7. Twin-Screw Extruder를 이용한 붉은자루동충하초 압출성형기술 개발(2)

7. Twin-Screw Extruder를 이용한 붉은자루동충하초 압출성형기술 개발(2)

다. 기계적 에너지 소모율 (Specific mechanical energy ; SME)

표 17에서 압출 온도, 원료 공급량, 스크류 회전 속도의 변화가 기계적 에너지 소모율에 미치는 영향을 표면 반응 분석으로 나타내었으며, 기계적에너지 소모율에 대한 다중회기 방정식의 상관계수는 스크류의 조합에 따른 screw type Ⅰ-Ⅱ에 있어서 0.9704-0.9994의 수준을 보였다. screw type-Ⅰ에서 온도 120°C 원료투입량 6kg/hr 경우 회전속도 100rpm에서 200rpm으로 증가 시켰을 때 32.45 wh/kg에서 23.44 wh/kg로 감소하였으며(그림 38), 압출온도를 증가시켰을 경우 원료투입량을 9kg/hr로 증가시켜도 약 20 wh/kg로 감소되었다. screw type Ⅱ에서는 온도 120°C 경우 회전속도 150 ～ 200rpm 범위에서 12～14 wh/kg 로 감소되었고, 온도를 130°C 원료 투입량을 9kg/hr 증가시킴에도 불구하고 9～13 wh/kg로 감소됨이 분석되었다(그림 39). reverse kneading elements를 조합설계 하였을 때 전단력과 균일한 혼합이 증가됨으로서 유동성이 증가되어 기계적 에너지 소모율이 감소됨을 알 수 있었다.

SME에 영향을 미치는 독립변수는 온도, 스크류 회전속도이며 원료 공급량은 압출압력에 영향을 미치지 못하였다. Screw Type-Ⅰ, Type-Ⅱ에 대해서 SME의 독립변수 변화에 의한 회기식으로 나타내면 다음과 같다.SME의 변화를 반응 표면 곡선으로 나타낸 그림 38, 39을 보면 SCREW TYPE-1에서는 온도가 감소하고 스크류 속도가 낮을수록 SME가 높은결과를 보여주나 SCREW TYPE-2에서는 스크류 속도가 낮을 수록 SME가 높은 결과를 나타내며 온도에는 영향을 미치지 않는 것으로 나타냈다.

 

Y = 19.92-3.98 X1-1.693 X3 +2.81X1*X3 +4.89 X33 (Type-Ⅰ)

Y = 10.635-1.24 X1-9.452 X3 +0.63X1*X3 +11.97 X33 (Type-Ⅱ)

 

Fig 38. Response surface plot of temperature and screw speed on SME for Cordyceps Pruinosa (screw type Ⅰ)

Fig 39. Response surface plot of temperature and screw speed on SME for Cordyceps Pruinosa (screw type - Ⅱ) 

Table 18. Analysis of variance showing effiects of treatment variables as linear or quadratic terms and interaction effects on response variables of cordyceps pruinosa

	팽화율						압출물 수분함량(%)
screw configuration	Type-1			Type-2			Type-1			Type-2
	DF	SS1)	Prov>F	DF	SS1)	Prov>F	DF	SS1)	Prov>F	DF	SS1)	Prov>F
Linear	2	0.01	0.0891	2	0.005	0.0406	2	15.576167	0.0249	2	8.319717	0.1329
Quadratic	1	0	1	1	0.000008333	0.5	1	0.064533	0.2347	1	0.240833	0.4250
Cross	1	0.0004	0.1789	1	0.000025	0.3333	1	0.5476	0.0839	1	0.324900	0.3796
Model	4	0.0045	0.1274	4	0.005	0.0607	4	16.1883	0.0366	4	8.88545	1.920
R2	0.9928			0.9984			0.9994			0.9834
X12)	2	0.002	0.1260	2	0.002	0.0638	2	1.910867	0.0708	2	0.971717	0.3653
X23)	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0
X34)	3	0.0029	0.1355	3	0.003	0.0663	3	14.825033	0.0324	3	8.238633	0.1695

SS1): sum of squares of residue

X12) : Temperature (℃)

X22) : Feed rater (g/min)

X33: Screw speed (rpm)