ประเทศไทยมีชื่อเสียงในฐานะประเทศผู้ส่งออกสับปะรด และผลิตภัณฑ์สับปะรดบรรจุกระป๋องไทยเป็นอันดับ 1 ของโลก ด้วยมูลค่า 2 หมื่นล้านบาท (ข้อมูล มกราคม 2566) สับปะรดภูแล เป็นสับปะรดขึ้นชื่อของจังหวัดเชียงราย เป็นพืชเฉพาะถิ่นในตำบลนางแล ตำบลท่าสุด ตำบลบ้านดู่ อำเภอเมือง จังหวัดเชียงราย ซึ่งปัจจุบัน สับปะรดภูแล ได้เป็นสินค้าจีไอของจังหวัดเชียงราย ถือเป็นพืชเศรษฐกิจของจังหวัดเชียงรายที่มีศักยภาพ ด้วยลักษณะเด่นของสับปะรดภูแล คือ ผลมีขนาดเล็ก เนื้อสีทอง รสชาติหวานปานกลาง แกนกรอบ จึงเป็นที่นิยมของผู้บริโภค โดยเฉพาะเมื่อนำมาปอกและตัดแต่งเพื่อรับประทานสด หรือที่เรียกว่า ผลไม้ตัดแต่งพร้อมบริโภค กำลังเป็นที่นิยมอย่างมากของผู้บริโภคชาวจีน และปัจจุบันมีการส่งออกไปจำหน่ายที่ประเทศจีนเป็นจำนวนมาก ส่งผลให้ผลผลิตไม่เพียงพอต่อความต้องการ อีกทั้งสับปะรดนั้นมีน้ำตาลเป็นองค์ประกอบสูง ทำให้เชื้อจุลินทรีย์เจริญเติบโตได้ดี ผลิตภัณฑ์สับปะรดภูแลตัดแต่งพร้อมบริโภค จึงมีโอกาสเน่าเสียและสูญเสียคุณภาพได้ง่ายระหว่างการขนส่ง ดังนั้น จึงจำเป็นต้องใช้เทคโนโลยีเข้าไปช่วยแก้ปัญหาการส่งออกสัปปะรดภูแลตัดแต่งพร้อมบริโภค นี่จึงเป็นที่มาของการนำงานวิจัยและพัฒนาเทคโนโลยีไมโครนาโนบับเบิ้ล หรือ เทคโนโลยีฟองอากาศที่มีขนาดเล็กระดับไมโครและนาโน มาใช้ยืดอายุและรักษาคุณภาพให้กับผลิตภัณฑ์สับปะรดภูแลตัดแต่งพร้อมบริโภคเพื่อการส่งออก โดยทีมวิจัยได้รับทุนสนับสนุนถ่ายทอดเทคโนโลยีและองค์ความรู้จากสำนักงานการวิจัยแห่งชาติ (วช.) กระทรวงการอุดมศึกษา วิทยาศาสตร์ วิจัยและนวัตกรรม (อว.) โดยเป็นผลงานภายใต้ความร่วมมือระหว่าง มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี (มจธ.) และ มหาวิทยาลัยแม่ฟ้าหลวง (มฟล.) เพื่อทำการวิจัยและถ่ายทอดองค์ความรู้การใช้เทคโนโลยีดังกล่าวให้กับผู้ประกอบบการแปรรูปสับปะรดภูแลและเกษตรกรในพื้นที่ จ.เชียงราย และพื้นที่ใกล้เคียง

รศ.ดร.ณัฐชัย พงษ์ประเสริฐ อาจารย์ประจำคณะทรัพยากรชีวภาพและเทคโนโลยี มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี (มจธ.) ในฐานะหัวหน้าทีมนักวิจัยและผู้พัฒนาเครื่องล้างผัก ผลไม้ ด้วยเทคโนโลยีฟองก๊าซไมโครนาโนบับเบิ้ล กล่าวว่า กระบวนการผลิตผักผลไม้ตัดแต่งพร้อมบริโภคนั้นจำเป็นอย่างยิ่งที่ต้องทำให้มั่นใจว่าผักและผลไม้นั้นสะอาดและปลอดภัยต่อการบริโภค โดยเฉพาะปลอดภัยต่อการปนเปื้อนจากจุลินทรีย์ที่ก่อโรค นอกจากนี้ ผักสลัดตัดแต่งพร้อมบริโภคนั้น ต้องผ่านขั้นตอนต่าง ๆ ได้แก่ การฉีก การหั่น การตัดแต่ง ซึ่งในขั้นตอนดังกล่าว ทำให้เกิดบาดแผล ซึ่งสารต่าง ๆ ภายในเซลล์ออกมาบริเวณบาดแผดที่เกิดจากการตัดแต่ง ส่งผลต่อการเร่งการเปลี่ยนแปลงทางสรีรวิทยาและชีวเคมี และเกิดการเจริญของเชื้อจุลินทรีย์ที่ปนเปื้อนได้อย่างรวดเร็ว ทำให้เกิดการเสื่อมสภาพเร็ว ส่งผลให้อายุการวางจำหน่ายสั้นลง และส่งผลเสียหายทางเศรษฐกิจ โดยเฉพาะการส่งออกไปยังต่างประเทศ

สำหรับ การนำเทคโนโลยีไมโครนาโนบับเบิ้ล หรือ เครื่องผลิตฟองอากาศที่มีขนาดเล็กระดับไมโครนาโน มาใช้กับสับปะรดภูแลนั้น เนื่องจากผลิตภัณฑ์ประเภทผักหรือผลไม้ตัดแต่งพร้อมทาน จะต้องไม่มีการปนเปื้อนของเชื้อจุลินทรีย์หรือเชื้อที่ก่อโรคเกินกว่ามาตรฐานที่ อย.กำหนด เช่น เชื้ออีโคไล เชื้อยีสต์ ซาโมเนลล่า เป็นต้น เพราะเป็นสิ่งที่บริโภคทันที ฉะนั้นจึงต้องผ่านกระบวนการล้างทำความสะอาดเป็นอย่างดี ซึ่งคุณสมบัติเด่นของไมโครนาโนบับเบิ้ล คือ ฟองอากาศที่เกิดจากไมโครนาโนบับเบิ้ลนั้น มีขนาดที่เล็กมาก มีความคงตัวสามารถกระจายอยู่ในน้ำได้เป็นเวลานาน และมีพื้นที่ต่อปริมาตรสูงช่วยเพิ่มความสามารถในการละลายสารหรือก๊าซใด ๆ ที่ใช้ฆ่าเชื้อใส่ลงไปในน้ำล้าง เช่น สารประกอบคลอรีน ก๊าซโอโซน เป็นต้น ทำให้เพิ่มประสิทธิภาพในการล้างทำความสะอาดได้ดีและมีประสิทธิภาพ ลดการใช้สารเคมี และลดการสิ้นเปลืองน้ำที่ใช้ล้างอีกด้วย

“การใช้ไมโครนาโนบับเบิ้ลล้างผักผลไม้ที่อาจมีสิ่งสกปรกติดอยู่ตามร่องเปลือกผิว หรือ เปลือกของผักผลไม้ ฟองอากาศที่กระจายอยู่ในน้ำนั้น จะช่วยนำสิ่งสกปรกที่ติดอยู่บนพื้นผิวของผักผลไม้ให้หลุดลอยออกมาจากพื้นผิว และโอกาสที่เชื้อจุลินทรีย์หลุดออกมาจะไปสัมผัสกับสารฆ่าเชื้อที่เราใส่เข้าไปได้มากกว่า จึงทำให้ประสิทธิภาพในการฆ่าเชื้อได้ดียิ่งขึ้น ดังนั้น ในกรณีสับปะรดภูแลตัดแต่งปกติจะนิยมใช้วิธีล้างด้วยน้ำใส่สารคลอรีนเพื่อฆ่าเชื้อ แต่ประสิทธิภาพไม่ดีเท่าที่ควร และยังต้องใช้น้ำในปริมาณมากต่อการล้างแต่ละครั้ง เราจึงเลือกเทคโนโลยีไมโครนาโนบับเบิ้ลนี้เข้าไปช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในการล้าง ซึ่งไม่ใช่แค่การล้างผักหรือผลไม้เท่านั้น เทคโนโลยีนี้ยังสามารถนำไปใช้ประยุกต์ใช้ในงานได้หลากหลาย เช่น ด้านการเกษตร ด้านประมง ยกตัวอย่างเช่น กรณีการเลี้ยงปลาในระบบปิด ที่มีความหนาแน่นของปลาสูง ซึ่งปกติจะใช้วิธีการปั๊มออกซิเจนเข้าไป แต่ประสิทธิภาพยังไม่เพียงพอ อาจทำให้ปลาตาย เพราะออกซิเจนไม่เพียงพอ จึงมีการนำไมโครนาโนบับเบิ้ลไปใช้ เพื่อความสามารถในการละลายก๊าซออกซิเจน ช่วยให้ออกซิเจนอยู่ในน้ำได้นาน และมีปริมาณออกซิเจนสูงมากกว่าฟองอากาศทั่วไป ทำให้ปลาเจริญเติบโตได้ดี ลดการสูญเสีย นอกจากนี้ ยังสามารถนำมาประยุกต์ใช้กับงานด้านการบำบัดน้ำเสียที่มีการปนเปื้อนไขมันจากครัวเรือนหรืออุตสาหกรรม โดยไมโครนาโนบับเบิ้ลจะสามารถจับไขมันที่กระจายอยู่ในน้ำเสียขึ้นมาบนผิว ทำให้สามารถแยกไขมันออกจากน้ำเสีย และแยกไปบำบัดได้อย่างมีประสิทธิภาพ ถือเป็น application หรือ การนำมาใช้งานทางด้านสิ่งแวดล้อม” รศ. ดร.ณัฐชัย กล่าว

ความแตกต่างของเครื่องล้างผัก ผลไม้ ด้วยเทคโนโลยีไมโครบับเบิ้ลที่พัฒนาขึ้น รศ. ดร.ณัฐชัย กล่าวว่า เนื่องจาก มจธ.มีความถนัดและเชี่ยวชาญด้านนวัตกรรมเทคโนโลยีหลังการเก็บเกี่ยว เรามีงานวิจัยมากมายจึงรู้วิธีการใช้งานและการนำมาประยุกต์ใช้กับผลผลิตทางการเกษตร เช่น พืชชนิดนี้ควรใช้สารเคมีชนิดใดหรือก๊าซอะไรถึงจะเหมาะสมและมีประสิทธิภาพในการฆ่าเชื้อปนเปื้อนและรักษาคุณภาพของผักผลไม้ได้สูงสุด

เครื่องไมโครบับเบิ้ล ไม่ใช่เรื่องใหม่ในปัจจุบัน ใครก็สามารถสร้างเครื่องได้ หรือ จะซื้อจากต่างประเทศก็ได้ แต่ application หรือ วิธีการการใช้งาน คือ สิ่งที่เป็นองค์ความรู้เป็นสิ่งที่กลุ่มวิจัยของเราศึกษามานานกว่า 10 ปี ที่ผ่านมามีการถ่ายทอดเทคโนโลยีนี้ให้กับบริษัทเอกชนหลายแห่ง และจุดเด่นอีกประการ คือ ทีมวิจัยมีองค์ความรู้ว่าผักหรือผลไม้อะไร ควรต้องใช้สภาวะแบบไหน ต้องใช้ก๊าซชนิดใดหรือสารเคมีอะไร ล้างเป็นเวลานานเท่าไหร่ ถึงจะเหมาะสมและมีประสิทธิภาพในการฆ่าเชื้อปนเปื้อนได้ดี โดยไม่ทำลายคุณภาพของผักผลไม้ นี่คือจุดเด่นของเครื่องที่เราพัฒนาขึ้น แต่สำหรับคนที่ไม่ประสบผลสำเร็จจากการใช้เทคโนโนโลยีไมโครบับเบิ้ล เพราะส่วนใหญ่เป็นการซื้อเฉพาะเครื่อง แต่ไม่รู้วิธีใช้ว่าควรจะใช้อย่างไร และมีการนำไปใช้ผิดกันค่อนข้างมาก ทำให้ผู้ประกอบส่วนใหญ่ของไทยล้างผักผลไม้ตัดแต่งด้วยวิธีการไม่ถูกต้อง ซึ่งอาจส่งผลต่อความปลอดภัยของผู้บริโภคได้

สำหรับเครื่องล้างผักผลไม้ไมโครบับเบิ้ลต้นแบบที่พัฒนาขึ้น มีขนาดความจุ 100 ลิตร เพื่อใช้ในการสาธิตและทดลองการล้างสับปะรดภูแลตัดแต่งพร้อมบริโภคของโรงงานแปรรูปสับปะรด บริษัท เบตเตอร์ ฟรุ๊ตส์ จำกัด ซึ่งจะเป็นประโยชน์ต่อบริษัท และมหาวิทยาลัยแม่ฟ้าหลวง ในฐานะผู้ร่วมวิจัยซึ่งมีองค์ความรู้เกี่ยวกับกระบวนการตัดแต่งผักผลไม้พร้อมบริโภค และเป็นโหนดในการถ่ายทอดเทคโนโลยี และเปิดโอกาสให้กลุ่มเกษตรกรในพื้นที่และใกล้เคียงได้เข้ามาทดลองใช้เทคโนโลยีนี้ด้วย

ประโยชน์ของเทคโนโลยีไมโครบับเบิ้ลที่เด่นชัด คือ สามารถช่วยลดต้นทุนการผลิต, ลดการใช้แรงงาน, ลดระยะเวลาการล้าง, ลดปริมาณการใช้น้ำจากปกติ การล้างจะต้องเปลี่ยนน้ำใหม่ทุกครั้ง แต่น้ำที่ใช้เทคโนโลยีไมโครบับเบิ้ลจะสามารถใช้ซ้ำได้บ่อย ๆ ทำให้ลดการใช้ทรัพยากรลงได้, ลดการใช้สารเคมีลงครึ่งหนึ่ง จากเดิมที่ต้องใส่สารคลอรีนในน้ำ เพื่อการฆ่าเชื้อจุลินทรีย์ในสัดส่วน 100% แต่ถ้านำเทคโนโลยีไมโครบับเบิ้ลเข้าไปร่วมจะใช้สารคลอรีนเพียง 50% ขณะที่ ค่าใช้จ่ายของเทคโนโลยีไมโครบับเบิ้ลเป็นต้นทุนคงที่ และเมื่อเทียบกับเครื่องล้างผักผลไม้นำเข้าที่ไม่ใช้เทคโนโลยีไมโครบับเบิ้ลแล้ว ยังมีราคาถูกกว่าการน้ำเข้าเครื่องล้างผักผลไม้จากต่างประเทศครึ่งหนึ่ง

ทั้งนี้ จากองค์ความรู้เทคโนโลยีไมโครนาโนบับเบิ้ลที่ มจธ.ได้ดำเนินการศึกษาวิจัยอย่างต่อเนื่องมากกว่าสิบปี นอกจากการถ่ายทอดองค์ความรู้ดังกล่าว ให้กับหน่วยงานและผู้ที่สนใจตามภูมิภาคต่าง ๆ แล้ว ยังได้พัฒนาเครื่องและวิธีการใช้งานเทคโนโลยีไมโครบับเบิ้ลให้กับภาคเอกชน อาทิ บริษัทส่งออกกล้วยไม้ และ บริษัทล้างผักตัดแต่งพร้อมบริโภค นำไปใช้เพื่อยืดอายุความสดให้กับผลผลิต ซึ่งผลลัพธ์ พบว่า บริษัทที่รับถ่ายทอดเทคโนโลยีสามารถลดต้นทุนจากกระบวนการล้างและการสูญเสียของผลิตภัณฑ์ลงได้กว่า 1 ล้านบาทต่อปี จากความสำเร็จดังกล่าวจึงนำมาขยายผลกับโรงงานแปรรูปสับปะรดภูแล จ.เชียงราย เพื่อเป็นการนำร่องในพื้นที่ภาคเหนือ ซึ่งจากผลการทดลองกับ บริษัท เบตเตอร์ ฟรุ๊ตส์ จำกัด เป็นระยะเวลา 2 ปี พบว่า เทคโนโลยีนี้สามารถช่วยลดปริมาณเชื้อจุลินทีย์ปนเปื้อนในสัปปะรดภูแลตัดแต่งพร้อมบริโภคได้ 30% เมื่อเปรียบเทียบกับวิธีการดั้งเดิม และลดปริมาณการใช้สารเคมีในการฆ่าเชื้อกว่า 50% ซึ่งทางคณะวิจัยคาดหวังว่าหลังจากนี้ เทคโนโลยีไมโครนาโนบับเบิ้ลจะถูกนำไปสู่การใช้จริงกับภาคอุตสาหกรรมอื่น ๆ ต่อไปในอนาคต