“ฟรีซดราย” เทคโนโลยีทางเลือกการถนอมอาหารที่คงคุณภาพไว้ได้ดีที่สุด
การทำแห้งแบบแช่เยือกแข็ง หรือ ฟรีซดราย (Freeze Drying)
การทำแห้ง (Dehydration) เป็นวิธีการถนอมอาหารรูปแบบหนึ่ง หลักการคือดึงน้ำออกจากอาหาร เมื่อปริมาณน้ำในอาหารลดลง ความชื้น (Moisture Content) ก็จะลดลงด้วย ซึ่งความชื้นและออกซิเจน เป็น 2 ปัจจัยหลักที่มีผลต่อคุณภาพของอาหาร เนื่องจากความชื้นในอาหารจะทำให้อาหารเกิดการเน่าเสีย เนื่องจากการเจริญเติบโตของเชื้อจุลินทรีย์ ดังนั้นการทำแห้งจึงเป็นการรักษาคุณภาพของอาหารได้ โดยปกติการทำแห้งที่เรารู้จักคือการอบแห้ง (Drying) ซึ่งเป็นวิธีการใช้ความร้อนทำให้น้ำในเซลล์ของอาหารระเหยออกมา แต่ปัจจุบันมีวิธีทำแห้งที่ดีที่สุดคือ การทำแห้งแบบแช่เยือกแข็ง (-20 ถึง -50 องศาเซลเซียส) หรือ Freeze Dry ซึ่งเป็นเทคโนโลยีเพื่อการยืดอายุการเก็บอาหาร, ผลิตภัณฑ์ทางยา, วัคซีน หรือเก็บรักษาเชื้อจุลินทรีย์ ที่สามารถคงลักษณะ และคุณค่าทางโภชนาการอาหารไว้ได้มากที่สุด
ตัวอย่างเครื่องทำฟรีซดราย
การทำแห้งแบบแช่เยือกแข็ง หรือ ฟรีซดราย ใช้หลักการเดียวกันกับการทำแห้งทั่วไป คือการดึงน้ำออกจากเซลล์ของผลิตภัณฑ์ แต่แตกต่างกันที่การทำแห้งแบบฟรีซดรายนี้ เป็นการทำให้น้ำในเซลล์ถูกดึงออกมา ในสภาวะอุณหภูมิต่ำกว่าจุดเยือกแข็ง โดยมีการใช้ความดันเข้ามาช่วย สภาวะที่น้ำแข็งในเซลล์ระเหยกลายเป็นไอโดยไม่ผ่านสถานะของเหลวเราเรียกว่า การระเหิด (Sublimation) เพื่อกำจัดน้ำหรือความชื้นในอาหารออกจนเกือบหมด และเมื่อนำอาหารนั้นมาแช่หรือผสมน้ำ อาหารก็จะคืนตัวและได้ลักษณะเนื้อสัมผัส (Texture) เหมือนเดิม
คุณสมบัติของอาหารหลังจากฟรีซดราย
ข้อดีของอาหารฟรีซดราย
หลายคนอาจสงสัยว่า ทำไมเราถึงต้องใช้เทคโนโลยีฟรีซดราย ในเมื่อกรรมวิธีการแปรรูปอาหารอื่น ๆ ก็ดีอยู่แล้ว ต้องบอกก่อนว่า ในอดีตมนุษย์พยายามหากรรมวิธีการถนอมอาหารในรูปแบบต่าง ๆ โดยการลองผิดลองถูก และพบว่า แต่ละกรรมวิธีนั้น ต่างทำให้อาหารเปลี่ยนรสชาติ เสียรูปทรง กลิ่น หรือบางครั้ง ทำให้คุณค่าทางอาหาร หรือสารสำคัญต่าง ๆ สูญเสียไปในระหว่างกระบวนการ ยกตัวอย่างเช่น หากเราอยากทานทุเรียนในฤดูหนาว สิ่งที่จะพอหาได้คือทุเรียนกวน, หากเราอยากทานต้มยำกุ้งตอนอยู่ต่างประเทศ สิ่งที่เราพอหาทานได้คือต้มยำกุ้งแช่แข็งที่มีรสเปรี้ยวอมหวาน แต่กลิ่นสมุนไพรต่าง ๆ หายไปแทบไม่เหลือ แถมยังมีสีสันที่ดูไม่น่ากินซักเท่าไหร่ ดังนั้น เมื่อมีการค้นพบเทคโนโลยีการทำแห้งแบบแช่เยือกแข็งขึ้น บรรดาผู้เกี่ยวข้องกับวงการอาหารและยาจึงฮือฮาพอสมควร เนื่องจากเทคโนโลยีนี้สามารถนำมาใช้และแก้ช่วยปัญหาที่พยายามหาทางออกกันมาอย่างยาวนาน เช่น
1. การรักษารสชาติอาหารให้ใกล้เคียงของเดิมมากที่สุด
2. ทำอย่างไรจึงจะพกพาอาหารสดในปริมาณมาก โดยที่ไม่เน่าเสียไปก่อน
3. มีวิธีการไหนที่จะรักษาคุณค่าทางอาหาร และสารสำคัญในผลิตภัณฑ์ ในระหว่างการเก็บรักษา
4. ทำอย่างไรให้รูปทรง กลิ่น รส สีสันของผลิตภัณฑ์ ยังคงเดิม
5. ผลิตภัณฑ์บางตัวที่ไวต่อความร้อน จะเก็บรักษาอย่างไร ในเมื่อวิธีการลดความชื้นจำเป็นต้องใช้ความร้อน
เมื่อสามารถก้าวข้ามข้อจำกัดด้านการถนอมอาหารแบบเดิม ๆ จึงไม่ผิดที่จะกล่าวว่า เทคโนโลยีฟรีซดรายเป็นกุญแจสำคัญในการทำให้วงการอาหารและยา พัฒนาแบบก้าวกระโดดเลยก็ว่าได้
ตัวอย่างกลุ่มกิจกรรมหรือธุรกิจที่ใช้เทคนิคฟรีซดราย
1. อาหารฟรีซดราย สำหรับนักบินอวกาศขององค์การบริหารการบินและอวกาศแห่งชาติ หรือ นาซ่า (NASA)
Astronaut ice cream (เครดิตภาพจาก Wikipedia)
2. อาหารของทหารที่ต้องออกลาดตะเวน หรือในพื้นที่ที่มีสงคราม นักเดินป่า หรือนักปีนเขา ที่ต้องการเสบียงในปริมาณที่เพียงพอ และมีสารอาหารครบถ้วน แต่ต้องจำกัดด้วยน้ำหนักของอาหารที่ต้องแบกไปด้วยระหว่างทาง
อาหารสำหรับนักปีนเขาหรือเดินป่า (เครดิตภาพจาก healthn.net)
อาหารสำหรับนักปีนเขาหรือเดินป่า (เครดิตภาพจาก backcountryskiingcanada.com)
3. อุตสาหกรรมการผลิตสมุนไพรหรือสารสกัดจากสมุนไพร จากเดิมที่ใช้วิธีการอบแห้ง ซึ่งทำให้สารสำคัญต่าง ๆ ในสมุนไพร หรือน้ำมันหอมระเหยถูกทำลายไป ก็อาจหันมาใช้เทคนิคฟรีซดราย ที่ทำให้สมุนไพรยังคงมีสารสำคัญที่ต้องการครบถ้วน
4. ธุรกิจส่งออกอาหารหรือผลไม้ ที่ต้องการลดต้นทุนในการขนส่ง
5. ธุรกิจดอกไม้ระหว่างประเทศ จากเดิมที่แทบเป็นไปไม่ได้เลยหากจะขนส่งดอกไม้ในระยะเวลาที่ยาวนาน โดยไม่ให้ดอกช้ำหรือเหี่ยวเสียก่อน แต่ด้วยเทคนิคฟรีซดราย ช่วยให้การขนส่งดอกไม้ที่ต้องใช้เวลามากกว่า 1 อาทิตย์ ยังคงความสวยงาม ของสีสัน และความสดเหมือนเดิม
ตัวอย่างดอกมะลิที่ผ่านกระบวนการฟรีซดรายแล้ว
5. แวดวงวิทยาศาสตร์ ใช้เทคนิคฟรีซดราย เพื่อเก็บหัวเชื้อแบคทีเรีย หรือยาที่สกัดจากสารชีวภาพ ที่ไวต่อความร้อน
ขั้นตอนการทำ Freeze Dry
1. การเตรียมวัสดุ สามารถเตรียมวัสดุได้ตามปกติ เช่น ล้าง ปอกเปลือก หั่น โดยขนาดและรูปร่างของ
ผลิตภัณฑ์ที่ทำฟรีซดราย จะมีผลต่อระยะเวลาของการระเหิด ดังนั้นจึงควรตัดแต่งผลิตภัณฑ์ให้มีขนาดที่เหมาะสมก่อนเริ่มกระบวนการแช่เยือกแข็ง
ภาพการเตรียมผลไม้ก่อนใส่เข้าไปในเครื่องเพื่อแช่เยือกแข็ง
2. การแช่เยือกแข็ง (Freezing) คือ การลดอุณหภูมิของวัสดุให้ต่ำกว่าจุดเยือกแข็งอย่างรวดเร็ว การลดอุณหภูมิอย่างฉับพลันนี้ จะทำให้น้ำในเซลล์กลายเป็นน้ำแข็งผลึกเล็ก ๆ ลดอุณหภูมิที่นิยมมีหลายวิธี เช่น ใช้ลมเย็นเป่า (air blast freezing) การแช่เยือกแข็งแบบไครโอเจน (cryogenic freezing) หรือ การจุ่มผลิตภัณฑ์ในของเหลวที่เย็นจัด (immersion freezing) เป็นต้น ซึ่งขั้นตอนนี้เป็นขั้นตอนที่สำคัญที่สุด เนื่องจากหากใช้ Condition ไม่เหมาะสมอาจทำให้คุณภาพของอาหารสูญเสียไปได้ โดยการFreezing จะใช้เวลา 2 - 6 ชั่วโมง เพื่อให้แน่ใจว่าน้ำทั้งหมดกลายเป็นน้ำแข็ง
3. การทำแห้ง (Dehydration) ขั้นตอนนี้จะเป็นการดึงน้ำออกจากผลิตภัณฑ์ โดยการทำให้ผลึกน้ำแข็งในเซลล์ระเหิดกลายเป็นไอ ภายใต้สภาวะสุญญากาศ ที่มีการควบคุมอุณหภูมิและความดันอย่างเหมาะสม โดยการระเหิดจะเกิดขึ้นบริเวณผิวของผลิตภัณฑ์ก่อน จากนั้น น้ำแข็งจากด้านในจึงจะระเหิดผ่านผิวออกมา และเมื่อน้ำระเหิดออกมาประมาณ 95% ผลิตภัณฑ์จะยังมีความชื้นหลงเหลืออยู่ ในขั้นต่อไปจึงจำเป็นต้องเพิ่มอุณหภูมิขึ้นอย่างช้า ๆ เพื่อไล่ความชื้นที่เหลืออยู่นั้นออกไปให้ได้มากที่สุด โดยในอาหารที่ผ่านกระบวนการฟรีซดราย จะต้องมีความชื้นเหลืออยู่ไม่เกิน 3% ขั้นตอนนี้จะใช้เวลามากหรือน้อย ขึ้นอยู่กับขนาดของผลิตภัณฑ์ที่เตรียมไว้ และขนาดผลึกของน้ำแข็งที่ได้จากกระบวนการแช่เยือกแข็ง
4. การคืนสภาพ
ในขั้นตอนการทำแห้ง ช่วงที่น้ำในเซลล์ระเหิดออกไปเซลล์จะเกิดช่องว่าง การคืนสภาพผลิตภัณฑ์จึงทำได้โดยเติมน้ำลงไปในผลิตภัณฑ์ ซึ่งน้ำจะเข้าไปแทนที่ช่องว่างในเซลล์ ทำให้อาหารคืนรูปจนเกือบใกล้เคียงอาหารปกติ
ภาพการคืนสภาพของเนื้อหมูเมื่อนำไปแช่ในน้ำ
อาหารที่ผ่านกระบวนการฟรีซดราย จะมีรสชาติและสารอาหารใกล้เคียงกับอาหารปกติที่สุด ทั้งสีสัน เนื้อสัมผัส รูปร่าง และด้วยคุณสมบัติที่มีความชื้นต่ำ จึงไม่เหมาะสมต่อการเจริญเติบโตของเชื้อจุลินทรีย์ ส่งผลให้อายุการเก็บรักษาอาหารชนิดนี้ค่อนข้างนานกว่าอาหารที่ผ่านกระบวนการทำแห้งด้วยวิธีอื่น ซึ่งหากเก็บอย่างเหมาะสมจะสามารถเก็บได้นานถึง 20 ปีเลยทีเดียว นอกจากนั้นด้วยกระบวนการที่ดึงน้ำออกไปมากกว่า 95% ทำให้อาหารมีน้ำหนักเบา สะดวกต่อการพกพาและการขนส่ง ที่สำคัญ การเก็บรักษาอาหารฟรีซดราย สามารถเก็บได้ในอุณหภูมิปกติ เพียงแต่ต้องระวังเรื่องความชื้น เนื่องจากรูพรุนระดับเซลล์ในอาหาร ทำให้ดูดซับความชื้นได้ง่าย
“ฟรีซดราย” เทคโนโลยีทางเลือก ในการถนอมอาหาร ที่คงคุณภาพไว้ได้ดีที่สุด
การทำแห้ง (Dehydration) เป็นวิธีการถนอมอาหารรูปแบบหนึ่ง หลักการคือดึงน้ำออกจากอาหาร เมื่อปริมาณน้ำในอาหารลดลง ความชื้น (Moisture Content) ก็จะลดลงด้วย ซึ่งความชื้นและออกซิเจน เป็น 2 ปัจจัยหลักที่มีผลต่อคุณภาพของอาหาร เนื่องจากความชื้นในอาหารจะทำให้อาหารเกิดการเน่าเสีย เนื่องจากการเจริญเติบโตของเชื้อจุลินทรีย์ ดังนั้นการทำแห้งจึงเป็นการรักษาคุณภาพของอาหารได้ โดยปกติการทำแห้งที่เรารู้จักคือการอบแห้ง (Drying) ซึ่งเป็นวิธีการใช้ความร้อนทำให้น้ำในเซลล์ของอาหารระเหยออกมา แต่ปัจจุบันมีวิธีทำแห้งที่ดีที่สุดคือ การทำแห้งแบบแช่เยือกแข็ง (-20 ถึง -50 องศาเซลเซียส) หรือ Freeze Dry ซึ่งเป็นเทคโนโลยีเพื่อการยืดอายุการเก็บอาหาร, ผลิตภัณฑ์ทางยา, วัคซีน หรือเก็บรักษาเชื้อจุลินทรีย์ ที่สามารถคงลักษณะ และคุณค่าทางโภชนาการอาหารไว้ได้มากที่สุด
หลายคนอาจสงสัยว่า ทำไมเราถึงต้องใช้เทคโนโลยีฟรีซดราย ในเมื่อกรรมวิธีการแปรรูปอาหารอื่น ๆ ก็ดีอยู่แล้ว ต้องบอกก่อนว่า ในอดีตมนุษย์พยายามหากรรมวิธีการถนอมอาหารในรูปแบบต่าง ๆ โดยการลองผิดลองถูก และพบว่า แต่ละกรรมวิธีนั้น ต่างทำให้อาหารเปลี่ยนรสชาติ เสียรูปทรง กลิ่น หรือบางครั้ง ทำให้คุณค่าทางอาหาร หรือสารสำคัญต่าง ๆ สูญเสียไปในระหว่างกระบวนการ ยกตัวอย่างเช่น หากเราอยากทานทุเรียนในฤดูหนาว สิ่งที่จะพอหาได้คือทุเรียนกวน, หากเราอยากทานต้มยำกุ้งตอนอยู่ต่างประเทศ สิ่งที่เราพอหาทานได้คือต้มยำกุ้งแช่แข็งที่มีรสเปรี้ยวอมหวาน แต่กลิ่นสมุนไพรต่าง ๆ หายไปแทบไม่เหลือ แถมยังมีสีสันที่ดูไม่น่ากินซักเท่าไหร่ ดังนั้น เมื่อมีการค้นพบเทคโนโลยีการทำแห้งแบบแช่เยือกแข็งขึ้น บรรดาผู้เกี่ยวข้องกับวงการอาหารและยาจึงฮือฮาพอสมควร เนื่องจากเทคโนโลยีนี้สามารถนำมาใช้และแก้ช่วยปัญหาที่พยายามหาทางออกกันมาอย่างยาวนาน เช่น
1. การรักษารสชาติอาหารให้ใกล้เคียงของเดิมมากที่สุด
2. ทำอย่างไรจึงจะพกพาอาหารสดในปริมาณมาก โดยที่ไม่เน่าเสียไปก่อน
3. มีวิธีการไหนที่จะรักษาคุณค่าทางอาหาร และสารสำคัญในผลิตภัณฑ์ ในระหว่างการเก็บรักษา
4. ทำอย่างไรให้รูปทรง กลิ่น รส สีสันของผลิตภัณฑ์ ยังคงเดิม
5. ผลิตภัณฑ์บางตัวที่ไวต่อความร้อน จะเก็บรักษาอย่างไร ในเมื่อวิธีการลดความชื้นจำเป็นต้องใช้ความร้อน
เมื่อสามารถก้าวข้ามข้อจำกัดด้านการถนอมอาหารแบบเดิม ๆ จึงไม่ผิดที่จะกล่าวว่า เทคโนโลยีฟรีซดรายเป็นกุญแจสำคัญในการทำให้วงการอาหารและยา พัฒนาแบบก้าวกระโดดเลยก็ว่าได้
3. การทำแห้ง (Dehydration) ขั้นตอนนี้จะเป็นการดึงน้ำออกจากผลิตภัณฑ์ โดยการทำให้ผลึกน้ำแข็งในเซลล์ระเหิดกลายเป็นไอ ภายใต้สภาวะสุญญากาศ ที่มีการควบคุมอุณหภูมิและความดันอย่างเหมาะสม โดยการระเหิดจะเกิดขึ้นบริเวณผิวของผลิตภัณฑ์ก่อน จากนั้น น้ำแข็งจากด้านในจึงจะระเหิดผ่านผิวออกมา และเมื่อน้ำระเหิดออกมาประมาณ 95% ผลิตภัณฑ์จะยังมีความชื้นหลงเหลืออยู่ ในขั้นต่อไปจึงจำเป็นต้องเพิ่มอุณหภูมิขึ้นอย่างช้า ๆ เพื่อไล่ความชื้นที่เหลืออยู่นั้นออกไปให้ได้มากที่สุด โดยในอาหารที่ผ่านกระบวนการฟรีซดราย จะต้องมีความชื้นเหลืออยู่ไม่เกิน 3% ขั้นตอนนี้จะใช้เวลามากหรือน้อย ขึ้นอยู่กับขนาดของผลิตภัณฑ์ที่เตรียมไว้ และขนาดผลึกของน้ำแข็งที่ได้จากกระบวนการแช่เยือกแข็ง
4. การคืนสภาพ
ในขั้นตอนการทำแห้ง ช่วงที่น้ำในเซลล์ระเหิดออกไปเซลล์จะเกิดช่องว่าง การคืนสภาพผลิตภัณฑ์จึงทำได้โดยเติมน้ำลงไปในผลิตภัณฑ์ ซึ่งน้ำจะเข้าไปแทนที่ช่องว่างในเซลล์ ทำให้อาหารคืนรูปจนเกือบใกล้เคียงอาหารปกติ