• 제목/요약/키워드: sorption isotherm

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가교화 후 효소처리(CLE) 찹쌀 전분의 물리화학적 특성 (Physicochemical Properties of Cross-linked and Partially Enzymatically Hydrolyzed (CLE) Waxy Rice Starch)

  • 유철;김성우;김종태;최성원;김병용;백무열
    • 한국식품과학회지
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    • 제40권3호
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    • pp.290-296
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    • 2008
  • 찹쌀 전분을 가교화 후 4가지 상업용 ${\alpha}$-amylase 효소와 반응시켜 CLE 찹쌀 전분을 제조하고 이들의 이화학적 특성을 연구하였다. CLE 찹쌀 전분의 팽윤력 및 용해도는 천연 찹쌀 전분에 비해 다소 증가되는 경향을 보였다. 등온흡습곡선에서는 CLE 처리에 따른 수분 감소현상을 보였으나 유의적인 차이는 없었다. RVA특성을 검토한 결과 Termamyl과 Liquozyme으로 처리한 찹쌀 전분은 전반적으로 효소에 의한 가수분해가 강하게 진행되어 온도에 따른 점도의 변화가 크게 나타나지 않았으며, Fungamyl과 Kleistase로 처리한 찹쌀 전분은 효소에 의한 가수분해가 상대적으로 미약하게 진행되어 가교화에 의한 특성을 더 많이 나타내었다. DSC 열적 특성의 경우 호화개시온도, 호화종결온도 그리고 호화온도범위, 호화 엔탈피 모두 각 전분간에 유의적인 차이가 나타나지 않았다. X-ray 회절 분석 결과 또한 CLE 찹쌀 전분과 천연 찹쌀 전분 모두 A형의 결정 형태를 나타내었고, 상대적 결정화도의 차이가 나타나지 않는 것으로 보아 가교화 및 가교화후 효소처리가 찹쌀 전분의 결정형영역에는 영향을 주지 않는 것으로 보여진다.

유청단백질로 만들어진 식품포장재에 관한 연구

  • 김성주
    • 한국유가공학회:학술대회논문집
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    • 한국유가공기술과학회 2002년도 제54회 춘계심포지움 - 우유와 국민건강
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    • pp.59-60
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    • 2002
  • Edible films such as wax coatings, sugar and chocolate covers, and sausage casings, have been used in food applications for years$^{(1)}$ However, interest in edible films and biodegradable polymers has been renewed due to concerns about the environment, a need to reduce the quantity of disposable packaging, and demand by the consumer for higher quality food products. Edible films can function as secondary packaging materials to enhance food quality and reduce the amount of traditional packaging needed. For example, edible films can serve to enhance food quality by acting as moisture and gas barriers, thus, providing protection to a food product after the primary packaging is opened. Edible films are not meant to replace synthetic packaging materials; instead, they provide the potential as food packagings where traditional synthetic or biodegradable plastics cannot function. For instance, edible films can be used as convenient soluble pouches containing single-servings for products such as instant noodles and soup/seasoning combination. In the food industry, they can be used as ingredient delivery systems for delivering pre-measured ingredients during processing. Edible films also can provide the food processors with a variety of new opportunities for product development and processing. Depends on materials of edible films, they also can be sources of nutritional supplements. Especially, whey proteins have excellent amino acid balance while some edible films resources lack adequate amount of certain amino acids, for example, soy protein is low in methionine and wheat flour is low in lysine$^{(2)}$. Whey proteins have a surplus of the essential amino acid lysine, threonine, methionine and isoleucine. Thus, the idea of using whey protein-based films to individually pack cereal products, which often deficient in these amino acids, become very attractive$^{(3)}$. Whey is a by-product of cheese manufacturing and much of annual production is not utilized$^{(4)}$. Development of edible films from whey protein is one of the ways to recover whey from dairy industry waste. Whey proteins as raw materials of film production can be obtained at inexpensive cost. I hypothesize that it is possible to make whey protein-based edible films with improved moisture barrier properties without significantly altering other properties by producing whey protein/lipid emulsion films and these films will be suitable far food applications. The fellowing are the specific otjectives of this research: 1. Develop whey protein/lipid emulsion edible films and determine their microstructures, barrier (moisture and oxygen) and mechanical (tensile strength and elongation) properties. 2. Study the nature of interactions involved in the formation and stability of the films. 3. Investigate thermal properties, heat sealability, and sealing properties of the films. 4. Demonstrate suitability of their application in foods as packaging materials. Methodologies were developed to produce edible films from whey protein isolate (WPI) and concentrate (WPC), and film-forming procedure was optimized. Lipids, butter fat (BF) and candelilla wax (CW), were added into film-forming solutions to produce whey protein/lipid emulsion edible films. Significant reduction in water vapor and oxygen permeabilities of the films could be achieved upon addition of BF and CW. Mechanical properties were also influenced by the lipid type. Microstructures of the films accounted for the differences in their barrier and mechanical properties. Studies with bond-dissociating agents indicated that disulfide and hydrogen bonds, cooperatively, were the primary forces involved in the formation and stability of whey protein/lipid emulsion films. Contribution of hydrophobic interactions was secondary. Thermal properties of the films were studied using differential scanning calorimetry, and the results were used to optimize heat-sealing conditions for the films. Electron spectroscopy for chemical analysis (ESCA) was used to study the nature of the interfacial interaction of sealed films. All films were heat sealable and showed good seal strengths while the plasticizer type influenced optimum heat-sealing temperatures of the films, 130$^{\circ}$C for sorbitol-plasticized WPI films and 110$^{\circ}$C for glycerol-plasticized WPI films. ESCA spectra showed that the main interactions responsible for the heat-sealed joint of whey protein-based edible films were hydrogen bonds and covalent bonds involving C-0-H and N-C components. Finally, solubility in water, moisture contents, moisture sorption isotherms and sensory attributes (using a trained sensory panel) of the films were determined. Solubility was influenced primarily by the plasticizer in the films, and the higher the plasticizer content, the greater was the solubility of the films in water. Moisture contents of the films showed a strong relationship with moisture sorption isotherm properties of the films. Lower moisture content of the films resulted in lower equilibrium moisture contents at all aw levels. Sensory evaluation of the films revealed that no distinctive odor existed in WPI films. All films tested showed slight sweetness and adhesiveness. Films with lipids were scored as being opaque while films without lipids were scored to be clear. Whey protein/lipid emulsion edible films may be suitable for packaging of powder mix and should be suitable for packaging of non-hygroscopic foods$^{(5,6,7,8,)}$.

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가교화 찹쌀전분의 물리화학적 성질 및 유과제조 특성 (Physicochemical Properties of Cross-linked Waxy Rice Starches and Its Application to Yukwa)

  • 유철;최현욱;김종태;안순철;최성원;김병용;백무열
    • 한국식품과학회지
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    • 제39권5호
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    • pp.534-540
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    • 2007
  • 유과 제조 시 제조 시간을 단축할 수 있는 소재를 개발하기 위하여 찹쌀전분을 $POCl_3$와 반응시켜 가교화 찹쌀전분을 제조하고 이들의 물리화학적 특성을 연구하였다. 가교화 찹쌀전분의 치환율은 0.04-2.73으로 나타났으며, 팽윤력은 일반 찹쌀전분에 비해 약간 증가되는 경향을 보였으며 용해도는 일반 찹쌀전분보다 낮은 경향을 보였다. 등온흡습곡선은 가교화에 따른 유의적인 차이를 보이지 않았다. 전분의 pasting 특성을 검토한 결과, 호화개시온도는 가교화에 따른 변화가 없는 것으로 나타났으며, 최대점도, holding strength, final viscosity, setback은 일반 찹쌀전분보다 높아지는 결과를 나타냈다. 열적특성은 호화개시온도, 최대호화온도, 호화종결온도 그리고 호화엔탈피 모두 각 전분간에 유의적인 차이가 나타나지 않았다. X-ray회절 분석 결과로 볼 때, 가교화 찹쌀전분 및 일반 찹쌀전분 모두 A형의 결정 형태를 나타내었고, 상대적 결정화도의 차이가 나타나지 않는 것으로 보아 가교화가 찹쌀전분의 결정형영역에는 영향을 주지 않는 것으로 보여진다. 가교화 찹쌀전분을 사용하여 제조한 유과의 경우 일반 찹쌀을 장시간 침지한 후 제조한 시료와 비슷한 팽화율을 나타내었으며 시료의 변색 반응이 나타나지 않는 것으로 보아 유과 제조용 소재로서 적합한 것으로 판단되었다.

오염수계 내 세슘 제거를 위한 대나무 활성탄의 흡착효율 규명 (Sorption Efficiency of the Bamboo Charcoal to Remove the Cesium in the Contaminated Water System)

  • 안정필;이민희
    • 자원환경지질
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    • 제51권2호
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    • pp.87-97
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    • 2018
  • 세슘은 물속에서 고상보다는 이온이나 착염 등 용존 형태로 존재하는 특성이 강하여, 오염 수계로부터 세슘 제거가 어려운 것으로 알려져 있다. 최근 많은 연구들이 수계 내에서 세슘의 제거효율이 높은 흡착제를 개발하는데 집중하고 있다. 본 연구에서는 대나무 활성탄을 흡착제로 사용하여 수계 내에 존재하는 세슘을 효과적으로 제거하는 실내실험을 실시하였다. 수용액으로부터 대나무 활성탄의 세슘 제거효율을 측정하고, 최적의 세슘 제거능을 가지는 흡착 조건을 도출하고자 다양한 조건에서 흡착 배치실험을 수행하였다. 국내에서 유통되고 있는 5 종류의 대나무 활성탄의 표면 특성을 SEM-EDS와 XRD 분석으로 규명하였으며, 이 중에서 비표면적이 큰 3 종류의 대나무 활성탄을 대상으로 세슘 제거 배치실험을 실시하였다. 다양한 초기 세슘 농도를 가지는 인공수(0.01~10 mg/L 범위)를 대상으로 대나무 활성탄에 의한 수용액 내 세슘 제거량을 측정하여 제거효율을 계산하였고, 두 종류의 흡착 등온식들을 흡착 배치실험 결과에 대응시켜 흡착 상수값을 결정함으로서, 대나무 활성탄의 세슘 흡착 특성을 규명하였다. FE-SEM 분석 결과, 대나무 활성탄은 표면이 다수의 기공을 포함하는 대나무의 섬유질 조직을 그대로 유지하는 입자들로 구성되어, 이들 섬유질 조직 내 다양한 형태의 기공들과 엽상조직 표면들이 주요 세슘 흡착공간인 것으로 밝혀졌다. 흡착 배치실험 결과, C type 대나무 활성탄의 세슘 제거효율이 가장 높았는데, 특히 수용액의 세슘 초기 농도가 1.0 mg/L 이하인 경우에도 75 % 이상(최고 82 %)을 나타내어, 원전사고 등에 의해 오염된 현장 지하수나 지표수(해수 포함)의 세슘농도가 대부분 1.0 mg/L 이하임을 고려하면, 실제 오염수 정화 가능성이 높을 것으로 밝혀졌다. 수용액의 온도는 $5-15^{\circ}C$ 범위, pH는 3-11 범위에서 높은 세슘 제거효율이 일정하게 유지되는 것으로 나타나 다양한 오염수에 적용할 수 있을 것으로 판단되었다. 흡착 배치실험 결과는 Langmuir 흡착모델과 유사하였으며, C type 대나무 활성탄의 최대흡착농도($q_m:mg/g$)값은 63.4 mg/g으로 기존의 상용화된 흡착제 값보다 높았고, 수용액의 초기 세슘 농도가 1.0 mg/L이하인 경우 표면흡착률(surface coverage) 값도 낮게 유지되어, 적은 양의 세슘으로 오염된 수계를 효과적으로 정화할 수 있음을 입증하였다.

수질 중 질소와 인 모니터링을 위한 혼합이온교환수지 캡슐의 개발 (Development of Mixed-bed Ion Exchange Resin Capsule for Water Quality Monitoring)

  • 박창진;김동국;옥용식;유경렬;이주영;장용선;양재의
    • Applied Biological Chemistry
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    • 제47권3호
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    • pp.344-350
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    • 2004
  • 본 연구는 혼합이온교환수지 캡슐이 수질 모니터링 도구로 활용가능한지를 평가하기 위해 수행되었다. 이를 위해 수지의 질소$(NH_4\;^+-N,\;NO_3\;^--N)$와 인산$(PO_4\;^{3-}-P)$에 대한 물리적, 화학적 반응 특성을 구명하고, 현장적용시험을 수행하였다. 실험결과 유속이 증가함에 따라 수지의 이온 흡착량은 감소하였으며, 이온 종류에 따른 흡착량은 $NO_3\;^--N\;>\;NH_4\;^+-N\;>\;PO_4\;^{3-}-P$ 순으로 나타나 수지의 흡착 선택성과 일치하였다. 온도와 시간에 따른 이온의 농도 변화를 일차반응속도모델에 적용하였을 때, 반응비상수$({\kappa})$는 반응온도가 증가함에 따라 증가하였고, 이온의 농도가 증가함에 따라 증가하였다. 온도가 증가함에 따라 ${\Delta}H^{o\ddag}$값과 ${\Delta}G^{o\ddag}$값은 증가하였으나, $E_a$값과 ${\Delta}S^{o\ddag}$값은 감소하여 열역학 이론과 일치하였다. $E_a$$155.38{\sim}682.89\;kJ{\cdot}mol^{-1},\;{\Delta}H^{o\ddag}$$153.03{\sim}680.54\;kJ{\cdot}mol^{-1},\;{\Delta}S^{o\ddag}$$525.02{\sim}610.99\;J{\cdot}mol^{-1},\;K^{-1}\;{\Delta}G^{o\ddag}$$525.02{\sim}610.99\;J{\cdot}mol^{-1}$의 범위를 나타냈다. 현장적용시험에서 삽입시간과 수지흡착량의 관계는 Langmuir 형태를 따랐으며, 질소는 24시간 경과 후, 인산은 8시간 후에 의사평형에 도달하였다. 따라서 현장에서의 최대 삽입시간은 인산의 평형 도달시간과 하천 내 인산 농도에 의해 결정될 것으로 판단된다. 이상의 결과를 통해 이온교환수지를 수질 중 질소와 인의 모니터링 도구로 활용할 수 있을 것으로 판단되며, 실제 현장에 활용하기 위해서는 온도, 유속, 삽입시간 등의 인자와 하천수 내 이온조성과의 상관관계에 대한 규명과 경험상수의 도출이 필요할 것으로 판단된다.

용매침지(溶媒浸漬)에 의한 탈지(脫脂)처리가 쌀의 품질(品質) 및 저장성(貯臧性)에 미치는 영향 (Effects of Solvent Extraction by Immersion on the Quality and Storage Stability of Rice)

  • 최홍식;권태완
    • 한국식품과학회지
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    • 제4권4호
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    • pp.271-275
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    • 1972
  • 쌀을 n-hexane 및 ethanol 에 72시간 침지(浸漬)하여 함유유지(含有油脂)를 가능한 추출(抽出)함으로서 쌀 품질(品質) 및 고미취(古米臭) 생성(生成)에 미치는 용매침지처리(溶媒浸漬處理)의 영향을 검토하여 다음과 같은 결과를 얻었다. 1) 용매침지처리(溶媒浸漬處理)에 의한 쌀알 유지획분(油脂劃分)의 총추출량(總抽出量)은 0.38 및 0.41%로서 hexane 처리(處理)에 의한 추출량(抽出量)이 더 많았다. 수분함량은 동(同) 처리(處理)에 의하여 다소(多少) 감소하였으며 특히 ethanol 구(區)에서 현저하였다. 또한 경도(硬度) 역시 ethanol 구(區)에서 낮아졌다. 2) 취반특성(炊飯特性) 즉, 가열흡수율(加熱吸水率) 팽창용적(膨脹容積) 잔존액중(殘存液中)의 용출고형물(溶出固形物) 및 starch-iodine blue test 등에 의하면 hexane 구(區)는 대조구(對照區)와 서로 유사(類似)하였으나 ethanol 구(區)는 현저한 특성변화(特性樂化)를 초래하였다. 한편 평형수분함량(平衡水分含量)을 각상대습도(各相對濕度)에서 구(求)하여 흡착등온선(吸着等溫線)을 도시(圖示)한 결과 각처리 공(共)히 S-형(型)의 모양을 나타내며 상호(相互) 큰 차이(差異)는 없었다. 3) 각시료(各試料) 분말(粉末)을 $60^{\circ}C$ 항온기(恒溫器)에 저장(貯藏)하여, 경시적(經時的)으로 살펴 본 TBA 가(價)는 대조구(對照區)에선 저장초(貯藏初)부터 급격한 증가현상을 보인 반면(反面)에, 양침지처리구(兩浸漬處理區)는 실험종료(實驗終了)까지 완만한 증가를 보였고, 이때의 고미취생성(古米臭生成)은 대조구(對照區)가 4일째, ethanol 구(區)가 8일째 그리고 hexane 구(區)가 10일 경과 후였다. 4) 시료(試料)로서 가공(加工)한 건조(乾燥)밥을 $50^{\circ}C$에 저장(貯藏)하여 관능시험을 한 결과, 대조구(對照區)는 5일 이후 고미취생성(古米臭生成)으로 인하여 풍미(風味)는 급격히 떨어졌고, 10일 이후는 처리구(處理區)와 1% 수준의 고도(高度)의 유의차(有意差)를 인정할 수 있었다. 그리고 처리구(處理區)에 있어선 ethanol 구(區)가 30일 저장에서 hexane 구(區) 보다 다소 낮은 점수를 보였으나 통계분석(統計分析에) 의한 유의차(有意差)는 없었다. 5) 전반적인 실험결과로 보아 hexane에 의한 쌀 침지처리(浸漬處理)는 본래(本來)의 쌀 특성(特性)에는 별(別)로 변화(變化)를 미치지 않으면서도 쌀 및 쌀 제품(製品)의 저장성을 향상(向上)시켰다.

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