• 제목/요약/키워드: D-optimal experimental design

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모과잼 제조시 혼합물 실험계획법에 의한 재료 혼합비율의 최적화 (Optimization of Ingredients for the Preparation of Chinese Quince (Chaenomelis sinensis) Jam by Mixture Design)

  • 이은영;장명숙
    • 한국식품영양과학회지
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    • 제38권7호
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    • pp.935-945
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    • 2009
  • 본 연구에서는 다양한 약리적 효능에도 불구하고 현재 한정된 범위의 가공식품의 재료로 쓰이는 모과의 이용성을 증진시키고자하는 방안으로 모과잼을 제조해 보고자 혼합물 실험계획법으로(mixture design) 중 D-optimal design을 이용하였다. 실험에 사용한 모과의 수용성 펙틴 함량을 측정한 결과 4.32 mg/g이었다. 이는 잼을 만들기에는 적당하지 않은 수용성 펙틴 함량이므로 모과잼을 만들기 위해서는 펙틴을 첨가할 필요가 있음을 알 수 있었다. 잼 품질에 가장 영향을 미치는 모과, 펙틴과 설탕 첨가량을 독립변수로 설정하였고, 예비실험을 거쳐 모과 페이스트 $45{\sim}60%$, 펙틴 $1.5{\sim}4.5%$, 설탕 $45.5{\sim}63.5%$의 범위로 결정하였다. 14개의 실험 결과를 모델링화 하여 F-test를 통해 유의성을 검증한 결과 당도($^{\circ}Brix$), pH, 명도, 황색도, 총색차, 견고성은 각각의 인자들이 독립적으로 작용을 하는 linear 모델이, 퍼짐성, 적색도, 관능검사의 모든 항목에서는 각각의 인자들이 서로 교호작용을 하는 quadratic 모델이 결정되었다. 모델의 적합성을 분석한 결과 모든 항목에서 유의성을 보여주어 모델로서 적합함이 인정되었다. 반응표면과 trace plot의 결과 모과 페이스트 첨가량이 적고 설탕 첨가량이 많을수록 당도($^{\circ}Brix$)와 총색차는 증가하였고, 모과 페이스트와 펙틴의 첨가량이 많고 설탕 첨가량이 적을수록 원재료의 pH에 영향을 받아 pH는 낮아졌다. 퍼짐성과 견고성의 경우 모과 페이스트와 펙틴의 영향을 많이 받은 것으로 나타났다. 색도 중 명도와 적색도의 경우 모과 페이스트 첨가량이 많고 설탕 첨가량이 적을 수록 모과잼의 색이 밝고 붉은 것으로, 모과 페이스트와 설탕의 첨가량이 많을수록 황색도가 증가해 잼의 색이 노란 것으로 나타났다. 관능검사 결과에서는 모과 페이스트, 펙틴, 설탕을 적거나 많이 첨가할 경우에는 오히려 낮은 점수를 받았고, 모과 페이스트와 펙틴의 상호작용이 가장 크게 작용한 것으로 나타났다. 모과잼의 재료 혼합비의 최적화는 수치적 최적화와 모형적 최적화 결과를 통해 모과 페이스트 54.48%, 펙틴 2.45%, 설탕 53.07%로 결정되었고, 이 재료 배합비로 모과잼을 제조할 경우 모과의 이용성 향상과 모과잼의 산업화가 가능할 것으로 기대된다. 본 연구에서는 다양한 약리적효능에도 불구하고 현재 한정된 범위의 가공식품의 재료로 쓰이는 모과의 이용성을 증진시키고자하는 방안으로 모과잼을 제조하기 위하여 혼합물 실험계획법으로 최적의 재료 혼합비율을 찾아 고품질의 모과잼을 개발하고자 하였다.

품질분임조와 6시그마 결합을 통한 공정개선 - 제조업 사례를 중심으로 - (A Study on Process Improvement by Incorporating the Concept of Six-Sigma into Quality Circle Activity)

  • 김재희;두희용
    • 한국산학기술학회논문지
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    • 제8권3호
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    • pp.673-681
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    • 2007
  • 최근 새롭게 6시그마를 도입한 기업과 이미 장기간 품질분임조 활동을 진행해 왔던 제조업체를 중심으로 기존의 분임조 활동을 어떻게 6시그마와 연계시킬 것인지에 대한 논의가 활발한 상황이다. 본 연구는 품질분임조 활동과 6시그마를 결합한 절차를 실제 생산 공정 문제에 적용하고 그 효과를 입증하는 것을 목적으로 한다. 즉, 품질개선 활동의 단계적 절차를 수행함에 있어, 문제정의(Define), 측정(Measure), 분석(Analyze) 등의 초기 단계에서는 6시그마의 절차를, 개선(Improve)과 관리(Control)에 해당하는 후반부에서는 PDCA사이클을 중심으로 한 품질분임조 기법을 활용하였다. 특히 개선대상 과제(테마)를 선정함에 있어 계층의사결정(AHP)을 활용함으로써 보다 합리적인 의사결정을 추구하였으며, 실험계획법을 통해 공정 개선을 위한 최적의 대안을 선정하기도 하였다. 제안된 절차의 적용결과 불량률이 현저히 감소하고 상당한 비용절감의 효과가 있음을 확인할 수 있었다.

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고강도 철근콘크리트 보의 전단거동에 관한 연구 (A Study on Shear Behavior of High Strength Reinforced Concrete Beams)

  • 곽계환;박종건
    • 한국농공학회지
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    • 제40권5호
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    • pp.68-79
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    • 1998
  • In the years, the concern about high-strength concrete which is new material has been heightened as a result of active research and development. Recently, as the building structure has been being bigger, higher, longer and more specialized, the demand of material with high-strength concrete for building has been increasing. The demand of high -strength concrete is expected to increase with expansion of usage about the complex concrete structures such as bridge structure as well as nuclear plants, underground structures, hydraulic structures and arctic area sturctures. In this research, silica-fume was used as an admixture in order to get a high-strength concrete. Water/binder ration was limited no more than 18 percent and the amount of unit cement was increased. In this study, a number of trial in concrete mix was carried out to get optimal mix design, and the target slump with $10{\pm}2cm$ was set for in-situ construction. High-strength concrete with cylinder strength of 1,200kgf/$cm^2$ in the 28-days was produced and tested. The static test was carried out to measure the ultimate load, the initial load of flexural and diagonal cracking, crack patterns, fracture modes. The load versus strain and load versus deflection relations were obtained form the static test. The test results were compared with the shear strengths predicted by the equations of ACI code 318-89 and orther researchers. Based on the test results, shear strength equation of reinforced concrete beam using high strength concrete was proposed. Form an evaluation of the results of this experimental investigation, it was concluded that shear strength after diagonal tention cracking diminished with the increase in compressive strength for beams.

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직접분사식 소형 디젤엔진의 실린더내 스월 유동장에 미치는 흡기포트의 형상에 관한 연구 (A Study on the Effects of Intake Port Geometry on In-Cylinder Swirl Flow Field in a Small D.I. Diesel Engine)

  • 이기형;한용택;정해영;임영철
    • 한국자동차공학회논문집
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    • 제12권6호
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    • pp.38-45
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    • 2004
  • This paper studies the effects of intake port configuration on the swirl that is key parameter in the flow field of direct injection diesel engines. In-cylinder flow characteristics is known to have significant effects on fuel air mixing, combustion and emissions. To investigate the swirl flow generated by various intake ports, steady state flow tests were conducted to evaluate the swirl. Helical port geometry, SCV shape and bypass were selected as the design parameters to increase the swirl flow and parametric study was performed to choose the optimal port shape that would generate a high swirl ratio efficiently. The results revealed that a key factor in generating a high swirl ratio was to suitably control the direction of the intake air flow passing through the valve seat. For these purposes, we changed the distance of helical and tangential port as well as installed bypass near the valve seat and the effects of intake port geometry on in-cylinder flow field were visualized by a laser sheet visualization method. From the experimental results, we found that the swirl ratio and mass flow rate had a trade off relation. In addition, the result indicates that the bypass is a effective method to increase the swirl ratio without sacrificing mass flow rate.

두유박과 옥분 혼합물 압출성형 제조공정의 최적화 (Optimization of the Extrusion Processing Conditions of Soymilk Residue and Corn Grits Mixture)

  • 한규홍;김병용
    • 한국식품영양과학회지
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    • 제32권8호
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    • pp.1270-1277
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    • 2003
  • 두유박과 옥분 혼합물의 압출성형물을 제조하기 위한 공정 조건의 위하여 스크류 속도 150∼250 rpm, 혼합물의 수분함량 20∼30%, 온도 100∼15$0^{\circ}C$의 조건에서 압출 성형하고, 반응표면분석법 (RSM)을 이용하여 최적 조건을 분석하였다. 공정 조건에 따른 팽화율에서는 스크류 속도가 높고 수분함량이 낮을수록 팽화가 크게 일어났고, 수분함량이 많을수록 용적 밀도를 높이는 것으로 나타났다. 절단강도의 경우 수분 함량에 따라 감소하다 증가하는 추세를 보여주었고, WSI는 스크류 속도와 수분함량에 WAI는 수분함량과 온도에 많은 영향을 받았다. 색도에서는 b* 값을 제외하고는 유의적인 차이를 보이지 않았다. 각 조건별 실험결과를 반응표면분석을 한 결과 팽화율과 용적 밀도, WSI, b* 값은 linear모델로 결정되었고, 절단강도와 WAI는 quadratic 모델이 유의성을 나타내었다. 압출 성형 공정의 최적화는 결정된 반응식과 반응표면 그래프를 이용한 결과 수치 최적화에서는 스크류 속도 250 rpm, 수분함량 22.43%, 온도 128.16$^{\circ}C$이었고, 모형적 최적화에서는 desirability가 0.727인 스크류 속도 250 rpm, 수분함량 22.43%, 온도 128.02$^{\circ}C$로 결정되었다.

Synergetic effect of soluble whey protein hydrolysate and Panax ginseng berry extract on muscle atrophy in hindlimb-immobilized C57BL/6 mice

  • Han, Min Ji;Shin, Ji Eun;Park, Seok Jun;Choung, Se-Young
    • Journal of Ginseng Research
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    • 제46권2호
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    • pp.283-289
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    • 2022
  • Background: Sarcopenia, defined as loss of muscle mass and strength with age, becomes a public health concern as the elderly population increases. This study aimed to determine whether the mixture of soluble whey protein hydrolysate (WPH) and Panax ginseng berry extract (GBE) has a synergetic effect on sarcopenia and, if so, to identify the relevant mechanisms and optimal mixing ratio. Methods: In the first experiment, C57BL/6 mice were hindlimb immobilized for one-week and then administered WPH 800 mg/kg, GBE 100 mg/kg, WPH 800 mg/kg+ GBE 100 mg/kg mixture, and Fructus Schisandrae extract (SFE) 200 mg/kg for two weeks. In the second experiment, experimental design was same, but mice were administered three different doses of WPH and GBE mixture (WPH 800 mg/kg+ GBE 100 mg/kg, WPH 800 mg/kg+ GBE 90 mg/kg, WPH 1000 mg/kg+ GBE 75 mg/kg). Results: In the first experiment, we confirmed the synergetic effect of WPH and GBE on muscle mass and identified that GBE was more effective on the protein synthesis side, and WPH tended to be slightly more effective for protein degradation. In the second experiment, among three different ratios, the WPH 800 mg/kg+ GBE 100 mg/kg was most effective for muscle mass and strength. The mixtures activated muscle protein synthesis via PI3K/Akt/mTORc1 pathway and inhibited muscle protein degradation via suppressing ubiquitin-proteasome system (UPS) and autophagy-lysosome system (ALS), and these effects were more GBE dose-dependent than WPH. Conclusion: The WPH and GBE mixture having a synergetic effect is a potential agent to prevent sarcopenia.

폴리머 적층 시스템과 실험계획법을 이용한 다양한 공극 패턴에 따른 PCL 인공지지체의 제작 연구 (Fabrication of PCL Scaffolds According to Various Pore Patterns Using Polymer Deposition System and Design of Experiments)

  • 사민우;최선웅;이재욱;김종영
    • 대한기계학회논문집A
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    • 제41권7호
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    • pp.645-653
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    • 2017
  • 골 조직 공학에서 폴리카프로락톤(Polycaprolactone, PCL)은 생분해성 및 생체적합성의 합성고분자로서 인공지지체의 제작에 널리 이용되고 있는 생체재료 중 하나이다. 인공지지체의 제작에서 지지대폭은 생체 내/외 실험에서 공극 크기뿐만 아니라 공극률에도 영향을 미치기 때문에 지지대 폭을 일정하게 유지하는 것이 조직 재생에 중요하게 고려되는 부분이다. 본 연구에서는 온도, 공압, 이송 속도, 그리고 노즐 팁 높이를 이용하여 체계적이고 효율적인 인공지지체 제조 공정이 될 수 있도록 실험 계획법을 통해 최적 공정 조건을 탐색하였다. $150{\mu}m$ 지지대 폭을 가지는 PCL 인공지지체를 제작하는 것이 목표였으며, 한 가지의 공극 패턴이 아니라 다양한 공극 패턴에 따른 PCL 인공지지체를 제작하는 연구를 수행함으로써 모든 실험 그룹에서 지지대 폭이 일정함을 증명하였다.

가축 사체 매몰지 침출수 처리를 위한 Fenton 산화공정의 최적조건 (Optimal Condition of Operation Parameter for Livestock Carcass Leachate using Fenton Oxidation Process)

  • 안상우;정영철;유지영;민지은;이시진;박재우
    • 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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    • 제18권1호
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    • pp.26-35
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    • 2013
  • Outbreak of animal infectious diseases such as foot-and-mouth disease, avian influenza are becoming prevalent worldwide. For prevent the further infection, tremendous numbers of the infected or culled stocks are buried around farm. This burial method can generate a wide range of detrimental components such as leachate, nutrient, salt, and pathogenic bacteria, consequently. In this study, for the stabilization of livestock carcasses leachate, advanced oxidation processes utilizing the Fenton reaction was investigated in lab-scale experiments for the treatment for $COD_{Cr}$ of livestock carcass leachate. $COD_{Cr}$ reduction by the Fenton oxidation was investigated response surface methodology using the Box-Begnken methods were applied to the experimental results. A central composite design was used to investigate the effects of the independent variables of pH ($x_1$), dosage of $FeCl_2{\cdot}4H_2O$ ($x_2$) and dosage of $H_2O_2$ ($x_3$) on the dependent variables $COD_{Cr}$ concentration ($y_1$). A 1 M NaOH and $H_2SO_4$ was using for pH control, $FeCl_2{\cdot}4H_2O$ was used as iron catalyst and NaOH was used for Fenton reaction. The optimal conditions for Fenton oxidation process were determined: pH, dosage of $FeCl_2{\cdot}4H_2O$ and dosage of $H_2O_2$ were 3, 0.6 g (0.0151 M) and 7 mL(0.259 M), respectively. Statistical results showed the order of significance of the independent variables to be pH > initial concentration of ferrous ion > initial concentration of hydrogen peroxide.

Effect of Roughage Sources on Cellulolytic Bacteria and Rumen Ecology of Beef Cattle

  • Wora-anu, S.;Wanapat, Metha;Wachirapakorn, C.;Nontaso, N.
    • Asian-Australasian Journal of Animal Sciences
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    • 제20권11호
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    • pp.1705-1712
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    • 2007
  • The effect of different tropical feed sources on rumen ecology, cellulolytic bacteria, feed intake and digestibility of beef cattle was investigated. Four fistulated, castrated male crossbred cattle were randomly allocated to a $4{\times}4$ Latin square design. The treatments were: T1) urea-treated (5%) rice straw (UTS); T2) cassava hay (CH); T3) fresh cassava foliage (FCF); T4) UTS:FCF (1:1 dry matter basis). Animals were fed concentrates at 0.3% of body weight on a DM basis and their respective diets on an ad libitum basis. The experimental period was 21 days. The results revealed that the use of UTS, CH, FCF and UTS:FCF as roughage sources could provide effective fiber and maintain an optimal range of ruminal pH and $NH_3-N$. Total viable and cellulolytic bacterial populations were enhanced (p<0.05) with UTS as the roughage source. Animals fed FCF had a higher rumen propionate production (p<0.05) with a lower cellulolytic bacteria count. Moreover, three predominant cellulolytic bacteria species, namely Fibrobacter succinogenes, Ruminococcus albus and Ruminococcus flavefaciens, were found in all treatment groups. Roughage intake and total DM intake were highest with UTS (2.2 and 2.5% BW, respectively) as the roughage source (p<0.05). Nutrient intake in terms of organic matter intake (OMI) was similar in UTS, CH and UTS:FCF treatments (8.0, 6.8 and 8.7 kg/d, respectively), while crude protein intake (CPI) was enhanced in CH, FCF and UTS:FCF as compared to the UTS treatment (p<0.05). Digestion coefficients of DM and organic matter (OM) were similar among treatments, while the CP digestion coefficients were similar in CH, FCF and UTS:FCF treatments, but were higher (p<0.05) in CH than in UTS. CP and ADF digestible intakes (kg/d) were highest (p<0.05) on the CH and UTS treatments, respectively. It was also observed that feeding FCF as a full-feed resulted in ataxia as well as frequent urination; therefore, FCF should only be fed fresh as part of the feed or be fed wilted. Hence, combined use of FCF and UTS as well as CH and FCF were recommended.

반도체 공정용 칠러의 채널별 제어특성에 관한 실험적 연구 (Experimental Study on the Control Characteristics of Each Channel in a Semiconductor Chiller)

  • 김현중;권오경;차동안;김용찬
    • 대한기계학회논문집B
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    • 제35권12호
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    • pp.1285-1292
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    • 2011
  • 본 연구에서는 전자식 팽창밸브를 적용한 반도체 공정용 칠러에 관한 실험적 연구를 통해 시스템 특성을 파악하였다. 또한 온도 변화에 따른 신속한 대응을 할 수 있도록 온도상승 및 하강실험, 부하변화에 따른 온도영역별 제어정밀도 실험을 함으로써 각 제어 방식에 따른 운전 특성을 파악하였다. 온도상승 시 소비전력은 8.9 kW로 측정되었으며 CH1이 37.5분, CH2가 39.5분이 소요되었으며, 온도하강에는 총 26.5분이 소요되었다. 부분부하가 적용되는 경우 전부하가 적용되는 경우에 비해 제어정밀도의 변화폭이 큰 것으로 나타났으며 스텝모터 구동방식을 적용한 CH2의 제어정밀도가 상대적으로 우수한 것으로 나타났다. 냉각수를 이용한 냉각사이클 영역에서 소비전력은 1.8 kW로 냉동사이클을 적용한 방식에 비해 절반가량으로 감소된 것으로 나타났다. 본 연구는 실험결과를 바탕으로 반도체 공정용 칠러의 최적제어방안을 제시하였다.