건조방법에 따른 품종별 고춧가루의 물리적 특성을 알아보기 위하여 집단밀도, 압축특성, 쌓임각, 비회복성 일 및 응력이완 특성을 살펴보았다. 이완집단밀도는 0.4197~0.4274$g/cm^3$ 범위로 열풍건조 한반도품종이 큰 밀도를, 청양품종열풍건조가 작은 밀도를 나타내었다. 충격집단밀도는 0.523~0.586 $g/cm^3$ 범위로 원적외선건조 한반도 품종이 큰 밀도를 나타내었고 한반도품종 천일건조가 0.523 $g/cm^3$로 작았다. 하우스너 비는 1.225~1.370의 범위를 보였으며, 두 품종모두 원적외선 건조에서 큰 값을 나타내었다. 압축성은0.00157~0.00225 범위로 한반도품종 원적외선건조가 큰 압축성을 나타내었다. 압축비는 0.971~1.032의 범위로 열풍건조가 크게 나타났으며, 품종에 따라서는 한반도품종이 큰값을 나타내었다. 안식각은 37.47{\sim}$42.38^{\circ}$ 범위로 열풍건조가 큰 값을 나타내었으며, 비회복성 일은 76.0~81.7%의 범위로 건조방법에 따른 차이는 작았지만 한반도품종이 청양품종에 비해 큰 값을 보였다. $k_2$값은 1.20~1.24 범위로 건조방법 및 품종 간 차이는 작았으며, 이완성은 13.41~24.31%범위로 원적외선 건조가 큰 값을 보였고 건조 방법별로 청양품종이 큰 값을 나타내었다.
건조방법에 따른 품종별 고춧가루의 물리적 특성을 알아보기 위하여 집단밀도, 압축특성, 쌓임각, 비회복성 일 및 응력이완 특성을 살펴보았다. 이완집단밀도는 0.4197~0.4274$g/cm^3$ 범위로 열풍건조 한반도품종이 큰 밀도를, 청양품종열풍건조가 작은 밀도를 나타내었다. 충격집단밀도는 0.523~0.586 $g/cm^3$ 범위로 원적외선건조 한반도 품종이 큰 밀도를 나타내었고 한반도품종 천일건조가 0.523 $g/cm^3$로 작았다. 하우스너 비는 1.225~1.370의 범위를 보였으며, 두 품종모두 원적외선 건조에서 큰 값을 나타내었다. 압축성은0.00157~0.00225 범위로 한반도품종 원적외선건조가 큰 압축성을 나타내었다. 압축비는 0.971~1.032의 범위로 열풍건조가 크게 나타났으며, 품종에 따라서는 한반도품종이 큰값을 나타내었다. 안식각은 37.47{\sim}$42.38^{\circ}$ 범위로 열풍건조가 큰 값을 나타내었으며, 비회복성 일은 76.0~81.7%의 범위로 건조방법에 따른 차이는 작았지만 한반도품종이 청양품종에 비해 큰 값을 보였다. $k_2$값은 1.20~1.24 범위로 건조방법 및 품종 간 차이는 작았으며, 이완성은 13.41~24.31%범위로 원적외선 건조가 큰 값을 보였고 건조 방법별로 청양품종이 큰 값을 나타내었다.
This study investigated the bulk properties of red pepper powders according to drying method and variety. Bulk density, compressive characteristics, irrecoverable work, dynamic angle, and stress relaxation were investigated. Loose bulk density ranged between 0.420 $g/cm^3$ for Cheongyang ...
This study investigated the bulk properties of red pepper powders according to drying method and variety. Bulk density, compressive characteristics, irrecoverable work, dynamic angle, and stress relaxation were investigated. Loose bulk density ranged between 0.420 $g/cm^3$ for Cheongyang cultivar and 0.427 $g/cm^3$ for Hanbando cultivar by hot-air drying. The highest tapped bulk density was 0.586 $g/cm^3$ for Hanbando cultivar by far-infrared drying and the lowest value was 0.523 $g/cm^3$ for Hanbando cultivar by sun drying. Hausner ratio reached a maximum value of 1.370 for Hanbando cultivar by far-infrared drying. Compressibility ranged between 0.0016 for Cheongyang cultivar by sun drying and 0.0023 for Hanbando cultivar by far-infrared drying. Compression ratio reached a maximum value of 1.032 for Hanbando cultivar by hot-air drying. Dynamic angle of repose ranged between 37.47 and $42.97^{\circ}$. Irrecoverable work ranged between 76.0 and 81.7%. Relaxation reached a maximum value of 24.31% for Cheongyang cultivar by far-infrared drying.
This study investigated the bulk properties of red pepper powders according to drying method and variety. Bulk density, compressive characteristics, irrecoverable work, dynamic angle, and stress relaxation were investigated. Loose bulk density ranged between 0.420 $g/cm^3$ for Cheongyang cultivar and 0.427 $g/cm^3$ for Hanbando cultivar by hot-air drying. The highest tapped bulk density was 0.586 $g/cm^3$ for Hanbando cultivar by far-infrared drying and the lowest value was 0.523 $g/cm^3$ for Hanbando cultivar by sun drying. Hausner ratio reached a maximum value of 1.370 for Hanbando cultivar by far-infrared drying. Compressibility ranged between 0.0016 for Cheongyang cultivar by sun drying and 0.0023 for Hanbando cultivar by far-infrared drying. Compression ratio reached a maximum value of 1.032 for Hanbando cultivar by hot-air drying. Dynamic angle of repose ranged between 37.47 and $42.97^{\circ}$. Irrecoverable work ranged between 76.0 and 81.7%. Relaxation reached a maximum value of 24.31% for Cheongyang cultivar by far-infrared drying.
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문제 정의
따라서 본 연구에서는 건조방법별 고춧가루의 분말특성을 살펴보기 위하여 일반적으로 사용되고 있는 세 가지의 건조방법(열풍 건조, 원적외선 건조 및 천일 건조)으로 건조한 후 고추장용으로 동일하게 분쇄한 고춧가루의 분말특성을 살펴보고 각각의 건조방법이 고춧가루 유동특성에 미치는 영향에 대해 살펴보고자 하였다.
제안 방법
건조방법에 따른 고춧가루 5 g을 원통형 용기에 넣고 5 kg/cm2까지 압축응력을 가한 후 변형을 일정하게 유지하면서 시간에 따른 응력의 변화를 측정하였으며(12,18), 응력이완 곡선을 Peleg(18,19)방법에 따라 다음과 같이 직선화시켰다.
건조방법에 따른 품종별 고춧가루의 물리적 특성을 알아보기 위하여 집단밀도, 압축특성, 쌓임각, 비회복성 일 및 응력이완 특성을 살펴보았다. 이완집단밀도는 0.
압축시험은 건조방법별로 분쇄된 고춧가루 5 g을 원통형 용기에 넣은 후 레오메타(RT-3010D, Tokyo, Japan)로 20mm/min의 속도로 5 kg/cm2까지 압축응력을 증가시키며 압축을 하였다. 여기서 가한 압축응력과 다짐밀도는 다음과 같이 식으로 표현하였다(17).
홍고추 형태로 구매한 시료는 6 kg씩 소분하여 열풍건조, 원적외선 건조 및 천일건조 방법으로 최종수분함량이 15%가 될 때까지 건조하였다. 열풍건조 (BOPP-1.5, Shin Heung Industry Co., Cheongju, Korea)는 60℃에서 12시간 건조하였고, 원적외선건조(Far-infrared dryer, KEC SYSTEM Co. Ltd., Cheongju, Korea)는 60℃에서 10시간, 천일건조는 비닐하우스 내에서 10일 동안 건조를 실시하였다. 건조된 시료는 씨를 완전히 제거한 후 평롤 분쇄기(Kyeong Chang Machinery Co.
즉, 깔때기를 통해 일시에 배출시킨 고춧가루는 원뿔모양으로 퇴적되는데, 이를 카메라를 이용하여 촬영하고, 촬영된 영상을 Adobe Photoshop CS2(Adobe) 프로그램을 이용하여 시료퇴적물 높이(H)와 시료퇴적물 밑면의 직경(D)을 측정하였으며, 식 (7)을 이용하여 안식각(θd)을 구하였다.
집단밀도는 이완집단밀도와 충격집단밀도로 표시하였다. 즉, 이완집단밀도(g/cm3)는 100 mL 메스실린더에 30 g의 고춧가루를 깔때기로 부어 넣은 상태에서 측정하였으며, 충격집단밀도(g/cm3)는 이완집단밀도를 측정한 후 메스실린더를 5 cm의 높이에서 60회 자연낙하 시킨 후 측정하였다. 하우스너 비는 다음과 같은 방법으로 계산하였다(16).
본 실험에 사용된 고추는 캡사이신 함량에 따라 매운 고추인 청양품종과 안 매운 고추인 한반도품종으로 2011년도에 충북 단양과 전북 무주에서 각각 재배된 것을 충북 청주 재래시장에서 구입하여 사용하였다. 홍고추 형태로 구매한 시료는 6 kg씩 소분하여 열풍건조, 원적외선 건조 및 천일건조 방법으로 최종수분함량이 15%가 될 때까지 건조하였다. 열풍건조 (BOPP-1.
대상 데이터
건조된 시료는 씨를 완전히 제거한 후 평롤 분쇄기(Kyeong Chang Machinery Co., Ltd, Seoul, Korea)를 이용하여 고추장용(850～150 μm)으로 분쇄하여 실험에 사용하였고, 실험 전 모든 시료는 수분함량을 동일하게 조정하여 암소 및 -18℃ 이하에서 보관하면서 실험에 사용하였다.
본 실험에 사용된 고추는 캡사이신 함량에 따라 매운 고추인 청양품종과 안 매운 고추인 한반도품종으로 2011년도에 충북 단양과 전북 무주에서 각각 재배된 것을 충북 청주 재래시장에서 구입하여 사용하였다. 홍고추 형태로 구매한 시료는 6 kg씩 소분하여 열풍건조, 원적외선 건조 및 천일건조 방법으로 최종수분함량이 15%가 될 때까지 건조하였다.
데이터처리
1)Means in the same column with the different superscripts are significantly different (p<0.05) by Duncan's multiple range test.
통계처리는 SPSS 통계프로그램(Statistical Package for the Social Science, Ver. 12.0, SPSS Inc., Chicago, IL, USA) 을 이용하여 각 측정군의 평균과 표준편차를 산출하고 Duncan's multiple range test로 유의성을 검정하였다.
이론/모형
건조방법별 고춧가루의 안식각은 Park 등(20)의 방법에 따라 측정하였다. 즉, 깔때기를 통해 일시에 배출시킨 고춧가루는 원뿔모양으로 퇴적되는데, 이를 카메라를 이용하여 촬영하고, 촬영된 영상을 Adobe Photoshop CS2(Adobe) 프로그램을 이용하여 시료퇴적물 높이(H)와 시료퇴적물 밑면의 직경(D)을 측정하였으며, 식 (7)을 이용하여 안식각(θd)을 구하였다.
성능/효과
7%의 범위로 건조방법에 따른 차이는 작았지만 한반도품종이 청양 품종에 비해 큰 값을 보였다. k2값은 1.20～1.24 범위로 건조 방법 및 품종 간 차이는 작았으며, 이완성은 13.41～24.31%범위로 원적외선 건조가 큰 값을 보였고 건조방법별로 청양 품종이 큰 값을 나타내었다.
70° 범위이었다는 연구결과(15)와 유사하게 나타났다. 건조방법에 따라서는 열풍건조가 안식각이 가장 크게 나타났으며, 품종에 따라서는 뚜렷한 경향을 보이지 않았다. Peleg 등(4,17)에 따르면 안식각의 크기가 35～45° 범위일 경우 약간의 응집성이 있는 중간유동성을 갖는 분말특성을 나타낸다고 하였는데 본 실험에서도 유사한 결과를 나타내었다.
05). 건조방법에 따라서는 열풍건조가 압축 시 한 일이 작았으며, 품종별로는 한반도품종이 청양보다 높은 값을 나타내었다. 압축응력을 서서히 제거하면서 회복되는 일은 4.
건조방법에 따른 한반도 및 청양품종의 하우스너 비는 1.185～1.301 범위이었으며, 두 품종 모두 원적외선 건조에서 하우스너 비가 각각 1.301 및 1.279로 큰 값을 나타내는 것으로 보아 원적외선 건조 시 분말의 다짐특성이 크다는 것을 알 수 있다(p<0.05).
본 실험결과 k2값은 1.20～1.24 범위를 나타내었는데(p<0.05), 품종에 관계없이 원적외선 건조가 다른 건조방법에 비하여 높은 값을 나타내었지만, 큰 차이를 보이지는 않았다.
032의 범위로 열풍건 조가 크게 나타났으며, 품종에 따라서는 한반도품종이 큰 값을 나타내었다. 안식각은 37.47～42.38o 범위로 열풍건조가 큰 값을 나타내었으며, 비회복성 일은 76.0～81.7%의 범위로 건조방법에 따른 차이는 작았지만 한반도품종이 청양 품종에 비해 큰 값을 보였다. k2값은 1.
압축성은 건조방법 및 품종에 따라 0.00157～0.00225 범위의 값을 보였는데(p<0.05) 건조방법에 따라서는 원적외선건조 시료가 높은 압축성을 나타내었고, 품종에 따라서는 건조방법에 상관없이 한반도품종이 높았다.
건조방법에 따른 품종별 고춧가루의 물리적 특성을 알아보기 위하여 집단밀도, 압축특성, 쌓임각, 비회복성 일 및 응력이완 특성을 살펴보았다. 이완집단밀도는 0.4197～0.4274 g/cm3 범위로 열풍건조 한반도품종이 큰 밀도를, 청양품종 열풍건조가 작은 밀도를 나타내었다. 충격집단밀도는 0.
4274 g/cm3 범위로 열풍건조 한반도품종이 큰 밀도를, 청양품종 열풍건조가 작은 밀도를 나타내었다. 충격집단밀도는 0.523～0.586 g/cm3 범위로 원적외선건조 한반도 품종이 큰 밀도를 나타내었고 한반도품종 천일건조가 0.523 g/cm3로 작았다. 하우스너비는 1.
충격집단밀도는 이완된 분말에 충격을 가함으로써 분말 입자 사이의 공극이 감소됨에 따른 밀도를 나타내는데(15) 0.523～0.586 g/cm3 범위로 원적외선건조 한반도품종에서 높은 값을 나타내었으며, 천일건조 한반도품종이 0.523 g/ cm3로 낮은 값을 나타내었다(p<0.05).
품종과 건조방법에 따른 고춧가루의이완성은 13.41～24.31%의 값의 분포를 보였으며(p<0.05), 건조방법에 따라서는 품종에 관계없이 원적외선 건조가 높은 값을 나타내었으며, 품종별로는 한반도 품종보다 청양품종에서 이완성이 높게 측정되었다.
040범위를 보인다는 결과와 유사하였다. 품종에 따른 압축비는 원적외선 건조를 제외하고 한반도품종에서 높은 값을 나타내었으며, 건조방법에 따라서는 열풍건조의 압축비가 높게 나타났다. 식품분말의 저장시설의 유효 용적을 산출하는데 특히 중요한 안식각은 분말물성 중 가장 기본이 되는 역학적 특성중 하나인 마찰각의 일종으로(2) 건조방법에 따른 고춧가루의 안식각은 Table 2에서 보는 바와 같이 37.
후속연구
05) 건조방법에 따라서는 원적외선건조 시료가 높은 압축성을 나타내었고, 품종에 따라서는 건조방법에 상관없이 한반도품종이 높았다. 이러한 결과로 미루어 보아 원적외선 건조된 한반도품종의 고춧가루는 외부 충격이나 기계적인 힘에 의해 압축되는 비율이 높아 유동장애를 일으키기 쉽기 때문에 가공공정에서 취급 시 주의를 요해야 할 것으로 판단된다. 압축응력을 1 kg/ cm2까지 가했을 때의 밀도와 초기 밀도와의 비를 압축비로 나타낸 결과 0.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
식품분말의 이완집단밀도는 얼마인가?
현재까지 식품분말의 물리적 특성과 관련하여 진행된 연구로는 식품분말의 흡습력과 유동특성(5), 가스주입식 팽화 쌀가루의 물리적 특성(6), 식품분말의 유동특성, 고결방지제 첨가가 식품의 유동성의 미치는 효과(7), 입자크기가 다른두 종류의 식품분말을 혼합하여 가공 또는 저장 시 발생되는 유동특성의 변화(8), 저장기간의 따른 식품분말의 흐름특성 (9) 등에 관한 연구가 진행되었다. 또한 식품분말의 이완집단밀도는 0.3～0.8 g/cm3이며, 공극률은 40～80%로 충격 및 압축에 의한 밀도변화가 쉽게 일어날 수 있다고 하였다(10). 유동성이 작은 분말은 압축성이 크고, 유동성이 큰 분말은 압축성이 작으며(11,12), 수분함량이 높을수록 비회복성일이 크고, 압축분말에 대한 흐름성과 전단특성에 관한 연구가 진행되었다(13).
식품분말이 응집성을 가짐으로써 발생할 수 있는 문제는?
식품분말의 복잡한 물리적 특성은 가공과 취급 그리고 품질에 영향을 미치는데 이러한 물리적 특성은 분말의 가공과정이나 저장기간 동안에 온도, 습도 및 압력 등과 같은 환경적 요인들에 의하여 원래 식품이 가지고 있는 특성의 크고 작은 변화를 초래하게 된다(2,3). 대부분의 식품분말은 응집성을 가지고 있어 작은 충격에도 입자사이의 상호 다짐에 의하여 기계적 저항을 일으키고 유동장애를 발생시킬 수 있으므로 식품분말의 제조, 저장, 포장 및 수송에 필요한 기계적 장치의 설계 및 제작 시 취급하는 분말의 물리적 특성에 관한 분석이 필요하다(1,4).
식품분말에서 유동성과 압축성의 관계는?
8 g/cm3이며, 공극률은 40～80%로 충격 및 압축에 의한 밀도변화가 쉽게 일어날 수 있다고 하였다(10). 유동성이 작은 분말은 압축성이 크고, 유동성이 큰 분말은 압축성이 작으며(11,12), 수분함량이 높을수록 비회복성일이 크고, 압축분말에 대한 흐름성과 전단특성에 관한 연구가 진행되었다(13). 고춧가루의 물리적 특성과 관련된 연구로는 품종과 재배지역에 따라 고춧가루의 유동성 및 응집성의 차이를 나타낸다는 연구(14)와 고춧가루의 입도에 따라서도 크고 작은 물리적 특성의 차이가 발생된다는 연구(15)만이보고되었을 뿐 건조방법에 따른 고춧가루의 물리적 특성에 관한 연구는 찾아보기 어려운 실정이다.
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