홍삼 분쇄의 신 가공 기술로서 비충격 분쇄방식인 cell cracker의 공장 적용 가능성을 제시하고 홍삼분말의 품질고급화에 기초자료로 활용하고자, 기존의 hammer mill(충격분쇄방식)과 cell cracker에 의한 분쇄방식으로 홍삼분말을 제조한 후 물성, 표면구조적 특성 및 관능적 특성을 측정하였다. 입도분석에서 sieve shaker로 분석한 결과, 100 mesh 이상은 모두 95%수준으로 비슷한 분포를 나타냈고 120 mesh 이상은 hammer mill로 분쇄한 홍삼분말이 높았으며 그 밖의 각 mesh별 입도분포는 큰 차이를 나타내지 않았다. Laser scattering analyzer로 분석한 결과 hammer mill로 분쇄한 홍분말의 입도분포는 최소 0.77$\mu\textrm{m}$에서 최대 128.07$\mu\textrm{m}$으로, cell cracker로 분쇄한 홍삼분말 4.24~180.07$\mu\textrm{m}$보다 분포가 넓었으며, 평균 입자 크기는 cell cracker로 분쇄한 홍삼분말이 크고 표준편차는 hammer mill로 분쇄한 홍삼분말이 크게 나타났다. 비표면적은 hammer mill로 분쇄한 홍삼분말이 1.42 $m^2$/g로 cell cracker로 분쇄한 홍삼분말 0.59 $m^2$/g보다 높게 나타났고, 표면구조적 특성은 hammer mill로 분쇄한 홍삼분말은 크고 작은 입자가 불균일하게 분포하고 있으며, 개별입자의 형태는 부등형의 거칠게 연마된 돌 모양에 가깝고 표면은 작고 부드러운 솜털모양을 하고 있는 반면에, cell cracker로 분쇄한 홍삼분말은 입자크기가 상대적으로 고르게 분포하고 있으며 개별입자의 형태는 부등형의 조각난돌 모양의 형태로 관찰되었다.
홍삼 분쇄의 신 가공 기술로서 비충격 분쇄방식인 cell cracker의 공장 적용 가능성을 제시하고 홍삼분말의 품질고급화에 기초자료로 활용하고자, 기존의 hammer mill(충격분쇄방식)과 cell cracker에 의한 분쇄방식으로 홍삼분말을 제조한 후 물성, 표면구조적 특성 및 관능적 특성을 측정하였다. 입도분석에서 sieve shaker로 분석한 결과, 100 mesh 이상은 모두 95%수준으로 비슷한 분포를 나타냈고 120 mesh 이상은 hammer mill로 분쇄한 홍삼분말이 높았으며 그 밖의 각 mesh별 입도분포는 큰 차이를 나타내지 않았다. Laser scattering analyzer로 분석한 결과 hammer mill로 분쇄한 홍분말의 입도분포는 최소 0.77$\mu\textrm{m}$에서 최대 128.07$\mu\textrm{m}$으로, cell cracker로 분쇄한 홍삼분말 4.24~180.07$\mu\textrm{m}$보다 분포가 넓었으며, 평균 입자 크기는 cell cracker로 분쇄한 홍삼분말이 크고 표준편차는 hammer mill로 분쇄한 홍삼분말이 크게 나타났다. 비표면적은 hammer mill로 분쇄한 홍삼분말이 1.42 $m^2$/g로 cell cracker로 분쇄한 홍삼분말 0.59 $m^2$/g보다 높게 나타났고, 표면구조적 특성은 hammer mill로 분쇄한 홍삼분말은 크고 작은 입자가 불균일하게 분포하고 있으며, 개별입자의 형태는 부등형의 거칠게 연마된 돌 모양에 가깝고 표면은 작고 부드러운 솜털모양을 하고 있는 반면에, cell cracker로 분쇄한 홍삼분말은 입자크기가 상대적으로 고르게 분포하고 있으며 개별입자의 형태는 부등형의 조각난돌 모양의 형태로 관찰되었다.
Cell cracking method using a non-collision was evaluated for the possibility of new red ginseng grinding technique. Based on particle size distribution analysis by 1size shaker, the ratios of 100 mesh penetrated particles were 94.9% for hammer mill (group A) and 95.6% for cell crack (group B). The r...
Cell cracking method using a non-collision was evaluated for the possibility of new red ginseng grinding technique. Based on particle size distribution analysis by 1size shaker, the ratios of 100 mesh penetrated particles were 94.9% for hammer mill (group A) and 95.6% for cell crack (group B). The ratio of 120 mesh penetrated particle of group A was higher than that in group B. The particle size distributions for 100 mesh non-penetrated Powder between 2 groups were not significantly different, and particle size distribution analysis by laser scattering analyzer showed that the particle size ranges were 0.77~128.07 ${\mu}{\textrm}{m}$ for group A and 4.24~180.07 ${\mu}{\textrm}{m}$ for group B. The Particle size distribution in group A was more broad than that in group B. The mean particle size in group B was larger than that in group A, while the standard deviation of particle size distribution in group B was less than that in group A. Structural surface characteristics, in group A, particle size distribution was broad and the distribution curve was amorphous. The structure of individual particles was similar to unequal stone which was roughly grinded and had soft cotton-like surface. In the contrary, in group B, particle size distribution was relatively narrow and also individual size particles were ubiquitously distributed. The structure of individual particles was unequal cut stone shape.
Cell cracking method using a non-collision was evaluated for the possibility of new red ginseng grinding technique. Based on particle size distribution analysis by 1size shaker, the ratios of 100 mesh penetrated particles were 94.9% for hammer mill (group A) and 95.6% for cell crack (group B). The ratio of 120 mesh penetrated particle of group A was higher than that in group B. The particle size distributions for 100 mesh non-penetrated Powder between 2 groups were not significantly different, and particle size distribution analysis by laser scattering analyzer showed that the particle size ranges were 0.77~128.07 ${\mu}{\textrm}{m}$ for group A and 4.24~180.07 ${\mu}{\textrm}{m}$ for group B. The Particle size distribution in group A was more broad than that in group B. The mean particle size in group B was larger than that in group A, while the standard deviation of particle size distribution in group B was less than that in group A. Structural surface characteristics, in group A, particle size distribution was broad and the distribution curve was amorphous. The structure of individual particles was similar to unequal stone which was roughly grinded and had soft cotton-like surface. In the contrary, in group B, particle size distribution was relatively narrow and also individual size particles were ubiquitously distributed. The structure of individual particles was unequal cut stone shape.
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문제 정의
본 연구는 분말 제품의 품질에 큰 영향을 미치는 분쇄 방법을 개선하여 고품질 홍삼 분말 제품을 얻고자 수행하였다. 분 쇄 장치는 기존의 충격식 hammer mill과 신기술인 비충격식 COi cell cracker-1- 이용하였으며, 분쇄 방법에 따른 분말 제품의 입도, 비 표면적 및 표면구조 등을 조사하여 두 방법의 차이를 규명하여 , CO2 cell cracker의 실용화 가능성에 대한 결과를 얻었기에 보고하는 바이다.
본 연구는 분말 제품의 품질에 큰 영향을 미치는 분쇄 방법을 개선하여 고품질 홍삼 분말 제품을 얻고자 수행하였다. 분 쇄 장치는 기존의 충격식 hammer mill과 신기술인 비충격식 COi cell cracker-1- 이용하였으며, 분쇄 방법에 따른 분말 제품의 입도, 비 표면적 및 표면구조 등을 조사하여 두 방법의 차이를 규명하여 , CO2 cell cracker의 실용화 가능성에 대한 결과를 얻었기에 보고하는 바이다.
제안 방법
Laser 회절법에 의한 입도분석 : 홍삼 분말 0.2 g을 분산 매(ethanol) 100 mL에 희석한 후 초음파(50W)로 분산 시켜 Laser scattering particle size analyzer(SALD-2000, Japan)를 사용하여 홍삼 분말 개개의 입자크기를 측정하여 입도 분포를 구하였다(11).
비 표면적 (Specific surface area) 조사 : 홍삼 분말 약 0.5 g을 취하여 비 표면적 분석기 (ASAP 2000, Micromitrics, USA) 내부에 장착된 시험관에 투입한 다음 헬륨(He)으로 충 진하고 80℃에서 48시간 건조하여 수분을 완전히 제거한 후 분석한 후 비 표면적을 구하였다(11).
1과 같이 연속적으로 3단 배열된 hammer mill을 이용하여 Table 1과 같은 조건으로 건식(乾式) 분쇄한 후 시료로 사용하였다. 수세는 정제수를 이용하여 살수 세척하였고, 건조는 송풍 건 조기(55~60℃, 72시간)에서 수분함량 10.2%까지 건조하였으며, 조쇄는 hammer mill(3, 540 RPM, 25 mesh screen, Dae Ga Machine Co., Korea)을 이용하였다.
표준 채에 의한 입도 조사 : 홍삼 분말 100 g을 정밀하게 취하여 60, 80, 100, 120 mesh의 체 (sieve)가 네 층으로 쌓여 있는 Sieve shaker(V-2, Japan)에 놓고 10분간 진탕한 후 각 체에 잔류 된 홍삼 분말의 무게를 평 량하여 입도 분포를 구하였다.
홍삼 분말의 표면구조는 홍삼 분말을 stage에 carbon 양면 tape를 이용하여 접 착시 킨 후 고진공증착기 (Polaron SC 502 sputter coater)에서 gold coating 한 후 주사 현미 경 (Scanning Electron Microscope, DSM960A, Zeiss, Germany)을 이용하여 50배, 200배 및 500배로 확대하여 관찰하였고, 또한 입자가 고르게 분포된 부분을 선택하여 1,000배로 확대하여 관찰하였다 (11).
홍삼분쇄의 신가공 기술로 서 비 충격 분쇄 방식인 cell cracker의 공장 적용 가능성을 제시 하고 홍삼분말의 품질고 급화에 기초자료로 활용하고자, 기존의 hammer mill(충격 분쇄방식)과 cell cracker에 의한 분쇄방식으로 홍삼분말을 제조한 후 물성, 표면 구조적 특성 및 관능적 특성을 측정하였다. 입도 분석에서 sieve shaker로 분석한 결과, 100 mesh 이상은 모두 95% 수준으로 비슷한 분포를 나타냈고 120 mesh 이상은 hammer mill로 분쇄한 홍삼분말이 높았으며 그 밖의 각 mesh 별 입도분포는 큰 차이를 나타내지 않았다.
대상 데이터
본 실험에 사용한 홍삼은 한국인삼공사에서 1999년도에 수매한 6년근 수삼을 홍삼 제조 규정 에 준하여 홍삼으로 제조하였고, 시료 개 체간의 차이를 줄이기 위하여 크기와 굵기가 비슷한 것을 선별하여 홍삼 분말용 시료로 사용하였다.
홍삼 시료 250 kg을 수서 I, 건조, 조쇄(粗碎)한 후 Fig. 1과 같이 연속적으로 3단 배열된 hammer mill을 이용하여 Table 1과 같은 조건으로 건식(乾式) 분쇄한 후 시료로 사용하였다. 수세는 정제수를 이용하여 살수 세척하였고, 건조는 송풍 건 조기(55~60℃, 72시간)에서 수분함량 10.
홍삼 시료 250 kg을 수세, 건조, 조쇄(粗碎)한 후 Fig. 1의 COa cell cracker(CC 300-60, Hydro, German; 이하 Cell cracker로 함)를 이용하여 Table 1과 같은 조건으로 건식 (乾 式) 분쇄한 후 시료로 사용하였다. 기타 처 리조건은 hammer mill 방법과 같다.
성능/효과
분쇄 방법에 따른 홍삼 분말의 입도 분포를 sieve shaker로 분석한 결과는 Table 2와 같다. Hammer mill과 cell cracker로 분쇄한 홍삼 분말의 100 mesh 이하의 입도 분포는 거의 비슷하였으며, 120 mesh 이상은 각각 90.4%와 88.3%로 hammer mill로 분쇄한 홍삼 분말이 약 2.1%로 높게 나타나 상대적으로 작은 입자가 많음을 알 수 있는 반면에 100 mesh 부근에서는 cell cracker로 분쇄한 홍삼 분말이 높게 나타나 큰 차이는 아니지만 분포도가 약간 집중화가 되어있으며, hammer mill로 분쇄한 분말은 작은 입자에서부터 큰 입 자까지 분포도가 넓게 나타났다. 그 밖의 각 mesh 별 입 도분포는 큰 차이를 나타내지 않았다.
입도 분석에서 sieve shaker로 분석한 결과, 100 mesh 이상은 모두 95% 수준으로 비슷한 분포를 나타냈고 120 mesh 이상은 hammer mill로 분쇄한 홍삼분말이 높았으며 그 밖의 각 mesh 별 입도분포는 큰 차이를 나타내지 않았다. Laser scattering analyzer로 분석한 결과 hammer mill로 분쇄 한 홍 삼분말의 입도 분포는 최소 0.77 um에서 최대 128.07 Hm으로, cell cracker로 분쇄한 홍삼분말 4.24-180.07 Um보다 분포가 넓었으며 , 평균 입자 크기는 cell cracker로 분쇄한 홍삼분말이 크고 표준편차는 hammer mill로 분쇄한 홍삼분말이 크게 나타났다. 비표면적은 hammer mill로 분쇄 한 홍삼분말 이 1.
그리고 이 중 입자가 가장 큰 개별입 자를 중심으로 다시 100배로 확대하여 관찰한 결과 hammer mill로 분쇄한 홍삼 분말이 cell cracker로 분쇄한 홍삼 분말보다 불균일한 입도 분포를 하고 있으며, 개별입자의 형태는 부 등 형의 거칠게 연마된 돌 모양에 가깝고 표면은 작고 부드러운 솜털 모양을 하고 있는 반면에, cell cracker로 분쇄한 홍삼 분말은 입자크기가 상대적으로 고르게 분포하고 있으며 개별입자의 형태는 부 등 형의 조각난 돌 모양의 형태로 관찰되었다. 개별입자 형태를 좀 더 자세히 관찰하기 위하여 이것을 500배, 1000배로 확대하여 관찰한 결과 상기와 같은 입자 형태를 더욱더 선명하게 볼 수 있었다. 이러한 결과들은 Laser 회절법에 의한 입도분석에서 cell cracker로 분쇄한 홍삼분 말 입자가 균일성 있게 나타나 품질관리 측면에서 좋을 것으로 사료된다.
분말을 50배로 확대하여 관찰한 결과 hammer mill로 분쇄한 홍삼 분말은 cell cracker로 분쇄한 홍삼 분말보다 크고 작은 입자가 불균일하게 분포하고 있으며, cell cracker로 분쇄한 홍삼 분말은 상대적으로 고른 입 도 분포를 하고 있었다. 그리고 이 중 입자가 가장 큰 개별입 자를 중심으로 다시 100배로 확대하여 관찰한 결과 hammer mill로 분쇄한 홍삼 분말이 cell cracker로 분쇄한 홍삼 분말보다 불균일한 입도 분포를 하고 있으며, 개별입자의 형태는 부 등 형의 거칠게 연마된 돌 모양에 가깝고 표면은 작고 부드러운 솜털 모양을 하고 있는 반면에, cell cracker로 분쇄한 홍삼 분말은 입자크기가 상대적으로 고르게 분포하고 있으며 개별입자의 형태는 부 등 형의 조각난 돌 모양의 형태로 관찰되었다. 개별입자 형태를 좀 더 자세히 관찰하기 위하여 이것을 500배, 1000배로 확대하여 관찰한 결과 상기와 같은 입자 형태를 더욱더 선명하게 볼 수 있었다.
24 Jim 미 만의 작은 입자가 나타나지 않고 분포가 집중됨을 알 수 있었다. 또한 평균입자 크기는 47.46 Um으로 상대적으로 큰 입 자크기를 가졌으며 , 표준편 차는 2.18 로 분포의 간격이 비교적 작음을 알 수 있었어, 이런 결과들 은 표준체를 이용한 입도분석 결과를 입증해 주고 있다. 따라서 cell cracker로 분쇄한 홍삼분말의 경우 품질관리 측면 및 홍삼분말을 이용한 제품개발시 효율성 이 좋을 것으로 판단된다.
3, 4, 5, 6과 같다. 분말을 50배로 확대하여 관찰한 결과 hammer mill로 분쇄한 홍삼 분말은 cell cracker로 분쇄한 홍삼 분말보다 크고 작은 입자가 불균일하게 분포하고 있으며, cell cracker로 분쇄한 홍삼 분말은 상대적으로 고른 입 도 분포를 하고 있었다. 그리고 이 중 입자가 가장 큰 개별입 자를 중심으로 다시 100배로 확대하여 관찰한 결과 hammer mill로 분쇄한 홍삼 분말이 cell cracker로 분쇄한 홍삼 분말보다 불균일한 입도 분포를 하고 있으며, 개별입자의 형태는 부 등 형의 거칠게 연마된 돌 모양에 가깝고 표면은 작고 부드러운 솜털 모양을 하고 있는 반면에, cell cracker로 분쇄한 홍삼 분말은 입자크기가 상대적으로 고르게 분포하고 있으며 개별입자의 형태는 부 등 형의 조각난 돌 모양의 형태로 관찰되었다.
07 Um보다 분포가 넓었으며 , 평균 입자 크기는 cell cracker로 분쇄한 홍삼분말이 크고 표준편차는 hammer mill로 분쇄한 홍삼분말이 크게 나타났다. 비표면적은 hammer mill로 분쇄 한 홍삼분말 이 1.42 m%로 cell cracker로 분쇄한 홍삼분말 0.59 nf/g보다 높게 나타났고, 표면 구조적 특성은 hammer mill로 분쇄한 홍삼분말은 크고 작은 입자가 불균일하게 분포하고 있으며, 개별 입자의 형태는 부등형의 거칠게 연마된 돌 모양에 가깝고 표면은 작고 부드러운 솜털 모양을 하고 있는 반면에, cell cracker로 분쇄한 홍삼분말은 입자크기가 상대적으로 고르게 분포하고 있으며 개별 입자의 형태는 부등형의 조각난 돌모양의 형태로 관찰되었다.
홍삼분쇄의 신가공 기술로 서 비 충격 분쇄 방식인 cell cracker의 공장 적용 가능성을 제시 하고 홍삼분말의 품질고 급화에 기초자료로 활용하고자, 기존의 hammer mill(충격 분쇄방식)과 cell cracker에 의한 분쇄방식으로 홍삼분말을 제조한 후 물성, 표면 구조적 특성 및 관능적 특성을 측정하였다. 입도 분석에서 sieve shaker로 분석한 결과, 100 mesh 이상은 모두 95% 수준으로 비슷한 분포를 나타냈고 120 mesh 이상은 hammer mill로 분쇄한 홍삼분말이 높았으며 그 밖의 각 mesh 별 입도분포는 큰 차이를 나타내지 않았다. Laser scattering analyzer로 분석한 결과 hammer mill로 분쇄 한 홍 삼분말의 입도 분포는 최소 0.
후속연구
개별입자 형태를 좀 더 자세히 관찰하기 위하여 이것을 500배, 1000배로 확대하여 관찰한 결과 상기와 같은 입자 형태를 더욱더 선명하게 볼 수 있었다. 이러한 결과들은 Laser 회절법에 의한 입도분석에서 cell cracker로 분쇄한 홍삼분 말 입자가 균일성 있게 나타나 품질관리 측면에서 좋을 것으로 사료된다.
참고문헌 (12)
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