[word doc]大豆蛋白胶稻草碎料板制备关键工艺参数研究

[word doc]大豆蛋白胶稻草碎料板制备关键工艺参数研究 大豆蛋白胶稻草碎料板制备关键工艺参数 研究 第35卷第5期 20l0年9月 林业科技 FORESTRYSCIENCE&TECHNoLoGY V01.35No.5 Sea.20lO 文章编号:1001—9499(2010)05—0038—04 大豆蛋白胶稻草碎料板制备关键工艺参数研究 温平威刘玉环2一杨柳阮榕生刘成梅张锦胜彭红 (1.南昌大学食品科学与技术国家重点实验室,江西南昌330047; 2.南昌大学生物质转化教育部 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 研究中心,江西南昌330047) 摘要:采用自制大豆蛋白胶,通过热压法对稻草碎料板的制备工艺参数进行了系列试验的结果表明:稻草碎料 板的静曲强度(MOR)在施胶量为71%时(相当于粗蛋白添加量为l2%)最强,接近GB/T21723—2008的要 求;稻草碎料板的内结合强度(IB)随着施胶量的增大而增强,在施胶量为82%时(相当于粗蛋白添加量为 l8%),内结合强度接近GB/T21723—2008的要求;稻草碎料粒径对稻 草板的静曲强度和内结合强度影响不显 着,稻草碎料板的静曲强度和内结合强度随板材表观密度增大而显 着增强. 关键词:稻草;碎料板;蛋白胶;工艺参数;力学性能 中图分类号:TQ432.73,T653.5文献标识码:A 大豆蛋白质来源丰富,分子中含有大量活性 官能团,合理的蛋白变性技术可以实现大豆球蛋 白充分变性和防止大豆蛋白过度水解的矛盾统一; 采用生物学原理能够在不依赖脲醛树脂,酚醛树 脂和多异氰酸酯胶等有毒合成树脂的前提下对大 豆蛋白胶进行有效的交联强化,从而担起草纤维 板胶黏剂的大任】.目前,关于利用蛋白胶制备 稻草纤维板的研究还非常少,要实现新技术的产 业化还必须做大量的研究工作,特别是要解决大 豆蛋白胶一稻草碎料板生产与三醛胶中纤板现有 设备的兼容性问题,为人造板企业提供低成本技 术更新的条件.本试验首先重点探讨施胶量(换 算为蛋白胶添加量),稻草碎料颗粒粒径,稻草板 表观密度对大豆蛋白胶一稻草碎料板主要物理力 学性能的影响. 1 材料 关于××同志的政审材料调查表环保先进个人材料国家普通话测试材料农民专业合作社注销四查四问剖析材料 ,设备与方法 1.1主要试验材料及设备 稻草:选用南昌市郊当季稻草,晒干备用; 豆粕:黑龙江产低温豆粕,一5屯冷库中低温 储藏备用; 变性剂:NaOH(化学纯); 稻草粉碎机:YL100L一2,威海文友电机厂; 胶体磨:JMS一80,廊坊通用机械有限公司; 拌胶机:YC一90S4,杭州时达电器厂; 热风干燥机:GMP—U,常州市威尔伯机械 有限公司; 平板硫化机:XLB,中国青岛亚东橡机有限 公司青岛第三橡胶机械厂; 万能力学测定仪:Instron3369,Instron公司. 1.2试验方法 试验采用的工艺流程如下: 豆粕(制胶)一蛋白胶 l 粉碎稻草(或筛分)一拌胶干燥一铺装一热压 一锯截_?检测 稻草碎料准备:将含水率约10%的稻草经粉 碎机粉碎后,不筛分或通过进行筛分获得所需粒 径的碎料,备用. 蛋白胶制备:根据专利描述的方法制备. 稻草碎料板的制备:称取一定量的稻草加入 一 定量的自制胶,充分搅拌均匀后,把稻草碎料 摊成约5mm厚度的薄层,在65?热风干燥箱中鼓 ?江西省教育厅自然科学基金项目资助i农业部热带作物产品加工 重点开放实验室科技基金项目;长江学者创新团队发展 计划 项目进度计划表范例计划下载计划下载计划下载课程教学计划下载 项目 (I啪5加) 第5期温平威等:大豆蛋白胶稻草碎料板制备关键工艺参数研究39 风干燥到含水率约18%,后手工铺装成胚板热压 成型.热压时间10min,热压温度150?,压力 2.5MPa.依据GB/T21723—2008检测稻草碎料 板主要物理力学性能,参数包括静曲强度 (MOR)和内结合强度(IB). 1.3试验 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 1.3.1蛋白添加量单因素试验 采用不筛分的稻草碎料,设定稻草碎料板的 目标表观密度为0.9g/cm,通过添加蛋白胶分别 使蛋白质含量达到稻草碎料与豆胶混合物干重的 8%,10%,12%,14%,16%和18%,重复3 次.试验结果通过SPSS软件统计分析. 1.3.2稻草碎料粒径单因素试验 通过进行筛分,分别得到粒径为<0.42, 0.42—0.84,0.85—10,11,3O和31—70rtln3的 稻草碎料,设定稻草碎料板的目标表观密度为 0.9g/cm,添加蛋白胶使蛋白质含量达到稻草碎 料与豆胶混合物干重的12%,试验重复3次.试 验结果通过SPSS软件统计分析. 1.3.3稻草碎料板密度单因素试验 采用不筛分的稻草碎料,分别设定稻草碎料 板的目标密度为0.7,0.8,0.9,1.0,1.1g/cm, 添加蛋白胶使蛋白质含量达到稻草碎料与豆胶混 合物干重的12%,试验重复3次.试验结果通过 SPSS软件统计分析. 2试验结果与分析 试验结果采用SPSS进行数据的曲线回归分 析,通过模型拟合,比较相关系数(R)的平方值 来比较模型的优劣(R2>0.9可靠),从而得出试 验结果的总体趋势. 2.1蛋白添加量对稻草碎料板性能的影响 通过SPSS回归分析,得出表1和表2;蛋白 添加量对板材MOR和IB的影响都能通过二次多 项式(Quadratic)模型进行拟合,并做出图l和 图2.图1的拟合方程可以得出Y=961.786x一 0.00404x一44.863,P值为0.009<0.05,该模 型具有统计学意义;图2的拟合方程可以得出Y= 一 3.514x+22.2x十0.204,P值为0<0.05,该模 型具有统计学意义. 从试验分析可以看出,蛋白胶稻草碎料板的 MOR随着单位重量(干重)稻草碎料与豆胶混合物 中蛋白质添加量的增大而增强,蛋白质添加量为 12%时MOR达到最大值,之后随着蛋白质添加量 增大反而减弱;蛋白胶稻草碎料板的IB随着蛋白 质添加量的增大而增强. 试验是用厚度规控制密度的,在密度相同的 情况下,蛋白含量越高,所添加的豆粕的量越多, 稻草加量则相对减少.稻草的密度远比豆粕小, 所以在空间一定,压力一定的情况下,蛋白含量 越高,颗粒板中稻草颗粒间的空隙就越大.在 8%,12%时,胶黏剂的粘结作用占主导,随着蛋 白质含量增多,胶黏剂粘性增强,所以MOR与 IB也随之增强;但是当蛋白用量超过12%时,过 剩的蛋白胶自身产生凝聚,这种凝聚的强度远低 于稻草纤维本身以及蛋白胶与稻草纤维之间的胶 黏,所以MOR下降;但是蛋白自身的胶黏有很强 的剪切力,所以IB提高. 表1曲线回归输出结果(因变量:静曲强度Y;自变量:蛋白添加量x.) 40林业科技第35卷 皇 OObserved —’ Quadratic 一? C:ubic 图1蛋白添加量与静曲强度的关系 00Ibserved —— Quadratic ——? Cubic 图2蛋白添加量与内结合强度的关系 2.2稻草粒径对稻草板性能的影响 稻草粒径采用粒径的上限值分析,分别得到 粒径为<0.42(1),0.42,0.84(2),O.85,l0 (3),1l,30(4)和31—70mm(5)的稻草碎 料,在相同施胶量与压板参数条件下制造板材, 其板材主要机械性能可以通过显着性分析,从统 计学角度得出规律. 表3S—N—K输出结果 从表3中可以看出,稻草粒径的5个等级情 况,通过S—N—K方法,得出稻草粒径在较小情 况下(<30mm)对稻草板的MOR没有显着影响; 稻草粒径各等级对稻草板的IB均没有显着影响. 稻草纤维本身就有一定的韧性,在稻草粒径较 小的情况下,稻草板的静曲强度主要由蛋白胶的胶 合强度占主导,在用胶量一定的情况下,稻草板静 曲强度变化不大;当粒径较大时,稻草纤维的韧性 对稻草板静曲强度有一定的增强.稻草板的内结合 强度主要由稻草与蛋白胶之间的结合力决定,所以 粒径对板材内结合强度没有显着影响. 2.3密度对稻草板性能的影响 通过SPSS分析,得到图3和图4.图3的拟 合方程为Y=167.32x一75)【2—78.378;P值为 0.021<0.05,该模型具有统计学意义;图4的拟 合方程为Y=一2.757x+19.36x+1.042;P值为 0.005<0.05,该模型具有统计学意义. 从图中可以看出,随着密度的增大,稻草板的 MOR和IB都增强;在厚度一定条件下,密度越大, 稻草与蛋白胶之间压的越紧,胶结更强.所以稻草 板随着密度的增大,MOR和IB都增强. 密度,g.cm一3 图3密度与静曲强度的关系 0.7O(8()o.9o1.0o1.10 密度,g.cm一3 图4密度与内结合强度的关系 oObserved —— Quadratic . .— Cubic 第5期温平威等:大豆蛋白胶稻草碎料板制备关键工艺参数研究41 3小结 3.1稻草碎料板的静曲强度在蛋白添加量为 12%时最强,接近GB/T21723—2008的要求;蛋 白添加量达到18%时,内结合强度能接近GB/T 21723—2008的要求.如何使两者统一达到国家 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 ,有待于进一步的试验研究. 3.2稻草碎料的粒径对稻草板静曲强度和内结合 强度影响不大,不是主要的影响因素. 3.3稻草碎料板的静曲强度和内结合强度随密度 增大而增强,可见稻草碎料板的密度是影响稻草 碎料板力学性能的一个主要因素. 3.4用自制的蛋白胶制造稻草碎料板,为稻草碎 料找到了脲醛胶,酚醛胶以及多异氰酸酯胶之外 的替代型生物质基胶种.然而,要实现蛋白胶稻 草碎料板的工业化,特别是要解决豆胶草碎料板 生产与三醛胶中纤板现有设备的兼容性问题,还 有很多的基础研究工作要做. 参考文献 [1]钱小瑜.我国木材资源可持续发展商榷[J].人造板通 讯,2005(5):8一l1. [2】王逢瑚,李鹏,刘志明,等.一种制造稻草碎料板的方法 [P].申请号:200710144615. [3]刘玉环,蒋启海,阮榕生,等.新法制备耐水性大豆基无 甲醛木材胶粘剂[J].大豆科学,2006(3):259—264. [4]阮榕生,刘玉环,刘成梅,等.用富含蛋白质的植物性原 料制备无甲醛木材胶粘剂的新工艺[P].申请 号:200610124835.3. [5]王笠,王颉,王晓茹,等.SPSS统计软件在食品科研建模 中的应用[J].农业工程技术一农产品加工,2007(7): 44—47. [6]XinLi,YonghuiLi,ZhikaiZhong,eta1.Mechanicaland watersoakingpropertiesofmediumdensityfiberboardwithwood fiberandsoybeanproteinadhesive[J].BioresourceTechnolo- gY,2009(100):3556—3562. [7]EnzhiCheng,XiuzhiSun,GreggoryS.Karr.Adhesiveproper- tiesofmodifiedsoybeanflourinwheatstrawparticleboard[J]. ScienceDirect,Composites:PartA,2OO4(35):297-302. 第1作者简介:温平威(1984一),男,硕士研究生, 研究方向为食物(含生物质)资源开发与利用. 责任作者:刘玉环(1963一),男,博士,研究员, 研究方向为生物质的转化利用. 收稿日期:2010—07—23 StudyonKeyParametersforPreparingRiceStrawParticleBoard GluedwithSoyProteinAdhesive WENPingwei (TheState研 LaboratoryofFoodScienceandTechnology,NanchangUniversity, AbstractTheeffeetsofthefactorssuchasadhesiveproteinconsumption(APC).strawparticlesize andtheapparentdensityonthephysicalpropertiesofthelaboratorymadesoyproteinadhesive-—rice strawparticleboardwerestudiedinpresentexperiment.Theresultshowedt}latt}lemaximalvalueof modulusofrupture(MOR)appearedat71%APC,andthemaximalvalueofinternalbondingstrength (IB)oftheparticleboardwasappearedat82%APC.bothapproachtheindexesofGB/T21723— 2008.TheMORandIBofparticleboardincreasedsignificantlyasthedensityofpartieleboardincreased. buthadnotbeenimprovedasstrawparticlesizeincreased. KeywordsRicestraw;Particleboard;Soyproteinadhesive;Parameter;Physicalproperties