Národní knihovna České republiky

  • na webu
  • v katalogu
  • eds katalog
Nacházíte se zde: Úvod O knihovně Odborné činnosti Odbor ochrany knihovních fondů Havárie a živelní pohromy

Studium vlivu sušících metod na fyzikálně-chemické a mikrobiologické vlastnosti různých druhů papíru

STUDIUM VLIVU SUŠICÍCH METOD NA FYZIKÁLNĚ-CHEMICKÉ A MIKROBIOLOGICKÉ VLASTNOSTI RŮZNÝCH DRUHŮ PAPÍRU

Národní knihovna České republiky, Praha
Státní ústřední archiv v Praze
Leden 2003

ÚVOD
1 CHARAKTERISTIKA SUŠICÍCH METOD
2 VLIV SUŠICÍCH METOD NA FYZIKÁLNÍ A CHEMICKÉ VLASTNOSTI PAPÍRŮ
3 VIZUÁLNÍ HODNOCENÍ JEDNOTLIVÝCH SUŠICÍCH METOD
4 VLIV SUŠICÍCH METOD NA MIKROORGANISMY
5 ZÁVĚREČNÉ HODNOCENÍ JEDNOTLIVÝCH SUŠICÍCH METOD

ÚVOD

Ničivé povodně v srpnu 2002 v Praze a okolí zasáhly řadu archivů, knihoven, muzeí, galerií a ústředních orgánů státní správy. Dokumenty zasažené povodní z větší části byly urychleně zmraženy a uloženy v Mochovských mrazírnách a. s., středisko Kladno. Dne 29. srpna 2002 uspořádal Státní ústřední archiv v Praze schůzku zástupců povodní postižených institucí. Jedním ze závěrů tohoto setkání bylo vytvoření pracovní skupiny, která by ověřila jednotlivé technologie vysušování zmražených dokumentů z hlediska jejich vlivu na fyzikálně-chemické a mikrobiologické vlastnosti papíru. Garantem této pracovní skupiny se stal Státní ústřední archiv v Praze a Národní knihovna České republiky.

V předložené studii byly testovány některé sušicí metody a jejich vliv na vybrané typy papíru. Výsledky proto nelze automaticky přenést na jiné typy materiálů. Na příští roky je plánováno rozšíření této základní studie o další problémy, které se objevily (např. vliv zmražení na vlastnosti papíru, umělé stárnutí vysušených vzorků, sušení pauzovacího papíru, fotografií, kolagenových materiálů aj.).

Znalost vlivu technologie sušení na vlastnosti papírové podložky je jednou – nikoliv však jedinou – informací, která je nezbytná pro odpovědný výběr nejvhodnější sušící metody.

V tab. 1 jsou shrnuty veškeré informace potřebné pro tento výběr. Teprve na základě těchto informací lze odpovědně vybrat a doporučit.

Tab. 1 Nezbytné informace pro výběr sušicí metody

Metoda sušení

Cena

Výkon

Provozní náklady

Pracnost

Poškození

Jiné*

Fyzikální

Estetické

Mikrobiální

Lyofilizace


Vakuové


Vakuové balení


Volně na vzduchu


Vlhkým vzduchem


Horkovzdušné


Mikrovlnné


*) K rozhodování je nezbytné též znát objemy dokumentů, které lze sušit jednotlivými metodami.

 

1 CHARAKTERISTIKA SUŠICÍCH METOD

1.1 Princip sušicích metod
Horkovzdušné sušení
Horkovzdušné sušení probíhalo v komoře určené pro vypalování laků a barev při regulaci teploty. Teplota dosahovala v průměru 115 °C (kolísání od 110 do 120 °C), doba sušení byla přibližně 18 hodin. Složky papíru byly vertikálně umístěny v mobilních drátěných vozících s policemi a asi v tloušťce 0,5 cm byly oddělovány hliníkovými deskami, aby byl urychlen rozvod tepla. Metoda je výhradně používaná pro aktový materiál.

Lyofilizace – vakuová sublimace
Metoda lyofilizace byla testována na laboratorním zařízení „Alpha 1-4“ zapůjčeném od firmy Pragolab s.r.o.Praha. Výrobcem zařízení je německá firma Christ. Teplota v komoře se během procesu pohybovala v rozmezí –12 až –18 °C při tlaku 2 mbar, teplota vymrazovacího prostoru dosahovala –56°C. Svazky papíru byly sušeny zavřené a ovázané tkalounem pro zamezení deformací. Vlivem vysokého vakua se voda během procesu odpařuje přímo z pevného skupenství - ledu. K úplnému vysušení papíru dochází v závislosti na tloušťce svazků v rozmezí 5-10 dnů.

Sušení vlhkým teplem v klimatizační komoře
Sušení probíhalo v klimatizační komoře v proudu vzduchu při nastavených parametrech 60 °C a 17 % relativní vlhkosti. Zavřené svazky papíru byly z obou stran obalené filtračním papírem a byly umístěny mezi nepolévané keramické dlaždice. Pro zmírnění případné deformace listů byly svazky mírně zatíženy. Doba sušení zkoušených svazků byla 6 dní.

Sušení volně na vzduchu
Připravené vzorky papíru byly volně sušeny na vzduchu v laboratoři za běžných laboratorních podmínek. Teplotu ani relativní vlhkost v místnosti nebylo možné nastavit ani regulovat, avšak v půlhodinových intervalech byly tyto parametry zaznamenávány. Zmražené vzorky byly vyjmuty z mrazícího boxu a vertikálně s pomocí podpěry umístěny na savý filtrační papír. Jakmile to bylo možné, byly svazky otevřeny do vějíře, aby lépe vysychaly. V pravidelných časových intervalech byly sledovány hmotnostní úbytky vody. Celková doba sušení byla 5 - 9 dní.

Vakuové sušení
Metoda vakuového sušení byla testována v provozním zařízení francouzské firmy Belfor. Výrobcem tohoto zařízení je firma Autec Ltd.v Anglii. Pracovní objem vakuové komory je 1 m3. Zařízení pracuje při tlaku 5 - 10 mbar a teplotě 25 - 30 °C. Komora je vybavena vyhřívanými policemi, na které se umísťuje sušený materiál. Zavřené svazky papírů byly na police pokládány horizontálně a k omezení jejich deformace se jako zátěž používaly litinové desky. Odpařená voda ze sušených svazků je odváděna přes olejovou vývěvu, kde teplota oleje dosahuje 150 °C. Doba sušení je závislá na tloušťce svazků a na množství v nich obsažené vody. Sušení trvalo 5 – 7 dní.

Vakuové balení
Vakuové balení zmražených svazků se provádělo v zařízení Archipress vyráběném britskou firmou Conservation by Design Ltd, které věnoval české straně British Council v Praze. Svazek je nutno obalit netkanou textilií a poté z obou stran obložit vrstvou savého papíru - nejlépe filtračního, jako vrchní vrstva je vhodný i novinový papír. Takto připravený svazek se vloží do polyethylenového sáčku a umístí se do vakuového zařízení, kde je vhodné svazek zatěžkat. Během vakuového sušení dochází k odsání vzduchu ze sáčku a sáček se následně zataví. Při odsávání dochází k migraci vody ze sušeného svazku do savých papírů. Sáček je nutné rozstřihnout, vyměnit savý materiál a celý proces znovu opakovat tolikrát, až do usušení svazku. Většinou je potřeba provést 10 cyklů. Doba sušení je v závislosti na tloušťce svazku 10 – 14 dní.

Mikrovlnné sušení
Mikrovlnné sušení probíhalo na zařízení firmy Panasonic Pro II 1400 v Ústavu chemických procesů Akademie věd České republiky.
Vzorky filtračního papíru byly sušeny po dobu 165 minut mikrovlnným výkonem 350 W. Rozmrazení probíhalo 5 minut při teplotách od – 20 °C do + 15 °C. Teploty samotného sušení se pohybovaly v rozmezí + 33 až + 90 °C.
Vzorky kancelářského papíru byly sušeny po dobu 85 minut mikrovlnným výkonem 350 W. Rozmrazení probíhalo 4 minut při teplotách od – 20 °C do + 40 °C. Teploty samotného sušení se pohybovaly v rozmezí + 34 až + 85 °C.
Vzorky novinového papíru byly sušeny po dobu 30 minut mikrovlnným výkonem 700 W. Po 30 minutách byl výkon snížen na 350 W a sušení dále trvalo 210 minut. Rozmrazení probíhalo 5 minut při teplotách od – 20 °C do + 6 °C. Teploty samotného sušení se pohybovaly v rozmezí + 6 až + 116 °C.

1.2 Vliv sušicích metod na chování vody v papíru a jeho deformaci
V následující tabulce jsou uvedeny možnosti jednotlivých metod manipulovat s vlhkostí knihy během sušení. Sušení při nízké relativní vlhkosti je rychlé, ale v papírovém bloku se ustaví velký rozdíl obsahu vody vně a uvnitř. V určitém okamžiku je obsah vody na povrchu prakticky nulový a uvnitř je kniha mokrá, popřípadě zmrzlá. Následkem toho dochází k výrazné a většinou nevratné deformaci knižního bloku a desek. V knize je nutné obnovit přirozený obsah vody. To se týká lyofilizace, horkovzdušného i vakuového sušení.

Z tohoto hlediska je bezkonkurenčně nejpříznivější metoda vakuového balení, navíc je papírový blok stlačen atmosférickým tlakem a kroucení papíru je tím vyloučeno.

Volné sušení na vzduchu je metoda z hlediska gradientu vlhkosti šetrná, ale protože nedovoluje fixaci sušeného materiálu, je z pohledu kroucení problematická.

Zbývající metoda, sušení vlhkým vzduchem při zvýšené teplotě, je proces dobře realizovatelný v existujících sušárnách dřeva. Jak uvidíme dále i při prodloužené době sušení při zvýšené vlhkosti nehrozí akutní nebezpečí růstu plísní. Při sušení je možno materiál fixovat a omezit tak kroucení. Při zvolení vhodného teplotního a vlhkostního režimu, má kniha po usušení přirozený obsah vody.

S chováním vody při sušení souvisí i problém rozpíjení inkoustů a razítek. Při všech metodách s výjimkou lyofilizace dochází při sušení k migraci kapalné vody do sušší zóny. Tato voda sebou unáší rozpustné látky, které se tak koncentrují v místech, kde se voda nejvíce odpařuje. Protože zvýšení teploty obvykle zvyšuje i rozpustnost, je tento jev u tepelných metod výraznější.

Tab. 2 Režim vlhkosti v papíru při sušení

Metoda sušení

Gradient vlhkosti v průběhu sušení

Vlhkost po usušení

Regenerace po usušení

Lyofilizace

velký

0

nutná

Vakuové

velký

0

nutná

Vakuové balení

minimální

rovnovážná

není třeba

Volně na vzduchu

malý

rovnovážná

není třeba

Vlhkým vzduchem

malý, volitelný

rovnovážná

není třeba

Horkovzdušné

velký

0

nutná

Mikrovlnné

malý

nekontrolovatelná

nutná


2 VLIV SUŠICÍCH METOD NA FYZIKÁLNÍ A CHEMICKÉ VLASTNOSTI PAPÍRŮ

2.1 Vzorky a jejich příprava
Byly vybrány tři typy papírů:

  • novinový z konce 30. let 20. století
  • soudobý kancelářský papír (xerografický)
  • filtrační papír Whatman 1

Z filtračního a kancelářského papíru byly vytvořeny bloky formátu A4 o 60, respektive 100 listech. Listy v bloku byly očíslovány na horním i dolním okraji a blok poté rozříznut na dvě poloviny formátu A5. U novinového papíru jsme použili svázaný ročník dobových novin a dále postupovali stejně jako u filtračního a kancelářského papíru s tím rozdílem, že výchozí formát byl přibližně A3 a příslušné poloviny měly formát A4. Počet listů byl 90 až 110.

Jedna polovina z každého bloku sloužila jako standard charakterizující vlastnosti výchozího papíru a druhá polovina byla namočena (do úplného prosáknutí), zamrazena (teplota cca –20 °C) a sušena některou ze zkoumaných sušicích metod. V dalším textu budeme mluvit o těchto polovinách jako o standardní polovině a sušené polovině.

Při testování vlivu sušicí metody na vlastnosti papíru, byla každá vlastnost zkoušena na stejných (sobě odpovídajících) listech ze standardní a sušené poloviny. Každá vlastnost se zkoušela na krajních i vnitřních listech bloku, ve směru podél i napříč ke směru výroby papíru. Vlastnost standardní poloviny byla považována za 100 %.

Na tomto místě je nutné zmínit, že samotné namočení, zmrazení a následné šetrné sušení má často za následek zlepšení mechanických vlastností v důsledku částečného obnovení mezivlákenných vazeb a uvolnění vnitřní tenze.

2.2 Testované vlastnosti

  • tržné zatížení
  • protažení při přetržení
  • deformační práce potřebná na přetržení
  • odolnost v přehýbání
  • povrchové pH
  • změna barevného odstínu ∆E

2.3 Testované metody sušení

  • Horkovzdušné
  • lyofilizace
  • vlhkým teplem
  • volně na vzduchu
  • vakuové
  • vakuové balení
  • mikrovlnné

2.4 Výsledky testů a porovnání sušicích metod

2.4.1 Mechanické vlastnosti

Obr. 1 Kancelářský papír – vliv metody sušení na zachování mechanických vlastností.

Kancelářský papír
Slouží jako příklad dobře klíženého málo nasáklivého plněného papíru. Množství nasáklé vody vztažené na původní hmotnost suchého materiálu činí 50 až 65 %. Z obr. 1 je patrné, že s výjimkou metod, které používají zvýšené teploty, sušení nezhoršuje pevnostní vlastnosti. Naopak pevnostní charakteristiky závislé především na tažnosti se zlepšily. Horkovzdušné sušení snížilo pevnost papíru mírně nad 80 % a odolnost v přehýbání pod 60 %. Sušení vlhkým teplem pevnost snížilo na 90 % a odolnost v přehýbání na 80 %. Mikrovlnné sušení snížilo hodnoty tržného zatížení přibližně na 90 % a odolnost v přehýbání na 70 %.

Obr. 2 Novinový papír – vliv metody sušení na zachování mechanických vlastností.

Novinový papír
Slouží jako příklad málo klíženého hodně nasáklivého neplněného dřevitého papíru. Množství nasáklé vody vztažené na původní hmotnost suchého materiálu činí 165 až 175 %. Z obr. 2 je patrné, že u metod používajících vakua zůstává tahová pevnost zachována a u ostatních metod poklesne k 90 %. Pevnost v dvojohybech významně poklesne u lyofilizace na 80 % a katastrofálně na 15 % u horkovzdušné metody. Mikrovlnné sušení snížilo odolnost v přehýbání v průměru na 60 %, avšak tyto změny v průřezu celého sušeného bloku nejsou stejné. Odolnost v přehýbání vzorků, které byly připraveny z vnějších listů, poklesla na 80–95 %, zatímco u vnitřních listů na 32–34 %! To svědčí o značné nerovnoměrnosti sušení.

Obr. 3 Filtrační papír – vliv metody sušení na zachování mechanických vlastností.

Filtrační papír
Slouží jako příklad neklíženého, hodně nasáklivého neplněného papíru z nemleté dlouhovláknité bělené buničiny. Množství nasáklé vody vztažené na původní hmotnost suchého materiálu činí 165 až 175 %. Z obr. 2 je patrné, že lyofilizace tento materiál silně poškozuje resp. není schopná napravit rozrušení struktury papíru, k němuž došlo při zmrazení materiálu, protože chybí účinek povrchového napětí kapalné vody. Vzhledem k tomu, že vlákna nejsou fibrilována a mezivlákenné vazby nejsou v tomto materiálu vyvinuty, tak ani sušení ostatními metodami neobnoví původní pevnost narušenou zmrazením. Odolnost v přehýbání se nejvíce zhorší při použití metod, které pracují s vakuem. U lyofilizace klesne pod 50 %, u vakuového sušení klesne pod 70 % a u vakuového balení pod 80 %. Metoda mikrovlnného sušení sníží odolnost v přehýbání na 80 %.

Hodnocení
Horkovzdušné sušení výrazněji snižuje některé mechanické vlastnosti kancelářského a novinového (především odolnost v přehýbání – dvojohyby), naopak metody využívající vakua snižují mechanické vlastnosti nasáklivého a neklíženého papíru. Metodu mikrovlnného sušení lze z hlediska jejího vlivu na mechanické vlastnosti sušených dokumentů zařadit mezi metodu horkovzdušnou a metodu sušení vlhkým teplem.

2.4.2 Fyzikálně-chemické vlastnosti

Tab. 3 Vliv sušicích metod na chemické vlastnosti testovaných papírů

Metoda sušení

Kancelářský papír

Novinový papír

Filtrační papír

Původní pH

Změna pH

Původní pH

Změna pH

Původní pH

Změna pH

Horkovzdušné

7,35

– 0,1

3,95

– 0,12

6,85

– 0,3

Lyofilizace

7,2

0,1

3,85

0,1

6,85

– 0,35

60 oC, 17 % r. v.

7,3

0

4

0,2

6,8

– 0,05

Volně na vzduchu

7,4

0

3,8

0,6

6,8

– 0,05

Vakuové

7,6

– 0,2

4,1

0,05

6,85

– 0,05

Vakuové balení

7,3

0,1

3,9

0,25

6,8

0

Mikrovlnné sušení

7,92

0,27

3,75

0,17

6,97

-0,3

Tab.4 Vliv sušicích metod na optické vlastnosti testovaných papírů

Metoda sušení

Změna barevnosti ΔE

Kancelářský papír

Novinový papír

Filtrační papír

Horkovzdušné

4,8

5,5

2,3

Lyofilizace

0,3

1,0

0,5

60 oC, 17 % r. v.

1,4

1,4

0,2

Volně na vzduchu

0,8

0,7

0,2

Vakuové

0,5

0,8

0,7

Vakuové balení

0,9

1,6

0,1

Mikrovlnné sušení 0,2 2,5 0,1

Pokles pH v okolí hodnoty 7 je nevýznamný z hlediska odpovídajícího množství vzniklých kyselých sloučenin a dá se předpokládat, že je důsledkem vlastního namočení. U novinového papíru, jehož pH se pohybuje u hodnoty 4, je pokles hodnoty pH o 0,1 významnější a naznačuje, že při horkovzdušném sušení může docházet k hydrolytické degradaci.

Změna barevného odstínu se významněji projevila pouze u horkovzdušné a mikrovlnné metody.

Hodnocení
Sledované fyzikálně-chemické vlastnosti jednotlivých papírů se jejich vysušením prakticky nezměnily – s výjimkou horkovzdušného sušení.

 

3 VIZUÁLNÍ HODNOCENÍ JEDNOTLIVÝCH SUŠICÍCH METOD
V průběhu sušení se objevily u všech modelových svazků papíru různé typy deformací, které jsou pro jednotlivé typy sušení charakteristické.

Horkovzdušné sušení

Vnější listy svazku kancelářského papíru po vysušení vykazují deformace v podélném směru, uvnitř bloku se vytvářejí deformace v papíru ve tvaru soustředných prstenců (talíře). V místě vložených kovových desek je papír zahnědlý a nevykazuje v UV světle přítomnost optických zjasňovacích prostředků.

Novinový svazek má výrazně zdeformované lepenkové desky. Listy papíru jsou v okrajích mírně zvlněné a po celém obvodu (šířka cca 1 mm) jsou zahnědlé až černé a lámavé. Listy papíru přiléhající ke kovovým deskám jsou též zahnědlé.

Filtrační papír je v celém bloku značně zdeformovaný. Vykazuje deformace ve tvaru soustředných prstenců, vlnění se šíří až do okrajových částí papírových listů. Okraje papíru jsou zahnědlé, v místech kontaktu s kovovými deskami je papír zahnědlý v celé ploše.

Pozn.: Kancelářské papíry se během sušení slepují vlivem uvolnění klížidla z povrchového klížení.

Lyofilizace

Vnější listy svazku kancelářského papíru mají změněnou strukturu povrchu (rozvolnění vláken – potvrzují i pevnostní vlastnosti). Vnitřní část bloku vykazuje deformace ve tvaru talíře – místa, kde zůstal nejdéle led.

Deformace novinových lepenkových desek jsou malé. Vnější listy papírového bloku jsou mírně zvlněné, od střední části bloku vykazují deformace ve tvaru prstenců.

Filtrační papír vykazuje viditelné změny ve struktuře povrchu. Povrch vnějších listů je velmi načechraný a místy se objevují puchýře. Vnitřní část bloku má deformace ve tvaru soustředných prstenců, načechrání vláken povrchu zde není tolik znatelné.

Pozn.: Sušení probíhalo při zavřených zmrzlých svazcích převázaných tkalounem.

Sušení vlhkým teplem (60 °C a 17 % relativní vlhkosti)

V celém bloku je kancelářský papír podélně zvlněný.

Novinový svazek má značně zdeformované lepenkové desky. V celém svazku jsou deformace od středu listů ve tvaru prstenců, které jsou nejvýraznější v okrajových částech papírové plochy.

Blok filtračního papíru je viditelně zdeformován. Papírové listy jsou v okrajích zvlněné a v celé ploše vykazují středové deformace.

Pozn.: Svazky byly opatřeny filtračním papírem a fixovány mezi dřevěnými deskami.

Sušení volně na vzduchu

V celém bloku vykazuje kancelářský papír podélné zvlnění. Svazek byl sušen otevřen do vějíře, je proto velmi rozvolněný (změna objemu).

Novinový svazek má značně zdeformované lepenkové desky. V celém bloku je viditelné podélné zvlnění papíru.

Filtrační papír má minimální deformace, povrch papíru je načechraný. První list je poškozen vlivem manipulace. Blok je téměř bez deformací.

Vakuové sušení
Kancelářský papír je zdeformovaný podélně v celém bloku a na jeho povrchu jsou viditelné drobné puchýře.

U svazku novinového papíru jsou lepenkové desky zdeformované jen mírně. Listy papíru mají podélné deformace v celém bloku.

Filtrační papír má povrch papíru načechraný. Listy papíru jsou mírně zvlněné v okrajích.

Pozn.: Svazky byly během sušení zatěžkány litinovými deskami.

Vakuové balení
Blok kancelářského papíru i samotný papír jsou bez deformací. Povrch papíru má vizuálně hrubší strukturu. Po vysušení se velmi špatně oddělovaly mechanicky listy od sebe.

Svazek novinového papíru je prakticky bez deformací. Listy papíru jsou v okrajích přehnuté vlivem nevhodného založení se savým papírem do balícího zařízení. Listy papíru se od sebe mechanicky musely oddělit s poměrně velkými problémy. Protože je papír křehký, došlo i k potrhání listů.

Blok filtračního papíru je prakticky bez deformací. Listy papíru jsou v krajích zmačkané vlivem nevhodného založení pomocného savého papíru při balení.

Mikrovlnné sušení

Blok kancelářského papíru i samotný papír jsou bez výraznějších deformací. Jednotlivé listy vykazují mírné podélné zvlnění.

Svazek novinového papíru vykazuje pouze mírné podélné zvlnění.

Blok filtračního papíru je takřka bez deformací. Listy papíru jsou v krajích mírně zvlněné.

Porovnání jednotlivých metod z pohledu deformací

Standardní vzorek svazků kancelářského, novinového a filtračního papíru. Stav, ke kterému jsou srovnávány vzorky po namočení, zmrazení a vysušení.

Kancelářský papír po usušení. Akceptovatelné jsou metody sušení lyofilizací, vakuového sušení a vakuového balení.

Novinové svazky po vysušení. Problematické je sušení lepenkových desek. Výrazné deformace jsou způsobené horkovzdušným sušením a sušením volně na vzduchu. Ostatní způsoby je možno akceptovat, nejlepší výsledky poskytuje vakuové balení.


Svazek filtračního papíru po vysušení. Akceptovatelné jsou všechny metody kromě horkovzdušného sušení. Při volném sušení na vzduchu došlo k mechanickému poškození vlivem manipulace během sušení.

Hodnocení

Nejlepších výsledků z hlediska minimalizace deformací bylo dosaženo při sušení vakuovým balením a mikrovlnami. Vlivem ostatních metod sušení dochází ke vzniku menších či větších deformací papírového bloku i lepenkových desek vazby.


4 VLIV SUŠICÍCH METOD NA MIKROORGANISMY

U některých sušicích metod lze předpokládat i určitý vliv na mikroorganismy, které se na zaplavených písemných materiálech vyskytují v obrovském množství. Z celé široké škály těchto organismů jsme se zaměřili na ty, které jsou škodlivé zejména pro knihy a archiválie, méně pro člověka. Byly vybrány dva druhy běžných plísní, zástupců rodů Penicillium a Aspergillus, jejichž sporami byl papír infikován. Protože u některých sušicích metod by mohly vzniknout příznivé podmínky pro klíčení a růst plísní (sušení volně na vzduchu nebo při mírně zvýšené teplotě), sledovali jsme stav spor a jejich případný růst pod mikroskopem. Naopak u jiných metod bylo možné předpokládat spíše negativní vliv na spory plísní nebo dokonce jejich usmrcení (hodně nízké nebo vysoké teploty, snížený tlak); v tomto případě je nutné provést kultivaci na živné půdě, která zřetelně odliší živé a neživé spory.

Materiál a metodika

Mikroorganismy

  • Penicillium notatum (sbírka, Státní ústřední archiv v Praze),
  • Aspergillus niger (sbírka, Státní ústřední archiv v Praze).

Vzorky

  • Filtrační papír Whatman 1,
  • kancelářský papír,
  • novinový papír s potiskem,
  • kancelářský papír s vrstvou škrobu,
  • kancelářský papír s vrstvou klihu.

Postup

Z kancelářského papíru byly vyrobeny knihy o tloušťce asi 1 cm. Všechny zkoušené typy papíru byly připevněny jednak na povrch knih, jednak dovnitř knižních bloků. Takto připravené knihy byly namočeny ve vodovodní vodě, infikovány sporami plísní (každý typ papíru třikrát kulturou Aspergillus niger a třikrát kulturou Penicillium notatum), zmraženy a nakonec vysušeny pomocí různých metod.

Po vysušení byly všechny vzorky nejdříve prohlédnuty pod mikroskopem, zdali během sušení nedošlo k nárůstu plísní. Potom byly v infikovaných místech vystřiženy čtverečky papíru o velikosti 2x2 cm, které byly položeny na povrch sladinového živného agaru. Inkubace probíhala při 24 ± 4 °C po dobu 14 dnů. Během této doby byl sledován nárůst plísní.

Výsledky

Během sušení nebyl pozorován ani v jednom případě nárůst plísní.

Schopnost spor plísní přežít zhoršené životní podmínky při sušení je shrnuta v následující tabulce (tab. 5) a grafu (obr. 4). Písmeny A a P jsou označeny kultury plísní Aspergillus a Penicillium, které po ukončení celého procesu zůstaly živé.

Tab. 5 Vliv sušicích metod na schopnost přežití spor plísní

Horkovzdušné

Lyofilizace

Vlhké teplo

Na vzduchu

Vakuové

Vakuové bal.

Mikrovlny
FIL 1

- - - - - P

AAAPPP

- - - - - -

AAAPPP

AAAPPP

AAA - - P

- - - - PP
FIL 2

- - - - - -

AAAPPP

- - - - - -

AAAPPP

AAAPPP

AAAPPP

- - - - - -
PAP 1

- - A - - P

AAAPPP

- - - - - -

AAAPPP

AAAPPP

AAA - PP

- - - - - P
PAP 2

- - - - - -

AAAPPP

- - - - - -

AAAPPP

AAAPPP

AAAPPP

- - - - - -
NOV 1

- - - - PP

AAAPPP

- - - - - -

AAAPPP

AAAPPP

- AA - - -

- - - PPP
NOV 2

- - - - - P

AAAPPP

- - - - - -

AAAPPP

AAAPPP

AAAPPP

- - - - - -
ŠKR 1

- - A - - -

AAAPPP

- - - - - -

AAAPPP

AAAPPP

AAAPPP

- - - - - -
ŠKR 2

- - - - - -

AAAPPP

- - - - - -

AAAPPP

AAAPPP

AAAPPP

- - - - - -
KLI 1

- - - PPP

AAAPPP

- - - - - P

AAAPPP

AAAPPP

AAAPPP

- - - - - -
KLI 2

- - - - - -

AAAPPP

- - - - - -

AAAPPP

AAAPPP

AAAPPP

- - - - - -

Použité zkratky:
metoda 1 horkovzdušné
metoda 2 lyofilizace
metoda 3 vlhkým teplem (60 °C a 17 % relativní vlhkosti)
metoda 4 volně na vzduchu
metoda 5 vakuové sušení
metoda 6 vakuové balení
A rostoucí kultura Aspergillus flavus
P rostoucí kultura Penicillium notatum
- nerostoucí kultura
FIL 1 filtrační papír, povrch knihy
FIL 2 filtrační papír, uvnitř knihy
PAP 1 kancelářský papír, povrch knihy
PAP 2 kancelářský papír, uvnitř knihy
NOV 1 novinový papír potištěný, povrch knihy
NOV 2 novinový papír potištěný, uvnitř knihy
ŠKR 1 kancelářský papír + škrob, povrch knihy
ŠKR 2 kancelářský papír + škrob, uvnitř knihy
KLI 1 kancelářský papír + klih, povrch knihy
KLI 2 kancelářský papír + klih, uvnitř knihy

Diskuse

V pokusných podmínkách nedošlo během sušení ani v jednom případě k nárůstu plísní. V reálné situaci, kdy jsou po záplavách na papíru přítomné mikroorganismy i v aktivním stavu, to však zcela vyloučit nelze.

Negativní vliv sušicích metod na spory plísní byl prokázán pouze u metod využívajících vyšších teplot. Zatímco vliv poměrně vysoké teploty 115 °C je pochopitelný, stejný účinek teploty mnohem nižší (60 °C) je možné vysvětlit současným působením vysoké vlhkosti, která spory aktivuje. V tomto stavu jsou spory mnohem citlivější vůči působení vnějších vlivů, pak zřejmě stačí k usmrcení i tato nepříliš vysoká teplota. Rovněž mikrovlnné záření má negativní vliv na spory plísní, přestože doba působení vyšší teploty je v tomto případě relativně krátká.

Určitý vliv na plísně, i když mnohem menší, byl pozorován i při sušení pomocí vakuového balení. Opakované změny tlaku část spor plísní usmrtila, ostatní, které přežily, rostly pomaleji.

Tyto výsledky jsou platné v plné míře pouze pro uvedené kmeny plísní Aspergillus niger a Penicillium notatum. Mohou se vyskytnout i plísně poněkud více, nebo i méně odolné.

Obr. 4 Podíl životaschopných zárodků plísní po usušení.

Hodnocení

Při sušení archiválií a knih postižených záplavami zřejmě téměř vůbec nelze spoléhat na to, že by mohlo dojít automaticky k usmrcení přítomných mikroorganismů. Výjimkou jsou pouze metody využívající vyšších teplot – ty však zároveň dosti značně poškozují papír, a proto je jejich použití omezené. V ostatních případech tedy po sušení nutně musí následovat účinná dezinfekce.

 

5 ZÁVĚREČNÉ HODNOCENÍ JEDNOTLIVÝCH SUŠICÍCH METOD

Výsledky této studie nelze automaticky použít pro jiné typy materiálů, než které zde byly testovány (např. fotografie, pauzovací papír). Tato problematika bude řešena v dalších etapách.

  • Všechny testované metody vyžadují po usušení materiálů následnou dezinfekci. Zkoušené metody horkovzdušného sušení a sušení vlhkým teplem (60 °C)  a mikrovlnami snižují výskyt životaschopných zárodků plísní.
  • Horkovzdušné sušení lze použít pouze pro materiály, u kterých se nepředpokládá jejich dlouhodobé uchování.
  • Metoda lyofilizace je vhodná pro testované materiály s výjimkou vysoce nasáklivých papírů (např. filtrační papír).
  • Metoda vakuového balení je vhodná pro všechny typy testovaných materiálů, její nevýhoda je značná pracnost (vzhledem k vysokému stlačení při sušení hrozí slepení listů, kterému však lze zabránit občasným prolistováním sušeného dokumentu). Výhodou je velmi šetrný sušicí postup, knihy nejsou zdeformované jako u ostatních metod.
  • Vakuové sušení lze všeobecně použít pro všechny typy testovaných materiálů
  • Sušení vlhkým teplem je vhodné pro masové sušení materiálů, u kterých lze tolerovat mírné zhoršení mechanických vlastností a u kterých se nepředpokládá jejich dlouhodobé uchování.
  • Volné sušení na vzduchu je nejšetrnější metoda, její nevýhoda spočívá v náročnosti na pracovní síly a prostor. Představuje též značné zdravotní riziko pro osoby, které se sušeným materiálem manipulují.
  • Mikrovlnné sušení lze, podobně jako horkovzdušné sušení, použít pouze pro materiály, u kterých se nepředpokládá jejich dlouhodobé uchování.

Poznámky autorů studie

  1. Metoda lyofilizace je vhodná pro materiály obsahující vodorozpustné inkousty a razítka, které je nutné zachovat, popřípadě jejich poškození dále neprohlubovat. Literární údaje a zahraniční zkušenosti ukazují, že tato metoda je nejvhodnější pro sušení natíraných papírů (zejména křídové)
  2. Pro sušení pauzovacích papírů jsou nevhodné tepelné metody.
  3. Vazební usně a pergameny lze bezpečně sušit pouze volně na vzduchu.
  4. Tepelné metody sušení způsobují slepení elektrografických kopií a plastových obalů.
  5. Mikrovlnné sušení představuje riziko pro materiály, ve kterých jsou přítomny kovové nebo jiné částice absorbující mikrovlnné záření. Sušení tohoto typu materiálu vyžaduje individuální přístup (odstínění záření, snížení výkonu sušárny).

Autoři studie
PhMr. Bronislava Bacílková / Státní ústřední archiv v Praze
Dr. ing. Michal Ďurovič / Státní ústřední archiv v Praze
Ing. Jiří Neuvirt, CSc. / Chemtech, Praha
Ing. Hana Paulusová / Státní ústřední archiv v Praze
PhDr. Jiří Polišenský / Národní knihovna České republiky, Praha
Ing. Magda Součková / Národní knihovna České republiky, Praha
Roman Straka / Státní ústřední archiv v Praze
Ing. Jitka Šimečková / Národní knihovna České republiky, Praha
Jiří Vnouček / Národní knihovna České republiky, Praha
Ing. Lucie Weberová / Státní ústřední archiv v Praze

Autoři fotografií
Ing. Milan Hájek / Ústav chemických procesů Akademie věd české republiky
Mgr. Martin Hrubeš / Státní ústřední archiv v Praze

16.07.2013