บทความนี้เป็น แนวทางการศึกษาการกระจายความร้อนสำหรับการฆ่าเชื้อด้วยไอน้ำและนิ่ง (steam still retort) ไม่รวมหม้อฆ่าเชื้อชนิด crateless เรียบเรียงโดยสุรพล ขุมทรัพย์, ภัสราภา แก้วเนิน, นิศานาถ ตัณฑัยย์ และสุวิมล กีรติวิริยาภรณ์ กองตรวจสอบรับรองมาตรฐานคุณภาพสัตว์น้ำและผลิตภัณฑ์สัตว์น้ำ กรมประมง จาก Temperature Distribution Protocol for Processing in Steam Still Retorts, Excluding Crateless Retorts ของ Institute forThermal Processing Specialists สหรัฐอเมริกา การศึกษาการกระจายความร้อน สำคัญสำหรับการแปรรูปอาหารกระป๋อง (canning) ในหม้อฆ่าเชื้อที่ใช้ไอน้ำเป็นตัวกลางความร้อน (steam retort) บทความที่เกี่ยวข้อง ส่วนประกอบของหม้อฆ่าเชื้ออาหารกระป๋อง คำแนะนำการออกแบบหม้อฆ่าเชื้ออาหารกระป๋อง แนวทางการศึกษาการกระจายความร้อนสำหรับการฆ่าเชื้อด้วยไอน้ำและนิ่ง การศึกษาและการทวนสอบสภาวะการกระจายความร้อนภายในหม้อฆ่าเชื้อ ต้องใช้วิธีการและอุปกรณ์ต่างๆ ที่เหมาะสม เพื่อให้มั่นใจว่าหม้อฆ่าเชื้อสามารถฆ่าเชื้อได้ตามกระบวนการที่กำหนด (scheduled process) แนวทางในการปฏิบัติการทดสอบการกระจายความร้อนมีรายละเอียดดังนี้ 1. การเตรียมการ:การสำรวจอุปกรณ์ทั่วไป (General Processing Equipment Survey) 2. การเลือกหม้อฆ่าเชื้อที่จะใช้ในการศึกษา (Selection of The Test Retort ) 3. การจัดทำเอกสารรายละเอียดหม้อฆ่าเชื้อที่จะศึกษา (Test Retort Documentation) 4. อุปกรณ์สำหรับการทดสอบ (Test Equipment) 5. การปรับเทียบมาตรฐานของอุปกรณ์สำหรับการทดสอบ (Standardization of Test Equipment) 6. การวางตำแหน่งอุปกรณ์วัดอุณหภูมิภายในหม้อฆ่าเชื้อ (Placement of the Temperature Measuring Device in Retort) 7. การจัดเตรียมภาชนะบรรจุในตะกร้าทดสอบ (Preparing the Test Crates or Baskets with Container) 8. การทดสอบการกระจายความร้อน (The Temperature Distribution Test) 1. การเตรียมการ : การสำรวจอุปกรณ์ทั่วไป (General Processing Equipment Survey) ก่อนการคัดเลือกหม้อฆ่าเชื้อที่เหมาะสมสำหรับการศึกษา ควรมีการสำรวจและบันทึกรายละเอียด อุปกรณ์ต่าง ๆ ที่เกี่ยวข้องกับการฆ่าเชื้อ ดังนี้ 1. ท่อไอน้ำเข้า (steam inlet) 2. วาล์วควบคุมไอน้ำ (Temperature control valve) 3. ท่อบายพาสส์ (by pass) 4. ท่อลมเข้า (air inlet) 5. เครื่องกรองอากาศ 6. อุปกรณ์ปรับความดัน 7. ท่อระบายน้ำ (Drain) 8. ท่อน้ำเข้า (water inlet) 9. ท่อกระจายไอน้ำ (Steam spreader) 10. ที่รองรับตะกร้า 11. แผ่นกั้นน้ำ 12. รูระบายอากาศ (bleeder) 13. เทอร์โมมิเตอร์ปรอท 14. อุปกรณ์วัดความดัน 15. วาล์วนิรภัย (Safety valve) 16. ท่อน้ำล้น (over flow) 17. ท่อไล่อากาศ (vent) 18. เครื่องควบคุมไอน้ำ 19. อุปกรณ์ควบคุม 20. วาล์วลดความดัน 1.1 การจ่ายไอน้ำไปยังหม้อฆ่าเชื้อ ( Steam Supply to the Retorts) 1.1.1 กำลังการผลิตและแรงดันของเครื่องกำเนิดไอน้ำ (boiler) 1.1.2 ท่อพักไอน้ำของหม้อฆ่าเชื้อ (retort header) ต้องมีแรงดันและปริมาณไอน้ำเพียงพอที่จะจ่ายให้กับหม้อฆ่าเชื้อทดสอบ 1.1.3 ขนาดและความยาวของท่อไอน้ำ รวมทั้งขนาดและชนิดของวาล์ว จากท่อไอน้ำหลัก (main steam line) ไปยังห้องฆ่าเชื้อ 1.1.4 ขนาดของท่อทั้งหมดที่เชื่อมต่อท่อไอน้ำหลัก (main line) ไปยังอุปกรณ์ต่าง ๆ ที่ใช้ไอน้ำ เช่น blancher, exhaust box ฯลฯ 1.2 ห้องฆ่าเชื้อ (Retort Room) 1.2.1 ชนิดและขนาดของหม้อฆ่าเชื้อทุกหม้อ 1.2.2 ลักษณะการติดตั้งท่อไอน้ำจากท่อไอน้ำหลักไปยังหม้อฆ่าเชื้อแต่ละหม้อ ขนาดท่อไอน้ำ ขนาดและ ชนิดของวาล์ว 1.2.3 ลักษณะการติดตั้งท่อไล่อากาศ ขนาดท่อ ขนาดวาล์วและชนิด และการเชื่อมต่อท่อไอน้ำ 1.3 อุปกรณ์ที่ใช้ลำเลียงผลิตภัณฑ์เพื่อฆ่าเชื้อ ( Loading Equipment) 1.3.1 ขนาดภาชนะบรรจุผลิตภัณฑ์ รูปแบบการจัดเรียงและลักษณะการลำเลียงผลิตภัณฑ์ลงในตะกร้าหม้อฆ่าเชื้อ 1.3.2 จำนวนที่มากที่สุดของภาชนะบรรจุผลิตภัณฑ์ต่อชั้น และจำนวนที่มากที่สุดของตะกร้าหม้อฆ่าเชื้อต่อหม้อฆ่าเชื้อ 1.3.3 ขนาดของรูและช่องว่างของแผ่นรองพื้นตะกร้าหม้อฆ่าเชื้อ และแผ่นกั้นระหว่างชั้น 1.3.4 ถ้าใช้แผ่นกั้นระหว่างชั้น ให้คำนวณหาเปอร์เซ็นต์ของพื้นที่เปิด (open area) top 2. การเลือกหม้อฆ่าเชื้อที่จะใช้ในการศึกษา (Selection of The Test Retort ) หม้อฆ่าเชื้อที่ใช้ทดสอบ ควรเป็นหม้อฆ่าเชื้อที่มีสภาวะการฆ่าเชื้อที่เลวร้ายที่สุด (worst condition) ทั้งนี้ ให้พิจารณาจากผลการสำรวจอุปกรณ์ทั่วไปในขั้นตอนการเตรียมการข้างต้น ตัวอย่างปัจจัยที่มีผลต่อสภาวะเลวร้ายที่สุดดังกล่าว เช่น หม้อฆ่าเชื้อที่อยู่ปลายสุดของท่อไอน้ำ การใช้ภาชนะบรรจุขนาดเล็กที่สุด ใช้แผ่นกั้นระหว่างชั้นภาชนะบรรจุ เปรียบเทียบกับการไม่จัดเรียงในตะกร้า (jumble pack) top 3. การจัดทำเอกสารรายละเอียดหม้อฆ่าเชื้อที่จะศึกษา (Test Retort Documentation) ระบุรายการ แผนภูมิ รายละเอียดการปฏิบัติงานและสภาวะต่าง ๆ ดังต่อไปนี้ 3.1 ขนาดของหม้อฆ่าเชื้อ: ความยาว เส้นผ่านศูนย์กลาง และหมายเลข จำนวนตะกร้าที่ใช้ศึกษาในแต่ละครั้งสำหรับหม้อฆ่าเชื้อแนวตั้ง ต้องระบุถึง centering guide และ/หรือ baffle plate 3.2 ท่อไอน้ำจากท่อไอน้ำหลักไปยังหม้อฆ่าเชื้อ : ขนาดท่อ ขนาดและชนิดของวาล์ว อุปกรณ์ควบคุมแรงดันไอน้ำ และ steam by-pass 3.3 อุปกรณ์ควบคุมไอน้ำ : อุปกรณ์ที่ใช้ในการควบคุมอุณหภูมิและความดัน ชนิดและตำแหน่งที่ติดตั้ง 3.4 ระบบลม (ถ้ามี) : ขนาดของเครื่องอัดลม (air compressor) ประสิทธิภาพของ air dryer ตำแหน่งและชนิดของตัวกรองอากาศ 3.5 ระบบท่อ 3.5.1 ท่อกระจายไอน้ำ (steam spreader) - รูปร่าง ขนาด ตำแหน่ง และลักษณะการติดตั้ง (configuration) จำนวน ขนาด และตำแหน่งของรูในท่อไอน้ำ ขนาดของข้อต่อตัว T หรือข้อต่อแบบอื่นๆ 3.5.2 ท่อไล่อากาศ (vent) - ตำแหน่งและขนาดของท่อ ชนิดและขนาดของวาล์ว 3.5.3 ท่อไล่อากาศรวม (vent manifold หรือ manifold header) - ตำแหน่งและขนาดของท่อทั้งหมด รวมทั้งท่อที่ต่อเชื่อม 3.5.4 บรีดเดอร์ มัฟเฟลอร์ (bleeder, muffler) - ตำแหน่ง จำนวน ขนาด และการติดตั้ง 3.5.5 ท่อระบายน้ำ (drain) - ตำแหน่ง และขนาด 3.5.6 ท่อน้ำ (water supply) - ตำแหน่งและขนาดของท่อ ขนาดและชนิดของวาล์ว (ถ้ามี) 3.5.7 ท่อลม (air supply) - ตำแหน่งและขนาดของท่อ ขนาดและชนิดของวาล์ว (ถ้ามี) 3.5.8 เทอร์โมมิเตอร์ชนิดปรอทในหลอดแก้ว (MIG thermometer) - ตำแหน่งที่ติดตั้งบนหม้อฆ่าเชื้อ 3.5.9 มาตรวัดความดัน - ตำแหน่งที่ติดตั้งบนหม้อฆ่าเชื้อ 3.5.10 ท่อหรืออุปกรณ์อื่น ๆ เพิ่มเติม เช่น ท่อระบายน้ำควบแน่น (condensate) ฯลฯ 3.6 เครื่องบันทึก (recording device) : ชนิดและรายละเอียดของเครื่องบันทึก หรือเครื่องบันทึก/ควบคุม (recorder/ controller) top 4. อุปกรณ์สำหรับการทดสอบ (Test Equipment) 4.1 Data Logger: ต้องมีจำนวนช่องเพียงพอในการตรวจวัดและบันทึกอุณหภูมิตลอดกระบวนการฆ่าเชื้อ 4.2 เทอร์โมคอปเปิ้ล: หรืออุปกรณ์ตรวจวัดอุณหภูมิชนิดอื่น ๆ ต้องมีขนาด ความยาว จำนวน และคุณภาพเหมาะสมในการวัดอุณหภูมิภายในหม้อฆ่าเชื้อ 4.3 อุปกรณ์วัดความดัน (ถ้าจำเป็น) 4.4 เทอร์โมมิเตอร์ชนิดปรอทในหลอดแก้ว: ถ้าหม้อฆ่าเชื้อที่ใช้ศึกษาไม่มี 4.5 Stuffing Box (Packing Gland) : สำหรับสอดสายวัดอุณหภูมิเข้าไปในหม้อฆ่าเชื้อ top 5. การปรับเทียบมาตรฐานของอุปกรณ์สำหรับการทดสอบ (Standardization of Test Equipment) 5.1 เทอร์โมมิเตอร์ของหม้อฆ่าเชื้อ : เทอร์โมมิเตอร์ของหม้อฆ่าเชื้อชนิดปรอท ควรสอดคล้องกับข้อกำหนด และได้รับการสอบเทียบความเที่ยงตรงกับเทอร์โมมิเตอร์มาตรฐานภายในปีที่ผ่านมา 5.2 ระบบการตรวจวัดอุณหภูมิ : ได้แก่ Data Logger, เทอร์โมมิเตอร์, Extension wire หรืออุปกรณ์วัดอุณหภูมิอื่น ๆ ฯลฯ 5.2.1 ก่อนที่จะดำเนินการศึกษาการกระจายความร้อน ควรปรับเทียบอุปกรณ์ทดสอบ เช่น สายวัดอุณหภูมิ (lead) สายไฟต่อ (extension) และข้อต่อทั้งหมดที่จะใช้ในการทดสอบจริงกับหม้อฆ่าเชื้อที่จะศึกษา 5.2.2 มัดรวมสายวัดอุณหภูมิทั้งหมดให้อยู่ใกล้กับกระเปาะ MIG เทอร์โมมิเตอร์ และต้องระมัดระวังไม่ให้มีการปิดบังการไหลผ่านของไอน้ำไปยังกระเปาะ MIG หรือสายวัดอุณหภูมิ 5.2.3 เพิ่มความร้อนหม้อฆ่าเชื้อให้มีอุณหภูมิสูงเท่ากับอุณหภูมิที่ใช้ทดสอบการกระจายความร้อน และให้อุณหภูมิคงที่สม่ำเสมอ 5.2.4 ตรวจสอบความเที่ยงตรงของสายวัดอุณหภูมิ (TMD) กับ MIG เทอร์โมมิเตอร์ของหม้อฆ่าเชื้อที่ผ่านการสอบเทียบแล้ว โดย TMD แต่ละตัวต้องอ่านค่าได้ไม่แตกต่างจาก MIG เทอร์โมมิเตอร์มากกว่า 0.3 OC (0.5O F) และความคลาดเคลื่อนรวมของ TMD ทุกตัวต้องไม่เกิน 0.6 OC (1OF) ถ้าTMD ใดอ่านค่าได้แตกต่างจากมาตรฐานข้างต้น จะต้องได้รับการปรับแก้ก่อนนำมาใช้ TMD ที่อ่านได้ค่าใกล้เคียง MIG เทอร์โมมิเตอร์มากที่สุด ควรจัดวางให้อยู่ใกล้ MIG และใช้เป็นตัวอ้างอิงในการประเมินข้อมูลต่อไป 5.2.5 เพื่อให้การสอบเทียบสอดคล้องตามเกณฑ์ที่กำหนดข้างต้น องค์ประกอบต่าง ๆ ของระบบการวัดอุณหภูมิต้องมีความผิดพลาดน้อยที่สุด ตัวอย่างเช่น ใช้สายวัดอุณหภูมิคุณภาพสูงจากม้วนเดียวกันในการทำ thermocouple lead และสายต่อ top 6. การวางตำแหน่งอุปกรณ์วัดอุณหภูมิภายในหม้อฆ่าเชื้อ (Placement of the Temperature Measuring Device in Retort) 6.1 ตำแหน่งของ TMD ภายในหม้อฆ่าเชื้อ ควรวางในตำแหน่งดังต่อไปนี้ 6.1.1 ติดกัน หรือใกล้กับกระเปาะ MIG เทอร์โมมิเตอร์มากที่สุด 6.1.2 ติดกัน หรือใกล้กับกระเปาะของเครื่องควบคุมไอน้ำ ในกรณีที่กระเปาะของ MIG เทอร์โมมิเตอร์และเครื่องควบคุมไม่อยู่ในตำแหน่งเดียวกัน 6.1.3 ในภาชนะบรรจุที่มีตัวกลางทดสอบ (testing medium) อย่างน้อย 2 ภาชนะ เพื่อวัดอุณหภูมิเริ่มต้น ในกรณีที่มีข้อมูลสัมพันธ์กับอุณหภูมิที่ได้จากการวัดด้วย TMDที่แนบติดภายนอกภาชนะแล้วเป็นอุณหภูมิเริ่มต้นก่อนการทดสอบได้ อาจใช้วิธีการดังกล่าวในการวัดอุณหภูมิเริ่มต้นจริงได้เช่นเดียวกัน 6.1.4 วางอย่างน้อย 3 ตัว แยกกันในแต่ละตะกร้า 6.1.5 อาจจำเป็นต้องวาง Thermocouple ภายในหม้อฆ่าเชื้อในตำแหน่งอื่นๆ เพิ่มเติม เพื่อตรวจติดตามจุดที่ร้อนช้าที่สุดในหม้อฆ่าเชื้อ หรืออุณหภูมิเริ่มต้นของ testing medium 6.2 บันทึกตำแหน่งที่วาง TMD มีความสำคัญอย่างยิ่ง โดยจัดทำเป็นแผนผังแสดงตำแหน่งการวาง TMDทั้งหมดภายในหม้อฆ่าเชื้อที่ใช้ในการทดสอบการกระจายความร้อน top 7. การจัดเตรียมภาชนะบรรจุในตะกร้าทดสอบ (Preparing the Test Crates or Baskets with Container) 7.1 ขนาดของภาชนะบรรจุ: คัดเลือกขนาดภาชนะบรรจุที่ใช้ในการศึกษา โดยทั่วไปจะใช้ภาชนะบรรจุที่มี ขนาดเล็กที่สุด เนื่องจากจะให้สภาวะการกระจายความร้อนที่เลวร้ายที่สุด 7.2 ส่วนประกอบในภาชนะบรรจุ (container content) : โดยทั่วไปจะใช้ภาชนะที่ใส่น้ำ อย่างไรก็ตาม อาจใช้ตัวกลางอื่นที่ร้อนเร็วก็ได้ 7.3 การจัดเรียงภาชนะบรรจุในตะกร้า: ควรจัดเรียงในลักษณะที่ให้สภาวะเลวร้ายที่สุดภายใต้การฆ่าเชื้อปกติหากมีการใช้แผ่นกั้นระหว่างชั้น ควรเลือกใช้แผ่นรองที่มีพื้นที่เปิดน้อยที่สุดในการศึกษานี้ top 8. การทดสอบการกระจายความร้อน (The Temperature Distribution Test) 8.1 การจัดเตรียม 8.1.1 ทวนสอบผลการสำรวจหม้อฆ่าเชื้อ 8.1.2 อุณหภูมิเริ่มต้น (IT) : IT คืออุณหภูมิภายในภาชนะบรรจุที่ร้อนที่สุดของการทดสอบ ซึ่งวัดจากภาชนะบรรจุที่มีอุปกรณ์วัดติดตั้งอยู่ภายใน ในการกำหนดขั้นตอนการไล่อากาศ (venting schedule) ควรพิจารณาช่วงอุณหภูมิเริ่มต้นจากการผลิตในสภาวะปกติด้วย หากไม่ใช้อุปกรณ์วัดภายในภาชนะบรรจุต้องใช้วิธีวัด IT ของผลิตภัณฑ์วิธีอื่นที่เหมาะสม การวัด IT ต้องคำนึงถึงอุณหภูมิของหม้อฆ่าเชื้อและตะกร้าซึ่งอาจสูงหรือต่ำกว่าอุณหภูมิของผลิตภัณฑ์ และมีผลกระทบต่อปริมาณความร้อนที่ต้องใช้ทั้งหมด (Total heat load) 8.2 จุดที่ต้องบันทึกอุณหภูมิ 8.2.1 จุดวิกฤตที่ต้องตรวจวัด และบันทึกในระหว่างการทดสอบ มีดังนี้ 8.2.1.1 อุณหภูมิที่เครื่องควบคุมตั้งค่าไว้ 8.2.1.2 อุณหภูมิเริ่มต้น 8.2.1.3 เวลาที่เปิดไอน้ำเข้าหม้อฆ่าเชื้อ หรือเวลาที่ 0 8.2.1.4 อุณหภูมิและเวลาเมื่อปิดท่อ drain ถ้ามีการเปิดไว้ในระหว่างไล่อากาศ 8.2.1.5 อุณหภูมิและเวลาเมื่อปิดท่อไล่อากาศ โดยดูจาก MIG เทอร์โมมิเตอร์ และ TMD ค่าอ้างอิง 8.2.1.6 เวลาเมื่อ TMD อ้างอิง (อยู่ใกล้กับ MIG เทอร์โมมิเตอร์มากที่สุด) มีอุณหภูมิถึงค่าที่ตั้งไว้ 8.2.1.7 เวลาเมื่อเครื่องควบคุมอุณหภูมิ (ถ้ามี) เริ่มต้นการฆ่าเชื้อตามโปรแกรมที่ตั้งไว้ 8.2.1.8 การอ่านค่าอุณหภูมิจาก MIG เทอร์โมมิเตอร์: ให้อ่านตามช่วงเวลาที่เหมาะสม รวมทั้งเวลาที่อุณหภูมิถึงค่าที่ตั้งไว้ 8.2.2 นอกจากนี้ ยังมีจุดที่สำคัญที่จำเป็นต้องตรวจวัด และบันทึก ดังต่อไปนี้ 8.2.2.1 อุณหภูมิและความดันไอน้ำของท่อไอน้ำรวม (steam header) (ในกรณีที่ superheated steam เป็นประเด็น) และ/หรือความดันไอน้ำที่ปลายท่อกระจายไอนํ้า 8.2.2.2 เวลาที่เครื่องบันทึกอุณหภูมิ ถึงอุณหภูมิฆ่าเชื้อที่ตั้งไว้ 8.2.2.3 ความดันของหม้อฆ่าเชื้อ (เป็นทางเลือก) ที่อ่านในช่วงห่างที่เหมาะสม รวมทั้งเวลาที่อุณหภูมิฆ่าเชื้อถึงจุดที่กำหนด 8.3 การดำเนินการทดสอบ 8.3.1 data logger ต้องบันทึกค่าอุณหภูมิของ TMD แต่ละตัวก่อนที่จะเปิดไอน้ำเข้า และในช่วงห่างที่เหมาะสม ไม่เกินช่วงละ 1 นาทีตลอดการทดสอบ การบันทึกด้วย data logger ถือเป็นจุดวิกฤตของการทดสอบ 8.3.2 จุดวิกฤตต่างๆ ต้องมีการบันทึกไว้ตามช่วงเวลาและความถี่ที่เหมาะสม เพื่อทราบรายละเอียดและทวนสอบค่าการทำงานต่างๆ ของหม้อฆ่าเชื้อระหว่างทำการทดสอบ บันทึกเหล่านี้เป็นส่วนหนึ่งของบันทึกการทดสอบ ซึ่งรวมถึงแผ่นบันทึกอุณหภูมิ (temperature record chart) 8.3.3 การทดสอบควรดำเนินต่อไปอีกอย่างน้อย 10 นาที หลังจากหม้อฆ่าเชื้ออยู่ในอุณหภูมิที่กำหนดและคงที่แล้ว หรืออุปกรณ์วัดค่าทั้งหมดแสดงค่าอุณหภูมิคงที่ 8.3.4 ตามหลักการ TMD ไม่ควรอ่านค่าอุณหภูมิได้มากกว่าหรือน้อยกว่า 0.6 OC (1 OF) จาก TMD อ้างอิง ในครั้งแรกที่อุณหภูมิหม้อฆ่าเชื้อถึงค่าที่ตั้งไว้ สถานการณ์หรือสภาวะที่ไม่เป็นไปตามข้อกำหนดนี้ ต้องได้รับการประเมินโดยผู้เชี่ยวชาญการฆ่าเชื้อในอาหาร (Thermal processing specialist) top