บันทึกฉบับนี้เป็นตอนต่อจากฉบับที่แล้ว
การอบรมในช่วงบ่ายมีการเปลี่ยนสถานการณ์เป็นตรงข้ามกับช่วงเช้า
โจทย์ที่ได้รับเป็นสถานการณ์สมมุติว่า
มีผู้ติดต่อขอซื้ออุปกรณ์ใช้งานแล้วของบริษัทคือเครื่องทำแห้งแบบพ่นฝอย
(Spray dryer หรือ
spray drying
equipment) โดยให้ราคาที่น่าสนใจ
แต่ก่อนอื่นมาลองทำความรู้จักเครื่องนี้กันก่อนว่ามันมีหลักการทำงานอย่างไร
เครื่องฉีดพ่นแห้งแบบพ่นฝอยใช้ในการผลิตผลิตภัณฑ์ของแข็งที่เป็นผงอนุภาคขนาดเล็กจากของเหลวที่เป็นสารละลายหรือคอลลอยด์
(colloid)
โดยจะทำการฉีดพ่นของเหลวออกเป็นหยดละอองเล็ก
ๆ ที่เมื่อสัมผัสกับแก๊สร้อน
(ถ้าไม่เกรงว่ามันจะทำปฏิกิริยากับอากาศร้อนก็ใช้อากาศร้อนได้)
ที่ป้อนเข้ามาให้ไหลในทิศทางเดียวกันกับการฉีด
(ส่วนใหญ่จะเป็นอย่างนี้)
ตัวทำละลายที่อยู่ในหยดของเหลวก็จะระเหยไป
(อันที่จริงการระเหยของเหลวนอกจากจะใช้ความร้อนแล้วยังสามารถใช้การลดความดันร่วมด้วยได้ในกรณีที่เกรงว่าผลิตภัณฑ์จะเสื่อมสภาพเนื่องจากความร้อน)
เหลือแต่ส่วนที่เป็นของแข็งที่ถูกพัดพาไปกับแก๊สร้อนที่ถูกดูดให้ไหลผ่านอุปกรณ์แยกเช่นไซโคลน
(cyclone)
อุปกรณ์ชนิดนี้มีหลายขนาดตั้งแต่ขนาดเล็กตั้งบนโต๊ะได้เพื่อใช้ในการเรียนการสอนหรือการทดลอง
(ที่ทำงานผมก็มีอยู่หนึ่งเครื่อง
เอาไว้ให้นิสิตทำการทดลอง)
ระดับโรงประลอง (รูปที่
๑)
หรือระดับอุตสาหกรรมที่มีขนาดใหญ่เท่าอาคาร
รูปที่ ๑
ตัวอย่างเครื่อง spray
dryer จากเว็บของบริษัทหนึ่ง
กำลังการผลิตของเครื่องอยู่ที่ระดับ.โรงประลอง
(pilot plant)
เครื่องนี้สามารถผลิตอนุภาคที่มีขนาดในช่วง
1 - 150 ไมโครเมตรได้
ตัวอย่างผลิตภัณฑ์ใกล้ตัวเราที่ผลิตด้วยเครื่องชนิดนี้ได้แก่ผงซักฟอกและนมผง
ยาที่เป็นของแข็งที่ต้องการฉีดพ่นเข้าไปในลำคอก็จะใช้อุปกรณ์ชนิดนี้ผลิตเพื่อให้ได้อนุภาคที่มีขนาดเล็กกว่า
10 ไมโครเมตร
(ขนาดที่สามารถล่องลอยค้างอยู่ในอากาศเข้าลึกไปภายในระบบทางเดินหายใจของคนได้)
ผลิตภัณฑ์เครื่องสำอางบางชนิดที่ต้องใช้ส่วนประกอบที่เป็นของแข็งที่เป็นอนุภาคขนาดเล็ก
การผลิตผงอนุภาคของแข็งขนาดเล็กเพื่อนำไปใช้ประโยชน์อย่างอื่นก็อาจใช้เทคนิคนี้ในการผลิตได้
ในการฝึกอบรมนั้น
ทางวิทยากรให้โจทย์ปัญหามา
๑ แผ่น
โดยขอให้อ่านแต่เพียงหน้าแรกและตอบคำถามชุดที่หนึ่งก่อน
จากนั้นจึงค่อยพลิกไปอ่านข้อมูลเพิ่มเติมในหน้าที่สองและตอบคำถามชุดที่สอง
แต่ก่อนอื่นลองอ่านโจทย์หน้าแรกในรูปที่
๒ ข้างล่างดูก่อนว่าสถานการณ์เป็นอย่างไร
รูปที่ ๒
หน้าแรกของโจทย์ที่ได้รับมา
ที่สมมุติให้เราเป็นผู้จัดการโรงงานของเจ้าของบริษัท
ส่วนคำถามนั้นไม่ได้ถ่ายรูปเก็บเอามาด้วย
Spray
dryer
ที่เข้าข่ายเป็นสินค้าที่ใช้ได้สองทางต้องมีคุณสมบัติเป็นไปตามที่ระบุไว้ในหัวข้อ
2B352.h
ทุกข้อดังแสดงในรูปที่
๓ ข้างล่าง
แต่เมื่อได้ลองอ่านข้อกำหนดฉบับภาษาอังกฤษ
(ปีค.ศ.
๒๐๒๒)
เทียบกับฉบับแปลเป็นไทย
(อิงฉบับภาษาอังกฤษปีค.ศ.
๒๐๑๙)
ก็ขอแสดงความคิดเห็นไว้ตรงนี้หน่อย
รูปที่ ๓
Spray dryer
ที่เป็นสินค้าควบคุม
ต้องมีคุณลักษณะเป็นไปตามที่ระบุไว้ในหมวด
2B352.h
ข้อกำหนดข้อ
1.
ภาษาอังกฤษใช้คำว่า
"water
evaporation capacity"
ซึ่งหมายถึงความสามารถในการระเหยน้ำ
แต่ในฉบับภาษาไทยแปลว่า
"ความสามารถในการระเหย"
โดยไม่มีคำว่า "น้ำ"
ถ้าอ่านฉบับภาษาอังกฤษก็จะเข้าใจว่าตัวเลข
0.4 kg/h หรือ
400 kg/h คือ
"ปริมาณน้ำที่สามารถดึงออกจากสารละลายที่ฉีดเข้ามา"
ไม่ใช่ "ปริมาณสารละลายที่ฉีดเข้ามา"
เพราะปริมาณน้ำที่ต้องการดึงออกนั้นเป็นตัวกำหนดปริมาณความร้อนที่ต้องให้
(ผ่านทางอุณหภูมิและอัตราการไหลของแก๊สร้อนที่ป้อนเข้ามา)
เพื่อระเหยน้ำจากหยดสารละลายที่ฉีดเข้ามา
เพราะพลังงานความร้อนที่ต้องใช้เพื่อทำให้น้ำที่เป็นของเหลวกลายเป็นไอนั้น
มีค่ามากกว่าความร้อนที่ต้องใช้ในการทำให้น้ำที่เป็นของเหลวกลายเป็นน้ำที่ยังเป็นของเหลวแต่มีอุณหภูมิสูงขึ้นอยู่มาก
ข้อกำหนดข้อ
2.
ภาษาอังกฤษใช้คำว่า
"mean ...
particle size" ซึ่งถ้าตีความตามนี้จะแปลคำว่า
"mean" คือ
"ค่าเฉลี่ย"
แต่ในฉบับภาษาไทยใช้คำว่า
"ปกติ"
ซึ่งคงต้องมีการตีความกันอีกว่า
"ขนาดปกติ"
คืออะไร
แต่ในทางสถิติเวลาพูดถึง
"ค่าเฉลี่ย"
(ที่ตรงกับคำภาษาอังกฤษ
"mean")
ยังมีการแยกออกเป็น
๓ แบบคือ Mean,
Medium และ
Mode
ดังแสดงในรูปที่ ๓
เพื่อให้เห็นภาพจะลองยกตัวอย่างในการสอบวิชาหนึ่งมีผู้เข้าสอบ
101 คน
สอบได้ 30
คะแนนจำนวน 50
คน,
สอบได้ 60
คะแนนจำนวน 1
คน,
สอบได้ 65
คะแนนจำนวน 25
คน และสอบได้ 75 คะแนนจำนวน 25 คน
ค่าเฉลี่ยแบบ
"Mean"
คือการเอาคะแนนของผู้เข้าสอบทุกคนมาบวกรวมกันแล้วหารด้วยจำนวนผู้เข้าสอบ
ในกรณีนี้ก็คือ ((25
x 75) + (25 x 65) + (1 x 60) + (50 x 30))/101 = 50.1 คะแนน
ค่าเฉลี่ยแบบ
"Medium"
คือการเอาคะแนนของผู้เข้าสอบทุกคนมาเรียงลำดับกันจากมากไปน้อย
(หรือน้อยไปมากก็ได้)
และดูว่าคนที่อยู่ตรงกลางของลำดับคะแนน
(ในกรณีนี้คือคนที่
50)
สอบได้คะแนนเท่าไร
ในกรณีนี้คือ 60
คะแนน
ค่าเฉลี่ยนแบบ
"Mode"
คือการเอาคะแนนของผู้เข้าสอบทุกคนมาพิจารณาว่า
คะแนนใดที่มีจำนวนผู้สมัครได้เท่ากันมากที่สุด
เช่นในกรณีนี้ค่าเฉลี่ยแบบ
Mode ก็คือ
30
รูปที่ ๓
นิยามของค่าเฉลี่ย Mean,
Mode และ Medium
(รูปจาก
https://www.cif.iastate.edu/sites/default/files/uploads/Other_Inst/Particle%20Size/Particle%20Characterization%20Guide.pdf)
ตรงนี้อย่าไปจำว่าค่าเฉลี่ยมันต้องเรียงลำดับตามนี้
มันขึ้นอยู่กับรูปแบบการกระจายตัวของข้อมูล
โดยส่วนตัวผม
ผมยังคิดว่าคำว่า "mean"
ที่ระบุไว้ในข้อกำหนดข้อ
2.
นั้นเป็นการกล่าวกลาง
ๆ ถึง "ค่าเฉลี่ย"
ที่ต้องไปตีความกันอีกทีว่าเป็นค่าเฉลี่ยแบบ
"Mean",
"Medium" หรือ "Mode"
ดังที่อธิบายมาข้างต้น
ซึ่งตรงจุดนี้มองว่ายังเป็นประเด็นให้ถกเถียงได้อยู่ในการตีความ
ในกรณีที่พบว่าเมื่อนำขนาดอนุภาคมาคำนวณค่าเฉลี่ยในรูปแบบต่าง
ๆ แล้วพบว่าค่าเฉลี่ยบางรูปแบบนั้นให้ค่าต่ำกว่า
10
ไมโครเมตรและบางรูปแบบให้ค่ามากกว่า
10 ไมโครเมตร
ในกรณีเช่นนี้โดยความเห็นส่วนตัวคิดว่าอาจต้องขอดูข้อมูล
"การกระจายตัวของขนาดอนุภาค
(Particle size
distribution)" ประกอบด้วย
ข้อกำหนดข้อ
3.
กล่าวถึงความสามารถที่จะทำการฆ่าเชื้อในตัวอุปกรณ์หรือทำให้ตัวอุปกรณ์ปลอดเชื้อได้ในตัว
(in situ)
นั่นหมายถึงการสามารถกำจัดเชื้อจุลชีพต่าง
ๆ
ที่อยู่ในตัวอุปกรณ์โดยไม่จำเป็นต้องแยกส่วนออกมาทำการฆ่าเชื้อแล้วประกอบเข้าไปใหม่
เทคนิคหลักที่ใช้กันในการกำจัดเชื้อก็เห็นมีอยู่
3 เทคนิคคือ
การใช้ความร้อน,
การใช้สารเคมี,
และการฉายรังสี
การใช้ความร้อนก็อาจใช้
แก๊สร้อน,
ไอน้ำ หรือน้ำร้อน
วิธีการนี้ก็สะดวกดีในกรณีที่ทุกขิ้นส่วนนั้นเป็นโลหะ
เพราะไม่ต้องกังวลว่ามันจะเสื่อมคุณภาพเนื่องจากอุณหภูมิ
(ปรกติก็จะใช้อุณหภูมิสูงเกิน
100
องศาเซลเซียสไปไม่มากนัก)
แต่ต้องระวังว่าระบบต้องไม่มีวัสดุที่ทนอุณหภูมิสูงไม่ได้
(เช่นพวกปะเก็นพอลิเมอร์หรือยาง
ที่อาจซ่อนอยู่ตามข้อต่อหรือตัววาล์ว)
การฆ่าเชื้อด้วยสารเคมีเหมาะกับวัสดุที่ไม่ทนต่อความร้อน
(เช่นพวกพอลิเมอร์และพลาสติกหลายชนิดที่ใช้ในทางการแพทย์)
แต่วัสดุนั้นต้องทนต่อสารเคมี
สารเคมีที่ใช้มีทั้งที่เป็นแก๊ส
(เช่นเอทิลีนออกไซด์
ethylene oxide
และโอโซน)
และที่เป็นของเหลว
(เช่น
ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์,
กรดเปอร์อะซีติก,
กรดเปอร์ฟอร์มิก)
แต่การใช้สารเคมีนั้นต้องระวังเรื่องสารเคมีตกค้างในระบบ
โดยเฉพาะกรณีที่สารเคมีนั้นเป็นสารที่เสถียร
ไม่สลายตัว เช่น กรดอะซีติกและกรดฟอร์มิก
ที่เป็นส่วนผสมอยู่ในกรดเปอร์อะซีติกและกรดเปอร์ฟอร์มิก)
การฆ่าเชื้อด้วยรังสีนั้นมีทั้งรังสี
UV (อัลตร้าไวโอเล็ต)
และแกมมา รังสี UV
จะทำงานได้ดีกับพื้นผิวเปิดที่รังสีส่องกระทบได้
คือกำจัดเชื้อได้เฉพาะด้านที่รังสีสามารถส่องกระทบ
ในขณะที่รังสีแกมมาสามารถทะลุทะลวงผ่านโลหะได้
จึงสามารถเข้าไปฆ่าเชื้อที่อยู่ทางอีกฟากด้านของพื้นผิวได้
โจทย์บอกว่าเครื่องจักรที่ต้องการส่งออกใช้กับโรงงานผลิตเซรามิกคุณภาพสูงสำหรับ
"อุตสาหกรรม"
ต่าง ๆ ตอนแรกที่เห็นคำว่า
"อุตสาหกรรม"
ก็สงสัยเหมือนกันว่าทำไมต้องใช้เครื่องที่สามารถทำการฆ่าเชื้อได้ในตัว
แต่ถ้าเป็นเซรามิกเพื่อใช้ในทางการแพทย์
เช่น วัสดุอุดฟันหรือซ่อมแซมกระดูก
ก็ว่าไปอย่าง
รูปที่
๔
นำมาจากบทความหนึ่งที่ทำการวิเคราะห์วัสดุเซรามิกสำหรับใช้ในงานทันตกรรมที่มีขายในท้องตลาด
(ไม่มีการระบุว่าถูกผลิตด้วยเทคนิคอะไร)
จะเห็นว่าอนุภาคส่วนใหญ่มีขนาดใหญ่กว่า
10 ไมโครเมตร
รูปที่ ๔
ผลการวิเคราะห์การกระจายขนาดอนุภาควัสดุเซรามิกใช้งานงานทันตกรรมที่มีจำหน่ายในท้องตลาดจากบทความ
แต่การคิดตรงนี้อิงจาก
"ปริมาตร"
ไม่ใช่ "จำนวน"
กล่าวคืออนุภาคขนาดใหญ่
1
อนุภาคอาจมีปริมาตรมากกว่าอนุภาคขนาดเล็ก
10 อนุภาครวมกัน
ในการคิดแบบปริมาตรนี้จะพบว่ามีอนุภาคขนาดใหญ่เกิน
50%
แต่ถ้าคิดแบบจำนวนจะพบว่ามีเพียง
10% เท่านั้นเอง
รูปที่
๕ เป็นบทความเกี่ยวกับการเตรียมอนุภาคเซรามิกขนาดเล็กด้วยเทคนิค
spray dryer
เพื่อใช้ในงานทั่วไป
เช่น เป็นวัสดุแม่เหล็ก
ใช้ในงานด้านทัศนศาสตร์
หรือเป็นตัวเร่งปฏิกิริยา
(ไม่มีการกล่าวถึงงานทันตกรรม)
รูปที่ ๕
บทความนี้ทดลองเตรียมวัสดุเซรามิกด้วยเทคนิค
spray drying
โดยสามารถเตรียมให้มีขนาดอนุภาคเล็กกว่า
10 ไมโครเมตรได้
PVA ในรูปคือ
polyvinyl alcohol
บทความในรูปที่
๔ และ ๕ แม้จะตีพิมพ์ห่างกัน
๑๓ ปี ลงในวารสารต่างสาขาวิชากัน
ด้วยคณะวิจัยต่างกัน
แต่ก็มาจากห้องปฏิบัติการเดียวกัน
แสดงว่าห้องปฏิบัติการนี้ศึกษาเรื่องผงอนุภาคขนาดเล็กอย่างต่อเนื่องเป็นเวลานาน
(คือในแง่คนขายเครื่องมือเขาจะดูว่าซื้อเอาไปทำวิจัยเรื่องเกี่ยวกับอะไร)
อาวุธชีวภาพตัวหนึ่งที่สามารถนำมาใช้ในรูปแบบละอองฟุ้งอยู่ในอากาศแล้วให้หายใจเข้าไปคือเชื้อแอนแทรกซ์
(anthrax)
จุดเด่นของเชื้อนี้คือเมืออยู่ในรูปที่เป็นสปอร์
(spore)
สามารถทนอยู่ในดินได้นานหลายสิบปี
และในสภาวะที่แห้งจะทนอุณหภูมิได้สูงถึง
140ºC
เป็นเวลาหลายชั่วโมง
แต่ถ้ามีความชื้นด้วยเช่นต้มในน้ำร้อน
100ºCจะถูกทำลายใน
5-30 นาที
(https://www.vibhavadi.com/Health-expert/detail/258)
แม้ว่าเชื้อนี้สามารถเข้าสู่ร่างกายทางบาดแผลหรือรับประทานเข้าไปก็ได้
แต่ถ้ารับด้วยการหายใจเข้าไป
อัตราส่วนการจายจะสูงถึง
80-90% ในเวลา
3-5
วันหลังได้รับเชื้อ
(http://www.correct.go.th/meds/index/Download/การกลับมาของโรคแอนแทรกซ์.pdf)
รูปที่
๖ เป็นหน้าที่สองของโจทย์ที่ได้รับมา
(เป็นข้อมูลเพิ่มเติมหลังจากตอบคำถามด้วยข้อมูลที่มีเพียงแค่หน้าที่หนึ่งเสร็จ)
ลองอ่านแล้วลองพิจารณาดูว่า
ถ้าต้องประสบกับเหตุการณ์อย่างนี้
จะดำเนินการอย่างไร
รูปที่ ๖
หน้าที่สองของโจทย์ที่ได้รับมา