จุลินทรีย์ (Microorganisms) กับระบบอัดอากาศ

จุลินทรีย์ (Microorganisms) เป็นสิ่งมีชีวิตขนาดเล็ก ที่ไม่สามารถมองเห็นได้ด้วยตาเปล่า เราสามารถพบจุลินทรีย์ได้ทุกสภาวะแวดล้อม ในร่างกายคน สัตว์ แม้แต่ในสภาวะแวดล้อมที่สิ่งมีชีวิตอื่นอยู่ไม่ได้ เช่น ใต้ทะเลน้ำลึก ในปล่องภูเขาไฟ ในน้ำแข็งเย็นจัด บริเวณที่มีสภาพความเป็นกรดด่างสูง หรือแม้กระทั่งในบริเวณที่ไม่มีออกซิเจน

ปัจจุบันผู้บริโภคหันมาให้ความสำคัญด้านสุขภาพและร่ายกายกันมากขึ้น ทำให้กลุ่มอุตสาหกรรมอาหารและเครื่องดื่มเพิ่มความสำคัญด้านความปลอดภัยในกระบวนการผลิตมากยิ่งขึ้น และลดปัจจัยเสี่ยงที่ส่งผลต่อการเจริญเติบโตของจุลินทรีย์ในกระบวนการผลิตสินค้าและกำจัดแหล่งปนเปื้อนที่เกิดขึ้นในระบบสาธารณูปโภค เช่น ระบบอัดอากาศ (Compressed air system)  

ทุกวันนี้สถานประกอบการด้านอาหารหลายแห่งกังวลเกี่ยวกับความปลอดภัยของอาหาร และเพื่อหยุดยั้งการเจริญเติบโตของจุลินทรีย์ เราในฐานะผู้ประกอบการจึงจำเป็นต้องกำจัดปัจจัยที่ทำให้เกิดการแพร่กระจายของจุลินทรีย์ (Microorganisms)

ปัจจัย 5 อย่างที่ส่งผลต่อการเจริญเติบโตของเชื้อจุลินทรีย์

• สารอาหาร (Nutrients) 
• ค่า PH ที่เหมาะสม (Proper pH)  
• ก๊าซ (Gases) 
• อุณหภูมิที่เหมาะสม (Appropriate temperature) 
• ความชื้น (Moisture) 

สารอาหาร ค่า PH ที่เหมาะสม และก๊าซไม่ได้ส่งผลต่ออากาศในกระบวนการอัด ดังนั้นเครื่องอัดอากาศชนิดไร้น้ำมัน (oil-free compressor)และเครื่องระบายความร้อนจึงถูกนำมาใช้   อีกสองปัจจัยที่เหลือนั่นก็คืออุณหภูมิที่เหมาะสมและความชื้น ซึ่งสามารถส่งผลกระทบโดยตรงต่อระบบอัดอากาศให้เกิดจุลินทรีย์จากการบีบอัดในชั้นบรรยากาศ 

ความร้อนเป็นอันตรายต่อจุลินทรีย์ แต่จุลินทรีย์แต่ละชนิดก็มีความสามารถในการทนต่อความร้อนในตัวมันเอง ยกตัวอย่างเช่น Mesophilic และฟังไจ (fungi) เป็นแบคทีเรียที่ชอบอุณหภูมิแบบปานกลางระหว่าง 25 และ 40°C  เทอร์โมไฟล์ (Thermophile) เป็นแบคทีเรียที่ชอบความร้อน สามารถเติบโตได้ในอุณหภูมิ45-90°C. โดยในช่วงกระบวนการทำลายที่ต้องใช้ความร้อนสูง เช่น   การทำลายลอการิทึ่มในกระบวนการทำพาสเจอร์ไรซ์นั้นเทียบเท่ากับอัตราการเจริญเติบโตของจุลินทรีย์ ซึ่งหมายความว่าแบคทีเรียที่อยู่ภายใต้ความร้อนจะถูกฆ่าเชื้อตามสัดส่วนของจำนวนจุลินทรีย์ที่มีอยู่ 

กระบวนการทำลายเชื้อจุลินทรีย์นั้นขึ้นอยู่กับทั้งอุุณภูมิและเวลาที่เหมาะสม อุณหภูมิในขั้นตอนการบีบอัดอากาศที่ปราศจากน้ำมัน (>180°C) นั้นสูงเพียงพอที่จะลดจำนวนจุลินทรีย์ที่มีอยู่ แต่ระยะเวลาของอุณหภูมินี้จึงไม่นานเพียงพอที่จะฆ่าเชื้อจุลินทรีย์ 

ความชื้นที่ส่งผลต่อการเจริญเติบโตของจุลินทรีย์นั้นขึ้นอยู่กับปริมาณน้ำที่แบคทีเรียหรือเชื้อราแต่ละชนิดจำเป็นต้องใช้ในการเจริญเติบโต อย่างไรก็ตามทั้งแบคทีเรียและเชื้อราจำเป็นต้องได้รับน้ำเพื่อการดำรงชีวิต โดยปกติแล้วพวกมันต้องการความชื้นสัมพัทธ์ (RH) ที่ 75% หรือมากกว่านั้น บางชนิดสามารถมีชีวิตอยู่และเพิ่มจำนวนได้ที่ความชื้นสัมพัทธ์ระหว่าง 50 -75%  หากความชื้นสัมพัทธ์ต่ำกว่า 50% จะไม่มีการขยายพันธุ์ของจุลินทรีย์  กล่าวคือการลดอุณหภูมิและความชื้นสัมพัทธ์ (RH) นั้นช่วยลดความเป็นไปได้ในการเติบโตของจุลินทรีย์ในชั้นบรรยากาศได้

Dew point คือจุดที่อุณหภูมิในอากาศจะเย็นลงจนถึงความอิ่มตัว นั่นหมายความว่าไอน้ำในอากาศมีความเข้มข้นมากพอที่จะก่อตัวเป็นน้ำค้าง แต่นั่นเป็นเพียงการวัดความชื้นในอากาศ จุดน้ำค้างเป็นการบ่งบอกถึงอุณหภูมิในระดับ° C หรือ° F ซึ่งเราสามารถมองเห็นปริมาณน้ำสูงสุดที่มีเป็นหน่วยกรัมหรือออนซ์สำหรับปริมาณอากาศตามอุณหภูมิมาตรฐานที่กำหนด  

เมื่อเราพูดถึงอากาศอัดนั้น คำนี้จะรวมไปถึง Pressure dew point หรือ PDP ด้วย คำนี้มีความสำคัญเนื่องจากการเปลี่ยนแรงดันก๊าซนั้นจะเปลี่ยนจุดน้ำค้างด้วย ซึ่ง Pressure Dew Point หรือ PDP คือปริมาณน้ำสูงสุดในอากาศอัดภายใต้สภาวะแรงดันสูง หากอากาศสัมผัสกับผลิตภัณฑ์หลังจากการขยายตัว โดยกรณีส่วนใหญ่แล้วจุดน้ำค้างหรือปริมาณน้ำจะลดลงอย่างผิดสังเกต  แต่ในกรณีนี้จุดน้ำค้างในชั้นบรรยากาศ (ADP) นั้นมีความเป็นไปได้มากกว่า

การกำหนดค่าอุณหภูมิของจุดน้ำค้าง (dew point) ในเทคโนโลยีที่แตกต่างกันสามารถนำมาใช้ในผลิตภัณฑ์อย่างเช่น  

• ไดรเออร์ดูดความชื้นปลอดความร้อน (heatless twin tower desiccant dryers)  

•  heat regenerated blower type dryers  

• เครื่องทำลมแห้งแบบใช้ความร้อนชนิด twin tower  หรือ rotary drum   

• เครื่องทำลมแห้งแบบใช้น้ำยาทำความเย็น (refrigerating dryers)  

เทคโนโลยีการทำลมแห้ง (Air dryer) บางตัวนั้นได้รับการออกแบบมาเพื่อรองรับจุดน้ำค้างที่คงที่หรือจุดน้ำค้างที่มีค่าต่ำมาก ซึ่งกินไฟเพียง 10 - 20%  โดยค่าไฟสูงสุดต่อปีสำหรับเทคโนโลยีการทำลมแห้งนี้อยู่ที่เพียง 13.000 ยูโร (หรือประมาณ 500 บาท) ต่อคอมเพรสเซอร์ขนาด 100 กิโลวัตต์  

โดยส่วนใหญ่แล้วค่าความชื้นสัมพัทธ์สูงสุดจะอยู่ที่ 10 ถึง 20% ซึ่งต่ำพอที่จะช่วยลดอัตราการเจริญเติบโตของจุลินทรีย์ได้  การใช้ความชื้นสัมพัทธ์เป็นเกณฑ์ในการกำหนดมาตรฐานของอากาศอัดในอุณหภูมิที่กำหนดแทนค่า Pressure dew point (PDP) นั้นทำให้การติดตั้งนั้นปลอดภัยและเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม 

จุลินทรีย์ต้องการสภาพแวดล้อมที่มีความชื้นเพื่อการเจริญเติบโต ดังนั้นการควบคุมปริมาณความชื้นในอาหารนั้นจึงเป็นเทคนิคที่ใช้ถนอมอาหารแบบโบราณ นักจุลชีววิทยาอาหารได้อธิบายถึงความต้องการน้ำของจุลินทรีย์ว่า water activity (aw) หรือค่าความชื้นที่มีผลต่ออัตราการเจริญเติบโตของจุลินทรีย์ในอาหารและสิ่งแวดล้อม  ซึ่งเป็นเรื่องสำคัญที่จะแยกระหว่างแบคทีเรียและเชื้อรา สำหรับแบคทีเรียที่มีค่าaw อย่างน้อยที่ 0.75 (ค่าความชื้นสัมพัทธ์อยู่ที่ 75%) โดยปกติแล้วจัดอยู่ในเกณฑ์ที่รับได้  สำหรับเชื้อราที่มีค่า aw อย่างน้อยที่ 0.6 (ค่าความชื้นสัมพัทธ์อยู่ที่ 60%) จึงจัดว่าอยู่ในระดับที่ปลอดภัย 

กระบวนการผลิตอาหารและสุขอนามัยที่มีการระบุจุดแรงดันน้ำค้างที่มีความชื้นสัมพัทธ์น้อยกว่า10% หรือน้อยกว่า 20% นั้น  จึงจัดได้ว่าถูกสุขอนามัยและปลอดภัย 

เมื่อเรานำเทคโนโลยีการทำลมแห้งมาใช้ขณะที่จุดน้ำค้างอยู่ในอุณหภูมิที่เหมาะสม จะช่วยให้คุณประหยัดพลังงานได้จำนวนมาก นอกจากนี้ยังไม่เป็นอันตรายและไม่สร้างความเสี่ยงต่อสุขภาพอีกด้วย

และสุดท้ายกราฟด้านล่างนี้แสดงความเป็นไปได้ในการคำนวนแรงดันน้ำค้างจำเพาะ (specific pressure dew point) เพื่อรองรับค่าความชื้นสัมพัทธ์ (aw) ในอากาศอัดตามอุณหภูมิแวดล้อมที่กำหนด