บริการสกัดด้วยคาร์บอนไดออกไซด์เหนือวิกฤต (Supercritical CO₂ Extraction Service)

สารสะอาดสำหรับตลาดที่ตรวจเข้ม

เมื่อวิธีผลิตกลายเป็นข้อมูลที่ต้องบอกได้

สิบปีก่อน วิธีสกัดเป็นเรื่องหลังบ้านที่ไม่มีใครถาม ทุกวันนี้ไม่ใช่แบบนั้นแล้ว

ผู้ซื้อวัตถุดิบในตลาดต่างประเทศให้ความสำคัญกับตัวทำละลายตกค้างมากขึ้นทุกปี และมักส่งรายการทดสอบมาให้ก่อนตกลงซื้อ ขณะที่ผู้บริโภคปลายทางเองก็อ่านฉลากละเอียดกว่าเดิมมาก สำหรับผลิตภัณฑ์ที่วางตำแหน่งในกลุ่มพรีเมียมหรือกลุ่มธรรมชาติ วิธีสกัดจึงกลายเป็นข้อมูลที่ต้องบอกได้และต้องพิสูจน์ได้

การสกัดด้วยคาร์บอนไดออกไซด์เหนือวิกฤตตอบโจทย์นี้โดยตรง เพราะเมื่อกระบวนการจบ ก๊าซจะระเหยออกไปหมดโดยไม่เหลืออะไรค้างในสารสกัด ไม่ใช่เพราะเรากำจัดออกได้ดี แต่เพราะโดยธรรมชาติของกระบวนการแล้วมันไม่มีอะไรให้ค้าง

บทความนี้อธิบายว่ากระบวนการทำงานอย่างไร สารกลุ่มไหนที่วิธีนี้ทำได้ดี กลุ่มไหนที่เราจะแนะนำให้ใช้วิธีอื่นที่ประหยัดกว่า และวิธีประเมินว่าส่วนต่างของราคาคุ้มกับงานของคุณหรือไม่

ของไหลเหนือวิกฤตคืออะไร

คาร์บอนไดออกไซด์ที่เรารู้จักเป็นก๊าซที่ความดันและอุณหภูมิปกติ แต่เมื่อถูกทำให้มีทั้งความดันและอุณหภูมิสูงกว่าจุดวิกฤต (Critical Point) มันจะเข้าสู่สภาวะที่เรียกว่าของไหลเหนือวิกฤต (Supercritical Fluid)

ในสภาวะนี้มันมีคุณสมบัติผสมที่แปลก คือมีความหนาแน่นใกล้เคียงของเหลว จึงละลายสารได้เหมือนตัวทำละลาย แต่ยังแทรกซึมเข้าไปในเนื้อวัตถุดิบได้ดีเหมือนก๊าซ คุณสมบัติสองอย่างนี้รวมกันทำให้มันเข้าถึงทุกซอกของวัตถุดิบและดึงสารออกมาได้ในเวลาเดียวกัน

สิ่งที่ทำให้วิธีนี้ควบคุมได้ละเอียดกว่าที่คนคิดคือ ความสามารถในการละลายเปลี่ยนไปตามความดันและอุณหภูมิ การปรับสองค่านี้จึงเป็นการเลือกว่าจะดึงสารกลุ่มไหนออกมาและจะทิ้งกลุ่มไหนไว้ในวัตถุดิบ ในทางปฏิบัติหมายความว่าเราสามารถแยกสารกลุ่มต่างกันจากวัตถุดิบชุดเดียวกันได้เป็นขั้น ๆ ซึ่งวิธีสกัดอื่นทำไม่ได้

เมื่อจบกระบวนการ เพียงลดความดันลง คาร์บอนไดออกไซด์จะกลับเป็นก๊าซและแยกตัวออกจากสารสกัดเอง แล้วถูกเก็บกลับเข้าระบบเพื่อใช้ใหม่ในรอบถัดไป

ข้อได้เปรียบที่จับต้องได้ในทางธุรกิจ

ไม่มีตัวทำละลายอินทรีย์ตกค้าง ข้อนี้ไม่ได้แค่ดูดีบนฉลาก แต่ลดรายการทดสอบที่ต้องทำและลดข้อโต้แย้งกับผู้ซื้อปลายทาง ตัวทำละลายตกค้างเป็นรายการที่มีแนวทางสากลกำหนดเกณฑ์ไว้ชัดเจน (International Council for Harmonisation of Technical Requirements for Pharmaceuticals for Human Use, 2021) และเป็นรายการที่ทำให้หลายลอตถูกตีกลับจากผู้นำเข้า

อุณหภูมิทำงานต่ำ เหมาะกับสารที่สลายตัวเมื่อโดนความร้อน ซึ่งเป็นกลุ่มที่การกลั่นด้วยไอน้ำทำไม่ได้ เพราะการกลั่นต้องใช้ความร้อนถึงจุดเดือดของน้ำ

เลือกดึงสารได้ ปรับสภาวะเพื่อแยกสารกลุ่มต่างกันจากวัตถุดิบชุดเดียวกัน ทำให้ได้ผลิตภัณฑ์มากกว่าหนึ่งรายการจากวัตถุดิบชุดเดียว ซึ่งเปลี่ยนสมการต้นทุนได้อย่างมีนัยสำคัญ

กลิ่นและสีใกล้เคียงวัตถุดิบตั้งต้น เป็นข้อได้เปรียบในผลิตภัณฑ์ที่ผู้บริโภคตัดสินจากประสบการณ์การใช้ เช่น น้ำมันขิงที่ยังมีกลิ่นเผ็ดร้อนตามธรรมชาติ หรือสารสกัดพริกที่ยังมีสีแดงสด

ข้อจำกัดที่เราบอกคุณตรง ๆ

ต้นทุนต่อรอบสูงกว่าการสกัดด้วยเอทานอลอย่างมีนัยสำคัญ เพราะระบบต้องทำงานที่ความดันสูงตลอดรอบ ซึ่งกินพลังงานและต้องการอุปกรณ์ที่ทนความดันได้

และวิธีนี้ไม่เหมาะกับสารที่ชอบน้ำมาก เช่น สารกลุ่มโพลีแซ็กคาไรด์ น้ำตาล และสารกลุ่มที่มีขั้วสูง เพราะคาร์บอนไดออกไซด์ละลายสารกลุ่มนี้ได้ไม่ดี หากสารเป้าหมายของคุณอยู่ในกลุ่มนี้ เราจะแนะนำการสกัดด้วยน้ำหรือเอทานอลแทน เพราะการเลือกวิธีที่ไม่ตรงกับสารคือการเสียทั้งวัตถุดิบและงบประมาณไปพร้อมกัน

ในบางกรณีเราเติมสารช่วยที่มีขั้วในสัดส่วนน้อยเข้าไปในระบบเพื่อขยายขอบเขตสารที่ดึงได้ แต่ทางเลือกนี้ทำให้ต้องกลับมาตรวจตัวทำละลายตกค้างอีกครั้ง ซึ่งลดข้อได้เปรียบข้อแรกของวิธีนี้ลง เราจึงเสนอเฉพาะเมื่อจำเป็นและแจ้งผลกระทบให้ทราบก่อนเสมอ

สารกลุ่มไหนที่วิธีนี้ทำได้ดีที่สุด

น้ำมันหอมระเหยและโอลีโอเรซิน จากพริกไทย ขิง ขมิ้น และพริก เป็นกลุ่มที่ให้ผลต่างจากการกลั่นด้วยไอน้ำอย่างเห็นได้ชัด เพราะได้ทั้งสารระเหยและสารไม่ระเหยที่ให้รสและสีมาพร้อมกัน ทำให้ใกล้เคียงวัตถุดิบสดมากกว่า

แคโรทีนอยด์ สารสีจากผลไม้และพืชที่ไวต่อทั้งความร้อนและแสง กลุ่มนี้ใช้ในทั้งอาหารเสริมและเครื่องสำอาง และเป็นกลุ่มที่ราคาต่อกิโลกรัมสูงพอจะรองรับต้นทุนของวิธีนี้

สารกลุ่มไม่ชอบน้ำ เช่น วิตามินที่ละลายในไขมันและสเตอรอลจากพืช ซึ่งเป็นส่วนผสมที่โรงงานผลิตสกินแคร์ให้ความสนใจ

น้ำมันจากเมล็ด ที่ต้องการคงกรดไขมันไม่อิ่มตัวไว้ครบ และต้องการหลีกเลี่ยงการใช้ตัวทำละลาย

ขั้นตอนการทำงานของเรา

การประเมินความเหมาะสม เริ่มจากดูว่าสารเป้าหมายของคุณอยู่ในกลุ่มที่คาร์บอนไดออกไซด์ละลายได้ดีหรือไม่ ขั้นนี้เราให้คำตอบตรงไปตรงมา รวมถึงกรณีที่คำตอบคือควรใช้วิธีอื่น

การเตรียมวัตถุดิบ อบแห้งจนความชื้นลงถึงระดับที่เหมาะสม และบดให้ได้ขนาดที่ของไหลเข้าถึงได้ทั่ว ความชื้นที่สูงเกินไปเป็นสาเหตุที่พบบ่อยที่สุดของผลผลิตต่ำในวิธีนี้ เพราะน้ำไปขวางการเข้าถึงของคาร์บอนไดออกไซด์

การทดลองหาสภาวะ สำหรับวัตถุดิบใหม่ เราเดินรอบทดลองเพื่อหาความดันและอุณหภูมิที่ให้ผลดีที่สุด ก่อนจะนำวัตถุดิบทั้งลอตเข้าสู่กระบวนการ

การสกัดจริง เดินรอบตามสภาวะที่กำหนด พร้อมบันทึกค่าตลอดรอบเพื่อใช้เป็นข้อมูลทางเทคนิคประกอบเอกสาร และเพื่อให้ทำซ้ำได้ในรอบถัดไป

การเก็บและวิเคราะห์ บรรจุในภาชนะที่เหมาะกับสารแต่ละชนิด และวิเคราะห์องค์ประกอบพร้อมออกใบรายงานผลรายลอต

สิ่งที่คุณต้องเตรียม

ชื่อพืช ส่วนที่ใช้ และสารเป้าหมาย พร้อมปริมาณวัตถุดิบที่มีในมือ โดยมีขั้นต่ำต่อรอบที่เราแจ้งให้ทราบหลังประเมินงาน วัตถุดิบควรอบแห้งและบดมาแล้ว หรือแจ้งให้เราดำเนินการให้

ควรส่งข้อกำหนดของผู้ซื้อปลายทางมาตั้งแต่ต้น เพราะข้อกำหนดบางข้อมีผลต่อการตั้งสภาวะการสกัด ไม่ใช่แค่ต่อรายการทดสอบ และหากพืชที่ใช้อยู่ในข่ายที่ต้องขออนุญาตก่อนนำทรัพยากรชีวภาพไปใช้ประโยชน์เชิงพาณิชย์ เราตรวจสอบสถานะให้ก่อนรับงาน (Secretariat of the Convention on Biological Diversity, 2011)

สิ่งที่คุณจะได้รับ

สารสกัดที่ปราศจากตัวทำละลายอินทรีย์ ใบรายงานผลวิเคราะห์รายลอต ข้อมูลสภาวะการผลิตที่ใช้จริงสำหรับใช้อ้างอิงในเอกสารทางเทคนิคและการยื่นขออนุญาต และรายงานอัตราผลผลิตที่ได้จริงเพื่อใช้คำนวณต้นทุนรอบถัดไป

อ่านสเปกของผู้ให้บริการสกัด CO₂ ให้เป็น

เมื่อคุณขอใบเสนอราคาจากผู้ให้บริการสกัดด้วยคาร์บอนไดออกไซด์เหนือวิกฤตหลายเจ้า คุณจะพบว่าเอกสารที่ได้มาต่างกันมากทั้งในรายละเอียดและในสิ่งที่เลือกจะไม่บอก การรู้ว่าควรมองหาอะไรจะช่วยให้คุณเทียบข้อเสนอได้อย่างมีความหมาย แทนที่จะเทียบแค่ราคาต่อกิโลกรัม

สิ่งแรกที่ควรมองหาคือช่วงความดันและอุณหภูมิที่เครื่องทำได้ ไม่ใช่ค่าที่ใช้กับงานของคุณ แต่คือขีดความสามารถสูงสุดของระบบ เพราะสารต่างกลุ่มต้องการสภาวะต่างกัน และเครื่องที่ทำความดันได้จำกัดจะสกัดสารที่มีขั้วสูงขึ้นมาได้ยาก ผู้ให้บริการที่ตอบเรื่องนี้ได้ทันทีมักเป็นผู้ที่เดินเครื่องเองจริง ไม่ใช่ผู้ที่รับงานแล้วส่งต่อ

สิ่งที่สองคือเรื่องตัวทำละลายร่วม คาร์บอนไดออกไซด์เพียงอย่างเดียวดึงสารที่ไม่มีขั้วได้ดี แต่สำหรับสารหลายกลุ่มต้องเติมเอทานอลปริมาณเล็กน้อยเข้าไปช่วย ซึ่งไม่ใช่เรื่องผิดและไม่ทำให้เลิกเรียกว่าการสกัดด้วยของไหลเหนือวิกฤตได้ แต่เป็นข้อมูลที่ต้องปรากฏในเอกสาร เพราะมีผลต่อการเคลมบนฉลากและต่อรายการตัวทำละลายตกค้างที่ต้องตรวจ ผู้ให้บริการที่ไม่ระบุเรื่องนี้เลย คือผู้ที่คุณควรถามตรง ๆ

สิ่งที่สามคือวิธีคิดผลได้ ตัวเลขผลได้ที่แจ้งกันมักคิดจากน้ำหนักวัตถุดิบแห้ง แต่บางรายคิดจากน้ำหนักที่รับเข้ามาซึ่งยังมีความชื้นอยู่ ทำให้ตัวเลขดูดีกว่าโดยไม่ได้ผิด ควรถามให้ชัดว่าคิดบนฐานไหน และควรถามด้วยว่าผลได้ที่แจ้งมาจากการทดลองระดับใด เพราะค่าที่ได้จากเครื่องขนาดเล็กในห้องปฏิบัติการมักสูงกว่าค่าที่ได้จริงในระดับการผลิต

สิ่งสุดท้ายคือเรื่องการล้างระบบระหว่างงาน ถ้าเครื่องเดียวกันเพิ่งสกัดพืชที่มีกลิ่นแรงหรือมีสารที่คุณไม่ต้องการให้ปนมา ขั้นตอนการล้างและการยืนยันว่าล้างสะอาดคือสิ่งที่ควรมีเป็นเอกสาร ไม่ใช่คำรับปากทางโทรศัพท์ เราถือว่าเรื่องนี้เป็นส่วนหนึ่งของข้อเสนอ ไม่ใช่ส่วนเสริม

คำถามที่พบบ่อย (FAQ)

Q: แพงกว่าวิธีอื่นมากไหม และคุ้มเมื่อไร

A: สูงกว่าการสกัดด้วยเอทานอลอย่างชัดเจน แต่ควรเทียบที่ต้นทุนรวมไม่ใช่ราคาต่อรอบ เพราะบางกรณีประหยัดค่าทดสอบตัวทำละลายตกค้าง ลดขั้นตอนทำให้บริสุทธิ์ และเปิดตลาดที่วิธีอื่นเข้าไม่ได้ เกณฑ์ง่าย ๆ ที่เราใช้แนะนำคือ ถ้าราคาขายต่อกิโลกรัมของสารสกัดสูงพอ หรือถ้าตลาดปลายทางกำหนดว่าต้องไม่มีตัวทำละลาย วิธีนี้จึงคุ้ม

Q: เขียนบนฉลากว่าอะไรได้บ้าง

A: ระบุวิธีสกัดได้ตามข้อเท็จจริง และระบุว่าไม่มีตัวทำละลายอินทรีย์ตกค้างได้เมื่อมีผลวิเคราะห์รองรับ แต่การเขียนสรรพคุณของผลิตภัณฑ์ยังต้องอยู่ในกรอบที่กฎหมายกำหนดตามประเภทผลิตภัณฑ์ ซึ่งไม่ได้เปลี่ยนเพราะวิธีสกัด

Q: เทียบกับการบีบเย็นอย่างไร

A: การบีบเย็นได้เฉพาะน้ำมันที่บีบออกมาได้ด้วยแรงกล ส่วนคาร์บอนไดออกไซด์เหนือวิกฤตดึงสารที่ละลายได้ออกมาทั้งหมด จึงได้ผลผลิตสูงกว่าและได้สารบางกลุ่มที่การบีบไม่ได้ แต่ต้นทุนสูงกว่ามาก สำหรับเมล็ดที่มีน้ำมันสูงและตลาดยอมรับคำว่าสกัดเย็น การบีบเย็นมักคุ้มกว่า

Q: ทำลอตทดลองก่อนได้ไหม

A: ได้ และแนะนำสำหรับวัตถุดิบที่ยังไม่เคยผ่านกระบวนการนี้ เพราะสภาวะที่เหมาะสมต่างกันตามชนิดพืชและสารเป้าหมาย

Q: ใช้เวลากี่วัน

A: นับเป็นวันทำการต่อรอบ หากต้องเดินรอบทดลองก่อนจะใช้เวลาเพิ่มขึ้น ส่วนการวิเคราะห์นับแยกอีกส่วนหนึ่ง เราระบุจำนวนวันทำการทุกขั้นไว้ในใบเสนอราคา

ก้าวต่อไป

ส่งชื่อพืชและสารเป้าหมายมาที่ info@zubbbiotech.com หรือ LINE @zubbbiotech เราจะประเมินว่าวิธีนี้เหมาะกับงานของคุณหรือไม่ และเสนอทางเลือกอื่นหากมีวิธีที่ให้ผลใกล้เคียงในราคาที่ต่ำกว่า พร้อมกรอบราคาและระยะเวลากลับให้โดยเร็วที่สุด

ติดต่อสอบถามและขอใบเสนอราคา

ส่งรายละเอียดงานของคุณมาได้ที่ ติดต่อเรา หรือ LINE @zubbbiotech · โทร 089-056-5651 · 097-297-1777 · อีเมล info@zubbbiotech.com

แหล่งอ้างอิง (References)

1. International Council for Harmonisation of Technical Requirements for Pharmaceuticals for Human Use. (2021). Impurities: Guideline for residual solvents Q3C(R8).
2. Secretariat of the Convention on Biological Diversity. (2011). Nagoya Protocol on access to genetic resources and the fair and equitable sharing of benefits arising from their utilization to the Convention on Biological Diversity. United Nations.