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2020年4月12日 星期日

大同電鍋乾蒸口罩實驗:就是要悶


  • 建議
    建議加熱結束後6分鐘,是較佳的時間建議
加熱結束後6分鐘,才有達到65oC維持4分鐘的消毒效果。


  • 緣起
    週一中央疫情指揮中心,在每日的記者會,特別教大家如何透過電鍋蒸口罩(見下面影片),延長口罩的可使用壽命。到底,這是有效消毒還是無效消毒? 呵~我不敢逆時中,只是基於實驗精神,就來實際試試了。

  • 目標
    透過重複疫情指揮中心的指示,確認口罩在乾蒸的過程中,溫度的變化。討論在這樣的溫度下,消毒是否有效,及口罩是否會失效。(是否失效部份,食藥署在記者會上,是說自己有實驗重複3~5次,細菌的過濾效率維持99%以上。)

  • 實驗設置
    乾蒸:大同電鍋置入內鍋架,及內鍋。將感測器黏在口罩上放入,其中。
    溫度感應器1: TM-902C,精確度:+/- 3oC。錄影看數值。
    溫度感應器2: MCP9808,精確度跟據規格書,+/- 0.5oC。配合一個微控制器,每秒輸出一次結果。
    計時器:記錄溫度與時間的關係。
圖一:電鍋內部圖。將感應器貼在口罩上。

圖二:量測配置圖。藍色為計時器。


圖三:溫度量測設備
  • 實驗結果

    下圖四,藍色曲線,是使用MCP9808的量測結果。橘色點,為TM-902C的量測結果,溫度是縮時錄影後,再把溫度計錄下來,因此,每分鐘計一次。
    該電鍋在加熱後,約4分30秒,完成加熱。此時,口罩上量測到的溫度,只有30多度。加熱結束後約2分鐘,溫度達到65oC。溫度會持續爬升到在15分鐘附近,接近90oC,之後慢慢降溫。 

圖四:溫度量測結果。

影片:實際縮時攝影。

  • 實驗討論
  1.  溫度落後部份:MCP9808的溫升與溫降,都有落後TM-902C的狀況,應與熱容量有關。MCP9808是在一片20x12mm的PCB板上,乾蒸是透過空氣加熱,熱容量越高者,需要升溫的能量越高。
  2. 溫度準確度部份:從規格書來看,兩者的精確度差,不會超過3.5度。比較20分鐘之後,溫度平衡時,兩者實際溫差是低於2度。看來,溫度的可信度還算高。

  • 乾蒸為何加內鍋?
    為量測直接接觸電鍋的溫度,個人也另外用TM-902C,直接壓在電鍋底部,再量了一次。結果,在電鍋跳起時,溫度為195oC,並且在30秒後,溫度達到最高,為206oC。想把口罩蒸融掉,不放內鍋,直接加熱就可以了喔!!

  • 消毒有效性討論
    根據之前的研究[2],大部份SARS病毒在65oC下4分鐘會失去活性,但在56oC下,要到20分鐘。(有趣的是,不管是56/65oC,即使到60分鐘,還無法完全消毒,要到75oC/45分鐘,才能達到完全消毒。)此乾蒸的方法,最後平衡溫度高達90oC。因此,消毒有效性上,應無疑義。

  • 對口罩的傷害討論
    參考不織布公會的說法[3],口罩經70℃/24小時熱處理,則其電荷衰減率是在0.5%的範圍內。不過,實驗上量測到的溫度,是高於這個溫度的。然而,食藥署都說有實測了,加上都有發表電鍋處理口罩的效果了[5]。就不再討論此事了。

  • 總結
    因MCP9808多了電路板,個人認為是會影響溫度的上升曲線,所以,溫度曲線就以TM-902C為參考。
    如果採用食藥署的建議,加熱結束後5分鐘,則實際超過65度的時間,只有約莫3分鐘,並未達65oC/4分鐘。因此,建議加熱結束後6分鐘,是較佳的時間建議。不過,消毒有效性部份應無疑義;反倒是口罩的有效性部份,並不清楚能不能承受90oC的高溫。因此,還是建議時間到,就把口罩拿出來吧。
    另外,不建議一次蒸太多個口罩,這一定會影響熱傳導的。當然,最大禁忌,是沒放內鍋就直接加熱。鍋底的溫度,可上達200oC喔!!
圖五:建議之加熱時


  • 附註
    不同電鍋,應有不同的加熱曲線。如何考量,要讀者自行思考囉。

  • 資料來源:
  1. https://www.facebook.com/CSMIBMS/posts/1078986522441124
  2. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC7112912/figure/fig1/
  3. http://www.nonwoven.org.tw/index.php?Act=0&SK=11296&MK=0&PK=5345
  4. https://pansci.asia/archives/179686
  5. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5638397/