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大豆粉在胶合板胶中的粘接性能的应用

Mila P. Hojilla-Evangelista

摘要:本文研究进行评估大豆粉作为蛋白补充剂胶合板胶粘剂用于喷洒线涂布机的性能。普通大豆粉，含52.8％（干基，分贝）粗蛋白和0.9％（DB）的残余油，取代目前小麦粉，在标准胶组合的行业扩展。置换所生成的蛋白质含量基础上，混合和粘附含有大豆胶的性能与这些工业标准胶的比较。该大豆蛋白基胶表现出优异的混合特性并且其粘度（1275 CP）对于这种类型的粘合剂符合推荐值。但是，它的湿抗张强度，显着低于标准的胶及以下200psi的，被认为是阈值指标，此粘接力强。随后豆粕胶配方通过进一步增加蛋白质的量，使得蛋白质的存在量为之前的两倍，在原始混合物贡添加小麦粉。这种调整导致了较高的湿抗张强度（209磅），这不仅满足了阈值强胶，同时也与标准的胶水不相上下。这些结果表明，大豆粉是一种可行的扩展胶合板胶水喷洒线涂布机。

关键词：大豆粉，大豆蛋白，胶合板粘合，蛋白质补充剂，蛋白质的功能，喷管涂布机

引言

大豆粉是加工大豆的主要副产物，占输出材料的80％。在美国豆粕产量3960万吨，2008年有3080万吨消费国内和890万吨出口[1]。大豆粉中含有48％的粗蛋白（CP）并且其主要用途是作为家畜饲料的蛋白质供应商。它使用高达98％的美国豆粕消耗。剩余部分用于人类食物（例如，烤品，肉替代品，婴儿配方食品，以及饮料）。豆粕是在各种最便宜的大豆蛋白产品，售价约为$ 0.28 /公斤[1]以$为0.48 /公斤面粉（55％蛋白），$ 2.05 /公斤相比，精矿（65-70％CP）和$ 2.70 /公斤分离（至少90％，CP）（由商业厂商提供的价格）。由于其丰富的数量，广泛可用性，成本低，豆粕已经是一个有吸引力的起始原料为显影生物基产品，如粘合剂。

大豆基粘合剂的技术并不是最新的发展。追溯到二战前的时期，木制品行业产生了成功的历史，一些含有蛋白质例如胶大豆，蔬菜，动物等物质[2]。豆粕被报道，有利用于木材单板产业[3]。二战时期，碱可以分散豆胶中的蛋白质，被使用大量于建筑，包装，和运输行业[2]。发现大豆粉被兑入酪蛋白或血胶水后可以用来粘结室内同类胶合板，门和木制品[4]。然而，也是这段时间，该石油化行业经历了自身的扩张并且，产生出低成本，高容量的合成树脂胶粘剂最终取代了天然胶水。

但是，合成树脂的价格和可用性，严重依赖于全球石油 情况。在石油危机的20世纪70年代初，当树脂的供应是有限的，价格高，木业内取得了立竿见影的部分，便只能回归天然的胶水，但一旦石油价格稳定的[2]，会再次以生产出合成胶粘剂树脂。自那时以来，木制品行业已在替代能源持续兴起的粘合剂，以尽量减少石油中断所造成的冲击，即石化的危机。

在最近几年，以大豆为基础的木材胶粘剂被人们重新关注。Huang和Sun[5,6]评估了大豆蛋白的粘合剂性能可以由变性剂或还原剂改性，并发现它们的耐水性和粘结强度提高。 Kreibich等 [7]成功地开发了用于大豆的粘合剂系统蛋白分离物和酚- 间苯二酚 - 甲醛为最终粘接绿色木材。 Yang等人 [8,9]交联用苯酚- 甲醛（PF）树脂改性大豆蛋白粉，并且发现其具有良好的粘接性能，中密度纤维板和南方松木胶合板等。 [10，11]开发的PF- 自由含粘合剂混合大豆分离蛋白，提高耐水性和在木质复合材料及室内极强胶合板。

在2002年，我们的实验室开发的大豆粉为基础的发泡胶合板胶现在正被商业上使用[12]。在此以前的工作中，我们包括在大豆商业大豆蛋白产品中，我们筛选出泡沫挤出胶[13]。我们发现，豆粕是因为没有合适的扩展它的溶解性和起泡性差。然而，我们观察，主要的蛋白亚单元仍存在于玉米，豆粕，显示的SDS-PAGE图案相似的那些未发生变性水可提取大豆蛋白。这一发现表明它可以是能够使大豆粉蛋白质通过物理（例如，研磨）和/或化学反应改性手段。胶合板胶的高度碱性pH值（高如pH为12）可以是用于提供一个理想的环境，通过展开该结构的膳食蛋白质和增加可用的反应位点。这份报告描述了我们目前的研究结果纳入豆粕胶合板胶作为蛋白质补充剂和的混合和粘合性能的比较豆粕基胶粘剂达到工业的标准胶。

2、材料和方法

2.1材料

大豆粉是由阿彻丹尼尔斯米德兰提供公司（迪凯特，IL）。 GP RPPY-5779 P-˚F树脂（43％的非挥发性物质）和南方松木胶合板是由供应乔治亚 - 太平洋化工（迪凯特，GA）。专利产品，谷氨酸-X填料，预期碾磨小麦，明确胶合板粘合剂工业，由的罗伯逊公司（布朗斯敦，IN）所提供。小麦粉通用磨坊（明尼苏达州明尼阿波利斯），从实验烘焙实验室与食品科学研究室得到谷物产品，国家中心农业应用研究（皮奥里亚，IL）。

2.2水分，油和蛋白质含量的测定

豆粕研磨成粒径为40目，使用Cuisinart咖啡研磨机（型号DCG-12BC，东温莎，NJ）研磨2分钟。准备所需的任何 面粉之前的分析样品的干燥是 不必要。水分，粗蛋白（％N 96.25;％的N95.7小麦粉），和的原油内容试样分别用AOCS标准方法测定巴图2a-38，钡4E-93，和Ba3-38[14]。

2.3制备与选择胶合板胶混合料

大豆粉（10目，原样），进一步研磨以40目粒径通过使用Cuisinart咖啡研磨机研磨2分钟，持续时间，这是有效地实现样本本期望的颗粒大小，而不加热的研磨室。在40目粒度的基础上，我们选择粒子之间的关系探究性实验测定大小和提取的蛋白质（结果未显示）。平放于地面，然后储存在旋盖瓶，直到分析或使用。二种胶配方考虑测试的大豆粉的性能作为增量。一种配方是用制备标准的胶水南方松木桨式混合器[15]，而其他被用于胶施加通过喷涂涂布机（个人通信，丹·迪卡洛，乔治亚 - 太平洋树脂公司）。既胶水不需要发泡像用粘合剂泡沫挤出，将次要存在的其他非蛋白质成分放在更多个容器，如油或淀粉。该法控制粘合剂和豆粕的成分为主要胶列于表1。

表1大豆胶合板胶的标准组成成分

普通豆粕取代了行业当前增量剂，小麦粉，在对蛋白质的制剂内容基础上，适应基于其这种方法的成功在我们以前的工作中[12]。填料在大豆蛋白胶中进行了相应的调整，以满足1000-2000厘泊的粘度要求。如在我们以前的胶的制备研究[12]，然后使其放置过夜，之前的胶合板室温处理。隔夜，在一个标准的做法胶合板胶行业，使发生化学反应（例如，内键和交联的断裂）之间的成分。用粘度计测定胶混合物的粘度，分别在之前和之后一夜之间。胶混合，其中豆粕表现上可接受的混合行为和粘度测试，然后选用胶合板加工、粘结强度测试。

2.4胶合板加工和粘结强度评价

胶被使用30.5厘米93层实木板，测试30.5厘米（12912英寸），南方松木胶合板。 对于这区，涂胶为13克的单胶线的应用。其组装时间为30分钟。二胶样制备各蛋白补充剂被测试和一式三份的3层板胶处理制备。

实验室规模的胶合板加工和评估胶水粘合强度通过以下完成，由Hojilla-斯塔描述的条件和方法[12]。试验板切成8.3厘米的2.5 cm（3.25在91.0的在。）根据规格美国胶合板协会的[16]剪切试样。然后应用该真空/高压浸泡方法，使用修改高压锅，之前模拟加速老化剪切[17]。试样浸渍在水中，放置在真空条件下（-30毫米汞柱）30分钟，然后加压（30 psi），另外的30分钟[18]排干水后，标本放在地上，立即剪切模型试验机及记录湿抗张强度的记录。至少200湿抗张强度值PSI，指示的强力胶水粘合。每个平均强度小组由20个测试样本计算。

2.5统计分析

统计分析是使用SAS进行的，针对Windows系统的软件程序（SAS研究所公司，卡里，NC）。方差分析和Bonferroni法t检验分析，或者邓肯的多范围检验

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