การให้ความร้อนและการควบคุมอุณหภูมิในตู้ฟักไข่

ก่อนอื่นต้องทำความเข้าใจเรื่องระดับอุณหภูมิกันกันก่อนครับ  โดยทั่วไปเราจะแบ่งได้ตามความรู้สึกที่ 3 ระดับ คือ ร้อน, อุ่น และเย็น...และก็มีคนสงสัยว่า ร้อน เย็นและอุ่น มันอุณหภูมิขนาดไหน? เราเอาอะไรมาเปรียบเทียบหรืออ้างอิง(referent)ได้

อันนี้คือคำถามที่ผมตั้งขึ้นมาเอง และก็ขอตอบเองตามสัจธรรม(ความเป็นจริง)ดังนี้ครับ

มนุษย์จัดอยู่ในประเภทเดียวกับสัตว์เลือดอุ่นหลายๆชนิด อุณหภูมิในร่างกายมนุษย์จะอยู่ที่ 37*C เราจึงเอาระดับอุณหถูมินี้เป็นตัวอ้างอิง(referent) ถ้าสูงขึ้นไปมากกว่านี้ก็จะเป็นอุ่นมากไปถึงร้อน และถ้าต่ำลงกว่านี้ก็จะเป็นอุ่นน้อยไปถึงเย็น
ในทางวิศวกรรมเขาจะทำตัวควบคุมอุณหภูมิ(thermostat)ออกมาเป็น 2 แบบ คือควบคุมความร้อน(heating thermostat) และควบคุมความเย็น(cooling thermostat) ส่วนคัวควบคุมความอุ่น(warming thermostat)จะมีเฉพาะออกมาน้อยมาก(ใช้กับตู้เลี้ยงปลา และอบทารกฯ)

อุณหภูมิและความร้อนที่ใช้ในการฟักไข่ก็ได้มาจากอุณหภูมิในร่างกายของสัตว์ปีกคือ 37*C ที่นอนกกไข่อยู่ในรังนั่นเอง อุณหภูมิขนาดนี้เทียบได้ประมาณน้ำอุ่นที่ใช้อาบเด็กอ่อน(baby warm)นั่นแหละครับ  แล้วความชื้นเราได้มาจากไหน? ก็ได้มาจากความชื้นในอากาศส่วนหนึ่ง และอีกส่วนหนึ่งคือเหงื่อของแม่สัตว์ปีกที่ระเหยออกมาปกคลุมไข่ในรัง และจะต้องมีการกลับไข่อย่างสม่ำเสมอเพื่อไม่ให้ไข่แดงไป
เบียดติดที่เปลือกไข่ จึงจะฟักออกมาเป็นตัวได้..

มาดูการให้ความร้อนในตู้ฟักไข่กันบ้าง..การให้ความร้อนในตู้ฟักไข่ก็มีอยู่หลายวิธีและหลายแบบตามที่ผู้ออกแบบคิดว่ามันดีที่สุดและถูกต้องที่สุด อุปกรณ์ที่ให้ความร้อนก็ใช้ได้หลายอย่างเท่าที่มนุษย์จะคิดได้ เช่น ใช้ ฮีทเตอร์ไฟฟ้า(heater element), หลอดไฟ(incandescent), แสงอาทิตย์,แก็สหุงต้ม,หรือตะเกียงน้ำมันก้าดฯ แต่เงื่อนไขอยู่ที่ว่าจะต้องควบคุมอุณหภูมิให้ได้คงที่(แปรผันได้ประมาณ 1*C)  ตัวทำความร้อนที่นิยมใช้กันมากที่สุดในปัจจุบันคือ ฮีทเตอร์ไฟฟ้า(heater element) และหลอดไฟแบบมีใส้(incandescent) ซึ่งมีการควบคุมอุณหภูมิที่เหมือนกันคือใช้เทอร์โมสตัท(thermostat)เป็นตัวควบคุมอุณหภูมิ แต่จะต่างกันที่ตำแหน่งติดตั้ง จำนวนวัตต์ที่ใช้ และการแผ่กระจายรังษีความร้อน
 ตำแหน่งที่ติดตั้งฮีทเตอร์ไฟฟ้าจะติดไว้ที่ด้านบนของตู้แล้วใช้พัดลมเป่าให้ความร้อนกระจายลงด้านล่าง ซึ่งต้องใช้ปริมาณลมค่อนข้างมากเพื่อให้กระจายลงไปถึงด้านล่างได้ เพราะเป็นการสวนทางก้บความร้อนที่ลอยตัวขึ้นข้างบนตามธรรมชาติ ข้อดีของระบบนี้คือใช้ประโยชน์พื้นที่ด้านล่างเป็นที่เกิดใด้เต็มพื้นที่โดยไม่มีอะไรเบียดบัง แต่ข้อเลียระยะยาวคือการสิ้นเปลืองพลังงานมากกว่าการติดตั้งฮีทเตอร์ที่ด้านล่าง เพราะการให้ความร้อนที่ด้านล่างจะทำให้ความร้อนลอยตัวจากล่างขึ้นบนตามธรรมชาติ จึงใช้ขนาดวัตต์และพลังงานที่น้อยกว่า พัดลมก็ใช้ขนาดเล็กกว่า ความร้อนที่ได้ก็เสถียร(balance)มากกว่า
และประหยัดพลังงานได้มากกว่าในระยะยาว แต่ผลเสียก็คือต้องเสียพื้นที่ด้านล่างไปบางส่วนที่ใช้ในการติดตั้งฮีทเตอร์หรือหลอดไฟเท่านั้นเอง

เหตุผลที่ตู้ฟักไข่ ตราไก่แจ้ ออกแบบโดยใช้หลอดไฟให้ความร้อนที่ด้านล่าง ก็เพื่อการประหยัดพลังงานในระยะยาว และข้อดีของการใช้หลอดไฟติดตั้งที่ด้านล่างคือ ใช้หลอดไฟวัตต์ต่ำติดแยกกระจายได้มากกว่า 1 จุด การแผ่รังษีความร้อนของหลอดไฟจะกระจายออกที่พื้นผิวรอบด้านที่เป็นลักษณะลูกบอลล์ และตรงตามทฤษฎีความร้อนที่ว่า "อากาศที่ร้อนกว่าจะมีน้ำหนักเบากว่าและจะลอยตัวขึ้นข้างบน อากาศที่เย็นกว่าซึ่งมีน้ำหนักมากกว่าก็จะไหลเข้าไปแทนที่" จึงเกิดการไหลเวียนของอากาศ(ventilation)จากอุณหภูมิที่แตกต่างระหว่างภายในกับภายนอก โดยเข้าทางด้านล่างและไปออกที่รูระบายทางด้านบน เหมือนระบบปล่องควัน(chimney)หรือเตาผิง และมีพัดลมเป็นตัวช่วยกระจายความร้อนและระบายอากาศในตัวเดียวกัน

สรุปได้ว่า การใช้ฮีทเตอร์จะต้องใช้วัตต์ที่มากพอเพื่อจะให้พัดลมเป่ากระจายไปได้ทั่วถึงด้านล่างของตู้ และพัดลมก็จะต้องมีขนาดใหญ่พอที่จะกระจายความร้อนได้ทั่วถึงด้านล่างเช่นกัน เทียบกับระบบของตู้ฟักไข่ ตราไก่แจ้ แล้วจะใช้พลังงานต่างกันประมาณ 1 เท่าตัวครับ..........

ความร้อนที่ทำให้ไข่เกิดเป็นตัว

ก่อนอื่นต้องทำความเข้าใจกับเรื่องความร้อน(thermodynamics)กันก่อนว่า ความร้อนคืออะไร?  ตามความเข้าใจกันโดยทั่วไป ความร้อนก็คือพลังงานในรูปแบบหนึ่งที่นำมาใช้ได้หลากหลาย และหนึ่งในจำนวนนั้นก็คือ เราได้นำพลังงานความร้อนมาใช้ในการฟักไข่่
แล้วปริมาณความร้อนมันมากมายขนาดไหน? เขาวัดกันอย่างไร?  ในทางทฤษฎีความร้อนเขาระบุไว้ว่า "น้ำที่มีน้ำหนัก 1 ปอนด์ (lb)เมื่อทำให้อุณหภูมิเปลี่ยนไป 1 องศาฟาเรนไฮท์ (*F)จะมีค่าความร้อนเท่ากับ 1 บีทียู(btu)"  ตามทฤษฎีดังกล่าวจะเห็นได้ว่ามันมีน้ำหนักของมวลสารเข้ามาเกี่ยวข้องด้วย ในหน่วยของความร้อนจึงต้องมีค่าออกมาเป็น บีทียู/ปอนด์ และตามมาด้วยระยะเวลาของการได้รับความร้อน  บีทียู/ชั่วโมง(hr)

ในไข่ 1 ฟอง จึงต้องการความร้อนตั้งแต่เริ่มต้นไปจนถึงการออกเป็นตัวในปริมาณที่พอดีกับน้ำหนักไข่ (btu/lb)  แต่เงื่อนไขจะต้องเป็นไปตามเวลา เราจึงไม่สารถที่จะเร่งให้ไข่เจริญเร็วก่ากำหนดได้เพราะต้องมีการควบคุมอุณหภูมิให้อยู่ในระดับที่สัตว์ปีกฟักไข่จริงๆ  ถ้าเราใช้อุณหภูมิสูงก็จะใช้เวลาน้อยกว่าการใช้อุณหภูมิต่ำ เพื่อให้ได้ปริมาณความร้อนเติมเต็มได้ตามจำนวน  เพราะฉะนั้นถ้าเราใช้อุณหภูมิฟักที่สูงกว่า ระยะเวลาการฟักจะสั้นกว่าและถ้าเราใช้อุณหถูมิฟักที่ต่ำกว่า ระยะเวลาก็จะยาวกว่า ซึ่งตามข้อมูลทางวิชาการให้อยู่ระหว่าง 35-38*C (ที่ดีที่สุด 37.7*C) และผลที่เกิดจากน้ำหนักของไข่ก็คือ ไข่ที่ฟองเล็กกว่าก็จะเติมเต็มปริมาณความร้อนได้เร็วกว่า จึงมีโอกาสที่จะเกิดได้ก่อนไข่ที่มีขนาดและน้ำหักที่มากกว่า

ตามข้อมูลทางวิชาการ ให้ใช้อุณหภูมิที่ใช้ฟักไข่สัตว์ปีกเกือบทุกชนิดที่37.7*Cหรือประมาณ 99.5*F เมื่อใช้อุณหภูมิเท่ากัน ไข่ที่มีขนาดไม่เท่ากันจึงใช้เวลาฟักออกเป็นตัวไม่พร้อมกัน ไข่ที่มีขนาดเล็กกว่าจึงเกิดเป็นตัวได้เร็วกว่า ถ้าไล่กันตามขนาดก็จะได้ประมาณนี้ ครับ
นกกระทา 15 วัน, ไก่ 21 วัน, เป็ด 28 วัน,เป็ดเทศและห่าน 30-35 วัน ,นกกระจอกเทศ 42 วัน และนกอีมู 50-56 วัน (นกกระจอกเทศและนกอีมู ใช้อุณหภูมิฟัก 97.5*F ความชื้น 30-35%RH )

ก็มีข้อสงสัยขึ้นมาอีกว่า ทำไม่ไข่เต่าฟองเล็กนิดเดียวจึงต้องใช้เวลาฟักออกเป็นตัวนานถึง 120 วัน?  ถ้าให้เดาอาจจะเป็นเพราะว่า ไข่เต่าเป็นไข่ประเภทสัตว์เลื้อยคลานซึ่งเป็นคนละประเภทกับสัตว์ปีก และใช้อุณหภูมิฟักที่ 27*C และความชื้น 90%RH ซึ่งเป็นอุณหภูมิที่ต่ำกว่าสัตว์ปีกถึง 10*C ก็น่าจะใช้เวลาที่นานกว่า   ขอจบแบบไม่ต้องสรุป ครับ!

ความชื้นในการฟักไข่(Humidity for incubation)

ความชื้นสัมพัทธ์(relative humidity) เป็นหนึ่งในปัจจัยหลักของการฟักไข่  ถ้าความชื้นต่ำมากเกินไปก็จะทำให้น้ำที่อยู่ในไข่ระเหยออกได้มากจนไม่มีน้ำหล่อเลี้ยงตัวอ่อน และทำให้เยื่อชั้นในที่กั้นระหว่างตัวออ่นกับเปลือกไข่แห้งตามไปด้วย เป็นผลทำให้ตัวอ่อนตายได้ง่ายหรือติดกับเปลือกไข่จนไม่สามารถออกได้ตามปรกติ และถ้าความชื้นสูงมากเกินไปก็จะเป็นสภาพตรงกันข้าม คือมีส่วนที่เป็นน้ำในไข่มากกว่าปรกติ จึงเป็นอีกสาเหตุหนึ่งที่ทำให้ตัวอ่อนตายได่้จากการหายใจเอาส่วนที่เป็นน้ำและแก๊สเข้าไป ถ้าเกิดได้ก็จะอาจจะเกิดก่อนกำหนดและไม่แข็งแรงหรืออาจจะพิการได้ อาการนี้จะสังเกตุได้จากตอนที่ออกจากเปลือกไข่แล้วตัวจะเปียกแฉะ หลังจาก 3 ชั่วโมงแล้วขนก็ไม่ฟูและตายในที่สุด

ตามธรรมชาติที่แม่สัตว์ปีกฟักไข่ เราพบว่าความชื้นในรังไข่เคลื่อนไหวขึ้นลงอยู่ที่ 50-75%RH และตามข้อมูลทางวิชาการที่ทำการวิจัย ได้ออกมาว่าความชื้นสัมพัทธ์ที่ดีที่สุด คือ 60%RH

ตู้ฟักไข่"ตราไก่แจ้" จึงใช้ตัวเลขนี้เป็นตัวอ้างอิง โดยใช้ถาดใส่น้ำที่มีลักษณะเป็นช่องเหมือนตาหมากรุก เพื่อให้ปรับพื้นที่ผิวการระเหยของน้ำให้ควบคุมความชื้นได้ตามต้องการ
                                                           

ตามข้อมูลของสถาบัน WPSA(World's Poultry Science Association) บอกว่าไข่ไก่ที่อยู่ในตู้ฟักเป็นเวลา 21 วันที่ความชื้นพอดี(ประมาณ 60%RH) จะต้องสูญเสียน้ำหน้กไป 12-14%  หมายถึง ถ้าน้ำหนักไข่ไข่ลดลงน้อยกว่า 11 % ก็แสดงว่าความชื้นสูงเกินไป และถ้าน้ำหนักไข่หายไปมากกว่า 15%ก็หมายถึงความชื้นต่ำมากเกินไป จึงจำเป็นที่จะต้องปรับความความชื้นให้ได้ตามความต้องการด้วย

                                                                    

ถ้านำไข่มาส่องดู จะสังเกตเห็นช่องว่างที่เป็นอากาศ(air sack or air pocket)ที่อยู่ทางด้านป้านของไข่ จะเพิ่มมากขึ้นเรื่อยๆตามจำนวนวันที่อยู่ในตู้ฟัก ซึ่งเกิดจากการระเหยของน้ำในไข่ ทำให้เนื้อในไข่ยุบเหลือน้อยลง 

ตามรูปขนาดที่ถูกต้องของการฟักถึงวันที่ 19 ส่วนที่ว่างที่เป็นช่องอากาศจะมีอยู่ประมาณ 1 ใน 3

***ก็พอสรุปได้ประมาณนี้ ครับ***

What is the egg incubator.?

ตู้ฟักไข่คืออะไร?

ตู้ฟักไข่ คืออุปกรณ์ที่เราสร้างขึ้นมาเพื่อเรียนแบบการฟักไข่ตามธรรมชาติของสัตว์ที่มีไข่ โดยเฉพาะสัตว์ปีกเกือบทุกชนิดจะมีการฟักไข่ และกกไข่จนกว่าจะออกเป็นตัว ส่วนสัตว์เลื้อยคลานส่วนใหญ่ก็จะฝังกลบไว้ใต้ดินตามจุดที่มีอุณหภูมิและความชื้นที่พอดี เมื่อครบกำหนดแล้วก็จะเกิดออกมาเป็นตัว

ก่อนอื่นเราต้องเรียนรู้เรื่องธรรมชาติของการฟักไข่ก่อน  ในที่นี้จะกล่าวถึงเฉพาะสัตว์ปีกครับ เพราะสัตว์ปีกเกือบทุกชนิดใช้สภาวะของการฟักที่เหมือนกัน คือเมื่อไข่ออกมาจนหมดรังไข่แล้ว ก็จะเริ่มนอนฟักไข่เพื่อปรับอุณหภูมิของไข่ให้คงที่อย่างต่อเนื่อง และมีการกลับไข่เป็นบางครั้ง เพื่อให้ได้รับความร้อนอย่างทั่วถึง เหมื่อนที่เราปิ้งย่างประมาณนั้น และไม่ให้ไข่อยู่นิ่งเป็นเวลานาน เพราะจะทำให้ไข่แดงและตัวอ่อนในไข่เลื่อนไปเบียดและติดกับเยื่อที่เปลือกไข่ ด้านใดด้านหนึ่ง ซึ่งจะทำให้ตัวอ่อนเกิดได้ยากหรืออาจจะเกิดมาพิการหรือตายได้ 

เมื่อไข่ที่มีเชื้อตัวผู้เกิดปฎิสนธิ ก็จะเริ่มมีชีวิตเกิดขึ้นที่ขอบของไข่แดงโดยเริ่มต้นจากจุดเล็กๆแล้วขยายออกไปเป็นเส้นเลือด โดยใช้เวลาฟักประมาณ 7 วัน เมื่อนำมาใช้แสงสว่างส่องดูก็จะเห็นเป็นจุดและมีเส้นเลือดสีแดงกระจายอยู่รอบๆเหมือนสายฟ้าแลบเวลาฝนตก และจุดสีดำก็จะขยายใหญ่ขึ้นเรื่อยๆตามวันและเวลาที่ผ่านไป สำหรับไข่ไก่เมื่อฟักไปได้ 18 วัน ถ้าเอามาส่องดูก็จะเห็นเป็นก้อนสีดำทึบอยู่เต็มไข่  นั่นก็คือตัวอ่อนได้เจริญเติบโตเต็มที่แล้ว พร้อมที่จะเจาะเปลือกไข่ออกมาในอีก 3 วัน 

ช่วงที่ลูกไก่ใกล้จะเกิด ถ้าสังเกตุดูจะเห็นว่าแม่ไก่ที่นอนฟักอยู่มักจะยืนบ่อยขึ้น เพราะในตัวอ่อนที่ใกล้เกิดจะมีความร้อนเพิ่มขึ้นจากการดูดซึมไข่แดงเอามาเป็นพลังงาน เพื่อจะได้มีแรงเคลื่อนไหวในการเจาะเปลือกไข่ออกมา แม่ไก่จึงต้องลุกยืนเพื่อให้มีการระบายความร้อนให้ลดลง และเพิ่มการระบายอากาศให้มากขึ้นตามความต้องการของลูกไก่ที่กำลังจะเกิด 

เมื่อลูกไก่เจาะเปลือกไข่ออกมาเป็นตัวแล้ว แม่ไก่ก็ยังต้องกกต่อไปเพื่อให้ตัวแห้งและขนฟูแข็งแรง ซึ่งใช้เวลาประมาณ 3 ชั่วโมงเป็นอย่าน้อย จากนั้นจึงพาลูกออกจากรัง เป็นอันว่าสิ้นสุดการฟักไข่

เมื่อเราได้ข้อมูลจากการฟักไข่แบบที่แม่ไก่ฟักตามธรรมชาติแล้ว ขั้นต่อไปก็ต้องรู้ถึงสภาวะแวดล้อม ก็คือ อุณหภูมิ,ความชื้น,การระบายอากาศและการกลับไข่ ซึ่งเป็นปัจจัยสำคัญที่จะทำให้เชื้อในไข่เกิดเป็นตัวและเจริญเติบโตได้ดี ....ถ้าเราจะค้นหาและทดลองด้วยตังเองก็จะต้องมีอุปกรณ์และเครื่องมือวัดที่ค่อนข้างละเอียดระดับห้องแลบ(Lab.) จึงจะได้ค่าที่ถูกต้องและต้องใช้เวลาค่อนข้างมาก เพือจะรวบรวมและประมวลผลออกมาอย่างถูกต้อง 

วิธีที่สะดวกและรวดเร็วกว่า ก็คือข้อมูลทางวิชาการครับ ...ซึ่งมีข้อมูลทางวิชาการปศุสัตว์ ที่เขาทำวิจัยไว้แล้ว สามารถค้นหาได้จากตำราหรือเวปไซด์ต่างๆ และที่น่าเชื่อถือได้ก็คือเวปไซด์ของกรมปศุสัตว์ เพราะเป็นผู้เชี่ยวชาญเกี่ยวกับสัตว์โดยตรง, ตามข้อมูลทางวิชาการพอสรุปออกมาได้ว่า สภาวะการฟักไข่ของสัตว์ปีกที่เหมาะสมคือ อุณหภูมิ 35-38 องศา C ที่ดีที่สุดคือ 37.7 องศา C, ความชื้นสัมพัทธ์ 50-75 %RH ที่ดีที่สุด 60 %RH, ความเร็วลมการระบายอากาศ 7 ซ.ม./นาที (ช้ามาก) และมีการกลับไข่อย่างน้อย 4-6 ครั้ง/วัน ที่ดีที่สุด 1-2 ชั่วโมง/ครั้ง 

ถ้าสังเกตุให้ดี จะเห็นว่าความเร็วลมจะช้ามาก สัณนิฐานได้ว่าเมื่อแม่ไก่ทำรังเองและนอนกกไข่จะไม่ต้องการให้ไข่ถูกลมโกรก เพราะจะทำให้เปลือกไข่แห้งเข้าไปถึงเยื่อชั้นในของเปลือกไข่ เป็นผลทำให้ตัวอ่อนในไข่แห้งติดกับเยื่อเปลือกไข่ อาจจะออกมาตายหรือพิการได้

เมื่อได้ข้อมูลดังกล่าวครบถ้วนแล้ว เราจึงมาเริ่มทำที่ฟักไข่แบบจำลองเพื่อให้เหมือนของจริงหรือใกล้เคียงธรรมชาติให้มากที่สุด,,,,ที่จริงเราน่าจะเรียกว่ารังฟักไข่ แต่ได้มีผู้คิดค้นทำเป็นตู้ขึ้นมาก่อน ก็เลยเรียกกันว่า"ตู้ฟักไข่" 
                                                                              

                                                                         

ตู้ฟักไข่ ตราไก่แจ้ ได้ผลิตออกมาเพื่อรองรับข้อมูลทางวิชาการปศุสัตว์อย่างครบถ้วน คือ..ควบคุมอุณหภูมิและความชื้นได้ตามต้องการ, ปรับการระบายอากาศได้ และเลือกโปรแกรมการกลับไข่อัตโนมัติได้ตั้งแต่ 1-96 ครัง ต่อวัน โดยปรับตั้งเพียงครั้งเดียว ก็จะทำงานโดยอัตโนมัติตลอดไป  แม้ไฟฟ้าจะดับก็ไม่ต้องปรับตั้งใหม่......