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[미생물]미생물의 생리

미생물의 일반생리1.생물의 개체증식(1) 생육, 증식과 사멸미생물의 증식(reproduction)은 세포의 개체수가 증가함을 말하고 생육(growth)은 전체 세포용적이 증대하는 것을 말한다. 보통 생육이라는 말은 증식까지 포함하여 사용하는 말이다.미생물 중 대부분의 세균에서 보는 바와 같이 단세포미생물의 경우는 세포수(개체수)의 증가가 증식의 기준이 되나, 균사의 신장으로 증식하는 곰팡이나 일부의 효모에서와 같이 균사체로 생육하는 미생물은 세포수 만으로는 증식을 판정할 수 없을 뿐만 아니라 세포수의 측정도 곤란하다. 따라서 다수의 세포를 연결하거나 또는 덩어리로 되어 증식하는 형태의 미생물은 세포량의 증가를 증식의 기준으로 한다. 미생물의 사멸은 물리 화학적인 영향, 영양의 결핍, 환경의 악화 등으로 생육과 증식능력을 잃는 상태를 말한다.(2)증식도 측정①건조균체량균체 배양액의 일정량을 취하여 여과 또는 원심분리에 의해서 균체를 분리하고 물로 세척한 다음 105 ~110℃에서 건조하고 다시 desiccator내에서 항량이 될 때까지 반복하여 건조한 후 그 무게를 칭량하여 건조 균체량 으로 한다. 이방법이 사용되고 있으며 효모와 세균의 경우에 있어서도 이 방법이 가장 기본적으로 사용되고 있다.②비탁법세균이나 효모와 같이 균체가 균일하게 현탁하는 것은 광학적 밀도(optical density)와 균체량이 비례하므로 광전비색계(spectroplhotometer)로 서 탁도 (turbidity)를 측정하여 균체량을 산출한다. 탁도가 증가하면 비례적으로 균체량이 증가한다는 원리이다. 이 방법은 극히 신속 간편하여 배양액을 그대로 혹은 희석하여 원심분리 후 물에 현탁시켜 660nm부근의 흡광도측정하고 그것으로부터 균체량을 산출한다.③총균수 계수법미생물의 개체수를 현미경을 이용하여 직접 균수를 헤아리는 방법이며 세균의 경우는 Petroff-Hauser계수반이 이용되고, 효모의 경우는 Haematometer를 사용한다. 또,0.1％methylene blue를 첨가하고 관찰 개의 세포가 분열에 의해서 2개의 세포로 되는 시간을 세대시간(generation time)이라고 한다.이세대시간은 균의 종류, 배지조성, 온도 등의 내 외부의 환경요인에 따라 달라진다. 세대시간은 대수기(logarithmic phase)의 균에 대하여 최초의 생균수와 최후의 생균수를 측정하면 다음 식에 의하여 계산할 수 있다.예를 들어 계산해 보면 1시간 후는 4개, 5시간후는 1024개, 12시간후에는 약1678만개로 되며 24시간후에는 278조 8000억개로 된다. 이러한 속도로 증가된다면 온 지구는 미생물로 금방가득찰 것이나 실제로 영양분의 부족, 신진대사물의 집적 등으로 인하여 이와 같은 속도로 증식하지는 못한다. 실제로 우유를 30℃에서 방치하여 본 결과 표1-1과 같이 18시간까지는 균수가 증가하고 있지만 그 이후는 급격히 사멸 하는 균수가 많아졌다. 즉 미생물 증식과정에 있어 생균수의 증가와 세대기간과의 사이는 1-1과같은 관계가 있다. 이를 새대기간(growth curve)라고 부르며 일반적으로 S자 모량의 고선으로 나타난다.표1-1방치시간036121824세균수(106ml)0.*************2432286(5)미생물의 증식곡선미생물을 최적의 배지에 접종하여 배양하면 배양시간과 생균수 사이에 아래 그림 11-1과 같은 곡선이 만들어진다. 이것을 미생물의 증식곡선이라고 한다. 새 배지 내에 균을 접종하면 곧 증식이 시작되지 않고 얼마동안 세균수는 일정하게 유지되다가 점차로 가속화하기 시작한다. 이시기를 유도기라고 한다. 이어서 세포가 활발하게 증식하게 되며 이시기를 대수기라 하고, 증식세포수와 사멸 세포수가 같아지는 시기를 정상기, 그 이후의 세포수가 감수하는 시기를 사멸기라고 한다. 커브의 구간에 따라 미생물의 생육상태와 환경이 크게 달라진다.①1~3유도기(誘導期)미생물을 새로운 배지에 배지에 접종배양하면 배양초기에 배양경과 시간에비하여 균체수가 그다지 불어나지 않음을 알수 있는데, 이러한 시기를 유도기라 한다.유도기에는 새로운 환경에 기는 보통 수 시간에서 수 일간 계속되고 포자를 형성하는 균은 이 시기에 포자를 형성한다.④10-14사멸기(감퇴기)증식곡선이 하강커브의 기간으로 죽은 세포는 증가하고 생균수는 감소하는 시기를 사멸기라 한다. 세포가 사멸하는 원인은 균주나 배양조건에 따라 다르다. 영양물질이 완전고갈되고 산이나 알콜 등 유해 대사생산물이 축적이 되며 pH가 변화하고 그리고 산소공급의 부족등으로 생육환경이 극도로 악화되면 미생물은 증식이 정지되고 효소에 의한 세포구조의 파괴,즉 핵산분해 효소에 의한DNA, RNA의 분해, 단백질 분해효소에 의한 단백질의 분해, 세포벽 분해효소에 의한 세포벽의 분해, 그리고 효소단백질의 분해, 세포벽 분해효소에 의한 세포벽의 분해, 그리고 효소단백질의 변성, 실활등에 의해서 사멸한다. 종국에 사멸균은 이들효소작용으로 자기소화를 일으켜 세포체가 완전히 분해된다.2.미생물의 생육환경(1)물리적 환경①온도미생물의 생육환경 중에서 모든 생물과 마찬가지로 온도는 그 미생물의 생육에 크게 영향을 미친다. 온도는 미생물의 생육활동, 세포의 생육속도,형태형성,화학적조성,영양요구등에 크게 영향을 미치는 중요한 물리적환경이다.최적온도를 기준으로 하여 주로 낮은 온도를 생육적온으로 하는 미생물군을 저온균(psychlophile microbes)이라하고, 이러한 균들의 생육가능 온도는 -5 ~ 30℃이며 초적온도 범위는 15~25℃이다. 그리고 중온의 온도범위에서 잘생육하는 미생물군을 중온균(mesophile microbes)이라 하며, 중온균의 생육가능 온도는 15~50℃이고 최적온도 범윈느 30 ~40 ℃이다. 또 높은 온도에서 잘 생육하는 미생물군을 고온균(thermophile microbes)이라하며, 고온균의 생육가능 온도는 40 ~ 90℃이나 최적온도 범위는 50 ~ 60℃이다.일반적으로 저온균으로는 수서세균이나 발광세균으로서 최적온도는 10 ~ 20℃정도이며 냉장고의 냉장 상태 하에서 오히려 저온균의 최적온도 환경이 되기 때문에 부패 변질의 원인이 되기도 한naePseudominas avanae중온균Xanthomonas rinicolaGaffiya homariEscherichia coilNeisseria gonirrhoeaeAcgoleplasma blastoclosticumFusobacteriumpolymorphumLactobacillus lactisBacillus subtilisSactobacillux delbrueckii고온균Bacillus coagulansBacillus stearothermophilusThermus aquaticus생육온도온도-1*************0708090저온균 :-5 ~30℃(15~20℃)고온균 :15 ~ 50℃(30~40℃)고온균 :40 ~ 90℃(50~60℃)표1-5미생물 생육의 온도범위③압력미생물은 거의 지표면에서 서식하고 있으므로 강한 압력은 별로 받지 않으나 다소의 기압변에는 그 생육에 아무런 영향을 받지 않는다. 깊은 바다의 니토(尼土)나 원유광산(原油匡牀)에서 분리한 균들(Bacillus submarinus, Pseudomonas xans-hocrus등)은 700 ~ 1000기압의 압력하에서도 발육을 한다. 이와 같이 높은 압력에서 발육하는 균을 호압균(barophile, barophilic microorganisms)이라 한다. 이러한 균들을 분리, 배양하기 위해서는 특수 장치 내에서만 생육이 가능하고 대기압 하에서는 급격히 사멸하는 수가 있다.④삼투압미생물은 일반적으로 높은 삼투압에서 생육할 수 없다. 따라서 식품을 보존하기 위하여서 염장(鹽藏)을 하거나 당장(堂長)을 하게 된다. 어떤 균종들은 높은 삼투압을 필요로 하는 균이 있는데 식염 농도가 15%에서도 생육하는Saccharomyces rouxii나 Pediococcus soyae와 같은 균을 호염성균(halophiles)라고 하고, 설탕의 농도가 65%이상에서 자라는 균을 호당성균(saccharopiles)이라고 한다. 이러한 균들을 통털어 호삼투압성균이라 한다.⑤광선과 방사선●광선일반적으로 미생물은 햇볕에s0.97 Pseudomonas Candida utilis0.96 E.coli Alcaligenes0.95 Cl.botulinum Mucor,Bctytis0.94 Aerobacter aerogenes SaccharomycesSal.newport 맥주효모0.93 Streptococcus faecalis Saccharomyces Mucor,Bctytis0.92 Sarcina Rhizopus,Mucor0.91 빵효모0.90 Micrococcus roseus Candida속의일부0.89 Rhodotorula Oospora lactisEndomyces0.88 Hansenula Asp.ner0.870.86 Staphylococcus Aureus0.850.840.830.820.81 Penicillium0.75 일반호염세균]0.65 Asp.repens0.60 Sacch.rouxii식품의 수분?수분함량과 미생물의 증식표1-7Aw왼쪽란의 Aw이상에서 증식이되는미생물왼쪽란의 Aw를 갖는 식품0.95Gram음성간균,아포세균의일부,어떤종의효모40%설탕 또는 7%식염을 함유한 식품,즉 대개의 육제품0.91대부분의 구균,젖산균,Bacillaceae의세균,어떤종의곰팡이55%설탕 또는 12%식염을 함유한 식품,즉 건조햄,중등도의 숙성치이즈0.87대부분의 효모55%설탕또는 12%식염을 함유한 식품,즉 건조햄,중등도의숙성치이즈0.80대부분의곰팡이,Staph.aureus15 ~ 17%수분함유한밀가루,쌀 두류0.75호염세균26%(포화)를 함유한 식품,15~17%수분함유과자,잼,마아말레이드0.65내건성 곰팡이약 10%수분 함유한 식품0.60호 침투성 효모15-２０％수분함유건조과실,약 8%수분함유캔디,카라멜0.50미생물은 번식되지않음약 12%수분함유면류,약 10%수분함유향신료0.40약 5%수분함유 건조 전란분(戰亂粉)0.30약 3~5%수분함유 비스킷,건빵0.202~3%수분함유 전분유약 5%수분함유건조야채약 5%수분함유 corn flake,사막에서의 습도수분활성은 Aw(water activity)로 표

공학/기술| 2006.06.22| 10페이지| 1,500원| 조회(1,122)

미생물의 생육, 미생물의 증식곡선, 미생물의생육조건, 미생물의 개체증식, 미생물..

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[식품학]식품의금속용기 평가A좋아요

금속용기1. 금속용기캔의 역사 -1759년부터 시작. -밀봉용기로서 캔 기술이 확립된 것은 19세기 초 -식품등을 장기보존 소비자로 수송하기 위한 신뢰성 높은 용기로 사용 확대 -고가 음료의 소비확대 금속캔은 편리한 용기로서 생활속에서 다양하게 이용1)캔의 탄생프랑스 – 아페르 병조림 발명 1810년 영국 – 듀란드 금속용기로 된 통조림 발명 강철판을 이용한 통조림 가볍고 튼튼해 편리함 이 금속용기 Tin Canister라 부른데서 오늘날 지금의 캔이라는 이름 유래2)널리 이용되기 시작한 캔19C 초 – 군인, 선원, 탐험가 페리 제독이 휴대한 통조림 115년 뒤에도 고기가 상하지 않은 채로 보존 1847년 미국 앨런 테일러 – 자동화기계(타발관) 발명으로 대량생산, 대량소비 가능3)생활속에 자리잡은 캔1962년 – 탭을 잡아 당기는 것만으로 쉽게 뚜경을 딸수 있는 이지오픈엔드 1975년 – 스테이 온 텝방식 개발 텝 떨어져 환경을 더럽히는 문제 해결 생활필수품4)우리나라의 캔1938년 국내 처음 생산 1960년 농수산물 통조림 수출 꾸준한 신기술 도입과 개발로 다양한 종류의 캔 용기 대량생산 빈캔 재활용-환경보존과 자원절약 실천 세계적인 캔 재활용 국가로 꼽힘(2) 캔의 특성장점 ①액체, 기체, 빛의 차단성 우수 ②열, 전기 전도성 큼 ③성형성 우수 ④강성 우수 ⑤리사이클성 우수2)단점①반응성이 높다. – 내용물에 의한 부식이나 고온, 고습하에서의 대책이 필요 ②비중이 크다. - 종이나 플라스틱에 비해 무겁다.(3)캔의 분류1)내용물에 의한 분류 -식관:완전밀봉, 가열 살균 장기간 보존 -미술관:식료품, 비식료품을 캔에 넣기만 하고 가열 살균하지 않는다. -특수관:드럼이나 에어로졸 캔 같은 특수용도.2)캔의 부품구성에 따른 분류3 Pices Can – 캔 몸통에 위, 아래 부분을 2중 감아 조인 3개의 부픔구성으로 되어 있는캔. -캔 몸통에 완전 밀폐 결합시킨 접합부가 있다.2)캔의 부품구성에 따른 분류2 Pices Can – 밑바닥과 일체구조가 되어 있는 아닌 용기)(4)금속캔의 종류와 제조방법, 용도3 Pices Can – 캔의 구성이 3피스(몸통, 뚜껑, 바닥)로 된 금속관의 형태. -몸통(동체)의 성형접착방법에 따라서 크게 납땜관, 접착관, 용접관, 씨멘트관 등으로 나눔3 Pices Can①납땜관납땜에 의하여 side seam이 접합한 캔 금속소재는 주석을 도금한 강판을 사용 가장 오랫동안 통조림 용기 분야의 주종을 이루어 왔으나 최근 위생상의 문제점으로 규제 받아 사용량 감소 캔 내부 산소농도를 낮은 수준으로 제어하는 주석의 작용이 필요한 용도에만 사용 (과실류 , 야채류)②접착관에폭시, 페놀수지도료의 프라이머를 TFS(전해그롬산 처리 강판) 혹은 알류미늄판에 도료하고 접착되는 side seam 끝부분에 나이론계 접착젤 테이프 또는 용융압출한 다음 side seam 양끝을 가열 냉각해서 접합시킨것③용접관캔 몸통 side seam이 용접에 의하여 접합된 캔으로 seam부분은 원리적으로 램씸이지만 랩폭이 작고 랩두께도 판 두께의 2매분보다 작다. 1959년 구리 와이어 전극을 사용한 주석도강판의 저항씸 용접법이 실용화된 이래 일반화.용접관④시멘트관Side seam 모서리부분은 납땜관과 같이 록심구조이며 가열용융 또는 용제에 용해된 폴리아마이드(PA)수지를 충전 고화시킨 것으로 접합시킨 것 소재-주석도금강판, TFS, AL등이 적용. 가열살균에는 사용하지 않고, 건조식품류나 육류 등의 용기로 사용2) 2 Piece Can캔의 구성이 2피스로(몸통, 뚜껑)된 금속캔 지구환경에 대한 관심 고조로 개발 실용화 성형방법에 따라 심교캔(타발관), DRD캔, DI캔, Impact캔, DTR캔 등으로 분류2 Piece Can①심교캔미리 프리코트된 금속팬을 펀치나 다이스레 의하여 심교가공한 2피스 금속캔으로 소형 일반식품 통조림에 주로 사용 금속재료는 AL,주석도강판과 TFS등이 사용된다. 어육류, 야채류, 스프류 등에도 사용②인발관AL합금이나 틴플레이트를 소재로하여 원형 블랭크를 통상 1~2단계에서 심교(Drowing)가 개발 TULC캔-고강도의 TFS양면에 폴리에스테르 수지의 이축연신필름을 라미네이트하여 만든 복합재료를 열접착한 프리코트재료를 사용하여 드라이 프로세스의 스트렛치 드로포밍 방식으로 성형 가공한 에어지 절약형, 환경친화성 캔(에너지, 자원소비 절감)TULC캔.3) 복합 소재캔금속캔은 대량생산성에 적합한데, 특정 기능을 가진 금속재료와 금속이 아닌 기타재료와의 복합소재캔이 등장하였다. 핫캔 : 생석회와 물과의 반응을 이용해서 내분의 음식을 가열하는 캔 콜드캔, 칠리캔 : 질산암모늄 용해시의 흡열반응을 이용하여 식품을 냉각시키는 캔 피스톤캔 : 캔 내에 컵모양의 플라스틱의 피스톤을 넣어 고무마개가 있는 밑바닥을 감아 조인 2피스캔복합소재캔.3) 복합 소재캔세프로캔 : 금속캔의 내부에 아코디온 형태의 원통형 플라스틱용기를 삽입한 것. 맥시캔 : 캔 몸통부의 상하에 나일론을 접착제로 하여 도포하고, 고주파로 용융시켜 접학한 금속캔3) 복합 소재캔Power-Flo Can : 플라스틱필름을 제대하여 용기의 Top Dome과 함께 Double Seam으로 이중으로 감아조임하여 붙인 Big –in can이다. Bi-Aerosol Can, Kang Can : Bi-Aerosol Can은 Power-Flo Can 과 같이 알루미늄튜브의 개구부를 용기의 톱 돔과 같이 감아조여서 고정한다. Kang Can 은 알루미늄 튜브의 개구부를 용기의 밑바닥과 같이 2중 감아조임한것이다.복합 소재캔..3) 복합 소재캔FK Can : 일본의 소화전공에서 개발한 풀텝방식의 용기로서, PP의 사출성형시 용기 내면측에 알루미늄박을 인서트하여 복합화 시킨것. NP Can : 풀텝방식의 이지 오픈 기능을 가진 용기로서 3피스구조로 되어있다. 캔의 몸통부는 알루미늄박과 필러혼입 PP등이 다층구성되어 있고, 덮개재료는 사출성형된 PP를 베이스로 한 알루미늄박.복합 소재캔.(5) 금속캔의 장래금속캔 시장의 장래전망은 음료소비 동향과 관계. 음료소비량은 GDP의 증가와 직접적인 상관관계를 갖고 있다.또한 음료소cle면에서 불리하여 사용 줄어들것으로 예상3)환경호르몬 문제금속의 내면도장에 사용되는 에폭시계도료에는 에폭시수지 원료로서 사용되는 BPA(에폭시 수지와 PC제조에 많이 쓰이는 유기물)가 미량으로 함유. 통조림 내용물로 이행하여 인체에 악영향을 미칠우려가 있다.2. AL-Foil과 용기(1) AL- Foil의 수요 금속을 얇게 신전시켜 Foil(박)로 하여 장식용으로 사용. 신전성이 양호한 금, 은, 동이 주로 사용 AL-Foil로서 사용된 것- 19C말 AL이 정해정련법에 의해 생산된 것 처음. AL-Foil은 미려한 금속관택, 방습성, 기체차단성, 열안정성, 열전도성 양호 값이 싸기 떄문에 각종 산업분야에 널리 이용 AL-Foil은 포장재료로서 플라스틱필름과 첩합하거나 코팅, 인쇄하여 주로 사용2. AL-Foil과 용기(2)성형가공 - AL- Foil은 신전성이 풍부하여 우수한 기계공적성을 지닐뿐 아니라 Fe, Si, Mn, Mg등의 원소와 합금한 합금박은 성형재료로서 매우 유용한 것이 많다.(2)성형가공1)용기의 종류와 용도 ①주름잡은 AL-Foil용기 Foil-container라 부르며 외관상의 특징으로서 용기의 측면과 플랜지부에 무수한 주름이 있다.(일용품, 제과, 냉동식품분야에 사용)1)용기의 종류와 용도②주름없는 AL-Foil용기 형태적으로 주름없는 플랜지 부분을 갖고 있는 용기로 외관기능상은 전자와 크게 다르다. 일반적으로 smooth wall container라 부른다. -내면랙커코팅 typy : 젤리, 잼, 퓨린등의 용기로 사용 -내면필름 typy : pp필름을 dry laminate한 것으로 retort식품용기로 사용1)용기의 종류와 용기③AL-Foil, 수지 복합 용기 AL-Foil의 구성비율에서 차지하는 비율은 작으나 플라스틱필름, 시트의 특성을 살린 새로운 복합용기 제조공정의 in line으로 성형, 충전, 밀봉 봉합이 행해지는 장출 성형용기(의약품의 정제캅셀포장,액체/점성체의 가장 적합한 튜브)2)성형용 AL-Foil재료①교가공 성형 직경에서 중심방향으로 재료를 부어 넣기 때문에 원주부 방향으로 응축압력이 걸리면 반경방향에서는 인장응력이 작용-주름압력의 대소, 펀치와 다이간의 클리어런스 등에 의해 용기의 측면이나 플랜지 부분에 주름이 생김3)성형방번②장출성형 -플랜지 부분이 완전하게 클램프된 상태로 성형 펀치에 의해 재료의 신연만으로 성형된다.(재료를 균등하게 신연시키는가가 중요) -펀치의 가공속도, 성형펀치/다이의 형상, 성형펀치와 재료간의 마찰계수 성형조건에 영향(3)AL- Foil의 용도AL-Foil은 그 우수한 특성을 살려서 포장재료, 전기재료, 일용품 재료 등으로 널리 사용 1)포장재료 -수증기, 기체 등에 대한 차단성 지님-금속광택에 의한 장식성을 살려 AL-Foil은 포장재료로서 가장 많이 사용1) 포장재료AL-Foil의 대부분이 인쇄, 수지코팅, 첩합가공되어 포장재료로서 사용 포장된 식품이나 약훔 등을 외부로부터이 수분, 기체, 빛으로부터 보호함으로서 장기간에 걸쳐서 그 품질을 보존할수있다. 특히 retort 식품포장에는 차단성이 우수한 AL-Foil을 사용2)기타재료전기재료의 AL-Foil의 대표적인 종이 콘덴서, 고순도 Foil을 사용하는 전패콘덴서. 종이 콘덴서 용으로는 4~6㎛ 두께의 엷은 Foil을 사용.(그 외 전선피복재, 전자파 차단용) 건축재료로서의 AL콘 Foil의 용도는 우수한 단열특성을 살린 닥터 커버용의 단열재, 칼라 도장하여 장식성을 살린 벽재, 도어재2)기타재료일용품재료로서의 AL콘 Foil의 용도는 단열성, 무미, 무취성 및 청결감이 있는 특성을 살린 가정용 Foil이 조리, 보존용으로 널리 사용 업소용의 AL콘 Foil 성형가공품도 많다.(가스레인지용품인 환기 날개 커버용품) 표 2-40 AL-Foil포장재료의 용도와 구성 참조*캔의 재활용 효과대기오염 물질 절감효과 고형 폐기물 감소 효과 에너지 절약효과 철캔 1㎏(25개)을 재활용- 백열전구(60w)를 약 57시간 사용할수 있는 전기를 절약(철캔 1개- 백열전구 2시간 사용) 알류미늄캔 1㎏(how}

공학/기술| 2006.06.21| 57페이지| 1,500원| 조회(969)

캔의 역사, 캔의 탄생, 널리 이용되기 시작한, 생활속에 자리잡은 캔

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레토르트 식품레토르트 식품의 정의레토르트 식품은 단층 플라스틱 필름이나 금속박 또는 이를 여러층으로 접착하여 파우치와 기타모양으로 성형한 용기에 제조, 가공 또는 조리한 식품을 충전하고 밀봉하여 가압, 가열, 멸균 또는 살균한 것으로 직접 또는 간단한 조리방법으로 식용이 가능하여 보존성이 높고 휴대와 운반이 용의하도록 인스턴트화 한 것레토르트 식품의 역사1955년 미국 일리노이 대학의 고온살균이 가능한 파우치의 연구로 시작 1959년 미국육군의 네이틱 연구소가 군용식량으로 우주식을 사용할 목적으로 항온보존식품의 연구 추진 1979년 미국에서 일반 소비자 대상으로 출시레토르트 식품의 특징(장점)금속 유리 용기보다 제품의 두께가 얇다. 가벼워 휴대하기 쉽다. 수송 및 적재 시 효율적이다. 포장재 값이 저렴하다. 저장기간이 길다. 제조과정 중 에너지 소비가 적다.레토르트 식품의 특징(단점)충전 및 밀봉 속도가 느리다. 변질 된 제품의 식별이 곤란하다. 특수 고안된 살균 솥을 사용해야 한다. 유통 중 파손되가 쉽다.레토르트 식품의 규격성상 : 외형이 팽창, 변형되지 아니하고 내용물은 고유의 향미, 색상, 물성을 가지고 이미, 이취가 없어야 함. 세균 : 세균발육이 음성이어야 함. 타르색소 : 검출되어서는 안됨.레토르트 식품의 종류레토르트 식품의 포장형태에 따라 레토르트파우치(retort pouch)식품 레토르트 용기 식품 레토르트 팩(retort pack)식품 으로구분함.레토르트 파우치란?내열성 플라스틱 필름이나 금속 박등을 적층하여 만든 복합 포장용기를 말함. 1) 투명파우치 2) 불투명 파우치1) 투명파우치용기에 각종 식품을 충전하여 열접착방식에 의하여 밀봉하여 레토르트 속에서 100℃ 이상으로 가열살균 가능한 식품제조용 포장용기를 말함. ① 내용물이 보이기 때문에 수요자의 구매의욕을 증대 시킴. ② 미각을 돋굴 수 있는 미려한 다색인쇄가 가능함.투명파우치의 예2) 불투명 파우치금속 박을 적층하여 광선과 기체가 차단되는 것을 말함. ① 식품의 조직, 맛, 향기, 색 등의 변화를 최소한으로 줄임. ② 완전살균이 가능하며 반영구적으로 보존이 가능함. ③ 산소, 수증기, 광선의 투과가 없어 내용물의 품질을 장기간 보존 ④ 표면에 알루미늄박을 사용하므로 외관이 좋고 인쇄효과도 좋음.레토르트 파우치의 장단점높은 온도로 살균 가능. 식품보존제, 살균제 첨가없이 상온유통이 가능하여 냉장, 냉동식품에 비하여 유통비용이 싸고 장기간 보존이 가능. 포장된 채로 열탕에서 가열이 되므로 즉석 이용성이 좋음. 가볍고 휴대나 개봉이 용이하고 사용에 간편하며 가격이 저렴함.불투명 파우치의 예레토르트 파우치의 장단점포장재료가 얇고 표면적이 넓어서 열전달이 빠르고 살균시간은 통조림의 1/2 ~ 1/3 로 단시간에 살균할수 있어 식품의 영양성분, 맛, 향기, 색 등의 변화가 적음 모양, 용량, 포장재료의 선택 등을 식품의 종류에 따라 알맞게 선택할 수 있음.레토르트 식품의 제조공정포장재 → 식품충전 → 탈기 → 밀봉 → ↑ 상압 또는 진공 가압살균 → 가압냉각 → 건조 → 포장레토르트 식품의 제조공정채우기 : 식품을 봉지에 채운다. 탈기 : 공기 팽창으로 포장이 파열되는 것을 막고 열전도율 저하로 가열살균 효과가 떨어지는 것을 막고 공기에 의한 비타민 A 등의 산화와 갈변화를 방지하고 내용물의 연화를 방지레토르트 식품의 제조공정밀봉 : 밀봉시 주의할 점은 접착임. 포장재료의 종류에따라 접착온도, 시간, 압력을 정확히 조정함. 가압살균 : 알루미늄 호일을 함유한 파우치는 돌기가 없는 한 강하지만 내부압력에 대해서는 약하므로 가압하면서 살균, 냉각 함.레토르트 식품용 포장재료식품을 포장재료에 담아 고온 고압의 레토르트로 살균하는 중이나 보관중에 식품이 산소에 의하여 갈변하거나 변색하는 경우가 있으므로 산소나 수분등이 투과하기 어려운 차단성이 있는 포장재료가 많이 사용되고 있음.①폴리에스테르 (polyester, PET)투명성, 내열성, 인쇄성이 우수하여 파우치(pouch) 또는 접시(tray)용기의 뚜껑재료에 많이 사용②폴리아미드(poiyamide)나일론(nylon)으로서 내열성, 내한성, 인장강도 및 내핀홀성이 우수하여 다른 소재와의 적층에 사용 밀봉(sealing)성이 양호하여 임펄스(impulse), 초음파, 고주파에서 밀봉할수 있음. 그러나 열접착성이 없고 보향성이 떨어지는 결함이 있음.③폴리비닐리덴 클로라이드 (polyvinylidene chloride : PVDC)실링성, 결찰성, 열수축성, 가스차단성이우수하여 햄, 소시지, 치즈, 어묵 등의 표장재료로 많이 사용. 나일론, 폴리에스테르 필름의 코팅(coating)재로서도 사용되고 있음.④고밀도 폴리에틸렌 (high density polyethylene :HDPE)가스차단성에는 열등하지만 신장, 인장강도는 우수하며 특히 밀봉적성이 양호함으로 밀봉재로서 사용되고 있음. 내열성에 약간의 난점이 있어서 120℃가 한계로 되어있어 특수고밀도 폴리에틸렌을 만들어 사용하고 있음.⑤폴리 프로필렌 (polypropylene : PP)투명성, 내유성, 기체투과성, 강인성이우수하고 내열성은 폴리 에틸렌(PE) 보다 우수하여 레토르트용 용기의 밀봉 재료로 사용됨.⑥알루미늄 호일 (alminum foil : Al)레토르트 주머니(pouch)에는 7~15μ의 알루미늄 호일(alminum foil : Al)이 레토르트 용기에는 50~130μ의 두께를 가진 알루미늄호일이 사용됨. 가스차단성과 차광성이 우수하므로 지방을 함유한 식품의 레토르트 살균용 포장재료로서 우수함. 그러나 절곡에 의하여 핀홀(pin hole)이 발생할 우려가 있으므로 플라스틱 필름으로 적층하거나 플하스틱 코팅(plastic coating)을 할 필요가 있음.플라스틱 필름의 밀봉법플라스틱 필름을 밀봉하는 데에는 여러가지 방법이 있으나 필름의 성질, 포장할 식품의 형태 등에 따라 알맞은 방법을 사용해야함. 밀봉에 사용되는 방법은 고주파 접착법, 열접착기(heat sealer)에 의한 열 접착법, 임펄스(impulse)식 접착법, 결착법 등이 있음.① 고주파 접착법접착면에 물, 기름이 묻어 있으면 접착되지 않으므로 플라스틱 주머니를 만들 때 사용함.② 열 접착법물, 기름이 있어도 잘 접착되고 접착시킬 수 있는 필름은 폴리에틸렌, 방습셀로판(cellophane)및 폴리에틸렌 적층에 한정되어 있음.③ 임펄스식 접착법얇은 전기저항체인 니크롬(nichrome)선을 사용하여 이것에 저전압에서 고전류를 잠시 통과시킴으로써 순간적으로 온도를 올려 접착시키는 방법으로 물, 기름이 다소 있어도 접착할 수 있음.포장재료의 위생문제레토르트 식품에 있어서는 고온 고압으로 살균하기 때문에 포장재료로부터 식품 중에 가소재, 안정제 등의 이동에 대하여 세심한 준비가 필요함. 식품포장재료에 대해서는 합성수지제 기구 또는 용기포장의 규격기준이라고 하는 위생법에 포장재료의 용출시험법이 정하여져 있음.포장재료의 위생문제보건복지부의 식품용기의 포장규격기준에 의한 용출시험에서는 페놀(phenol), 포르말린(formaldehyde), 중금속, 과망간산칼리 소비량, 증발잔류물 등의 5항목에 의하여 행하여지고 있음.레토르트 살균장치① 열수식 레토르트 회수한 열수의 온도가 약 10℃ 낮아지지만 이 열수를 재가열시 이용하면 에너지 효율에 좋음. 가열공정이나 냉각공정에서는 압력조절이 용이하게 되어 용기의 파손을 방지할 수 있음.② 수증기식 레토르트통조림의 살균에 가장 많이 사용되는 수증기식 레토르트는 포장재료에 직접 열수가 닿지 않기 때문에 용기의 변형이나 오염이 없는 것 외에 균일하게 열이 가해짐. 레토르트 내 공기가 남아 있으면 공기주머니(air pocket)가 생겨 살균온도가 불균일하고 열전달이 나쁘게 되어 통조림의 살균에는 수증기만으로 살균함.③ 정차압 레토르트정차압레토르트살균장치는 저탕탱크와 살균솥으로 되어 있고 기억장치에 기억된 제어장치에 의해 용기내의 압력상승과 같이 레토르트 내의 압력도 상승하도록 되어 있음. 살균솥의 압력은 식품포장 내의 압력보다 약간 높도록 유지하기 때문에 함기된 상태 그대로 밀봉하여 레토르트 내에서 살균하여도 용기의 파손이나 변형이 일어나지 않음.④ 연속식 레토르트외기압(상압)과 살균조(chamber)내 압력(상압이상)과의 제어는 수탑방식(hydrostatic)이 아니고 수밀봉식(hydrolock)방식으로 행하여지며 온도는 100℃~143℃, 압력은 1~3kg/cm2로 조절하기가 용이하게 되어 있음.감사합니다.{nameOfApplication=Show}

공학/기술| 2006.06.21| 35페이지| 1,500원| 조회(2,432)

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[식품포장학]장래의포장재및포장용기

식품 포장학 제 6절 장래의 포장재 및 포장 용기목 차서 론 본 론 1) 포장식품의 전망 ① 21C의 인기식품 ② 환경시대에 적합한 기능성 포장재2) 포장의 목적과 요구와 요구특성 ① 포장의 목적 ② 요구 특성 ③ 소비자의 편리성 향상으로 목적으로 한 개발이 활발하게 된 원인3) Universal Design ① barrier free와 universal design ② 포장에 있어서의 barrier ③ 포장의 universal design4) Meal Solution 과 Home Meal Replacement 대응 ① 식생활의 변화 ② meal solution 과 home meal replacement ③ MS․ HMR 대응형 포장5) 환경 대응형 용기 ①포장과 폐기물 문제 ② 환경대응 포장 ③ 장래의 환경 대응형 포장3. 결 론 4. 참고 자료서 론21c 식품포장분야에서의 키워드(Keyword)는 건강,안전 및 환경이다. 21c포장식품을 전망하기 위해서 장래의 인기식품과 환경 대응포장재, 식품의 안전대책 및 포장기술에 대하여 기술한다. 포장이란 물품의 수송, 보관, 취급, 사용 등에서 그 가치 및 상태를 보호하기 위하여 적절한 재료 또는 용기 등을 시행하는 기술 또는 시행한 상태를 말한다.포장의 기본적인 기능은 물류과정에서 상품을 최종 소비자에게 안전하게 보호(Protection)배송하고 취급을 용이하게 하며(Handling Convenience) 제품의 정보를 효과적으로 전달함과 동시에 판매를 촉진(Sales Promotion)하는데 있다.또한 근래에 와서는 이러한 기본적인 기능이외에 환경보존에 저해하지 않는 환경친화성(Environmentally Friendly) 및 상류․물류의 정보를 매개하는 유통정보매체 기능 및 스폰서에 의한 광고매체기능과 물류분야와 관련지어 경제성(Economics)도 포장의 기능으로 발취되고 있다.소비자 포장에서는 단순히 내용물을 보호하는 역할로서의 포장에 그치지 않고 내용물과 일체를 이루어 상품을 형성해야 하는 역할이 요구되고(내수성, 내유성, 내광성, 내열성, 내한성, 내약품성 등)- 생산성향상 :포장기계적성(seal성, 미끄럼성, 내blocking성, 열안정성, 치수안 정성, stiffness, 비 curl성, 비대전성 등) - 편리성향상 :개봉성, 재봉성, 휴대성 등- 환경친화성 :환경보존에 대한 관심이 높아지면서 포장폐기물에 대한 논란도 커지고 있다. 특히 플라스틱류의 포장재료는 매립시 잘 썩지 않아 토양오염의 주요 요인중의 하나로 간주되고 있다. 포장의 존재가 없다면 차농수축산물이나 가공식품 등은 소비자에 도달하기 전에 엄청난 양이 손실되어 폐기물화 될 수밖에 없으므로 포장 의 순기능도 고려해야하 겠지만, 어쨌든 포장재료가 환경오염을 시키지 않도록 썩는 포장재를 개발하거나 리사이클이 쉬운 재질 등으로의 대체를 통하여 환경친화적인 기능을 갖도록 하여야 한다.-경제성향상 :포장은 물류제반과정 중의 하나로 간주되나 특성상 물류전체를 일관하는 기본 매체이다. 따라서 포장이 잘못되면 물류전체에 영향을 미치게 되므로 포장설계시 물류 전 과정을 깊이 검토하여 원가절감을 위한 최적 포장이 되도록 하여야 한다.③ 소비자의 편리성 향상으로 목적으로 한 개발이 활발하게 된 원인- 고령화 사회의 가속화 - 여성 사회진출의 확대 - 식생활의 변화 - 환경의식제고 등 사회환경의 변화(3)Universal Design① barrier free와 universal design barrier free 포장이란?- 우선적으로 생각할 수 있는 것이 개봉성이다. 장애인이나 고령자도 쉽게 개봉할 수 있도록 포장의 barrier free를 달성한 것을 말한다. 어느 누구를 막론하고 모두 사용할 수 있는 것을 말한다. ⇒장래의 포장은 특정인에 대하여 배려하는 포장에 그치지 않고 universal design을 고려하여 개발함으로서 모든 사람이 쾌적하게 사용할 수 있는 포장이 되어야 한다.② 포장에 있어서의 barrier포장을 사용하는 소비자가 상품을 구입하였을 때 내용물을 사용하거나 보관한 후 포장을 폐기물로서 한다.보관시- 수납성 : 포장설계를 할 때, 냉장고나 수납장에 어떻게 수납할 것인가, 진동으로 넘어 지지 않는가, 눕혀서 보관하여도 내용물이 흐르지 않는가, 포개어 보관하여도 되는가 등을 충분히 고려하여야 한다. - 재봉성 : 일회용이 아닌 재사용 상품의 경우에는 간단하게 재봉 및 재개봉할 수 있어야 한다.폐기시- 분별성 : 포장은 최종적으로는 폐기물로서 버리게 된다. 최근에는 재활용을 활발하게 추진하고 있으며 이에 대응하는 포장을 할 필요가 있으며 소비자에게 폐기시, 분리수거 등 폐기방법에 대하여 알기 쉽게 표시하여야 한다. - 처리성 : 폐기물의 처리성은 폐기물로서 버리는 경우에 폐기물의 체적을 줄일 수 있는 방법에 대하여 소비자가 알기 쉽게 처리방법을 표시 하여야 한다.표시- 표시는 소비자에게 상품정보를 전달하는 매우 중요한 수단이다. 따라서 표시장소, 표시내용, 표시에 사용하는 문자나 배색 등에 세심한 배려를 기울여야 한다. - 표시장소는 소비자가 보기 쉬운 곳에 상품 정보를 기제 해 두어야 한다. 누구나 이해하기 쉬운 내용으로 표시해야 하며 문장의 표시는 식별하기 쉬운 문자와 색깔을사용해야 하고 문장은 짧고 누구나 이해하기 쉬운 말로 표현해야 한다.(4)Meal Solution 과 Home Meal Replacement 대응① 식생활의 변화예전에 비해 fast food점이나 따뜻한 식사를 간편하게 할 수 있게 되어있는 시설이 많 이 늘었다. 가장 큰 이유는 여성의 사회진출이 날로 증가하기 때문이다.그 다음 이유로는 독신자의 증가를 들 수 있다. 독신자가 늘어 난 만큼 1인분의 식사를 원하는 사람도 늘어난다. 그렇기 때문에 재료비나 조리시간으로 봤을 때 외식이 경비가 적게 들고 시간적인 제약을 받지 않고 자유롭기 때문에 이를 더 원하고 있다.그리고 세 번째 이유로는 식품보존기술이나 유통의 발달과 전자레 인지의 보급을 들 수 있다. 전자레인지에 데워서 쉽고 간단하게 식사할 수 있어서 그 편리성으로 인하여 이러한 식생활이 점점 증가되고 있다. 이러한 변화는형태상으로 현재 일반식품 포장용기와 별다른 차이가 없지만 포장재료 생산업체에서는 MS, HMR용 포장의 개발이 추진되고 있는데 앞으로는 재질면이나 형태면에서 위에 기술한 각종 기능을 더욱더 향상시킨 포장이 계속 요구들 것으로 예상된다.(5)환경 대응형 용기① 포장과 폐기물 문제- 포장에 있어서 환경대응에는 폐기물문제가 가장 중요하다. 용기포장 recycle법에 대응한 recycle하기 쉬운 포장의 개발이 필요하다. 폐기물로서 버리는 포장의 양이나 용적을 줄일 수 있는 포장의 개발이 필요하다. 폐기물로서 버리는 것을 전제로 한 포장의 개발은 환경대응이라는 관점에서는 문제가 많다. 이로 보아 포장폐기물의 감량과 감용화도 추진되어야 한다. 환경호르몬이나 소각시에 발생하는 유해가스 등의 물질들이 포장에 배출되고 있다. 앞으로의 포장 개발에 있어서는 의심이 가는 물질은 사용하지 않도록 세심한 배려를 해야 한다.② 환경대응 포장recycle 대응형 포장- recycle 대응형 포장에는 금속캔이나 PET bottle과 같이 단일 재료로 만드는 재자원화라기 쉬운 포장과 재생지나 재생 수지 등의 재생 자원을 사용한 포장의 두 종류가 있다.reuse 대응형 포장-reuse란 맥주병이나 소주병 등과 같이 포장을 그대로의 형태로 재사용하는 것이다. reuse방법으로서는 유리병과 같이 생산업체가 회수하여 재이용하는 방법과 소비자가 내용물을 사용 한 후 재사용 하는 방법이 있다.감량화 포장-포장의 감량화는 폐기물로서 처리되는 포장총량을 줄이는 것과 자원을 유효하게 이용할 목적으로 사용하는 재료를 줄이는 것이다. 그 방법으로서는 포장을 얇게 하는 방법과 형상을 compact하게 하는 방법이 있다.이 소각형 포장-폐기물 처리방법은 소각법과 매립법이 있다. 이 소각형 포장은 소각처리를 전제로 한 포장이다. 이소각의 주요조건은 금속 등 의 불연물을 포함하지 않고 소각시에 유해가스를 발생하지 않아야 하며 연소 칼로리가 낮아야 하는 등의 세 가지이다. 연소 칼로리 문제는 종이나 PET 등 연소되, 포장회차, 포장의 재 활용성을 고려하여 제품을 설계하고 있다.(1) 공간비율1992년 과대포장에 대한 문제점이 대두되면서 운영되고 있는 전제품에 대한 공간 비율을 점검하였고, 포장 공간비율은 20%이상이 넘지 않도록 관리하고 있으며, 각종 소비자 조사들을 통하여 최종 제품에 대해 검증을 받고 생산에 연결한다. 특히 최근 각종 원부자재 상승에 따라 과대포장으로 인한 원가 상승요인을 제거하고 국가 시책에 부응함으로써 소비자 욕구에 부응함은 물론 기업 이미지 제고에도 힘쓰고 있다.예)￦4000마가렛트 포장규격 축소 (2001년 5월) ￦2000 칸쵸 포장규격 축소(2001년 5월)(2) 포장회차종합선물 등을 제외한 일반 제품은 포장에 있어 2차 포장 이하를 기본으로 하고 있으며 제품 품질에 영향을 주지 않는 범위 내에서 적적한 포장(포장재 두께 Down, 용기중량 Down, 紙Case, BOX 중량의 Down)을 할 수 있도 록 노력하고 있다. 또한 소비자 의식수준 향상에 따라 불필요한 포장으로 인한 크레임 발생방지 및 간편한 포장을 통한 제품의 편리성을 도모함으로써 소비자의 Needs에 부합하고 있다. 단, 제품의 보호를 위해 어쩔 수 없는 경우는 예외로 하고 있다.※ 제품 보호 위해 낱개로 포장한 후 여러 개를 함께 포장한 경우 - 판껌 : 은지 + 내포지 + Foldwrap (제품보호 목적) - 엄마손파이 : 내포지 + Tray + Case (제품보호 및 자동 생산) - ￦3600 카스타드 : 내포지 + Tray + 외봉투 (제품보호)(3) 포장재 재활용제품 설계시 재활용이 되지 않는 포장재를 사용하지 않음을 원칙으로 하고 있다. 특히 Laminating 재질은 제품 도입단계부터 검토대상에서 제외하고 있다. 또한 각종 용기류 사용시 각 용기별 재활용 마크를 표기함으로써 재활용 및 분리 수거시 편리성을 도모하고 있다. 또한 제품의 보호를 위해 꼭 필요한 경우를 제외하고는 용기류 사용을 지양함으로써 자원 재활용 및 감량화에 기여하고 있다.2-2. 식품의 안전성}

공학/기술| 2006.06.21| 76페이지| 1,500원| 조회(1,300)

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[식품공학] 흡착

흡착식품공업 및 생물산업에서 생물분리(bioseparation) 조작은 매우 중요한 공정이며, 그 중에서 두가지 상(phase) 사이의 평형관계에 기초한 대표적인 분리조작은 흡착과 추출이다.묽은 용액으로부터 가용성 성분인 용질은 흡착(absorption)과 추출(extraction)에 의하여 분리할 수 있으나 흡착과 추출 공정은 몇 가지 차이점이 있다.흡착은 추출보다 용량은 작지만 높은 선택성을 가지며, 비선형적인 평형관계를 나타내므로 추출보다는 더 많은 실험 데이터가 요구된다. 현재 흡착공정은 단백질 분리공정에, 액체-액체 추출은 고채중의 유용성분을 추출하는데 이용되고 있다.1. 흡착공정(1). 서 론(introduction)흡착공정에서는 기체 또는 액체 중의 한 개 이상의 성분이 고체 흡착제(adsorbents)에 흡착되어 분리된다. 일반적으로 흡착공정은 네 가지 단계로 진행된다. 첫째, 용액에 흡착제의 첨가, 둘째, 흡착제에 용질의 선택적 흡착, 셋째, 흡착제와 액체의 분리, 넷째, 흡착된 용질을 다른 용매로 용출시키는 과정으로 구성된다.액상(liquid phase)흡착은 수용액 또는 유기용액으로부터 용질의 분리, 유기물로부터 색소의 분리, 발효액으로부터 유효생산물의 분리 등에 적용되며, 기상(gas phase)흡착은 탄화수소 기체로부터 수분의 제거, 천연가스로부터 황화물의 제거, 공기와 기체로부터 용매의 제거, 그리고 공기로부터 냄새의 제거 등에 응용된다.(2) 흡착제의 성질(Properties of Adsorbents)일반적으로 흡착제는 0.1mm에서 12mm크기의 작은 pellets, beads또는 granule 형태이다. 흡착제 입자는 수많은 매우 미세한 구멍을 가진 다공성 구조이며 세공(pore)의 부피가 총 입자부피의 50%에 이른다, 용질분자는 미세한 구멍표면에 단분자층(mono-molecular layer)으로 흡착되지만 때때로 다분자층(multi-molecular layer)으로 흡착되기도 한다. 일반적으로 흡착되는 분자와 흡착제 내부 세공표면 사이의 흡착은 물리적 흡착(physical adsorption) 또는 van der Waals 흡착이며 가역적이다.산업적으로 많은 종류의 흡착제가 사용되는데, 그중 중요한 흡착제에 대해 간단히 기술한다. 흡착제는 대체로 100～2000m²/g의 매우 큰 세공(pore) 표면적을 갖는다.활성탄(active carbon)은 미세결정질(microcrystalline) 물질로 나무, 야채껍질, 숯 등을 탄화시켜 만들며, 평균 세공(pore) 지름은 10～60Å, 표면적은 300～1200m²/g, 이다. 일반적으로 유기용액의 흡착에 사용된다.실리카 겔(silica gel)은 sodium silicate 용액을 산처리한 후 건조하여 만들며, 표면적은 600～800m²/g, 평균세공지름은 20~50Å이며, 기체 및 액체의 건조와 탄화수소 분리에 사용된다.활성알루미나(active alumina)는 수확된 aluminum oxide를 가열해서 물을 제거하여 제조하며 기체와 액체의 건조에 주로 사용된다. 표면적은 200～500m²/g, 평균 세공지름은 20～140Å이다.지오라이트(zeolite)는 다공성 결정질 aluminosilicate로 정확히 같은 크기의 세공을 가지고 있는 개방형 결정 격자를 형성하고 있다. 일정한 크기의 세공을 가지고 있는 개방형 결정 격자를 형성하고 있다. 일정한 크기의 세공을 갖고 있기 때문에 일정한 범위의 세공크기를 갖는 다른 흡착제와는 다르며, 지오라이트의 종류에 따라 세공크기는 3~10Å이다. 지오라이트는 건조, 탄화수소 혼합물의 분리 등 여러 방면에 응용된다.수지(resin)는 두가지 종류의 단분자의 종합반응에 의하여 제조 된다. Styrene과 divinyl benzene같은 방향족 물질로부터 만들어진 수지는 수용액뿐만 아니라 비극성 유기물질의 흡착에도 사용된다. 반면에 acrylic esters로부터 만들어진 수지는 수용액 내에서 극성이 큰 용질 흡착에만 사용된다.(3) 흡착평형 관계(Equilibrium Relations for Adsorbents)유체상(fluid phase) 중의 용질농도와 고체상 (solid phase) 중의 용질농도 사이의 평형 관계는 액체와 기체 사이의 평형용해도(equilibrium solubility) 관계와 비슷하다. 그럼 1-1에의 등온흡착선(adsorption isotherm) 을 보면 고체상에서의 용질농도를 q(kg용질/kg 흡착제(고체)), 유체상(기체 또는 액체)에서 용질농도를 c(kg 용질/m³ 유체)로 나타내었다.직선적인 등온흡착은 Henry법칙과 유사하게 다음과 같이 표현된다.q=Kc (1-1)여기서 k는 실험적으로 결성되는 상수로 m³/kg흡착제이다. 직선적인 등온흡착관계는 일반적이 아니며, 묽은 농도범위에서 근사식으로 사용된다.실험적으로 유도된 Freundlich 등온흡착식은 많은 물리적 흡착계에 사용되며, 특히 액체시스템, 활성탄에서의 흡착에 사용된다.q=Kc° (1-2)여기서 K와 n은 상수로 실험적으로 결정된다. q와 c를 양대수좌표에 그리면 기울기가 °이 되며, 절편(intercept)으로부터 K를 구한다. 이때 K의 차원은 °에 의해 결정된다.만약 흡착등온선이 위로 볼록한 형태이면 유체상에서 보다 고체상에 흡착된 용질의 농도가 높기 때문에 흡착이 favorable 하다고 표현하며°1의 경우이다.Langmuir 등온흡착식은 이론적 근거에서 우도된 것으로 다음과 같이 표현되며, qo와 K는 실험상수항이다.q°cK+c (1-3)kg/m³의 단위를 가진다. 식(1-3)을 뒤집어 정리하고 1/q 대 1/c를 plot하면 기울기가 K/qo이며, 절편이 1/qo가 된다.실험적으로 유도된 Freundlich 등온흡착과는 달리 Langmuir 등온흡착은 다음과 같은 이론에 근거하여 유도되었다. 즉 용질은 흡착제 표면의 일정한 수의 활성자리(active sites)에만 흡착학고, 흡착은 가역적이며 평형상태에 도달한다고 가정하였다.용절(solute) + 빈자리(vacant sites) = 체워진 자리(filled sites)(1-4)만약 평형상태이면, 평형상수 k'를 사용하여 다음과 같이 표현할 수 있다.[용질][빈자리][채워진 자리] (1-5)활성자리의 총수는 고정된 수이므로[총자리]=[빈자리]+[채워진 자리] (1-6)(1-5)와 (1-6)을 결합하면[총자리][용질]K'+[용질] (1-7)채워진 자리의 수는 q에 비례하므로 (1-7)식은 (1-3)과 같아진다. q°는 용질의 최대흡착량으로서 흡착제의 최대 흡착자리수를 반영하는 값이다. 대체로 거의 모든 흡착계는 온도가 증가하면 흡착된 용질의 양이 감소하므로, 일반적으로 실온에서 흡착시킨 다음 온도를 증가시켜 탈착(desorption)시킨다.[예제 1] 폐수에서 페놀의 등온흡착실험실에서 과림 활성탄(granular active carbon)을 사용하여 페놀수용액으로부터 페놀의 흡착실험을 하였다. 실온에서 평형 데이터가 다음과 같을 때 등온흡착식을 구하여라.표1-1 {예제1-1]의 평형 datac(Kg페놀/㎥용액)q(Kg페놀/활성탄0.3220.1500.1170.1220.0390.0940.00610.0590.00110.045[풀이] 1/q에 대하여 1/c를 그림으로 그리면 직선식이 나오지 않으므로 Langumuir 식 (1-3)을 따르지 않는다. log q와 log c를 plot하면, 그림1-2와 같이 직선식이 나오므로 Freundlich 식 (1-2)를 따른다는 것을 알 수 있다. 기울기 n은 0.229, 절편 K는 0.199이므로q=0.199c그림 1-2 [예제1-1]의 plot[예제 2] Immunoglobulin G흡착Modified dextran은 cm³당 7.8×10 mol까지의 Immunoglobulin G를 흡착할 수 있다. 이 흡착반응은 Langmuir 등온흡착식을 따르고, K가 1.9×10 mol/L이다. 만약 80cm³의 dextran에 공급액 1.2L중 용질의 90%까지 흡착된다고 하면 공급액의 초기농도는 얼마인가?[풀이] 회수율이 90%이므로c=0.1c흡착 data로부터(7.8×10 )(0.1c )(1.9×10 +0.1c )물질수지로부터1.2c =1.2(0.1c )+80q위 두 식을 결합하면c =3.9×10 mol/l----------------------------------------------------------------------------------2. 회분흡착화분 흡착(batch adsorption)은 제약산업에서와 같이 용액 중에 소량의 용질흡착에 사용된다. 화분흡착의 계산을 하기 위해서는 Freundlich 또는 Langmuir 등온흡착과 같은 평형관계와 물질수지가 필요하다. 초기 공급액의 농도c , 최종 평형농도 c, 고체에 흡착된 용질의 초기농도q , 최종 평형농도 q라면 흡착제에 대한 물질수지는 다음과 같다.q M + c S = aM + cS (1-1)여기서 M는 흡착제양(kg)이고, S는 공급액(feed)의 부피(m³)이다.식 (2-1)의 변수 q를 c에 대하여 그리면 직선이 얻어진다. 즉 식(2-1)을 변형하면q=q + +이 식은 조작선(operating line)을 나타내며 직선이다.회분흑착의 풀이는 그림으로 구할 수 있으며, 두 식 (2-1)과 (2-2)를 그림2-1과 같이 동일좌표 축에 나타낸다. 그림에 나타낸 것과 같이 평형곡선은 원점을 지나 위로 볼록한 형태, 즉 n

공학/기술| 2005.05.29| 11페이지| 2,000원| 조회(554)

흡착공정, 흡착제의 성질, 흡착평형관계, 회분흡착

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