微波预处理加速阔叶树材干燥的技术分析
黄芩间歇微波热风组合干燥特性及有效成分变化规律研究
黄芩间歇微波热风组合干燥特性及有效成分变化规律研究徐英英;袁越锦;商涛;文怀兴;赵哲【期刊名称】《陕西科技大学学报》【年(卷),期】2024(42)3【摘要】为了提高黄芩等中药材的干燥品质,保证其临床应用安全有效,采用变异系数法研究了鲜黄芩的最优干燥方式,在此基础上分析了黄芩的干燥特性,并应用3种常见的干燥动力学模型及3种反应动力学模型分别探究了不同干燥条件下黄芩的干燥动力学特征和黄芩苷的降解动力学特征.研究结果表明:黄芩间歇微波热风组合干燥方式的综合质量评分最高为90.00分,更适用于黄芩的干燥加工.黄芩的干燥速率随微波功率增大、间歇比的减小而增大,随热风温度的增大先增大后减小.Weibull模型可以用来描述黄芩在不同干燥条件下水分的变化规律,其R2均大于0.993 4,不同干燥条件下黄芩的有效水分扩散系数为1.370 8×10^(-7)~3.250 6×10^(-7)m^(2)/s,活化能为11.415 5 kJ/mol.黄芩苷含量随时间的变化符合2级反应动力学规律,且黄芩苷的降解受到温度、水分、氧气、酶活性以及干燥时间等众多因素协同作用的影响.上述研究可为黄芩等中药材的干燥加工提供一种优质高效的干燥方法,为其干燥工艺优化提供参考,对指导黄芩等中药材实际生产和提高其干燥质量具有重要意义.【总页数】11页(P65-75)【作者】徐英英;袁越锦;商涛;文怀兴;赵哲【作者单位】陕西科技大学机电工程学院;陕西省农产资源干燥加工及综合利用工程技术研究中心(陕西科技大学);四川轻化工大学机械工程学院【正文语种】中文【中图分类】TS255.3;R282.4【相关文献】1.微波间歇干燥与热风干燥对马蹄淀粉特性的影响2.白萝卜间歇微波热风耦合干燥过程干燥特性分析3.微波与热风组合干燥对板栗干燥特性的影响4.预处理对红枣分段间歇微波耦合热风干燥特性及品质的影响5.咖啡豆的热风干燥特性及其干燥过程中风味成分变化规律研究因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
木材浸注如何处理技术
木材浸注如何处理技术室外使用的木材，因受雨水、风沙、日光、土壤的浸染及温度变化的影响，会发生腐朽、霉变、开裂、变形、火灾危险性增大等问题。
从人类开始使用木材的那一天，室外用材就面临着进行防菌、防霉、防虫、阻燃、尺寸稳定等处理。
在人类使用防腐木的早期，发现将圆木将要埋入土壤中的部分进行表面灼烧，然后埋入土中，圆木的使用时间将明显增加。
防腐剂的早期使用，是通过涂刷方法涂抹于木质神像、墓碑、乐器上来延长使用寿命。
在公元一世纪前，埃及人使用金属盐作防腐剂浸泡木材，中国人也知道把木材浸泡在海水或盐湖后使用能防腐防虫。
公元500 年前，希腊人将建筑圆木柱钻孔，倾油入孔使其渗透到圆柱木材细胞内，放在石板上干燥备用；罗马人使用明矾处理木质金字塔，令其在一定范围内不会燃烧。
此后一段时间内，浸注处理方法没有明显的改进，直到加压浸注方法出现。
1831 年，法国人Jean Robert Breant 将防腐剂在压力下注入木材，极大地提高了处理材的浸注效果，是木材浸注处理方法上的一个里程碑。
10 年后，随着工业化生产设备问题的逐步解决，加压处理方法逐渐推广开来。
在加压处理方法的基础上，针对处理深度、均匀性、防腐剂使用的经济性，人们又研制了多种方法，如李宾空细胞法、满细胞法、Lowry 空细胞法等。
木材浸注处理的工业化开始迅速发展。
国内外对室外用木材的处理方法主要有两种，常压法和加压法。
前者有涂刷法、喷淋法、浸渍处理法、冷热槽法、双扩散法、立木处理法等，主要用于对处理材质量要求不高、处理量小、处理材的耐久时间短等场合；后者又称真空——加压法，多用于木材尺寸大、要求药剂浸渍深、生产量大等场合。
常用的加压法有满细胞法、半细胞法、频压法、循环法等，即使是加压处理法，也存在着处理材药剂浸注深度不够、药剂分布不均匀等问题，在工艺上虽存在后真空过程，留存于细胞腔中的药剂被吸走，但对于存在于细胞壁空隙、细胞间隙中的药剂（不能充分利用）不能吸出木材体外，造成药剂的浪费，增加成本。
如何提高木材的性能与耐久度
如何提高木材的性能与耐久度——兔宝宝木材处理工艺与思考简介：关于如何提高木材的性能与耐久度，兔宝宝公司已经从干燥工艺，压缩工艺，包括争论较大的化学法实现木材改性，进行过处理后获得优质木材，也能最大化的利用木材，节能减排。
木材作为天然建筑材料，已为人所沿用数千年。
时至今日，在我国乃至世界范围仍有许多木质建筑屹立依旧，成为蕴含文化历史价值的珍贵物质文化遗产。
不同地区形制多样的木结构建筑根植于各自文化背景，功能性因地制宜，散发着独特的魅力。
建筑材料领域中，木材的环境友好与可再生特性，在近来倡导资源可持续利用的背景下重新引起了人们的高度重视。
木结构轻巧而易于建造，但木材因其天然生物材料的固有特性，在用作结构主体时亦存在着不可避免的问题，如易受虫害及侵蚀，异向强度不同，等等。
另外，材料天然缺陷以及建筑物荷载的改变都导致木结构需要经常维护以对原有结构进行修整和增强。
目前，如何对木结构进行增强与加固保护，提高其性能与耐久度已成为近年来相关研究的热点问题。
一、干燥工艺改变木材的含水率与湿度我国木材资源的浪费，大多数是由于湿材未经干燥处理，或处理不当，致使木材降等甚至失去了使用价值。
木材干燥处理的目的在于：(1)防止木材的变形开裂；(2)提高木材的力学强度，改善物理性能；(3)防止木材腐朽虫蛀；(4)减轻木材的重量，节省运输费用。
从以上所述可以看出，木材干燥业的责任在于改善木材的使用性能并提高它的利用率。
同时由于木材干燥是能耗最大的工序，因此无论从产品质量或从经济效益的角度来看，干燥作业都是木制品生产中举足轻重的关键性环节之一。
兔宝宝利用七大干燥技术来提升木材的湿度（一）大气干燥（二）室干（三）除湿干燥（四）真空干燥（负压干燥）（五）太阳能干燥（六）高频与微波干燥（七）加压干燥二、压缩技术提高木材的物理性能木材经压缩密实后，其组织构造、物理力学性质发生了重大变化。
随着压缩术密度的增加，其强度、冲击韧性和硬度呈直线关系增长，其耐磨性增加最快。
板栗微波真空干燥特性及干燥工艺研究
板栗微波真空干燥特性及干燥工艺研究张乐;赵守涣;王赵改;史冠莹;王晓敏;蒋鹏飞;杨慧;王继红【摘要】研究微波真空干燥方式下,微波强度、腔体压力等参数对板栗干燥过程中质热传递的影响规律.采用Box-Behnken中心组合试验设计,以水分含量和白度值为评价指标,确定板栗微波真空干燥过程中微波功率、压力、干燥时间的最适工艺参数.结果显示:板栗微波真空干燥过程主要为加速和降速阶段,恒速阶段持续时间较短.微波功率和真空度均对干燥时间有显著影响,功率越大,真空度越高,干燥速率越快,干基含水率和水分比都随着干燥时间的延长而逐渐下降.由回归模型得出板栗微波真空干燥的最佳工艺参数为时间12 min,压力-56 kPa,功率3 kW.微波真空干燥的微波功率、腔体压力、干燥时间均对板栗品质有影响,以模型得出的干燥参数进行干燥,可保证板栗干燥后的品质,且干燥效率高、能耗低.【期刊名称】《食品与机械》【年(卷),期】2018(034)004【总页数】5页(P206-210)【关键词】板栗;微波真空干燥;干燥特性;工艺参数【作者】张乐;赵守涣;王赵改;史冠莹;王晓敏;蒋鹏飞;杨慧;王继红【作者单位】河南省农业科学院农副产品加工研究中心,河南郑州 450008;河南省农业科学院农副产品加工研究中心,河南郑州 450008;河南省农业科学院农副产品加工研究中心,河南郑州 450008;河南省农业科学院农副产品加工研究中心,河南郑州 450008;河南省农业科学院农副产品加工研究中心,河南郑州 450008;河南省农业科学院农副产品加工研究中心,河南郑州 450008;河南省农业科学院农副产品加工研究中心,河南郑州 450008;河南省农业科学院农副产品加工研究中心,河南郑州450008【正文语种】中文板栗(Castanea mollissima blume)也称为栗子、中国板栗，属壳斗科栗属坚果类植物。
鲜板栗在贮藏、运输过程中易发生发芽、霉烂等现象，不宜久藏[1-2]。
热风微波联合干燥工艺的研究
热风微波联合干燥工艺的研究【摘要】对竹笋进行热风微波联合干燥的研究，应用热风与微波联合干燥两种方式做对比试验和色泽分析，试验结果表明粗片竹笋干制品质比细片竹笋好，粗片竹笋在70℃热风干燥150min为转折点，以20g/600W的装载量进行微波干燥的工艺最佳。
【关键字】竹笋；热风干燥；微波干燥；联合干燥热风干燥是一种使用热风干燥机械进行干燥的方法。
用热风炉加热空气，由风机将热风送入烘箱与鲜竹笋接触实现加热干燥。
此方法成本较低，处理量大，易于操作，可实现自动化，但有效成分损失较大，品质较差[1]。
微波干燥具有速度快、热效率高、加热均匀、无污染的优点，是近几年来发展很快的新技术。
在干燥过程中，微波透入物料内，与物料的极性分子互相作用而转化为热能，使干燥物料内各部分在同一瞬间获得热量而升温，因此，具有加热速度快、能量利用率高、干燥效率高等优点。
然而微波干燥温度高，在密闭空间中空气流通速度慢，而且干燥全部采用电能，能耗高，干燥成本较大[2]。
热风微波联合干燥技术是指根据物料的特性，将微波干燥和热风干燥两种方式优势互补，分阶段进行的一种复合干燥技术，其目的是缩短干燥时间、降低能耗、提高产品质量[3]。
竹笋是斑竹或百家竹春季生长的嫩笋，富含多种氨基酸、维生素、矿物质和大量的膳食纤维，味美质脆，具有清肠减肥、降血脂预防肠癌等功效，由于受环境污染少，是现代人追求的绿色食品。
一般竹笋的出笋期只有30~40天，采收期短而集中，特别容易老化，长期贮藏比较困难。
干燥精制的脱水笋片，能最大限度地保持其营养及色香味，延长货架期，满足人们对快节奏、方便食品的需求[4]。
因此，对竹笋进行了热风微波联合干燥的研究，试图寻求较佳的联合干燥工艺，降低能耗，缩短干燥时间，提高脱水笋片质量。
1.材料与方法1.1材料竹笋购于广西南宁市西乡塘菜市场, 选尖叶发黄、根部扁平、嫩度适中的毛竹笋。
1.2仪器6CW- 6E 型微波干燥设备、ZYD- 009型热风干燥机、CR-10 小型色差计、FA 1104上皿电子天平。
农作物种子微波干燥技术与装备的应用研究
农作物种子微波干燥技术与装备的应用研究【导言】农作物种子是农田播种的基础，种子的质量直接影响到农作物的生长发育和产量。
传统的农作物种子干燥方法包括自然风干和传统热风干燥，但这些方法存在一些问题，如过长的干燥时间、温度不易控制和易受环境影响等。
近年来，农作物种子微波干燥技术与装备的应用研究受到了广泛关注。
本文将对农作物种子微波干燥技术与装备进行深入探讨，以期给读者带来全面的了解和启发。
【正文】1. 农作物种子微波干燥技术的原理及优势1.1 原理农作物种子微波干燥是利用微波辐射加热种子内部水分，使其迅速蒸发，从而实现种子的干燥。
微波辐射能够直接作用于种子内部，能有效降低干燥时间，提高干燥效率。
1.2 优势相比传统的干燥方法，农作物种子微波干燥技术具有以下几个优点：1) 快速干燥：微波辐射加热能够迅速将种子内部水分加热蒸发，大大缩短了干燥时间，提高了生产效率。
2) 温度控制精准：微波干燥设备能够精确控制微波功率和加热时间，从而保证种子在干燥过程中的温度控制在合适范围内。
3) 节能环保：相比传统的热风干燥方式，微波干燥技术能够更有效地利用能量，减少能源浪费，降低对环境的影响。
2. 农作物种子微波干燥技术的应用研究进展2.1 应用领域农作物种子微波干燥技术广泛应用于农作物种子生产、储存和交易等环节，其中主要包括稻谷、小麦、玉米、大豆等重要农作物。
2.2 研究进展目前，针对农作物种子微波干燥技术的应用研究主要集中在以下几个方面：1) 干燥效果研究：研究了不同微波功率、加热时间和种子湿度对种子干燥效果的影响，以优化干燥参数，提高干燥效率。
2) 质量变化分析：对干燥后种子的质量进行分析，包括发芽率、存储稳定性、脂肪酸组成等方面的研究，以评估微波干燥对种子质量的影响。
3) 设备研发与优化：针对微波干燥设备的结构和性能进行研究和设计，以提高微波干燥设备的效率和可靠性。
3. 农作物种子微波干燥技术与装备的前景展望3.1 市场需求随着农业现代化的推进，农作物种子的质量要求越来越高。
微波木材干燥设备
◎微波木材干燥设备能少变得种类繁多，功能齐全。
今天我们就具体讲述一种为迎合粉粒体状湿锯末干燥的烘干机——锯末烘干机的基本知识。
这种烘干机是采用螺旋输送机将要烘干的物料输送到干燥管内，通过高速热气流的输送和分散来使湿物料中的水分蒸发，从而达到烘干湿物料的过程。
工作原理：性能特点：1、采用闭式除湿干燥方式，无废气废热排放，无噪音污染，属高环保产品；减少了燃煤、燃材锅炉排烟污染;蒸汽锅炉属于压力容器，具有安全隐患。
2、采用热泵原理进行蒸汽冷凝热回收，无废热排放，节约运行费用(与燃木材蒸汽系统费用相当)；3、干燥温度可达75/85℃，充分满足木材干燥工艺要求，取代传统蒸汽锅炉干燥。
4、采用先进木材特种干燥控制仪，自动检测木材平均含水率，可按含水率及时间组合模式进行干燥，根据干燥不同时间段或含水率阶段设定不同干球温度及湿球温度程序曲线，干燥效果好，提高木材干燥出成率。
5、采用我公司专利技术回热循环热泵除湿方式(除湿效果大于普通热泵除湿干燥机30%以上)，在高温低湿条件下性能优越，缩短木材干燥周期。
6、根据木材种类可调整温度上升速率及湿度下降速率，可实现木材干燥过程中预热、中间处理、平衡处理及终了调湿处理过程(调湿可为水或蒸汽)。
7、干燥条件稳定、质量好:热泵干燥装置为封闭系统，干燥介质的温度、湿度自动控制，不受外界影响；干燥过程中，木材含水率可以控制，木材的各个部位都能实现均匀干燥;干燥终了时，木材的水分含量准确、稳定、均匀。
干燥木材的收缩率大大降低，木材表面质量好，不易出现表面硬化现象。
8、出材率高:经除湿干燥的木材较蒸汽干燥裂纹少，且没有出现碳化、皱缩等干燥缺陷，出材率高，可提高2％以上。
9、使用管理方便:热泵除湿干燥设备无需专职人工管理，全自动运行；燃煤蒸汽锅炉需专职司炉工，劳动强度大，管理费用高；蒸汽锅炉每年需要技术监督局年检、水质化验等。
10、设置多重安全保护功能：相序保护、缺相保护、过载保护、高压保护、低压保护保护等。
木材干燥名词解释
按照木材中水分排出的方式木材的干燥可分为机械干燥、化学干燥和热力干燥这三种。
热力干燥按条件人为控制与否可分为大气干燥、人工干燥。
根据木材加热方式不同，热力干燥又可分为对流干燥，电介质干燥，辐射干燥和接触干燥。
1.木材干燥的干燥设备动力设备、热力设备、检测设备、运输设备。
2.木材干燥的干燥工艺准备工作，干燥基准测定，干燥结束，干燥储存。
3.水蒸汽按其状态可分为：湿饱和蒸汽，干饱和蒸汽，过热蒸汽。
4.湿空气是干空气和水蒸气的混合物。
湿度分为绝对湿度和相对湿度。
5 .I-d图主要线系构成等焓线和等湿含量线，等温线，等相对温度线，等水蒸汽压力线，此外还有密度和比体积线系等6.用做干燥介质的炉气要求：少烟或无烟，无火花和灰尘，温度适宜稳定，炉气的气流量稳定。
7.木材可按干湿程度分为六级：湿材、生材、半干材、气干材、室干材、绝干材。
8.干缩规律：弦向>径向>纵向树种不同，干缩差异也很大，通常阔叶树材的干缩>针叶木材，密度高的木材干缩>密度低的木材。
9.干缩过程与湿胀过程一般限制在纤维饱和点和全干状态之间。
10.气态干燥介质主要包括（湿）空气、炉气和常压过热蒸汽这11.相对湿度也可称作空气的饱和度，说明在一定温度下空气被水蒸汽所饱和的程度。
12.一定状态的空气冷却到饱和状态是的温度叫露点温度。
13.影响木材热扩散的因素有木材密度，含水率，温度，热流方向。
14.通常把传热现象看做是导热，热对流，热辐射这三种基本方式，传热的主要形式是导热和热对流。
同样，湿交换也可分为：稳定湿交换和不稳定湿交换。
15.按照温度场是否随时间变化，导热可分为稳定导热，非稳定导热。
16.在木材干燥相对湿度的测量常用的是干湿球湿度计和毛发湿度计。
17.干燥初期应力外拉内压阶段，干燥末期应力外压内拉阶段。
18.干燥过程中产生内应力的原因：木材构造上的各向异性，木材断面上含水率分布不均匀。
应力种类：①湿应力②残余应力③全应力。
微波干燥原理祥细解释说明
微波干燥原理解释说明微波干燥原理与微波干燥剂原理类似，微波干燥原理、微波干燥机工作原理是一种利用热能降低物料水分的机械设备，用于对物体进行干燥操作，干燥过程需要消耗大量热能，为了节省能量，某些湿含量高的物料、含有固体物质的悬浮液或溶液一般先经机械脱水或加热蒸发，再在干燥机内干燥，以得到干的固体。
物料的干燥速率取决于表面汽化速率和内部湿分的扩散速率。
通常干燥前期的干燥速率受表面汽化速率控制；而后，只要干燥的外部条件不变，物料的干燥速率和表面温度即保持稳定，这个阶段称为恒速干燥阶段；当物料湿含量降低到某一程度，内部湿分向表面的扩散速率降低，并小于表面汽化速率时，干燥速率即主要由内部扩散速率决定，并随湿含量的降低而不断降低，这个阶段称为降速干燥阶段，微波干燥的基本原理1.1 微波加热原理微波是指波长为1mm～1 m，频率为3.0×102～3.0×105MHz，具有穿透性的电磁波，常用的微波频率为915 MHz和2 450 MHz。
微波发生器的磁控管接受电源功率而产生微波功率，通过波导输送到微波加热器，需要加热的物料在微波场的作用下被加热。
微波加热利用的是介质损耗的原理,而且水的损耗因数比干物质大的多，电磁场释放能量的绝大部分被物料中的水分吸收。
一般情况下，被干物料中的水分由于布朗运动，分子的排列杂乱无章并迅速变化，极性相互抵消，宏观上不呈现极性。
而被置于微波发生器产生的电场中时，微波场以每秒几亿次的高速周期性地改变外加电场的方向，使介质的极性水分子迅速摆动，产生显著的热效应，从而使物料内部和表面的温度同时迅速升高。
1.2 微波干燥机理分析微波加热造就物料体热源的存在，改变了常规加热干燥过程中某些迁移势和迁移势梯度的方向，形成了微波干燥的独特机理。
由于物料中的水分介质损耗较大，能大量吸收微波能并转化为热能，因此物料的升温和蒸发是在整个物体中同时进行的。
在物料表面,由于蒸发冷却的缘故，使物料表面温度略低于里面的温度，同时由于物料内部产生热量，一直与内部整齐迅速产生，形成压力梯度。
微波预处理加速阔叶树材干燥的技术分析
木材 干燥是 木 制 品 加 工过 程 中不 可或 缺 的生 产 环节 ， 也是 能耗 最高 的工 序 。由于 阔叶树 材 的渗透 性
力 ， 在 高蒸汽 压作 用 下 ， 并 木材 细 胞壁 的纹孔 膜 、 导管
中 的侵 填体 ， 以及强 度 较 弱 的射 线 细 胞被 破 坏 ， 而 从 形 成水 分容 易移 动 的通 道 。澳 大 利 亚 专 家在 微 波 处 理 对木材 构 造 、 材性 的影 响等 方 面 ， 进行 了系统研 究 ，
摘 要 ： 微 波 用 于 阔叶 树 木 材 预 处 理 ， 可缩 短 木 材 的 干 燥 时 间 ； 降低 木 材 干 燥 降 等 损 失 、 加 高质 量 木 材 出材 率 ， 大 增 为 截 面木 材 干燥 提 供 了可 能 性 ； 少 了贮 存 场 地 及 占 用 资金 ， 减 降低 了木 材 运 输 费 用 。 澳 大利 亚 的 应 用研 究 结 果 表 明 ， 微 渡 处理 费 用只 占低 质 量 木 材 价 格 的 ４ １ ４ ４ ９ ， 高 质 量 木 材 价 格 的 ２ ３ － ２ ８ 。 ． ． 或 ， 。
ＺＨ ＯＵ Ｙｏｎｇ ｄ ｎｇ — ｏ ， Ｇｒｇ ｙ Ｔｏ ｇ ｖｎ ｋｏ ， Ｐｅ ｅ ｉ ｅ ， ＦＵ ｎｇ ｉ ｏｒ ｒ ｏ ｉ ｖ ｔ ｒＶ ｎｄ ｎ Ｆｅ
（ ．Ｒｅ ｅ ｒ ｈＩ ｔｔ ｔ ｆＷ ｏ ｄ Ｉ ｕ ｔｙ，Ｃｈｎ ｓ ａ ｅ ｆＦ ｅ ｔｙ； １ ｓａ ｃ ｎｓｉｕ ｅｏ ｏ ｎｄ ｓｒ ｉｅ ｅＡｃ ｄ ｍｙ ｏ ｏｒｓｒ
关 键 词 ： 微 波 ；预 处 理 ；木 材 干 燥 ；渗 透 性 ； 澳 ３＃ 亚 ；桉 树 ｖ， ｌ
中图 分 类 号 ：￥ ８ ． １ ７ ２ ３
文 献 标 识 码 ：Ａ
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第25卷 第1期V ol 125 No 11木材工业CHINA WOOD IN D USTR Y 2011年1月January 2011收稿日期:2009212225; 修改日期:2010211222基金项目:引进国际先进林业科学技术项目(200624299)。
作者简介:周永东(1968—),男,中国林科院木材工业研究所研究员,博士。
通讯作者:Grigory Torgovnikov ,男,澳大利亚墨尔本大学林业与生态系统科学系教授。
讨论与建议微波预处理加速阔叶树材干燥的技术分析周永东1,Grigory Torgovnikov 2,Peter Vinden 2,傅峰1(11中国林科院木材工业研究所;国家林业局木材科学与技术重点实验室,北京100091;21Depart ment of Forest and Ecosystem Science ,University of Melbourne ,Creswick ,Victoria 3363,Australia )摘要: 微波用于阔叶树木材预处理,可缩短木材的干燥时间;降低木材干燥降等损失、增加高质量木材出材率,为大截面木材干燥提供了可能性;减少了贮存场地及占用资金,降低了木材运输费用。
澳大利亚的应用研究结果表明,微波处理费用只占低质量木材价格的411%～419%,或高质量木材价格的213%～218%。
关键词: 微波;预处理;木材干燥;渗透性;澳大利亚;桉树中图分类号:S782131 文献标识码:A 文章编号:100128654(2011)0120023203T echnological Analysis of Microw ave Pretreatment for F ast Drying of H ardwoodZHOU Y ong 2dong 1,Grigory Torgovnikov 2,Peter Vinden 2,FU Feng 1(11Research Institute of Wood Industry ,Chinese Academy of Forestry ;Key Lab of Wood Science and Technology of State Forestry Administration ,Beijing 100091,China ;21Depart ment of Forest and Ecosystem Science ,University of Melbourne ,Creswick ,Victoria 3363,Australia )Abstract : Drying time of hardwood can be remarkably shortened by microwave (MW )pret reat ment.Wood degradation wit h MW p retreat ment ,compared wit h a t raditional long seasoning p rocess ,was decreased and high quality timber yield was increased.A cost 2effective analysis showed t hat t he MW p ret reat ment was about 4.1%to 4.9%of t he p rice of low quality dried lumber ,or 2.3%to 2.8%of high quality lumber.K ey w ords : microwave ;pretreat ment ;wood drying ;permeability ;Aust ralia ;Eucal y pt us 木材干燥是木制品加工过程中不可或缺的生产环节,也是能耗最高的工序。
由于阔叶树材的渗透性低,使木材干燥周期延长,耗能大,且干燥缺陷增多、干燥降等、干燥成本高等问题突出。
微波处理可改善木材的渗透性,因此,笔者对微波作为干燥前的预处理技术,及技术应用的经济性进行了分析,旨在为微波预处理技术在我国木材工业中的应用提供参考。
1 微波预处理的应用微波处理使高含水率木材的细胞内集聚蒸汽压力,并在高蒸汽压作用下,木材细胞壁的纹孔膜、导管中的侵填体,以及强度较弱的射线细胞被破坏,从而形成水分容易移动的通道。
澳大利亚专家在微波处理对木材构造、材性的影响等方面,进行了系统研究,结果表明,对于渗透性较低的木材,经微波处理后,沿木材径向及长度方向上的渗透性可提高几千倍[1]。
对于30～50mm 厚硬阔叶树木材,采用微波能耗为70～110kW ·h/m 3预处理时,可降低含水率4%～11%,使整体干燥时间缩短50%左右;当微波能耗为100～180kW ·h/m 3时,木材含水率可降低12%～32%,木材干燥速度提高5～10倍[2],但此时木材发生表裂及内裂的可能性则显著增加。
澳大利亚主产桉树木材,为减少干燥开裂、皱缩等缺陷发生,通常在窑干前要进行长时间的气干。
而微波预处理技术,为木材锯解后立即进行窑干提供了·32·技术基础,并解决了高含水率木材,在窑干时易发生皱缩的问题,有效提高了高质量木材的出材率。
经微波处理的桉木,可不再需要3～6个月的气干,且窑干时间可缩短2～3周;经微波处理的红橡(Quercus rubra )木材总干燥时间,由60天缩短到12天,同时降低了木材运输、存贮及人工的费用[3]。
斜叶桉(Eucal y pt us oblique )木材经微波预处理后,干燥时间较未处理缩短了50%～90%[2]。
白橡(Q.alba )、红橡及槭木(A cer spp 1)木材的试验亦表明,微波处理可缩短总干燥时间,且木材的强度、硬度、胶合强度等,以及加工性能与对照材均无显著差异[3]。
采用能耗为70～110kW ·h/m 3的微波,处理斜叶桉、弹丸桉(E.pil ul aris )、柳叶桉(E.sali gna )、王桉(E.regnans )、边缘桉(E.m ar gi nata )及亮果桉(E.nitens )等试材,试验后与对照材的干燥质量对比,如表1所示。
表1 微波预处理工艺对桉木干燥缺陷的影响T ab 11 The influence of MW pre 2treatment on drying defects of some Eucalyptus species lumber桉木种类纹理方向截面尺寸/mm 初含水率/%微波频率/M Hz微波功率/(kW ·m -3)微波能量/(MJ ·m -3)与对照材对比斜叶桉弦切板32×11070～90245024140270开裂数量减少斜叶桉径切板32×11292～118245027100280～300无差别柳叶桉弦/径45×10865～80245014130270无差别弹丸桉弦/径45×10850～74245014130310无差别边缘桉弦/径45×10781～112245013100270开裂数量减少亮果桉弦/径28×10070～130245032100320～350无差别王桉径切板45×18095～1129226120280～320无差别图1 木材微波处理设备示意图(左)及出料端(右)Fig.1 Sketch of MW pretreatment process (left)andlumber after the treatment (right) 从表1可看出,在同样干燥条件下,木材开裂的数量及程度与对照材没有明显差别,斜叶桉和边缘桉的开裂还略有下降[4]。
综合分析表明,窑干前的微波预处理,有益于提高难干阔叶树材的干燥速度,减少干燥缺陷,增加木材出材率。
2 微波预处理技术及设备微波预处理技术应用于锯材厂时,无需对原设备及工艺做较大调整,锯解后的生材可直接采用微波设备进行预处理,然后再使用常规干燥窑干燥。
在澳大利亚,目前进行微波预处理的工业微波频率为2450、922M Hz 两种。
图1为墨尔本大学创新中心,2005年用于处理大截面(枕木)木材的中试装置。
该设备主机功率由3个100kW 的微波源组成,微波频率为922M Hz ,全套设备由进给系统、处理系统、监控系统等组成,年处理能力达1万m 3,可处理最大锯材尺寸为4700mm ×200mm ×300mm ,原木最大直径为350mm 。
3 技术经济分析木材微波预处理经济分析的基本参数有:1)按木材处理能力214万m 3/年,每天3班,全年工作时间6000h ;或按处理能力116万m 3/年,每天2班,全年4000h ;2)微波设备功率按360kW 计;3)频率为922M Hz 的设备造价为142180万澳元(AU ＄),频率为2450M Hz 的设备造价为234180万AU ＄;4)微波设备全自动控制,或一个操作员;5)频率为922M Hz 设备,能耗按113kW ·h/m 3;频率为2450M Hz 设备,能耗按127kW ·h/m 3;6)当地电价为0106～0112AU ＄/kW ·h ;7)设备折旧率为17%。
估算成本中还包括:设备投资、维护费、磁电管更换、人工、场地及电费等,但不包括设备安装、电力连接、非直接成本及纳税等费用。
分析结果见图2。
·42·V ol 125 No 11 CHINA WOOD IN D USTR Y January 2011图2 预处理产量及不同电价下影响木材微波预处理的成本Fig.2 E ffects of plant production and electricity costs on the MW pretreatment cost analysis 由图2可看出,①对于全自动设备的微波处理费用,当电价从低价增加到0112AU＄/kW·h时,微波处理费用增加16%～29%;②一名操作工人与全自动设备比较,设备频率为922M Hz时,微波处理费用增加11%～17%;设备频率为2450M Hz时,微波处理费用增加16%～25%;③由于设备费用和电耗均较高,因此,频率高的设备,处理费用高于频率低的设备。
按电价0108AU＄/kW·h及年产214万m3(3班/天)、年产116万m3(2班/天)分别计算,微波处理木材的各项费用及其占总处理费用的百分比,见表2。
表2 微波处理各项费用分布T ab12 Cost analysis of MW pre2treatment费用项目频率922M Hz频率2450M Hza b a bAU＄/m3%AU＄/m3%AU＄/m3%AU＄/m3%设备投资1011234151174216163412419549磁电管更换2167921707510012510010维护11194117951196521946电力91043091042510116251011620人工516319516316516314516311场地11254118851125311884合计29189100361201004016210050154100 注:a1年产214万m3(3班/天);b1年产116万m3(2班/天)。