HU225731B1 - Method for extracting the natural juice of ligneous plant material, device for carrying out said method and use of said method in the production of dried ligneous plant material - Google Patents

Description

mágneses sugárzást átengedő más szerkezeti anyagú besugárzóablakokkal (14, 24) ellátott köpenyt (1), a köpeny (1) belső kezelőterébe rakat alakjában betárolt kezelendő fa- vagy más növényi anyagba keresztirányban behatoló elektromágneses, különösen mikrohullámú sugárzás létrehozására alkalmas elkülönített elrendezésű legalább egy mikrohullámú generátort, valamint egy, az atmoszferikus nyomást meghaladó nyomású telített vízgőz előállítására alkalmas külső gőzgenerátor-egységet (2) vagy más, a köpeny (1) belső terében elhelyezett gőzfejlesztő készüléket. A kinyert természetes fanedvre az jellemző, hogy azt fás növényi anyag(ok)nak a találmány szerinti eljárással végzett kezelésével állították elő.

A találmány tárgya eljárás és berendezés természetes nedvek kivonására kitermelt faanyagból. A találmány tárgyát képezik továbbá az eljárás alkalmazásai szárított faáru és/vagy fanedvek előállítására, valamint az 1 eljárással kinyert fanedv.

A WO 82/01776 szám alatt közzétett nemzetközi bejelentés faáru szárítására szolgáló olyan eljárást ismertet, amely szerint a szárítandó fát annak belső hőmérséklete emelése és a fából a víz kihajtása céljából 2 915 MHz frekvenciájú mikrohullámú sugárzással melegítik. Az eltávozott vizet a fa felületéről a levegőt kis sebességgel keringető ventilátorok segítségével elpárologtatják. A kb. 80% nedvességtartalmú levegőt kondenzátorokon áramoltatják át, amelyekben a nedves- 2 ség kicsapódik.

A WO 82/01411 számon közzétett nemzetközi bejelentés szerinti megoldás ugyanezt az elvet használja, de itt az a járulékos feltétel is szerepel, hogy a levegő hőmérsékletének mindig kisebbnek kell lennie a fa bel- 3 ső hőmérsékleténél. Az idézett dokumentumban utalás van arra, hogy az anyag felületének az anyag belsejének felmelegítését megelőző mikrohullámos melegítése hátrányos. Ezért e dokumentumban azt javasolják, hogy a mágneses energia hőenergiává való átalakítási 3 folyamatát úgy kell szabályozni, hogy a mikrohullámú kezelés elsősorban az anyagban tartalmazott vízre koncentrálódjék. Javasolják továbbá azt is, hogy a kezelőtérben elég nagy légnedvességet kell fenntartani ahhoz, hogy a fa magjában lévő nedvesség eltávozása 4 előtt ne száradjon ki a termék felülete. E célból a szárítóeljárás kezdeti fázisában vizet porlasztanak be a kamrába, hogy ott megfelelően nagy légnedvesség uralkodjék.

A Springer-Verlag gondozásában megjelenő „Holz 4 als Roh- und Werkstoff” című folyóirat 1995. évfolyamának 333-338. oldalain A. L. Antti „Erdeifenyő és lucfenyő szárítása mikrohullámmar című cikke ismerteti faáru 915 vagy 2450 MHz frekvenciájú és 25-78 kW/m³ fajlagos teljesítményű mikrohullámú besugárzással tör- £ ténő szárítását. Az eljárással a fa belső hőmérsékletét kb. 140 °C-ra hevítik, és ezáltal a fa belsejében 25 kPa gőznyomást hoznak létre. Az így létrehozott belső nyomás igen nagy, és lehetővé teszi a víz gyors eltávozását. Az eljárás hátránya, hogy a rostok eltöredeznek. £ A szárítóeljárás gyors mikrohullámú szárítással kezdődik a 70 °C-os tartományban, ezt követően a szárítás közben a mikrohullámú kezelést szakaszosan alkalmazzák, majd a további szárítást a fa hőmérsékletének folyamatos ellenőrzése mellett, annak legfeljebb £

110 °C-on tartásával végzik annak érdekében, hogy a hőmérséklet a rostok telítési hőmérséklete alatt maradjon.

Az ismert és így a fentebb hivatkozott faáruszárító eljárásokban rendre levegőt használnak közvetítőközegként a fában lévő víz eltávolításához. Emiatt a levegő páratartalmának a gőzben tartalmazott levegő telítési határa alatt kell maradnia. Az ismert eljárásoknál és berendezéseknél ezért ki kell vonni a nedvességet a levegőből ahhoz, hogy az megszárítsa a fát. A levegő hőmérsékletének továbbá alacsonyabbnak kell lennie a fa hőmérsékleténél, hogy lehetővé váljék az elpárolgás. Az ismert megoldások mindegyikének hátránya, hogy a szükségszerűen alkalmazott nedvességelvonás nagy energiaveszteséggel jár, és így az energiafelhasználás nem optimális. Minél nagyobb a fa kívánt hőmérséklete, annál nagyobb mikrohullámúgenerátor-teljesítményre van szükség, és mivel a szárítás több óráig tart, az energiafogyasztás igen nagy, és az eljárás alkalmazása ezáltal költséges. A fentebb idézett cikkben a szárítási idő a fa vastagságától és az alkalmazott berendezés villamos teljesítményétől függően 3 óra és 5 óra között van. További hátrány, hogy az ismert eljárások egyikével sem lehet a szárítás után 30%-nál kisebb végnedvességet elérni a fában.

A 2 763 795 és 2 705 035 számú francia szabadalmi bejelentések valamely természetes anyagnak biológiai anyagból történő kivonását ismertetik mikrohullámú kezelés segítségével oly módon, hogy a biológiai anyagot oldószer alkalmazása nélkül mikrohullámú sugárzásnak teszik ki annak érdekében, hogy az anyagban lévő víznek legalább egy része elpárologjon és felrepedjenek a sejtszerkezetek. Az eljárás abból áll, hogy egy berendezés köpenyén belüli kezelőtérben a sejtszerkezet-felrepedés megkönnyítése érdekében szakaszosan csökkentett nyomást alkalmaznak. A mikrohullámú sugárzást lényegében a víz elpárolgásával okozott hőmérséklet-csökkenés kompenzálására alkalmazzák. A körülményektől függetlenül a hőmérsékletet 100 °C alatt, a nyomást pedig az atmoszferikus nyomás (1 bar) alatt tartják. Az eljárás során a kezeléshez kb. 100 mbar nyomást és kb. 70 °C-os hőmérsékletet alkalmaznak.

A találmány célja egy olyan eljárás és egy annak végrehajtására alkalmas berendezés létrehozása, amellyel optimalizálható az energiafogyasztás, és amely lehetővé teszi a feldolgozott fa- vagy más növényi anyagokból azok mennyiségi egységére vetítetten lehető legnagyobb mennyiségű és minőségű fa- vagy más növényi nedvek kinyerését.

HU 225 731 Β1

A kitűzött célt kitermelt fa- vagy más növényi anyagokból természetes nedvek kinyerésére kifejlesztett találmány szerinti eljárásunk meghatározó jellemzői szerint úgy érjük el, hogy a kitermelt fa- vagy más növényi anyagot egy nyomástartó edényként kiképzett köpenybe tároljuk be, a tömítetten zárt köpenyben a nyomást az atmoszferikus nyomást meghaladó értékre növeljük, a köpenybe telített vízgőzt vezetünk be vagy magában a köpenyben telített vízgőzt állítunk elő, a betárolt favagy más növényi anyagot elektromágneses besugárzással hevítjük, és az így kezelt fa- vagy más növényi anyagból kiváló természetes nedveket gravitációs összegyűjtéssel kinyerjük.

A kiváló természetes nedvek gravitációs összegyűjtését célszerűen legalább részben a telített vízgőz létrehozásával vagy bejuttatásával egyidejűleg végezzük. A kezelés során a köpenyben előnyösen 1,5 bar és 9,6 bar közötti össznyomást hozunk létre és tartunk fenn. A kezelés során alkalmazott össznyomás értékét a kezelni kívánt kitermelt fa- vagy más növényi anyag fajtájától és a kezeléshez alkalmazott gőzhőmérséklettől függően választjuk meg.

Az alkalmazott mikrohullámú besugárzás teljesítményét a mindenkori kezelt fa- vagy más növényi anyag belső magtartományig terjedő felhevítését adó értékre, előnyösen ezen belső magtartományt is a kezeléshez alkalmazott össznyomásértékhez tartozó gőzhőmérsékletnél néhány tized foktól néhány fokig terjedő hőmérséklet-különbséggel magasabb hőmérsékletre felhevítő értékre, a kezeléshez a köpenybe bemért víz atmoszferikus nyomáson és külső környezeti hőmérsékleten mért térfogatát pedig a köpenyben ugyanolyan körülmények között tartalmazott levegő térfogatának kétszeresétől négyszereséig terjedő értékre választjuk meg.

Előnyösnek bizonyult, ha a kezeléshez előválasztott üzemi hőmérsékleten telített gőznyomás létrehozásához alkalmazott víztérfogatként a köpenyben környezeti hőmérsékleten tartalmazott levegő tömegének közelítőleg háromszoros mennyiségének megfelelő térfogatot alkalmazunk, és az alkalmazott elektromágneses, különösen mikrohullámú besugárzás frekvenciáját a köpenybe betárolt kezelendő fa- vagy más növényi anyag tömegméretének megfelelő, a sugárzásnak a kezelendő fa- vagy más növényi anyag belső magtartományáig behatoló intenzitását adó, célszerűen 13 MHz és 2450 MHz közötti értékre választjuk meg.

Az eljárás végzése során előnyösnek találtuk, ha a kezelés során gravitációsan összegyűjtött fa- vagy más növényi nedveket a túlnyomás alatt tartott belső terű köpenyből legalább részben már a kezelés közben kivezetjük. Ilyen végrehajtási változat esetén az eljárás arra is alkalmas, hogy a nedvek kivezetését követően a köpeny még túlnyomás alatt álló belső terébe a betárolt kezelt fa- vagy más növényi anyag tovább- vagy utókezeléséhez szükséges adalék anyago(ka)t juttassunk be, és a kezelőtérben uralkodó össznyomást, hőmérsékletet és az elektromágneses, különösen mikrohullámú besugárzás teljesítményét a bejuttatott adalék anyag(ok)nak a kezelt fa- vagy más növényi anyagba való behatolását adó értékekre állítsuk be.

Az eljárás végrehajtására, különösen kitermelt favagy más növényi anyagokból természetes nedvek kinyerésére kifejlesztett találmány szerinti berendezés tartalmaz egy tömítetten zárható nyomástartó edényként kialakított, kvarcüveg vagy elektromágneses sugárzást átengedő más szerkezeti anyagú besugárzóablakokkal ellátott köpenyt, a köpeny belső kezelőterébe rakat alakjában betárolt kezelendő fa- vagy más növényi anyagba keresztirányban behatoló elektromágneses, különösen mikrohullámú sugárzás létrehozására alkalmas elkülönített elrendezésű legalább egy, vagy a besugárzó ablakokhoz hozzárendelten elrendezett több mikrohullámú generátort, valamint egy, az atmoszferikus nyomást meghaladó nyomású telített vízgőz előállítására alkalmas külső gőzgenerátor-egységet vagy más, a köpeny belső terében elhelyezett gőfejlesztő készüléket.

A berendezés előnyösen a levegő kényszerkeringetésére szolgáló legalább egy szerkezeti egységet is tartalmaz, és egy, a köpeny kezelőterébe előre beállított hőmérsékletű és nyomású gőz bejuttatására alkalmas külső gőzgenerátor-egysége, vagy egy, a köpeny belső terében elhelyezett gőzfejlesztő készüléke is van. A belső elrendezésű gőzfejlesztő készülék célszerűen egy, a köpenyben külső környezeti hőmérsékleten jelen lévő légtömeg kétszeresétől négyszereséig terjedő vízmennyiség befogadására alkalmas méretű tartályt és egy a tartályban tartalmazott vizet gőzzé elpárologtató fűtőbetétet tartalmaz. A gőzfejlesztő készülék fűtőbetétje előnyösen egy, a köpenyen belül uralkodó össznyomás kívánt értékének elérésekor a víz hevítését megszakító vezérlő áramkörre van csatlakoztatva.

A berendezés előnyös kiviteli alakjai esetében a köpenynek van egy a kezeléssel kinyert fa- vagy más növényi nedveket gravitációsan összegyűjtő és/vagy elvezető szerkezeti egysége is, amely célszerűen egy, a köpenyen kívüli tértartományba nyíló, a kezeléssel kinyert fa- vagy más növényi nedveket legalább részben már a kezelési művelet során is a köpenyből kivezető üzemmód megvalósítására is alkalmas vezérelt elzárószerkezetet, különösen szelepet tartalmaz.

A berendezést különösen előnyösen alkalmazhatjuk feldolgozott fa- vagy más növényi anyagokban tartalmazott meghatározott típusú növényi olajok kinyerésére, amihez a berendezésben uralkodó nyomást és hőmérsékletet az adott kinyerendő növényi olaj típusától függő, annak értékes aktív komponensei legjobb kihozatalát adó értékekre állíthatjuk be. A fa- vagy más növényi anyag kezelését közvetlenül a kitermelést követően a rajtahagyott kéreggel együtt vagy lehántolt állapotban is végezhetjük, és kezelendő fa- vagy más növényi anyagként lemetszett faágakat és faleveleket is használhatunk.

A találmány lényegét az alábbiakban példaképpen! találmány szerinti berendezések bemutatásával a csatolt rajz ábráira hivatkozással ismertetjük részletesebben. A rajzon az

1A. ábra egy példaképpen! találmány szerinti berendezés vázlatos keresztmetszete, az

HU 225 731 Β1

1B. ábra a példaképpen! találmány szerinti berendezés 1A. ábrán érzékeltetett A-A sík mentén vett hosszmetszetét bemutató vázlat, a

2. ábra egy komplett példaképpen! berendezést kiszolgálóegységeivel és a kapcsolódó környezettel együtt oldalnézetben bemutató telepítési vázlat, míg a

3. ábra a találmány szerinti berendezés egy további példaképpen! kiviteli alakjának az 1B. ábrával analóg hosszmetszete.

Amint az a csatolt rajz 1A. ábráján is látható, a példaképpen! találmány szerinti berendezésnek van egy célszerűen hengeres alakú 1 köpenye, amelynek fém szerkezeti anyaga jó hőszigetelést és mikrohullámokkal és a levegő nyomásával szemben is megfelelő tömítettséget biztosít. Az 1 köpeny egyik vége el van látva egy, az 1B. ábrán érzékeltetett nyitható és légmentesen zárható, egyetlen szerkezeti elemként vagy osztott kételemes egységként kialakított 16 ajtóval, valamint olyan 14, 24 ablakokkal, amelyek szerkezeti anyaga légzáró, ugyanakkor átengedi az elektromágneses, például a mikrohullámú sugárzást. A nyomásálló 14, 24 ablakok olyan méretűek és olyan helyeken vannak elhelyezve, hogy lehetővé teszik mikrohullámú sugárzás behatolását az 1 köpeny belső terébe, különösen az abba 3 farakatként behelyezett kezelendő faanyagba, egészen annak legbelső magrészéig. Ezen tulajdonságuk és kialakításuk miatt a 14, 24 ablakokat a továbbiakban besugárzóablakoknak is nevezzük. Az egy mikrohullámú 4 fűtőegység 44 mikrohullámú generátorával előállított mikrohullámú sugárzást 40 hullámvezetőkkel vezetjük az 1 köpeny egyes besugárzó- 14, 24 ablakaihoz, amelyek hosszirányban nézve előnyösen szabályos intervallumokban, kívánt esetekben azonban akár tetszőleges hosszirányú elrendezésben, minél homogénebb hullámeloszlást létrehozó módon vannak elhelyezve egy, az 1 köpenybe kezelés céljából behelyezett 3 farakat két oldala mentén. A 40 hullámvezetők rendre egy-egy 41 impedanciaillesztőn, egy három dB-es 42 osztón keresztül egy 43 szigetelő közbeiktatásával vannak az 1 MHz és 16 GHz közötti frekvenciatartományú 44 mikrohullámú generátorra csatlakoztatva. A besugárzó- 14, 24 ablakok között és előnyösen az utolsó besugárzó- 14, 24 ablakok és az 1 köpeny mindkét köpenyvége között is a levegő ventilátorral végzett kényszerített keringetésére szolgáló több 12 légkeringető csővezeték van elrendezve. A 12 légkeringető csővezetékek elrendezési magassága nagyjából megegyezik a 3 farakat magasságával, és a 12 légkeringető csővezetékek 13, 13a és 13r rácsokon keresztül állnak összeköttetésben az 1 köpeny belső terével, amelyben a kezelendő 3 farakat egy szállítóeszközön, például egy 32 kerekeken gördíthető 31 platóból álló sínjáró kocsin van elhelyezve. A 3 farakat célszerűen 30 hasábokból áll, amelyek például hosszirányban egymás mellé sorolt, egymás fölötti rétegekben elrendezett ágak vagy fűrésztelepen ledarabolt tetszőleges szélességű és vastagságú gerendák, pallók vagy deszkák lehetnek. A 3 farakatban az egyes hasábrétegeket rájuk merőlegesen elhelyezett, de egymással nem érintkező 33 távtartó lécek választják el egymástól annak érdekében, hogy a kezelés alatt a levegő, a mikrohullámú sugárzás és a víz oldalirányban szabadon átjárhasson a fahasábrétegek között. A légkeringető kör szerkezeti elemei is olyan szerkezeti anyagból állnak, amely elősegíti a mikrohullámok visszaverődését az 1 köpeny belső faláról a 3 farakat felé. Az 1 köpeny egy 15 csővezetékkel egy 2 gőzgenerátor-egységhez és adott esetben egy 20 légsűrítőhöz is csatlakoztatva van. A 2 gőzgenerátor-egységből érkező nedves gőz annak az 1 köpenyen belüli homogén eloszlását adó 13a és 13r diffúziós rácsokon keresztül van az 1 köpeny belső terében átvezetve. A 20 légsűrítő arra szolgál, hogy az előállított sűrített levegővel a fában lévő víz keringését felgyorsítsa, amikor a 2 gőzgenerátor-egység még nem képes a kívánt hőmérséklet eléréséhez szükséges nyomású gőz fejlesztésére. A sűrítettlevegő-keringetés továbbá arra is szolgál, hogy elősegítse a hőmérséklet növelését és gyorsítsa a vízgőz keringetését. Ha kellően nagy kapacitású a 2 gőzgenerátor-egység, úgy általában nincs feltétlenül szükség 20 légsűrítő alkalmazására. A berendezés tartalmaz egy 191 és 192 csappantyúkkal a köpenytérrel összenyitható és arról leválasztható 190 gőzkondenzátor-egységet, továbbá a kezelendő 3 farakat betárolását és annak kezelés utáni kitárolását elősegítő, valamint a kezelés során kinyert fanedveket és más extraktumokat összegyűjtő és a berendezésből eltávolító szerkezeti egységet és elemeket is. A 31 platós kocsi 32 kerekei egy, az 1 köpeny aljába beépített sínpár villamos ívkisülés kialakulását gátló és adott esetben megszüntető szerkezettel is ellátott 10a, 10b síneken gördülnek. A mikrohullámoknak az 1 köpeny alján összegyűlt kinyert fanedvek és a lecsurgó víz felé való terjedését egy beépített 19 rács akadályozza meg. Az összegyűlt nedvek és a lecsurgó kondenzvíz 17 szeleppel szabályozva egy 18 elvezetőcsövön keresztül távozik. A 18 elvezetőcső egy tartályba vezet, amely a szárítóeljárásból származó folyékony izzadmány összegyűjtésére szolgál, amelyből az egy nyíláson át eltávolítható vagy leüríthető. A találmány szerinti berendezés egyik előnyös kiviteli változata esetében e nyílás állandóan vagy szakaszosan van nyitva. Az 1 köpeny felső részén van egy 11 biztonsági szelep is, amely egyrészt kiengedi a nyomást, ha az túl nagy, másrészt a kezelési eljárási ciklus befejezését követően a 11 biztonsági szeleppel atmoszferikus értékre csökkenthető az 1 köpeny belső terében uralkodó nyomás.

Amint az a 2. ábrán föltüntetett telepítési vázlaton látható, az 1 köpeny egy 5 kamrában helyezkedik el, amelyet a szárítási ciklus elkezdésekor hermetikusan lezár, a ciklus befejeződését követően pedig kinyit az egy elektronikus vezérlőberendezéssel automatikusan működtetett 16 ajtó. A berendezés egy belépőoldalán 51 függönnyel ellátott 50 előberakó zónája arra szolgál, hogy a 10c, 10d sínekből álló sínpáron lévő kocsikat az 1 köpenyben lévő, ezekhez villamosán nem csatlakozó 10a, 10b sínekre lehessen átállítani. Egy 52 vízporlasztó egység a mikrohullámú sugárzás alkalmazása köz4

HU 225 731 Β1 ben víz permetezésével akadályozza meg a sugárzás kilépését a kezelőtérből. Az 1 kamrából kivezető 18 elvezetőcsőhöz egy, a kezelés során keletkező folyékony izzadmány összegyűjtésére szolgáló, adott esetben eltávolítható és/vagy leüríthető 6 tartály csatlakozik. A szivárgási veszteségek csökkentése érdekében a 44 mikrohullámú generátor a 6 tartályhoz hasonló módon a földbe van süllyesztve.

A 3. ábrán a találmány szerinti berendezés egy alternatív példaképpen! kiviteli alakja látható. Ennél az 1 köpeny hengeres palástjának mindkét oldalán három-három besugárzó- 14c, illetve 141 ablak van elrendezve, amelyek mindegyikéhez egy-egy kisebb, egyenként például 1000 W teljesítményű 44 mikrohullámú generátor van hozzárendelve, A 44 mikrohullámú generátorok rendre egy-egy 43I tápvezetéken egy 48 vezérlőegységre vannak csatlakoztatva, amellyel az egyes 44 mikrohullámú generátorok teljesítménye a 3 farakatanyagban létrehozni kívánt fűtés, illetve hőmérséklet-eloszlás szerint szabályozható. Az 1 köpeny tartalmaz egy 45 tartályt is, melynek űrtartalma akkora, hogy az 1 köpenyben atmoszferikus nyomáson és külső környezeti hőmérsékleten tartalmazott levegő tömege négyszeresét kitevő vízmennyiséget képes befogadni. Egy a 45 tartályban elhelyezett villamos 46 fűtőbetéttel a víztömeg hőmérséklete annyira növelhető, hogy az fokozatosan gőzfázisba kerüljön, miközben az 1 köpenyben uralkodó nyomás megnövekszik. A 46 fűtőbetétet egy 47 vezérlő áramkör táplálja, amely csatlakoztatva lehet a 48 vezérlőegységhez is. A 47 vezérlő áramkör a 46 fűtőbetét leadott fűtőteljesítményét a berendezésbe betáplált faanyag kezeléséhez szükséges telített gőzhőmérséklet függvényében, valamint egy (a rajzon nem feltüntetett) nyomásdetektor által szolgáltatott nyomásjel függvényében az 1 köpenyben uralkodó össznyomás és a felhevített víz által az 1 köpenyben létrehozott telített gőzhőmérséklet közötti korreláció alapján szabályozza.

A telítettgőz-állapot eléréséhez szükséges víz mennyisége nyilvánvalóan függ attól a hőmérséklettől, amelyen a faanyagot kezelni kívánjuk. Figyelemmel kell lenni azonban arra, hogy a telített gőz 90 °C és 170 °C között változó hőmérséklet-tartományában a szükséges víztömeg az 1 köpenyben a betárolási üzemi állapotban tartalmazott száraz levegő tömegének mintegy kétszeresétől négyszereséig terjedő mennyiségű lehet. Nyilvánvalóan, hogy ha túl sok vizet adunk be, a víz a 45 tartály alján marad és nem fog elgőzölögni, hacsak nem növeljük tovább a hőmérsékletet és ezzel együtt a nyomást. Megjegyezzük, hogy telített gőz esetén a 90 °C-nak megfelelő hőmérséklet az 1 köpenyen belüli 1,5 bar össznyomásnak felel meg. Az össznyomásfogalom a levegő parciális nyomásának a telített gőz parciális nyomásával megnövelt összegét jelenti. 100 °C-os telített gőz 2 bar össznyomást, 170 °C-os telített gőz pedig 9,6 bar össznyomást eredményez.

Elvégzett kísérleteink azt mutatták, hogy a fanedvek kivonásához olyan állapot kívánatos, amelynél az össznyomás meghaladja az atmoszferikus nyomást, az 1 köpenyben uralkodó hőmérséklet pedig 100 °C körül van. 100 °C alatti kezelési hőmérsékleteken a képződő fanedvek csak nagyon csekély mennyiségben tartalmaznak a kémiai ipar számára értékes molekulákat. A 100 °C-os kezelési hőmérséklet elérésétől a kitermelt faanyag hőmérséklete és a kinyerhető értékes fanedvek mennyisége egyaránt megnövekszik. A 170 °C kezelési hőmérséklet és az ennek megfelelő 9,6 bar nyomás túllépése esetén a molekulák már előnytelenül módosulnak vagy lebomlanak.

Energiatakarékossági okokból úgy célszerű optimalizálni az eljárás vitelét, hogy elegendő mikrohullámú energiát alkalmazzunk ahhoz, hogy a fában a hőmérséklet valamivel magasabb legyen a köpenyben uralkodó hőmérsékletnél. Ezáltal könnyebben kiválik a fanedv a kitermelt faanyagból. A hőmérsékletet és a nyomást ezekben a tartományokban nyilván az olajoktól és a feldolgozandó faanyagtól és/vagy a kinyerni kívánt molekuláktól függően kell megválasztani. Arról sem szabad elfeledkezni, hogy minél nagyobb a nyomás, annál könnyebben távozik a fából a fanedv, de kompromisszumot kell kötni a fanedv kinyerése és a molekulák megőrzése, avagy a kinyert mennyiség és a kívánt molekulák fajtája és jellege között.

A találmány szerinti eljárással a fából különböző természetes molekulák nyerhetők ki, amelyeket különböző iparágak, így például a gyógyszergyártás, a kozmetikai ipar, az élelmiszeripar, a finomvegyészet és mások hasznosítanak. A fanedvből további feldolgozással kinyerhető fenol, polifenol, tannin, terpén, vitaminok, ecetsav, szalicilsav, aromaanyagok és más hasznos anyagok.

bar nyomás tartozik 100 °C telítettgőz-hőmérséklethez, 2,7 bar nyomás 130 °C hőmérséklethez, 3 bar 140 °C hőmérséklethez, 3,5 bar 150 °C hőmérséklethez és 9,6 bar 170 °C hőmérséklethez. A hőmérséklet és a nyomás növelése egymást követő lépésekben vagy fokozatosan vagy ciklusok szerint történhet, lehetővé téve a kívánt eredmény, nevezetesen a fanedv kinyerésének vagy a faanyag szárításának optimalizálását. A mikrohullámú elektromágneses sugárzás teljesítményét is úgy előnyös szabályozni, hogy a rakat középpontjától kifelé haladóan csak csekély hőmérséklet- és ezáltal nyomásgradiens jöjjön létre. Ehhez a rakat végzónáihoz közeli mikrohullámú generátorokat célszerűen a többihez képest kisebb teljesítménnyel járatjuk. Az elektromágneses sugárzás frekvenciáját az 1 köpenyben kezelendő faanyag tömegének megfelelően választjuk meg úgy, hogy a hullámok behatoljanak a kezelendő faanyag magjába. Ehhez az elektromágneses, előnyösen mikrohullámú sugárzás frekvenciáját 1 MHz és 16 GHz közötti frekvenciatartományban a mindenkor kedvező értékre állíthatjuk be. A sugárzás frekvenciáját előnyösen a mikrohullámú tartományban lévő 400 MHz és 2450 MHz közötti értékekre állítjuk be. Fokozott mélységű sugárzásbehatolást igénylő alkalmazásokhoz magasabb frekvencia is választható, (gy használhatók a 13 MHz vagy 17 MHz nagyságrendbe eső vagy akár 17 MHz és 400 MHz közötti frekvenciák is. Az olajok kiválasztását a kívánt eredmények függvényében végezzük.

HU 225 731 Β1

Bükk, pendunculate tölgy vagy sessile tölgy feldolgozásakor magas „calcious leaf area” indexértéket kapunk, ami annak a jele, hogy a vegyipar számára érdeklődésre számot tartható molekulák vannak jelen. A hangyasav és ecetsav által okozott pH-érték is nagyobb, mint a hagyományos kinyerőeljárásokkal kapott fanedveké. Figyelemre méltó továbbá a tanninok, a viszkilin, a guaiacol, a fenol és a polifenolok fokozott jelenléte. A fenolok a hőre keményedő polimerek és a hőre lágyuló polimerek gyártásának kiindulási termékei. Polifenolok szabad antigyökök (öregedésgátló termékek) előállításához használhatók. Tűlevelű fák feldolgozásából terpén vagy rovarölő szerek nyerhetők. Fűzfa és nyárfa feldolgozásából szalicilsav nyerhető. Skót fenyő feldolgozásával rovarölő szerek gyárthatók. Tiszafából desacetilbaccatine 3, amely vegyületet „taxolnak” is neveznek, vonható ki. A korzikai fenyő például terpéneket és/vagy terpén-alkoholokat, például izoborneolt ad, ami az illóolajok (parfüm) vagy a metil-vanilin (természetesvanília-kivonat), valamint a nemillő gyantasavak (például egyes izomerek vagy a dehidroabieticsav) gyártásalapanyaga.

A találmány szerinti eljárás bármely más illóolaj, így különösen például eukaliptuszolaj, lucfenyőolajok vagy más előre meghatározott olajkeverékek kinyerésére, és akár a metszés során levágott ágak és lombok feldolgozására is alkalmazható.

Belátható, hogy a találmány szerinti eljárással annak lényeges jellemzőitől való eltérés nélkül egyéb növényi anyagok is feldolgozhatok.

A találmány szerinti eljárás a fanedvek kinyerése mellett szárítottfa-anyag termékek előállítását is lehetővé teszi olyan alkalmazásokhoz, mint például villanyoszlopok, szárazfa-kerítés gyártásához vagy szárított növények egyéb részeinek felhasználásához, amelyek például szigetelőanyagok alkotóelemeiként használatosak.

A találmány szerinti eljárás, berendezés és alkalmazásai nem korlátozódnak a fentiekben csupán példaképpen bemutatott konkrét kiviteli alakokra. A szakember a találmányt a jelen ismertetés alapján a csatolt igénypontokban meghatározott oltalmi körön belül számos változatban és kivitelben is megvalósíthatja. A berendezésben sínen menesztett platós teherkocsi helyett alkalmazható például bármilyen más típusú szállítóeszköz. A folyamatvezérléshez a szakember köteles tudáskörén belül alkalmazhatók tetszés szerinti vezérlő- és szabályozóberendezések, amelyek többé vagy kevésbé bonyolult automatizálással társítva előírt program szerint vagy hibajelek érzékelése esetén megszakíthatják az eljárás egymást követő fázisait. Az 1 köpenybe be van építve egy 11 biztonsági szelep, amelynek segítségével az 1 köpenyben uralkodó nyomás az eljárás végén vagy olyan esetekben, amikor az irányítórendszer veszélyes túlnyomást érzékel, atmoszferikus értékre csökkenthető.

A találmány szerinti berendezés lehetőséget nyújt arra is, hogy abba a fanedvek kinyerését követően, miután azok túlnyomó részét a köpenyben öszegyűjtöttük és abból a belső tér nyomásának jelentős mértékű lecsökkentése nélkül eltávolítottuk, a fanedvektől már mentesített faanyag vagy más növényi anyag kezelésére szolgáló további anyagokat, így például faanyag esetében gombaölő szereket vagy polimerlzálóanyagokat juttassunk be. Polimerizálóanyagok bevitele esetén a hőmérséklet és a nyomás ebben az utó- vagy másodlagos kezelő üzemfázisban a maximumig vagy akár 170 °C fölé, egészen 200 °C-ig is növelhető, és a mikrohullámú besugárzással pontosan beállítható a polimerizálóanyagok reakciójához megkívánt szükséges értékekre az anyag belső magtartományában létrehozandó maghőmérséklet.

Claims (22)

1. SZABADALMI IGÉNYPONTOK

   1. Eljárás természetes nedvek kinyerésére kitermelt fa- vagy más növényi anyagokból, amelynek során a kitermelt fa- vagy más növényi anyagot egy nyomástartó edényként kiképzett köpenybe tároljuk be és a betárolt anyagot elektromágneses besugárzással kezeljük, azzal jellemezve, hogy a tömltetten zárt köpenyben (1) a nyomást az atmoszferikus nyomást meghaladó értékre megnöveljük, a köpenybe (1) telített vízgőzt vezetünk be vagy magában a köpenyben (1) telített vízgőzt állítunk elő, a betárolt fa- vagy más növényi anyagot elektromágneses besugárzással hevítjük, és az (gy kezelt fa- vagy más növényi anyagból kiváló természetes nedveket gravitációs összegyűjtéssel kinyerjük.
2. 2. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a kiváló természetes nedvek gravitációs összegyűjtését legalább részben a telített vízgőz létrehozásával vagy bejuttatásával egyidejűleg végezzük.
3. 3. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a kezelés során a köpenyben (1) 1,5 bar és 9,6 bar közötti össznyomást hozunk létre és tartunk fenn.
4. 4. Az 1-3. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a kezelés során alkalmazott össznyomás értékét a kezelni kívánt kitermelt fa- vagy más növényi anyag fajtájától és a kezeléshez alkalmazott gőzhőmérséklettől függően választjuk meg.
5. 5. Az 1-4. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az alkalmazott mikrohullámú besugárzás teljesítményét a mindenkori kezelt fa vagy más növényi anyag belső magtartományig terjedő felhevítését adó értékre, előnyösen ezen belső magtartományt is a kezeléshez alkalmazott össznyomásértékhez tartozó gőzhőmérsékletnél néhány tized foktól néhány fokig terjedő hőmérséklet-különbséggel magasabb hőmérsékletre felhevítő értékre választjuk meg.
6. 6. Az 1-5. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a kezeléshez a köpenybe (1) bemért víz atmoszferikus nyomáson és külső környezeti hőmérsékleten mért térfogatát a köpenyben (1) ugyanolyan körülmények között tartalmazott levegő térfogatának kétszeresétől négyszereséig terjedő értékre választjuk meg.
7. 7. A 6. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a kezeléshez előválasztott üzemi hőmérsékleten

   HU 225 731 Β1 telített gőznyomás létrehozásához alkalmazott víztérfogatot a köpenyben (1) környezeti hőmérsékleten tartalmazott levegő tömegének közelítőleg háromszoros mennyiségére választjuk meg.
8. 8. Az 1-7. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az alkalmazott elektromágneses, különösen mikrohullámú besugárzás frekvenciáját a köpenybe (1) betárolt kezelendő fa- vagy más növényi anyag tömegméretének megfelelő, a sugárzásnak a kezelendő fa- vagy más növényi anyag belső magtartományáig behatoló intenzitását adó értékre választjuk meg.
9. 9. Az 1-8. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az alkalmazott elektromágneses, különösen mikrohullámú besugárzás frekvenciáját 13 MHz és 2450 MHz közötti értékre választjuk meg.
10. 10. Az 1-9. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a kezelés során gravitációsan összegyűjtött fa- vagy más növényi nedveket a túlnyomás alatt tartott belső terű köpenyből (1) legalább részben már a kezelés közben kivezetjük.
11. 11. A 10. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a nedvek kivezetését követően a köpeny (1) még túlnyomás alatt álló belső terébe a betárolt kezelt fa- vagy más növényi anyag tovább- vagy utókezeléséhez szükséges adalék anyago(ka)t juttatunk be, és a kezelőtérben uralkodó össznyomást, hőmérsékletet és az elektromágneses, különösen mikrohullámú besugárzás teljesítményét bejuttatott adalék anyag(ok)nak a kezelt fa- vagy más növényi anyagba való behatolását adó értékekre állítjuk be.
12. 12. Berendezés természetes nedvek kinyerésére kitermelt fa- vagy más növényi anyagokból, különösen az 1-11. igénypontok bármelyike szerinti eljárás végrehajtására, azzal jellemezve, hogy tartalmaz egy tömítetten zárható nyomástartó edényként kialakított, kvarcüveg vagy elektromágneses sugárzást átengedő más szerkezeti anyagú besugárzóablakokkal (14, 14c, 141, 24) ellátott köpenyt (1), a köpeny (1) belső kezelőterébe rakat alakjában betárolt kezelendő fa- vagy más növényi anyagba keresztirányban behatoló elektromágneses, különösen mikrohullámú sugárzás létrehozására alkalmas elkülönített elrendezésű legalább egy, vagy a besugárzóablakokhoz (14, 14c, 141, 24) hozzárendelten elrendezett több mikrohullámú generátort (44), valamint egy, az atmoszferikus nyomást meghaladó nyomású telített vízgőz előállítására alkalmas külső gőzgenerátor-egységet (2) vagy más, a köpeny (1) belső terében elhelyezett gőzfejlesztő készüléket.
13. 13. A 12. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a levegő kényszerkeringetésére szolgáló legalább egy szerkezeti egységet is tartalmaz.
14. 14. A 12. vagy 13. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a köpeny (1) kezelőterébe előre beállított hőmérsékletű és nyomású gőz bejuttatására alkalmas külső gőzgenerátor-egysége (2) van.
15. 15. A 12. vagy 13. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a köpeny (1) belső terében elhelyezett gőzfejlesztő készüléke van, amely egy a köpenyben (1) külső környezeti hőmérsékleten jelen lévő légtömeg kétszeresétől négyszereséig terjedő vízmennyiség befogadására alkalmas méretű tartályt (45) és egy a tartályban (45) tartalmazott vizet gőzzé elpárologtató fűtőbetétet (46) tartalmaz.
16. 16. A 15. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a gőzfejlesztő készülék fűtőbetétje (46) egy a köpenyen (1) belül uralkodó össznyomás kívánt értékének elérésekor a víz hevítését megszakító vezérlő áramkörre (47) van csatlakoztatva.
17. 17. A 12-16. igénypontok bármelyike szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a köpenynek (1) van egy a kezeléssel kinyert fa- vagy más növényi nedveket gravitációsan összegyűjtő és/vagy elvezető szerkezeti egysége is.
18. 18. A 17. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a kezeléssel kinyert fa- vagy más növényi nedveket gravitációsan összegyűjtő és/vagy elvezető szerkezeti egység egy, a köpenyen (1) kfvüli tértartományba nyíló, a kezeléssel kinyert fa- vagy más növényi nedveket legalább részben már a kezelési művelet során is a köpenyből (1) kivezető üzemmód megvalósítására is alkalmas vezérelt elzárószerkezetet, különösen szelepet (17) tartalmaz.
19. 19. A 12-18. igénypontok bármelyike szerinti berendezés alkalmazása a feldolgozott fa- vagy más növényi anyagban tartalmazott meghatározott típusú növényi olaj kinyerésére, azzal jellemezve, hogy a berendezésben uralkodó nyomást és hőmérsékletet az adott kinyerendő növényi olaj típusától függő, annak értékes aktív komponensei legjobb kihozatalát adó értékekre állítjuk be.
20. 20. A 12-18. igénypontok bármelyike szerinti berendezés 19. igénypont szerinti alkalmazása, azzal jellemezve, hogy a fa- vagy más növényi anyag kezelését közvetlenül a kitermelést követően a rajtahagyott kéreggel együtt vagy lehántolt állapotban végezzük.
21. 21. A 12-18. igénypontok bármelyike szerinti berendezés 19. igénypont szerinti alkalmazása, azzal jellemezve, hogy kezelendő fa- vagy más növényi anyagként lemetszett faágakat és faleveleket használunk.
22. 22. Kitermelt fa- vagy más növényi anyagokból kinyert természetes fanedv, azzal jellemezve, hogy azt fás növényi anyag(ok)nak az 1-11. igénypontok bármelyike szerinti eljárással végzett kezelésével állítottuk elő.