입도분포에 따른 고춧가루의 물리적 특성 변화를 살펴보기 위하여 이완밀도, 압축밀도, 압축시험, 안식각, 비회복성일 및 응력이완 특성을 살펴보았다. 이완밀도는 $0.34{\sim}0.45g/cm^3$ 범위에 있었으며, 다짐밀도는 $0.43{\sim}0.56g/cm^3$ 범위에 있었다. 하우스너 비는 청양품종의 $150{\mu}m$ 이하의 입도에서 1.531로 가장 높은 값을 나타내었으며, 응집성도 크게 나타났다. 압축성과 압축비는 각각 0.001351~0.004383 및 1.0062~1.0265 범위의 값을 나타내었고, 입도별 비회복성일은 69.16~90.24% 범위를 나타내었다. $k_2$ 값과 이완성은 청양품종 $425{\sim}300{\mu}m$ 입도에서 각각 1.74 및 44.92%로 가장 높았다. 안식각은 $32.84{\sim}49.84^{\circ}$ 범위를 나타내었다. $425{\sim}300{\mu}m$ 입도를 기준으로 입도가 작아지거나 커짐에 따라 물리적 특성 값이 변화하였다. $150{\mu}m$ 이하의 입도에서는 결착성과 다짐성 그리고 변형의 정도가 크게 나타났다. 따라서 작은 입도의 고춧가루를 수송, 저장할 때보다 각별한 주의가 필요할 것으로 판단된다.
입도분포에 따른 고춧가루의 물리적 특성 변화를 살펴보기 위하여 이완밀도, 압축밀도, 압축시험, 안식각, 비회복성일 및 응력이완 특성을 살펴보았다. 이완밀도는 $0.34{\sim}0.45g/cm^3$ 범위에 있었으며, 다짐밀도는 $0.43{\sim}0.56g/cm^3$ 범위에 있었다. 하우스너 비는 청양품종의 $150{\mu}m$ 이하의 입도에서 1.531로 가장 높은 값을 나타내었으며, 응집성도 크게 나타났다. 압축성과 압축비는 각각 0.001351~0.004383 및 1.0062~1.0265 범위의 값을 나타내었고, 입도별 비회복성일은 69.16~90.24% 범위를 나타내었다. $k_2$ 값과 이완성은 청양품종 $425{\sim}300{\mu}m$ 입도에서 각각 1.74 및 44.92%로 가장 높았다. 안식각은 $32.84{\sim}49.84^{\circ}$ 범위를 나타내었다. $425{\sim}300{\mu}m$ 입도를 기준으로 입도가 작아지거나 커짐에 따라 물리적 특성 값이 변화하였다. $150{\mu}m$ 이하의 입도에서는 결착성과 다짐성 그리고 변형의 정도가 크게 나타났다. 따라서 작은 입도의 고춧가루를 수송, 저장할 때보다 각별한 주의가 필요할 것으로 판단된다.
We evaluated physical properties such as density, compressive characteristics, irrecoverable work, and stress relaxation of red pepper powder with different particle sizes. The particle sizes showed a normal distribution in size, with a particle size of $150{\sim}600{\mu}m$ accounting for...
We evaluated physical properties such as density, compressive characteristics, irrecoverable work, and stress relaxation of red pepper powder with different particle sizes. The particle sizes showed a normal distribution in size, with a particle size of $150{\sim}600{\mu}m$ accounting for 70.95% of the particles in the Hanbando cultivar and 82.21% in the Cheongyang cultivar. Loose bulk density ranged between 0.34 and $0.45g/cm^3$, while tapped bulk density ranged between 0.43 and $0.56g/cm^3$. The Hausner ratio was highest (1.531) at a particle size below $150{\mu}m$ in the Cheongyang cultivar. The compressibility and compression ratios were 0.001351~0.004383 and 1.0062~1.0265, respectively. Irrecoverable work ranged between 69.16% and 90.24%. The $K_2$ value and stress relaxation characteristics were greatest (1.74 and 44.92%, respectively) at particle sizes of $300{\sim}425{\mu}m$ in the Cheongyang cultivar. The dynamic angle of repose was $32.84-49.84^{\circ}$. Overall, particle sizes below $150{\mu}m$ had the highest compactibility, cohesiveness, and transformation.
We evaluated physical properties such as density, compressive characteristics, irrecoverable work, and stress relaxation of red pepper powder with different particle sizes. The particle sizes showed a normal distribution in size, with a particle size of $150{\sim}600{\mu}m$ accounting for 70.95% of the particles in the Hanbando cultivar and 82.21% in the Cheongyang cultivar. Loose bulk density ranged between 0.34 and $0.45g/cm^3$, while tapped bulk density ranged between 0.43 and $0.56g/cm^3$. The Hausner ratio was highest (1.531) at a particle size below $150{\mu}m$ in the Cheongyang cultivar. The compressibility and compression ratios were 0.001351~0.004383 and 1.0062~1.0265, respectively. Irrecoverable work ranged between 69.16% and 90.24%. The $K_2$ value and stress relaxation characteristics were greatest (1.74 and 44.92%, respectively) at particle sizes of $300{\sim}425{\mu}m$ in the Cheongyang cultivar. The dynamic angle of repose was $32.84-49.84^{\circ}$. Overall, particle sizes below $150{\mu}m$ had the highest compactibility, cohesiveness, and transformation.
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문제 정의
따라서 본 연구에서는 고춧가루의 가공, 저장 및 수송 시 발생하는 유동특성을 예측하기 위하여 매운 고추와 맵지 않은 고추를 고추장용으로 분쇄한 후 입도분포를 측정하고 입도에 따른 밀도, 압축특성, 비회복성 일 및 응력이완 특성을 측정하였다.
제안 방법
100 mL 메스실린더에 30 g의 고춧가루를 깔때기로 부어 넣은 다음의 밀도를 이완 겉보기밀도(g/cm3)로 하였고 메스실린더를 5 cm의 높이에서 60회 자연낙하 시킨 후의 밀도를 충격 겉보기밀도(g/cm3)로 하였으며, 하우스너 비는 다음과 같은 방법으로 계산하였다(6,13).
)을 사용하였다. 고추장용 고춧가루를 만들기 위해 치형롤 분쇄기 6회 반복 분쇄 후 평롤 분쇄기로 15회 반복분쇄 하여 시료로 사용하였다. 분쇄된 시료는 암소 및 -18℃ 이하에서 보관하였으며, 데시케이터를 이용 하여 상온으로 온도 조절 후 실험을 실시하였다.
고추장용으로 분쇄된 고춧가루를 표준망이 설치된 로탑 시험기(Seive shaker CKHG 210, Dae Yang Eng. Co. Ltd., Seoul, Korea)로 20분간 진동체별 하여 ≥850, 600, 425, 300및 150≥ μm 입자크기별로 분리하여 실험에 사용하였다.
고춧가루 5 g을 원통형 용기에 넣고 5 kg/cm2까지 압축응력을 가할 때의 응력과 가한 압축응력을 제거할 때의 응력을 시간에 따라 측정한 다음 압축 일과 비 압축 일을 구하였으며, 회복되지 않은 일을 비회복성 일로 계산하였다(10,11)
고추장용 고춧가루를 만들기 위해 치형롤 분쇄기 6회 반복 분쇄 후 평롤 분쇄기로 15회 반복분쇄 하여 시료로 사용하였다. 분쇄된 시료는 암소 및 -18℃ 이하에서 보관하였으며, 데시케이터를 이용 하여 상온으로 온도 조절 후 실험을 실시하였다.
본 실험에 사용된 고추는 2009년도 충북 괴산 지역에서 재배 생산된 맵지 않은 고추(Hanbando cultivar)와 매운 고추(Cheongyang cultivar)를 사용하였다. 수분함량이 13%가되도록 열풍건조기를 이용하여 건조하였으며, 분쇄는 국내 재래시장에서 사용하는 방법을 이용하여 치형롤(Kyeong Chang Machinery Co. Ltd., Seoul, Korea)과 평롤(Kyeong Chang Machinery Co. Ltd.)을 사용하였다. 고추장용 고춧가루를 만들기 위해 치형롤 분쇄기 6회 반복 분쇄 후 평롤 분쇄기로 15회 반복분쇄 하여 시료로 사용하였다.
압축특성
압축시험은 5 g의 고춧가루를 원통형 용기에 넣은 후 레오메타(RT-3010D, Rheotech Co., Tokyo, Japan)로 2 mm/min의 속도로 5 kg/cm2까지 압축응력을 증가시키며 압축시험을 하였다. 여기서 가한 압축응력과 겉보기밀도는 다음과 같이 식으로 표현하였다(9)
입도분포에 따른 고춧가루의 물리적 특성 변화를 살펴보기 위하여 이완밀도, 압축밀도, 압축시험, 안식각, 비회복성일 및 응력이완 특성을 살펴보았다. 이완밀도는 0.
안식각은 Park 등(15)의 방법에 따라 측정하였다. 즉 깔때기를 통해 일시에 배출시킨 고춧가루는 원뿔모양으로 퇴적되는데, 이를 카메라를 이용하여 촬영하고 촬영된 영상을 Adobe Photoshop CS2(Adobe Systems Inc., San Jose, CA, USA) 프로그램을 이용하여 H와 D를 측정하였으며, 다음의 식을 이용하여 안식각을 구하였다.
대상 데이터
본 실험에 사용된 고추는 2009년도 충북 괴산 지역에서 재배 생산된 맵지 않은 고추(Hanbando cultivar)와 매운 고추(Cheongyang cultivar)를 사용하였다. 수분함량이 13%가되도록 열풍건조기를 이용하여 건조하였으며, 분쇄는 국내 재래시장에서 사용하는 방법을 이용하여 치형롤(Kyeong Chang Machinery Co.
데이터처리
4)Different superscripts in the same column are significantly different (p<0.05) by Duncan's multiple range test.
또한 요인들 간의 상관관계는 Pearson's correlation analysis를 통하여 분석하였다.
통계분석은 SPSS 통계프로그램(Statistical Package for the Social Science, Ver. 12.0, SPSS Inc., Chicago, IL, USA) 을 이용하여 각 측정군의 평균과 표준편차를 산출하고 처리 간의 차이 유무를 one-way ANOVA(analysis of variation) 로 분석한 뒤 Duncan's multiple range test를 이용하여 유의성을 검정하였다.
이론/모형
고춧가루 5 g을 원통형 용기에 넣고 5 kg/cm2까지 압축응력을 가한 후 변형을 일정하게 유지하면서 시간에 따른 응력의 변화를 측정하였으며(12,16), 응력이완 곡선을 Peleg(9, 16)의 방법에 따라 다음과 같이 직선화시켰다.
안식각은 Park 등(15)의 방법에 따라 측정하였다. 즉 깔때기를 통해 일시에 배출시킨 고춧가루는 원뿔모양으로 퇴적되는데, 이를 카메라를 이용하여 촬영하고 촬영된 영상을 Adobe Photoshop CS2(Adobe Systems Inc.
성능/효과
425～300 μm 입도를 기준으로 입도가 커지거나 작아질수록 비회복성 일이 커지는 것으로 나타났으며, 150 μm 이하의 입도에서 외부의 응력에 대한 흡수력과 변형의 정도가 가장 크게 나타났다.
k2 값과 이완성은 청양품종 425～300 μm 입도에서 각각 1.74 및 44.92%로 가장 높았다.
고춧가루의 이완성을 살펴보면 22.44～44.92%의 범위를 보였는데(Table 4) 한반도품종에서는 입도별 분리 전 시료에서 28.61%로 가장 높았으며, 850 μm 이상의 입도에서 22.44%로 가장 낮은 값을 나타내었다.
고춧가루의 입도별 회복되는 일은 4.58～7.67 mJ의 범위를 보였는데 한반도품종에서는 850 μm 이상의 입도에서 7.03 mJ로 가장 높았으며, 입도별 분리 전 시료에서 4.58 mJ로 가장 낮은 값을 나타내었다(p<0.05).
91°로 가장 작은 값을 나타내었다. 안식각 역시 특정 입도를 기준으로 입도가 커지거나 작아질 수록 안식각이 커지는 것으로 나타났으며, 한반도품종과 청양품종 간에는 유의적 차이가 없었다. 식품분말의 안식각에 대한 연구에서도 코코아 분말의 안식각은 25～37.
0099로 가장 낮은 압축비를 나타내었다. 압축성과 마찬가지로 품종과 관계없이 특정 입도를 기준으로 입도가 커지거나 작아질수록 압축비가 커지는 것으로 나타났으며, 한반도품종보다는 청양품종에서 이러한 경향이 보다 뚜렷하게 나타났다.
531로 가장 높은 값을 나타내었으며, 응집성도 크게 나타났다. 압축성과 압축비는 각각 0.001351～0.004383 및 1.0062～1.0265 범위의 값을 나타내었고, 입도별 비회복성일은 69.16～90.24% 범위를 나타내었다. k2 값과 이완성은 청양품종 425～300 μm 입도에서 각각 1.
이완성이 큰 것은 탄성체의 성질이 크다는 것을 의미하며, 다공성이 큰 시료가 탄성체의 성질을 더 많이 갖는 것으로 알려져 있어(17) 청양품종의 425～300 μm 입도를 갖는 고춧가루가 탄성체의 성질을 많이 가지고 있는 것으로 나타났다.
하우스너 비는 청양품종의 150 μm 이하의 입도에서 1.531로 가장 높은 값을 나타내었으며, 응집성도 크게 나타났다.
14로 가장 낮은 값을 나타내었다. 하우스너 비와 마찬가지로 품종에 관계없이 특정 입도를 기준으로 입도가 커지거나 작아질 수록 a값이 증가하는 것으로 나타났다. a값은 직선에 대한 기울기로서 응집성을 의미하는데(6), 150 μm 이하의 입도에서 가장 큰 값을 보여 다른 입도에 비해 응집성이 큰 것으로 나타났다.
한반도품종과 청양품종으로 분쇄한 고추장용 고춧가루의 입도별 이완밀도는 Table 1에서 보는 바와 같이 0.34～0.45 g/cm3의 범위를 나타내었으며, 입도별 분리 전 고춧가루에서는 한반도품종이 0.45 g/cm3 그리고 청양품종이 0.42 g/ cm3로 높게 나타났다. 입도별로 분리한 고춧가루에 대하여 한반도품종은 850～150 μm의 입도에서 0.
한반도품종의 입도별 다짐밀도는 300～150 및 150 μm 이하의 입도에서 모두 0.51 g/cm3으로 가장 크게 나타났으며, 850 μm 이상의 입도에서는 0.43 g/cm3로 낮게 나타났다(p<0.05).
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
식품분말은 무슨 정보가 필요한가?
식품분말은 분말 자체가 가지는 다양한 이화학적 특성으로 인하여 취급 시 유동성을 비롯한 물리적 특성에 많은 영향을 미치므로 가공공정 시 분말에 대한 정보가 필요하다 (1,2). 유동성을 가지는 분말은 저장 중에 고결화가 발생하는데 경제적으로 중요성을 갖는 저 수분식품, 의약, 비료 및 사료 산업에 해로운 현상으로 알려져 있다(3).
식품의 흐름을 방해하는 힘은 무엇이 있는가?
식품의 흐름을 방해하는 힘에는 마찰, 입자들끼리 결합하여 일어나는 응집, 입자 및 시스템 벽 사이에 끌어당기는 힘과 입자 인터루킨이 있으며(5), 미세분말의 집단성질은 언제나 상호 의존적이고, 원료물질의 물리화학적 특성, 개별입자의 기하학적 크기, 표면특성 그리고 전체계로서의 유래 등으로 결정된다. 이와 관련하여 식품분말의 물리적 특성에 관한 연구는 두드림과 진동 및 기계적 압착을 이용한 다짐특성(6), 저장기간에 따른 식품분말의 흐름특성(7), 온도, 상대 습도 및 저장과 관련한 식품분말의 특성에 대한 연구가 진행되었고, 식품분말의 고결화 현상에 대해 식품분말의 수분함량이 높고 저장기간이 길어지면 고결화 현상의 진행이 촉진 된다고 하였다(8).
본 실험에서의 입도분포에 따른 고춧가루의 물리적 특성 변화는 어떠하였는가?
입도분포에 따른 고춧가루의 물리적 특성 변화를 살펴보기 위하여 이완밀도, 압축밀도, 압축시험, 안식각, 비회복성일 및 응력이완 특성을 살펴보았다. 이완밀도는 0.34～0.45 g/cm3 범위에 있었으며, 다짐밀도는 0.43～0.56 g/cm3 범위에 있었다. 하우스너 비는 청양품종의 150 μm 이하의 입도에서 1.531로 가장 높은 값을 나타내었으며, 응집성도 크게 나타났다. 압축성과 압축비는 각각 0.001351～0.004383 및 1.0062～1.0265 범위의 값을 나타내었고, 입도별 비회복성일은 69.16～90.24% 범위를 나타내었다. k2 값과 이완성은 청양품종 425～300 μm 입도에서 각각 1.74 및 44.92%로 가장 높았다. 안식각은 32.84～49.84o 범위를 나타내었다. 425～300 μm 입도를 기준으로 입도가 작아지거나 커짐에 따라 물리적 특성 값이 변화하였다. 150 μm 이하의 입도에서는 결착성과 다짐성 그리고 변형의 정도가 크게 나타났다. 따라서 작은 입도의 고춧가루를 수송, 저장할 때보다 각별한 주의가 필요할 것으로 판단된다.
참고문헌 (22)
Fitzpatrick JJ, Ahrne L. 2005. Food powder handling and processing: Insustry problems, knowledge barriers and research opportunities. Chem Eng Process: Process Intensification 44: 209-214.
Peleg M. 1978. Flowability of food powders and methods for its evaluation-a review. J Food Process Eng 1: 303-328.
Malave J, Barbosa-Canovas GV, Peleg M. 1985. Comparison of the compaction characteristics of selected food powders by vibration, tapping and mechanical compression. J Food Sci 50: 1473-1476.
Peleg M. 1982. Physical characteristics of food powders. In Physical Properties of Foods. Peleg M, Bagley EB, eds. AVI Publishing Co., Inc., Westport, CT, USA. p 293.
Scoville E, Peleg M. 1981. Evaluation of the effects of liquid bridges on the bulk properties of model powders. J Food Sci 46: 174-177.
Oh SH, Hwang IG, Kim HY, Hwang CR, Park SM, Hwang Y, Yoo SM, Kim HR, Kim HY, Lee JS, Jeong HS. 2011. Quality characteristics by particle size of red pepper powders for pepper paste and Kimchi. J Korean Soc Food Sci Nutr 40: 725-730.
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