Preparation of Seaweed Calcium Microparticles by Wet-grinding Process and their Particle Size Distribution Analysis

The main objective of this study was to establish optimum condition of wet grinding process for manufacturing microparticulated seaweed calcium. Process parameters such as concentration of forming agent, rotor speed, bead size, feed rate, and grinding time were adapted during wet-grinding of seaweed calcium. The particle size range of the raw seaweed calcium was 10-20 $\mu$m. The calcium particles were reduced to under 1 $\mu$m as nano scale after grinding. Gum arabic was suitable for forming agent and 5%(w/v) concentration was the most effective in grinding efficiency. A wet-grinding process operated at 4,000 rpm rotor speed, 0,4 mm bead size, and 0.4 L/hr feeding rate, respectively, produced less than 600 mm(>>90%)-sized particles. In batch systems, 8 cycles of grinding showed higher efficiency, but 20 min of grinding time in continuous processing was more efficient to reduce particle size than the batch processing. Based on the result, the optimum conditions of the wet grinding process were established: operation time of 20 minutes, rotor speed of 4,000 rpm, bead size of 0.4 mm, feed rate of 40 mL/min and 30% mixing ration with water. The size of the resulting ultra fine calcium particles ranged between 40 and 660 mm.

초미세습식분쇄공정의 공정변수에 따른 해조칼슘의 입자크기 분석

습식분쇄의 최적조건을 얻고자 부형제 종류, 농도, 습식 분쇄시 rotor speed, bead size, feed rate, 분쇄회수를 달리하여 분쇄한 결과, 부형제로는 gum arabic을 사용하여 5%의 농도로 첨가할 때 가장 좋은 분쇄효과를 나타내었다. Rotor speed를 달리하여 습식분쇄한 결과, rotor speed가 증가할수록 좋은 결과를 나타내어 4,000 rpm에서 가장 우수한 것으로 나타났다. 원료와 직접 부딪혀 분쇄를 하게 되는 bead는 0.4 mm의 크기를 사용하였을 때 가장 작은 사이즈로 분쇄되는 것으로 나타났다. 분쇄가 이루어지는 chamber내에 원료를 공급하는 비율에 따른 결과에서는 40 L/h 의 속도로 공급했을 때 가장 작은 입도분포를 보였다. 분쇄회수에 따른 영향은 횟수에 따라서는 8회 이상으로 분쇄하였을때 0.6 $\mu$m이하의 입도분포가 90% 이상으로 나타나 10회를 분쇄하였을때 가장 좋은 효과를 나타내었다. 연속운전과 비연속운전의 비교에서는 연속운전이 더 효율적이었으며 부형제 종류에 따른 영향은 gum arabic을 첨가하여 분쇄하였을때 가장 우수한 결과를 나타내었다. 따라서 적절한 농도와 종류의 부형제 사용과 rotor speed, bead size, feed rate, 용매와의 혼합비의 최적공정을 수립한 습식 분쇄기술로 초미세액상칼슘의 제조가 가능하였고, 습식분쇄기술을 식품가공기술로 활용할 수 있는 가능성을 확보하였다.