改性大豆基胶黏剂流变性能研究

来源 :福建农林大学 | 被引量 : 5次 | 上传用户:zhangsiqin
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大豆植物蛋白含量高,来源丰富是制备生物质胶黏剂的理想原料。未经过改性的天然大豆基胶黏剂耐水性差,为此国内外专家对大豆基胶黏剂的改性作了大量工作,并获得较明显效果。然而经过改性的大豆基胶黏剂流变性发生改变,影响其工业应用。了解大豆基胶黏剂的流动类型,测量或计算出胶液的流变参数,对于制胶、涂胶设备的设计,胶液输送过程的控制、管理等具有十分重要的意义。本论文在国内外大豆基胶黏剂研究的基础上,针对其改性过程中的流变性问题,进行了以下研究:(1)使用高压均质方法制备大豆基胶黏剂,并采用单因素实验研究其流变性能与均质压力、均质时间、反应温度、反应时间等因素的关系;(2)研究不同化学改性方法(酸、碱、盐)对大豆基胶黏剂流变性能的影响;(3)通过测试仪器,分析改性后大豆基胶黏剂表面形貌、粒径大小、蛋白质聚集状态的变化,揭示改性对大豆基胶黏剂流变性能的影响机理。并根据胶黏剂改性后的流变参数,进行线性回归分析,建立改性大豆基胶黏剂粘度与各影响因素间的关系模型,为大豆基胶黏剂的制备和施胶工艺提供参考。本论文主要结论如下:(1)高压均质改性后的大豆基胶黏剂是非牛顿流体,表现出剪切变稀行为。随着均质压力上升粘度呈先减小后增大的趋势变化;均质压力为5MPa时,粘度最低。均质时间对胶液粘度影响是先下降后趋缓,在1~3min内,随着均质时间延长,粘度降低;在3-5min内,均质时间对粘度影响较小。反应时间为60min时,胶液粘度最小,之后随着反应的进行,粘度逐渐增大。随着反应温度升高,在0~45℃范围内,大豆基胶黏剂粘度呈现下降趋势;在45-65℃范围内,粘度急剧上升。建立了均质压力与粘度的回归方程模型(R2=0.9975)。高压均质后豆胶G’,G"明显降低,粘弹性减弱。(2)酸改性大豆基胶黏剂为假塑性流体,表现出剪切变稀行为。HCl添加量为2-4g时,剪切应力与剪切速率呈负相关关系;添加量为6-10g,剪切应力与剪切速率呈正相关关系。随着HCl添加量增加、反应时间延长,胶液粘度先减小后逐渐增大;反应温度上升,粘度逐渐提高。建立了HCl添加量与粘度的回归方程模型(R2=0.9875)。HCl处理后胶液G’和G"明显增大,粘弹性增强。(3)碱改性后大豆基胶黏剂是非牛顿流体。随着NaOH的添加量增加,胶液粘度呈现出先增大后减小的趋势。NaOH的添加量为6g时,胶液粘度最大,为3.64Pa.s(剪切速率为13.80γ/s-1)。延长反应时间,胶液粘度先减小后逐渐增大;在25-55℃范围内,温度对胶液粘度影响较小,当温度达到65℃的时候,大豆蛋白开始发生热致变性,粘度急剧增加。建立了NaOH添加量与粘度的回归方程模型(R2=0.9752)。NaOH处理后的胶液G’和Gt"明显增大,粘弹性增强。(4)钙盐改性后的大豆基胶黏剂是非牛顿流体。CaSO4改性后胶液粘度最大,达到3.57Pa-s(剪切速率为13.80γ/s-1),然后依次是CaCl2、CaF2、Ca(OH)2。随着CaSO4添加量增加,胶液粘度下降。建立了添加量与粘度的回归方程模型(R2=0.9632)。CaSO4处理后胶液G’和G"减小,粘弹性降低。(5)粒径、DSC、ESEM分析表明高压均质,酸,碱处理后蛋白分子交联结构被破坏,团状结构展开,胶液分子粒径减小;钙盐处理后导致蛋白分子聚合,表面粗糙,液滴聚集,胶液分子粒径增大。
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