โดย ปาริชาติ เทียนจุมพล และคณะ
มหาวิทยาลัยเชียงใหม่
ผลผลิตด้านการเกษตรในกลุ่มเมล็ดพืช (grain) ที่มีความสำคัญต่อระบบเศรษฐกิจของประเทศไทย นอกจากข้าวแล้วยังมีข้าวโพดและถั่วเหลือง ซึ่งมีความต้องการใช้ในประเทศในปริมาณที่ค่อนข้างสูง โดยเฉพาะอุตสาหกรรมอาหารและอุตสาหกรรมอาหารสัตว์ และกำลังการผลิตภายในประเทศไม่เพียงพอกับความต้องการใช้ประโยชน์ รวมถึงพืชที่กำลังมาแรงในขณะนี้และมีปริมาณความต้องบริโภคเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องก็คือ กาแฟ และปัญหาสำคัญในการผลิตเมล็ดพืชแต่ละชนิดแตกต่างกันไปตามปัจจัยและเงื่อนไข ซึ่งปัญหาที่สำคัญประการหนึ่ง คือ การควบคุมคุณภาพโดยเฉพาะผลผลิตที่มีปริมาณการผลิตสูงและมีคู่แข่งจำนวนมากทั้งตลาดภายในและต่างประเทศ คือ ข้าว และผลผลิตที่มีมูลค่าสูงและผู้บริโภคให้ความสำคัญกับคุณภาพอย่างมาก คือ กาแฟ
ดังนั้นคณะนักวิจัยของมหาวิทยาลัยเชียงใหม่ ภายใต้การสนับสนุนอย่างต่อเนื่องจาก ศูนย์นวัตกรรมเทคโนโลยีหลังการเก็บเกี่ยว กระทรวงการอุดมศึกษา วิทยาศาสตร์ วิจัยและนวัตกรรม ในการศึกษาวิจัยเพื่อนำเทคโนโลยีแบบไม่ทำลาย (non-destructive technology) ด้วยเนียร์อินฟราเรดสเปกโทรสโกปี (near infrared spectroscopy, NIRS) มาใช้ประโยชน์ในด้านการผลิตสินค้าเกษตรของประเทศไทย โดยเฉพาะการตรวจวิเคราะห์คุณภาพ ซึ่งเป็นขั้นตอนที่สำคัญในกระบวนการจัดการหลังการเก็บเกี่ยว เนื่องจากส่งผลต่อคุณภาพผลผลิต ราคาจำหน่าย และต้นทุนการผลิต จึงได้พัฒนาเครื่องต้นแบบการตรวจสอบคุณภาพเมล็ดกาแฟ (Mini-NIR) ประกอบด้วย 4 ส่วนประกอบหลัก คือ
- แหล่งกำเนิดแสง
- ชุดวางตัวอย่าง
- ชุดตรวจวัด
- ชุดประมวลผล
ควบคุมการทำงานด้วยโปรแกรมคอมพิวเตอร์ สามารถสั่งงานได้อย่างอิสระผ่านจอ LCD แบบ touch screen ทำงานได้โดยอาศัยหลักการดูดกลืนคลื่นแสงเนียร์อินฟราเรด (near infrared, NIR) ของสารประกอบอินทรีย์ที่พบในเมล็ดกาแฟ โดยจะใช้ข้อมูลการดูดกลืนแสง NIR ของเมล็ดกาแฟ ซึ่งได้จากการนำเมล็ดกาแฟน้ำหนักประมาณ 100 กรัมต่อตัวอย่าง บรรจุลงในบิกเกอร์ แล้วนำไปวางตรงชุดวางตัวอย่างของเครื่อง Mini-NIR แล้ววัดสเปกตรัมเฉพาะในช่วงความยาวคลื่น900-1700 นาโนเมตร แล้วนำข้อมูลสเปกตรัมเข้าสู่ส่วนประมวลเพื่อทำนายคุณภาพที่ต้องการตรวจวัด
ในเบื้องต้น สามารถตรวจวัดความชื้น และการปลอมปนด้วยเมล็ดกาแฟบกพร่องชนิดต่างๆ ได้แก่ เมล็ดแตก เมล็ดที่ถูกแมลงทำลาย และเมล็ดที่มีเชื้อรา ซึ่งช่วยลดการสูญเสียผลผลิตในกระบวนการจัดการหลังการเก็บเกี่ยว ทำงานได้อย่างรวดเร็วภายในระยะเวลา 1 นาทีต่อตัวอย่าง สามารถตรวจสอบคุณภาพด้านต่างๆ ของเมล็ดกาแฟในคราวเดียวกัน ช่วยลดต้นทุนการผลิต ไม่ใช้สารเคมีในการตรวจวิเคราะห์ ไม่เกิดของเสียจึงเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม มีขนาดกะทัดรัด น้ำหนักเบา และเคลื่อนย้ายได้สะดวก
เพื่อช่วยสร้างความเชื่อมั่นในคุณภาพของสินค้าให้กับผู้ผลิตและผู้บริโภค และเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานของเครื่อง Mini-NIR ในการตรวจสอบคุณภาพเมล็ดกาแฟ รวมถึงสามารถนำไปประยุกต์ใช้กับผลิตผลทางการเกษตรในกลุ่มเมล็ดพืชชนิดอื่นได้ และใช้งานได้ง่าย คณะทำงานวิจัยจึงได้พัฒนาโปรแกรมต้นแบบสำหรับควบคุมการทำงานของเครื่องตรวจสอบคุณภาพเมล็ดพืชแบบพกพา มีการทำงานแบ่งออกเป็น 3 ส่วน ทำหน้าที่แตกต่างกัน คือ 1) ส่วนการบันทึกข้อมูลการดูดกลืนแสงเนียร์อินฟราเรด ทำหน้าที่วัดและบันทึกข้อมูลสเปกตรัม ให้อยู่ในรูปแบบไฟล์ .csv และ .dat สำหรับนำไปเข้าสู่ส่วนต่อไป คือ การวิเคราะห์และทำนายค่า ซึ่งในส่วนนี้จะสามารถทำงานได้ทั้งการเตรียมข้อมูล (data pre-processing) ด้วยวิธีทางคณิตศาสตร์ต่างๆ การวิเคราะห์ข้อมูลเบื้องต้น แล้วจึงสร้างโมเดลด้วยวิธีทางเคโมเมทริกซ์ ด้วยวิธี PLS สำหรับใช้ในการทำนาย แล้วจึงนำเข้าสู่ส่วนของการแสดงผลทั้งในรูปแบบกราฟและตาราง ซึ่งขึ้นอยู่กับจำนวนโมเดลและสามารถเพิ่มและลดคุณสมบัติหรือคุณภาพ (constituent) ที่ต้องการแสดงบนหน้าจอได้ ทำให้สามารถทำงานได้อย่างสะดวก รวดเร็ว ประหยัดเวลา และมีประสิทธิภาพ โดยขณะนี้สามารถใช้ในการตรวจสอบความชื้นและการปลอมปนในเมล็ดกาแฟ และระดับการผสม (ปลอมปน) ของข้าวขาวดอกมะลิ 105 ด้วยข้าวขาวทั่วไป และข้าวเหนียว ได้ในงานวิเคราะห์ประจำวัน (routine analysis)
