เทคโนโลยการบรรจอาหาร (Food Packaging Technology) รองศาสตราจารย ดร.วาณ ชนเหนชอบ ภาควชาเทคโนโลยการบรรจและวสด คณะอตสาหกรรมเกษตร มหาวทยาลยเกษตรศาสตร

สารบญ หนา 1 บทน า 1.1 การบรรจโดยสรป 1 1.2 ความส าคญของการบรรจในอตสาหกรรมอาหาร 3 1.3 หนาทของการบรรจ 5

2 วสดทางการบรรจ 2.1 แกว 6 2.2 กระดาษ 6 2.3 โลหะ 6 2.4 พลาสตก 7 2.5 ไม 7

3 พลาสตกทางการบรรจ 3.1 ความหมายและค าจ ากดความ 9 3.2 กระบวนการแปรรป ขนรปบรรจภณฑพลาสตก 9 3.3 โครงสราง สณฐานวทยา และสมบตของพอลเมอร 23 3.4 พลาสตกประเภทตางๆ ในการบรรจอาหาร 29

4 เทคโนโลยการบรรจอาหาร 4.1 การบรรจในถงรทอรต 35 4.2 การบรรจแบบปลอดเชอ 36 4.3 การบรรจสญญากาศ 39 4.4 การบรรจในบรรยากาศดดแปลง 39 4.5 การบรรจแอกทฟ 40 4.6 การบรรจอนเทลลเจนท 44 4.7 การบรรจส าหรบไมโครเวฟ 46

5 การบรรจผลตภณฑอาหาร 5.1 การเลอกใชบรรจภณฑอาหาร 47 5.2 การบรรจผลตภณฑอาหารประเภทตางๆ 49

6 แนวโนมการบรรจอาหาร 55

1

1 บทน า

1.1 การบรรจโดยสรป บรรจภณฑมความสมพนธกบสงคมมนษยมาชานาน ค าวา ‘ภาชนะบรรจ’ หรอ ‘บรรจภณฑ’ ในภาษาองกฤษใชค าวา ‘package’ ใชรวมกบ ‘การบรรจ’ หรอ ‘packaging’ ในภาษาองกฤษ ซงหมายถงวธในการจดสงสนคาหรอผลตภณฑไปยงจดหมายปลายทางอยางปลอดภยและคมทนสงสด หนาทของการบรรจขยายขอบเขตไปเรอย ๆ ตามความตองการของมนษยทเพมขนตามยคสมย เรมจากหนาทในการรองรบและการปกปองปองกนผลตภณฑจากสภาวะอนตรายตาง ๆ หนาทส าคญอกประการหนงในการบรรจผลตภณฑหลายประเภท โดยเฉพาะผลตภณฑอาหารกคอ การเปนสวนหนงของการแปรรป บรรจภณฑกบกระบวนการแปรรปมความเกยวของกนมาชานาน การผลตอาหารกระปอง ทรจกกนด เมอเรมเดมทใชบรรจภณฑแกว โดยหลกการการถนอมอาหารกคอ การฆาเชอจลนทรยทท าใหเกดโรคและท าใหอาหารเนาเสย โดยใชความรอนสงกวาอณหภมน าเดอด ซงตองใชความดนชวย บรรจภณฑแกวมสมบตตอบสนองความตองการของการแปรรปอาหารดวยความรอนนคอสามารถทนความรอน ความดนระดบน และทส าคญคอสามารถปดผนก และในสภาวะปดสนทไมยอมใหอากาศผานเขามาได ท าใหเชอจลนทรยไมสามารถเจรญเตบโตได แตแกวกมขอดอยอยหลายประการ จงไดมการน าบรรจภณฑอน ๆ มาใชแทนแกวในเวลาตอมา ขอดอยส าคญของแกวคอ แตกงายและมน าหนกมาก ท าใหไมสะดวกในการขนสงเคลอนยายและเกดความเสยหายสง กระบวนการผลตอาหารกระปองจงหนมาใชกระปองโลหะ และเปนทนยมในเวลาตอมาจนถงยคปจจบน กระปองโลหะมสมบตเดนทสามารถทดแทนบรรจภณฑแกวไดในกระบวนการแปรรปดวยความรอนคอสามารถทนความรอนและความดนไดสงและยอมใหอากาศผานไดนอย แตมน าหนกเบากวาแกว และไมแตก แตบบไดท าใหเวลาตอมาเรมหนมาใชบรรจภณฑพลาสตกออนตว หรอทเรยกกนวา ถงรทอรต (retort pouch) ทไมแตก ไมบบ เสยหาย ทงยงมน าหนกเบากวากระปองโลหะ และประหยดเนอทในการขนสงซงหมายถงการประหยดคาใชจายไดอกดวย นอกจากหนาทดานการแปรรปแลว การบรรจยงมหนาทในการสอสาร ค าวาสอสารในทนรวมทกอยางทเกยวของทงทางตรงและทางออม ตงแตการสอสารจากขอมลทอยบนบรรจภณฑ รปรางลกษณะของตวบรรจภณฑเอง รวมถงสและภาพทใชบนบรรจภณฑ หนาทของบรรจภณฑในขอนสามารถใชประโยชนไดหลายอยาง โดยเฉพาะอยางยงในการสงเสรมการขายผลตภณฑ จงมคนใหค าจ ากดความวาการบรรจเปนผแทนขายแบบเงยบ ๆ (‘packaging’ is a silent salesman) หนาทของการบรรจยงมอกหลายประการ แตทสามารถจดไวดวยกนอกกลมหนงกคอ หนาทในการใชงาน ไมวาจะเปนความสะดวกในการเปดและปด สามารถปดซ าได สามารถอนไดในเตาไมโครเวฟ เพม

2

ความสะดวกในการบรโภค เปนตน ในปจจบนหนาทนถอเปนหนาทเดนของการบรรจหรอบรรจภณฑทผใชหรอผบรโภคใหความส าคญอยางมาก ซงจะท าใหผลตภณฑมแตมตอเหนอคแขงได จากหนาททกลาวมาแลวนนจะเหนไดวาการบรรจมความส าคญและเกยวของสมพนธกบผลตภณฑเกอบทกประเภท นนหมายความวาอตสาหกรรมสวนใหญตองพงพาบรรจภณฑ โดยเฉพาะอตสาหกรรมอาหาร ซงถอวาเปนลกคารายใหญทสดของอตสาหกรรมการบรรจ อตสาหกรรมอาหารเปนอตสาหกรรมขนาดใหญทวโลก มนษยเรายงคงแสวงหาผลตภณฑอาหารทมคณภาพและความปลอดภยสง ซงรวมถงคณภาพทกดาน ตงแตลกษณะปรากฏ ส กลน กลนรส เนอสมผส ผบรโภคยงเรมใหความส าคญกบคณคาทางอาหารและสารทมประโยชนตอสขภาพอกดวย ทงคณภาพและความปลอดภยนลวนเกยวของกบการบรรจ บรรจภณฑมสวนในการชวยรกษาคณภาพของอาหารและมความสมพนธกบอายการเกบรกษาอาหารอยางใกลชด ปจจยแรกคอชนดของวสดบรรจ วสดทใชท าบรรจภณฑทส าคญคอ แกว กระดาษ โลหะ และพลาสตก วสดแตละชนดมขอดขอดอยแตกตางกน ดงทไดกลาวถงในขางตนเกยวกบหนาทของบรรจภณฑในการแปรรป ในระยะหลงจนถงปจจบนมการน าพลาสตกมาใชแทนวสดบรรจประเภทอนๆ มาก เนองจากจดเดนของพลาสตกกคอมสมบตทหลากหลาย สามารถเลอกใชไดตามวตถประสงคทตองการไดอยางกวางขวาง ซงอาหารแตละชนดมความตองการทแตกตางกน นอกจากนนยงมน าหนกเบา ใชพลงงานในการผลตต า เมอเทยบกบการผลตแกวและโลหะ และเมอผลตเปนปรมาณมากจะมราคาไมถก อยางไรกตามในปจจบนเมอปญหาสงแวดลอมเปนปญหาส าคญทวโลก การใชพลาสตกทผลตจากปโตรเคมจงมแนวโนมลดลง เรมมการพฒนาและหนมาใชพลาสตกทท าจากวสดธรรมชาตมากขน 1.2 ความส าคญของการบรรจในอตสาหกรรมอาหาร กอนทจะทราบวาการบรรจมความส าคญอยางไร ตองเขาใจความหมายของการบรรจและบรรจภณฑเสยกอน ‘การบรรจ’ หรอ ‘packaging’ หมายถง ระบบในการเตรยมผลตภณฑเพอการขนสง เกบรกษา และ จดจ าหนาย และหรอ วธการจดสงผลตภณฑตามความตองการของผบรโภคไปยงจดหมายปลายทางอยางปลอดภยและ

คมทนทสด ‘บรรจภณฑ’ หรอ ‘package’ หมายถง สงทใชบรรจผลตภณฑในกระบวนการบรรจ จากความหมายของการบรรจและบรรจภณฑทกลาวแลวนน จะเหนไดวาผลตภณฑเกอบทกชนดตองการการบรรจไมมากกนอย และจะไมสามารถมาถงผบรโภคไดเลย หากขาดการบรรจและบรรจภณฑ โดยเฉพาะอยางยงผลตภณฑอาหาร การบรรจและบรรจภณฑจงมความส าคญอยางยงในการกระจายสนคาเพอจดสงใหถงจดหมายปลายทาง อยางไรกตามผลตภณฑแตละชนดอาจตองการบรรจ

3

ภณฑแตกตางกน ซงตองมการเลอกใชใหเหมาะสมกบความตองการของผลตภณฑแตละชนด การออกแบบผลตภณฑใหเหมาะสมตองค านงถงผลตภณฑเปนอนดบแรก และยงตองค านงปจจยอน ๆ อก เชน สภาวะอนตรายทผลตภณฑตองเผชญ ในกรณของผลตภณฑอาหาร สภาวะแวดลอมทส าคญ ไดแก อณหภม ความชน บรรยากาศ แรงกระท าทางกล เปนตน อตสาหกรรมอาหารเปนตลาดทใหญทสดของการบรรจ (ประมาณมากกวา 60%) ซงหนาทหลกของการบรรจส าหรบผลตภณฑอาหาร คอการปองกนการเสอมคณภาพและการเสอมเสยของอาหาร การบรรจชวยรกษาผลตภณฑอาหารนนใหคงคณภาพสงสดนานทสดเทาทจะเปนไปได โดยการลดหรอจ ากดปจจยตาง ๆ ทท าใหเกดการเสอมเสย เสอมคณภาพของอาหารทตองการรกษา บรรจภณฑท าหนาทปกปองอาหารแบบแพสซฟ (passive protection) คอท าหนาทเปนตวกน (barrier) ระหวางผลตภณฑกบสภาวะแวดลอมภายนอก ในการขนสงกระจายสนคา อาจแบงการบรรจตามล าดบชน (layer) ของการบรรจ ไดดงน การบรรจปฐมภม (primary packaging) หมายถง การบรรจภณฑชนแรกทตดอยกบผลตภณฑ

เชน ในระบบบรรจภณฑอาหารเชาจากธญชาต (breakfast cereal) บรรจภณฑในการบรรจปฐมภมคอ ถงพลาสตกหรออลมเนยมฟอยล

การบรรจทตยภม (secondary packaging) หมายถง การบรรจชนทถดจากการบรรจปฐมภม เปนการรวมหนวยบรรจภณฑปฐมภม เชน ในระบบบรรจภณฑอาหารเชาจากธญชาต บรรจภณฑในการบรรจทตยภมคอ กลองกระดาษแขง

การบรรจตตยภม (tertiary packaging) หมายถง การบรรจชนทถดจากการบรรจตตยภม สวนใหญเปนการบรรจเพอการขนสง ในระบบบรรจภณฑอาหารเชาจากธญชาต บรรจภณฑในการบรรจตตยภมคอ กลองกระดาษลกฟก (corrugated fiberboard box) หรอกลองกระดาษแขง (solidboard box) ทใชในการขนสง

การบรรจจตรภม (quaternary package) หมายถง การบรรจชนทถดจากบรรจภณฑตตยภม สวนใหญมกเปนแทนรองรบสนคา (pallet) ทมบรรจภณฑเพอการขนสงเรยงซอนกน อาจมฟลมยด (stretch film) รดรอบกลองทงหมดกบแทนรองรบสนคาใหรวมเปนหนวยเดยวกน เพอความสะดวกในการขนสงเคลอนยาย

1.3 หนาทของการบรรจ การบรรจท าหนาทหลายประการ โดยมหนาทส าคญ ดงน 1.3.1. บรรจ (containment) การบรรจท าหนาทในการรองรบ บรรจผลตภณฑ 1.3.2. ปกปองปองกน (protection/preservation) การบรรจมหนาทปกปองผลตภณฑจาก

ความเสยหาย เสอมเสยตาง ๆ จากสภาวะอนตรายตาง ๆ ไดแก สภาวะอนตรายทางกล (เชน แรงกดทบ แรงกระแทก แรงสนสะเทอน) สภาวะอนตรายทางชวภาพ (เชน หน แมลง เชอจลนทรย) สภาวะแวดลอม (เชน อณหภม ความชน ออกซเจน) การปนเปอน ปฏกรยาเคม เปนตน

4

1.3.3. สอสาร (communication) การบรรจท าหนาทในการสอสาร ซงหมายรวมถง การระบชนดของผลตภณฑภายใน การใหขอมลตาง ๆ ทเกยวกบผลตภณฑ เชน วธการใช วนหมดอาย แหลงผลต การแสดงตราสนคา การสอสาร/สงเสรมการขาย เปนตน โดยอาจแสดงโดยรปแบบของบรรจภณฑ ส หรอฉลาก เปนตน

1.3.4. เปนสวนหนงของการแปรรป (processing) การบรรจหรอบรรจภณฑเปนสวนหนงของกระบวนการแปรรป ซงแตละกระบวนการตองการการบรรจหรอบรรจภณฑทแตกตางกน เชน การสเตอรไลเซชน การพาสเจอรไรเซชน การบรรจขณะรอน การท าแหง การแชเยอกแขง เปนตน

1.3.5. หนาทพเศษอน ๆ (special and use) การบรรจท าหนาทอน ๆ เพอการใชงานหรอเพมความสะดวกในการใชงานตาง ๆ เชน สามารถอนในเตาไมโครเวฟได (microwavable) สามารถปดซ าได ) reclosable) สามารถเสรฟไดทนท เปนตน

5

2 วสดบรรจ วสดทใชมากทางการบรรจ ไดแก แกว กระดาษ โลหะ พลาสตก และ ไม โดยวสดบรรจแตละประเภท จะมขอดขอดอยแตกตางกน สรปไดดงน 2.1 แกว แกวมสมบตทส าคญ คอ มความใส มความแขง (rigid) ปองกนการซมผานของไอน าและแกสไดดมาก ถอเปนวสดอดมคตทไมยอมใหไอน าและแกสตาง

ๆ ซมผานได (impermeable) มความเฉอยตอการเกดปฏกรยาเคม (inert) สามารถน ากลบมาใชซ า (reusable) สามารถน ากลบมาใชใหม (recyclable) 2.2 กระดาษ กระดาษมสมบตทส าคญ คอ สามารถขนรปเปนบรรจภณฑไดหลายรปแบบ ใชรวมกบวสดบรรจไดสะดวก เชน กระดาษเคลอบพลาสตก สามารถน ากลบมาใชใหม (recyclable) ยอมใหไอน าและแกสซมผานไดด 2.3 โลหะ โลหะมสมบตทส าคญ คอ มความแขงแรงสง ปองกนการซมผานของไอน า แกส และแสงไดด ทนความรอนและความเยนไดด ขนรปไดงาย สามารถน ากลบมาใชใหม (recyclable) ไวตอการเกดปฏกรยา ในการบรรจผลตภณฑจงตองมการเคลอบทเหมาะสม 2.4 พลาสตก พลาสตกมสมบตทส าคญ คอ น าหนกเบา ทนตอการแตกหก เสยหาย ขนรปไดงายและหลายลกษณะ มสมบตหลายหลาย ท าใหสามารถเลอกใชไดตามวตถประสงคทตองการ เชน ส ความใส ความ

แขงแรง ความยดหยน การปองกนการซมผานของไอน าและแกส การปดผนกดวยความรอน การทนอณหภม เปนตน

6

2.5 ไม ไมมสมบตทส าคญ คอ มความแขงแรง คงรป นยมขนรปเปนบรรจภณฑขนาดใหญ ใชในการขนสง เชน แทนรองรบสนคา ลงไม กรอบไม

ปองกนความเสยหายในการขนสง เปนตน เสยหายไดเนองจากความชน แมลง และไฟ

7

3 พลาสตกทางการบรรจ

3.1 ความหมายและค าจ ากดความ

3.1.1. แมคโครโมเลกลคออะไร (Macromolecule) โมเลกลทมขนาดใหญมาก สารประกอบทประกอบดวยอะตอมจ านวนมากเชอมตอกนดวยพนธะโควาเลนต มน าหนกโมเลกลตงแตหลายรอยจนถงหลายลานดาลตน (กรมตอโมล)

3.1.2. พอลเมอรคออะไร (Polymer) ค าจ ากดความโดย IUPAC

A substance made of large molecules that is characterized by the multiple repetition of one or more species of atoms or group of atoms (called monomers or constitutional units) linked to each other covalently in amount sufficient to provide a set of properties that do not vary markedly with the addition or removal of one or a few of the constitutional units

พอลเมอรถอเปนแมคโครโมเลกลทประกอบดวยหนวยซ า ๆ ของมอนอเมอร

3.1.3. พลาสตกคออะไร (Plastic) กลมของพอลเมอรทมสมบตหลก คอ เปนของแขงในสถานะสดทาย สามารถท าใหไหลและขนรป

ไดโดยใชสภาวะควบคมอณหภมและความดนทต ากวาการขนรปแกวและโลหะ

3.1.4. เทอรมอพลาสตกและเทอรมอเซต (Thermoplastic vs. Thermoset) เทอรมอพลาสตก สามารถหลอมขนรปใหมซ า ๆ ได เทอรมอเซต สามารถหลอมขนรปไดครงเดยว โดยจะสรางพนธะโควาเลนตทไมสามารถผนกลบได

ระหวางสายโซในกระบวนการขนรป

3.1.5. มอนอเมอร (Monomer) หนวยยอยประกอบดวยโมเลกลอยางงาย หรอสารประกอบทประกอบดวยโมเลกลซงใชผลตเปน

พอลเมอรในกระบวนการพอลเมอไรเซชน ตวอยางเชน เอทลน (CH2=CH2) เปนมอนอเมอรทใชในการผลตพอลเอทลน

3.1.6. ฮอมอพอลเมอร (Homopolymer) และ โคพอลเมอร (Copolymer) ฮอมอพอลเมอร เปนพอลเมอรซงประกอบดวยมอนอเมอรเพยงชนดเดยว

-EEEEEEEEEEEEEE- โคพอลเมอร เปนพอลเมอรซงประกอบดวยมอนอเมอรมากกวา 1 ชนด

-PPEEEEEPEPPPEEP- (E=ethylene; P=propylene)

8

3.2 กระบวนการแปรรป ขนรปบรรจภณฑพลาสตก

3.2.1. กระบวนการเปลยนรปของฟลมและชต (Film/sheet converting) กระบวนการทใชในการผลตฟลมและชต

กระบวนการเอกซทรชน (Extrusion) กระบวนการแคสตง (Casting) กระบวนการเปา (Blowing)

กระบวนการปรบปรงสมบตของฟลมและชต (Film/sheet modifying) การยดตดพนผว (Surface adhesion) การเคลอบ (Coating) การเคลอบโดยใชเอกซทรชน (Extrusion coating) การตดชนบาง ๆ ซอนกน (Lamination) เมทอลไลเซชน (Metallization) โคเอกซทรชน (Coextrusion)

ฟลมและชต (Film vs. Sheet) แตกตางกนทความหนา ความแขง และความยดหยน ฟลม หมายถงวสดทมความหนานอยกวาหรอเทากบ 0.25 มลลเมตร ชต หมายถงวสดทมความหนามากกวา 0.25 มลลเมตร

3.2.1.1. กระบวนการผลตฟลมพลาสตก การแปลงพอลเมอรในรปเรซนของแขง (เมดเลก หรอ เมดละเอยด) ใหเปนฟลมหรอมวนฟลม

โดยทวไปประกอบดวย 2 ขนตอนหลก คอ การหลอมพอลเมอร และ การขนรปฟลม 1. การหลอมพอลเมอร มขนตอนทวไป ดงน Polymer feeding Melting Mixing Metering Filtration 2. การขนรปฟลม มขนตอนทวไป ดงน Melt film formation Quenching Orientation Windup

การหลอมพอลเมอร ในกระบวนการหลอมพอลเมอรใชเครองเอกซทรเดอร (extruder) ซงมวตถประสงคหลกคอการใชความรอน ความดน และแรงเฉอน ในการหลอมเมดพอลเมอร และสายพอลเมอรหลอมทมความสะอาดและสม าเสมอไปยงขนตอนตอไป เอกซทรเดอรมทงแบบ สกรเดยว และสกรค

การขนรปฟลมและชต วตถประสงคคอการจดรปรางของสายพอลเมอรหลอมทไดมาจากขนตอนเอกซทรชน ใหเปนฟลมบาง โดยพอลเมอรหลอมจะออกจากเอกซทรเดอรผานทางแมแบบ (die) ซงจะมการออกแบบ

9

เพอจดรปรางของพลาสตกหลอม แมแบบอาจแบงไดเปน 2 ประเภท คอ แมแบบแบบแบน (flat/slit film dies) และ แมแบบแบบทอ (tubular/annular film dies)

กระบวนการหลอ (แคสต) ฟลมและชต (Cast Film/Sheet Process) เมอพลาสตกหลอมผานออกจากเอกซทรเดอรทางแมแบบแบบแบน จะไดฟลมและชตแบบแคสต

กระบวนการเปาฟลม (Blown Film Process) พลาสตกหลอมผานออกจากเอกซทรเดอรทางแมแบบแบบทอ แลวถกเปาใหขยายตวดวยอากาศ สมบตของฟลม ขนกบ สดสวนการเปาใหขยายตวขน (blow-up ratio) ทนยม คอ 2:1 หรอ 4:1 ‘blow-up ratio’ – Diameter of final tube/Diameter of die

ทมา: Hernandez et al. (2000)

กระบวนการท าใหเยน (Quenching)

หลงจากผานกระบวนการขนรปฟลมแลว ฟลมจะผานขนตอนการท าใหเยน โดยทวไปกระบวนการท าใหเยนส าหรบฟลมแคสต ม 2 ประเภท คอ Roll quenching

น าฟลมหลอมผานไปบนพนผวของลอโลหะเยน (rollers) Water quenching

น าฟลมหลอมผานไปในอางน าเยน วธนเปนการท าใหเยนอยางรวดเรว

Cast film line: Roll quenching ทมา: Hernandez et al. (2000)

10

Cast film line: Water quenching ทมา: Hernandez et al. (2000) กระบวนการท าใหเยนทนยมใชส าหรบฟลมแบบเปาคอการเปาดวยอากาศเยนทดานนอกของลกโปง (นยมมากกวา) หรอการใชน าเยน การปรบทศทาง (Orientation)

มวตถประสงคเพอพฒนาสมบตส าคญของฟลม เชน เพมความแขงแรงของฟลมในดานทดง เพมความแขง เพมสภาพเปนผลก (crystallinity) (เพมสมบตดานการปองกน) วธการปรบทศทางท าไดโดยการดงฟลม เพอจดเรยงโมเลกลของพอลเมอรในทศทางทดงยด โดยจะท าการใหความรอนอกครงหนงกอนการดงยด การดงยดมหลายลกษณะ เชน การดงยดทศทางเดยว (uniaxial orientation) การดงยดสองทศทาง (biaxial orientation)

โดยมการดงยด 2 แบบตามความสมดล คอ สมดล (balanced) หมายถง การดงยดเทากนทงสองทศทาง ไมสมดล (unbalanced) หมายถง การดงยดในทศทางหนงมากกวาอกทศทางหนง และมการดงยด 2 แบบตามขนตอนการดงยด คอ การปรบทศทางสองขนตอน (two-step orientation) หมายถง การดงยดในทศทางของ

เครองจกร (machine direction, MD) กอนแลวดงยดในทศทางขวางเครองจกร (cross direction, CD)

การปรบทศทางขนตอนเดยว (one-step orientation) หมายถง การดงยดพรอมกนทงสองทศทาง

สมบตทวไปของฟลมทไดจากกระบวนการแคสตงและกระบวนการเปา

Property Cast Blown Clarity + - Stiffness - + Toughness - + Barrier - + Thickness uniformity + -

11

ฟลมยด (Stretch Film) ฟลมทหลงจากถกดงยดแลวสามารถคนกลบสลกษณะเดม โดยแรงทเกบกกไวจะเพมขนตามแรงทดงยด แตอยภายในขดจ ากดความยดหยน ดานปลายของฟลมยดจะตดกนไดเอง ตวอยางฟลมยดทนยมใช ไดแก linear low density polyethylene (LLDPE), ethylene vinyl acetate (EVA), polyvinyl chloride (PVC) ฟลมยดใชรดทงบรรจภณฑเดยว ๆ และแทนรองรบสนคาเพอรวมบรรจภณฑเปนหนวยเดยวกน

ฟลมหด (Shrink Wrap) ฟลมทจะมมตเลกลงเมอสญเสยรปราง โดยฟลมจะหดรดผลตภณฑหลงจากไดรบความรอน วธการใชงานคอการหอฟลมหดรอบผลตภณฑหลวม ๆ ปดผนก แลวผานเขาอโมงครอน ฟลมหดทนยมใช ไดแก polyethylene (PE) polypropylene (PP) polyvinylchloride (PVC) โดยทวไปใชกบบรรจภณฑเดยว ๆ และการรวมหนวยผลตภณฑปรมาณไมมากนก

3.2.1.2. กระบวนการปรบปรงฟลมและชต โดยทวไปฟลมพลาสตกไมไดมสมบตครบถวนตามความตองการในการใชงาน จงตองมกตองมกระบวนการในการปรบปรงหรอพฒนาสมบตตาง ๆ ใหเปนไปตามความตองการในการใชงานมากขน กระบวนการปรบปรงสมบตของฟลมหรอชตพลาสตกทส าคญ ไดแก การยดตดทพนผว (Surface Adhesion)

หลกการของการยดตดอาศยแรงดงดดระหวางโมเลกลระหวางพนผวทงสอง โดยประเภทแรงดงดดระหวางโมเลกลเรยงจากแรงดงดดนอยไปมาก คอ London dispersion forces เปนแรงดงดดระหวางโมเลกลทออนทสด เกดขนชวคราวจาก

การทอเลกตรอนในอะตอมทอยตดกนเคลอนไปอยในต าแหนงทท าใหเกดขวขนชวคราว สามารถเกดขนในทกโมเลกลไมวาจะมขวหรอไมมขว

Induction forces แรงดงดดทเกดจากโมเลกลทมขวไปเหนยวน าโมเลกลทไมมขว Dipole forces แรงดงดดระหวางโมเลกลทมขวตางกน Hydrogen bonds ถอเปน dipole forces ทมแรงดงดดมากทสด เกดจากแรงดงดดระหวาง

อะตอมประเภท electronegative (ไนโตรเจน ออกซเจน ฟลออรน) กบไฮโดรเจน

การวดแรงยดตดท าไดโดยการดงฟลมทงสองออกจากกน ท าได 2 ลกษณะดงน

ทมา: Hernandez et al. (2000)

12

โดยทวไปมกมการปรบสภาพพนผวฟลมกอน เพอเพมแรงยดตด เชน ระหวางหมกพมพ หรอ สารเคลอบ กบฟลม วธการปรบสภาพพนผวท าไดโดยการขดพนผว ซงชวยเพมพนผวสมผสจนถงเปลยนโครงสรางพนผว การปรบสภาพพนผวทรจกกนด เรยกวา ‘Corona treatment’ โดยจะท าการสราง ‘Corona discharge’ ในพนผวของฟลม

การเคลอบผว (Coating)

การประยกตการเคลอบบนฟลมหรอชต แบงเปน 2 ประเภท คอ การเคลอบผวแบบบาง เพอพฒนาการยดตดทผวและการพมพ การ เคลอบผ วแบบหนา (0.1 – 0.5 mil) เ พอ พฒนาสมบต ของ ฟลมหร อชต เชน

ความสามารถในการปดผนกดวยความรอน และการปองกนการซมผาน ระบบการเคลอบผวทส าคญ มดงน Water dispersion coating สารเคลอบผวกระจายตวในน า Solvent coating สารเคลอบผวละลายในตวละลาย สวนใหญใชในการเคลอบเพอพฒนา

สมบตดานการซมผานและการปดผนก ในการวดความหนาของการเคลอบผวควรวดตลอดหนาฟลมในระหวางกระบวนการเคลอบ วธการวดท าไดหลายวธ เชน micrometer, ultrasonic, gravimetric, radiation

การเคลอบผวโดยใชเอกซทรชน (Extrusion Coating) การเคลอบพลาสตกหลอมบนฟลมพลาสตก โดยมขนตอนเชนเดยวกบการผลตฟลมโดยวธแคสตงโดยใชเอกซทรเดอร แตมอตราเรวสงกวา การดงพลาสตกหลอมสงกวา และอณหภม ในกระบวนการเอกซทรชนสงกวา พอลเมอรหลอมทใชในการเคลอบ มลกษณะทส าคญ ดงน มน าหนกโมเลกลต าลงเพอเพมอตราการไหล เพมความแขงแรงของพลาสตกหลอมดวยการปรบโครงสรางของพอลเมอร ต วอย า ง เช น polyethylene, ethylene copolymers, acid copolymers, ionomers,

nylons, copolyesters เปนตน ปญหาทมกเกดขนในกระบวนการ extrusion coating คอ ‘neck-in’ เกดการหดตวของพอ

ลเมอรทไหลออกจากแมแบบ (‘polymer curtain’) ดานขวางกบเครองจกร เกดจากชองวางระหวางแมแบบกบลอท าใหเยน ซงมากกวาในกระบวนการเอกซทรชน

การตดชนบาง ๆ ซอนกน (Lamination) การสรางการยดตดระหวางฟลมหรอชต โดยสารยดตดทใชอาจแบงไดเปน 2 ประเภท คอ

13

สารยดตดประเภทเทอรโมเซต (thermoset adhesive) สามารถทนตอความรอนไดสง เชน พอลเอสเตอร พอลยรเทน

สารยดตดประเภทเทอรโมพลาสตก (thermoplastic adhesives) สามารถทนตอความรอนไดต ากวาสารยดตดประเภทเทอรโมเซต เชน โคพอลเมอรของไวนลอะซเทตกบไวนลคลอไรด

‘Hot Melt Lamination’ เปนการลามเนชนทใชสารยดตดประเภทพอลเมอรทมน าหนกโมเลกลต าโดยไมมการใชเอกซทรชน พอลเมอรหลอมจะไหลผานแมแบบตามแรงโนมถวงของโลก โดยใชปมในการควบคมการไหลใหถกตอง นยมใชในการเคลอบผวฟลมดวยวสดทสามารถปดผนกไดดวยความรอน

‘Adhesive lamination’ ใชสารละลายหรออมลชนของสารยดตดทมน าหนกโมเลกลต าในการตดพลาสตก 2 ชนเขาดวยกน โดยแบงไดเปน 2 วธ คอ การลามเนชนแบบแหง คอการตดพลาสตก 2 ชนในขณะทสารยดตดแหง การลามเนชนแบบเปยก คอการตดพลาสตก 2 ชนในขณะทสารยดตดยงเปยกอย การลามเนชนโดยการเอกซทรชน (Extrusion Lamination) เปนกระบวนการลามเนชนโดยใชสารยดตดทผานออกจากเอกซทรเดอรในการตดพลาสตกแตละชนเขาดวยกน วธการนน ย ม ใ ช ท ว ไ ป ใ น ก ร ะ บ ว น ก า ร เ ป ล ย น ว ส ด บ ร ร จ ต ว อ ย า ง เ ช น paper/acid copolymer/foil/heat sealant layer

เมทอลไลเซชน (Metallization)

คอการสะสมของไอโลหะลงบนฟลมพลาสตกในหองทควบคมสภาวะสญญากาศสง เมทอลไลเซชนไมมผลตอสมบตเชงกลของฟลม เชน ความแขงแรง ความยดหยน จ าเปนตองควบคมความสม าเสมอของการเคลอบไอโลหะตลอดฟลม ปจจยส าคญอกประการหนงในการผลตคอความเหมาะสมของความยาวของถวยใสโลหะและความกวางของฟลม การควบคมความหนาของฟลมท าไดโดย จ านวนของทใสโลหะ อตราเรวในการผานฟลม อณหภมของโลหะ เปนตน สมบตทส าคญของฟลมอาบไอโลหะ คอสามารถปองกนการซมผานของไอน า แกสออกซเจนไดด (จะดกวาอลมเนยมฟอยลทเสยสภาพ) มความขนสง สามารถแผร งสไมโครเวฟ ฟลมหลายชนดสามารถผานกระบวนการเมทอลไลเซชนได แตตองมความแขงแรงสง และทนอณหภมสงได ฟลมทนยมน าไปอาบไอโลหะ ไดแก PET OPP nylon ฟลมซลคอนออกไซด (Silicon Oxide Films, SiO) Contain a thin surface layer of silicon oxide to improve barrier May impart a slight yellowish color, but preserves its transparency Significant for microwavable packaging Base films: PET (mostly used), PP, PS, polyamides

14

Coextrusion Two or more streams of different polymer melts are joined in the film formation

step In cast process: polymer combined in ‘feed block’ before enter coat hanger

die In blown process: multichannel die with manifolds is used Properties of coextruded film: a combination of those properties contributed

by each layer Applications: can be used to reduce cost of multilayer film More common in cast and blown film processes than orientation process

Coextrusion (cast film)

3.2.2. กระบวนการแปรรปบรรจภณฑนอกจากฟลมหรอชต 3.2.2.1. Thermoforming กระบวนการขนรปโดยการหลอมฟลมหรอชตพลาสตกภายในหรอรอบ ๆ แมพมพ วธการพนฐาน

ส าคญไดแก Drape forming, Vacuum forming, Pressure forming นยมใชในการขนรปถาดบรรจภณฑ

3.2.2.2. Injection Molding พลาสตกหลอมถกดนเขาไปในแมพมพ เพอท าเปนรปรางทตองการ และท าใหเยน นยมใชในการผลตฝา สวนของบรรจภณฑ และบรรจภณฑตาง ๆ รวมทง ‘Preform’ เพอใชใน

กระบวนการ Injection blow molding ในการขนรปขวด

3.2.2.3. Blow Molding กระบวนการทใชแมพมพขนรปดานนอก และใชความดนอากาศขนรปดานในของบรรจภณฑ นยมใชในการขนรปขวด โหล และบรรจภณฑขนาดใหญ

15

3.2.2.4. Injection Blow Molding ใชกระบวนการ Injection ในการขนรป ‘Parison’ อยางแมนย า และใชกระบวนการ Blow

molding เพอขนรปบรรจภณฑสดทาย คาใชจายสงกวา Injection molding นยมใชในการขนรปขวด PET 3.2.2.5. Extrusion Blow Molding เปนกระบวนการขนรปอยางงายและคมทนทสดในการผลตขวด แตการควบคมความหนาของผนง

ไมดนก สามารถขนรปขวดไดหลายรปแบบ เชน ขวดทมหจบ 3.3 สมบตของพอลเมอร 3.3.1. สมบตของพอลเมอรขนอยกบหลายปจจย ทส าคญ ไดแก Primary bonds (covalent/ionic) (ก าหนดโครงสรางโมเลกลของวสด) Secondary bonds (van der Waals) (ก าหนดสมบต ต า ง ๆ เชน solubility, miscibility,

viscosity, surface tension, friction) Chemical composition (ขนกบ ชนด จ านวน และการจดเรยงตวของอะตอม) polymerization conditions 3.3.2. สณฐานวทยาของพอลเมอร (Polymer Morphology) โครงสรางเชงละเอยดของพลาสตก ซ งรวมถงการรปราง จดเรยงตว และสถานะของ

amorphous and crystalline regions 3.3.2.1. ความส าคญของ Crystallinity ตอสมบตของพอลเมอร (เมอ crystallinity เพมขน……. Density increases Permeability decreases Opacity increases Tensile strength increases Compression strength increases Clarity decreases Tear resistance decreases Impact strength decreases Toughness decreases Heat sealing temperature increases Heat sealing range decreases

16

3.3.3. สมบตทส าคญของพลาสตก สมบตทางความรอน

Melting Temperature (Tm) อณหภมทท าลาย crystallites Glass Transition Temperature (Tg) อณหภมทสวนของพอลเมอรเรมเกดการเคลอนท ถาอณหภมต าเกนไป เทอรโมพลาสตกจะเปราะแตก ถาอณหภมสงเกนไปเทอรโมพลาสตกจะออนตวและเสยรปราง พลาสตกแตละชนดจะม Tm และ Tg ตางกน ซงมผลตอสมบตและกระบวนการแปรรป ขนรป

สมบตทางกายภาพ Tensile strength Tear strength Impact strength Elongation Stiffness

สมบตดานการซมผานไอน าและแกส Water vapor transmission (WVTR), Water vapor permeability (WVP) Gas transmission (GTR), Permeability of oxygen (PO2), carbon dioxide (PCO2), etc. Solvent permeability

สมบตทางการมองเหน เชน clarity, opaque สมบตทางไฟฟา สมบตอน ๆ ทส าคญ เชน

Density Melt Index (MI) Molecular weight distribution (MWD) Chemical resistance

3.4 พลาสตกทใชมากในการบรรจอาหาร

ทมา: Hernandez et al. (2000)

17

4 เทคโนโลยการบรรจอาหาร 4.1 การบรรจใน Retort pouch เทคโนโลยการถนอมอาหารดวยการฆาเชอจลนทรยในภาชนะปดผนกดวยความรอน ซงคดคนโดย Nicholas Appert ตงแตตนครสตศตวรรษท 19 และมการววฒนาการของเทคโนโลยและบรรจภณฑอยางตอเนอง เรมจากโหลแกว กระปองโลหะ มาจนถงถงพลาสตกประเภท ‘retort pouch’ ในปจจบน สมบตหลกของ retort pouch คอสามารถทนอณหภมสงในระดบการฆาเชอใน retort ได มความแขงแรง และสามารถปองกนการซมผานของไอน า ออกซเจนไดด ขอดของ retort pouch ทเดนชดเหนอกระปองโลหะ คอ มน าหนกเบา ประหยดเนอทในการขนสงเกบรกษา ไมเกดสนม พมพไดสวยงาม (ดงดดผบรโภค) (ในทนไมไดกลาวถงกระปองโลหะและขวดแกว) Retort pouch ประกอบดวยวสดหลายชน วสดหลกจะเปน polypropylene (PP) เนองจากทนตอสภาวะการฆาเชอทอณหภมและความดนสงไดและมราคาถก หรอ polyethylene terephthalate (PET) ซงชนดทนยมใชคอ crystallized PET (CPET) ซงสามารถทนอณหภมไดสงกวา PET วสดทส าคญอกชนหนงคอวสดทสามารถปองกนการซมผานไดด ทนยมใชคอ อลมเนยมฟอยล Ethylene vinyl alcohol (EVOH) Polyvinylidene Chloride (PVDC) และ Nylon ในการเชอมวสดแตละชนจ าเปนตองใชสารยดตด (adhesive) ทเหมาะสม และตองค านงถงความปลอดภยเนองจากการไมเกรชนของสารเข าส ผลตภณฑอาหาร ตวอย างวสดท ใชท า retort pouch เชน PET/Al/CPP, PP/EVOH/PP, PET/Al/Nylon/PP เปนตน retort pouch ม หลายร ปแบบ ได แก four side sealed pouch, three side sealed pouch, stand up pouch นอกจากในรปของ ถง หรอ pouch ตามชอทเรยกแลว retort pouch ยงหมายถง บรรจภณฑในรปแบบอนทใชบรรจผลตภณฑใน retort เชน ถาดพลาสตกหรอโลหะมฝาเปดลอกได (peelable lid) เพอเพมความสะดวกในการอนและบรโภค กระปองกระดาษเคลอบมฝาเปดลอกได และกระปองพลาสตก เปนตน การปดผนกและความสมบรณและแขงแรงของรอยปดผนกเปนหวใจส าคญของการแปรรปอาหารโดยเฉพาะกระบวนการฆาเชอโดยใช retort การปดผนก retort pouch ท าไดโดยการปดผนกดวยความรอน โดยการหลอมพลาสตกชนปดผนกเขาดวยกน โดยอาศยความรอนและความดนและระยะเวลาทเหมาะสม การปดผนกถาดกบฝาควรเปนพลาสตกชนดเดยวกนจงปดผนกได

ทมา http://www.inspection.gc.ca/ ทมา http://www.starkist.com/

18

ทมา http://www.coffeebags.net.au/ http://hszxpackaging.en.made-in-china.com/ (ถงตงได stand up pouch) 4.2 การบรรจแบบปลอดเชอ (Aseptic Packaging) การบรรจผลตภณฑผานการฆาเชอแลว (commercially sterile product) ในบรรจภณฑทผาน

การฆาเชอแลว (sterile container) ภายใตสภาวะปลอดเชอ (aseptic condition) การฆาเชอจลนทรยในอาหารทนยมใชคอ การฆาเชอโดยใชความรอนทางตรงคออาหารสมผสกบ

heating medium โดยตรง และทางออมคออาหารไมสมผสกบ heating medium โดยตรง เชน การใช plate heat exchanger การฆาเชอวธอนๆ เชน Ohmic heating

การฆาเชอบรรจภณฑ ทนยมใช คอ การฆาเชอดวยความรอน สารเคม (H2O2 โดยการพนหรอการจม อาจใชรวมกบรงส UV เพอเพมประสทธภาพการฆาเชอ) และรงส (ทนยมใชคอ รงสแกมมา)

ตวอยางการบรรจปลอดเชอ การบรรจผลตภณฑปลอดเชอ ทงประเภท presterilized และ sterile products เชน นม

ผลตภณฑนม ของหวาน พดดง น าผกผลไม ซป ซอส การบรรจผลตภณฑทไมไดฆาเชอ (nonsterile products) เพอหลกเลยงการปนเปอนจาก

จลนทรย เชน ผลตภณฑนม ประเภท fermented products เชน โยเกรต ระบบการบรรจปลอดเชอ แบงตามรปแบบบรรจภณฑ ทนยมใช ไดแก 4.2.1. ระบบกลอง (Carton systems) ประกอบดวยวสดหลายชน โดยทวไปจะมชนตางๆ ดงน Outer layer PE: protect ink layer, enable sealing Bleached paperboard: carrier of the decor, rigidity Laminated PE: binds the aluminum to paperboard Aluminum foil: gas and light barrier Two inner layers of PE: liquid barrier

19

ทมา Tetra Pak (http://www.tetrapak.com)

SIG Combibloc aseptic cartons (http://www.sig.biz/site/en/index.html) 4.2.2. ระบบกระปองและถวย (can, composite cans, cup) กระปองประเภทคอมพอสต (composite can) ตวกระปองจะลามเนตกบอลมเนยมฟอยล

พลาสตก และกระดาษ ปดดวยฝาโลหะ ฆาเชอดวยอากาศรอนท 143C for 3 min กระปองโลหะ เชน ระบบ ‘Dole Aseptic Canning’ โดยฆาเชอกระปองเปลาดวย superheated

steam ในอโมงค ทอณหภม 220C นาน 40 วนาท ถวยพลาสตกทนยมใชท าจากพอลพรอพลน ลามเนตกบวสดอน เชน เอทลนไวนลแอลกอฮอล

(EVOH)

4.2.3. ระบบขวด (Bottle systems) Glass: dry heat sterilization, H2O2 bath or spray followed by drying with hot air Plastics: blow molded plastic bottles (HDPE, PP are most common)

20

‘Tetra Aptiva Aseptic’, the world’s first aseptic carton bottle (http://www.tetrapak.com) 4.3 การบรรจสญญากาศ หมายถง การดงอากาศออกจากบรรจภณฑกอนปดผนก โดยท ผลตภณฑอยภายใตสภาวะไมมอากาศ สามารถยดอายการเกบของผลตภณฑ ใชพลาสตกทปองกนการซมผานของแกสออกซเจนไดด ใชพลาสตกทสามารถทนความดนได ควรระวง จลนทรยทเจรญไดในสภาวะไมมออกซเจน 4.4 การบรรจในบรรยากาศดดแปลง หมายถง การบรรจผลตภณฑภายใตสภาวะทบรรยากาศภายในบรรจภณฑตางจากบรรยากาศปกต โดยทสภาวะปกตประกอบดวย แกสออกซเจน 2 0.9% คารบอนไดออกไซด 0.03% ไนโตรเจน 78% ตวอยางสดสวน/ปรมาณของแกสทใชบรรจผลตภณฑบางชนด ออกซเจน คารบอนไดออกไซด ไนโตรเจน ขนมปง - 60-70 30-40 อาหารแหง - - 100 ผกผลไมสด 2-10 5-15 - 4.5 การบรรจแอกทฟ (Active Packaging) การบรรจทท าหนาทมากกวาการปกปองผลตภณฑจากสงแวดลอม โดยการปรบเปลยนสภาวะแวดลอม เพอรกษาคณภาพ ยดอายการเกบรกษา เพมความปลอดภยของผลตภณฑ ระบบของการบรรจแอคทฟ อาจแบงไดดงน 4.5.1. ระบบการดดซบสาร (active scavenging) เชน แกสออกซเจน แกสเอทลน แกสคารบอนไดออกไซด ความชน สารใหกลน สารใหกลนรส

21

4.5.2. ระบบการปลดปลอยสารแอคทฟ (active releasing) เชน ตวตานจลนทรย (antimicrobial) ตวตานออกซเดชน (antioxidant) แกสคารบอนไดออกไซด (carbon dioxide) ความชน สารใหกลน 4.5.3. ระบบอนๆ เชน การบรรจภายใตสภาวะบรรยากาศดดแปลง ณ สมดล (Equilibrium Modified Atmosphere

Packaging (EMA) เชน การใชวสดทโครงสรางยอมใหแกสซมผานไดสง (high gas permeation structure) ในการบรรจผลตผลสด

ประเภทของการบรรจแอกทฟ ถงขนาดเลกบรรจสารไวปฏกรยา (sachets of reactive compounds) การฝงสารไวปฏกรยาในโครงสรางของภาชนะบรรจ ( incorporated reactive compounds

into the package structure) รปแบบอนๆ เชน ฉลาก สารดดซบออกซเจนใชมากในการบรรจผลตภณฑอาหารหลายประเภทเพอรกษาคณภาพและยดอายการเกบรกษาของผลตภณฑหลายประเภท ไมนยมใชมากนกในการบรรจผลตผลเกษตร ตวอยางสารดดซบออกซเจน ชอทางการคา บรษท ระบบ Ageless Mitsubishi Gas Chemical Iron based sachet/label Zero2 Southcorp/CSIRO Polymeric OS1000 Cryovac-Sealed Air Polymeric Oxyguard Toyo Seikan Iron based film Freshpax Multisorp Iron based ทมา Rooney (1995) การบรรจแบบแอคทฟ ทรจกกนด ไดแก ‘สารดดซบออกซเจน’ หรอ ‘oxygen scavenger’ หรอ ‘oxygen absorber’ ซงสวนใหญอยในรปของถงขนาดเลก ในสภาวะทมความชนจะดดซบแกสออกซเจนทอยในบรรจภณฑ โดยทสามารถลดออกซเจนภายในบรรจภณฑใหต ากวา 0.1% ในการบรรจตองใชพลาสตกทปองกนการซมผานของแกสออกซเจนไดด สารดดซบออกซเจน มหลายแบบ หลายขนาด ในการเลอกใชสารดดซบออกซเจน ควรค านงถงปจจยตางๆ ไดแก ขนาด รปราง น าหนกของอาหาร วอเตอรแอคทวต (aw) และปรมาณความชนของอาหาร ปรมาณออกซเจนทเหลออย (ในชองวางของบรรจภณฑหรอทละลายในอาหาร) สภาพใหซมผานได (permeability, P) ของวสดบรรจ ปรมาณออกซเจนทท าใหอาหารเสอมคณภาพ

22

AGELESS® (Mitsubishi Gas Chemical) FreshPax® (Multisorb Technologies)

ตวอยางการใชสารดดซบออกซเจน (AGELESS®)

23

ขนตอนการบรรจโดยใชสารดดซบออกซเจน (AGELESS®) นอกจากสารดดซบออกซเจนแลว การบรรจแอคทฟ ทรจกกนด และทก าลงไดรบความสนใจมากในปจจบน ไดแก วสด บรรจภณฑ หรอฟลมตอตานจลนทรย (antimicrobial materials) วสด บรรจภณฑ หรอฟลมประเภท controlled interactive หรอ smart packaging ซงสามารถ

ปรบเปลยนสมบตเพอตอบสนองตอการเปลยนแปลงในสภาวะแวดลอม เชน สามารถปรบเปลยนการซมผานของออกซเจนและคารบอนไดออกไซดใหมากขนหรอนอยลง ตามสภาวะบรรยากาศหรออณหภมทเปลยน เปนตน

วสด บรรจภณฑ หรอฟลมทสามารถสรางบรรยากาศดดแปลงสมดล (Equilibrium Modified Atmosphere, EMA) ใชมากในการบรรจผลตผลสดเพอยดอายการเกบรกษา ตวอยางเชน ฟลมทยอมใหแกสซมผานไดสง ของบรษท PEAKfresh, Evert Fresh, Amcor และฟลมซงพฒนาโดยกลมพอลเมอรของ National Metal and Materials Technology Center (MTEC)

กลาวโดยสรปคอ การบรรจแอคทฟใหผลดกบผลตภณฑอาหารหลายประเภท และก าลงไดรบความสนใจและมความส าคญมากขนในปจจบน เทคโนโลยการบรรจแอคทฟไดรบการพฒนาอยางตอเนอง อยางไรกตามในการบรรจแอคทฟควรค านงถง คาใชจายซงอาจเพมมากขน การยอมรบของผบรโภค และความปลอดภยของผบรโภค 4.6 การบรรจอนเทลลเจนท (Intelligent Packaging) หมายถง การบรรจทสามารถรบรสภาวะแวดลอมและหรอใหขอมลเกยวกบผลตภณฑกบผใชงาน 4.6.1. อนดเคเตอรบงบอกเวลาอณหภม (Time Temperature Indicator, TTI) และ TTB

(Time Temperature Biosensors - Biett AB) ท าใหสามารถตดตามอณหภมสงหรอต ากวาทก าหนด ในระหวางการขนสงเกบรกษา โดยเฉพาะใน ‘cold chain’

4.6.2. อนดเคเตอรบงบอกระดบความสกของผลไม (ripeness indicator)

ripeSense® อนดเคเตอรบงบอกความสกของผลไม แถบสแสดงความนมของผลไม เปลยนจาก สแดง ) ดบ (เปน สสม-แดง (สกกลาง) เปน สเหลอง ) สกเตมท ( http://www.ripesense.com

24

ตวอยางการใช Ripeness indicator พฒนาโดย MTEC บงบอกระดบความสกของมะมวงและทเรยน 4.6.3. อนดเคเตอรบงบอกระดบการหมกของผลตภณฑอาหาร

ตวอยางการบรรจอนเทลลเจนท‘ฉลากแหนม’ สามารถบงบอกระดบการหมกของแหนมโดยการเปลยนสของฉลากทตดอยบนบรรจภณฑทดานนอก (รศ.ดร.วาณ ชนเหนชอบและคณะ) 4.6.4. อนดเคเตอรหรอเซนเซอรบงบอกการเนาเสย (spoilage indicator) หรอระดบจลนทรย

(pathogen indicator) แสดงความปลอดภยของอาหาร Radio Frequency Identification (RFID) Radio Frequency Identification (RFID) น ามาใชในการควบคมทกจดตลอดหวงโซอปทาน โดยมวตถประสงค เพมความสะดวก รวดเรว ถกตองในการตดตามผลตภณฑ เพมปรมาณการจ าหนาย และการผลต สรางความพอใจใหกบผบรโภค RFID ยอมาจาก Radio Frequency Identification เปนเทคโนโลยไรสายทใชเครองสงผานคลนความถวทย (radio transmitter) และเครองอาน (reader) ในการรบพลงงานจากคลนความถวทยเพอใชในการสอสารขอมลตางๆ ของวตถนนๆ ตลอดโซอปทาน ก าลงจะมบทบาทส าคญในอตสาหกรรมขายปลก และเขามาแทนท ‘bar code’ จาก UPC ส EPC

UPC (Universal Product Code) เชอมโยงกบเทคโนโลย Bar Code EPC (Electronic Product Code) เชอมโยงกบเทคโนโลย RFID

ขอดอยของ Bar Code

25

Code ตองอานไดชดเจน ปราศจากฝน สงสกปรก หรอความเสยหาย Code ตองอยในต าแหนงทสามารถอานไดงายดวยสแกนเนอร ระยะอานของ Code สนทสามารถอานได โดยเทาไปไมเกน 3 ฟต สามารถอานไดเพยง 1 Code ในแตละครง

ขอดของ RFID สามารถเกบขอมลไดมากกวา Bar Code มาก มความทนทาน ไมถกขดขวน เสยหายงาย สามารถอานผานวสดไดเกอบทกชนด (ยกเวนโลหะและน า) ไมจ าเปนตองม ‘line of sight’ อานไดทกทศทาง ในระยะอาน ระยะอานไกลกวา สามารถอานไดพรอมกนหลาย tag

ตวอยาง Barcode ตวอยาง RFID chip ตวอยางการอาน RFID ขอมลเพมเตมเกยวกบ RFID และ Barcode สามารถดไดจากเวบไซตของสถาบนรหสสากล สภาอตสาหกรรมแหงปรเทศไทย (http://www.gs1thailand.org/) 4.7 การบรรจส าหรบไมโครเวฟ Packaging materials can react to microwave in 3 ways:

Reflect the radiation Absorb the radiation Transmit the radiation

Type of packaging materials Transparent materials Absorbent materials ‘susceptors’ Shielding

http://www.aimcal.com/ http://www.amcor.com/

26

5 การบรรจผลตภณฑอาหาร 5.1 หลกการเลอกใชบรรจภณฑอาหาร ระบบผลตภณฑ-บรรจภณฑ (product-package system) ประกอบดวย ผลตภณฑบรรจในบรรจภณฑ ความสมพนธระหวางผลตภณฑกบบรรจภณฑเปนปจจยทตองค านงถงในการเลอกใชบรรจภณฑ โดยเฉพาะอยางยงบรรจภณฑอาหาร เนองจากผลตภณฑอาหารมความซบซอนและเสอมคณภาพไดงายและจากหลายสาเหตทแตกตางกน และโดยเฉพาะอยางยงบรรจภณฑประเภทพลาสตก เนองจากพลาสตกเปนพอลเมอรชนดหนง ทเกดการแลกเปลยนมวลระหวางผลตภณฑกบสงแวดลอม หรอเกด ‘อนตรกรยา’ ระหวางผลตภณฑ บรรจภณฑ และสงแวดลอมนนเอง ซงอนตรกรยาในระบบการบรรจแบงออกเปน 3 ประเภท คอ การซมผาน (permeation) คอการเคลอนทของสารผานพอลเมอร เชน การซมผานของไอน า

ออกซเจน คารบอนไดออกไซด สารระเหยได ผานฟลมพลาสตก เปนตน อาจมผลตอคณภาพและอายการเกบของอาหาร เชน การสญเสยหรอเพมขนของความชน ท าใหสญเสยคณภาพดานเนอสมผส สญเสยคณคาทางอาหาร การเกดปฏกรยาออกซเดชนท าใหเกดกลนหน เปนตน

การดดซบ (sorption) คอ การดดซบสารในอาหารเขาสบรรจภณฑ (พอลเมอร) เชน การดดซบสารใหกลนรสส าคญของอาหาร เรยกวา ‘flavor scalping’

ไมเกรชน (migration) คอ การเคลอนทของสารทอยในพอลเมอรเขามาในอาหาร เชน สารเตมแตงในพอลเมอร มอนอเมอรทเหลอในพอลเมอร (เชน ไวนลคลอไรดมอนอเมอร) เปนตน ไมเกรชนก าลงไดรบความสนใจอยางมากในปจจบนในดานของความปลอดภยของผบรโภค มกฎหมาย กฎเกณฑ ขอบงคบตางๆ โดยเฉพาะในสหภาพยโรป ซงเปนเรองทตองค านงถงอยางมาก ในการผลตและสงออกผลตภณฑอาหาร

บรรจภณฑแตละชนดมขอดขอดอยแตกตางกน การเลอกใชบรรจภณฑตองเหมาะสมกบความตองการของผลตภณฑอาหารนนๆ ทงนขนกบปจจยหลายประการ เชน 5.1.1 ผลตภณฑอาหาร ระบลกษณะของผลตภณฑ ขนาด รปราง น าหนก ความหนาแนน ความแขงแรงของผลตภณฑ ระบลกษณะของการเสอมเสย ระบสาเหตทท าใหเกดการเสอมเสย สงแวดลอมภายนอก ปฏกรยาเคม จลนทรย 5.1.2 สภาวะอนตรายในสายกระจายสนคา เชน ระหวางการขนสง เกบรกษา ระบสายการกระจายสนคาของผลตภณฑนนๆ ผลตภณฑอาจไดรบอนตรายทขนตอนใดบาง และอยางไร ระบชนด วธการ และระยะเวลาในการขนสงผลตภณฑ รถบรรทก รถกระบะ รถไฟ เรอ เครองบน ระบสภาวะและระยะเวลาในการเกบรกษา อณหภม ความชน 5.1.3 ความตองการทางการตลาด

27

ภาพพจนของผลตภณฑ การโฆษณาและสงเสรมการขาย ราคาขายของผลตภณฑ กลมผบรโภคเปาหมาย 5.1.4 วสดบรรจ การเลอกใชวสดบรรจตองค านงถง ลกษณะของผลตภณฑ สมบตของวสดบรรจ ราคา 5.1.5 เครองจกรบรรจ ลกษณะของผลตภณฑ สมบตของวสดบรรจ ราคา ความตองการทางการตลาด 5.1.6 คาใชจาย คาใชจายของวสดบรรจ คาใชจายในกระบวนการบรรจ คาใชจายของเครองจกรบรรจ คาใชจายในการเกบรกษา คาใชจายในการขนสง 5.1.7 ปจจยอนๆ หลกการงายๆ ในการเลอกใชหรอพฒนาบรรจภณฑคอ ใชเทาทจ าเปน โดยใหผลคมคาทสด ขนตอนการเลอกใชและพฒนาบรรจภณฑ ควรพจารณากอนวาผลตภณฑนนตองการบรรจภณฑหรอไม บรรจภณฑควรมสมบตอยางไร บรรจภณฑทใชในปจจบนเหมาะสมหรอไม อยางไร ควรพฒนาบรรจภณฑหรอไม อยางไร ควรใชเทคโนโลยการบรรจใดหรอไม อยางไร 5.2 การบรรจผลตภณฑอาหารประเภทตางๆ 5.2.1 เนอสด ลกษณะการเสอมคณภาพ

สญเสยน าหนก สญเสยน าจากผลตภณฑ (drip loss, exudate) การเปลยนแปลงคณภาพทางเคม กายภาพ ประสาทสมผส (เชน ส กลน กลนรส) การเสอมเสยจากจลนทรย

ปจจยส าคญทท าใหเกดการเสอมคณภาพ ไดแก อณหภม ความชน แสง ออกซเจน จลนทรย สารสในเนอสด

28

Pigment Color Reduced myoglobin Purple Oxymyoglobin Bright red Metmyoglobin Brown Denatured globin Brown การบรรจเนอสด

การบรรจภายใตสญญากาศ (Vacuum packaging) การบรรจในถงหดรด (Shrink bag method) ลดการสมผสกบอากาศของผลตภณฑ การบรรจในถง (Nonshrink bag method) การบรรจในบรรจภณฑขนรปดวยความรอน (Thermoforming method) การบรรจภายใตสญญากาศแบบสกนแพค (Vacuum skin packaging, VSP) ลดการสมผส

กบอากาศของผลตภณฑโดยเฉพาะผวหนาของผลตภณฑ การบรรจในบรรยากาศดดแปลง (Modified atmosphere packaging, MAP) เพอรกษาส

และปองกนแบคทเรยทใชออกซเจน ซงท าไดหลายวธ เชน High oxygen MAP Low oxygen MAP Carbon dioxide gas flush Nitrogen gas flush High carbon dioxide MAP

5.2.2 ผกผลไมสดและตดแตง ลกษณะการเสอมคณภาพ

การสญเสยความชน การเปลยนแปลงคณภาพทางกายภาพ เคม ประสาทสมผส การเสอมเสยจากจลนทรย การชราภาพ (senescence)

ปจจยส าคญทท าใหเกดการเสอมคณภาพ ไดแก อณหภม ความชน องคประกอบแกสในบรรยากาศ จลนทรย

การบรรจผกผลไมสดและตดแตง การเกบรกษาภายใตบรรยากาศควบคม (Controlled Atmosphere Storage, CA) หมายถง

การเกบรกษาผลตผลภายใตบรรยากาศทแตกตางจากสภาวะบรรยากาศปกต ทมปรมาณแกสออกซเจนในบรรยากาศต ากวาปกต และปรมาณแกสคารบอนไดออกไซดสงกวาปกต โดยระบบจะมการวด ตดตาม และควบคมใหองคประกอบของแกสในหองหรอตเกบรกษาคงทตลอดระยะเวลาในการขนสงหรอเกบรกษา เทคโนโลยนประสบความส าเรจในการเกบรกษาผลตผลสดในเชงพาณชยกบผกผลไมหลายชนด เชน แอปเปล มการประยกตหลายวตถประสงค เชน การเกบรกษาผลตผลเพอทยอยออกจ าหนายเพอการบรโภคนอกฤด ใชเกบรกษาผลตผลในตคอนเทนเนอรระหวางการขนสงในการขนสงทางเรอ เปนตน

29

องคประกอบของแกสในบรรยากาศทเหมาะสมขนอยกบหลายปจจย เชน ชนดพช พนธ ความแกออน เปนตน

หองเกบรกษาภายใตบรรยากาศควบคม ระบบควบคมบรรยากาศ ICA- International Controlled Atmosphere (http://www.icastorage.com/) การบรรจในบรรยากาศดดแปลง หมายถงการบรรจภายใตบรรยากาศทแตกตางจากสภาวะ

บรรยากาศปกต ท ม ป ร มาณแก สออกซ เ จนต า กว าบรรยากาศปกต และแก สคารบอนไดออกไซดสงกวาบรรยากาศปกต องคประกอบบรรยากาศดดแปลงภายในบรรจภณฑผกผลไมสด ขนอยกบปจจยหลก 3 ประการ คอ อตราการหายใจของผลตผล สภาพใหซมผานไดของออกซเจน (PO2) และคารบอนไดออกไซด (PCO2) ของวสด และ

สดสวนระหวาง PCO2 / PO2 หรออาจเรยกวา คาเบตา () สภาวะการเกบรกษา โดยเฉพาะอยางยงอณหภม ซงเปนปจจยทส าคญทสดทมผลตอ

คณภาพของผลตผล ทงนอณหภมมผลตออตราการหายใจ (อตราการหายใจสงขนเมอ อณหภมสงขน) และสภาพใหซมผานได (โดยทวไปสภาพใหซมผานไดของแกสของฟลมจะสงขนเมออณหภมสงขน)

ประโยชนของ MAP และ CA ไดแก ชะลอการหายใจของผลตผล ชะลอการผลตเอทลน ชะลอการสก ชะลอการเปลยนแปลงทางสรรวทยา ความผดปกตทางสรรวทยา การบาดเจบเนองจาก

ความเยน (chilling injury) ตวอยางบรรจภณฑ เชน ถาดปดดวยฟลม ถงท าจากฟลมทสามารถสรางบรรยากาศสมดลท

เหมาะสมภายในบรรจภณฑ โดยการปรบโครงสราง สณฐานวทยาของพอลเมอร การเจาะรขนาดเลกดวยเลเซอร การเตมสารเตมแตง สารดดซบเอทลน เปนตน (ดบรรจแอคทฟ)

30

5.2.3 อาหารแชเยอกแขง ปญหาหลกของอาหารแชเยอกแขงเมอเกบรกษาไวนานๆ คอ การเกด ‘freezer burn’ เนองจากการสญเสยน าทผวหนาของผลตภณฑ ถงแมจะใชฟลมบรรจภณฑทสามารถปองกนการซมผานของไอน าไดดเยยมกตาม และการเปลยนแปลงคณภาพเนองจากปฏกรยาออกซเดชน การบรรจทชวยลดปญหาดงกลาว คอการลดชองวาง (headspace) ระหวางผลตภณฑกบบรรจภณฑ ท าไดโดยการบรรจภายใตสญญากาศ หรอการบรรจภายใตสญญากาศรวมกบฟลมหดรด (shrink film) ฟลมตองมความสามารถในการปองกนไอน าและออกซเจนไดดมาก 5.2.4 อาหารแหงและอาหารทไวตอความชน ลกษณะการเสอมคณภาพ

การสญเสยความชน หรอการดดความชน มผลตอเนอสมผส ความกรอบของผลตภณฑ และการเจรญของเชอรา

ออกซเดชนของไขมน ท าใหเกดการหน หรอการเกดกลนรสผดปกต การแตก หก ของผลตภณฑ การสญเสยคณคาทางอาหาร การเสอมเสยจากจลนทรย

ปจจยส าคญทท าใหเกดการเสอมคณภาพ ไดแก อณหภม ความชน แสง ออกซเจน การบรรจอาหารแหงและอาหารทไวตอความชน

บรรจภณฑทปองกนการซมผานของไอน าและออกซเจนไดด การบรรจในบรรยากาศดดแปลง เชน บรรจภายใตบรรยากาศไนโตรเจน หรอ แกส

คารบอนไดออกไซด 60% + แกสออกซเจน 40% การบรรจภายใตสญญากาศ

5.2.5 การบรรจเครองดม 5.2.5.1 น าผกผลไม (Juice) ลกษณะการเสอมคณภาพ

การเสอมเสยจากจลนทรย การเปลยนแปลงคณภาพดานส กลน กลนรส การสญเสยคณคาทางอาหาร

ปจจยส าคญทท าใหเกดการเสอมคณภาพ ไดแก อณหภม แสง ออกซเจน ความชน จลนทรย การบรรจน าผกผลไม

บรรจภณฑแกว (วสดเฉอย ปองกนไอน า แกส ไดดมาก ไมเกดอนตรกรยากบผลตภณฑ)

31

บรรจภณฑโลหะ (ปองกนไอน า แกส ไดด) บรรจภณฑพลาสตก เชน OPET ส าหรบน าผลไมบรรจขณะรอน การบรรจแบบปลอดเชอ

5.2.5.2 เครองดมอดแกส (Carbonated soft drinks) ลกษณะการเสอมคณภาพ

การสญเสยแกสคารบอนไดออกไซด: loss of carbonation ปฏกรยาออกซเดชน

ปจจยส าคญทท าใหเกดการเสอมคณภาพ ไดแก อณหภม แสง ออกซเจน ความชน จลนทรย การบรรจเครองดมอดแกส

บรรจภณฑแกว บรรจภณฑโลหะ บรรจภณฑพลาสตก เชน PET ปดดวยฝาอลมเนยม แบบ roll on หรอฝาเกลยว (pre-

threaded plastic cap)

32

6 แนวโนมการบรรจอาหาร การพฒนาเทคโนโลยการบรรจและบรรจภณฑอาหารมความสมพนธอยางใกลชดกบสงคมมนษยมาตงแตสมยดกด าบรรพ ซงสามารถสะทอนรปแบบของสงคมและวฒนธรรม รวมถงการพฒนาทางเทคโนโลยของสงคมนนๆ ในยคตางๆ ไดอยางด การบรรจในยคโบราณมกใชวสดจากธรรมชาตมาท าเปนบรรจภณฑ เชน ใบไม เปลอกไม สวนของตนไม หนงสตว และมการพฒนาโดยน าวสดมาขนรปเปนบรรจภณฑตางๆ เชน เครองปนดนเผา บรรจภณฑแกว กระดาษ โลหะ พลาสตก เรอยมาจนถงปจจบนและอนาคต แนวโนมการบรรจอาหารในปจจบนและอนาคต อาจสรปไดดงน วสดบรรจภณฑทเปนมตรตอสงแวดลอม ในปจจบนเรมหนมาใชบรรจภณฑทสามารถยอยสลาย

ได ซงท าจากวสดธรรมชาตทสามารถสรางขนใหมได เชน PLA (Polylactic acid) ซงท าจาก ‘corn starch’ และยอยสลายไดดวยจลนทรย ในการบรรจอาหาร แตยงมขอจ ากดดานตางๆ เชน สมบตในการปองกนการซมผานของไอน าและออกซเจน ความแขงแรง และราคา เปนตน

ระบบการบรรจทเปนมตรตอสงแวดลอมโดยการประเมนวฏจกรชวต (Life Cycle Assessment), คารบอนฟตพรนท (carbon footprint)

วสดบรรจภณฑทมความแขงแรงมากขน วสดบรรจภณฑทสามารถปองกนการซมผานของไอน า ออกซเจน คารบอนไดออกไซด จลนทรย

กลนไดดขน (high barrier) โดยอาจมการสารเตมแตง สารนาโนตางๆ เปนตน วสดบรรจภณฑมลกษณะปรากฏทดขน เชน พนผว ความใส ดขน ตอบสนองความตองการของบรโภคในดานตางๆ โดยเฉพาะอยางยงความงาย สะดวก ลดเวลาใน

การประกอบอาหาร สอดคลองกบวถชวตของคนในยคน การพฒนาวสด บรรจภณฑ เพอการบรรจอาหารนตองควบคไปกบการพฒนาเครองจกรในการ

ผลตวสด บรรจภณฑ เครองจกรในการบรรจ และระบบการขนสงกระจายสนคาอกดวย คาวมปลอดภยในการบรรจอาหาร

Biodegradable polylactic acid from corn starch

33

เอกสารอางอง-แนะน าเอกสารอานเพมเตม Brody, A.L. and Marsh, K.S. Eds., The Wiley Encyclopedia of Packaging Technology, 2nd

ed., Wiley, New York, 1997. Hanlon, J.F., Kelsey, R.J., Forcinio, H.E. Handbook of packaging engineering. 3rd ed.

Technomic Publishing Company, Inc. Lancaster, PA, 1998 Hernandez, R.J., Selke, S.E., and Culter, J.D. 2 0 0 0 . Plastic packaging: properties,

processing, applications, and regulations. Hanser Gardner Publications, Inc. Cincinnati, OH, 2000.

Mir, N. and Beaudry, R.M. 2004. Modified Atmosphere Packaging. Agriculture handbook 66 (USDA – ARS(Agricultural Research Service).

Paine, F. A. and Paine, H. Y. A Handbook of Food Packaging. Blackie Academic & Professional, Glasglow, 1992.

Parry, R.T. 1993 . Principles and applications of modified atmosphere packaging of foods. Blackie Academic & Professional, Glasglow, 1993.

Peleg, K. Produce handling, packaging and distribution. AVI Publishing Co. Inc., Westport, Connecticut, 1985.

Robertson, G. Food Packaging, Principles and Practice. 1st ed. Marcel Dekker, Inc. New York, 1993.

Robertson, G. Food Packaging, Principles and Practice. 2nd ed. CRC Press. Boca Raton, FL, 2006.

Rooney, M.L. Active food packaging. Blackie Academic & Professional, Glasglow., 1995. Soroka, W. Fundamental of packaging technology. Institute of Packaging Professionals,

Illinois, 2002. Wiley, R.C. Minimally processed refrigerated fruits and vegetables. Chapman & Hall,

New York, 1994.