선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
문제 정의
- Sucrose첨가가 옥수수 전분호액의 레올로지 특성에 미치는 영향에 대하여 평가하였다. 전분호액은 sucrose 첨가에 관계없이 전단담화 비뉴턴 거동(n = 0.
- 본 연구에서는 제어전단응력 rheometer를 사용하여 sucrose-옥수수전분 복합시스템에서의 전분호액을 여러 sucrose 농도범위(0-30%)에서 정상유동특성 및 동적점탄 특성을 측정함으로써 sucrose첨가가 옥수수 전분호액의 레올로지 특성에 미치는 영향에 대하여 분석하였다.
제안 방법
- 5% 옥수수 전분용액 (w/w)과 sucrose를 혼합한 분산액은 전분용액에 대해 0, 10, 20, 30% 농도로 sucrose를 첨가하여 실온에서 30분 동안 교반하여 제조되었다. 이들 분산용액은 jacket vessel에서 자석교반기를 사용하여 교반하면서 95℃로 30분간 가열하였으며 가열이 끝난 시료는 즉시 rheometer로 옮겨져서 호화 전분 분산액의 레올로지 특성이 측정되었다.
- 실험에 앞서 변형력과 변형률 사이에 선형관계가 나타나는 구간을 결정하기 위해 1Hz에서 stress sweep가 수행되었으며 여기서 선형 점탄성 구간에 있는 15Pa의 변형력이 결정되어 이 변형력에서 전분호액의 동적 점탄성 수치들이 얻어졌다. 동적 점탄성 실험은 O.l-lOHz 범위내에서 frequency sweep에 의하여 수행되었으며 저장탄성률(storage modulus, G')과 손실탄성률(loss modu lus, Gn) 및 복소점도(complex viscosity, η*)를 측정하였다. 옥수수 전분호액의 정상유동특성 및 동적 점탄성 측정 데이타는 TA Rheometer Data Analysis Software(version VI.
- 대해 0, 10, 20, 30% 농도로 sucrose를 첨가하여 실온에서 30분 동안 교반하여 제조되었다. 이들 분산용액은 jacket vessel에서 자석교반기를 사용하여 교반하면서 95℃로 30분간 가열하였으며 가열이 끝난 시료는 즉시 rheometer로 옮겨져서 호화 전분 분산액의 레올로지 특성이 측정되었다.
- 전분호액의 thixotropic 거동은 전단속도를 증가하다가 감소시키면서 전단응력의 변화를 측정함으로써 얻어졌다. Fig.
- 전분호액의 동적 점탄성 측정 (dynamic viscoelasticity)은 95℃ 전분호액을 25℃로 설정된 TA Rheometer(AR 1000, TA Instruments Inc., USA)의 plate-plate system(직경: 4 cm,gap: 500 μm)을 사용하여 수행되었다. 실험에 앞서 변형력과 변형률 사이에 선형관계가 나타나는 구간을 결정하기 위해 1Hz에서 stress sweep가 수행되었으며 여기서 선형 점탄성 구간에 있는 15Pa의 변형력이 결정되어 이 변형력에서 전분호액의 동적 점탄성 수치들이 얻어졌다.
-
정상유동특성 측정
정상유동특성은 95℃ 전분호액을 10, 25, 40, 55℃로 설정된 Carri-Med CSL 100 Rheometer(TA Instruments, New Castle, DE, USA)의 plate-plate system(직경: 4cm, gap: 500μm)을 사용하여 0.4-1000 s1의 광범위한 전단속도 (γ)범위에서 전단응력(σ)을 측정하였다. 여기에서 얻은 σ와 γ로부터 power law 모델식, Casson 모델식, Herschel-Bulkley 모델식에 적용되어 유동성지수(flow behavior index, n), 점조도지수(consistency index, K), 및 항복응력(yield stress) 등 레올로지 매개변수들이 얻어졌다.
대상 데이터
- 본 연구에 사용된 옥수수전분(수분함량 12%)은 (주)삼양제넥스로부터 제공받았으며 전분에 첨가되는 sucrose는 양리화학 제품을 사용하였다.
이론/모형
- 이는 전분호액이 비뉴튼 유체임을 의미한다. 따라서 sucrose 첨가에 따른 전분호액의 정상유동특성은 power law 모델, Casson 모델 및 Her-schael-Burkley 모델식에 의해 유동성지수(n, nh), 점조도 지수(K, Kh), 및 항복응력(σDC, σh)이 결정되었다(Table 1). 이들 전분호액들은 넓은 전단속도 범위 내에서 높은 결정계수 (R2= 0.
- 4-1000 s1의 광범위한 전단속도 (γ)범위에서 전단응력(σ)을 측정하였다. 여기에서 얻은 σ와 γ로부터 power law 모델식, Casson 모델식, Herschel-Bulkley 모델식에 적용되어 유동성지수(flow behavior index, n), 점조도지수(consistency index, K), 및 항복응력(yield stress) 등 레올로지 매개변수들이 얻어졌다.
- l-lOHz 범위내에서 frequency sweep에 의하여 수행되었으며 저장탄성률(storage modulus, G')과 손실탄성률(loss modu lus, Gn) 및 복소점도(complex viscosity, η*)를 측정하였다. 옥수수 전분호액의 정상유동특성 및 동적 점탄성 측정 데이타는 TA Rheometer Data Analysis Software(version VI. 1.76)에 의해 각각 계산되었다.
성능/효과
- 59 kJ/mole을 나타내었고 농도가 증가함에 따라 감소하는 경향을 나타내었다. 적용된 주파수(ω)범위에서 저장탄성률(G')의 수치가 손실탄성률(G")보다 높게 나타났으며 sucrose의 농도가 증가함에 따라 감소하여 탄성 및 점성 성질을 감소시켜 주었다. 이들 동적데이터로부터 전분호액은 sucrose 첨가에 의해 더욱 약한겔과 같은 구조적 성질을 나타냄을 알 수 있었다.
- Thixotropic 거동은 전단시간에 따라 계속적으로 구조가 파괴되거나 재구성되고 있음을 의미하며 이때 hysteresis loop의 면적은 전단하는 동안 구조의 파괴정도를 나타낸다⑿. Fig. 3에서 보여주고 있듯이 전분호액은 sucrose의 첨가에 의해 hys-teresis loop의 면적이 감소하였으며, 또한 sucrose의 농도가증가함에 따라 hysteresis loop의 면적은 감소하였다. 특히 sucrose 30%를 첨가한 전분호액의 경우는 hysteresis loop를 거의 형성되지 않아서 전단시간에 따른 구조의 파괴가 거의 없는 것으로 나타났다.
- Sucrose을 첨가하지 않은 시료와 sucrose를 10%, 20%를 첨가한 시료들의 이동인자는 0.610, 0.465, 0.449으로 각각 나타났으며 sucrose 농도가 증가함에 따라 이동인자 수치는 감소하였다. 따라서 이들 결과로부터 옥수수 전분호액 시료들의 동적점탄성 수치에 이동인자를 적용함으로써 동적점탄성 수치로부터 정상유동성 수치가 예측될 수 있으며, 또한 sucrose 첨가 농도가 증가함에 따라 전분 분자간의 구조적 결합이 약한 전분호액이 형성됨을 알 수 있었다.
- Table 1에서 보여주고 있듯이 여러 온도(10, 25, 40, 55℃)에서 측정된 전분호액의 점조도 지수(K, Kh)와 항복응력 (σoc, σh) 수치들은 sucrose를 첨가하지 않은 전분호액에서 가장 높은 수치를 보여 주었으며, sucrose 첨가량이 증가함에 따라 감소하는 경향을 나타냈다. Ahmad와 WiUiams(1)는 당 첨가에 따른 sago 전분의 열적 특성 및 레올로지 특성 연구에서 당첨가 농도가 증가함에 따라 팽윤정도와 아밀로스 리칭(amylose leaching)이 감소하는 경향을 보여 주었으며, 특히 아밀로스리칭이 감소함에 따라 저장 탄성률이 감소함을 나타냈다.
- 56)에 있었으며 sucrose 농도가 증가함에 따라 n 값은 증가하는 경향을 나타냈다. 따라서 sucrose 농도가 증가함에 따라 약한 전단담화(shear-thinning) 유체거동을 나타내고 있음을 알 수 있었다.
- 일반적으로구조적 측면에서 볼 때 강한 겔인 경우 기울기(n', n")가 거의 "0"에 접근하지만 약한 겔이나 고농도의 용액인 경우 양(+)의 기울기를 나타낸다(13). 따라서 sucrose의 첨가에 의해 옥수수 전분호액은 더욱 약한 겔과 같은 구조적 성질을 나타냄을 알 수 있고 이러한 효과는 농도의 증가와 함께 비례함을 알 수 있었다. 따라서 옥수수 전분에 sucrose를 첨가하면 전분 분자내의 결합력이 약해져서 약한 겔을 형성하여 전분의 레올로지 특성을 개선할 수가 있음을 확인할 수 있었다.
- 따라서 sucrose의 첨가에 의해 옥수수 전분호액은 더욱 약한 겔과 같은 구조적 성질을 나타냄을 알 수 있고 이러한 효과는 농도의 증가와 함께 비례함을 알 수 있었다. 따라서 옥수수 전분에 sucrose를 첨가하면 전분 분자내의 결합력이 약해져서 약한 겔을 형성하여 전분의 레올로지 특성을 개선할 수가 있음을 확인할 수 있었다.
- 99). 따라서 온도가 겉보기 점도에 미치는 영향이 sucrose 첨가에 의해 영향을 받으며 sucrose농도가 증가함에 따라 온도에 의한 점도변화가 감소함을 알 수 있었다.
- 449으로 각각 나타났으며 sucrose 농도가 증가함에 따라 이동인자 수치는 감소하였다. 따라서 이들 결과로부터 옥수수 전분호액 시료들의 동적점탄성 수치에 이동인자를 적용함으로써 동적점탄성 수치로부터 정상유동성 수치가 예측될 수 있으며, 또한 sucrose 첨가 농도가 증가함에 따라 전분 분자간의 구조적 결합이 약한 전분호액이 형성됨을 알 수 있었다.
- 99)를 나타내면서 유동 모델식들에 모두 잘 적용되었다. 또한 n값은 sucrose의 첨가에 관계없이 1 보다 낮은 범위(0.36-0.56)에 있었으며 sucrose 농도가 증가함에 따라 n 값은 증가하는 경향을 나타냈다. 따라서 sucrose 농도가 증가함에 따라 약한 전단담화(shear-thinning) 유체거동을 나타내고 있음을 알 수 있었다.
- 그러나 Cox-Merz 원리는몇몇 합성 혹은 생체고분자 분산용액들에는 잘 적용되어 왔으나 엉김 (eiHanglemeiit) 및 응집 (aggregate)현상이 있는 생체고분자 용액이나 점착성(thickness) 및 퍼짐성 (spreadability)이 있는 유체 및 반고형 식품들에는 적용되지 않았다⒂. 본 연구에서 사용된 전분호액 또한 Cox-Merz 원리가 적용되지 않았으며 sucrose을 30%첨가한 시료를 제외하고는 η*가 ηa보다 높은 수치를 보여주면서 Inη*-Inω와 Inηa-Inγ 의 관계에서 오차가 발견되었다(Fig. 5). 일반적으로 이들 오차(η*>ηa)는 측정시 적용되는 변형율의 강도에 따른 시료의 구조파괴 정도를 의미한다.
- 적용된 주파수(ω)범위에서 저장탄성률(G')의 수치가 손실탄성률(G")보다 높게 나타났으며 sucrose의 농도가 증가함에 따라 감소하여 탄성 및 점성 성질을 감소시켜 주었다. 이들 동적데이터로부터 전분호액은 sucrose 첨가에 의해 더욱 약한겔과 같은 구조적 성질을 나타냄을 알 수 있었다. 그러므로 sucrose 첨가는 전분호액 내의 입자들의 재회합을 방해하여 전분호액의 레올로지 특성을 변화시킨다.
- 대하여 평가하였다. 전분호액은 sucrose 첨가에 관계없이 전단담화 비뉴턴 거동(n = 0.37-0.58)을 나타내었으며, 또한 sucrose의 농도가 증가함에 따라 점조도지수(K, Kh), 겉보기 점도(ηa,100)값은 크게 감소하였고 항복응력 (σoc, σh)도 감소하는 경향을 나타내었다. 전분호액의 겉보기점도에 대한 온도의존성은 Arrhenius식에 의하여 높은 상관관계를 나타내었으며, 활성화에너지는 각각 10.
- 58)을 나타내었으며, 또한 sucrose의 농도가 증가함에 따라 점조도지수(K, Kh), 겉보기 점도(ηa,100)값은 크게 감소하였고 항복응력 (σoc, σh)도 감소하는 경향을 나타내었다. 전분호액의 겉보기점도에 대한 온도의존성은 Arrhenius식에 의하여 높은 상관관계를 나타내었으며, 활성화에너지는 각각 10.80-15.59 kJ/mole을 나타내었고 농도가 증가함에 따라 감소하는 경향을 나타내었다. 적용된 주파수(ω)범위에서 저장탄성률(G')의 수치가 손실탄성률(G")보다 높게 나타났으며 sucrose의 농도가 증가함에 따라 감소하여 탄성 및 점성 성질을 감소시켜 주었다.
- 3에서 보여주고 있듯이 전분호액은 sucrose의 첨가에 의해 hys-teresis loop의 면적이 감소하였으며, 또한 sucrose의 농도가증가함에 따라 hysteresis loop의 면적은 감소하였다. 특히 sucrose 30%를 첨가한 전분호액의 경우는 hysteresis loop를 거의 형성되지 않아서 전단시간에 따른 구조의 파괴가 거의 없는 것으로 나타났다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.