ISPM15-nek megfelelő raklap hevítés mikrohullámmal

2016. decemberi hír szerint az Európai Fa Raklap és Csomagolóanyag Gyártók Szövetsége 67. Kongresszusán a piac és ügyes-bajos dolgaik áttekintése után ezen iparág 3 új fejlesztése mutatkozott be, melyek egyikét az IMITEK-től Erik Piil (DK) és Christophe Mathé (France) adták elő, témájuk pedig annak bemutatása volt, hogy dielektromos hevítés volt, illetve hogy az ISPM-15-ben elfogadott mikrohullámos technológiával is meg lehet védeni a fát a gombák, a penész és baktériumok ellen. Továbbá szerintük a dielektromos módszerek mintegy 0,335 Euró/egység értékkel olcsóbbak, mint a hagyományos kezelések.

Ez érdekes, nézzünk utána.

(A fenti IMITEK-hez nem találtam kapcsolót és úgy tűnik, hogy nem azonos a lejjebb említett EMitech céggel.)

Íme az IPPC 2014. februári leírása erről az eljárásról. (pdf 4 oldal, angol) Kivonat:

A dielektromos hevítési eljárást nemrég fogadták el a fa csomagolóanyagok kezelésére. A Nemzetközi Növényvédelmi Konvenció Növényegészségügyi Bizottsága [International Plant Protection Convention's Commission on Phytosanitary Measures (CPM)] elfogadta a nemzetközi kereskedelemben alkalmazhatónak ezt az eljárást az ISPM-15 [International Standards for Phytosanitary Measures (ISPM) No. 15] keretében. Majd ezzel kapcsolatban ad e 4 oldal további felvilágosítást.

A dielektromos hevítés elektromágneses hullámot - mikrohullámot, vagy rádió-frekvenciás hullámot - használ a hevítéshez, a szokásos konyhai mikrosütőhöz hasonlóan. A dielektromos hevítés a benne lévő nedvesség által a fa teljes keresztmetszetét egyszerre hevíti, szemben a hagyományos megoldással, amikor a hő a külső felületről halad befelé. Utóbbi esetén ezért mérni kell a maghőmérsékletet, annak elegendő mértéke és időtartama érdekében.

A folyamatos eljárás egy példája a bal oldalon és infravörös képpel a felületi hő mérése a jobb oldalon. (Fotók: EMitech srl)

A dielektromos hevítéskor ugyanakkor elegendő a felület hőmérsékletét mérni kontakt hőmérővel vagy az infravörös kép alapján. A maghőmérséklet gyakran még magasabb is, mint a felületi.

Ha valamely nemzeti növényegészségügyi szervezet [National Plant Protection Organization (NPPO)] ezen eljárás mellett dönt, akkor engedélyeznie kell a kezelőket (a hőkezelő vállalkozást) és meg kell határoznia vagy engedélyeznie a kezelési menetrendet, amely biztosítja az ISPM-15-ben előírtakat. Az eljárás részleteiben függhet a konkrét berendezéstől, azt tehát megfelelő mérnöknek kell ellenőriznie. Az ISPM-15 meghatározza a fa csomagolóanyagban lévő fa-elem max méretét (20 cm), mely ezzel az eljárással kezelhető.

Ezt az eljárást a fa csomagolóanyagon kívül más dolgok kezelésére is lehet alkalmazni, de azon lehetőségeket a nemzeti hatósággal kell egyeztetni (részletek az angol leírásban).

A berendezés lehet:

- Kamra, így az eljárás tételenként szakaszos. A kamra lehet telepített vagy hordozható. Egyszerre akár nagy mennyiségű tömörfa kezelésére is mód nyílik.

- Alagút, tehát folyamatos üzemű. A leírás szerint kisebb mennyiségekhez, illetve ipari ládához is célszerű megoldás lehet.

Mindkettő lehet a csomagolóanyag (pl. raklap) gyártó technológiával (pl. annak végén) egybeépített, vagy külön álló is.

A költségekről óvatosan fogalmaznak, de általában költség-hatékonynak ítélik a dielektomos hevítési eljárást, mert:

- Rövidebb a kezelési idő.

- Kisebb a munkaerő igény, különösen az automata sor részévé beépített megoldás esetén.

- Kevesebb az energiaigény. A rövidebb kezelés csökkentett energiaigényt jelent. Ráadásul a dielektromos megoldás just-in-time alkalmazható, azaz bármikor ki- és bekapcsolható. Nincs kamra előfűtési szakasz, ami szintén csökkenti az energiaveszteséget.

Dielektromos: mikrohullám vagy rádiófrekvenciás hullám?

2013-ban, amikor az ISPM-15-ben elfogadták a dielektromos hevítési eljárást, még csak a mikruhullámmal lehetett elérni a szabvány 1. melléklete szerinti hőfokot a kívánt idő alatt. Igaz, hogy a rádiófrekvenciás hullám mélyebben a fába hatol, de lassabban és 2013-ban még ehhez nem volt olyan eljárás, mely teljesítette volna a szabvány előírásait.

Az ISPM-15 legfrissebb változata itt érhető el. Ez 2016. január 14-i állapot és már tartalmazza azt a 2013. évi módosítást, mely elfogadta megfelelőnek a mikrohullámos eljárást is. (pdf, 22 oldal En, Sp, Fr, Ru, Ar és Zh nyelveken.)

Az ISPM-15-ös szabványt hosszas (1999-től) előkészületek után 2002-ben fogadták el. Annak idején a FAGOSZ tagjai javára sokat foglalkozott e témával, együttműködött a hatóságokkal, a FAIMEI-vel, s készítettünk egy összeállítást is, melyet viszont 2012. óta nem frissítettünk. A fa csomagolóanyagok hőkezeléses fertőtlenítése addigra már üzemi gyakorlattá vált.

A szabvány 2002. évi elfogadása után 2006-ban és 2009-ben változott, illetve 2013-ban az 1. mellékletben kibődült a lehetséges eljárások felsorolása a dielektromos hevítéssel.

A szabvány szerint a dielektromos hevítés jele a DH az angol neve dielectric heating alapján. Ezen eljárás esetén az 1. melléklet szerint a fa csomagolóanyag elemei legkisebb mérete nem lehet több 20 cm-nél. 30 perc alatt el kell érni a legalább 60 C-fok hőmérsékletet a teljes keresztmetszetben (a felületen is) és azt legalább 1 percen át tartani kell. Ha a fa vastagabb mint 5 cm, a 2,45 GHz-es dielektromos hevítésnek kétirányúnak kell lennie vagy több hullámterelőt kell alkalmazni, hogy a mikrohullámú energia egyenletesen hevítsen. [A hagyományos hőkezelésnél ugyanakkor 56 C fokot kell tartani 30 percen át, tehát a két előírás eltérő.]

A DH jelzés lehetőségét bevezették a 2. mellékletbe is, amely a kezelés jelölését (búzakalász) írja elő.

A Mirowaves.it filmje, melyben fejlesztésük folyamatát és az eredményt is bemutatják.

A PalletEnterprise amerikai online szaklap a raklapgyártók és fűrészüzemek részére. 2015. február 4-i cikkében arról számol be, hogy a mikrohullámos hőkezelést sikeresen tesztelték Olaszországban. A lényeg: a mikrohullámos technológia időt, pénzt és energiát takarít meg és lehetővé teszi a hőkezelés technológiai sorba beépítését. Lehetne ezt alkalmazni az USA-ban is? A cikk szerint az első üzemi kísérlet több mint egy éve (tehát 2013-ban) a Scaroni Group-nál volt, mely raklap újrahasznosító és bróker É-Olaszországban.

John Janowiak, Ph.D. a fatermékek gyártásának professzora a Penn State University-n tanulmányozta az eljárást, mely kutatásai szerint eredményes: megöli a faanyag kártevőit az ISPM-15-nek megfelelően.

ISPM-15-nek megfelelő teljes sterilizálást lehet elérni kevesebb, mint 3 perc alatt, a több órás korábbi kezeléssel a hevítőkamrában. Ez a sebesség lehetővé teszi a mikrohullámú hevítő technológiai sorba építését, amivel sok anyagmozgatást is meg lehet takarítani. (Szerk: a szabványban az szerepel, hogy 30 perc alatt el kell érni a 60 C fokot. Ez az értelmezés szerint azonban legalább 30 perc alatt kell elérni, tehát ha gyorsabban sikerül, pl. 2 perc alatt + 1 perc hőntartás: az is megfelel.)

A Scaroni gépe 40 másodpercenként képes fogadni új raklapot és egyszerre négyet tud kezelni, ami óránként 100 db. Egy gyors szegező-automata ennél többre képes, de a többletet félre lehet tenni, hogy várjon a sorára. A Scaroni gép üzemeltetéséhez 100kW-os tápellátás kell. megfelelően olcsó áram ár mellett a mikrohullám olcsóbb lehet, mint a hagyományos eljárás.

Tapasztalatuk szerint minél frissebb, nedvesebb a fa, annál hatékonyabb a mikrohullámú kezelés.

Az EMitech mikrohullámú raklaphevítő 2008. óta működik a Scaroni üzemben, már több mint 70 ezer raklapot kezeltek vele. Folyamatosan tesztelik és még nem volt gond mikrohullám szivárgással.

A fejlesztők szerint fa gyanta tartalmára is hatással van a mikrohullám: a lakkhoz hasonlóan kristályosodik, így kisebb a gyantafolyás esélye. (Ez nyilván a fenyővel dolgozó cégeknek fontos.) Ezt a Scaroni cég embere nem igazolta vissza, ugyanakkor szerinte kevesebb felületi nedvesség probléma van a mikrózás után, mint a hagyományos hőkezelést követően.

Nos, a mikrózás elterjedt használatához még meg kell oldani néhány dolgot. USA szempontból az eljárásnak ki kell jutnia az európai teszt-szakaszból. Továbbá az egész világon kevés még a gyakorlati tapasztalat az üzemeltetésben és a karbantartásban. Scaroni embere szerint dielektromos rendszereket nem gyártanak még iparszerűen, valamint elterjedéséhez még magasak a költségek, (bizonyára a gép értékére gondolt) de a technológia fejlődik és számos előnye van. Nagyon hideg környezetben (téli üzem) csökken az eljárás kapacitása. Össze kell tudni majd hangolni a szegezőgépek és mikrós-hőkezelő kapacitását.

A cikk írója szerint egy gép ára 200-300 ezer USD között lehet. A Scaroni Group-nál lévő gép meglehetősen hosszú, ami majdnem annyi mint a teljes automata szegezősoré.

Az EMitech előadási anyaga svéd honlapon is megtalálható. (Svéd Csomagolóanyag Szövetség) Ez még 2011. októberében Brüsszelben tartott előadás, ami talán az eljárás szabványba emelését segítette elő.

Figyelemre méltó a Holz als Roh- und Werkstoff szaklap 2016. szeptemberi számában megjelent cikk (pdf, angol 13 oldal), mely a rádiófrekvenciás és a mikrohullámú eljárást hasonlítja össze. Szerzők: Manoj K. Dubey, John Janowiak, Ron Mack, Peggy Elder & Kelli Hoover.

Frissen vágott fehér tölgyet vizsgálva arra jutottak, hogy

- különösen nagyobb keresztmetszet esetén a rádiófrekvenciás (RF) egyenletesebb és gyorsabb, mint a mikrohullámos;

- RF kezelés idejének csökkentéséhez jelentősen növelni kellett az energia bevitelt, ami különösen tömeges használat esetén e módszert kizáró ok lehet;

- Az RF hatékony az ISPM15 szerinti 20 cm-es mérethatár fölött is. 20 cm fölött a mikrohullám elmarad az RF mögött. A kis behatolási mélysége miatt a mikrohullám inkább a vékony (nem több mint néhány cm) anyagok folyamatos kezelésére alkalmas;

- RF hevítéssel teljesíteni lehet az ISPM15 szerinti legalább 1 percig 60 C fokon tartást, azonban a most előírt 30 perces max hő-elérési időkorlátnak nincs megfelelő tudományos alapja és nagy anyagtömegeknél gazdaságosan nem teljesíthető.

Nagy anyagtömegek esetén tehát az RF eljárás jó alternatívája lehet a metilbromidos gázosításnak és a hagyományos hőkezelésnek.

Nos, a "dielectric heating, ISPM-15" kulcsszavakra angolul és bizonyára más nyelveken is még számtalan további találat is lenne, azonban már ennyiből is látható, hogy alapos előkészületek után bölcsen bevették a lehetséges eljárások közé az ISPM-15 szabványban a dielektromos hevítést már 2013-ban. Ez erős lökést adott az ilyen irányú további kutatásoknak és fejlesztéseknek.

Konkrét gyártót, illetve alkalmazót még csak a két már említett olaszt találtam, de lehet hogy vannak és egészen biztosan lesznek mások is. A hazai gépkereskedőknek és raklap gyártóknak érdemes lesz figyelemmel kísérniük a fejlődést e téren.

E témához (tehát az ISPM15-nek megfelelő dielektromos fa csomagolóanyag hevítés) magyar nyelvű publikációt nem találtam. Lehet hogy nem jól kerestem, de az is, hogy a jelen cikk az első ilyen.

ISPM-15 hőkezelés ügyben a hazai tanúsító szervezet az NymE keretében működő FAIMEI. Tehát ha valamely magyarországi beruházó mikrohullámos raklap-hevítőre fektetne be, annak ISPM-15-nek megfelelőségét is a FAIMEI fogja tanúsítani, ott kell kezdeményezni ezt az eljárást. Rendszer szerűen még nem foglalkoztak ezzel, tehát egyedei eljárás lesz mint az autókláv alkalmazása vagy a hordógyártás esetén, a további részleteket tehát velük kell megbeszélni.

A portal.nebih.gov.hu helyen:

Országok, amelyek már bevezették vagy be fogják vezetni a facsomagoló anyagokra vonatkozó ISPM 15 szabványokat (pdf, 5 oldal, az összeállítás lezárva 2010-ben.)

A FAIMEI Anyag- és Termék Vizsgáló Laboratórium által vizsgált, 7/2001. (I. 17.) FVM rendelet szerint  hőkezelést végző cégek országos listája (pdf, 7 oldal, 2016. májusában készült. 102 érvényes, 7 érvénytelen, 6 folyamatban, továbbiak: Dr. Kovácsvölgyi Gábor tudományos munkatárs tel: +36 20 800 6367)

A FATUDAKOZÓ adatbázisában található, az ISPM-15 szerinti hőkezelő vállalkozások listája

A hivatkozott források alapján
összeállította, tömörítve fordította:
Mőcsényi Miklós