덱스트린이 울금 분말 형성에 미치는 영향
FBG 공정을 이용한 식품 산업
FBG 공정을 이용한 식품 산업에서 분말을 과립 화할 때 분말의 유동성 및 과립화를 촉진시키는 방법으로 덱스트린을 첨가하는 것이 일반적인 관행이며 또한 덱스트린은 앞서 확인 한 대로 과립 화제로서도 중요한 역할을 하며 본 연구에서는 덱스트린과 귀뚜라미의 경우 46 덱스트린과 울금 황칠의 경우 28로 혼합해 사용하였고 또한 덱스트린이 분말의 과립화에 미치는 영향을 확인하기 위해 덱스트린을 혼합하지 않은 100% 식품 분말과 비교하였고 발아현미 분말의 경우 덱스트린을 혼합하지 않았는데 이는 [Figure 4-1] (B)에서 확인할 수 있는 것과 같이 특정 수분율에서 분말 스스로 응집할 수 있기 때문에 추가적인 결착제를 넣어 주지 않았다.
덱스트린이 울금 과립에 미치는 영향
[Figure 4-3]은 100% 발아현미 원물의 FBG 과립화 공정 전후를 비교한 것이며 발아현미 분말이 덱스트린의 도움 없이 과립을 형성한 것을확인할 수 있었고 공정 온도는 약 15%의 수분율을 가진 발아현미의 유리 전이 온도보다 높은 35℃에서 진행되었고 입자가 분무된 물방울을 흡수하여 응집에 필요한 수분율에 도달했을 때 응집이 시작되었다고 가정할 수 있고 [Figure 4-4]의 (A)와 (B)는 FBG 공정 전후의 울금 분말을 비교한 것이며 (A)는 원물 그대로의 현미경 사진이며 (B)는 덱스트린 첨가 없이 원물만 FBG 공정을 거친 시료의 사진이며 발아현미와 달리 울금의 경우 에는 확실한 크기 차이가 없었으며 이는 유리 전이 온도가 존재하지 않는 울금 분말 자체로는 과립을 형성할 수 없음을 확인할 수 있고 [Figure 4-4]의 (C)와 같이 덱스트린을 첨가한 경우 첨가된 덱스트린의 영향으로 과립이 형성되었음을 명확하게 확인할 수 있고 덱스트린과 울금의 혼합 물의 경우 [Figure 4-2]의 덱스트린의 DSC 열 흐름 그래프를 기준으로 3 5℃에서 10% 이상의 수분율의 입자가 응집하기 시작한 것으로 가정할 수 있습니다.
덱스트린이 귀뚜라미 분말에 미치는 영향
마찬가지로 [Figure 4-5]의 황칠의 경우도 덱스트린의 도움 없이는 과립을 형성하지 않았지만 덱스트린을 첨가한 (C)의 경우 과립이 형성된 것을 확인할 수 있었으며 [Figure 4-5]의 (B)에서 황칠 분말의 크기가 약간 증가하였는데 이는 FBG 공정 중 황칠 분말이 분사되는 물방울에 의해 젖어 부피가 커지는 swelling 현상으로 보이며 이와 같은 거동은 목질계 원료에서 공통적으로 관찰되는 특징이며 덱스트린 없이 FBG 공정을 진행했던 울금과 황칠의 결과로부터 water bridge가 두 개의 입자 사이에 형성되어 입자를 연결한다는 주장 이 타당한지 의심스럽고 응집이 일어나지 않은 것으로 보아 단지 water bridge로 연결된 두 입자가 중력과 유동하는 기체에 대항하여 응집을 유지하기는 부적합하다고 판단되고 두 입자가 응집되려면 적어도 하나의 입자가 끈적해져 접촉한 두 입자의 경계에서 끈적한 결합을 형성해야만하며 귀뚜라미 분말의 경우 더 자세한 연구를 수행하였고 [Figure 4-6]의 (A) (B)는 귀뚜라미 분말의 FBG 공정 전후의 시료를 비교한 결과이며 앞서 언급한 분말들의 경우와 마찬가지로 덱스트린 없이는 FBG 공정 후 - 39 - 에도 과립이 형성되지 않았습니다.
덱스트린과 귀뚜라미 혼합물의 기화
[Figure 4-6]의 (C) (D)는 덱스트린과 귀뚜라미의 혼합물을 각각 35℃ 70℃의 공정 온도에서 10분간 운전 시킨 후의 과립 사진이며 70℃에서 짧은 시간 동안 큰 과립이 생성되었고 35℃의 공정 온도에서는 약간의 과립이 생성된 것을 관찰할 수 있고 이 결과는 stokes 수에 기초한 과립화 이론과 분명히 모순되고 식(1)의 stokes 수에 따르면 공정 온도가 높을수록 입자의 점도가 낮아지고 입자의 운동속도가 빠르기 때문에 고온에서 입자의 응집현상이 약하게 나타나야 하지만 실험 결과는 그 반대로 나타났으며 이와 같이 입자의 과립화 현상은 stokes 수에 기초한 기준보다는 입자가 유리 전이 온도를 초과하여 발생하는 표면의 점착 상태에 기초해야 하며 이런 접근은 입자의 젖음으로 응집이 유발되기 때문에 입자가 고무상 (rubbery state) 넘어 액체 상(liquid state)에 도달할 만큼 많이 젖어 있더 라도 응집을 유지한다는 것까지 포함하고 있고 따라서 입자가 점착성을 가지기 시작하는 수분율 이상에서는 무조건 응집이 가능하다고 판단하며 [Figure 4-6]의 (E) (F)는 덱스트린과 귀뚜라미의 혼합물을 각각 35℃ 70℃의 공정 온도에서 30분간 운전시킨 후의 과립 사진이며 이 경우 3 5℃에서 보다 70℃에서 입자 표면의 기화가 더 활발히 일어나므로 물의 기화가 중요하게 고려되어야 하며 더 높은 공정 온도는 입자의 건조를 가속시키고 입자의 수분율을 계속해서 유리 전이 온도가 나타나는 임계 수분율 아래로 낮추게 되고 때문에 장시간 고온에 노출된 입자는 건조하여 작은 충격에도 부서지기 쉽고 더 이상 끈적거리지 않아 응집이 유지되기 어렵고 이것이 [Figure 4-6]의 (F)의 과립이 (E) 보다 작은 이유입니다.