Laadun hallinta pilkkeen tuotannossa

Transkriptio

1 Laadun hallinta pilkkeen tuotannossa Jyrki Raitila, VTT Pilkepäivä, Energiametsä-hanke Oulu

2 Tausta Polttopuuta käytetään Suomessa vuosittain n.15 milj. i-m 3. Suomessa myydään vuosittain noin miljoona irtokuutiota pilkkeitä, vuotuinen liikevaihto on n milj. euroa. Käyttäjän kannalta merkittävin polttopuun laatuun vaikuttava tekijä on polttopuun kosteus. Perinteinen tapa alentaa pilkkeiden kosteutta on luonnonkuivaus. Haittana on varaston hidas kierto ja siitä aiheutuvat kustannukset. Lisäksi ongelmia aiheuttavat pilkkeiden laadun vaihtelu, home- ja ulkonäköhaitat sekä tuotannon kausiluonteisuus. Polttopuun keinokuivauksella ja kunnollisella varastoinnilla polttopuun laatu voidaan varmistaa ja varaston kiertoa nopeuttaa.

3 Pientalojen polttopuu 2007/2008 Lähde: Metla, Metsätilastotiedote 26/2009

4 Myyntipilkkeen kuivausmenetelmät Pilkkeiden luonnonkuivaus ulkona aumoissa tai häkeissä Halkojen luonnonkuivaus pinoissa Koneellinen aisaus tai kuorinta ja pinokuivaus Ostettu raaka-aine/pilke valmiiksi kuivaa Pilkkeiden kylmäilmakuivaus Pilkkeiden luonnonkuivaus varastokatoksessa Muu kuivausmenetelmä Osuus myydystä pilkkeestä, % Lähde: Työtehoseuran metsätiedote 4/2003 (662)

5 Kosteuden vaikutus puun lämpöarvoon ja energiatiheyteen 25 1,1 Lämpöarvo, MJ/kg MJ/kg MWh/i-m3 1 0,9 0,8 0,7 Energiatiheys, MWh/i-m 3 (koivu, runkopuu) Kosteus, % 0,6 1 MJ = 0,2778 kwh, 1 MWh = 1000 kwh

6 Eri puulajeista valmistetun pilkkeen sekä puubriketin keskimääräisiä lämpöarvoja Puulaji Kuivaaineen tehollinen lämpöarvo Tehollinen lämpöarvo, 20 %:n kosteus Tehollinen lämpöarvo kwh/kg kwh/irto-m 3 kwh/pino-m 3 Mänty 5,4 4, Kuusi 5,3 4, Koivu 5,3 4, Koivun tuohi 6,3 4.9 Haapa 5, Leppä 5, Puubriketti 5,3 4.7* * 10 %:n kosteudessa Lähde: Alakangas, Suomessa käytettävien polttoaineiden ominaisuuksia, VTT Tiedotteita Työtehoseura: Pilkeopas omakotitaloille.

7 LAATU mitä se on? Pilkeyrittäjän tuote on pilke ja sen toimittamiseen liittyvä palvelu. Molempien on oltava kunnossa, ennen kuin pilkeyrittäjä toimii laadukkaasti. Pilke on laadukasta kun se on: tehty hyvästä raaka-aineesta tehty oikealla menetelmällä riittävän mittatarkkaa kuivattu riittävän kuivaksi puhdasta ja homeetonta Palvelu on laadukasta kun: tilaaminen on helppoa asiakas saa mitä tilaa toimitus tulee ajallaan pakkaus on sovitun mukainen lasku on oikein reklamaatioihin suhtaudutaan vakavasti ja niihin reagoidaan asiakas kokee tulleensa hyvin palvelluksi ja haluaa tilata sinulta puut myös seuraavalla kerralla

8 Polttopuun raaka-aine

9 Kasvavan puun kosteuden vuodenaikainen vaihtelu Kosteus, % märkäpainosta mänty koivu 30 tammi helmi maalis huhti touko kesä heinä elo syys loka marras joulu

10 Koivurankapinoja

11 Peitetty varastokasa

12 Katettu rankakasa

13 Rankojen kuivuminen varastossa Koivu, moto, peittämätön Koivu, moto, peitto Koivu, moto, kate 40 Kosteus, %

14 Sieni- ja homekasvustoa rankojen päissä

15 Homeen esiintyminen rangan päässä eri varastoissa peittämätön peitetty katettu

16 Näytekiekkoja rangan päästä, peittämätön varastokasa

17 Näytekiekkoja rangan päästä, peitetty varastokasa

18 Kuorittuja rankoja

19 Eri tavalla käsiteltyjen rankojen kuivuminen varastossa Kosteus, % Koivuranka, kuorellinen Koivuranka, moto, kate Koivuranka, ositt. kuorittu

20 Eri tavalla käsiteltyjen rankanippujen kuivuminen peitetyssä varastokasassa Kosteus, % Käsittely ja poistetun kuoren osuus pinnasta käsittelemätön raavittu aisattu halkaistu

21 Yhteenveto Polttopuun raaka-aine Motolla kaadettujen rankojen kosteus alenee ensimmäisen kesän aikana 50 %:sta noin 30 %:iin. Toisen kesän aikana rankojen kosteus alenee edelleen n. 20 %:iin. Rangat, joiden kuori on ehjä (metsurikaato), kuivuvat yhden kesän aikana vain n. 4 %-yksikköä. Peitetyt rangat ovat n. 10 %-yksikköä kuivempia kuin peittämättömät. Rankojen kuivumista ja siten niiden säilyvyyttä voidaan tehostaa merkittävästi rikkomalla kuorta (motokaato, kuorinta, aisaus).

22 Yhteenveto Mikrobit Eniten on esiintynyt Trichoderma- ja Penicillium-sientä (kohtalaisesti tai runsaasti) sekä rangoissa että pilkkeissä. Trichoderma on mykotoksiinien (homemyrkkyjen) tuottaja. Oireina mm. silmien, kurkun ja nenän ärsytysoireita sekä yleisoireita. Mikrobien määrää ei pysty arvioimaan silmämääräisesti. Alkutalvesta ja talven jälkeen on esiintynyt myös Aureobasidiumia (niukasti tai kohtalaisesti), joka on kosteusvaurioon viittaava mikrobi. Mikrobien määrää pystytään pienentämään oikealla varastoinnilla.

23 Laadunhallinta pilkkeen valmistuksessa

24 Valmistus käyttötarkoituksen mukaan Lämmityspuun mitat ja ulkonäkö ei niin tärkeää Katkaisupinnan ei tarvitse olla tasainen Lämmityksessä puulajilla ei suurta merkitystä Useimmissa tulisijoissa pesän koko määrittää pilkkeen koon tehtävä tarkkaan määrämittaan Katkaisupinta tasainen esteettisyys Puulaji?

25 Puhtaus ja pakkaus Kaupunkiasiakkaalle on tärkeää puhtaus ja oikea toimituspakkaus pakattu tai irto, silti laadukkaasti

26 Pilkkeen kosteuden muutokset luonnonkuivauksessa

27 Yksittäisiä pilkkeitä kuivumassa simulaattorissa

28 Erikokoisten kuorellisten ja kuorettomien pilkkeiden kuivuminen T = 20 C, RH = 40 %, v = 2 m/s kuorellinen, 34 cm kuoreton, 34 cm kuorellinen, 34 cm, puolta ohuempi kuoreton, 34 cm, puolta ohuempi Kosteus, % Aika, h Läpimitan puolittaminen lyhentää kuivumisaikaa puoleen

29 Samankokoisten kuorellisten pilkkeiden kuivuminen erilaisissa sääoloissa T=20 C, RH=60 %, WS=2 m/s T=20 C, RH=40 %, WS=2 m/s T=30 C, RH=40 %, WS=2 m/s Kosteus, % Aika, h Ilmankosteudella lähes yhtä suuri vaikutus

30 Pilkkeiden sijainti kuivauspaikassa Pilkkeiden välistä kosteuseroa voi lisätä alustan kasvusto sade, aurinko kosteuden tiivistyminen viileimpään osaan (esim. kuivurissa, peitteen alla) Tutkittiin lavallisen kaikki pilkkeet Lavan yläosa Lavan alaosa Pilkkeiden numerointi lavan päällimmäisistä pilkkeistä alkaen

31 Pilkkeet ulkona katetussa verkkokehikossa (3,5 i-m 3 ) ja kosteuden vuodenaikainen vaihtelu vuosi 2. vuosi 3. vuosi 35 Kosteus, % huhti kesä elo loka joulu helmi huhti kesä elo loka joulu helmi huhti kesä elo loka

32 Koivupilkkeiden kuivuminen ulkona katetussa verkkokehikossa (3,5 i-m 3 ) ja kosteuden vuodenaikainen vaihtelu vuosi 2. vuosi 3. vuosi 35 Kosteus, % huhti kesä elo loka joulu helmi huhti kesä elo loka joulu helmi huhti kesä elo loka

33 Esimerkkejä, pilkkeet käsittely-yksiköissä Pienehköissä käsittelyyksiköissä pilkkeet kuivuvat hyvin ja tasaisesti Kuivaus 3,2 i-m 3 :n metalliverkkohäkissä

34 Esimerkkejä, pilkonta-aika ja paikka 11 m 3 :n kehikko metsäaukealla Pilkottu 14.5., peitetty 13.8., näytteet keskiarvo 19,5 % ja keskihajonta 2,2 %. 15 m 3 :n kehikko metsäaukealla Pilkottu15.6., peitetty 13.8., näytteet keskiarvo 22,7 % ja keskihajonta 3,4 %. Pilkonta-ajankohta ja tuuliolosuhteet vaikuttavat kuivumiseen 15 m 3 :n kehikko järven rannassa Pilkottu kesäkuun alussa, peitetty myöhemmin, näytteet keskiarvo 19,5 % ja keskihajonta 1,9 %.

35 Esimerkkejä, isoissa erissä kuivaus Isotkin pilke-erät kuivuvat kevään ja kesän kuluessa, kun ilma kiertää. Näissä tapauksissa kehikon pienin mitta oli noin 3,5 metriä. Tätä suuremmista kehikoista ei ole mittaustuloksia. 60 m 3 :n kehikko Pilkottu toukokuun alussa, (alkukosteus 42%), peitetty loppukesällä, näytteet keskiarvo 19,9 % ja keskihajonta 2,2 %. 20 m 3 :n kehikko Pilkottu19.4. (alkukosteus 44%), peitetty heinäkuun puolivälissä, näytteet keskiarvo 18,7 % ja keskihajonta 4,1 %.

36 Pilkkeitä varastoitu 1 m 3 ja 2 m 3 kehikoissa, avoin varastopaikka

37 Pilkkeiden kuivuminen avoimella paikalla 60 Peittämätön, 1 m rankana kuivuminen pilkkeiden teko Peittämätön, 2 m3 Peitto, 1 m3 Peitto, 2 m3 Kate, 1 m3 Kosteus, % 30 Kate, 2 m

38 Katetussa varastossa olleiden pilkkeiden kuivumisen seurantaa

39 Katetussa varastossa olleiden koivupilkkeiden kuivuminen Koivu, tuore Koivu, kuivattu Kosteus, %

40 Kostuminen syksyllä Varastokehikot pilkkeet valmistettu keväällä kuivia jo kesäkuun lopulla syksyn aikana pilkkeiden kosteus lähestyy tasapainokosteutta Pilkkeen kosteus, % 40,0 35,0 30,0 25,0 20,0 15,0 10,0 5,0 0, Pvm Syksyllä pilkkeet kostuvat ulkovarastossa. Sateelta suojattuna kuitenkin melko hitaasti.

41 Yhteenveto Pilkkeet (1) Pilkkeen koolla ja kuoren osuudella on huomattava merkitys pilkkeiden kuivumisnopeuteen. Kuivumisnopeuteen vaikuttaa eniten pilkkeen paksuus paksuuden puolittuminen lyhentää kuivumisaikaa noin puoleen. Pilkkeen kuivumista voidaan tehostaa merkittävästi rikkomalla kuorta, esim. pilkkeiden teon yhteydessä. Jo pienikin kuoren rikkominen edistää pilkkeen kuivumista. Pilkkeitten kuivumisnopeus varastossa riippuu voimakkaasti ympäristön lämpötilasta ja ilman suhteellisesta kosteudesta.

42 Yhteenveto Pilkkeet (2) Keväällä tehdyt pilkkeet kuivuvat yhden normaalikesän aikana noin 20 %:iin, mutta talviaikana kastuminen on 10 %-yksikön luokkaa, puun tasapainokosteudesta johtuen. Talvella tehdyt pilkkeet kuivuvat katoksessa talven aikana n. 5 %- yksikköä (41 % -> 36 %). Kuivumisnopeudessa ei ole merkittävää eroa eri kokoisten (1 15 m 3 ) katettujen varastokasojen välillä. Katetut/peitetyt pilkkeet ovat noin 7 %-yksikköä kuivempia kuin peittämättömät pilkkeet.