Slovenčina
Technologie mikrovlnného ohřevu je v současné době využívána pro řadu činností, od sterilizace dřevěných prvků napadených biotickými škůdci, přes sušení řeziva a vytvrzování lepených spojů, až po plastifikaci nebo modifikaci dřeva. Na letošním veletrhu LIGNA v Hannoveru byl představen nový, ale v praxi již ověřený způsob použití mikrovln pro hydrotermickou úpravu kulatiny před loupáním nebo krájením dýh (tzv. „mikrovlnné napařování“), nahrazující klasické napařování či vaření. Firmou pro tento účel vyvinuté a vyráběné zařízení je v současné době využíváno výrobci dýh nejen v zahraničí, ale v jednom případě i v České republice, kde slouží k ohřevu odkorněných výřezů v délkách do 700 mm a maximálním průměru kolem 650 mm.
Proč ne plastifikace, ale právě „napařování“
V oblasti výroby loupaných nebo krájených dýh se vývoj v souvislosti s přípravou kulatiny dosud ubíral hlavně cestou optimalizace procesů změn, které ve dřevě nastávají vlivem hydrotermické úpravy dřeva v komorách s přímým i nepřímým pařením nebo varných jámách. Řešily se vesměs jen konstrukční modernizace, zdokonalování systémů pro zakládání a vyjímání dřevní hmoty, řízení a energetické úspory u těchto tradičních způsobů. Novinkou v tomto směru je v úvodu zmíněné průmyslové nasazení mikrovln, kdy s tím spojený proces je výrobcem zařízení možná poněkud nepřesně, ale vědomě přezdíván jako „mikrovlnné napařování“.
„Mikrovlnný ohřev před loupáním či krájením záměrně nenazýváme plastifikací, protože ta se užívá hlavně ve spojení s tvarováním, respektive ohýbáním dřeva, což je z pohledu mikrovln jiná aplikace. Jelikož se zatím v odborných kruzích pro tento proces jiné pojmenování nenašlo, použili jsme termín ‚napařování‘. A to i navzdory samotnému principu mikrovlnného ohřevu, z něhož vyplývá, že není zapotřebí vyrábět vodní páru jako ohřevné médium,“ sdělil mně v Hannoveru přítomný obchodní ředitel mikrovlnné divize firmy s tím, že u mikrovln pára nepředává teplo povrchu suroviny, z něhož by pak prostupovala dovnitř. Mikrovlnná energie se absorbuje v molekulách vody, která je ve vlhké kulatině obsažena a mění je na molekuly páry. Tento vývin páry probíhá v celém objemu vlhkého kmene nebo jeho přířezu a prochází zvnitřku na povrch. Dřevo se tímto propařením ohřívá v celém objemu kulatiny.
Jak mikrovlnný ohřev funguje…
„Pokud se tedy pára do mikrovlnné komory přivádí, je to pouze proto, že je zapotřebí vytvořit vlhké prostředí, bránící nadměrnému sušení dřeva. V případě zařízení instalovaného v ČR se však vodou nasycené prostředí vytvoří samo po průchodu několika prvních špalků mikrovlnnými komorami. Důležité je, aby materiál měl určitou vstupní vlhkost, přičemž ideální stav je kolem 50 % absolutní vlhkosti napařovaného dřeva,“ doplňuje ředitel a dodává, že tzv. „mikrovlnné napařování“ dýhárenské kulatiny je hydrotermickou úpravou stejně jako její klasické paření či vaření. Vyšší tvárnosti je dosaženo vzájemným působením vlhkosti a teploty po náležitou dobu. Působením na hemicelulózy, lignin a celulózu dojde k přechodnému snížení pevnosti a ke zvýšení plasticity. V části krystalické dojde k uvolnění vazeb a změní se koloidní substance. Kohezní síly a uvolnění mezibuněčných vazeb doplňují uvedená spolupůsobení, což se v souhrnu projeví změnou pevnosti v ohybu, tlaku a tahu i schopností zkrácení nebo prodloužení bez porušení celistvosti. Možnosti plastických deformací jsou dány porušením makromolekul ligninu.
„U mikrovln se ovšem potřebná úprava dosahuje prostřednictvím fyzikálně zcela jiného principu, který umožní efektivnější vznik a prostup tepla. Proto má mikrovlnná technologie na daném výrobním úseku značný potenciál, což je dáno homogenitou, energetickou úsporou (až o 50 %) a zejména pak pohotovostí nového způsobu ohřevu,“ upřesnil obchodní ředitel s tím, že zmíněná pohotovost především umožňuje zařadit operaci „napařování“ v rámci jedné technologické linky. Tedy v bezprostřední návaznosti po odkornění a vykrácení výřezů na požadované délky, které jsou pak kontinuálně „napařovány“ (ohřívány) před plynule navazujícím loupáním či krájením na dýhu.
…a jak a pomocí čeho je prováděn?
Základem výše zmíněného zařízení, provozovaného v ČR, jsou dvě v rámci jedné linky za sebou umístěné mikrovlnné komory s celkovou délkou 6 metrů. Každá z komor má výkon generátoru 100 kW, přičemž skutečný výkon, nutný k ohřevu jednotlivých výřezů, je automaticky vypočítáván na základě jejich hmotnosti. Z toho plyne, že u materiálu s nižší hmotností, který nevyžaduje potřebu maximálního výkonu, je výkon náležitě snížen tak, aby všechny výřezy měly na výstupu stejnou výrobcem požadovanou teplotu, v daném případě 40–50 °C. Napařovací komory jsou prostřednictvím kladkového dopravníku propojeny se vstupní a výstupní částí, z nichž každá je osazena dvojicí gilotinových dveří, bránících úniku jak samotných mikrovln, tak i vlhkosti vytvořené uvnitř komor v průběhu procesu. Zařízení jako celek je koncipované tak, že na vstupu výřez po střídavém otevření a uzavření předních a následně zadních dveří vjede do prostoru aktivní mikrovlnné zóny, kde je postupně posouván a po dobu cca 8 minut ohříván na požadovanou teplotu. Poté na výstupu stejným způsobem (opět po střídavém otevření a uzavření předních a zadních dveří) z komor vyjede a pokračuje přímo k loupacímu stroji. Zde je třeba říct, že v prostoru komor je vždy posouváno několik výřezů najednou, uložených podélně za sebou, čímž má výrobce cca každou minutu (s výjimkou prvních osmi minut po zapnutí linky) k dispozici jeden výřez připravený k loupání. Mikrovlnné režimy lze totiž přesně řídit pomocí dávek, z nichž každou charakterizuje intenzita vyzářeného výkonu, nastavená po zvolený časový interval. Dávky, respektive jejich prostřídání s prodlevami, se liší v průběhu celého ohřevu podle druhu a vlastností suroviny, počasí, jakož i parametrů požadovaných k jejímu loupání či krájení. Technologie sama o sobě funguje zcela automaticky.
Ohřev možný nejen podélně, ale i napříč
Zařízení pro „mikrovlnné napařování“ jsou konstruována pro mikrovlnnou frekvenci v pásmu 915 MHz. Ta se u nás používá i např. při telekomunikaci a v železniční dopravě a ze zákona nesmí být pod hrozbou vysokých pokut rušena. Jako ochranné opatření proti tomu výrobce zvolil Faradayovu klec, pro větší jistotu dvojitou, která je postavena po celém obvodu každého zařízení vyjma vstupních a výstupních otvorů v místech pro dopravníky, kde je použito jiné účinné zabezpečení. Navíc je každá technologie navrhována takříkajíc na míru zákazníka, a to z hlediska typu a požadované kvality jím produkovaných dýh, s tím spojené nutné teploty ohřevu výřezů (70, 80 a v některých případech i 90 °C) a v neposlední řadě i s ohledem na kapacitu používaných loupacích či krájecích strojů, kdy některé zvládnou oloupat i 8 výřezů za minutu. Problémem podle obchodního ředitele nejsou ani omezené výrobní prostory, což potvrzuje právě vyráběné zařízení do zahraničí se vstupem a výstupem výřezů ze stejné strany. Jedná se o tzv. zkrácenou verzi s mikrovlnnými komorami uloženými vedle sebe do tvaru podkovy, kdy je výřez po průchodu první komorou v hermeticky uzavřeném prostoru (pro mikrovlny) pomocí speciálního vybavení přeložen do prostoru druhé komory, kde je opačným směrem posouván k výstupu, situovanému na téže straně jako vstup. Mimo to má výrobce ve stádiu vývoje i variantu pro mikrovlnný ohřev výřezů dlouhých 3–4 metry a připravuje se i ohřev 9metrových kmenů, které by po vstupu do aktivní zóny měly být směrem k výstupu posouvány takříkajíc bokem (napříč vstupního dopravníku) a po ukončení procesu vycházely opačným směrem z téže strany jako v případě vstupu.
Kontakt na vyžádání
Autor: Ing. František Novák
Kontakt: novak.sd@tiscali.cz
Foto: autor a archiv výrobce
