一种利用微生物发酵植物蛋白制备木材胶黏剂的方法

摘要

本发明公开了一种利用微生物发酵植物蛋白制备木材胶黏剂的方法，将植物蛋白100-200份与水400-800份在容器中混合均匀，控制温度为33-35℃；然后以pH调节剂调节pH值至5.0-6.0；再加入乳酸菌2-5份，以30-60rpm的转速搅拌48-72h；然后升温至65-80℃，保温搅拌20-25min；然后迅速降温至33-35℃，加入防腐剂1.5-3份，继续搅拌30-35min后得到木材胶黏剂。本发明以植物蛋白为主要原料，通过微生物发酵植物蛋白中的碳水化合物产生乳酸，可与植物蛋白在高温下形成交联，提高木材胶黏剂固化后的耐水性。

权利要求

1.一种利用微生物发酵植物蛋白制备木材胶黏剂的方法，其特征在于：所述木材胶黏剂的原料组分及各组分的重量份为：植物蛋白100-200份，水400-800份，乳酸菌2-5份以及pH调节剂；

所述方法包括以下步骤：

1) 按重量份比将植物蛋白与水在容器中混合均匀，控制温度为33-35℃；

2) 以pH调节剂调节pH值至5.0-6.0；

3) 加入乳酸菌，以30-60rpm的转速搅拌48-72h；

4) 升温至65-80℃，保温搅拌20-25min；

5) 迅速降温至33-35℃，继续搅拌30-35min后得到木材胶黏剂。

2.根据权利要求1所述的一种利用微生物发酵植物蛋白制备木材胶黏剂的方法，其特征在于：所述植物蛋白为脱脂大豆粉、玉米蛋白粉、花生粉中的一种或几种混合物。

3.根据权利要求1所述的一种利用微生物发酵植物蛋白制备木材胶黏剂的方法，其特征在于：所述乳酸菌为乳酸杆菌、双歧杆菌或嗜热链球菌。

4.根据权利要求1所述的一种利用微生物发酵植物蛋白制备木材胶黏剂的方法，其特征在于：所述pH调节剂为盐酸、稀硫酸、柠檬酸或乳酸中的一种。

5.根据权利要求1所述的一种利用微生物发酵植物蛋白制备木材胶黏剂的方法，其特征在于：所述pH调节剂的用量为调节酸碱度至相应pH值。

6.根据权利要求1所述的一种利用微生物发酵植物蛋白制备木材胶黏剂的方法，其特征在于：所述水为蒸馏水或锅炉冷凝水。

7.根据权利要求1所述的一种利用微生物发酵植物蛋白制备木材胶黏剂的方法，其特征在于：所述木材胶黏剂的原料组分还包括防腐剂1.5-3份。

8.根据权利要求7所述的一种利用微生物发酵植物蛋白制备木材胶黏剂的方法，其特征在于：所述防腐剂为脱氢乙酸、脱氢乙酸钠、苯甲酸钠或水杨酸。

9.根据权利要求7所述的一种利用微生物发酵植物蛋白制备木材胶黏剂的方法，其特征在于：其包括以下步骤：

1) 按重量份比将植物蛋白与水在容器中混合均匀，控制温度为33-35℃；

2) 以pH调节剂调节pH值至5.0-6.0；

3) 加入乳酸菌，以30-60rpm的转速搅拌48-72h；

4) 升温至65-80℃，保温搅拌20-25min；

5) 迅速降温至33-35℃，加入防腐剂，继续搅拌30-35min后得到木材胶黏剂。

说明书

一种利用微生物发酵植物蛋白制备木材胶黏剂的方法

技术领域

[0001] 本发明涉及木材胶黏剂制备技术领域，具体涉及一种利用微生物发酵植物蛋白制备木材胶黏剂的方法。

背景技术

[0002] 目前，国内外对木材胶黏剂游离醛含量或人造板甲醛释放量限量的要求越来越严格，以生物质为基本原料开发绿色环保的木材胶黏剂近年来备受重视。以蛋白质为基础的木材胶黏剂是最具有开发潜力的类型。

[0003] 例如中国授权专利CN10049149C，把可应用的蛋白质原料推进到酵母等单细胞蛋白；美国授权专利6,497,760刻意采用温和的变性剂来展开大豆球蛋白，避免大豆球蛋白过度水解，获得耐潮型大豆胶黏剂；中国发明专利申请：200610124835.3采用两步法对豆粕和其他富含蛋白质的植物性原料制备挤出施胶的耐水性无甲醛木材胶粘剂的新工艺。但这些方法制备的胶黏剂的耐水性较差，只能作为室内非防水和非防潮人造板用胶黏剂，依然明显地限制了木材加工胶黏剂的广泛应用。

[0004] 因此，为了加强木材胶黏剂的耐水性，需要加入一些高效的交联剂。例如，公开号为US20060156954A1的美国专利文献中利用PAE作为交联剂，以提高大豆粉基胶黏剂的耐水性；Huang Jian等(Huang J，Li-Kai Chang，A new soy flour-based adhe sive for making in terior typeⅡply wood.Journal of the American Oil Chemists’Society，2008,85:63-70)采用PEI-MA作为交联剂，用以提高脱脂豆粉或低脂豆粉基胶黏剂的耐水性。上述的两个文献中分别采用PAE和PEI-MA作为交联剂，使得脱脂豆粉或低脂豆粉基胶黏剂的耐水性均可达到II类板的要求，并且PAE-SF体系已经在美国实现产业化。然而PAE、PEI的价格昂贵，在胶中的用量较大，致使胶黏剂的价格仍然偏高。

发明内容

[0005] 本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种可提高木材胶黏剂耐水性能的利用微生物发酵植物蛋白制备木材胶黏剂的方法。

[0006] 为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

[0007] 一种利用微生物发酵植物蛋白制备木材胶黏剂的方法，所述木材胶黏剂的原料组分及各组分的重量份为：植物蛋白100-200份，水400-800份，乳酸菌2-5份以及pH调节剂。

[0008] 所述植物蛋白为脱脂大豆粉、玉米蛋白粉、花生粉中的一种或两种以上的组合以任意比例混合。

[0009] 所述乳酸菌为乳酸杆菌、双歧杆菌、嗜热链球菌或其它产乳酸微生物。

[0010] 所述pH调节剂为盐酸、稀硫酸、柠檬酸、乳酸等酸性pH调节剂。

[0011] 所述pH调节剂的用量为调节酸碱度至相应pH值。

[0012] 所述水为蒸馏水或锅炉冷凝水。

[0013] 所述利用微生物发酵植物蛋白制备木材胶黏剂的方法，包括以下步骤：

[0014] 1)按重量份比将植物蛋白与水在容器中混合均匀，控制温度为33-35℃；

[0015] 2)以pH调节剂调节pH值至5.0-6.0；

[0016] 3)加入乳酸菌，以30-60rpm的转速混合浆液，搅拌48-72h；

[0017] 4)升温至65-80℃，保温搅拌20-25min；

[0018] 5)迅速降温至33-35℃，继续搅拌30-35min后得到木材胶黏剂。

[0019] 所述木材胶黏剂如立即使用，则无需添加防腐剂。

[0020] 进一步，为了延长木材胶黏剂的保质期，所述木材胶黏剂的原料组分还包括防腐剂1.5-3份；所述防腐剂为脱氢乙酸、脱氢乙酸钠、苯甲酸钠或水杨酸中的一种或多种防腐剂的组合；

[0021] 所述含防腐剂的利用微生物发酵植物蛋白制备木材胶黏剂的方法，包括以下步骤：

[0022] 1)按重量份比将植物蛋白与水在容器中混合均匀，控制温度为33-35℃；

[0023] 2)以pH调节剂调节pH值至5.0-6.0；

[0024] 3)加入乳酸菌，以30-60rpm的转速混合浆液，搅拌48-72h；

[0025] 4)升温至65-80℃，保温搅拌20-25min；

[0026] 5)迅速降温至33-35℃，加入防腐剂，继续搅拌30-35min后得到木材胶黏剂。

[0027] 本发明采用以上技术方案，以植物蛋白为主要原料，通过微生物(如乳酸菌等)发酵植物蛋白中的碳水化合物产生乳酸，可与植物蛋白在高温下形成交联(如美拉德反应)，提高木材胶黏剂固化后的耐水性。本发明制备方法简单，无毒环保，特别是在耐水性能上有明显的优势，适用范围广。

[0028] 本发明还具有以下优点：

[0029] 1、本发明无毒环保，制备得到的木材胶黏剂无游离甲醛释放，是环保型胶黏剂。

[0030] 2、本发明原料来源广、成本低，可再生，可用于制作胶合板，在热压温度为120-140℃，热压压力为0.8-1.0MPa，热压时间为1.2min/mm的热压工艺条件下，制作的杨木胶合板耐水性能达到GB/T 9846-2004中II类胶合板的要求。

[0031] 3、本发明生产工艺简单，易于实现工业化生产。

具体实施方式

[0032] 一种利用微生物发酵植物蛋白制备木材胶黏剂的方法，所述木材胶黏剂的原料组分及各组分的重量份为：植物蛋白100-200份，水400-800份，乳酸菌2-5份，防腐剂1.5-3份以及pH调节剂。

[0033] 所述植物蛋白为脱脂大豆粉、玉米蛋白粉、花生粉中的一种或两种以上的组合以任意比例混合。

[0034] 所述乳酸菌为乳酸杆菌、双歧杆菌、嗜热链球菌或其它产乳酸微生物。

[0035] 所述pH调节剂为盐酸、稀硫酸、柠檬酸、乳酸等酸性pH调节剂。

[0036] 所述水为蒸馏水或锅炉冷凝水。

[0037] 所述防腐剂为脱氢乙酸、脱氢乙酸钠、苯甲酸钠或水杨酸中的一种或多种防腐剂的组合；

[0038] 所述利用微生物发酵植物蛋白制备木材胶黏剂的方法，具体包括以下步骤：

[0039] 1)按重量份比将植物蛋白与水在容器中混合均匀，控制温度为33-35℃；

[0040] 2)以pH调节剂调节pH值至5.0-6.0；

[0041] 3)加入乳酸菌，以30-60rpm的转速混合浆液，搅拌48-72h；

[0042] 4)升温至65-80℃，保温搅拌20-25min；

[0043] 5)迅速降温至33-35℃，加入防腐剂，继续搅拌30-35min后得到木材胶黏剂。

[0044] 所述木材如立即使用，则无需添加防腐剂。

[0045] 实施例1

[0046] 一种利用微生物发酵植物蛋白制备木材胶黏剂的方法，包括以下步骤：

[0047] 1)按重量计，称取以下各组分：脱脂大豆粉150份，蒸馏水600份，乳酸杆菌3.5份，脱氢乙酸2份；

[0048] 2)将脱脂大豆粉与水在容器中混合均匀，控制温度为33-35℃；

[0049] 3)以盐酸调节pH值至5.5；

[0050] 4)加入乳酸杆菌，以45rpm的转速混合浆液，搅拌60h；

[0051] 5)升温至70℃，保温搅拌20min；

[0052] 6)迅速降温至35℃，加入脱氢乙酸，继续搅拌30min得到木材胶黏剂。

[0053] 本发明通过微生物发酵植物蛋白中的碳水化合物产生乳酸，可与植物蛋白在高温下形成交联，提高木材胶黏剂固化后的耐水性，本实施例制备的木材胶黏剂涂覆的杨木胶合板，耐水性强，与对照例的比较如下：

[0054] 表1胶合强度比较

[0055]  胶合强度
实施例1(添加乳酸杆菌) 0.89MPa
对照例1(未添加乳酸杆菌) 0MPa

[0056] 其中，对照例1的木材胶黏剂在制备过程中未添加乳酸杆菌，其它原料组分及工艺同实施例1。

[0057] 由表1可知，本实施例1和对照例1制备的木材胶黏剂涂覆的杨木胶合板，在63℃温水中浸渍3h后，实施例1的样品在0.89MPa的应力作用下才出现开胶，而对照例1的样品全部分层，胶合强度为0Mpa，说明实施例1制备的木材胶黏剂固化后的耐水性能比对照例1有明显提高。

[0058] 实施例2

[0059] 一种利用微生物发酵植物蛋白制备木材胶黏剂的方法的制备方法包括以下步骤：

[0060] 1)按重量计，称取以下各组分：玉米蛋白粉100份，锅炉冷凝水400份，双歧杆菌2份，脱氢乙酸钠1.5份；

[0061] 2)将玉米蛋白粉与水在容器中混合均匀，控制温度为33-35℃；

[0062] 3)以稀硫酸调节pH值至5.0；

[0063] 4)加入双歧杆菌，以30rpm的转速混合浆液，搅拌48h；

[0064] 5)升温至65℃，保温搅拌20min；

[0065] 6)迅速降温至33℃，加入脱氢乙酸钠，继续搅拌30min后得到木材胶黏剂。

[0066] 本发明通过微生物发酵植物蛋白中的碳水化合物产生乳酸，可与植物蛋白在高温下形成交联，提高木材胶黏剂固化后的耐水性，本实施例制备的木材胶黏剂涂覆的杨木胶合板，耐水性强，与对照例的比较如下：

[0067] 表2胶合强度比较

[0068]  胶合强度
实施例2(添加双歧杆菌) 0.82MPa
对照例2(未添加双歧杆菌) 0MPa

[0069] 其中，对照例2的木材胶黏剂在制备过程中未添加双歧杆菌，其它原料组分及工艺同实施例2。

[0070] 由表2可知，本实施例2和对照例2制备的木材胶黏剂涂覆的杨木胶合板，在63℃温水中浸渍3h后，实施例2的样品在0.82MPa的应力作用下才出现开胶，而对照例2的样品全部分层，胶合强度为0MPa，说明实施例2制备的木材胶黏剂固化后的耐水性能比对照例2有明显提高。

[0071] 实施例3

[0072] 一种利用微生物发酵植物蛋白制备木材胶黏剂的方法的制备方法包括以下步骤：

[0073] 1)按重量计，称取以下各组分：花生粉200份，蒸馏水800份，嗜热链球菌5份，苯甲酸钠3份；

[0074] 2)将花生粉与水在容器中混合均匀，控制温度为33-35℃；

[0075] 3)以柠檬酸调节pH值至6.0；

[0076] 4)加入嗜热链球菌，以60rpm的转速混合浆液，搅拌72h；

[0077] 5)升温至80℃，保温搅拌25min；

[0078] 6)迅速降温至33-35℃，加入苯甲酸钠，继续搅拌35min后得到木材胶黏剂。

[0079] 本发明通过微生物发酵植物蛋白中的碳水化合物产生乳酸，可与植物蛋白在高温下形成交联，提高木材胶黏剂固化后的耐水性，本实施例制备的木材胶黏剂涂覆的杨木胶合板，耐水性强，与对照例的比较如下：

[0080] 表3胶合强度比较

[0081]  胶合强度
实施例3(添加嗜热链球菌) 0.92MPa
对照例3(未添加嗜热链球菌) 0MPa

[0082] 其中，对照例3的木材胶黏剂在制备过程中未添加嗜热链球菌，其它原料组分及工艺同实施例3。

[0083] 由表3可知，本实施例3和对照例3制备的木材胶黏剂涂覆的杨木胶合板，在63℃温水中浸渍3h后，实施例3的样品在0.92MPa的应力作用下才出现开胶，而对照例3的样品全部分层，胶合强度为0MPa，说明实施例3制备的木材胶黏剂固化后的耐水性能比对照例3有明显提高。

[0084] 实施例4

[0085] 一种利用微生物发酵植物蛋白制备木材胶黏剂的方法的制备方法包括以下步骤：

[0086] 1)按重量计，称取以下各组分：脱脂大豆粉70份，玉米蛋白粉80份，蒸馏水700份，乳酸杆菌3份，水杨酸2份；

[0087] 2)将脱脂大豆粉、玉米蛋白粉与水在容器中混合均匀，控制温度为33-35℃；

[0088] 3)以乳酸调节pH值至5.5；

[0089] 4)加入乳酸杆菌，以560rpm的转速混合浆液，搅拌48h；

[0090] 5)升温至750℃，保温搅拌20min；

[0091] 6)迅速降温至33-35℃，加入水杨酸，继续搅拌30min得到木材胶黏剂。

[0092] 本发明通过微生物发酵植物蛋白中的碳水化合物产生乳酸，可与植物蛋白在高温下形成交联，提高木材胶黏剂固化后的耐水性，本实施例制备的木材胶黏剂涂覆的杨木胶合板，耐水性强，与对照例的比较如下：

[0093] 表4胶合强度比较

[0094]  胶合强度
实施例4(添加乳酸杆菌) 0.85MPa
对照例4(未添加乳酸杆菌) 0MPa

[0095] 其中，对照例4的木材胶黏剂在制备过程中未添加乳酸杆菌，其它原料组分及工艺同实施例4。

[0096] 由表4可知，本实施例4和对照例4制备的木材胶黏剂涂覆的杨木胶合板，在63℃温水中浸渍3h后，实施例4的样品在0.85MPa的应力作用下才出现开胶，而对照例4的样品全部分层，胶合强度为0MPa，说明实施例4制备的木材胶黏剂固化后的耐水性能比对照例4有明显提高。

[0097] 实施例5

[0098] 一种利用微生物发酵植物蛋白制备木材胶黏剂的方法的制备方法包括以下步骤：

[0099] 1)按重量计，称取以下各组分：脱脂大豆粉50份、玉米蛋白粉55份、花生粉65份，蒸馏水800份，乳酸杆菌5份，脱氢乙酸3份；

[0100] 2)将脱脂大豆粉、玉米蛋白粉、花生粉与水在容器中混合均匀，控制温度为33-35℃；

[0101] 3)以稀硫酸调节pH值至5.0；

[0102] 4)加入乳酸杆菌，以60rpm的转速混合浆液，搅拌72h；

[0103] 5)升温至80℃，保温搅拌25min；

[0104] 6)迅速降温至35℃，加入脱氢乙酸，继续搅拌35min后得到木材胶黏剂。

[0105] 本发明通过微生物发酵植物蛋白中的碳水化合物产生乳酸，可与植物蛋白在高温下形成交联，提高木材胶黏剂固化后的耐水性，本实施例制备的木材胶黏剂涂覆的杨木胶合板，耐水性强，与对照例的比较如下：

[0106] 表5胶合强度比较

[0107]  胶合强度
实施例5(添加乳酸杆菌) 0.90MPa
对照例5(未添加乳酸杆菌) 0MPa

[0108] 其中，对照例5的木材胶黏剂在制备过程中未添加乳酸杆菌，其它原料组分及工艺同实施例5。

[0109] 由表5可知，本实施例5和对照例5制备的木材胶黏剂涂覆的杨木胶合板，在63℃温水中浸渍3h后，实施例5的样品在0.9MPa的应力作用下才出现开胶，而对照例5的样品全部分层，胶合强度为0MPa，说明实施例5制备的木材胶黏剂固化后的耐水性能比对照例5有明显提高。

[0110] 实施例6

[0111] 一种利用微生物发酵植物蛋白制备木材胶黏剂的方法的制备方法包括以下步骤：

[0112] 1)按重量计，称取以下各组分：玉米蛋白粉100份，花生粉60份，锅炉冷凝水600份，乳酸杆菌5份；

[0113] 2)将玉米蛋白粉、花生粉与水在容器中混合均匀，控制温度为33-35℃；

[0114] 3)以盐酸调节pH值至6.0；

[0115] 4)加入乳酸杆菌，以30rpm的转速混合浆液，搅拌60h；

[0116] 5)升温至65℃，保温搅拌20min；

[0117] 6)迅速降温至35℃，继续搅拌30min得到木材胶黏剂。

[0118] 本发明通过微生物发酵植物蛋白中的碳水化合物产生乳酸，可与植物蛋白在高温下形成交联，提高木材胶黏剂固化后的耐水性，马上用本实施例制备的木材胶黏剂涂覆的杨木胶合板，耐水性强，与对照例的比较如下：

[0119] 表6胶合强度比较

[0120]  胶合强度
实施例6(添加乳酸杆菌) 0.95MPa
对照例6(未添加乳酸杆菌) 0MPa

[0121] 其中，对照例6的木材胶黏剂在制备过程中未添加乳酸杆菌，其它原料组分及工艺同实施例6。

[0122] 由表6可知，本实施例6和对照例6制备的木材胶黏剂涂覆的杨木胶合板，在63℃温水中浸渍3h后，实施例6的样品在0.95MPa的应力作用下才出现开胶，而对照例6的样品全部分层，胶合强度为0MPa，说明实施例6制备的木材胶黏剂固化后的耐水性能比对照例6有明显提高。

[0123] 以上所述实施例仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。