Vinegar

14

บทความเชิงทัศนวิสัย

http://riti.knit.or.th

วารสารวิจัยและนวัตกรรมเพื่ออุตสาหกรรมไทย ปีที่ 1 ฉบับที่ 1 มกราคม-เมษายน 2553

เส้นทางวิจัยกระบวนการผลิตน้ำส้มสายชูหมัก : การพัฒนาเทคโนโลยี

เพื่อทดแทนการนำเข้า...สู่การยอมรับของภาคเอกชนไทย

วราวุฒิ ครูส่ง1 พนิต เพ็ชรน่วม2 และ ประภาส ปิ่นวิเศษ2

1) ห้องปฏิบัติการเทคโนโลยีการหมัก คณะอุตสาหกรรมเกษตร

สถาบันเทคโนโลยีพระจอมเกล้าเจ้าคุณทหารลาดกระบัง เขตลาดกระบัง กรุงเทพ 10520

Email : [email protected]

2) บริษัทแอกโกรนิก้า จำกัด

99 หมู่ 7 ตำบลย่านยาว อำเภอสามชุก จังหวัดสุพรรณบุรี 72130

กระบวนการผลิตน้ำส้มสายชูหมัก (Fermented Vine-

gar Production Process) เป็นกระบวนการผลิตที่

ภาคเอกชนได้นำเข้าเทคโนโลยีมาจากต่างประเทศอย่างต่อ-

เนื่องเพื่อผลิตน้ำส้มสายชูทั้งน้ำส้มสายชูหมัก และน้ำส้ม

สายชูกลั่นภายในประเทศ เทคโนโลยีการผลิตดังกล่าว

สามารถผลิตน้ำส้มสายชูในระดับความเข้มข้นสูงตั้งแต่ 8%

ขึ้นไปได้อย่างมีประสิทธิภาพ อย่างไรก็ตามการนำเข้าเทค-

โนโลยตีา่งชาตทิำใหเ้อกชนจำเปน็ตอ้งใช ้คา่ใชจ้า่ยทีส่งู อกีทัง้

ยังจำเป็นต้องมีค่าใช้จ่ายด้านสารอาหารที่มีราคาแพงอย่าง

ต่อเนื่องตลอดอายุของการใช้งาน ดังนั้นการพัฒนาเทคโน-

โลยีการหมักน้ำส้มสายชูให้มีผลผลิตสูงทัดเทียมเทคโนโลยี

ต่างชาติ จะสามารถแก้ไขปัญหาที่กล่าวถึงได้ ผู้เขียนจึงได้

ทำการศึกษา และพัฒนากระบวนการผลิตมาอย่างต่อเนื่อง

ตั้งแต่ ปี พ.ศ.2544 เป็นต้นมา จนประสบความสำเร็จ และ

ได้ดำเนินการโอนสิทธิในการประดิษฐ์ให้สถาบันเทคโนโลยี

พระจอมเกล้าเจ้าคุณทหารลาดกระบังเป็นผู้ถือสิทธิในสิทธิ

บัตรการประดิษฐ์ เรื่อง “กระบวนการผลิตน้ำส้มสายชูหมัก

ด้วยระบบผสมน้ำหมักเข้ากับอากาศ” ตามเลขที่คำขอ

0801005225 วันยื่นคำขอ 13 ตุลาคม 2551 อย่างไรก็ตาม

เส้นทางวิจัยกระบวนการหมักน้ำส้ม สายชูหมักจนประสบ

ความสำเร็จดังกล่าวสามารถสัมฤทธิ์ผลได้ เนื่องจากความ

ร่วมมือกันในเชิงวิจัยระหว่างผู้เขียนกับภาคเอกชนอย่าง

ต่อเนื่องดังที่จะกล่าวต่อไปนี้

ปกติแล้วกระบวนการหมักน้ำส้มสายชูมี 3 กระบวนการ

ประกอบด้วย “Orlean process” ซึ่งเป็นการผลิตน้ำส้มสาย-

ชู ที่เก่าแก่ที่สุด เป็นกระบวนการหมักโดยธรรมชาติได้

น้ำส้มสายชูที่มีคุณภาพดี กลิ่นดี วิธีการนี้ จะใช้ถังไม้ที่มี

ขนาดใหญ่ และมีท่อสำหรับเติมไวน์จากด้านบนสู่ก้นถัง ที่

ถังไม้ มีรูเจาะไว้เพื่อให้อากาศผ่านเข้าไปปล่อยให้เกิดกรด

อะซิติกจนมีปริมาณสูง แล้วปล่อยน้ำส้มสายชูออกทางก้น

ถัง จึงเติมไวน์ลงไปใหม่เพื่อผลิตน้ำส้มสายชูต่อไป การ

หมักนี้จะผลิตกรดอะซิติกออกมาอย่างช้าๆ เรียกกระบวน

การนี้อีกอย่างหนึ่งว่า “Slow process” (Adams, 1985)

กระบวนการผลิตอีกแบบหนึ่งเรียกว่า “Quick process”

เป็นกระบวนการหมักที่นำไวน์ผ่านภาชนะที่มีความสูง โดย

มีการเพิ่มพื้นที่ของการเจริญของเชื้อแบคทีเรียอะซิติก

15




ใช้เวลาในการผลิตให้ได้ความเข้มข้นของกรดที่กำหนด โดย

ส่วนใหญ่จะมุ่งที่ความเข้มข้น 5% แต่ในการหมักในเชิงการ

ค้าด้วยกระบวนการของ Frings acetator จะเริ่มต้นที่ความ

เข้มข้นกรด 8% เป็นส่วนใหญ่

เนื่องจากน้ำส้มสายชูหมักได้มีการผลิต และศึกษามา

เป็นเวลานานทำให้สามารถที่จะสรุปการค้นคว้าวิจัย และ

พฒันาทางดา้นการผลตินำ้สม้สายชหูมกัออกไดเ้ปน็ 3 ดา้น คอื

1) การคัดเลือกเชื้อ Acetobacter aceti ที่เหมาะสม

ต่อการผลิตน้ำส้มสายชูหมักในสภาพการหมักที่ใช้

2) วัตถุดิบที่เหมาะสมในการผลิต

3) การพัฒนากระบวนการผลิตน้ำส้มสายชูหมัก

ในกรณีของการคัดเลือกเชื้อแบคทีเรียอะซิติก Aceto-

bacter aceti นั้น ได้มีการดำเนินการมาโดยนักวิจัยหลาย

กลุ่ม ดังเช่น รสสุคนธ์ (2528) ได้คัดเลือกเชื้อแบคทีเรีย-

อะซติกิจากลกูแปง้ตา่งๆ จนถงึกลุม่ของ Potacharoen et al.,

(1999) ได้แยกเชื้อแบคทีเรียอะซิติกจากไวน์ข้าว ข้าวหมาก

และปลาหมัก (เช่น ปลาจ่อม) แต่เชื้อแบคทีเรียอะซิติกที่

คัดเลือกไว้ยังไม่ได้นำมาใช้ในการผลิตในระดับอุตสาหกรรม

ในขณะที่ Entani et al. (1987) ได้จดสิทธิบัตร US Patent

(US 4654306) สำหรับเชื้อ Acetobacter altoacetigenes

MH-24 (FERM BP-491) ซึ่งได้แจ้งว่าเป็นเชื้อที่เหมาะสม

ต่อการผลิตน้ำส้มสายชูคุณภาพสูง และยังให้ผลผลิตสูงด้วย

เป็นต้นส่วนผู้ เขียนได้คัดเลือกเชื้อแบคที เรียอะซิติก

A. aceti สป5 และพัฒนาเชื้อดังกล่าวจนสามารถมีประสิทธิ-

ภาพในการผลิตกรดอะซิติกในน้ำส้มสายชูหมักได้สูงถึง

10% โดยใชร้ะยะเวลาในการพัฒนาดังกล่าวถึงปัจจุบันร่วม

9 ป ี(วราวฒุ,ิ 2545; 2547; 2550ข; 2551ก; 2552)

ในขณะที่การค้นคว้าวิจัย และพัฒนาวัตถุดิบที่เหมาะสม

นั้น โดยส่วนใหญ่มุ่งเน้นที่วัตถุดิบที่เหมาะสมต่อการหมัก

ไวน์เพื่อใช้ในการหมักน้ำส้มสายชูอีกต่อหนึ่ง ดังเช่น Cider

(Softly and Huang,1987; US Patent 4701336) ข้าว

(Kubota et al.,1990; US Patent 4897272) กล้วยสุก

(Suresh and Ethiraj, 1991) เศษเหลือทิ้งจากกระบวนการ

แปรรปูมะมว่ง (Ethiraj and Suresh, 1992) มะมว่ง (Garg et

al.,1995; วราวุฒิ, 2550ค) น้ำมะพร้าวแก่ (Krishnankutty,

1995) น้ำหางนมจากกระบวนการที่ใช้กรด หรือ Acid whey

(Tuckett et al.,1996) หัวหอมสายพันธุ์ญี่ปุ่น (Horiuchi et

al.,1999) อ้อย (วราวุฒิ, 2545) รวมถึงวัตถุดิบจากเกษตร

อินทรีย์ เช่น ข้าวเกษตรอินทรีย์ (วราวุฒิ, 2551ข)

(Acetic acid bacteria) ถังหมักที่รู้จักกันอย่างแพร่หลาย คือ

“Generator” โดยจะใช้ถังหมักที่มีตัวกลางบรรจุอยู่ภายใน

เพื่อให้เชื้อแบคทีเรียอะซิติกเจริญยึดเกาะกับตัวกลาง

กระบวนการหมักนี้ เกิดขึ้นโดยอาศัยการปล่อยให้ไวน์

ไหลจากด้านบนลงสู่ก้นถัง โดยไหลผ่านตัวกลาง และพ่น

อากาศเข้าทางก้นของถัง ทั้งนี้ตัวกลางจะเลือกใช้วัสดุ

ประเภทเฉื่อย (Inert material) เพื่อช่วยยึดเซลล์ของ

เชื้อแบคทีเรียอะซิติก วัสดุต่างๆ ที่เลือกใช้ประกอบด้วย

Ceramic Support (Ghommidh et al., 1982a;1982b)

พลาสติกในกลุ่ม Lipophil ic f ibrous support เช่น

Polypropylene, Polyethylene, Polystyrenes, Polyethylene

terephthalate หรอื Polyurethane (Okuhara, 1987) เศษไม ้

(de Ory et al., 2003) ชานอ้อย (Kocher et al., 2006) และ

ใยบวบ (Krusong et al., 2007) เป็นต้น

สำหรับกระบวนการผลิตที่นิยมใช้ในระดับอุตสาหกรรม

เป็นระบบ “Submerged process” ซึ่งนิยมทำการหมักใน

ถังทรงสูงที่เรียกว่า “Cavitator” เชื้อแบคทีเรียอะซิติกจะ

กระจายอยู่ในถังหมักโดยทั่วไป และสามารถให้สารอาหาร

และแอลกอฮอล์กับออกซิเจนที่ละลายอยู่ในถังหมักโดยมี

การผลิตกรดอะซิติกพร้อมกับการเจริญของเชื้อแบคทีเรีย-

อะซิติก ถังหมักที่นิยมใช้กันอย่างแพร่หลาย คือ “Frings

acetator” ที่มีประสิทธิภาพในการผลิตน้ำส้มสายชู ในระดับ

ความเข้มข้นสูงได้อย่างรวดเร็ว (Adams, 1985) ดังนั้นใน

ภาคเอกชนจึงมีความสนใจในการผลิตน้ำส้มสายชู โดย

เฉพาะน้ำส้มสายชูหมักในระดับที่ให้ผลผลิตที่สูง แต่ปัญหา

การผลิตในประเทศ คือ กระบวนการผลิตน้ำส้มสายชูหมัก

ยังมีประสิทธิภาพไม่สูงนัก

ภาพประกอบจาก http://www.frings-china.com/index1.2_en.html

16




สำหรับการพัฒนากระบวนการผลิตน้ำส้มสายชูนั้น ได้มี

การค้นคว้าวิจัยในหลายรูปแบบประกอบด้วย Two stage

fermentation ในถังหมักแบบ Continuous stirred tank

reactor (Aeschbach, 1982, US 4358463; Nodes, 1986,

US4569845) ระบบการควบคุมสภาพการหมัก (Enenkel,

1988; US 4773315) กระบวนการผลิตใน ถังหมักทรงสูงที่

ใช้ตัวกลางประเภท Lipophilic fibrous support บรรจุอยู่ใน

ถังหมัก (Okuhara, 1987; US 4661356) Trickle Process

(Fleury et al.,1995; US Patent 5427803) กระบวนการ

ผลิตแบบต่อเนื่องโดยใช้ High cell density (Tamai et al.,

1997) และ Packed bed bioreactor (Horiuchi et al.,2000)

เป็นต้น อนึ่งในปัจจุบันกระบวนการผลิตน้ำส้มสายชูหมัก

ในระดับอุตสาหกรรมนิยมใช้ระบบการหมักในลักษณะกึ่ง

ต่อเนื่อง (Semi-continuous fermentation process) ซึ่ง

ทำให้สามารถที่จะผลิตน้ำส้มสายชูได้ทุกวัน (Adam, 1985;

Macias et al.,1997; Fregapane et al.,2001, 2003;

Arnold et al.,2002; de Ory et al.,2004) โดยอาศัยการนำ

น้ำหมัก หรือน้ำส้มสายชู (ความเข้มข้นกรดอะซิติกตามที่

กำหนด) ออกจากถังหมักในปริมาณ 30-40% จากนั้นจึง

เติมนำไวน์ที่ปรับสภาพตามระดับความเข้มข้นทั้งหมด

(Total concentration; ผลรวมของความเข้มข้นของแอลกอ-

ฮอล์ และความเข้มข้นของกรดอะซิติกในน้ำหมักตามที่

กำหนด) กลับเข้าในถังหมัก ทั้งนี้น้ำหมักที่คงเหลืออยู่ใน

ถังหมัก (60-70%) ทำหน้าที่เป็นหัวเชื้อ (Inoculum) ของ

การหมักในรอบถัดไป (Arnold et al.,2002; Garcia-Garcia

et al.,2007; Krusong et al.,2007)

สำหรับเส้นทางวิจัยกระบวนการหมักน้ำส้มสายชูหมักที่

เกิดจากความร่วมมือกันในเชิงวิจัยระหว่างผู้เขียน กับภาค

เอกชนอย่างต่อเนื่องนั้น เกิดจากความต้องการผลิตภัณฑ์

น้ำส้มสายชูหมัก เพื่อใช้ในโรงงานของบริษัทแอกโกร-ออน

(ไทยแลนด์) จำกัด หรือเรียกสั้นๆ ว่า “AGRO-ON” เมื่อ

ปีพ.ศ.2544 ในปริมาณเดือนละประมาณ 20-30 ตัน เพื่อ

ทดแทนการซื้อจากคู่ค้า (Supplier) รวมถึงต้องการใช้

น้ำส้มสายชูหมักที่มีคุณภาพในการผลิตผลิตภัณฑ์ผักบรรจุ

ในภาชนะปิดสนิท สำหรับการส่งออกทำให้ผู้เขียนซึ่งทำ

งานวิจัยด้านแบคทีเรียอะซิติกมาตั้งแต่ ปี พ.ศ.2535 ได้เริ่ม

โครงการวจิยัดา้นการผลตินำ้สม้สายชหูมกัตัง้แต ่ปพี.ศ.2544

จนถึงปัจจุบันงานวิจัยที่ดำเนินการนั้นสามารถแบ่งออกเป็น

2 ช่วง ประกอบด้วย ช่วงก่อนดูงานที่บริษัท Heinrich

Frings GmbH&Co.KG หรอื เรยีกสัน้ๆ วา่ “Frings” ณ เมอืง

Bonn ประเทศเยอรมันนี และช่วงหลังการดูงานที่ “Frings”

ช่วงก่อนดูงานที่ “Frings” นั้น เริ่มต้นจากโครงการวิจัย

แรกที่ร่วมมือกับ AGRO-ON คือ โครงการ “การผลิตน้ำส้ม

สายชูหมักจากน้ำอ้อย (พ.ศ. 2544-2545)” ซึ่งได้รับการ

สนับสนุนการวิจัยจากสำนักงานกองทุนสนับสนุนการวิจัย

(สกว.) ฝ่ายอุตสาหกรรม โดยมุ่งเน้นการคัดเลือกเชื้อ

แบคทีเรียอะซิติกจากแหล่งธรรมชาติ เช่น ลูกแป้งเหล้า

ลูกแป้งข้าวหมาก น้ำขาว น้ำแดง ข้าวหมาก ผลไม้หมัก

กากสับปะรดหมัก เป็นต้น รวมถึงการพัฒนากระบวนการ

ภาพประกอบจาก Heinrich Frings GmbH & Co KG Vinegar Infos The modern Vinegar Plant-Planning and Realization pp. 4/4

17




ผลิตจากเชื้อแบคทีเรียอะซิติกที่คัดเลือกได้ด้วยระบบการ

หมักแบบให้อากาศ (Air lift fermentation process) ผลจาก

โครงการทำให้สามารถคัดเลือกหัวเชื้อน้ำส้มสายชู Aceto-

bacter aceti สป5 ที่มีความสามารถในการผลิตกรดอะซิติก

ได้ดีพร้อมกับให้น้ำส้มสายชูหมักที่มีกลิ่นหอมที่เฉพาะตัว

ขึ้นมา โดยที่คำว่า “สป5” หมายถึง เชื้อแบคทีเรียอะซิติก

ลำดับที่ 5 ที่คัดเลือกได้จากตัวอย่างสับปะรด (สป) (วราวุฒิ

ครูส่ง, 2545) อย่างไรก็ตามปัญหาที่เกิดขึ้น คือ อัตราในการ

ผลิตในระบบการให้อากาศที่ออกแบบนั้น อยู่ในเกณฑ์ที่ไม่ดี

นัก สามารถผลิตกรดอะซิติกในน้ำส้มสายชูหมักจากน้ำอ้อย

ได้ 5% ในเวลา 6-7 วันซึ่งไม่สามารถแข่งขันในเชิงการค้า

ได้ อีกทั้งคุณภาพของน้ำส้มสายชูจากน้ำอ้อยที่ได้จากการ

ศึกษาวิจัยใน ช่วงแรกนั้นยังอยู่ในเกณฑ์ที่ไม่ดี เช่น กลิ่น

การหมักที่แรงเกินไปจนไม่เป็นที่ยอมรับของลูกค้า อย่างไร

ก็ตามทาง AGRO-ON มีความเข้าใจถึงปัญหาที่เกิดขึ้นซึ่ง

ถือว่าเป็นมุมมองเชิงบวกของภาคเอกชนกับงานวิจัยพร้อม

ทั้งยังมีความมุ่งมั่นร่วมกันที่จะดำเนินการวิจัยต่อไป ทำให้

ต่อมาผู้เขียนจึงได้รับการสนับสนุนการวิจัยโดยตรงจาก

AGRO-ON ในโครงการ “การพัฒนากระบวนการผลิต

น้ำส้มสายชูหมักจากน้ำต้มข้าวโพดฝักอ่อน (พ.ศ.2546)”

โดยมุ่งเน้นการใช้ประโยชน์จากผลพลอยได้ (By product)

จากกระบวนการผลิตข้าวโพดฝักอ่อนบรรจุภาชนะปิดสนิท

เพื่อการส่งออกซึ่งทำให้ได้กระบวนการหมักที่ดี และเหมาะ-

สมซึ่ง AGRO-ON ได้ใช้ในการผลิตน้ำส้มสายชูหมักจนถึง

ปัจจุบัน (วราวุฒิ ครูส่ง, 2547; 2550ก) ผลจากโครงการ

วิจัยนี้ช่วยเพิ่มความมั่นใจร่วมกันระหว่าง ผู้ เขียนกับ

AGRO-ON ซึ่งเป็นหัวใจสำคัญของความร่วมมือในการ

ทำงานวิจัย จากนั้นทาง AGRO-ON ได้ให้โอกาสผู้เขียน

เดินทางไปดูงานที่ “Frings” ในปีพ.ศ. 2548 (ภาพที่ 1) ซึ่ง

งานวิจัยในช่วงหลังการดูงานที่ “Frings” เริ่มต้นขึ้น

ตั้งแต่ปี พ.ศ. 2548 จนถึงปัจจุบัน บนพื้นฐานความรู้ที่

ศึกษาจากกระบวนการหมักของ “Frings” เพื่อการพัฒนา

กระบวนการผลิตน้ำส้มสายชูหมัก โดยมีเป้าหมายหลัก คือ

การทดแทนการนำเข้าเทคโนโลยีการผลิตน้ำส้มสายชูหมัก

จากต่างชาติ ภายใต้การสนับสนุนการวิจัย จากโครงการ

สนับสนุนการพัฒนาเทคโนโลยีของอุตสาหกรรมไทย

(iTAP) ศูนย์บริหารจัดการเทคโนโลยี (TMC) สำนักงาน

พัฒนาวิทยาศาสตร์ และเทคโนโลยีแห่งชาติ (สวทช.) โดย

ร่วมมือกับ บริษัทไวน์วิเศษ จำกัด ซึ่งเป็นบริษัทในเครือ

ของ “AGRO-ON” ปัจจุบันได้เปลี่ยนชื่อเป็น บริษัทแอก

โกรนิก้า จำกัด (หรือ “Agronegar”) โครงการวิจัยที่ดำเนิน

การประกอบด้วย “การพัฒนาหัวเชื้อน้ำส้มสายชูหมัก เพื่อ

รองรับเทคโนโลยีผลิตน้ำส้มสายชูจากต่างชาติ (พ.ศ.2548-

2550)” “การพัฒนากระบวนการผลิตน้ำส้มสายชูหมักในถัง

หมัก High Speed Agitation ขนาด 600 ลิตร (พ.ศ.2550-

2551)” “การเพิ่มประสิทธิภาพการสร้างกรดในกระบวนการ

ผลิตน้ำส้มสายชูหมักในถังหมักขนาด 600 ลิตร (พ.ศ.

2551-2552)” และ “การพัฒนาหัวเชื้อ Acetobacter aceti

สป5 ให้มีประสิทธิภาพการสร้างกรด 10-12% ในถังหมัก

นำ้สม้สายช ูHigh Speed Agitation ขนาด 600 ลติร (พ.ศ.

2552-ปัจจุบัน)” (วราวุฒิและคณะ, 2550ข; วราวุฒิ, 2551ก;

2552)

ผลการศึกษาจากโครงการวิจัยที่ต่อเนื่องทำให้สามารถ

พัฒนาความสามารถของหัวเชื้อแบคทีเรียอะซิติกให้มีความ

สามารถในการทนกรด และสามารถผลิตกรดอะซิติกได้สูง

ถึง 10% ในเวลา 36-48 ชั่วโมง ทั้งนี้อาศัยการพัฒนาตั้งแต่

ระดับความเข้มข้น 5% 8% จนถึง 10% และโครงการ

ปัจจุบันกำลังอยู่ในช่วงดำเนินการทดลองให้อยู่ในระดับ

10-12% ปรัชญาที่สำคัญสำหรับการปรับสภาพหัวเชื้อ

แบคทีเรียอะซิติกจากเชื้อที่คัดเลือกได้จากธรรมชาติ มาจน

เป็นเชื้อที่มีศักยภาพในการผลิตเชิงการค้าได้นั้น คือ การ

สร้างสภาพความเครียด (Stress condition) เพื่อคัดเลือก

เฉพาะเซลล์ของเชื้อแบคทีเรียอะซิติกที่สามารถพัฒนา

ตนเองให้มีความคงทน จะเห็นได้ว่าระยะเวลาที่ใช้ใน

ภาพที่ 1 ผู้เขียนขณะเยี่ยมชมบริษัท Heinrich Frings

GmbH & Co.KG ที่เมือง Bonn ประเทศเยอรมัน ใน

ปีพ.ศ.2548

“Frings” เป็นบริษัทที่จำหน่ายเทคโนโลยีในการผลิต

น้ำส้มสายชูทั่วโลกเป็นเวลากว่า 1 ศตวรรษ ผลจากการ

ดูงานดังกล่าวทำให้ผู้เขียนเข้าใจถึงปฐมบทของศาสตร์ และ

ศิลป์ของกระบวนการผลิตน้ำส้มสายชูอย่างแท้จริง ซึ่งมี

ความแตกต่างจากที่เคยรู้มา และเป็นจุดเริ่มต้นของงานวิจัย

ในช่วงหลังการดูงานที่ “Frings” อนึ่งระยะเวลาที่ได้ทำวิจัย

มาถึงช่วงเริ่มต้นหลังการดูงานที่ “Frings” เท่ากับ 4 ปีเต็ม

18




การพัฒนาหัวเชื้อแบคทีเรียอะซิติกนับตั้งแต่เริ่มต้นในช่วง

หลังการดูงานที่ “Frings” นั้นรวมไม่ต่ำกว่า 4 ปี ซึ่งบ่งชี้ให้

เห็นว่าหัวเชื้อแบคทีเรียอะซิติกต้องการเวลาในการปรับตัว

อย่างช้าๆ แต่คงทน

ในขณะที่ทำการปรับสภาพเชื้อแบคทีเรียอะซิติกได้

ทำการศึกษาการออกแบบ และปรับปรุงระบบถังหมักเพื่อ

ให้สามารถทำการผลิตน้ำส้มสายชูหมักจากระบบห้อง

ปฏิบัติการขนาด100 ลิตร (ภาพที่ 2) จนถึงขนาด 600 ลิตร

เพื่อใช้ในระดับอุตสาหกรรม อนึ่งการออกแบบถังหมักนี้ได้

ใช้องค์ความรู้ตามลักษณะของถังหมัก “Frings” สำหรับถัง

หมักขนาด 600 ลิตรนี้ ปัจจุบันใช้ทั้งการศึกษาวิจัย และ

ผลิตน้ำส้มสายชูหมักอยู่ที่ Agronegar ด้วย

จากประสบการณ์ที่ผ่านมา 9 ปี ในการศึกษาเกี่ยวกับ

การพัฒนากระบวนการผลิตน้ำส้มสายชูหมักทำให้ผู้เขียน

สามารถสรุปได้ว่าองค์ความรู้ที่สำคัญในกระบวนการผลิต

น้ำส้มสายชูหมักประกอบด้วยองค์ความรู้ด้านการปรับ

สภาพหัวเชื้อแบคทีเรียอะซิติก และองค์ความรู้ด้านการ

พัฒนาระบบการหมักที่สร้างสภาพการหมักให้หัวเชื้อ

แบคทีเรียอะซิติกที่ใช้สามารถผลิตกรดอะซิติกได้อย่างมี

ประสิทธิภาพ

ภาพที่ 2 ถังหมักผลิตน้ำส้มสายชูตามหลักการของ “Frings”

(ก) ถังหมักขนาด 100 ลิตร; (ข) ถังหมักขนาด 600 ลิตร

(ก) (ข)

การพัฒนาองค์ความรู้ด้านการปรับสภาพหัวเชื้อแบคที-

เรียอะซิติก จัดเป็นการทำงานที่ต้องอาศัยระยะเวลา เนื่อง

จากอาศัยการปรับสภาพในลักษณะ Spontaneous Muta-

tion ซึ่งก่อให้เกิดการเปลี่ยนแปลงของหัวเชื้อทีละน้อยๆ

อย่างต่อเนื่อง โดยมุ่งเน้นให้หัวเชื้อแบคทีเรียอะซิติก

สามารถทนกรดอะซิติกที่มีความเข้มข้นสูงได้ พร้อมทั้งทน

ความเข้มข้นร่วมของกรดอะซิติก และแอลกอฮอล์ซึ่งเรียก

ว่า “ความเข้มข้นทั้งหมด (Total Concentration)” ซึ่งเป็น

ปัจจัยที่สำคัญต่อประสิทธิภาพการสร้างกรดอะซิติกของ

แบคทีเรียอะซิติกในถังหมัก จากนั้นจึงพัฒนาหัวเชื้อแบคที-

เรียอะซิติกให้มีความสามารถในการผลิตกรดอะซิติกได้ใน

ปริมาณสูงต่อไป นอกจากนี้แล้วยังจำเป็นต้องปรับสภาพหัว

เชื้อแบคทีเรียอะซิติกให้เหมาะสมกับชนิดของไวน์ที่ใช้ใน

การผลิตน้ำส้มสายชูหมักอีกด้วย กล่าวคือ เมื่อเปลี่ยนชนิด

ของไวน์จำเป็นต้องปรับสภาพหัวเชื้อแบคทีเรียอะซิติกนั้น

ให้มีความคุ้นเคยกับไวน์ชนิดนั้นด้วย โดยปกติแล้วระยะ

เวลาในการปรับสภาพหัวเชื้อแบคทีเรียอะซิติกประมาณ

อย่างต่ำ 4-6 เดือน ด้วยเหตุผลที่กล่าวมานี้ผู้เขียนจึงใช้

เวลาในการปรับหัวเชื้อแบคทีเรียอะซิติกที่ศึกษามาจนถึง

ปัจจุบัน คือ A. aceti สป5, A. aceti WK และ A. aceti FT

เท่ากับ 9 ปี 7 ปี และ 5 ปี ตามลำดับโดยหัวเชื้อ A. aceti

สป5 เปน็หวัเชือ้ทีพ่ฒันาขึน้จากความรว่มมอืกบั AGRO-ON

จนถึง Agronegar ดังที่กล่าวถึงข้างต้น ดังนั้นจึงจะใช้

เฉพาะใน Agronegar เท่านั้น เพื่อเป็นความเคารพใน

จรรยาบรรณร่วมกันของผู้เขียน และภาคเอกชน อย่างไร

ก็ตามในฐานะของนักวิจัยของมหาวิทยาลัยจำเป็นต้องมีการ

เผยแพร่ความรู้ดังกล่าวด้วย ผู้เขียนจึงได้คัดเลือกหัวเชื้อ

แบคทีเรีย A. aceti WK และ A. aceti FT เพิ่มเติมขึ้นใน

ภายหลัง ทั้งนี้หัวเชื้อแบคทีเรียอะซิติก A. aceti WK ได้ใช้

ในภาคเอกชนแล้ว เช่น ในการผลิตน้ำส้มสายชูจากข้าว

เกษตรอินทรีย์ (วราวุฒิ, 2551ข) อนึ่งการพัฒนาหัวเชื้อ

แบคทีเรียอะซิติกสำหรับผลิตน้ำส้มสายชูหมักในเชิงการค้า

ยังไม่ยอมรับการใช้ GMO (Genetically Modified Micro

organism) ดังเช่นหัวเชื้อแบคทีเรียอะซิติกที่ Frings ใช้อยู่

ก็อาศัยหลักการที่กล่าวนี้เช่นกัน

การพัฒนากระบวนการหมักน้ำส้มสายชู นอกจากจะใช้

หัวเชื้อแบคทีเรียอะซิติกที่มีประสิทธิภาพแล้วยังจำเป็นต้อง

มีระบบการหมักที่สามารถช่วยให้หัวเชื้อแบคทีเรียอะซิติก

ทำการหมักได้อย่างมีประสิทธิภาพด้วยองค์ความรู้ที่ต้อง

พิจารณา คือ “การกระจายอากาศเข้าสู่น้ำหมัก อย่างมี

ประสิทธิภาพ” ดังนั้นในการออกแบบระบบจึงจำเป็นต้อง

คำนึงถึงค่าปริมาณออกซิจนที่ละลายน้ำ (Dissolved

Oxygen) เป็นสำคัญ ทั้งนี้ผู้เขียนได้พัฒนาองค์ความรู้ที่ได้

รับจากการดูงานที่ Frings รวมถึงความรู้ที่ได้จากการปฏิบัติ

งานในโครงการวิจัยต่างๆ ที่ร่วมกับ Agronegar จึงทำให้

ผู้เขียนสามารถทราบถึงปัจจัยที่สำคัญในการออกแบบถัง

หมักโดยเฉพาะอย่างยิ่ง เรื่องของระบบการให้อากาศจน

ทำให้ผู้เขียน และคณะ ได้ประดิษฐ์กระบวนการผลิตน้ำส้ม

สายชูขึ้นมาใหม่ และได้โอนสิทธิแห่งการประดิษฐ์ให้สถาบัน

เทคโนโลยีพระจอมเกล้าเจ้าคุณทหารลาดกระบังเพื่อยื่น

19




จดสิทธิบัตร เรื่อง “กระบวนการผลิตน้ำส้มสายชูหมักด้วย

ระบบผสมน้ำหมักเข้ากับอากาศ” ตามเลขที่คำขอ 08010

05225 วันยื่นคำขอ 13 ตุลาคม 2551 ดังที่ได้กล่าวถึงข้าง

ต้นแล้ว ทั้งนี้ลักษณะของถังหมักแสดงในภาพที่ 3 ซึ่ง

ผู้เขียนได้ทำวิจัย และติดตั้งระบบที่พัฒนาขึ้นที่ บริษัทไทย

ออแกนนิค ฟู้ด จำกัด เพื่อใช้ในการผลิตน้ำส้มสายชูหมัก

จากข้าวเกษตรอินทรีย์ตามโครงการวิจัย “การพัฒนากระ-

บวนการผลิตน้ำส้มสายชูหมักจากข้าวเกษตรอินทรีย์ (พ.ศ.

2551ข)” ซึ่งสนับสนุนโดย iTAP สวทช. นอกจากนี้แล้วใน

ปัจจุบันได้มีภาคเอกชนมาขอใช้สิทธิประโยชน์เชิงการค้า

ของงานประดิษฐ์ดังกล่าวแล้วตั้งแต่ วันที่ 4 มกราคม 2553

เป็นที่น่าสังเกตว่าเมื่อสามารถพัฒนาระบบการหมักที่

เหมาะสมต่อการทำงานของหัวเชื้อแบคทีเรียอะซิติกได้แล้ว

นั้น ยังมีความจำเป็นที่จะต้องนำหัวเชื้อแบคทีเรียอะซิติก

กลับมาปรับสภาพให้เข้ากับระบบการหมักที่พัฒนาขึ้น ทั้งนี้

เพื่อก่อให้เกิดการปรับสภาพการทำงานที่เข้ากันเพื่อให้ผลิต

กรดอะซิติกได้ในปริมาณที่สูงในระยะเวลาที่สั้น และเพื่อ

ความคงตัวของหัวเชื้อแบคทีเรียอะซิติกด้วย

นอกจากการพัฒนาหัวเชื้อแบคทีเรียอะซิติก และกระ-

บวนการหมักแล้ว สิ่งที่ต้องคำนึงถึงเพิ่มเติม คือ คุณภาพ

ของน้ำส้มสายชูหมักที่ผลิตขึ้นด้วย จากประสบการณ์

โดยตรงของผู้เขียนพบว่าเมื่อเริ่มต้นในการทำวิจัยนั้นมิได้

ระบุถึงคุณภาพที่ต้องการ แต่เมื่อผลิตผลิตภัณฑ์น้ำส้มสายชู

หมักได้แล้ว AGRO-ON/Agronegar ได้ส่งตัวอย่างผลิต-

ภัณฑ์ไปให้ลูกค้าที่ต่างประเทศทำการทดสอบรสชาติ และ

คุณภาพว่ายอมรับได้หรือไม่ ในช่วงเวลาดังกล่าวจึงเป็นช่วง

ที่นักวิจัยจะได้เรียนรู้เพิ่มเติมของการนำงานวิจัยมาสู่การ

ยอมรับของการตลาดซึ่งในที่นี้ คือ ตลาดต่างประเทศจำเป็น

อยา่งยิง่ทีจ่ะตอ้งมคีวามมุง่มัน่ และไมส่รา้งความคดิในเชงิลบ

เช่น “การยอมรับของลูกค้าต่างประเทศไม่ได้ระบุอยู่ใน

ข้อเสนอโครงการ” แต่ให้สร้างความคิดในเชิงบวกว่า “มี

โอกาสที่ได้ศึกษาเทคโนโลยีด้านอื่นๆ เพื่อพัฒนาด้านคุณ-

ภาพเรื่อง สี กลิ่น และรสของผลิตภัณฑ์” ซึ่งผลลัพธ์ที่ได้

เพิ่มเติมกลับมา คือ องค์ความรู้อีกด้านในการพัฒนาผลิต-

ภัณฑ์หมักซึ่งสามารถใช้ประโยชน์ต่อไปได้อีก

ผู้เขียนหวังว่ารายละเอียดความเป็นมาที่กล่าวถึงนี้ จะ

สามารถจุดประกายในงานทำงานวิจัยร่วมกับภาคเอกชน

รวมถึงประโยชน์ของการทำงานวิจัยที่ต่อเนื่อง และการได้

มาขององคค์วามรูต้า่งๆ ทีจ่ำเปน็ไดร้บัการสะสมจากงานทีท่ำ

และขอขอบคุณ สกว. และ สวทช. ที่สนับสนุนงานวิจัย และ

Agronegar ที่ร่วมในงานวิจัย ถึงปัจจุบัน ทำให้ผู้เขียนมี

โอกาสทำงานวจิยัในระดบัอตุสาหกรรมจนสามารถนำผล การ

วิจัยจากระดับห้องปฏิบัติการไปสู่การศึกษาระดับโรงงาน

และยังสามารถร่วมประดิษฐ์เทคโนโลยีกระบวนการผลิต

น้ำส้มสายชูหมักที่เป็นเทคโนโลยีคนไทย และใช้หัวเชื้อ

แบคทีเรียอะซิติกที่คัดเลือกจากภายในประเทศได้เป็นผล

สำเร็จ และยังได้รับการยอมรับจากภาคเอกชนที่ขออนุญาต

ใช้ประโยชน์จาก สิ่งประดิษฐ์เพื่อนำไปผลิตผลิตภัณฑ์

น้ำส้มสายชูหมักจากวัตถุดิบที่เฉพาะอีกด้วย

ภาพที่ 3 ถังหมักระบบผสมน้ำหมักเข้ากับอากาศที่ยื่นขอ

สิทธิบัตรในนามของสถาบันเทคโนโลยีพระจอมเกล้าเจ้าคุณ

ทหารลาดกระบัง

20




บรรณานุกรม

[1] รสสุคนธ์ เหล่าไพบูลย์. 2528. การคัดเลือกสายพันธุ์

เชื้อน้ำส้มสายชูที่เหมาะสมต่อวิธีการผลิตแบบต่างๆ.

วิทยานิพนธ์ปริญญาโท. มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์,

บางเขน, กรุงเทพ.

[2] วราวุฒิ ครูส่ง. 2545. การผลิตน้ำส้มสายชูหมัก

จากน้ำอ้อย. รายงานการวิจัยฉบับสมบูรณ์

สำนักงานกองทุนสนับสนุนการวิจัย (สกว.)

ฝ่ายอุตสาหกรรม ปี 2545-2545. 113 หน้า.

[3] วราวุฒิ ครูส่ง. 2547. การพัฒนากระบวนการผลิต

น้ำส้มสายชูหมักจากน้ำต้มข้าวโพดฝักอ่อน.

รายงานการวิจัยฉบับสมบูรณ์ ทุนวิจัยบริษัทแอกโกร-ออน

(ประเทศไทย) จำกัด ปี พ.ศ.2546. 30 หน้า.

[4] วราวุฒิ ครูส่ง. 2550ก. การติดตามความสามารถ

ในการต่อต้านอนุมูลอิสระในกระบวนการผลิตน้ำส้มสายชู

หมักจากข้าวโพด. รายงานการวิจัยฉบับสมบูรณ์

ทุนวิจัยบริษัทไวน์วิเศษ จำกัด ปี 2549-2550. 25 หน้า.

[5] วราวฒุ ิครสูง่ สรอ้ยสดุา พรภกัด ีวฒันา และอสัน ีวจิติระกะ

2550ข. การพัฒนาหัวเชื้อน้ำส้มสายชูหมักเพื่อรองรับ

เทคโนโลยีผลิตน้ำส้มสายชูจากต่างชาติ. รายงานการวิจัย

ฉบับสมบูรณ์ ทุนวิจัยโครงการสนับสนุนการพัฒนา

เทคโนโลยีของอุตสาหกรรมไทย

ศูนย์บริหารจัดการเทคโนโลยี สำนักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์

และเทคโนโลยแีหง่ชาต ิ(สวทช.) ป ีพ.ศ.2548-2550.53 หนา้.

[6] วราวุฒิ ครูส่ง. 2550ค. น้ำส้มสายชูจากเปลือก และเนื้อ

มะม่วงเพื่อเอกลักษณ์ไทย. รายงานการวิจัยฉบับสมบูรณ์

สำนักงานคณะกรรมการวิจัยแห่งชาติ. 32 หน้า

[7] วราวุฒิ ครูส่ง. 2551ก. การพัฒนากระบวนการผลิต

น้ำส้มสายชูหมักในถังหมัก High Speed Agitation ขนาด

600 ลิตร. รายงานการวิจัยฉบับสมบูรณ์ ทุนวิจัยโครงการ

สนับสนุนการพัฒนาเทคโนโลยีของอุตสาหกรรมไทย

ศูนย์บริหารจัดการเทคโนโลยี สำนักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์

และเทคโนโลยแีหง่ชาต ิ(สวทช) ป ีพ.ศ.2548-2550. 23 หนา้.

[8] วราวุฒิ ครูส่ง. 2551ข. การพัฒนากระบวนการผลิต

น้ำส้มสายชูหมักจากข้าวเกษตรอินทรีย์. รายงานการวิจัย

ฉบับสมบูรณ์ ทุนวิจัยโครงการสนับสนุนการพัฒนา

เทคโนโลยีของอุตสาหกรรมไทย ศูนย์บริหารจัดการ

เทคโนโลยี สำนักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

แห่งชาติ (สวทช) ปี พ.ศ.2550-2551. 26 หน้า.

[9] วราวุฒิ ครูส่ง. 2552. การเพิ่มประสิทธิภาพ

การสร้างกรดในกระบวนการผลิตน้ำส้มสายชูหมักใน

ถังหมักขนาด 600 ลิตร. รายงานการวิจัยฉบับสมบูรณ์ ทุน

วิจัยโครงการสนับสนุนการพัฒนาเทคโนโลยีของ

อุตสาหกรรมไทย ศูนย์บริหารจัดการเทคโนโลยี

สำนักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ

(สวทช) ปี พ.ศ.2548-2550. 16 หน้า.

[10] A. Enenkel, Control arrangement for a vinegar

fermentation process, US4773315,1988.

[11] A. Okuhara, Production of vinegar with bacteria on

support, US4661356, 1987.

[12] B.J. Softly, A.S. Huang, Cider vinegar flavor, US

4701336, 1987.

[13] C. Ghommidh, J.M. Navarro, G. Durand, A study

of acetic acid production by immobilized Acetobacter

cells: oxygen transfer, Biotech Bioeng, 24 (1982a), pp.

605-617.

[14] C. Ghommidh, J.M. Navarro, R.A. Messing, A

study of acetic acid production by immobilized

Acetobacter cells: product inhibition effects, Biotech

Bioeng, 24 (1982b), pp. 1991-1999.

[15] E. Entani, S. Fujiyama, S. Ohmori, H. Masai,

Novel bacterium, Acetobacter altoacetogenes MH-24,

useful for the fermentation production of vinegar, US

4654306, 1987.

[16] E.R. Suresh, S. Ethiraj, Utilization of overripe

bananas for vinegar production, Tropical Sci, 31

(1991), pp. 317-320.

[17] F. Nodes, Process for the batchwise preparation

of vinegar, US4569845, 1986.

[18] G. Fregapane, H. Rubio-Fernandez, M.D.

Salvador, Influence of fermentation temperature on

semi-continuous acetification for wine vinegar

production, Eur Food Res Tech, 213 (2001)

pp. 61-66.

[19] G. Fregapane, H. Rubio-Fernandez,

M.D. Salvador, Continuous production of wine vinegar

in bubble column reactors of up to 60-litre capacity,

Eur Food Res Tech, 216 (2003), pp. 63-67.

[20] G.S. Kocher, K.L. Kalra, R.P. Phutela,

Comparative production of sugarcane vinegar

by different immobilization techniques,

J Inst Brew 112 (2006), pp. 264-266.

[21] H.A. Aeschbach, Method for the production of

fermentation vinegar, US4358463, 1982.

21




[22] I. de Ory, L.E. Romero, D. Cantero, Optimization

of immobilization conditions for vinegar production.

Siran, wood chips and polyurethan foam as carriers for

Acetobacter aceti, Process Biochem 39 (2003), pp.

547-555.

[23] I. de Ory, L.E. Romero, D. Cantero, Operation in

semi-continuous with a closed pilot plant scale acetifier

for vinegar production, J Food Eng, 63(2004),

pp. 39-45.

[24] I. Garcia-Garcia, D. Cantero-Moreno,

C. Jimenez-Ot, S. Baena-Ruano, J.Jimenez-Hornero,

I. Santos-Duenas, J.Bonilla-Venceslada, F. Barja,

Estimating the mean acetification rate via on-line

changes in ethanol during a semi-continuous vinegar

production cycle, J Food Eng, 80 (2007), pp. 460-464.

[25] J. Horiuchi, T. Kanno, M. Kobayashi, New

vinegar production from onions, J Biosci Bioeng,

88 (1999), pp. 107-109.

[26] J. Horiuchi, K. Tabata, T. Kanno,

M. Kobayashi, Continuous acetic acid production by a

packed bed bioreactor employing charcoal pellets

derived from waste mushroom medium, J Biosci

Bioeng, 89 (2000), pp. 126-130.

[27] J. Horiuchi, K. Tabata, T. Kanno,

M. Kobayashi, Continuous acetic acid production by a

packed bed bioreactor employing charcoal pellets

derived from waste mushroom medium, J Biosci

Bioeng, 89 (2000), pp. 126-130.

[28] K. Fleury, V. Kalina, J. Zell, Trickle process for

vinegar production, US5427803,1995.

[29] M. Macius, I. Caro, D. Cantero, Optimum

operating conditions in closed system industrial

acetifiers (semi-continuous operation): a study by

computer simulation, Chem Eng J, 65 (1997),

pp. 201-207.

[30] M.R. Adams, Vinegar, In J.B. Wood, Editor,

Microbiology of fermented food, Blackie Academic and

Professional, London (1985), pp. 1-44.

[31] M.Tamai, O. Maruko, T. Kado, Improvement of the

vinegar brewing process using bioreactor. VI. Effect of

medium feeding rate on continuous production of

vinegar at high acidity by partial discharging of cell

concentration broth, J Japanese Soc Food

Sci Tech, 44 (1997), pp. 862-870.

[32] N. Garg, D.K. Tandon, S.K. Kalra,

N. Garg, Production of mango vinegar by immobilized

cells of Acetobacter aceti, J Food Sci Tech Mysore, 32

(1995), pp. 216-218.

[33] S. Arnold, T. Becker, A. Delgado, F. Emde, A.

Enenkel, Optimizing high strength acetic acid

bioprocess by cognitive methods in an unsteady state

cultivation, J Biotechnology 97 (2002), pp. 133-145.

[34] S. Ethiraj, E.R. Suresh, Studies on the mango

processing wastes for production of vinegar,

J Food Sci Tech Mysore, 29 (1992), pp. 48-50.

[35] S. Krishnankutty, Products from matured coconut

water, Indian Coconut J, 26 (1995), pp.12-13.

[36] W. Krusong, A. Vichitraka,

S. Pornpakdeewattana, Luffa sponge as supporting

material of Acetobacter aceti WK for corn vinegar

production in semi-continuous process, KMITL Sci J,

7 (2007), pp. 63-68.

[37] W. Potachareon, R.R. Navarro, P. Budhaka,

K. Suzuki, K. Komagata, Isolation and identification of

acetic acid bacteria from fermented foods in Thailand,

Proceedings of international conference on asian

network on microbial research, Chiang Mai, Thailand

(1999).

[38] T. Kubota, I. Itoh, S. Tanijiri, Process for

producing rice vinegar, US4897272, 1990.

[39] H.M. Tuckett, A.W. Nichol, T.J. Harden,

Production of pickling vinegar from acid whey,

Australian J. Dairy Tech, 51 (1996), pp. 53-57.

Documents

Vinegar