竹材干燥特性及干燥变色机理研究

发布时间：2017-03-24 03:10

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【摘要】：干燥是竹制品生产过程中的重要工序,竹材干燥效果的好坏直接决定着竹质产品质量的优劣。竹材本身色泽淡雅、柔和,富有光泽,具有极好的装饰效果,但在干燥过程中,如果干燥工艺控制不当,竹材极易出现烧心、烧结和花斑等缺陷,使竹材颜色发灰、发暗,失去光泽,严重降低了竹制品装饰效果和产品附加值。本文以竹片为研究对象,系统研究了预处理和干燥条件对竹片干燥特性的影响规律、变色材与对照材主要化学特性的变化规律,探明了竹片优化干燥工艺,揭示了竹片干燥变色机理。本文研究成果能为竹材预处理及干燥工艺的制定提供指导和科学依据。本研究的主要结论如下：(1)蒸煮预处理能提高竹片的干燥速度、增大竹片的干缩率,并能防止竹片内部色斑的生成。当蒸煮温度为100℃时和蒸煮时间为4h时,竹片的干燥速度达到最大,较素片增加了40.5%；蒸煮预处理后的竹片干缩率增大,径向干缩率大于弦向干缩率,随着蒸煮温度的提高和蒸煮时间的延长,竹片干缩率不断增大；竹片内、外表面的色差值随蒸煮温度的提高和蒸煮时间的延长变化不大,表面未出现色斑。精铣素片都产生色斑。当蒸煮温度为100℃、蒸煮时间超过2h时,精铣片未出现斑点,说明经一定温度(100℃)和时间(4h)的蒸煮预处理能防止竹片内部色斑的生成。优化的蒸煮预处理条件为：蒸煮温度100℃、蒸煮时间4h。(2)漂白预处理能提高竹片的干燥速度、增大竹片的干缩率,并能防止竹片内部色斑的生成。竹片干燥速度随双氧水浓度的提高和漂白时间的延长而增加。当双氧水浓度为4%和漂白时间为8h时,竹片干燥速度达到最大,较素片增加25.5%；漂白预处理后的竹片干缩率增大,径向干缩率大于弦向干缩率,随着双氧水浓度的提高和漂白时间的延长,竹片干缩率不断增大；竹片内、外表面的色差值随双氧水浓度的提高和漂白时间的延长变化不大,表面均未出现色斑。精铣素片都产生褐色斑点。当双氧水浓度过低(2%)和漂白时间过短(2h)时,精铣片出现了轻微的浅褐色斑点,说明经一定浓度(4%)和时间(4h)的漂白预处理能防止竹片内部色斑的生成。优化的漂白预处理条件为：双氧水浓度4%、漂白时间4h。(3)素片、蒸煮片、漂白片干燥速度都随干燥温度的提高或相对湿度的降低而加快；三种竹片干缩率都随干燥温度的提高或相对湿度的降低而增大,并且径向干缩率大于弦向干缩率,竹片外侧干缩率大于内侧干缩率；三种竹片表面色差值随干燥温度的提高增幅不明显,表面均未产生色斑。素片、漂白片在干燥温度超过70℃(含70℃)时,内部出现斑点,并且颜色随温度增大而加深；蒸煮片只有在温度为80℃时内部出现浅褐色斑点。竹片内部色斑的生成主要受干燥温度的影响,相对湿度对其影响不大。因此在本试验范围内,素片和漂白片的优化干燥工艺为T=60℃,RH=50%,蒸煮片的优化干燥工艺为T=70℃,RH=50%。(4)竹片内部色斑的产生是由竹片内化学组分及自身高含水率和干燥介质条件(温度、氧气)的共同作用导致的。相比于未变色竹片,变色竹片中的冷水抽提物、热水抽提物、1%NaOH抽提物、苯醇抽提物含量均较高,说明竹材组分的变化与变色有关。由TG-DTG曲线可知,变色竹片的最大热解速率下对应的温度提前和木质素残余率低于未变色竹片,说明木素含量降低。结合红外光谱分析,竹片干燥过程中的变色可能是竹材中的酚类物质(-OH)经氧化成醌类(C=O)导致的。干燥过程中产生的褐色斑点没有破坏竹材的结晶度。
【关键词】：竹片 预处理 干燥特性 变色机理
【学位授予单位】：中南林业科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S781.9
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-11
• 1 绪论11-21
• 1.1 引言11-13
• 1.2 国内外研究进展13-19
• 1.2.1 竹材干燥研究现状13-16
• 1.2.2 竹材干燥变色研究现状16-19
• 1.3 研究目的与意义19-20
• 1.4 主要研究内容20-21
• 2 预处理对竹材干燥特性的影响21-34
• 2.1 引言21
• 2.2 蒸煮预处理对竹材干燥特性的影响21-27
• 2.2.1 材料与方法21-23
• 2.2.2 结果与讨论23-27
• 2.3 双氧水漂白预处理对竹材干燥特性的影响27-32
• 2.3.1 材料与方法27-29
• 2.3.2 结果与讨论29-32
• 2.4 本章小结32-34
• 3 竹片干燥工艺优化34-51
• 3.1 引言34
• 3.2 材料与方法34-36
• 3.2.1 材料与设备34-35
• 3.2.2 方法与步骤35-36
• 3.3 结果与讨论36-49
• 3.3.1 干燥温度对竹材干燥速度、干缩率和颜色的影响36-43
• 3.3.2 相对湿度对竹材干燥速度、干缩率和颜色的影响43-49
• 3.4 本章小结49-51
• 4 竹片干燥变色机理研究51-65
• 4.1 引言51
• 4.2 材料与方法51-55
• 4.2.1 变色与未变色竹片抽提物的定量测试51-53
• 4.2.2 变色与未变色竹片抽提物的定性测试53-54
• 4.2.3 变色与未变色竹片抽提物的红外光谱分析54
• 4.2.4 变色与未变色竹片的热重分析54
• 4.2.5 变色与未变色竹片的结晶度分析54-55
• 4.3 结果与讨论55-63
• 4.3.1 变色与未变色竹片抽提物的定量测试55
• 4.3.2 变色与未变色竹片抽提物的定性测试55-56
• 4.3.3 变色与未变色竹片的红外光谱分析56-58
• 4.3.4 变色与未变色竹片抽提物的红外光谱分析58-61
• 4.3.5 变色与未变色竹片的热重分析61-63
• 4.3.6 变色与未变色竹片的结晶度分析63
• 4.4 本章小结63-65
• 5 结论与建议65-67
• 5.1 主要结论65-66
• 5.2 建议66-67
• 参考文献67-72
• 攻读学位期间的主要学术成果72-73
• 致谢73

【参考文献】

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本文编号：264995