1.本发明涉及防治木材霉变技术领域，特别涉及一种降低橡胶木材中淀粉、蛋白质和糖类含量的处理方法。


背景技术：

2.目前，橡胶木常规干燥和高温干燥(包括热改性处理，即炭化)虽然能够降低橡胶木中淀粉、糖类含量，但不能防止橡胶木霉变是行业共识。湿度、温度和营养物质的种类是影响霉菌生长最重要的因素。霉菌的生长主要依赖于木材中的蛋白质和低分子糖类，降低橡胶木中的淀粉、蛋白质和糖类等营养物质含量是避免橡胶木霉变的有效手段。
3.关明杰,周明明,雍宬(超声对竹材营养物质及霉变的影响[j].竹子研究汇刊,2012,31(3))采用超声处理降低竹材的营养物质，延长霉变出现的时间，但防霉效果有限，霉菌的生长只是暂时受到抑制；中国专利cn106903767a虽能大幅度降低橡胶木中的淀粉和可溶性糖等营养物质，在一定程度上防止橡胶树木材遭受粉蠹虫蛀蚀，但处理后的橡胶木仍含有2％以上的淀粉含量等，且并未涉及到是否能够防止橡胶木霉变的问题。现有技术缺少有效防止橡胶木材中霉菌生长的问题。


技术实现要素：

[0004]
鉴于此，本发明的目的在于提出一种降低橡胶木材中淀粉、蛋白质和糖类含量的处理方法，解决上述问题。
[0005]
本发明的技术方案是这样实现的：
[0006]
一种降低橡胶木材中淀粉、蛋白质和糖类含量的处理方法，包括如下步骤：
[0007]
(1)酸化处理：在橡胶木材中加入质量浓度0.5～5.0％的弱酸溶液，使橡胶木材浸没，采用温度为20～80℃，超声频率为25～80khz，超声功率为300～5400w，超声时间为30～240min，进行超声处理，得酸化木材；
[0008]
(2)中和处理：在酸化木材中加入质量浓度10～30％的碱性纳米硅酸钠溶液，超声处理后，得中和木材；
[0009]
(3)气干处理：将中和木材进行堆垛气干，放置1～7d，待中和木材含水量小于70～80％时，得气干木材，气干的目的一是减少湿含水率，以减少高温快速干燥的时间和能源消耗，二是延长陈放时间可以让处理液中化学物质挥发，同时也有利于进一步减少淀粉、蛋白质和糖类等营养物质含量；
[0010]
(4)高温干燥处理：包括升温干燥阶段和降温调湿阶段；升温干燥阶段为：升温至92～98℃后，进行干燥6～72h，干燥期间每隔0.5～2.0h排气一次，干燥后继续升温至130～150℃，升温同时持续喷入蒸汽，升温完成停止喷入蒸汽，进行干燥12～96h，干燥期间每隔0.5～2.0h喷入蒸气一次；降温调湿阶段为：升温干燥阶段完成后，包括降温和调节湿度处理，得成品。
[0011]
进一步说明，步骤(1)中，橡胶木材的厚度为1.0
‑
8.5cm。
[0012]
进一步说明，步骤(1)中，弱酸溶液为草酸溶液、醋酸溶液、柠檬酸溶液或蚁酸溶液中的一种。
[0013]
优选地，步骤(1)中，超声处理的条件为：温度为40～80℃，超声频率为25～60khz，超声功率为900～1000w，超声时间为60～75min。
[0014]
进一步说明，步骤(2)中，碱性纳米硅酸钠溶液的ph值为9～11，粒径为10～30nm，模数为1.0～2.5。
[0015]
进一步说明，步骤(2)中，弱酸溶液和碱性纳米硅酸钠溶液的质量比为2～5：3～6。
[0016]
进一步说明，步骤(2)中，超声处理为：超声前期：超声功率为500～1500w，超声时间为30～120min；超声振荡期：超声前期处理后，调整超声功率为300～1200w，振荡频率为180～250r/min，超声时间为30～120min；超声期和超声振荡期共为一个循环，共进行1～12个循环。
[0017]
进一步说明，步骤(4)中，升温干燥阶段为：于1～24h内升温至92～98℃后，进行干燥24～48h，干燥期间每隔0.5～2.0h打开排气窗排气一次，干燥后继续升温至130～150℃，升温同时持续喷入蒸汽，升温完成停止喷入蒸汽，进行干燥48～72h，干燥期间每隔0.5～2.0h喷入蒸气一次。
[0018]
优选地，步骤(4)中，升温干燥阶段为：于8h或12h内升温至95℃后，进行干燥24h或48h，干燥期间每隔1.0h打开排气窗排气一次，进行干燥24h或48h，干燥后继续升温至140℃，升温同时持续喷入蒸汽，升温完成停止喷入蒸汽，进行干燥48h或72h，干燥期间每隔1.0h喷入蒸气一次。
[0019]
进一步说明，步骤(4)中，降温调湿阶段为：升温干燥阶段完成后，将温度降至70～80℃，待气干木材含水量小于12％时，进行调湿处理，继续降温至温度小于35～45℃，待气干木材含水量为8～12％时，得成品。
[0020]
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
[0021]
(1)本发明采用酸化处理、中和处理、气干处理和高温干燥处理，可实现橡胶木材中淀粉、蛋白质和糖类的高效分离，有效避免橡胶木产生霉变的问题，并使处理后的橡胶木材颜色均一，美观度增强，且本发明的成本低、操作简单，处理方法环保，是理想的防治手段。
[0022]
(2)本发明采取超声辅助浸提法，可利用超声波的空化作用、机械作用和热效应，具有空化、振动、粉碎、搅拌等效应，能够有效地破坏橡胶木材的细胞壁，同时不改变功效成分的分子结构，利于处理液的渗入和持续作用；采用高温干燥处理，可改变胞内物质的性质和状态，进一步提高物质的分离率，并保持橡胶木材颜色的均一程度，增强木材的美观度。
[0023]
(3)本发明先采用弱酸溶液处理橡胶木材，可调节胞内外的渗透压，改变细胞膜的通透性，利于酸碱处理液和后续蒸汽浸入多层组织结构的橡胶木材内部，并结合碱性纳米硅酸钠溶液，进一步增加胞内物质的溶出率，提高蛋白质、淀粉和糖类等物质的分离率，并可脱去橡胶木材中的乳胶、橡胶素和残留胶汁等成分，还可达到对橡胶木材酸处理后的碱中和处理，实现橡胶木材颜色的均一程度，同时起到抑菌防霉的作用。
[0024]
(4)本发明仅采用超声处理、气干和高温干燥等手段，即可实现长效防治橡胶木材霉变的效果，并保持木材颜色的均一性，具有处理方法简单、绿色环保和成本低等优点，非常适用于家具和装修材料的制备和应用。
附图说明
[0025]
图1为本发明实施例4和对比例1处理后的橡胶木材，注：左边为对比例1，右边为实施例4。
具体实施方式
[0026]
为了更好理解本发明技术内容，下面提供具体实施例，对本发明做进一步的说明。
[0027]
本发明实施例所用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。
[0028]
本发明实施例所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
[0029]
实施例1
[0030]
一种降低橡胶木材中淀粉、蛋白质和糖类含量的处理方法，包括如下步骤：
[0031]
(1)酸化处理：在厚度为1.5cm的橡胶木材中加入质量浓度0.5％的草酸溶液120kg，浸没橡胶木材，采用温度为20℃，超声频率为25khz，超声功率为300w，进行超声处理30min，得酸化木材；
[0032]
(2)中和处理：按质量比为3：4，在酸化木材中加入质量浓度10％的碱性纳米硅酸钠溶液160kg，ph值为9，粒径为10nm，模数为2.5，进行包括超声前期和超声振荡期的超声处理，超声前期：超声功率为500w，超声时间为30min；超声振荡期：超声前期处理后，调整超声功率为300w，振荡频率为180r/min，超声时间为30min；超声期和超声振荡期共为一个循环，共进行1个循环，得中和木材；
[0033]
(3)气干处理：将中和木材进行堆垛气干，放置1d，待中和木材含水量小于70％时，得气干木材；
[0034]
(4)高温干燥处理：包括升温干燥阶段和降温调湿阶段；升温干燥阶段为：于1h内升温至92℃后，进行干燥6h，干燥期间每隔0.5h打开排气窗排气一次，干燥后继续升温至130℃，升温同时持续喷入蒸汽，升温完成停止喷入蒸汽，进行干燥12h，干燥期间每隔0.5h喷入蒸气一次；降温调湿阶段为：升温干燥阶段完成后，将温度降至70℃，待气干木材含水量小于12％时，进行调湿处理，继续降温至温度小于35℃，待气干木材含水量为8％时，得成品。
[0035]
实施例2
[0036]
一种降低橡胶木材中淀粉、蛋白质和糖类含量的处理方法，包括如下步骤：
[0037]
(1)酸化处理：在厚度为8.5cm的橡胶木材中加入质量浓度5.0％的草酸溶液120kg，浸没橡胶木材，采用温度为80℃，超声频率为80khz，超声功率为5400w，进行超声处理240min，得酸化木材；
[0038]
(2)中和处理：按质量比为4：5，在酸化木材中加入质量浓度30％的碱性纳米硅酸钠溶液150kg，ph值为11，粒径为30nm，模数为1.0，进行包括超声前期和超声振荡期的超声处理，超声前期：超声功率为1500w，超声时间为120min；超声振荡期：超声前期处理后，调整超声功率为1200w，振荡频率为250r/min，超声时间为120min；超声期和超声振荡期共为一个循环，共进行12个循环，得中和木材；
[0039]
(3)气干处理：将中和木材进行堆垛气干，放置7d，待中和木材含水量小于80％时，得气干木材；
[0040]
(4)高温干燥处理：包括升温干燥阶段和降温调湿阶段；升温干燥阶段为：于24h内
升温至98℃后，进行干燥72h，干燥期间每隔2.0h打开排气窗排气一次，干燥后继续升温至150℃，升温同时持续喷入蒸汽，升温完成停止喷入蒸汽，进行干燥96h，干燥期间每隔2.0h喷入蒸气一次；降温调湿阶段为：升温干燥阶段完成后，将温度降至80℃，待气干木材含水量小于12％时，进行调湿处理，继续降温至温度小于45℃，待气干木材含水量为12％时，得成品。
[0041]
实施例3
[0042]
一种降低橡胶木材中淀粉、蛋白质和糖类含量的处理方法，包括如下步骤：
[0043]
(1)酸化处理：在厚度为3.5cm的橡胶木材中加入质量浓度3％的醋酸溶液100kg，浸没橡胶木材，采用温度为40℃，超声频率为45khz，超声功率为1000w，超声时间为60min，进行超声处理，得酸化木材；
[0044]
(2)中和处理：按质量比为2：3，在酸化木材中加入质量浓度25％的碱性纳米硅酸钠溶液150kg，ph值为10，粒径为20nm，模数为1.8，进行包括超声前期和超声振荡期的超声处理，超声前期：超声功率为1000w，超声时间为60min；超声振荡期：超声前期处理后，调整超声功率为800w，振荡频率为220r/min，超声时间为60min；超声期和超声振荡期共为一个循环，共进行8个循环，得中和木材；
[0045]
(3)气干处理：将中和木材进行堆垛气干，放置5d，待中和木材含水量小于75％时，得气干木材；
[0046]
(4)高温干燥处理：包括升温干燥阶段和降温调湿阶段；升温干燥阶段为：于8h内升温至95℃后，进行干燥24h，干燥期间每隔1.0h打开排气窗排气一次，干燥后继续升温至140℃，升温同时持续喷入蒸汽，升温完成停止喷入蒸汽，进行干燥48h，干燥期间每隔1.0h喷入蒸气一次；降温调湿阶段为：升温干燥阶段完成后，将温度降至75℃，待气干木材含水量小于12％时，进行调湿处理，继续降温至温度小于40℃，待气干木材含水量为10％时，得成品。
[0047]
实施例4
[0048]
一种降低橡胶木材中淀粉、蛋白质和糖类含量的处理方法，包括如下步骤：
[0049]
(1)酸化处理：在厚度为3.5cm的橡胶木材中加入质量浓度3％的草酸溶液100kg，浸没橡胶木材，采用温度为60℃，超声频率为60khz，超声功率为900w，进行超声处理75min，得酸化木材；
[0050]
(2)中和处理：按质量比为2：3，在酸化木材中加入质量浓度20％的碱性纳米硅酸钠溶液150kg，ph值为10，粒径为20nm，模数为1.5，进行包括超声前期和超声振荡期的超声处理，超声前期：超声功率为800w，超声时间为45min；超声振荡期：超声前期处理后，调整超声功率为600w，振荡频率为220r/min，超声时间为45min；超声期和超声振荡期共为一个循环，共进行8个循环，得中和木材；
[0051]
(3)气干处理：将中和木材进行堆垛气干，放置5d，待中和木材含水量小于75％时，得气干木材；
[0052]
(4)高温干燥处理：包括升温干燥阶段和降温调湿阶段；升温干燥阶段为：于12h内升温至95℃后，进行干燥48h，干燥期间每隔1.0h打开排气窗排气一次，干燥后继续升温至140℃，升温同时持续喷入蒸汽，升温完成停止喷入蒸汽，进行干燥72h，干燥期间每隔1.0h喷入蒸气一次；降温调湿阶段为：升温干燥阶段完成后，将温度降至75℃，待气干木材含水
量小于12％时，进行调湿处理，继续降温至温度小于40℃，待气干木材含水量为10％时，得成品。
[0053]
实施例5
[0054]
本实施例与实施例4的区别在于：步骤(1)中，采用柠檬酸溶液替换草酸溶液，步骤如下：
[0055]
(1)酸化处理：在厚度为3.5cm的橡胶木材中加入质量浓度2％的柠檬酸溶液150kg，浸没橡胶木材，采用温度为60℃，超声频率为60khz，超声功率为900w，进行超声处理75min，得酸化木材；
[0056]
(2)中和处理：按质量比为3：5，在酸化木材中加入质量浓度15％的碱性纳米硅酸钠溶液250kg，ph值为10，粒径为20nm，模数为1.5；其余步骤同实施例4。
[0057]
实施例6
[0058]
本实施例与实施例4的区别在于：步骤(2)中，超声处理不同，即，按质量比为2：3，在酸化木材中加入质量浓度20％的碱性纳米硅酸钠溶液150kg，ph值为10，粒径为45nm，模数为4.5，进行超声功率600w超声处理120min，得中和木材；其余步骤同实施例4。
[0059]
对比例1
[0060]
本对比例与实施例4的区别在于：未进行酸化处理和中和处理，步骤如下：
[0061]
(1)气干处理：将厚度为3.5cm的橡胶木材进行堆垛气干，放置5d，待橡胶木材含水量小于75％时，得气干木材；
[0062]
(2)高温干燥处理：包括升温干燥阶段和降温调湿阶段；升温干燥阶段为：于12h内升温至95℃后，进行干燥120h，干燥期间每隔1.0h打开排气窗排气一次；降温调湿阶段为：升温干燥阶段完成后，将温度降至75℃，待气干木材含水量小于12％时，进行调湿处理，继续降温至温度小于40℃，待气干木材含水量为10％时，得成品。
[0063]
对比例2
[0064]
本对比例与实施例4的区别在于：未进行酸化处理和中和处理，步骤如下：
[0065]
(1)气干处理：将厚度为3.5cm的橡胶木材进行堆垛气干，放置5d，待橡胶木材含水量小于75％时，得气干木材；
[0066]
(2)高温干燥处理：包括升温干燥阶段和降温调湿阶段；升温干燥阶段为：于12h内升温至95℃后，进行干燥48h，干燥期间每隔1.0h打开排气窗排气一次，干燥后继续升温至130℃，升温同时持续喷入蒸汽，升温完成停止喷入蒸汽，进行干燥72h，干燥期间每隔1.0h喷入蒸气一次；降温调湿阶段为：升温干燥阶段完成后，将温度降至75℃，待气干木材含水量小于12％时，进行调湿处理，继续降温至温度小于40℃，待气干木材含水量为10％时，得成品。
[0067]
对比例3
[0068]
本对比例与实施例4的区别在于：采用水热处理替换酸化处理和中和处理，步骤如下：
[0069]
(1)水热处理：在厚度为3.5cm的橡胶木材中加入水100kg，浸没橡胶木材，采用温度为60℃，浸泡处理120min，得水热木材；
[0070]
(2)气干处理：将水热木材进行堆垛气干，放置5d，待橡胶木材含水量小于75％时，得气干木材；
[0071]
(3)高温干燥处理：包括升温干燥阶段和降温调湿阶段；升温干燥阶段为：于12h内升温至95℃后，进行干燥48h，干燥期间每隔1.0h打开排气窗排气一次，干燥后继续升温至140℃，升温同时持续喷入蒸汽，升温完成停止喷入蒸汽，进行干燥72h，干燥期间每隔1.0h喷入蒸气一次；降温调湿阶段为：升温干燥阶段完成后，将温度降至75℃，待气干木材含水量小于12％时，进行调湿处理，继续降温至温度小于40℃，待气干木材含水量为10％时，得成品。
[0072]
对比例4
[0073]
本对比例与实施例4的区别在于：未进行中和处理和高温处理，步骤如下：
[0074]
(1)酸化处理：在厚度为3.5cm的橡胶木材中加入质量浓度2％的草酸溶液100kg，浸没橡胶木材，采用温度为30℃，浸渍处理120min，得酸化木材；
[0075]
(2)气干处理：将酸化木材进行堆垛气干，放置5d，待中和木材含水量小于75％时，得气干木材；
[0076]
(3)高温干燥处理：包括升温干燥阶段和降温调湿阶段；升温干燥阶段为：于12h内升温至95℃后，进行干燥48h，干燥期间每隔1.0h打开排气窗排气一次，干燥后继续保持95℃，再进行干燥72h，干燥期间每隔1.0h喷入蒸气一次；降温调湿阶段为：升温干燥阶段完成后，将温度降至75℃，待气干木材含水量小于12％时，进行调湿处理，继续降温至温度小于40℃，待气干木材含水量为10％时，得成品。
[0077]
对比例5
[0078]
本对比例与实施例4的区别在于：未进行超声和高温处理，步骤如下：
[0079]
(1)酸化处理：在厚度为3.5cm的橡胶木材中加入质量浓度1.2％的草酸溶液150kg，浸没橡胶木材，采用温度为30℃，浸渍处理60min，得酸化木材；
[0080]
(2)中和处理：按质量比为5：6，在酸化木材中加入质量浓度25％的碱性纳米硅酸钠溶液180kg，ph值为10，粒径为20nm，模数为1.5，浸渍处理60min，得中和木材；
[0081]
(3)气干处理：将中和木材进行堆垛气干，放置5d，待中和木材含水量小于75％时，得气干木材；
[0082]
(4)高温干燥处理：包括升温干燥阶段和降温调湿阶段；升温干燥阶段为：于12h内升温至95℃后，进行干燥48h，干燥期间每隔1.0h打开排气窗排气一次，干燥后继续保持95℃，再进行干燥72h，干燥期间每隔1.0h喷入蒸气一次；降温调湿阶段为：升温干燥阶段完成后，将温度降至75℃，待气干木材含水量小于12％时，进行调湿处理，继续降温至温度小于40℃，待气干木材含水量为10％时，得成品。
[0083]
对比例6
[0084]
本对比例与实施例4的区别在于：步骤(2)中，采用氢氧化钠溶液替换碱性纳米硅酸钠溶液，即，按质量比为2：3，在酸化木材中加入质量浓度20％的氢氧化钠溶液150kg；其余步骤同实施例4。
[0085]
试验例
[0086]
实验方法：(1)含量检测：依据《林业生物质原料分析方法可溶性糖的测定》(gb/t 36056
‑
2018)，检测木材的蔗糖、葡萄糖、果糖和木糖的含量；依据《林业生物质原料分析方法淀粉测定》(gb/t 35811
‑
2018)检测木材的淀粉含量，依据《林业生物质原料分析方法蛋白质含量测定》(gb/t 35809
‑
2018)检测蛋白质含量；
[0087]
(2)霉菌实验：依据《防霉剂对木材霉菌及变色菌防治效力的试验方法》(gb/t 18261
‑
2013)，选择黑曲霉、绿色木霉、桔青霉和可可球二孢作为供试菌种，根据试样受霉菌和变色菌表面感染值分级标准表，计算试样受供试菌种的感染值；
[0088]
(3)根据cie的lab模式，采用爱色丽ci60便携式积分球分光色差仪测量处理前后木材表面色度学参数，确定每个参数测量随机取6个点，测定明度值l*、色度指数a*、b*，取平均值，计算明亮指数差δl*、色差δe*，其中，以对比例1橡胶木材作为对照，分别设置明亮指数差δl*、色差δe*为0.00，色差δe*计算公式如下：
[0089][0090]
表1橡胶木材中淀粉、蛋白质、蔗糖、葡萄糖、果糖和木糖含量的结果
[0091][0092]
表2橡胶木材受霉菌和变色菌的感染值以及明亮指数差δl*和色差δe*的结果
[0093]
[0094][0095]
由上表可知，本发明科学采用酸化、中和、气干和高温快速干燥处理的方案，可显著降低橡胶木材中淀粉、蛋白质、蔗糖、葡萄糖、果糖和木糖的含量，实现橡胶木材中淀粉、蛋白质和糖类的高效分离，可显著降低黑曲霉、绿色木霉、桔青霉和可可球二孢的感染值，实现有效避免橡胶木材发生霉变的问题，起到长效防治的作用；与对比例1相比，本发明实施例1
‑
5的明亮指数差δl*、色差δe*都具有较高值，表明本发明科学结合酸化、中和、气干和高温快速干燥的处理手段，还能够提高橡胶木材的色泽，使处理后的橡胶木材颜色均一，增强美观度，进一步提高橡胶木材的使用价值和应用。
[0096]
对比例1
‑
3的淀粉、蛋白质、葡萄糖和果糖等含量都很高，表明采用酸溶液处理并结合碱性纳米硅酸钠溶液，可增加胞内物质的溶出率，提高蛋白质、淀粉和糖类等物质的分离率；对比例4和对比例5的淀粉和蛋白质等含量还较高，表明超声处理和高温可改变胞内物质的性质和状态，进一步提高物质的分离率，还有利于增强处理后的橡胶木材的美观度；对比例6采用氢氧化钠溶液进行中和处理，四种霉菌有不同程度的生长，防霉效果较差。
[0097]
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。