一种基于淀粉脱除的竹材防霉方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于木材或竹材的加工保存领域，具体涉及一种竹材防霉处理的方法。
【背景技术】
[0002] 我国竹资源丰富，竹类植物生长快、产量大、伐期短、管理方便，在木材资源日益短 缺的背景下，开展竹材利用研宄，是解决目前森林资源严重匮乏的重要途径，是使林业资源 利用进入良性循环和可持续发展的有力措施之一。因而竹产业的发展日渐成为重要的研宄 课题。目前，竹产业领域涉及建筑、化工、家具、材料、日用品、食品等行业。然而，竹材及竹 制品在贮存、运输、加工、使用过程等环节中，极易发生霉变，霉菌在新陈代谢过程中，会生 成乙二酸、柠檬酸、草酸、乳酸、醋酸等，引起材料的外观品质、气味、温度等变化，还为其他 菌虫为害创造了条件，严重的霉变使竹材降低甚至失去使用价值。而我国每年也因木竹材 腐朽、霉变造成大量的经济损失。
[0003] 竹材霉变的原因主要在于其是一种天然生物质材料，内部结构和化学成分为菌虫 的滋生提供了充分的物质条件，当具备一定的环境条件后（如温度、湿度、酸碱度等），竹材 则容易受到微生物侵害。从解剖结构来看，竹材含有大量的薄壁细胞；从化学成分来看，竹 材非细胞壁物质含量较阔叶材高，如淀粉、还原糖、蛋白质、脂肪、矿物质等，为细菌、真菌和 蛀虫等提供了必要的营养物质，导致竹材极易发生霉变。
[0004] 竹材的防霉处理是推进其工业化利用的重要环节。现有竹材防霉技术以化学改性 为主，通过涂刷、浸渍等方式将CCA，ACQ，CCC，DDAC，IPBC等防护剂附着于竹材表面或内部 并对竹材进行改性，但由于改性处理后竹材颜色往往发生较大变化，且部分改性材的抗流 失性和化学稳定性不能得到有效解决（Sun et al. Mould-resistance of bamboo treated with the compound of chitosan-copper complex and organic fungicides. J. Wood Sci. 58 (I) : 51-56)，使众多经过化学处理的材料成为环境污染的重要因素。随着人类对环 境问题的关注，开展研宄绿色环保的防霉处理技术势在必行。物理防霉具有优异的环境兼 容性，主要方法有：高温灭菌法，浸渍法和烟熏法等。浸渍法即将竹材或竹制品浸在清水中 (流水或定期更换水）1~3个月，目的在于浸出竹材中的可溶性糖和一些营养物质，并避免 一部分霉菌生长（吴旦人，竹材防护，湖南科学技术出版社，1992, 179-183)。由于浸渍法的 作用机制比较单一、作用条件温和，导致其处理周期长且防霉效果并不理想。
【发明内容】
[0005] 针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提出一种基于淀粉脱除的竹材防霉方 法。
[0006] 实现本发明上述目的技术方案为：
[0007] -种基于淀粉脱除的竹材防霉方法，包括以下步骤：
[0008] 1)将竹材置于容器中，向容器中加入水，使竹材浸没在水中静置6~14小时；
[0009] 2)用温度为95~99°C的热水与竹材接触，并用液体输送设备驱动热水相对竹材 进行循环流动，流动时间为1~6小时；
[0010] 3)结束流动后，清洗竹材并干燥。
[0011] 本发明提出的方法的步骤1)中，可将竹材置于密闭容器中，对密闭容器进行抽真 空处理，然后使密闭容器在负压状态下吸入水，使竹材浸没在水中6~14小时。
[0012] 进一步地，抽真空处理的时间与被处理竹材体积的关系为：每30~40cm3竹材处 理30min，处理时间至少为30min，最多为12小时；抽真空的真空度为-0. 05~-0.1 MPa。
[0013] 抽真空时间随竹材体积增加而增加，其原因可能是因竹材多孔，待处理的材料体 积大，则需要更多时间抽出材料孔隙中的气体。但限于设备条件，抽真空最多不能超过12 小时。
[0014] 本发明方法中，也可以将竹材置于容器中并与容器壁固定，然后向容器中加入水， 使竹材浸没在水中6~14小时。
[0015] 作为本发明的另一实施方案，可将竹材置于容器中，然后向容器中加入水，使竹材 与水接触24小时。发明人通过实验观察，注意到竹材不固定而与水接触，则浮在水面上，经 过24小时后吸满水沉入水中，此时浸水的效果和抽真空后吸入水浸没6~14小时的效果 相同。
[0016] 当密闭容器中放置多个竹材时，在步骤2)热水相对竹材进行循环流动时，竹材之 间距离为5~10mm。
[0017] 其中，所述步骤3)中，热水相对竹材进行循环流动的速度为8~20m/min。
[0018] 理论上，循环速度越高越好，但限于实验环境，可控制热水相对竹材进行循环流动 的速度为12. 5m/min。
[0019] 其中，所述步骤2)流动时将竹片固定，热水相对竹材进行循环流动的方向与竹材 纹理方向（竹材纵向）一致。
[0020] 竹材的淀粉颗粒大部分存在于薄壁细胞腔体中，薄壁细胞和纤维方向是一致的， 也就是我们处理竹材的纵向，因此只有水流方向与竹材纵向一致，才能使竹材细胞和外界 形成连续的通道，并将淀粉冲刷出来。
[0021] 其中，所述步骤4)中，用去离子水和/或自来水清洗竹材，清洗时间为40min~ 90min，清洗方式包括浸泡和搓洗。
[0022] 本发明的有益效果在于：
[0023] (1)本发明提出的绿色环保的竹材防霉处理方法，通过热水循环，高效脱除竹材中 的淀粉，降低营养物质在竹材内部的含量，方法简单易行。
[0024] (2)本发明不施加任何化学试剂，处理后的竹材按照GB/T18261-2000测试，例如 经6小时热水循环处理的竹材遭受黑曲霉（Aspergillus niger var.Tiegh(A.niger))的 侵染时间比对照样晚了约1个周，最终感染面积为3. 9%，防治效率为94%，是一种环境友 好型的处理方法。
[0025] (3)本发明获得的防霉型竹材，可用于建筑、家具、室内装修装饰等领域。
【附图说明】
[0026] 图1为本申请实施例中用于脱除淀粉的设备结构图。
[0027] 图2为样品槽中竹材分布的示意图。
[0028] 图中，1为电热管，2为样品槽，3为循环管道，4为外置真空泵，5为屏蔽循环泵，6 为数显调节仪，7为排水阀，8为三通阀门，9为普通阀门，10为弹簧，11为竹片，12为注水 槽。
[0029] 图3为不同处理条件下竹材的霉变情况照片。
[0030] 图4为实施例1-6处理后竹材的失重率变化比较，图4中1-6分别对应实施例1-6。
[0031] 图5为实施例5处理前后竹材微观形貌的电镜图片。
[0032] 图6为实施例1-5处理后高效液相色谱测试的处理液中含糖量。
【具体实施方式】
[0033] 以下实施例用于说明本发明，但不用于限定本发明的范围。
[0034] 实施例中所用的毛竹精刨竹条为已知原料，可在市场购买。毛竹是一种散生竹。
[0035] 见图1，本实施方案的循环设备为自行设计的简易热水循环装置，包括一个循环管 道3 (外层包覆耐热橡胶棉），循环管道为不锈钢管，直径60mm，循环管道3上设一个样品槽 2,长255mm，宽95mm，高95mm，循环管道上设一个屏蔽循环泵5 (威乐斯特，WRS25-6)，循环管 道部分管路外设一个电热管1(1. 5KW)，电热管1接数显调节仪6 (霍宇，XMTD);样品槽可以 密闭，连接一个外置真空泵4 (飞星，2XZ-1型旋片真空泵），和一个注水槽12 (直径25mm)， 该注水槽为竖直的管子，用于注水和排出管道内部的蒸汽。排水阀7用于样品槽和循环管 道排水，排水阀7和循环管道3之间与一个三通阀门相连，即三通阀门8,样品槽2的左侧为 一个普通阀门，即为普通阀门9,闭合阀门8和9则可对样品抽真空，因此，外置真空泵4与 三通阀门8直接相连。
[0036] 此装置可同时实现水循环与加热、保温、抽真空的需求。为直观观察样品的浸渍情 况，本实施方案的抽真空试验环节为独立设置，真空干燥器为市场购买的玻璃器皿，与循环 水