรัมต่อลิตร ซึ่งสูงกว่าเพาะเลี้ยงด้วยอาหาร BG-11 สูตรปกติ ซึ่งสามารถนำไปพัฒนาต่อเป็นฟิล์มชีวภาพได้ 
          นอกจากนี้ยังได้นำพลาสติกชีวภาพทางการค้ามาศึกษาเพิ่มเติม โดยศึกษาผลของสารเติมแต่งต่อคุณสมบัติของบรรจุภัณฑ์จากพลาสติกชีวภาพสำหรับยืดอายุการเก็บรักษาเงาะผลสด เปรียบเทียบกับถุงพลาสติกจากปิโตรเคมี โดยคัดเลือกบรรจุภัณฑ์พลาสติกชีวภาพทางการค้า 3 ชนิด เป็นพลาสติกชีวภาพกลุ่มพอลิเอสเทอร์ไม่เติมสารเติมแต่ง 2 ชนิด คือ พอลิแลกติกแอซิด (Polylactic acid, PLA) และพอลิบิวทิลีนซัคซิเนต (Polybutylene succinate, PBS) และพลาสติกชีวภาพกลุ่มพอลิเอสเทอร์ที่ปรับปรุงคุณสมบัติโดยใช้แป้งเป็นสารเติมแต่ง มีชื่อทางการค้าว่า Mater-Bi® นำมาขึ้นรูปเป็นถุงขนาดบรรจุเงาะผลสด 1 กิโลกรัม ทดสอบคุณสมบัติเชิงกล อัตราการซึมผ่านของไอน้ำ (WVTR) อัตราการซึมผ่านของก๊าซออกซิเจน (OTR) การย่อยสลายทางชีวภาพ และการยืดอายุการเก็บรักษาเงาะผลสดเปรียบเทียบกับถุง Low Density Polyethylene (LDPE) ผลการทดลองพบว่า Mater-Bi® และ PBS ขึ้นรูปเป็นถุงและใช้งานได้ง่าย ส่วน PLA ขึ้นรูปได้ยากและไม่เหมาะในการใช้งานเพราะเปิดถุงได้ยาก เมื่อทดสอบบรรจุเงาะ ผลสดที่อุณหภูมิ 13±2 องศาเซลเซียส ความชื้นสัมพัทธ์ 78% เป็นเวลา 27 วัน พบว่าถุง PBS สามารถยืดอายุการเก็บรักษาเงาะผลสดได้ดีที่สุด เก็บได้นาน 15 วัน ใกล้เคียงกับถุง LDPE โดยที่เปลือกและขนเกิดสีน้ำตาลเพียงเล็กน้อย เงาะมีการสูญเสียน้ำหนักน้อยที่สุดเมื่อเก็บในถุง PBS เท่ากับ 15.93% รองลงมาเป็นถุง LDPE 17.36% และถุง Mater-Bi® 27.33% และมีอัตราการสุก (TSS/TA) น้อยที่สุดเมื่อเก็บในถุง PBS รองลงมาคือ ถุง Mater-Bi® และถุง LDPE เท่ากับ 14.75 15.16 และ 48.40 ตามลำดับ คุณสมบัติของถุง PBS คือ มีค่า WVTR 938 g/m2/day ค่า OTR 1,218 cm3/m2/day การยืดตัวแนวขนานและแนวขวางเครื่อง 87 และ 5.80% ความต้านทานต่อแรงดึงแนวขนานและแนวขวางเครื่อง 464 และ 283 kF/ m2 ย่อยสลายได้เร็วที่สุดโดยเริ่มแตกเป็นชิ้นภายหลังการฝังในดินเป็นเวลา 16 วัน และย่อยสลายได้ 31.25% ในเวลา 5 เดือน ราคา 6.69 บาท/ใบ ซึ่งสูงกว่าถุง LDPE แต่มีข้อได้เปรียบคือลดค่ากำจัดขยะ และหากใช้เป็นบรรจุภัณฑ์เพื่อการส่งออกจะช่วยลดการกีดกันทางการค้าและภาษีได้    
          ซึ่งจากข้อมูลข้างต้นได้แสดงให้เห็นว่าผลิตผลเกษตรและวัสดุเหลือใช้ทางการเกษตรสามารถนำมาผลิตเป็นบรรจุภัณฑ์ชีวภาพและบรรจุภัณฑ์แอคทีฟได้ และมีศักยภาพในการแข่งขันกับบรรจุภัณฑ์จากปิโตรเคมีในท้องตลาด
          นอกจากนี้ โครงการวิจัยยังได้ศึกษาและพัฒนาเครื่องมือสำหรับเตรียมวัสดุเหลือใช้ทางการเกษตร และเครื่องมือขึ้นรูปวัสดุเหลือใช้ทางการเกษตรเป็นบรรจุภัณฑ์ ทำการทดลองที่สถาบันเกษตรวิศวกรรม ระหว่างปี 2555 - 2558 โดยวัสดุเหลือใช้ในอุตสาหกรรมเกษตรที่ศึกษา คือ เปลือกทุเรียนและต้นกล้วย ซึ่งมีลักษณะเฉพาะตัว คือ เปลือกทุเรียนมีหนาม และต้นกล้วยมียาง ทำให้การเตรียมวัสดุทำได้ยากและต้องใช้เวลา ดังนั้นจึงต้องพัฒนาเครื่องมือเตรียมตัวอย่างให้เหมาะสม เช่น ต้องหั่นเปลือกทุเรียนให้มีความหนา 2-4 มม.ได้ เพื่อให้อบแห้งได้ดีและเร็ว ผลการออกแบบและสร้างเครื่องหั่นย่อยเปลือกทุเรียน คือ ตัวเครื่องกอบด้วยใบมีดจำนวน 2 ใบ ติดตั้งบนแผ่นสแตนเลส กลม เส้นผ่านศูนย์กลาง 30 ซม. หนา 15 มม. ติดตั้งในแนวระดับ มีช่องป้อน 2 ช่อง เป็นทรงกระบอกเส้นผ่านศูนย์กลาง 7.6 ซม. สูง 20 ซม. ป้อนเปลือกทุเรียนลงตามแนวดิ่ง ใช้มอเตอร์ไฟฟ้าขนาด 1 แรงม้าเป็นต้นกำลัง ที่ความเร็วรอบใบมีด 540 รอบต่อนาที จำนวนคนป้อน 2 คน มีอัตราการทำงาน 392 กิโลกรัมต่อชั่วโมง ส่วนเครื่องหั่นย่อยต้นกล้วย มีอัตราการทำงาน 1,200 กิโลกรัม/ชั่วโมง ความเร็วรอบใบมีด 1,000 รอบ/นาที จุดคุ้มทุนการใช้เครื่องเท่ากับ 16,963 กิโลกรัม/ปี เมื่อเปรียบเทียบกับอัตราค่าจ้าง 0.21 บาท/กิโลกรัม ทำงาน 7 ชั่วโมง/วัน (อัตราการทำงานของเครื่อง 1,200 กิโลกรัม/ชั่วโมง) ส่วนเครื่องมือขึ้นรูปบรรจุภัณฑ์ชีวภาพ เป็นเครื่องสำหรับอัดขึ้นรูปบรรจุภัณฑ์แบบการอัดแบบแห้งหรือการอัดร้อน โดยใช้กำลังไฮดรอลิคในการอัดขึ้นรูป ซึ่งเครื่องขึ้นรูปที่สร้างขึ้นมีความสามารถสร้างแรงดันไฮดรอลิคได้สูงสุด 30 MPa (306 kg.f/cm2) มีอุปกรณ์ให้ความร้อนแก่แม่พิมพ์สำหรับขึ้นรูป โดยสภาวะที่เหมาะสมสำหรับการอัดแผ่นเส้นใยจากเปลือกทุเรียนเป็นจาน คือ อุณหภูมิ 160 องศาเซลเซียส เป็นเวลา 5 นาที ที่แรงดัน 150 บาร์ มีความสามารถในการทำงานขึ้นรูปแบบอัดชิ้นงาน (Mold) ขนาดสูงสุด 400 x 400 x 150 ลบ.มม. และผลการวิเคราะห์เศรษฐศาสตร์วิศวกรรม พบว่าเครื่องขึ้นรูปบรรจุภัณฑ์ชีวภาพ มีราคา 345,000 บาท เมื่อคำนวณที่อัตราราคาจำหน่ายบรรจุภัณฑ์ชีวภาพที่ 5.0 บาท/ชิ้น จุดคุ้มทุนอยู่ที่การผลิต 17,092 ชิ้น/ปี จะสามารถคืนทุนได้ในเวลา 2,242 วัน ซึ่งทั้งสองเครื่องสามารถนำไปประยุกต์ใช้หรือพัฒนาต่อยอดกับวัสดุเหลือใช้ทางการเกษตรชนิดอื่นๆ ได้
URL Reference :
(ดาวน์โหลด: 71 ครั้ง)
ปรับปรุงข้อมูลเมื่อวันที่ 16-08-2563
แจ้งไฟล์หาย