ความก้าวหน้าของการประยุกต์ใช้เทคโนโลยีการแปรรูปความดันสูงในการผลิตเครื่องดื่ม Advancement of High Pressure Processing Technology Application in Beverage Production

ความก้าวหน้าของการประยุกต์ใช้เทคโนโลยีการแปรรูปความดันสูงในการผลิตเครื่องดื่ม
Advancement of High Pressure Processing Technology Application in Beverage Production


By:   รศ. ดร.วรรณสวัสดิ์ รัฐพิทักษ์สันติ
Assoc. Prof. Wannasawat Ratphitagsanti, Ph.D.
Department of Product Development
Faculty of Agro-Industry
Kasetsart University
wannasawat.r@ku.th

   

          เทคโนโลยีการแปรรูปความดันสูง (High Pressure Processing Technology; HPP) เป็นการให้ความดันกับอาหารในทุกทิศทางอย่างสม่ำเสมอและเท่าเทียมกัน ซึ่งสามารถใช้ความดันได้มากถึง 87,000 ปอนด์ต่อตารางนิ้ว หรือประมาณ 600 เมกะปาสคาล (MPa) ซึ่งถือเป็นกระบวนการแปรรูปแบบไม่ใช้ความร้อนที่ประสบความสำเร็จมากที่สุด โดยปัจจุบันมีผลิตภัณฑ์ทางการค้าหลากหลายชนิดวางจำหน่ายในหลายประเทศทั่วโลก โดยเฉพาะกลุ่มผลิตภัณฑ์น้ำผลไม้และเครื่องดื่มที่มีสัดส่วนในตลาดสูงสุดกว่าร้อยละ 24

การฆ่าเชื้อจุลินทรีย์ในเครื่องดื่มด้วยเทคโนโลยีการแปรรูปความดันสูง (HPP)
        การฆ่าเชื้อจุลินทรีย์ในผลิตภัณฑ์เครื่องดื่มด้วยเทคโนโลยี HPP นิยมใช้ในรูปแบบการพาสเจอไรซ์ในภาชนะปิดผนึกสนิท ก่อนนำเข้าสู่ถังที่ใช้สำหรับอัดความดัน (Pressure chamber) จากนั้นเติมน้ำซึ่งทำหน้าที่เป็นสื่อกลางในการให้ความดัน (Pressure-transmitting fluid) เข้าไปให้เต็มถัง เมื่อให้ความดันสูงแก่ผลิตภัณฑ์เครื่องดื่มตามระยะเวลาที่กำหนดจึงลดความดันลง แล้วนำไปจัดเก็บในอุณหภูมิแช่เย็นเพื่อรอการจัดจำหน่ายต่อไป ซึ่งผลิตภัณฑ์แต่ละชนิดจะใช้ความดันและเวลาภายใต้ความดันที่แตกต่างกัน

          จากความสนใจของภาคอุตสาหกรรมที่มีต่อเทคโนโลยี HPP ประกอบกับการเติบโตของตลาดผลิตภัณฑ์เครื่องดื่ม ทำให้ปัจจุบันมีความต้องการกำลังการผลิตที่สูงขึ้น บริษัทที่จัดจำหน่ายเครื่องฆ่าเชื้อด้วยเทคโนโลยี HPP จึงพัฒนาระบบการผลิตให้เป็นแบบบัลก์ (Bulk process) เพื่อให้สามารถฆ่าเชื้อจุลินทรีย์ในผลิตภัณฑ์เครื่องดื่มได้โดยตรง (ไม่ต้องบรรจุลงในบรรจุภัณฑ์ก่อนเข้าเครื่อง HPP)

กรณีศึกษา: การใช้เทคโนโลยี HPP ในการผลิตเครื่องดื่ม
          ปัจจุบัน เทคโนโลยี HPP ถูกนำไปใช้ในกระบวนการผลิตเครื่องดื่มหลายชนิด เช่น เครื่องดื่มจากผักและผลไม้ชนิดต่างๆ โดยความดันสูงจะทำให้โครงสร้างของเซลล์พืชบางส่วนถูกทำลาย โดยเฉพาะเยื่อหุ้มเซลล์ ส่งผลให้สารสำคัญภายในเซลล์พืชถูกปลดปล่อยออกมา เช่น สารประกอบฟีนอลิก และสารต้านอนุมูลอิสระ โดยมีตัวอย่างของผลิตภัณฑ์เครื่องดื่มทางการค้าอื่นๆ ได้แก่ สมูททีที่มีส่วนผสมของผัก ผลไม้ และเวย์โปรตีน เครื่องดื่มน้ำนมข้าวโพดหวาน เครื่องดื่มนมอัลมอนด์ ชาและกาแฟสกัดเย็น รวมถึงเครื่องดื่มที่มีจุลินทรีย์โพรไบโอติก อย่างไรก็ตาม แม้การแปรรูปความดันสูงจะส่งผลกระทบต่อคุณภาพของเครื่องดื่มเพียงเล็กน้อยในด้านรสชาติ ลักษณะปรากฏ คุณค่าทางโภชนาการ และไม่ทำให้เกิดการสูญเสียสารอาหารที่ไวต่อความร้อน แต่ความดันสูงก็อาจส่งผลต่อการเปลี่ยนแปลงสมบัติบางประการ อาทิเช่น สมบัติเชิงหน้าที่

          High Pressure Processing (HPP) Technology, which applies pressure to food uniformly and equally from all directions, with pressures of up to 87,000 pounds per square inch (approximately 600 MPa), is the most successful nonthermal processing method, with various products commercially available worldwide. The juice and beverage product category accounts for the largest share (24%).

High Pressure Processing (HPP) Technology for Beverage Pasteurization
          HPP technology used in beverage products is typically applied in the form of in-container pasteurization, where the beverage is packaged in pressure-resistant containers. The product is then placed into a pressure chamber, where water, as a pressure-transmitting fluid, is filled into the chamber. Once the product is held under a specific pressure level for a certain period of pressure holding time, then the pressure is reduced to an atmospheric pressure. The HPP-treated product is stored at refrigerated temperatures for further distribution. Each product type requires different pressure levels and holding times.

          Due to the industry's growing interest in HPP technology and the expansion of the beverage market, there is increasing demand for higher production capacity. As a result, HPP equipment vendors continue to develop and offer bulk processing systems that can be directly applied to beverage products (without the need to package them before entering the HPP machine).

Case Study: Application of HPP Technology in Beverage Production
          Currently, HPP technology is applied in the production of various beverages, such as drinks made from different vegetables and fruits. High pressure could break down plant cell structures, particularly the cell membrane, resulting in the release of essential substances within plant cells, such as phenolic compounds and antioxidants. Examples of other commercial beverage products include smoothies containing vegetables, fruits, and whey protein; plant-based milk (sweet corn milk, almond milk, etc.); cold brew tea and coffee; as well as beverages containing probiotic microorganisms. It has long been known that HPP has minimal impact on beverage quality in terms of taste, appearance, and nutritional value and it also preserves heat-sensitive nutrients. However, high pressure may affect the changes in certain properties, such as functional properties.