เทคโนโลยีหมึกพิมพ์ตรงบนอาหารและยาปลอดภัยหรือไม่?
รศ.ดร.จันทิรา โกมาสถิตย์
(D. Eng., Material Engineering, Gifu U., Japan)
เทคโนโลยีการพิมพ์ดิจิทัลนับว่าก้าวหน้ามากมาย แพร่หลายไปสู่อุตสาหกรรมแทบทุกประเภทแล้ว หลายท่านน่าจะได้เห็นเครื่องพิมพ์ระบบดิจิทัลที่สามารถพิมพ์ตกแต่งบนอาหารได้โดยตรง เครื่องพิมพ์ที่กล่าวถึงนี้ แน่นอนว่าเป็นเครื่องพิมพ์ระบบพ่นหมึก (Inkjet printing) เพราะระบบเครื่องพิมพ์เอื้ออำนวยต่อการพิมพ์รูปทรงต่าง ๆ หัวพิมพ์พ่นหมึกลงบนวัสดุโดยไม่ต้องประกบสัมผัสผิววัสดุพิมพ์ (substrate) ดังที่ได้เคยเล่าไว้ในฉบับก่อน ๆ หน้า ซึ่งน่าจับตามองว่าจะทำให้อุตสาหกรรมอาหารและบรรจุภัณฑ์คึกคักมากขึ้น เป็นนวัตกรรมเทคโนโลยีการพิมพ์ดิจิทัลที่เพิ่มมิติด้านสร้างสรรค์อาหาร ให้มีการออกแบบและพิมพ์ลวดลาย โดยสามารถพิมพ์ภาพที่มีระดับโทนสีความละเอียดสูงได้อย่างดี
การพัฒนาหมึกพิมพ์ดิจิทัลสำหรับพ่นพิมพ์ลงชิ้นงานที่เป็นอาหาร รวมถึงพวกยารับประทาน ในท้องตลาดพบว่ามีทั้งเครื่องพิมพ์หัวพิมพ์ชนิดแรงดันเพียโซ (Piezo inkjet) และหัวพิมพ์ชนิดแรงดันความร้อน (Thermal inkjet) เช่น พิมพ์ 6 สี CMYKWW หรือ CMYKLcLm ความละเอียด 5760 x 1440 dpi
กุญแจที่ทำให้นวัตกรรมการพิมพ์ตกแต่งบนอาหารนี้ก้าวหน้า เปิดกว้างในอุตสาหกรรมอาหารขึ้นมา คือ หมึกพิมพ์ Edible ink ซึ่งเป็นหมึกที่ใช้พิมพ์ลงบนผิวหน้าอาหารโดยตรง ด้วยการพัฒนาเทคโนโลยีในปัจจุบัน ทำให้สามารถพัฒนาสีสันให้มีความสดใสมากขึ้น ต่างจากสีในยุคเดิมที่ใช้สีย้อมสกัดจากพฤกษาและมีค่าสีที่จำกัด อย่างไรก็ตามสารให้สีที่ใช้เป็น Edible ink ต้องผ่านการรับรองการตรวจสอบด้านอาหารและยาว่าปลอดภัย ประการแรกคือสารให้สีของหมึก มีใช้ทั้งชนิด 1) สีสกัดธรรมชาติ และ 2) สีย้อมสังเคราะห์ สำหรับเป็นสีผสมอาหาร องค์ประกอบหมึกพิมพ์อย่างอื่น ได้แก่ สารช่วยติดสี (mordant) สารยึด (binder) ตัวทำละลาย และสารเติมแต่ง เป็นเรื่องท้าทายที่ต้องผสมกันจนได้ค่าความหนืดและแรงตึงผิวที่สามารถพ่นพิมพ์ออกมาและพิมพ์ลงบนผิวหน้าของอาหารนั้น ๆ ได้ด้วยความคมชัด สีสันสวยงาม
สารให้สี เป็นสีที่ใช้ในอุตสาหกรรมอาหาร 1) dye และ pigment สกัดจากธรรมชาติ สามารถสกัดได้จากทั้งพืชและสัตว์ จากใบ ผล ลำต้น เช่น สีจากเมล็ดคำแสด เปลือกวอลนัท แก้วมังกร ทับทิม ใบฝรั่ง เปลือกส้ม ฯลฯ 2) สีย้อมสังเคราะห์ เกรดผสมอาหาร
สารช่วยติดสี เช่น สารส้ม ทำหน้าที่ให้สารสียึดติดบนวัสดุพิมพ์ได้ ช่วยเพิ่มความทนทานของสี
สารยึด (Edible binder) ทำหน้าที่ยึดสารสีและส่วนประกอบของหมึกให้ยึดเกาะบนวัสดุพิมพ์ เป็นสารข้น ควบคุมความข้นหนืดของหมึกพิมพ์ ซึ่งเป็นตัวแปรสำคัญต่อสมบัติทางการพิมพ์ printability และ runability สำหรับระบบ inkjet printing สารยึดสำหรับ edible ink สกัดได้จากสารธรรมชาติ เช่น สารเจลาติน แป้งจากข้าวโพด หัวมัน ยางไม้ (อาทิ กัมอารบิก) สารสกัดจากสาหร่าย สารสกัดไคโตซาน เห็ด รา ฯลฯ รายงานวิจัยต่าง ๆ ได้ทดลองผลิต Edible ink โดยใช้สารยึดหลายชนิด เช่น สารซอร์บิทอลร่วมกับกัมอารบิก สารคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลส ไม่ว่าจะใช้สารยึดชนิดใดก็สมบัติที่ต้องการคือ สามารถละลายน้ำได้ ให้ค่า pH เป็นกลาง และก็ตามค่าความหนืดและสภาพการไหลเหมาะสมต่อระบบพ่นหมึกของเครื่องพิมพ์ inkjet นอกจากนี้สารยึดประเภทพอลิเมอร์สังเคราะห์ ก็ยังคงนำมาใช้ ได้แก่ สารพวกพอลิไกลคอล อาทิ สาร PPG และ สาร PEG
ตัวทำละลายและสารเติมแต่ง ตัวทำละลายสำหรับ Edible ink ทำหน้าที่ละลายส่วนประกอบหมึก ควบคุมความข้นหนืด สภาพการไหลของหมึก และให้สภาพกระจายตัวของส่วนประกอบในหมึกคงที่ เพื่อรักษาสภาพความหนืด การไหล รวมทั้งระดับความเข้มสี ทั้งตัวทำละลายและสารเติมแต่งสำหรับ Edible ink ต้องเลือกใช้ชนิดที่ไม่เป็นอันตรายต่อร่างกายเมื่อบริโภคอาหารเข้าไป น้ำเป็นตัวทำละลายที่ใช้เป็นหลักในหมึกชนิดนี้ นอกจากนี้ตัวอย่างสารที่ใช้ได้ทดแทนสารสังเคราะห์ในหมึกพิมพ์ที่ปรากฏในรายงานวิจัย ได้แก่ สารโพรพิลีนไกลคอล, โมโนเมทิลอีเทอร์, บิลท็อกซีเอทานอล, แอลกอฮอล์ที่รับประทานได้ และสารเมทิลเซลลูโลส
แนวโน้มของ Edible ink คือ การค้นคว้าทดลองวิจัย ค้นหาสารสกัดธรรมชาติที่ปลอดภัย รับประทานได้จากแหล่งผักผลไม้ ทั้งจากผลผลิตเหลือใช้ กากทิ้งทางการเกษตร ให้สามารถนำมาใช้เป็นส่วนประกอบสำหรับ edible ink ได้ทั้งหมด เมื่อพิจารณาการใช้งานต่อบรรจุภัณฑ์นั้น มีรายงานว่าหมึกชนิดนี้นำไปพิมพ์เป็นเซ็นเซอร์ในการผลิต smart packaging สำหรับบรรจุภัณฑ์อาหาร ที่แน่ ๆ การพัฒนา edible ink เอื้อประโยชน์ต่อแนวคิด sustainable packaging นั่นคือ มีผลให้สามารถลดวัสดุบรรจุภัณฑ์ให้เป็นชั้นเดียวได้เพราะ edible ink สามารถสัมผัสอาหารได้ จึงเหมาะที่สุดสำหรับ food contact packaging
