มิติใหม่ของภาชนะบรรจุเพื่ออนุรักษ์สิ่งแวดล้อม
สายสนม ประดิษฐดวง1 งามทิพย์ ภู่วโรดม1 และปนัดดา พวงเกษม1
สไลด์ 2 รูป
มนุษย์รู้จักใช้ภาชนะบรรจุตั้งแต่สมัยดึกดำบรรพ์ โดยเริ่มใช้วัสดุที่มีในธรรมชาติ เช่น ใบไม้ เปลือกไม้ เถาวัลย์ ผลไม้แห้ง เปลือกหอย หนังสัตว์ และกระเพาะสัตว์ เป็นต้น
วัตถุประสงค์หลักของการใช้ภาชนะบรรจุในยุคนั้นเพียงเพื่อรองรับ บรรจุ และขนย้ายผลิตภัณฑ์ ต่อมามนุษย์เริ่มรู้จักนำวัสดุที่มีในธรรมชาติมาดัดแปลงเป็นภาชนะบรรจุที่ดีขึ้น สามารถตอบสนองความต้องการได้มากขึ้น เช่น นำต้นกก ไผ่ มาจักสานเป็นตะกร้า ชะลอม กระจาด จนกระทั่งเริ่มมีกระบวนการแปรรูปที่ซับซ้อนขึ้น เช่นการทำกระดาษจากหม่อน สา ไผ่ เป็นต้น เมื่อถึงยุคที่โลกมีเทคโนโลยีที่สูงขึ้นจนสามารถสังเคราะห์วัสดุใหม่ เช่น พลาสติก ซึ่งสามารถผลิตให้มีคุณสมบัติตามต้องการ ทนทานต่อสภาวะแวดล้อม มีอายุการใช้งานที่ยาวนาน ทำให้พลาสติกเข้ามามี
บทบาทสำคัญมากต่ออุตสาหกรรมการบรรจุในปัจจุบัน กอปรกับการดำรงชีวิตของประชากรของโลกเปลี่ยนแปลงไปมาก ชีวิตประจำวันจะเต็มไปด้วยความรีบเร่งเพื่อประกอบอาชีพ ทำให้ไม่มีเวลาในการประกอบอาหารไว้รับประทานเอง จำเป็นต้องรับประทานอาหารนอกบ้านหรือบริโภคอาหารสำเร็จรูปมากขึ้น ธุรกิจอาหารสำเร็จรูปจึงขยายตัวอย่างรวดเร็วและมีความจำเป็นต้องใช้ภาชนะบรรจุอาหารมากขึ้น ซึ่งพลาสติกเป็นวัสดุบรรจุชนิดหนึ่งที่มีการใช้มาก หลังการใช้งานภาชนะบรรจุเหล่านี้จะแปรเปลี่ยนเป็นขยะ เนื่องจากสมบัติด้านความคงทนต่อสภาวะแวดล้อม ทำให้พลาสติกย่อยสลายยากและใช้เวลานานมากนับชั่วอายุคน ปัญหาการสะสมของขยะพลาสติกทวีความรุนแรงในทุกชุมชนโดยเฉพาะเมืองใหญ่ ๆ ทำให้มีการกำจัดขยะเหล่านี้โดยการฝังกลบและการเผา แต่ก็มีปัญหาตามมาอีก การฝังกลบจะทำได้ยากขึ้นเนื่องจากราคาที่ดินสูงและต้นทุนการดำเนินการสูง การเผาที่อุณหภูมิสูงไม่เพียงพอ การเผาไหม้จะไม่สมบูรณ์ทำให้เกิดก๊าซพิษและเขม่า เป็นมลภาวะทางอากาศ ดัวยเหตุนี้จึงมี ความพยายามจากหลายฝ่าย ที่พยายามลดการใช้ภาชนะบรรจุพลาสติกและโฟม โดยแสวงหาวัสดุทดแทนที่สามารถนำมาใช้ผลิตภาชนะบรรจุที่มีสมบัติ ด้านการใช้งานตามต้องการ และกำจัดได้ง่ายหลังการใช้งาน ไม่สร้างมลภาวะ วัสดุเหล่านี้มักจะย่อยสลายได้ง่ายตามธรรมชาติ และอาจจะอยู่ในรูปที่บริโภคได้พร้อมกับอาหาร
ภาชนะบรรจุจากภูมิปัญญาท้องถิ่นสู่ยุคเทคโนโลยี
ใบตองเป็นวัสดุธรรมชาติที่คนไทยคุ้นเคยกับการนำมาใช้บรรจุอาหารมาเป็น
เวลานาน แต่ในปัจจุบันมีการใช้น้อยลงเนื่องจากใบตองสดเหี่ยวและเน่าเสียง่ายเก็บได้ไม่นาน ไม่สะดวกในการจัดซื้อและเสียเวลาในการเย็บกระทงก่อน แม้จะมีการนำใบตองแห้งมาใช้แทนก็ยังพบปัญหาใบตองกรอบแตกง่าย เย็บเป็นกระทงแล้วมีรูรั่วง่าย ไม่เหมาะกับการบรรจุอาหารที่มีน้ำ ปัญหาเชื้อราและกลิ่นอับเมื่อเก็บไว้นาน ทำให้การใช้ใบตองน้อยลง จึงทำการศึกษาวิจัยที่จะนำใบตองกลับมาใช้งานใหม่โดยผสมผสาน ภูมิปัญญาท้องถิ่น กับเทคโนโลยีใหม่ เพื่อให้ได้ภาชนะใบตองที่มีสมบัติดีและสามารถใช้แทนภาชนะพลาสติกหรือโฟมสำหรับการบรรจุ อาหารประเภทใช้แล้วทิ้งเลย ภาชนะบรรจุจากใบตองนี้สามารถใช้บรรจุทั้งอาหารร้อนอาหารเย็น อาหารที่มีไขมันสูงและอาหารที่มีน้ำอยู่ด้วย มีความปลอดภัยต่อผู้บริโภค สามารถเก็บรักษาได้นาน (6 เดือน) โดยไม่มีปัญหาเชื้อราและกลิ่นอับ สามารถย่อยสลายได้ง่ายตามธรรมชาติหลังการใช้งานแล้ว ผลงานวิจัยนี้นอกจากจะช่วยลดปัญหามลภาวะ อนุรักษ์สิ่งแวดล้อมแล้วยังเป็นการส่งเสริมให้เกษตรกรและชาวชนบทมีอาชีพ และรายได้เสริมจากการผลิตใบตอง อันจะเป็นการลดการอพยพของชาวชนบทเข้ามาหางานในเมืองใหญ่ จึงเป็นการช่วยลด ปัญหาทางเศรษฐกิจและสังคมอีกทางหนึ่งด้วย
การใช้งาน
- สามารถบรรจุอาหารทั้งร้อนและเย็นได้โดยตรง
- สามารถบรรจุอาหารที่มีของเหลวและไขมันสูงได้ดีโดยสามารถทนทานการซึมผ่านของ
ไขมันได้นานกว่า 40 ชั่วโมง
- สามารถใช้บรรจุอาหารร้อนและเหลวได้โดยตรงนานกว่า 1 ชั่วโมง
- สามารถเก็บรักษาภาชนะบรรจุใบตองในที่แห้งได้นานถึง 6 เดือนก่อนนำมาใช้งาน
- ภาชนะบรรจุใบตองหลังการใช้งานสามารถกำจัดได้ง่ายโดยการฝังดิน จะย่อยสลาย
ได้เองตามธรรมชาติ หรือโดยการเผาจะไม่สร้างปัญหามลภาวะทางอากาศ
รูปภาพ 1 รูป
ฟิล์มแป้งมันสำปะหลัง
แป้งมันสำปะหลังเป็นพอลิเมอร์ธรรมชาติชนิดหนึ่งที่มีโครงสร้างทั้งส่วนที่เป็น
พอลิเมอร์ในลักษณะเป็นเส้นยาวขดเป็นเกลียวพันกันไปมาซึ่งได้แก่อะมิโลส (amylose) และสอดประสานเกี่ยวพันอยู่กับส่วนที่เป็นพอลิเมอร์ในลักษณะแตกกิ่งก้านสาขามากมายคืออะมิโลเพกติน (amylopectin) ทำให้ขึ้นรูปเป็นฟิล์มได้คล้ายพลาสติก แต่ความคงทนและสมบัติที่จะนำไปใช้งานได้นั้นยังต้องพัฒนาและปรับปรุงต่อไป เพื่อให้สอดคล้องกับวัตถุประสงค์การนำไปใช้ งานวิจัยที่ได้ดำเนินมาจนถึงปัจจุบัน สามารถผลิตฟิล์มจากแป้งมันสำปะหลัง ที่มีสมบัติทางกลดี ได้แก่ความต้านทานแรงดึงขาด (tensile strength) 1.77 กิโลกรัม/ตารางมิลลิเมตร การยืดตัวได้ (elongation) 10.13 % และทนทานต่อการพับได้ (folding endurance) 45 ครั้ง และสามารถผนึกติดโดยรีดด้วยความร้อน เพื่อทำการบรรจุอาหารได้ดังแสดงในภาพ
จุดเด่นของฟิล์มแป้งมันสำปะหลังที่ผลิตได้นี้คือสามารถบริโภคได้พร้อมกับอาหารนั้นโดยไม่ต้องมีขยะเหลือทิ้ง อีกทั้งช่วยอำนวยความสะดวกและรวดเร็วโดยไม่ต้องเปิดภาชนะบรรจุนั้นซึ่งนับว่าเป็นปัจจัยสำคัญประการหนึ่งที่ผู้บริโภคส่วนใหญ่ต้องการมากในสภาพสังคมปัจจุบัน สมบัติที่โดดเด่นของแผ่นฟิล์มแป้งมันสำปะหลังนี้คือทนทานต่อการซึมผ่าน ของไขมันและน้ำมันได้สูงมาก การศึกษานี้จึงนำถุงดังกล่าวมาบรรจุ เครื่องปรุงรสที่มีน้ำมันเป็นส่วนประกอบ อยู่สูงซึ่งจะพบในเครื่องปรุงผลิตภัณฑ์บะหมี่กึ่งสำเร็จรูป เพื่อช่วยอำนวยความสะดวกและรวดเร็ว โดยการนำผสมไป กับบะหมี่ขณะหุงต้มได้ เพราะถุงจะละลายทำให้เครื่องปรุงรสที่บรรจุอยู่กระจายออกมาผสมกลมกลืนไปกับผลิตภัณฑ์นั้น ประกอบกับสมบัติด้านการป้องกันการซึมผ่านของก๊าชออกซิเจนของฟิล์มแป้งมันสำปะหลังนี้ต่ำดี (68 cc.mm/sq.m.atm.day ที่ 27oC 65 % RH) จึงสามารถชะลอการหืนของน้ำมันที่บรรจุไว้ได้อีกทางหนึ่งด้วย
ภาชนะบรรจุจากแป้งมันสำปะหลัง
โครงสร้างพอลิเมอร์ของแป้งมันสำปะหลังนอกจากจะประสานตัวกันเกิดเป็นฟิล์มได้แล้วยังสามารถนำมาอัดขึ้นรูปโดยวิธี compression molding ได้ จะให้รูปแบบภาชนะต่าง ๆ กันตามรูปแบบของแม่พิมพ์ที่สามารถออกแบบได้ตามต้องการ สำหรับงานชิ้นนี้มีเพียงรูปแบบเดียวในรูปของถ้วยสี่เหลี่ยมผืนผ้า ดังแสดงในภาพ สภาวะการขึ้นรูปกระทำที่อุณหภูมิ 250o C เวลาในการขึ้นรูป 120 วินาที ภายใต้สภาวะอุณหภูมิและความดันสูง น้ำในแป้งเปียกจะระเหยออกอย่าง
รวดเร็วจึงทำให้แผ่นแป้งเกิดรูพรุนขนาดใหญ่ผิวหน้าที่สัมผัสกับโลหะที่อุณหภูมิสูงจะแห้งและแข็ง ผิวหน้าเรียบและมีความแข็งคงรูปร่างได้และทนต่อแรงกดอยู่ในช่วง 0.73 - 15.75 กิโลกรัม มีความทนทานต่อการซึมผ่านของไขมันและน้ำมันได้สูงเช่นเดียวกับฟิล์มจึงสามารถใช้สำหรับบรรจุอาหารแห้ง หรืออาหารทอดได้ดี
สมบัติที่ยังต้องปรับปรุง
ฟิล์มแป้งมันสำปะหลังและภาชนะบรรจุที่ทำการศึกษาได้และนำเสนอครั้งนี้ ยังมีข้อด้อยด้านสมบัติการดูดซับน้ำสูงมากจึงทำให้มีข้อจำกัดการนำไปใช้ ถุงฟิล์มแป้งมันสำปะหลังยังบรรจุอาหารแห้งผงไม่ได้ เพราะจะดูดซับความชื้นจากบรรยากาศได้เร็วและเสียรูปทรงด้วย ถ้วยแป้งมันสำปะหลังก็มีจุดด้อยที่ยังบรรจุอาหารที่มีน้ำ ได้ไม่นานพอ เพราะแป้งจะดูดซับน้ำทำให้ไม่สามารถคงรูปอยู่ได้ ถ้าจะให้การใช้งานได้กว้างขึ้น จำเป็นต้องศึกษา และพัฒนาปรับปรุงสมบัติให้ทนต่อการดูดซับน้ำได้ดีขึ้น
1 คณะอุตสาหกรรมเกษตร มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์
