7. Twin-Screw Extruder를 이용한 붉은자루동충하초 압출성형기술 개발(1)

7. Twin-Screw Extruder를 이용한 붉은자루동충하초 압출성형기술 개발(1)

나. 압출조건이 압출압력에 미치는 영향

본 연구에서는 screw type-Ⅰ의 스큐류 조합은 각각 다른 각도를 가진(90°, 60°, 45°, 30°) kneading elements를 배열하였고, screw type-Ⅱ는 screw type-Ⅰ에 reverse kneading elements 45° 1개 첨가시켜 압출 성형시 압출 성형능에 미치는 영향을 분석하여 최적 압출조건을 조사하고자 하였다.

함수율 30wb.%를 가진 붉은자루 동충하초를 이용하여 압출 성형시 압출온도 120°C,에서 원료 공급량 6kg/hr, 130°C에서 원료 공급량 9kg/hr 조건에서 압출 스크류의 속도 100, 150 200rpm로 증가시켰을 때 압출 압력에 미치는 영향을 SAS 프로그램을 사용하여 반응 표면 분석한 결과를 표 17에 타내었으며, 압출 압력에 대한 다중회기 방정식의 상관계수는 0.9992-0.9997의 수준을 보였다.

그림 36에서 보듯이 screw type-Ⅰ에서 압출 온도 120°C인 경우 압출속도 100rpm, 150rpm, 200rpm로 증가시키면 압출 압력이 18bar, 20bar 25bar로 증가 되었다. 그림 37에서 보듯이 reverse kneading element 45° 1개를 첨가시킨 screw type-Ⅱ에서 동일 조건에서도 13bar, 15bar, 19bar로 약 5bar 정도가 감소 되었다. 온도를 130°C로 증가시키면서 원료공급량도 9kg/hr 증가시킴에도 불구하고 screw type-Ⅰ에서 12bar, 14bar, 18bar 로 감소되었고, screw type-Ⅱ 에서는 11bar, 13bar, 16bar로 감소되었다. 압출온도를 증가시키면 점도가 낮아지면서 유동성이 좋아져 압출 압력을 감소시키는 원인이 되었다. screw type-Ⅱ에서 보듯이 reverse kneading element 1개를 첨가시킴으로서 전단력이 증가면서 열도 증가 됨으로서 혼합이 잘 이루어져 유동성이 증가되는 원인이 되어 120°에서는 약 5bar, 130°C에서는 약 1-2bar 정도 낮아졌다.

온도와 스크류 속도는 압출 압력에 영향을 미쳤으나, 원료 공급량은 영향을 미치지 않았음을 아래와 같은 회기식의 분석결과에서 알 수 있다.

 

Y = 17-3.167 X1+3.25 X3 - 0.25X1*X3 +1.25 X33 (TypeⅠ)

Y = 14-1.47 X1+2.75 X3 - 0.25X1*X3 +0.75 X33 (Type-Ⅱ)

 

Fig 10. Response surface plot of temperature and screw speed on die pressure for Cordyceps Pruinosa (SCREW TYPE Ⅰ1)

Fig 11. Response surface plot of temperature and screw speed on die pressure for Cordyceps Pruinosa (screw typeⅡ) 

 

 

압출압력의 변화를 반응 표면 곡선으로 나타낸 그림 36, 37을 보면 스크류 조합을 달리한 실험 (screw type Ⅰ-Ⅱ)에 있어서 온도가 증가하고 스크류 속도가 증가 할수록 압출압력이 감소한 결과를 보이고 있다.