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Dissertation zugänglich unter
URN: urn:nbn:de:gbv:18-41290
URL: http://ediss.sub.uni-hamburg.de/volltexte/2009/4129/


Auswirkungen verschiedener Lagerungsbedingungen auf die Qualität von Fichtenschleifholz

Impact of different log storage conditions on groundwood quality

Winter, Heiko

pdf-Format:
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SWD-Schlagwörter: Fichte , Rohholz , Splintholz , Kernholz , Holzschliff , Lagerung , Qualität , Nasslagerung <Holzschutz> , Konservierung , Wassergehalt , Feuchtigkeit
Freie Schlagwörter (Deutsch): Weißgrad , Universal-Mikrospektral-Photometrie (UMSP) , Sterylester , Folienabdeckung , Folienkonservierung
Freie Schlagwörter (Englisch): brightness , ultraviolet microspectrophotometry (UMSP) , steryl esters , foil coverage , foil conservation
Basisklassifikation: 48.99 , 48.46 , 58.47
Institut: Biologie
DDC-Sachgruppe: Pflanzen (Botanik)
Dokumentart: Dissertation
Hauptberichter: Patt, Rudolf (Prof. Dr.)
Sprache: Deutsch
Tag der mündlichen Prüfung: 21.11.2008
Erstellungsjahr: 2008
Publikationsdatum: 22.05.2009
Kurzfassung auf Deutsch: Orkanartige Stürme wie „Lothar“ (Dezember 1999) oder „Klaus“ (Januar 2009) verursachen starke Windwürfe. Der Markt kann die anfallenden enormen Holzmengen nicht auf einmal aufnehmen, so dass eine langfristige Lagerung des Sturmholzes notwendig ist. Die deutsche Holzschliffindustrie ist von den Sturmkalamitäten betroffen, da ihr Hauptrohstoff Fichtenrundholz (Picea abies) hohe Anteile an Windwürfen aufweist. Die Qualität des verwendeten Holzes wirkt sich direkt auf die Eigenschaften des produzierten Holzschliffs aus. Besonders bei der langen Lagerung müssen daher qualitätserhaltende Maßnahmen ergriffen werden. Die vorliegende Arbeit behandelt die langfristige Lagerung von Fichtenrundholz, wobei verschiedene Lagerungsvarianten untersucht wurden und der Schwerpunkt der Analysen auf den Extraktstoffen von Holz und Holzschliff lag. Bei der ungeschützten Lagerung im Wald (UW) und auf der Freifläche (UF) wurde das Holz ohne weitere Konservierungsmaßnahmen zu Poltern aufgeschichtet. Die Nasskonservierung (NK) beinhaltete dagegen eine Berieselung der Holzpolter mit Wasser. Bei der Folienabdeckung (FA) wurden die Holzpolter zum Schutz mit Folie bedeckt. Bei der Folienkonservierung wurde das Holzpolter dagegen komplett in Folie eingepackt, so dass ein gasdichtes Paket entstand, in welchem sich schnell eine sauerstoffarme, konservierende Atmosphäre einstellte. Zusätzlich zur Lagerung in Rinde (i) wurden die Varianten NK, FA und FK auch ohne Rinde (o) durchgeführt.
Bei den meisten Lagerungsarten wurde eine hohe Holzfeuchte von über 100 % während der gesamten zwölfmonatigen Lagerung konserviert. Nur das Holz von UFi trocknete bereits innerhalb von drei Monaten auf Werte unter 30 % ab.
Der Gehalt an freien Zuckern und Stärke im Splintholz von Picea abies verringerte sich unabhängig von der Lagerungsmethode und dem Berindungsgrad bereits deutlich während der ersten drei Monate der Lagerung.
Bei den lipophilen Extraktstoffen wiesen die vier Stoffgruppen Fettsäuren, Harzsäuren, Sterylester und Triglyceride die höchsten Werte auf. Zudem wurde das Sterolderivat Sitosterolglucopyranosid zum ersten Mal im Holz von Picea abies nachgewiesen. Die quantitativ wichtigsten Veränderungen ereigneten sich nicht während der Lagerung des Rundholzes, sondern im Zuge der halbtechnischen Holzschliffproduktion durch die Freisetzung von lipophilen Substanzen in die Prozesswässer. Insbesondere Fett- und Harzsäuren blieben dauerhaft gelöst bzw. kolloidal dispergiert, so dass die Holzschliffe nur noch Spuren dieser Substanzen enthielten. Kern- und Splintholz wiesen unabhängig von der Lagerungsdauer ähnliche Gesamtgehalte an lipophilen Stoffgruppen auf. Im gelagerten Splintholz wurden höhere Fettsäure- und geringere Triglyceridgehalte im Vergleich zum frischen Splintholz festgestellt, was auf die Hydrolyse von Triglyceriden zu Fettsäuren hindeutete. Im Holzschliff verringerte sich der Triglyceridgehalt mit zunehmender Lagerungsdauer des eingesetzten Holzes ebenfalls. Bezüglich der verschiedenen Lagerungsarten wurden im Splintholz und in den Holzschliffen nur bei der Lagerungsvariante UFi geringere Werte festgestellt, welche auf Autoxidationsvorgänge und Mikroorganismenaktivität während der Holzlagerung zurückzuführen waren.
Die natürlicherweise im Kernholz von Picea abies vorkommende phenolische Stoffgruppe der Lignane wurde im Verlauf der Lagerung nicht verändert. Während des halbtechnischen Holzschleifens löste sich der Hauptanteil der Lignane in den Prozesswässern. Zusätzlich wurden in einigen Proben mit den drei Stilbenen Astringenin, Isorhapontigenin und Resveratrol sowie mit dem Flavonoid Dihydroquercetin (Taxifolin) weitere phenolische Inhaltsstoffe identifiziert. Diese Substanzen wurden beim Holz nur im Splint und bei Lagerung in Rinde festgestellt. Sie stammen aus der Fichtenrinde und diffundieren während der Lagerung ins Splintholz. Messungen mittels Universal-Mikrospektral-Photometrie (UMSP) belegten das Vorkommen von phenolischen Inhaltsstoffen in gelagertem, berindetem Splintholz. Die „Rindensubstanzen“ konnten nicht in allen gelagerten Splintholzproben mit Rinde detektiert werden. Aus dem rasch abgetrockneten UFi-Holz konnten die „Rindensubstanzen“ nur selten und in geringen Mengen extrahiert werden. Hohe Holzfeuchten begünstigten dagegen insbesondere bei FKi, NKi und UWi die Migration, so dass die „Rindensubstanzen“ häufiger und mit höheren Gehalten festgestellt wurden. Aus den Holzschliffen konnten die „Rindensubstanzen“ nur sehr selten und in äußerst geringen Mengen extrahiert werden. Trotzdem führte die Lagerung in Rinde durchgehend zu Holzschliffen mit geringeren Weißgraden im Vergleich zu den restlichen Schliffen. Die ursächlichen Substanzen konnten auch mittels UMSP nicht direkt in den Holzschliffen nachgewiesen werden. Es wird jedoch davon ausgegangen, dass die „Rindensubstanzen“, und hierbei insbesondere das Flavonoid Dihydroquercetin, für die niedrigen Weißgrade zumindest mitverantwortlich sind.
Kurzfassung auf Englisch: Violent storms as “Lothar” (December 1999), “Kyrill” (January 2007) or “Klaus” (January 2009) cause considerable windthrows. As the market can't absorb the enormous wood amounts at once, long-term storage of storm-thrown wood is necessary. German groundwood industry is concerned by storm calamities, because their main raw material spruce (Picea abies) is affected above average. The quality of the employed wood directly influences the optical and mechanical characteristics of the produced groundwood. Especially in case of long-term storage of wood for the grinding process measures for minimising quality losses during the storage have to be taken. The present work deals with long-term storage of spruce log wood. Several storage methods were explored whereas the analysis of wood and groundwood extractives were prioritised. For unprotected storage at forest site and industrial site wood logs were stacked to piles without any conserving measure. In contrast wet conservation included additional sprinkling of the piles with water. In the case of foil coverage wood piles were protected by covering them with plastic foils. The so-called foil conservation was one step ahead. For this storage method the wood pile was completely wrapped with plastic foil leading to a gastight package. Inside of this package a conserving atmosphere low in oxygen quickly arose. Additionally to storage within bark the storage alternatives wet conservation, foil coverage and foil conservation were also conducted without bark.
Most of the storage methods maintained a high wood moisture of more than 100 % during the whole twelve months-long storage. Only the wood moisture of wood from unprotected storage at industrial site already dropped within three months to values lower than 30 %.
Independent of storage method and bark state the content of free sugars and starch in sapwood of Picea abies already decreased considerably during the first three months of storage.
With lipophilic extractives the four component groups fatty acids, resin acids, steryl esters and triglycerides possessed the highest values. Additionally the sterol derivative sitosteryl-glucopyranoside was detected for the first time in the wood of Picea abies. The quantitatively most important changes occurred not during log storage but at semi-industrial groundwood production by release of lipophilic substances into process waters. Especially fatty and resin acids remained in a dissolved or colloidal state leading to groundwoods which contained only traces of these substances. Independent of storage time total content of lipophilic substances in heart- and sapwood was similar. The composition of lipophilics in stored heartwood differed only slightly from fresh heartwood. By contrast higher fatty acid and lower triglyceride contents were determined in stored sapwood compared to fresh sapwood. These changes pointed to hydrolysis of triglycerides to fatty acids during storage. In groundwood triglyceride concentration also decreased with increasing storage time of the used wood. With regard to the diverse storage varieties heartwood showed no differences. In sapwood and groundwood only after unprotected storage at industrial site lower values were determined deriving from autoxidation and microorganism activity during wood storage.
The naturally in heartwood of Picea abies occurring phenolic component group of lignans wasn't altered during storage. In the course of the semi-industrial grinding major part of lignans dissolved in process waters. Additionally with the three stilbenes astringenin, isorhapontigenin and resveratrol as well as the flavonoid dihydroquercetin (taxifolin) further phenolic substances were identified in some samples. These substances were exclusively detected in sapwood stored with bark. They derive from spruce bark and diffuse into sapwood during storage. Measurements by ultraviolet microspectrophotometry (UMSP) evidenced occurrence of phenolic extractives in sapwood stored with bark. The “bark substances” couldn't be detected in all stored sapwood samples with bark. From the rapidly dried wood of unprotected storage at industrial site the “bark substances” could only be extracted very rarely and in relatively small amounts. On the other hand high wood moisture promoted the migration especially in the case of foil conservation, wet conservation and unprotected storage at forest site. Here the “bark substances” were determined more frequently and at higher amounts. From groundwoods “bark substances” could only be extracted very rarely and in outermost small quantities. Nevertheless storage with bark led throughout to groundwoods with lower brightness compared to the remaining groundwoods. By UMSP the causal substances could not directly be proved in the groundwoods. But it is assumed that “bark substances” and particularly the flavonoid dihydroquercetin are at least jointly responsible for the lower brightness.

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