一种圆竹材微波真空干燥方法与流程

本发明属于生物质干燥领域，具体涉及一种圆竹材微波真空干燥方法。

背景技术：

我国是竹资源分布最多的国家，竹材的应用十分很广，如圆竹被广泛用作建筑材料、包装材料、工程材料等。竹子生长周期短，力学性能优。因此，近年来圆竹的应用范围更加广泛，而圆竹材在应用过程中经常出现因温度、湿度的变化造成的开裂霉变等问题，其主要原因在于圆竹的含水量较高。因此，圆竹材在加工或应用前的干燥过程，是其工业化利用不可缺少的重要环节，由于竹子本身各向异性的特点以及节间组织，如果干燥不恰当，后期使用中势必出现霉变开裂的现象。然而，现有的干燥方法通常采用自然干燥法或窑干法，其干燥用时较长，圆竹内部水分挥发不完善，导致圆竹材干燥不完全，后期使用时仍然会出现诸多问题。

技术实现要素：

鉴于现有技术中存在的上述问题，本发明的一个目的在于提供一种圆竹材微波真空干燥方法，该方法可以使圆竹材的干燥能够更为完全，使圆竹材在干燥过后的应用中不易发生开裂或霉变等问题，以提高圆竹材的工业化利用程度。

根据本发明的一个方面，所述方法包括以下步骤：

(1)样品采集：根据产品需要选择4-6年生圆竹材原料，无病虫害，从基部锯切，去枝叶和梢部；

(2)样品加工：将采集的圆竹材根据后期需要，锯切成约1米的竹段，在自然状态下保存；

(3)样品分选：把步骤(2)中得到的样品按照长度、径级分选，置于物品架保存；

(4)准备阶段：将分选好的样品放置在干燥架上，分层摆放，层间距保持适当空间且可调，将干燥架推入干燥腔，关闭腔门；

(5)抽真空：启动真空泵对腔体进行抽真空，维持腔体内真空度为-0.6～-0.9mpa；

(6)升温阶段：启动微波系统，对腔体内的样品进行加热，升温速度为1～5℃/min，升温至80～90℃；

(7)保温阶段：维持微波腔体内温度、真空度恒定，持续时间为1～3小时；

(8)降温阶段：关闭微波系统，保持微波腔内真空度不变，启动风冷系统，使样品缓慢冷却；

(9)真空还原阶段：待微波腔内温度降至室温之后，关闭真空泵，打开进气阀门，待到常压状态时打开腔门，干燥完毕。

优选地，根据本发明的所述方法中步骤(1)所述竹材原料可以为圆竹、竹丝、竹篾、竹条以及竹基复合材料，所述圆竹选自毛竹、紫竹、刚竹、桂竹或方竹等竹种，优选为毛竹。

有益效果

1.当微波腔体内真空度达到要求时，在较低温度下即可达到水的沸点，避免了常规干燥中由于温度过高出现干糊的现象。

2.微波特有的加热原理，实现对样品直接加热进行干燥，避免了常规干燥需要干燥介质引起的能源浪费，且在真空条件下，压力作用加速了水分蒸发，节约能源的同时，不会出现开裂翘曲。

3.与传统的窑干、气干方法相比，本发明采用的方法，干燥前后基本无颜色变化，更不会出现炭化现象，且干燥时间缩短到几个小时，由于在较低温度下干燥，样品尺寸稳定性较高。

4.本发明采用的干燥方法，主要是微波加热，干燥过程中除设计用电、水之外，无其他污染物的参与，整个干燥过程清洁环保。

5.与传统干燥方法相比，缩短了约70％～80％干燥时间，能耗降低70％左右，大幅度降低了干燥成本。

附图说明

图1是根据实施例1和对比实施例1干燥后样品力学性能图；

图2是根据实施例1干燥过程中含水率变化图；

图3是根据对比实施例1普通干燥过程含水率变化图

具体实施方式

以下，将详细地描述本发明。在进行描述之前，应当理解的是，在本说明书和所附的权利要求书中使用的术语不应解释为限制于一般含义和字典含义，而应当在允许发明人适当定义术语以进行最佳解释的原则的基础上，根据与本发明的技术方面相应的含义和概念进行解释。因此，这里提出的描述仅仅是出于举例说明目的的优选实例，并非意图限制本发明的范围，从而应当理解的是，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以由其获得其他等价方式或改进方式。

以下实施例仅是作为本发明的实施方案的例子列举，并不对本发明构成任何限制，本领域技术人员可以理解在不偏离本发明的实质和构思的范围内的修改均落入本发明的保护范围。除非特别说明，以下实施例中使用的试剂和仪器均为市售可得产品。

实施例1

(1)样品采集：根据产品需要选择4-6年生圆竹，无病虫害，从基部锯切，去枝叶和梢部；

(2)样品加工：将采集的圆竹根据后期需要，锯切成一定长度(～1m)的竹段，在自然状态下保存；

(3)样品分选：把步骤(2)中获得的样品按照长度、径级分选，置于物品架保存；

(4)准备阶段：将分选好的样品放置在干燥架上，分层摆放，层间距保持适当空间且可调，将干燥架推入干燥腔，关闭腔门；

(5)抽真空：启动真空泵对腔体进行抽真空，维持腔体内真空度为-0.6mpa，开始加热；

(6)升温阶段：启动微波系统，对腔体内样品进行加热，升温速度为1～5℃/min，升温至80℃；

(7)保温阶段：维持微波腔内温度、真空度恒定，持续时间为3小时；

(8)降温阶段：关闭微波系统，保持微波腔内真空度不变，启动风冷系统，使样品缓慢冷却；

(9)真空还原阶段：待微波腔内温度降至室温之后，关闭真空泵，打开进气阀门，对腔体内加湿和流动空气降温，待到常压状态时打开腔门，干燥完毕。

表1是根据本实施例干燥后的样品参数，干燥后样品不会出现干糊开裂现象，且干燥后颜色亮度提高，更美观。

表1ciel*a*b*颜色变化

图2是根据实施例1干燥过程中含水率变化图。

实施例2

除了将腔体内真空度调节为-0.9mpa，升温至90℃并保持2小时以外，按照实施例1相同的方法干燥圆竹。干燥后的样品其力学性能得到明显提高。

对比实施例1

采用普通干燥方法窑干法对圆竹进行干燥，所述的窑干法主要包括：

(1)样品采集：根据实际需要选择4-6年生圆竹，无病虫害，从基部锯切，去枝叶和梢部；

(2)样品加工：将采集的圆竹根据后期需要，锯切成一定长度(3m～6m)的竹段或整竹保存，并打通竹隔；

(3)干燥前：把步骤(2)中的样品放置在干燥架车，并列排放，多层次分批进行；

(4)把步骤(3)中放满样品的干燥车推入干燥窑中，关闭窑门，控制温度约50℃，干燥时间10～15小时；

(5)待干燥结束后，关闭热源，保持样品在窑内自然冷却，温度到达室温后打开窑门，干燥完毕。

所述的普通窑干法会破坏圆竹结构，且干燥时会出现干糊，甚至开裂的现象。

图1是根据实施例1和对比实施例1干燥后样品力学性能图，从图中可以看出根据本发明的干燥方法制备的圆竹产品力学性能更好，而对比实施例1中干燥的样品力学性能明显不佳。

图3是根据对比实施例1普通干燥过程含水率变化图。

从图2和图3的对比来看，根据本发明的方法干燥时间为160分钟时即可达到含水率为10％左右，而根据普通干燥法，则需要超过800分钟以上的干燥时间才能达到含水率10％左右。因此，本发明的干燥方法相对于现有干燥方法具有巨大的技术进步。