Влияние водорастворимых веществ на распределение влажности в лиственничных пиломатериалах перед сушкой

УДК

674.032.475.3

DOI:

10.17238/issn0536-1036.2019.6.185

Аннотация

Один из значимых факторов, который определяет продолжительность сушки пиломатериалов, – начальная влажность древесины. Общепринято, что количественное содержание воды в стволе любых пород зависит от зоны древесины. Максимальное количество воды содержится в заболонной древесине, в разы меньше – в ядровой. При изучении кинетики сушки лиственничных пиломатериалов установлено отклонение от общепринятых положений по распределению влажности в древесине данной породы, которая на 90 % состоит из ядровой древесины, в пиломатериалах эта цифра достигает 100 %. Полученные данные указывают на наличие определенного фактора, от которого зависит содержание воды в древесине лиственницы сибирской. Таким фактором являются водорастворимые вещества, основу которых составляет арабиногалактан – полисахарид, обладающий полиэлектролитными свойствами и способный удерживать большое количество молекул воды. В работе обосновывается предположение о том, что распределение влажности по сечению доски из лиственницы перед сушкой формируется арабиногалактаном, входящим в состав древесины. Взаимодействуя с водой, он переводит ее из активной фазы в пассивную. Поэтому наличие арабиногалактана в определенных точках бревна влияет на водный баланс древесины и приводит к образованию резких границ размещения воды в древесине. Следовательно, при производстве изделий из древесины лиственницы целесообразно учитывать факт преимущественного сосредоточения этой группы водорастворимых веществ. Цель исследования – обосновать влияние водорастворимых веществ на распределение свободной воды в лиственничных пиломатериалах перед сушкой.

Сведения об авторах

Ш.Г. Зарипов, д-р техн. наук, доц.; ORCID: 0000-0001-6483-2453
А.П. Чижов, канд. техн. наук, доц.; ORCID: 0000-0001-8466-8080
В.А. Корниенко, канд. техн. наук, доц.; ORCID: 0000-0002-1709-9153
Н.И. Семёнова, доц.; ORCID: 0000-0003-1055-3277
Лесосибирский филиал Сибирского государственного аэрокосмического университета им. академика М.Ф. Решетнёва, ул. Победы, д. 29, г. Лесосибирск, Красноярский край, Россия, 662543; e-mail: zaripov_sh@mail.ru, ap_chizhov@mail.ru, kornvlad@mail.ru, semenovawood@mail.ru

Ключевые слова

лиственница сибирская, свободная вода, водорастворимые экстрактивные вещества, арабиногалактан, влагоперенос, сушка

Для цитирования

Зарипов Ш.Г., Чижов А.П., Корниенко В.А., Семёнова Н.И. Влияние водорастворимых веществ на распределение влажности в лиственничных пиломатериалах перед сушкой // Лесн. журн. 2019. № 6. С. 185–193. (Изв. высш. учеб. заведений). DOI: 10.17238/issn0536-1036.2019.6.185

Литература

1. Алексеева Т.В., Беленькая Н.Г., Чочиева М.М., Антоновский С.Д., Терпуков А.Ф. Влияние арабиногалактана на свойства бумаги // Химия древесины. 1978. № 5. С. 104–109. [Alekseyeva T.V., Belen’kaya N.G., Chochiyeva M.M., Antonovskiy S.D., Terpukov A.F. The Effect of Arabinogalactan on Paper Properties. Khimiya drevesiny, 1978, no. 5, pp. 104–109].
2. Бокщанин Ю.Р. Обработка и применение древесины лиственницы. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Лесн. пром-сть, 1982. 216 с. [Bokshchanin Yu.R. Processing and Use of Larch Wood. Moscow, Lesnaya promyshlennost’ Publ., 1982. 216 p.].
3. Бочков А.Ф., Афанасьев В.А., Заиков Г.Е. Образование и расщепление гликозидных связей. М.: Наука, 1978. 179 с. [Bochkov A.N., Afanas’yev V.A., Zaikov G.E. The Formation and Cleavage of Glycosidic Bonds. Moscow, Nauka Publ., 1978. 179 p.].
4. Гвоздева Э.Н., Шарков В.И. Об изменении химического состава древесины лиственницы сибирской (LARIX SIBIRIKA) с возрастом // Химия древесины. 1972. № 12. С. 45–48. [Gvozdeva E.N., Sharkov V.I. On the Change of Chemical Composition of Siberian Larch Wood (LARIX SIBIRIKA) with Age. Khimiya drevesiny, 1972, no.12, pp. 45–48].
5. Гороховский А.Г. Технология сушки пиломатериалов на основе моделирования и оптимизации процессов тепломассопереноса в древесине: автореф. дис. ... д-ра техн. наук. СПб., 2008. 39 с. [Gorokhovskiy A.G. Drying Schedule of Lumber Based on Simulation and Optimization of Heat and Mass Transfer Processes in Wood: Dr. Eng. Sci. Diss. Abs. Saint Petersburg, 2008. 39 p.].
6. Зарипов Ш.Г. Совершенствование технологии сушки лиственничных пиломатериалов: дис. … д-ра техн. наук. Архангельск, 2016. 244 с. [Zaripov Sh.G. Improving the Technology of Larch Lumber Drying: Dr. Eng. Sci. Diss. Arkhangelsk, NArFU, 2016. 244 p.].
7. Левин Э.Д., Денисов О.Б., Пен Р.З. Комплексная переработка лиственницы. М.: Лесн. пром-сть, 1978. 224 с. [Levin E.D., Denisov O.B., Pen R.Z. Complex Processing of Larch. Moscow, Lesnaya promyshlennost’ Publ., 1978. 224 p.].
8. Медведева С.А., Александрова Г.П., Танцырев А.П. Гель-проникающая хроматография арабиногалактана // Лесн. журн. 2002. № 6. С. 108–114. [Medvedeva S.A., Alexandrova G.P., Tantsyrev A.P. Gel-Penetrating Chromatography of Arabinogalactan. Lesnoy Zhurnal [Forestry Journal], 2002, no. 6, pp. 108–114]. URL: http://lesnoizhurnal.ru/upload/iblock/c05/c05c363868a82d9b3750175eb6419612.pdf
9. Ребиндер П.А. О формах связи влаги с материалом в процессе сушки // Всесоюз. науч.-техн. совещание по сушке. Пленарные заседания. М., 1958. С. 20–33. [Rebinder P.A. On the Forms of Connection of the Material with Water in Drying. All-Union Scientific and Technical Meeting on Drying. Plenary Sessions. Moscow, 1958, pp. 20–33].
10. Серговский П.С. Гидротермическая обработка и консервирование древесины. 3-е изд., перераб. М.: Лесн. пром-сть, 1975. 400 с. [Sergovskiy P.S. Hydrothermal Processing and Preservation of Wood. Moscow, Lesnaya promyshlennost’ Publ., 1975. 400 p.]
11. Уразаев В. Растворители // Технологии электронной промышленности. 2006. № 1. С. 44–49. [Urazayev V.A. Solvents. Tekhnologii elektronnoy promyshlennosti [Technologies in Electronic Industry], 2006, no. 1, pp. 44–49].
12. Чудинов Б.С. Вода в древесине. Новосибирск: Наука, 1984. 267 с. [Chudinov B.S. Moisture in Timber. Novosibirsk, Nauka Publ., 1984. 267 p.].
13. Шубин Г.С. Физические основы и расчет процессов сушки древесины. М.: Лесн. пром-сть, 1973. 248 с. [Shubin G.S. Physical Principles and Calculation of Wood Drying Processes. Moscow, Lesnaya promyshlennost’ Publ., 1973. 248 p.].
14. Якушкина Н.И., Бахтенко Е.Ю. Физиология растений. М.: Владос, 2005. 464 с. [Yakushkina N.I. Bakhtenko E.Yu. Plant Physiology. Moscow, Vlados Publ., 2005. 464 p.].
15. Almeida G., Gagné S., Hernández R.E. A NMR Study of Water Distribution in Hardwoods at Several Equilibrium Moisture Contents. Wood Science and Technology, 2007, vol. 41, pp. 293–307. DOI: 10.1007/s00226-006-0116-3
16. Gezici-Koç Ö., Erich S.J.F., Huinink H.P., van der Ven L.G.J., Adan O.C.G. Bound and Free Water Distribution in Wood during Water Uptake and Drying as Measured by 1D Magnetic Resonance Imaging. Cellulose, 2017, vol. 24, iss. 2, pp. 535–553. DOI: 10.1007/s10570-016-1173-x
17. Panshin A.J., de Zeeuw C. Structure, Identification, Properties, and Uses of the Commercial Woods of the United States and Canada. Vol. 1. Textbook of Wood Technology. New York, McGraw-Hill College, 1980. 736 p.
18. Simpson W.T. Specific Gravity, Moisture Content, and Density Relationship for Wood. General Technical Report FPL-GTR-76. Madison, WI, United States Dep
19. Skaar C. Wood-Water Relations. Berlin, Springer-Verlag, 1988. 283 p. DOI: 10.1007/978-3-642-73683-4
20. Wengert E.M. Principles and Practices of Drying Lumber. Blacksburg, VA, 2006. 59 p.

Ссылка на английскую версию:

The Influence of WaterSoluble Substances on Moisture Distribution in Larch Lumber before Drying

THE INFLUENCE OF WATER-SOLUBLE SUBSTANCES ON MOISTURE DISTRIBUTION IN LARCH LUMBER BEFORE DRYING

Sh.G. Zaripov, Doctor of Engineering, Assoc. Prof.; ORCID: 0000-0001-6483-2453 
A.P. Chizhov, Candidate of Engineering, Assoc. Prof.; ORCID: 0000-0001-8466-8080
V.A. Kornienko, Candidate of Engineering, Assoc. Prof.; ORCID: 0000-0002-1709-9153
N.I. Semenova, Assoc. Prof.; ORCID: 0000-0003-1055-3277 
Lesosibirsk Branch of the Reshetnev Siberian State University of Science and Technology, ul. Pobedy, 29, Lesosibirsk, 662543, Russian Federation; e-mail: zaripov_sh@mail.ru, ap_chizhov@mail.ru, kornvlad@mail.ru, semenovawood@mail.ru

The initial moisture content of wood is one of the major factors that determines the duration of lumber drying. It is generally accepted that the water content in the tree trunk, regardless of breed, depends on the zone of wood. The maximum amount of water can be found in sapwood, times less – in core wood. Deviation from the generally accepted provisions for the distribution of moisture in larch wood was found when studying the kinetics of lumber drying. Larch wood is 90 % core wood, and in lumber it is up to 100 %. The obtained data indicate the presence of a certain factor that determines the water content in Siberian larch wood. Such a factor is water-soluble substances, the basis of which is arabinogalactan; a polysaccharide with polyelectrolyte properties and capable of retaining a large number of water molecules. The article substantiates the assumption that moisture distribution in the cross section of a larch board before drying is formed by arabinogalactan, which is a part of wood. Arabinogalactan dissolving transfers water from the active phase to the passive one. Therefore, the presence of arabinogalactan at certain points of a log influences the water balance and leads to the formation of sharp boundaries of water distribution in wood. Consequently, it is reasonable to take into consideration the fact of predominant concentration of this group of water-soluble substances in the production of larch wood products. The research purpose is to justify the influence of water-soluble substances on the distribution of free water in larch lumber before drying.
For citation: Zaripov Sh.G., Chizhov A.P., Kornienko V.A., Semenova N.I. The Influence of Water-Soluble Substances on Moisture Distribution in Larch Lumber before Drying. Lesnoy Zhurnal [Russian Forestry Journal], 2019, no. 6, pp. 185–193. DOI: 10.17238/issn0536-1036.2019.6.185

Keywords: Siberian larch, free water, water-soluble extractives, arabinogalactan, moisture transfer, drying.

Поступила 13.05.19 / Received on May 13, 2019