กระบวนการผลิตน้ำปลาโซเดียมและโพแทสเซียมต่ำเพื่อสุขภาพ Production Process of Low-Sodium and Low-Potassium Fish Sauce for Health

กระบวนการผลิตน้ำปลาโซเดียมและโพแทสเซียมต่ำเพื่อสุขภาพ
Production Process of Low-Sodium and Low-Potassium Fish Sauce for Health

By:  ผศ. ดร.ณฐมล จินดาพรรณ
Assist. Prof. Nathamol Chindapan, D.Eng.
Department of Food Technology
Faculty of Science
Siam University
nathamol.chi@siam.edu
          
ดร.ลักษิกา งามวงศ์ล้ำเลิศ
Luxsika Ngamwonglumlert, D.Eng.
Department of Food Engineering
Faculty of Engineering
King Mongkut's University of Technology Thonburi
solu_ping@yahoo.com

ศ. ดร.สักกมน เทพหัสดิน ณ อยุธยา
Prof. Sakamon Devahastin, Ph.D.
Department of Food Engineering
Faculty of Engineering
King Mongkut's University of Technology Thonburi
sakamon.dev@kmutt.ac.th

การผลิตน้ำปลาโซเดียมและโพแทสเซียมต่ำด้วยวิธีการแยกสารผ่านเยื่อด้วยไฟฟ้า

     การแยกสารผ่านเยื่อด้วยไฟฟ้า (electrodialysis) เป็นกระบวนการแยกสารโดยอาศัยความต่างศักย์ไฟฟ้าที่เกิดขึ้นระหว่างขั้วแอโนดและขั้วแคโทดเป็นแรงขับดันให้เกิดการแยกไอออนผ่านเยื่อแลกเปลี่ยนไอออน (ion-exchange membranes) 2 ชนิด การแยกสารเริ่มจากการดูดสารละลายเจือจาง (dilute stream) ซึ่งในที่นี้ก็คือน้ำปลาที่มีโซเดียมคลอไรด์สูง และสารละลายเข้มข้น ที่มีปริมาณโซเดียมคลอไรด์เริ่มต้นต่ำเข้าสู่ช่องการไหลระหว่างเยื่อแลกเปลี่ยนไอออน เมื่อป้อนความต่างศักย์ไฟฟ้ากระแสตรงระหว่างขั้วทั้งสอง โซเดียมคลอไรด์จะแตกตัวเป็นไอออน โดยไอออนที่มีประจุบวก (Na+) จะเคลื่อนที่ไปยังแคโทดผ่านเยื่อแลกเปลี่ยนแคตไอออน (cation-exchange membrane; C) และถูกกั้นไว้โดยเยื่อแลกเปลี่ยนแอนไอออน (anion-exchange membrane; A) ส่วนไอออนที่มีประจุลบ (Cl-) จะเคลื่อนที่ไปยังแอโนดผ่านเยื่อแลกเปลี่ยนแอนไอออน และถูกกั้นไว้โดยเยื่อแลกเปลี่ยนแคตไอออน เป็นผลให้ความเข้มข้นของไอออนสูงขึ้นและต่ำลงสลับกันไปในช่องการไหลแต่ละช่อง น้ำปลาจึงมีปริมาณโซเดียมคลอไรด์ (รวมทั้งโพแทสเซียมคลอไรด์ ซึ่งมีอยู่ในน้ำปลาตามธรรมชาติ) ลดลง ในขณะที่สารละลายเข้มข้นจะมีปริมาณโซเดียมคลอไรด์เพิ่มขึ้นหลังผ่านการแยกสารผ่านเยื่อด้วยไฟฟ้า แม้ในทางทฤษฎีอาจลดปริมาณโซเดียมคลอไรด์ในน้ำปลาลงได้จนเป็นศูนย์ แต่ในทางปฏิบัติจะไม่สามารถทำเช่นนั้นได้ เนื่องจากน้ำปลาจะสูญเสียสารให้กลิ่นรสเป็นปริมาณมากจนขาดคุณลักษณะเฉพาะที่พึงประสงค์

     หลักการดังกล่าวข้างต้นได้รับการพัฒนาเป็นเครื่องแยกสารผ่านเยื่อด้วยไฟฟ้าระดับอุตสาหกรรมที่มีความสามารถในการลดปริมาณโซเดียมคลอไรด์ในน้ำปลาได้ครั้งละ 100 ลิตร โดยเครื่องดังกล่าวสามารถขจัดโซเดียมคลอไรด์และโพแทสเซียมคลอไรด์ออกจากน้ำปลาได้ถึงกว่าร้อยละ 40 เมื่อเทียบกับปริมาณเริ่มต้น โดยที่ผลิตภัณฑ์ยังคงมีสี กลิ่น และรสชาติตามธรรมชาติของน้ำปลา เป็นที่ยอมรับของผู้บริโภค และสามารถใช้เป็นผลิตภัณฑ์ปรุงแต่งรสอาหารที่ช่วยลดความเสี่ยงต่อการเกิดโรคความดันโลหิตสูงในผู้บริโภคทั่วไปได้ นอกจากนี้ ยังใช้ได้กับผู้ป่วยโรคไตที่ไม่สามารถบริโภคโพแทสเซียมคลอไรด์ปริมาณมากได้อีกด้วย

 

Production of Low-Sodium and Low-Potassium Fish Sauce by Electrodialysis

     Electrodialysis is a separation process that uses an electric potential difference between an anode and a cathode to drive ion separation through ion-exchange membranes placed alternately between the electrodes. The process begins by introducing a high-sodium chloride solution (dilute stream) and a low-sodium chloride solution (concentrated stream) into the flow channels between the ion-exchange membranes. When a direct electric potential difference is applied between the electrodes, sodium chloride dissociates into ions. Positively charged ions (Na+) move towards the cathode through the cation-exchange membrane (C) and are blocked by the anion-exchange membrane (A), while negatively charged ions (Cl-) move towards the anode through the anion-exchange membrane and are blocked by the cation-exchange membrane. This results in alternating high and low ion concentrations in each flow channel, reducing the sodium chloride (as well as potassium chloride, which is naturally present in fish sauce) content in the fish sauce, while increasing it in the concentrated solution. In practice, reducing the sodium chloride content to zero is not feasible, as the fish sauce would lose an excessive amount of its characteristic flavor substances.

     Based on the above-mentioned principles, an industrial-scale electrodialysis unit has been developed, capable of reducing the sodium chloride content in 100 liter of fish sauce per batch. The unit can remove more than 40% of sodium chloride and potassium chloride from fish sauce, while maintaining the natural color, aroma, and taste of fish sauce, making it acceptable to consumers. This low-sodium and low-potassium fish sauce can be used as a seasoning product that helps reduce the risk of high blood pressure in the general population and is also suitable for patients with kidney disease who cannot consume a large amount of potassium chloride.