Zero Waste "สับปะรดภูแล" เมื่อสับปะรดเป็นมากกว่าแค่สับปะรด
ผลพร้อมรับประทานของ "สับปะรดภูแล" มีของเสียเกิดขึ้นราว 60% ในขณะที่การส่งออกใส่ใจเรื่อง "ฉลากคาร์บอน" มากขึ้นเรื่อยๆ การใช้เทคโนโลยีและนวัตกรรมในการเข้ามาจัดการกับของเสียและคาร์บอนไปจนถึงการเพิ่มมูลค่าให้กับสับปะรดจึงกลายเป็นเรื่องสำคัญระดับจำเป็นเร่งด่วน
โดรน AI บินอยู่เหนือทุ่งสับปะรดกว้างใหญ่ในบ้านนางแล ต.บ้านดู่ อ.เมือง จ.เชียงราย หนึ่งในภารกิจสำคัญของสถาบันการศึกษาที่มาร่วมช่วยกันจัดการใน "โครงการการใช้นวัตกรรมเพื่อเพิ่มมูลค่าวัสดุเศษเหลือและการประเมินคาร์บอนฟุตพรินท์ในห่วงโซ่การผลิตและการแปรรูปสับปะรดภูแลของจังหวัดเชียงราย" ความสามารถพิเศษของมันคือ มีกล้องแบบพิเศษติดอยู่ที่ลำตัวเพื่อการวิเคราะห์ข้อมูลสภาพอากาศหรือ ปริมาณคาร์บอนที่ปล่อยออกมา แต่ทั้งหมดไม่ใช่แค่นั้น เรากำลังพูดถึงการจัดการกับไร่สับปะรดในสเกลใหญ่ ตั้งแต่การเพาะปลูก การแปรรูป และการเพิ่มมูลค่า ที่ได้ 3 สถาบันการศึกษาชั้นนำของไทยคือ มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี (มจธ.) มหาวิทยาลัยแม่ฟ้าหลวง และมหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ ร่วมมือกันเพื่อใช้เทคโนโลยีและนวัตกรรมมาจัดการกับสับปะรด ให้เป็นมากกว่าสับปะรด
รู้จักสับปะรดภูแล
สับปะรดภูแล คือส่วนผสมของสับปะรดนางแล (พันธุ์พื้นถิ่นของเชียงราย) และสับปะรดภูเก็ตที่มีชื่อเสียง กลายเป็น “สับปะรดภูแล” ที่สามารถเก็บเกี่ยวผลผลิตได้ทั้งปี และสามารถปลูกได้เฉพาะตำบลนางแล ตำบลท่าสุด และตำบลบ้านดู่ อ.เมือง จ.เชียงราย หากใครเคยชิมจะรู้ว่า ความแตกต่างของสับปะรดสายพันธุ์นี้กับสายพันธุ์อื่นเป็นอย่างไร ขอไม่สปอย ที่เชียงรายมีผลผลิตสับปะรดในแต่ละปีกว่าแสนตัน บางปีก็ 7-8 หมื่นตัน มีรายได้จากสับปะรดถึงปีละ 800 ล้านบาท
“สับปะรดภูแล” เป็นสินค้า GI ของเชียงราย หรือ ไม้ผลที่ได้รับการรับรองเป็นสิ่งบ่งชี้ทางภูมิศาสตร์ (Geographical Indication = GI) เช่นเดียวกับสินค้าจากชุมชนท้องถิ่นต่างๆ ของไทยที่ได้รับการรับรองเป็นสินค้า GI เช่น ส้มโอนครไชยศรี ไข่เค็มไชยา ปลากุเลาเค็มตากใบ เป็นต้น
สับปะรดภูแลมียอดสั่งซื้อจากประเทศจีนทั้งในรูปของผลสด ผลปอกเปลือกหรือตัดแต่งก่อนส่งออกติดต่อกันทุกปี จนทำให้ปัจจุบันมีพื้นที่ปลูกสับปะรดชนิดนี้ในจังหวัดเชียงรายมากกว่า 5 หมื่นไร่ มีผลผลิตมากกว่าหนึ่งแสนตันต่อปี
อย่างไรก็ตาม การผลิตสับปะรดภูแลมีวัสดุเศษเหลือเป็นจำนวนมาก มากถึง 60% ใน 1 ผล กว่าจะได้สับปะรดลูกน้อยๆ เนื้อแน่นชวนรับประทาน 60% ที่ว่านี้คือ ส่วนของเปลือกและตาสับปะรด และส่วนที่ทิ้งยังมีผลที่ถูกคัดออก เพราะไม่ได้มาตรฐานอีกจำนวนมาก ของเสียจึงถูกทิ้งเป็นจำนวนมหาศาลในแต่ละปี และส่วนใหญ่มักถูกนำส่งต่อไปเป็นอาหารสัตว์
แต่ใครจะรู้ว่า เศษเหลือทิ้งเหล่านั้นมีศักยภาพในการแปรรูปเป็นผลิตภัณฑ์มูลค่าสูงมากมาย
อย่างไรก็ตาม กระบวนการผลิตสับปะรดในขั้นตอนต่างๆ ทุกวันนี้ต้องคำนึงถึงการปลดปล่อยคาร์บอนเนื่องมาจากข้อกำหนดการนำเข้าสินค้าของต่างประเทศ รวมถึงผู้บริโภคที่ให้ความสำคัญกับ “ฉลากคาร์บอน” (Carbon Label) มากยิ่งขึ้น ดังนั้นการวิจัยเพื่อสร้าง “มูลค่าเพิ่มจากของวัสดุเศษเหลือในกระบวนการผลิต” จึงมีความสำคัญพอๆ กับ การเก็บตัวเลข “การปล่อยก๊าซเรือนกระจกของผลิตภัณฑ์สับปะรดภูแล” โดยวิธีการเก็บข้อมูลและโดยวิธีการใช้ภาพถ่ายทางอากาศ เพื่อทำให้สับปะรดภูแลของจังหวัดเชียงราย คงศักยภาพในการแข่งขันในตลาดประเทศจีนรวมถึงในประเทศอื่นๆ ได้อย่างต่อเนื่อง
จึงเป็นที่มาของ โครงการการใช้นวัตกรรมเพื่อเพิ่มมูลค่าวัสดุเศษเหลือและการประเมินคาร์บอนฟุตพรินท์ในห่วงโซ่การผลิตและการแปรรูปสับปะรดภูแลของจังหวัดเชียงราย โดยการสนับสนุนของสำนักงานการวิจัยแห่งชาติ โดย รศ. ดร.อนรรฆ ขันธะชวนะ อาจารย์คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี (มจธ.) ในฐานะหัวหน้าโครงการที่ได้แนะนำให้เราได้รู้จัก
นวัตกรรมเพื่อเพิ่มมูลค่าและลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกในกระบวนการปลูกและแปรรูปสับปะรดภูแล รวม 3 นวัตกรรมคือ
1. เครื่องไมโคร นาโนบับเบิล ยืดอายุสับปะรดภูแลแปรรูปส่งออก
2. โดรนและปัญญาประดิษฐ์ เพื่อวิเคราะห์แปลงปลูกสับปะรดภูแล
3. วัสดุเศษเปลือกสับปะรด สู่ผลิตภัณฑ์มูลค่าสูง เช่น น้ำตาลหายาก (Rare Sugar)
โดรนและปัญญาประดิษฐ์ วิเคราะห์การปล่อยก๊าซเรือนกระจก
การวิเคราะห์ข้อมูลคาร์บอนฟุตพริ้นท์ของกระบวนการการปลูกสับปะรดภูแลนั้น รศ. ดร.ทรงเกียรติ ภัทรปัทมาวงศ์ จากคณะวิศวกรรมศาสตร์ มจธ. หนึ่งในคณะวิจัย กล่าวว่า จะต้องทำการเก็บข้อมูลปริมาณทรัพยากรที่ใช้ทั้งหมดตั้งแต่ขั้นตอนการปลูกจนถึงกระบวนการเกี่ยวเก็บผลผลิต เช่น ปริมาณน้ำ ประเภทและปริมาณปุ๋ย สารเคมี น้ำมันเชื้อเพลิง เพื่อนำข้อมูลทั้งหมดมาคำนวณหาปริมาณคาร์บอนที่เกิดขึ้นและถูกปล่อยออกสู่ชั้นบรรยากาศจากการใช้ทรัพยากรทั้งหมด
“ใช้ข้อมูลปริมาณทรัพยากร เช่น ชนิดสารเคมี ข้อมูลปริมาณและความถี่ที่ใช้ เพื่อนำมาแปลงเป็นปริมาณการปลดปล่อยก๊าซเรือนกระจกหรือการปล่อยคาร์บอน โดยใช้วิธีการคำนวณขององค์การบริหารจัดการก๊าซเรือนกระจก (องค์การมหาชน) ซึ่งเป็นแนวทางการรับรองภายในประเทศ”
ผลพบว่า “วัสดุเศษเหลือทิ้ง” จุกและใบ หลังการเก็บผลผลิต ทำให้เกิด “ก๊าซเรือนกระจกมากที่สุด” หากทิ้งไว้ในไร่จนเกิดการย่อยสลายตามธรรมชาติจะปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ คิดเป็นร้อยละ 58 ของกระบวนการในไร่ทั้งหมด ลำดับรองลงมา คือ การใช้ปุ๋ย (ร้อยละ 26) และการใช้น้ำมันเชื้อเพลิง (ร้อยละ 15) ตามลำดับ
"น้ำตาลหายาก" เพิ่มมูลค่าเศษเหลือจากสับปะรดภูแล
ในส่วนของงานวิจัย “นวัตกรรมเพื่อเพิ่มมูลค่าวัสดุเศษเหลือจากการแปรรูปสับปะรดภูแล” ที่ทีมวิจัยจากคณะทรัพยากรชีวภาพและเทคโนโลยี มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี ร่วมกับมหาวิทยาลัยแม่ฟ้าหลวง จังหวัดเชียงราย ในการนำเปลือกเหลือทิ้งของสับปะรดภูแลมาแปรรูปเป็นผลิตภัณฑ์สารมูลค่าสูงอย่างน้ำตาลหายาก (Rare Sugar) ซึ่งเป็นสารให้ความหวานที่มีมูลค่าสูง นำมาใช้ในวงการอาหาร รวมถึงผลิตภัณฑ์เสริมอาหารที่มีประโยชน์ต่อสุขภาพของผู้บริโภค
รศ. ดร.วาริช ศรีละออง คณบดีคณะทรัพยากรชีวภาพและเทคโนโลยี มจธ. หัวหน้าโครงการวิจัย เล่าว่า “จากการวิเคราะห์คุณภาพของตาสับปะรดภูแลเหลือทิ้งทีมวิจัยพบว่ามีสารสำคัญหลายชนิดที่มีศักยภาพเพียงพอ และสามารถสกัดเป็นน้ำตาลหายาก (Rare Sugar) ที่เป็นสารมูลค่าสูงได้
“น้ำตาลหายาก”เป็นน้ำตาลโมเลกุลเดี่ยวที่หาได้ยากในธรรมชาติ พบในปริมาณน้อย แม้จะมีโครงสร้างคล้ายน้ำตาลทั่วไป แต่จะมีคุณสมบัติที่พิเศษมากกว่า คือ น้ำตาลให้ความหวานน้อย แต่มีความสามารถในการส่งเสริมให้จุลินทรีย์โพรไบโอติกส์ (Probiotics) ซึ่งเป็นจุลินทรีย์ดีในร่างกายเจริญเติบโตได้ดี รวมถึงยับยั้งการเจริญเติบโตของจุลินทรีย์ให้โทษในร่างกาย ส่งผลให้สุขภาพดีขึ้น ตรงกับโจทย์ความต้องการของคนในปัจจุบัน”
การสกัดน้ำตาลมูลค่าสูงจากเปลือกสับปะรดเริ่มต้นจากมหาวิทยาลัยแม่ฟ้าหลวงนำตาของสับปะรดที่ถูกตัดทิ้งไปทำการอบแห้งก่อนส่งมาวิเคราะห์คุณสมบัติทางเคมี และสกัดเป็นน้ำตาลหายากที่คณะทรัพยากรชีวภาพและเทคโนโลยี ซึ่งตาสับปะรดอบแห้งที่ได้จะถูกนำไปบดเป็นผงละเอียดเพื่อวิเคราะห์คุณสมบัติและนำไปใช้สำหรับการสกัดน้ำตาลหายาก โดยเลือกใช้วิธีทางชีววิทยาแทนการใช้สารเคมีในการสกัดแบบวิธีดั้งเดิม ด้วยการใช้จุลินทรีย์ที่มีความสามารถในการสกัดน้ำตาลหายากออกมาจากสับปะรดได้อย่างมีประสิทธิภาพ โดยจุลินทรีย์กับสับปะรดจะทำปฏิกิริยากันในเครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพ (Bio-Reactor) ที่่ควบคุมตัวแปรหลายอย่าง เช่น อุณหภูมิ ค่าความเป็นกรด-ด่าง และระยะเวลา จนได้เป็นสารสกัดน้ำตาลที่มีส่วนผสมของน้ำตาลหายาก ก่อนจะนำไปทำเป็นผงน้ำตาลด้วยกระบวนการทำแห้งแบบพ่นฝอย (Spray Dryer) ซึ่งผลผลิตที่ได้มีมูลค่าสูงขึ้นหลายเท่าตัวเมื่อเปรียบเทียบกับราคาของน้ำตาลที่บริโภคทั่วไป นอกจากนี้ยังสามารถต่อยอดเป็นสินค้าเพื่อสุขภาพของผู้บริโภคและยังเป็นผลิตภัณฑ์ที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมไปพร้อมกัน”
รศ. ดร. วาริช กล่าวเสริมอีกว่า ข้อมูลจากการศึกษาที่ผ่านมาของนักวิจัยกลุ่มต่างๆ ยังพบว่านอกจากน้ำตาลหายากที่สกัดได้จะมีประโยชน์ต่อจุลินทรีย์ดีในร่างกายแล้ว ยังมีฤทธิ์ในการต้านมะเร็ง ต้านอนุมูลอิสระ ป้องกันเบาหวาน โรคอ้วน และไขมันอุดตันในเส้นเลือด รวมถึงยังมีความเป็นไปได้ในการนำไปใช้ประโยชน์ด้านผลิตภัณฑ์เสริมอาหาร และนำไปใช้ในการรักษาคุณภาพสินค้าทางการเกษตร ซึ่งเป็นโจทย์ที่ทีมวิจัยตั้งใจจะทำในอนาคตด้วย
เทคโนโลยีฟองอากาศไมโครนาโนบับเบิ้ล (Micro Nano Bubble Technology)
การนำเทคโนโลยีเครื่องผลิตฟองอากาศขนาดเล็กระดับไมโครนาโนมาใช้กับสับปะรดภูแล เนื่องจากผักหรือผลไม้ตัดแต่งพร้อมทาน จะต้องไม่มีการปนเปื้อนของเชื้อจุลินทรีย์หรือเชื้อที่ก่อโรค เช่น เชื้ออีโคไล เชื้อยีสต์ ซาโมเนลล่า เกินกว่ามาตรฐานที่สำนักงานคณะกรรมการอาหารและยา (อย.) กำหนด จึงต้องมีกระบวนการล้างทำความสะอาดอย่างดี
เพราะสามารถช่วยลดปริมาณเชื้อจุลินทรีย์ปนเปื้อนในสัปปะรดภูแลตัดแต่งพร้อมบริโภคได้ 30% เมื่อเปรียบเทียบกับวิธีการดั้งเดิม และลดการใช้สารเคมีในการฆ่าเชื้อกว่า 50% ทางคณะวิจัยนำโดย รศ.ดร.ณัฐชัย พงษ์ประเสริฐ อาจารย์คณะทรัพยากรชีวภาพและเทคโนโลยี มหาวิทยาลัยพระจอมเกล้าธนบุรี (มจธ.) หัวหน้าทีมนักวิจัยและผู้พัฒนาเครื่องล้างผัก ผลไม้จึงคาดหวังว่า หลังจากนี้เทคโนโลยีไมโครนาโนบับเบิ้ลจะมีผู้นำใช้จริงกับอุตสาหกรรมอื่นๆ ในสเกลที่ใหญ่กว่านี้ต่อไป