Water transfer of Masson pine lumber during high temperature drying

This paper presents a mathematical model developed to simulate moisture movement in lumber of Masson pine during high temperature drying. It is based on the three types of water transport in softwood during high temperature drying: (1) Liquid water movement through cell lumens and pits above fiber saturation point is assumed to be a consequence of capillary action between liquid and gas phases inside the capillary; (2) Bound water diffusion through cell-wall below the fiber saturation point is the result of the moisture content gradient across cell-wall; (3) Water vapor that moves towards the surface of wood under a partial vapor pressure gradient through the whole moisture content range during drying. The model was solved numerically to predict moisture content profiles. Experiments were undertaken to measure the moisture content gradient and used to verify the model.

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Wassertransport in Kiefernholz während der Trocknung bei hoher Temperatur

Zusammenfassung Dieses Manuskript stellt ein mathematisches Modell vor, das entwickelt wurde, um die Feuchtigkeitsbewegung in Kiefernholz während der Trocknung bei hoher Temperatur zu simulieren. Es basiert auf 3 Typen von Wassertransport bei Nadelholz während der Trocknung bei hoher Temperatur: (1) Es wird angenommen, dass die flüssige Wasserbewegung durch das Zelllumen und die Tüpfel oberhalb des Fasersättigungspunktes eine Folge der Kapillarinteraktion zwischen flüssigen Phasen und Gas-Phasen innerhalb der Kapillare ist. (2) Die Diffusion des gebundenen Wassers durch die Zellwände unterhalb des Sättigungspunktes ist das Ergebnis des Feuchtigkeitsgradienten innerhalb der Zellwand. (3) Wasserdampf, der sich unter Einwirkung eines partiellen Dampfdruck-Gradienten durch den gesamten Feuchtebereich während der Trocknung, zur Oberfläche des Holzes hin bewegt. Das Modell wurde numerisch gelöst, um die Feuchteprofile zu bestimmen. Es wurden Experimente durchgeführt, um den Feuchtigkeitsgradienten zu messen und das Modell zu verifizieren.

     

Copper stabilization in ACQ-D treated wood: retention, temperature and species effects

The rates of stabilization or fixation of copper in ACQ-treated wood were compared for different post treatment conditioning temperatures (22°C and 50°C), solution concentrations (0.4–2.3%) and wood species. In some species, sapwood/heartwood differences were evaluated. The rate and extent of copper stabilization were estimated from changes in concentration of expressed solution at different times after treatment. The quality of the stabilization reaction was evaluated based on leaching performance of the wood after conditioning. Copper stabilized much faster at lower ACQ retentions and when conditioned at 50°C compared to high retentions and stabilization at 22°C. High retention treatments held without drying at 22°C could require five weeks or more for the copper to stabilize in the wood. Generally species effects were minor for the species evaluated, except for Douglas-fir in which copper reacted more quickly than in other species.

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Zusammenfassung Der Grad der Stabilisierung oder Fixierung von Kupfer in ACQ-behandeltem Holz wurde verglichen für Wärme-Nachbehandlungen bei 22°C und 50°C für Tränkkonzentrationen zwischen 0,4% und 2,3% und für verschiedene Holzarten. Rate und Ausmaß der Kupferstabilisierung wurden abgeschätzt aus der Konzentrationsänderung der zu verschiedenen Zeiten ausgepressten Tränklösung nach der Behandlung. Die Güte der Stabilisierungsreaktion wurde abgeschätzt anhand des Auslaugverhaltens nach der Konditionierung. Kupfer stabilisierte sich viel schneller bei geringeren ACQ-Konzentrationen und Konditionieren bei 50°C im Vergleich zu hohen Rückhaltekonzentrationen und Wärmebehandlung bei 22°C. Bei hohen Rückhaltekonzentrationen ohne Trocknung bei 22°C kann es bis zu fünf Wochen oder noch länger dauern, bis das Kupfer sich im Holz stabilisiert. Allgemein war der Einfluss der untersuchten Holzarten gering außer bei Douglasie; hier reagierte das Kupfer viel schneller als in anderen Holzarten.

     

Colour change and weight loss of apple slices during drying

Drying of apple slices was studied in a conventional tray drier (initial slice thickness=0.3–1.0 cm, drier temperature=60–100 °C) and in a computer-controlled tunnel drier (initial slice thickness=0.8 cm, air tempera ture=50–100 °C, air flow rate=2.4 m/s). In most of the experiments the drying behaviour was characterized by a constant rate period, followed by a falling rate period. The constant rate drying period did not occur, and the colour of the dried slices was improved substantially with tunnel drying under computer control, when a linearly decreasing temperature profile from 100 °C to 70 °C was used. The quality improvement may be attributed partly ot the elimination of the continuous water film covering the surface in the constant rate drying period, which may serve as a medium for the reaction and transport of the chemical species.

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Farbveränderungen und Gewichtsverluste von Apfelstücken während des Trocknens

Zusammenfassung Apfelscheiben (0,3–1,0 cm) wurden in einem konventionellen Hordentrockner (60 bis 100 °C) und einem rechnerkontrollierten Tunneltrockner (Scheiben 0,8 cm, Lufttemperatur 50 bis 100 °C, Luftfluß 2,4 m · s^–1) getrocknet. Bei den meisten Experimenten wurde eine zweiphasige Trocknung beobachtet. Eine regelmäßige Trocknung fand dagegen bei einem gesteuerten, linearen Temperaturgradienten von 100 zu 70 °C statt. Dies verbesserte die Qualität der Produkte, offensichtlich wegen des Vermeidens einer Wasserfilm-Bildung auf den Oberflächen der Apfelstücke während des Trocknens. Ein derartiger Film kann ein Medium für Reaktionen und den Transport von Reaktanden Scin.

     

The influence of wood fiber direction, feed rate, and cutting width on sound intensity during routing

This study examines the possibility of using sound intensity to monitor the wood routing process at different machining conditions. Sound intensity is defined as the rate of flow of acoustic energy per unit area in a specified direction. For this study, specimens of Japanese beech (Fagus crenata Blume) were routed on a CNC machine tool equipped with an automatic feed. The effect of wood grain angle on the sound intensity energy generated and surface roughness produced was determined. Maximum sound intensity during routing was generated at an inclination of 135° to the grain. A linear relationship between sound intensity output and workpiece feed rate was recognized. Sound intensity and surface roughness are also strongly correlated, irrespective of feed rate. In contrast, sound intensity more than doubled with doubling of cutting width, whereas surface roughness did not increase. The results suggest that the measurement of sound intensity is a promising method for monitoring surface roughness and determining optimum feed rates.

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Einfluss der Richtung der Holzfasern, des Vorschubs und der Schnittbreite auf die Schallintensität beim Fräsen

Zusammenfassung Diese Arbeit untersucht die Möglichkeit, mit Hilfe der Schallintensität den Fräsprozess unter verschiedenen Bedingungen zu überwachen. Hierzu wurden Buchenproben (Fagus crenata Blume) auf einer CNC-Maschine mit automatischer Probenzufuhr gefräst. Der Einfluss des Faserwinkels auf die Intensität der erzeugten Schallenergie und die resultierende Oberflächenrauhigkeit wurden gemessen. Die höchste Schallintensität während des Fräsens entstand bei einer Neigung von 135° zur Faser. Zwischen Schallintensität und Vorschub des Werkstücks zeigte sich ein linearer Zusammenhang. Schallintensität und Oberflächenrauhigkeit sind ebenfalls streng korreliert, und zwar unabhängig vom Vorschub. Demgegenüber ergab sich kein Anstieg der Oberflächenrauhigkeit, wenn die Schallintensitat sich bei Verdoppelung der Schnittbreite ebenfalls verdoppelte. Aufgrund der Ergebnisse kann die Messung der Schallintensität benutzt werden, um die Oberflächenrauhigkeit zu überwachen und den optimalen Vorschub zu bestimmen.

     

Dimensional changes of extracted and non-extracted small wood specimens of black locust (<Emphasis Type="Italic">Robinia pseudoacacia</Emphasis> L.)

From straight grained heartwood of black locust (Robinia pseudoacacia L.), specimens, 3 cm×3 cm in cross section and 0.5 mm (or 10 mm) in axial direction, were cut and used for the determination of dimensional changes and the rate of tangential swelling. Mean radial, tangential and axial shrinkage was 5.30%, 6.67% and 0.16%, respectively, while the coefficient of anisotropy was 1.26. Half of the specimens for the determination of the rate of tangential swelling were extracted for 48 h with distilled hot water. The tangential dimensional change and the time taken to attain half maximum swelling in air-dry and oven-dry specimens were assessed according to a common technique. Extractive removal resulted in an increase of the total magnitude of tangential swelling in both air-dry and oven-dry specimens. However, no significant differences in time taken to attain half maximum swelling between air-dry and oven-dry specimens were observed after extraction. The rate of tangential swelling was lower in air-dry specimens than in oven-dry specimens after 30 min of immersion in water when were non-extracted and after 5 min of immersion in water when were extracted. Extracted air-dry specimens had a greater rate of tangential swelling than non-extracted air-dry specimens and the same occurred for oven-dry specimens. Extraction resulted in a higher diffusion coefficient for air-dry specimens. The diffusion coefficient calculated for non-extracted air-dry specimens (0.901×10^–4 cm²/min) showed that black locust is a difficult species to impregnate.

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Dimensionsveränderungen extrahierter und nicht-extrahierter kleiner Holzproben von Robinie (Robinia pseudoacacia L.)

Zusammenfassung Von Robinienkernholz (Robinia pseudoacacia L.) mit senkrecht verlaufenden Fasern, wurden Proben 3 cm×3 cm im Querschnitt und 0,5 mm (oder 10 mm) in axialer Richtung geschnitten und zur Bestimmung dimensionaler Veränderungen und der tangentialen Quellenrate verwendet. Die mittlere radiale, tangentiale und axiale Schrumpfung betrug 5,30%. 6,67% und 0,16%, wobei der Anisotropie-Koeffizient 1,26 betrug. Die Hälfte der Proben zur Bestimmung der radialen Quellung wurde 48 Stunden lang mit heißem destillierten Wasser extrahiert. Die tangentiale dimensionale Veränderung und die benötigte Zeit, um ein halb-maximales Quellen bei Luft- und Ofentrocknung zu erreichen wurde gemäß einer bekannten Methode geschätzt. Die Entfernung der Extraktstoffe führte zu einer Zunahme der Gesamtgröße der tangentiellen Schwellung sowohl der luft- als auch der ofengetrockneten Proben. Es wurden jedoch keine signifikanten Unterschiede in der Zeit nach der Extraktion beobachtet, die benötigt wurde, um die halb-maximale Schwellung zwischen luft- und ofengetrockneten Proben zu erreichen. Die Rate der tangentiellen Schwellung war bei luftgetrockneten Proben niedriger als bei ofengetrockneten Proben nach 30-minütigem Eintauchen in Wasser. Extrahierte luftgetrocknete Proben hatten eine größere Rate tangentieller Schwellung als nicht-extrahierte luftgetrocknete Proben, das gleiche gilt für ofengetrocknete Proben. Die Extraktion führte zu einem höheren Diffusionskoeffizienten bei luftgetrockneten Proben. Der berechnete Diffusionskoeffizient von nicht-extrahierten luftgetrockneten Proben (0,901×10^–4 cm²/min) zeigte, dass Robinien eine schwierig zu imprägnierende Spezies sind.

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Part of Doctoral thesis of Mr. Stergios Adamopoulos titled: "Anatomical characteristics and technical properties of black locust wood (Robinia pseudoacacia L.)". Aristotelian University, Thessaloniki, 2001.     

A new methodology for wood cutting optimization in the secondary manufacturing processes

The determination of cutting conditions may help to control design and manufacturing processes. The machining database is important in wood machining. It is specific for each tool-machine. For each kind of wood piece, particular machining conditions are needed to reach a properly surface roughness and a safe work. The Couple Tool Material (COM) method is applied as a new methodology in wood working, centered in secondary wood processing industry, defining the working field of cutting tools taking in mind cutting parameters and limiting the number of experiments. Working perspectives are wide with the appearance of new cutting materials and high speed cutting processes, thus to create better working conditions in wood cutting will be easier with COM data utilization.

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Neue Verfahren zur Schnittoptimierung bei Holzverarbeitungs-prozessen

Zusammenfassung Die Bestimmung von Schnittbedingungen kann helfen Design und Verarbeitungsprozesse zu kontrollieren. Die maschinelle Datenbank in der Holzwirtschaft ist von großer Wichtigkeit und spezifisch für jede Werkzeugmaschine. So werden auch für jede Art von Holzstück besondere Maschinenbedingungen benötigt, um eine saubere Oberflächenrauhigkeit und eine sichere Arbeit zu erzielen. Die Couple-Tool-Material-Methode (COM) wird (wie ein) als ein neues Verfahren in der Holzwirtschaft angewandt, zentral in der sekundären Holzverarbeitungs-Industrie, indem das Arbeitsfeld der Schnittwerkzeuge definiert wird und man die Schnittparameter sowie das Limitieren der Zahl der Experimente beachtet. Ein breites Spektrum von Arbeitsperspektiven eröffnet sich mit dem Aufkommen neuer Schnittmaterialien und Hochgeschwindigkeits-schnittprozessen. Durch die Verwendung von COM-Daten wird es einfacher den Bedürfnissen für bessere Arbeitsbedingungen beim Holzschneiden gerecht zu werden.

     

Moisture uptake patterns in pressure steaming of Radiata Pine

Following high temperature (HT) drying, final steaming in a pressurised environment will reduce twist degrade and enhance stability when compared to normal steaming. This improvement is the result of the enhanced relaxation of drying stresses in the hotter, pressurised environment. However, the precise mechanisms for this improvement are, as yet, unclear. A study was undertaken to evaluate the patterns of moisture uptake during pressure steaming of HT dried radiata pine lumber. Samples of radiata pine heartwood and sapwood, which had been previously high-temperature dried at 140/90°C, were pressure steamed for 15 minutes at target conditions of 150°C and 95% relative humidity (4.6 bar). Specimens rapidly attained moisture levels considerably higher than what would have been predicted by commonly applied equilibrium moisture content (EMC) relationships. Marked differences in the sorption patterns of heartwood and sapwood were also evident.

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Das Feuchtigkeitsaufnahmeverhalten von Pinus radiata im Verlaufe einer Druckdampfbehandlung

Zusammenfassung Eine abschließende Druckdampfbehandlung welche anschließend an eine Hochtemperaturtrocknung durchgeführt wird, reduziert im Vergleich zu einer normalen Dampfbehandlung die Abwertung des Holzes durch Verdrehung, und erhöht die Dimensionsstabilität des Holzes. Diese Verbesserung beruht auf einer erhöhten Relaxation der Trocknungsspannungen in einer heisseren und unter Druck stehenden Umgebung. Der genaue Mechanismus für diese Verbesserung ist jedoch bis jetzt noch unklar. Eine Studie wurde durchgeführt, in welcher das Verhaltensmuster der Feuchtigkeitsaufnahme während der Druckbehandlung von hochtemperaturgetrocknetem Pinus radiata Holz untersucht wurde. Proben von Kern- und Splintholz, welche zuvor bei 140°/90°C getrocknet worden waren, wurden für 15 Minuten mit Druckdampf behandelt, wobei Sollwerte von 150°C und 95% relativer Feuchte (4,6 bar) angestrebt wurden. Die Proben nahmen dabei schnell deutlich höhere Feuchtigkeitswerte an, als von den üblich angewendeten Formeln zum Feuchtigkeitsgleichgewicht vorhergesagt worden wäre. Zudem traten herausstechende Unterschiede im Sorptionsverhalten von Kern- und Splintholz zutage.

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The authors would like to acknowledge the contribution of Dr. F.A. Kamke and the Wood Science and Forest Products Dept. at Virginia Tech, Blacksburg, Virginia for their assistance in facilitating this work. The input of drying scientists Shusheng Pang and Steve Riley at Forest Research was also invaluable.     

The strength of press-glued and screw-glued wood-plywood joints

The effects of screw-gluing and gap-filling phenol resorcinol formaldehyde (GPRF) adhesive using different glue line thicknesses on the shear strength of wood-plywood joints were studied to determine the use of screw-gluing fastening (SG) method and GPRF adhesive. The specimens were manufactured using either SG method with GPRF adhesive and fine threaded drywall screws or press-gluing (PG) method with GPRF adhesive. The Analysis of Covariance (ANCOVA) was used for statistical analyses. The results showed that the strength among fastening methods was significantly affected by the glue line thickness, so the strength decreased as the glue line thickness increased. The SG fastening method was found as effective as the PG method and more effective when thick glue lines present. The method can be successfully used to bond wood to plywood for wooden panels i.e. stressed skin and sandwich panels.

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Die Festigkeit von Schraub-Klebe-Befestigungen bei Holzverbindungen

Zusammenfassung Die Auswirkungen von Schraub-Klebe-Befestigung und Spaltenauffüllung mit Phenol-Resorcinol-Formaldehyd Harzen (GPRF) unter Verwendung verschieden dicker Klebefugen entlang der Scherfestigkeit der Holzverbindungen wurden untersucht, um die Verwendbarkeit der Schraub-Klebe-Verbindungsmethode und der GPRF Harze zu überprüfen. Die Proben wurden mit der SK-Methode mittels GPRF Harzen und Schrauben mit engem Gewinde oder durch Pressverleimung mit GPRF Harzen hergestellt. Zur statistischen Auswertung wurde die Analyse der Kovarianz (ANCOVA) herangezogen. Die Ergebnisse zeigten, dass die Festigkeit der Verbundsmethoden sehr stark von der Breite der Klebefugen abhängt, die Verbundsfestigkeit sinkt mit wachsender Breite der Klebefugen. Die SK-Methode erwies sich als ebenso effektiv wie die PG-Methode und als effektiver bei breiten Klebefugen. Die Methode kann erfolgreich angewendet werden, um Holz mit Sperrholz in verschiedenen Holzpanelen zu verbinden.

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Determination of thermal conductivity, specific heat and thermal diffusivity of albacore (Thunnus alalunga)

Summary Thermal conductivity values of dried and raw albacore muscle were determined by means of a thermal conductivity probe. A microcalorimetric method and differential scanning calorimetry were used to obtain specific heat values of dried and raw muscle and of dried muscle, respectively, at several temperatures between 20 °C and 150 °C. Thermal diffusivity was calculated during precooking of headed and eviscerated albacore and during heat treatment of cylindrical cans filled with edible parts of precooked albacore. The experimental temperature curves were adjusted to those obtained from an analytical solution of the heat transmission equation assuming cylindrical geometry, conduction mechanism and constant thermal properties of the material. From experimental thermal conductivity, specific heat and density values, thermal diffusivity values of 1.43 x 10^–7 m²/s with perpendicular heat flux to fibers and 1.65 x 10^–7 m²/s with parallel heat flux were calculated for raw albacore. The values of apparent thermal diffusivity were found 1.51 x 10^–7 m²/s and 1.29 x 10^–7 m²/s during precooking and heat treatment of cans, respectively.

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Bestimmung der Wärmeleitfähigkeit, der spezifischen Wärme und der Wärmediffusion in Thunfisch (Thunnus alalunga)

Zusammenfassung Die Wärmeleifähigkeit von getrocknetem und frischem Thunfisch wurde durch eingehende Untersuchungen bestimmt. Hierfür wurde eine mikorcalorimetrische Methode sowie die Differentialabtast-Calorimetrie angewandt, um damit die Werte für die spezifische Wärme des getrockneten und des frischen Muskels bei Temperaturen zwischen 20 °C und 150 °C zu bestimmen. Die Wärmediffusion wurde während des Vorkochens des ausgeweideten Thunfisches (aber mit Kopt) und während der Erhitzung der in Dosen abgefüllten eßbaren Teile des vorgekochten Thunfisches berechnet. Die experimentell erhaltenen Temperaturkurven wurden mit dene aus der analytischen Lösung der Wärmeübertragungsgleichung erhaltenen (bei Annahme einer cylindrischen Geometrie), des Leitfähigkeitsmechanismus und den konstanten thermischen Eigenschaften des Materials abgestimmt. Aus den experimentell gefundenen Werten wurde eine Wärmediffusion von 1,65·10^–7 m²/s bei parallelem Wärmefluß für rohen Thunfisch gemessen, während beim Vorkochen bzw. bei Erhitzung von Dosen diese Werte bei 1,51·10^–7 m²/s bzw. 1,29·10^–7 m²/s lagen.

     

Die quantitative Bestimmung des trans-Gehaltes von Fetten und ?len mit Hilfe der IR-Spektrographie

Zusammenfassung Bei der Berechnung des trans-Gehaltes in Ölen und Fetten werden reelle Ergebnisse erhalten, wenn die zur Untersuchung vorliegenden Proben vor der Messung in die Fettsäuremethylester übergeführt werden, während durch direkte Auswertung der Spektren von Fetten und Ölen wegen der durch Gerüstschwingungen des Glycerid-Moleklüs hervorgerufenen Absorption an der Stelle der trans-Bande zu hohe Werte erhalten werden. Da die Höhe dieser Bande von der Kettenlänge der veresterten Fettsäuren abhängt, führt eine Kompensation durch eine Glycerid-Mischung nur bei Berücksichtigung der qualitativen und quantitativen Fettsäure-Zusammensetzung der zu untersuchenden Probe zu genauen Ergebnissen.     

Bestimmung von Histamin in Fisch und Fischkonserven mittels Capillar-Isotachophorese

Zusammenfassung Mit Hilfe der Isotachophorese (displacement electrophoresis) ist es möglich, Histamin, dessen Gehalt als Indikator für den Frischegrad dienen kann, quantitativ zu erfassen. Bei Konzentrationen über 40 ppm beschränkt sich die Probenvorbereitung auf eine einfache Extraktion mit verdünnter Salzsäure. Konzentrationen unter 40 ppm erfordern einen Anreicherungsschritt, für den wir die Gefriertrocknung empfehlen. Bei den von uns durchgeführten Bestimmungen in Makrele, Thunfisch und Hering, in einem Konzentrationsbereich von 50–100 ppm, liegt der Variationskoeffizient in jedem Falle unter 2%.Die Fischsorten Makrele, Thunfisch und Hering verhalten sich während der Lagerung bei 4 °C ähnlich. Bis zum 3. Tag liegen die Histamin-Konzentrationen bei allen Proben unter 100 ppm, danach steigt der Gehalt außerordentlich steil an, so daß am 5. Tag schon Werte erreicht werden, die die Proben als verdorben erscheinen lassen. Der zeitliche Aufwand hängt ab von der vorliegenden Histaminkonzentration und damit von der Wahl der geeigneten Trenncapillare. Er liegt in der Größenordnung von 30 min pro Bestimmung.

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Determination of histamine in fish and canned fish by capillary isotachophoresis

Summary Histamine, the concentration of which may be an indicator of freshness, can be determined quantitatively by isotachophoresis (displacement electrophoresis). For sample preparation in a range greater than 40 ppm. only a simple extraction with dilute hydrochloric acid is necessary; in the range below 40 ppm, a concentration step is necessary for which we recommand freeze drying. In the concentration range of 50–100 ppm. the coefficient of variation using 5 determinations per sample is less than 2%. The rate of recovery has a mean value of 99%.Mackerel, tuna and herring show nearly the same characteristics during storage at 4 °C. Till the third day of storage the histamin-concentration of all three samples is below 100 ppm, later the content shows a very steep increase, so that at the beginning of the 5th day the samples can be considered as spoiled. Approximately 30 min are required for each histamine determination.