• 제목/요약/키워드: Freezing of water

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Basic Study on the Heat Transfer During Rapid Freezing of Syobean Seed by Liquid Nitrogen

  • Kawano, Toshio;Nakano, Kohei;Murata, Satoshi
    • 한국농업기계학회:학술대회논문집
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    • 한국농업기계학회 1993년도 Proceedings of International Conference for Agricultural Machinery and Process Engineering
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    • pp.443-452
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    • 1993
  • Direct freezing tests of soybean seed by liquid nitrogen were carried out at various moisture contents and the following important conclusions were drawn from the results of temperature measurements of soybean seed and photographs of bubbles generated on its surface : 1) Assuming that the temperature gradient in a soybean seed is negligible because of its small seed size and the freezing ratio is followed the Heiss's formula, and a differential equation based on the heat energy balance was introduced . The equation was easily solved by the Runge-Kutta-Gill method and the predicted values of the temperature were in good agreement with the observed data. 2) The photographs of bubble generation during freezing showed the boiling mode was nucleate, and then the most suitable formula on the nucleate boiling heat transfer was introduced from many formulate proposed up to now by fitting the calculated values based on the formula to the observed data. The formula used for the predict on of the seed temperature was as follows: $\frac{{\partial}T_s}{\partial\theta}\;=\;-\frac{{\alpha}(T_s\;-\;T_L)^{3.3}}{W(C_s\;-\;\frac{{\delta}m(CT_s\;+\;{\sigma})}{T_s^2})}$ where C = difference of the specific heat between pure ice and water m=moisture content of soybean seed $T_s$ = seed temperature $T_L$ = Temperature of liquid nitrogen W = mass of soybean seed $\alpha$ = proportional constant $\delta$ = constant depends on variety or the type of seed $\theta$ = time $\sigma$ = latent heat of melting of pure ice This study will give important information in the hydro-freezing technique by liquid nitrogen, available as a new technique of processing agricultural products in the near future.

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융설과 토양의 동결-융해 과정을 고려한 겨울철 토양온도의 시공간 분포 모의 (Simulation of Spatio-Temporal Distributions of Winter Soil Temperature Taking Account of Snow-melting and Soil Freezing-Thawing Processes)

  • 권용환;구본경
    • 한국수자원학회논문집
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    • 제47권10호
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    • pp.945-958
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    • 2014
  • 토양온도는 비점오염과 관련된 수문학적 및 생지화학적 과정에 영향을 주는 중요한 물리적 환경인자 중 하나이다. 이 연구에서는 분포형 유역모델인 CAMEL(Chemicals, Agricultural Management and Erosion Losses)의 겨울철 토양온도 모의성능을 개선하기 위해서 융설과 토양 동결-융해 모델을 개발하였으며, 경기도 여주에 위치한 시험유역의 4개 지점에서 3개월 동안 관측한 토양온도 자료를 사용하여 모델을 보 검정하였다. 모의 결과, 표층 토양온도에 대해서는 모델이 토양온도의 시계열 변화를 비교적 잘 재현하는 반면($R^2$ 0.71~0.95, RMSE $0.89{\sim}1.49^{\circ}C$), 하부토양층 온도에 대해서는 경우에 따라 모델의 예측오차가 다소 크게 나타났는데($R^2$ 0.51~0.97, RMSE $0.51{\sim}5.08^{\circ}C$), 이것은 모델에서 토양 깊이별 토성을 동일한 것으로 가정한 것이 주요 원인인 것으로 판단된다. 한편, 개발된 모델은 융설에 의한 단열효과와 토양 동결-융해 과정에서 유입 또는 방출되는 잠열흐름의 영향으로 토양온도의 진폭이 감소하는 현상을 잘 모의하고 있다. 비록 모델 구조의 한계와 자료의 부족으로 토양온도에 대한 다소의 예측오차가 발생하였지만, 개발된 토양온도 모델은 시험유역의 토지이용 및 지형에 따른 토양온도와 적설상당수량의 시공간적 분포를 합리적으로 잘 모의하는 것으로 사료된다.

동결온도 조건에서의 화강풍화토 전단강도 특성에 관한 연구 (Shear Strength Characteristics of Weathered Granite Soil below the Freezing Point)

  • 이준용;최창호
    • 한국지반환경공학회 논문집
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    • 제14권7호
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    • pp.19-29
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    • 2013
  • 동토지역에서 지반의 역학적인 특징은 기존 토질역학이론과 다르기 때문에 동토지반 내 응력분포와 파괴조건을 묘사하기 위하여 기존 토질역학을 동토에 적용하는 것은 효과적이지 못하거나 적합하지 않다고 할 수 있다. 따라서, 동토지역에서 구조물의 설계 및 시공을 위해서는 동토역학에 관한 기술 자료의 수집 및 분석, 그리고 체계적이고 전문화된 연구가 필수적으로 요구된다. 극한지에서 나타나는 영구동토지역은 계절에 따라 활동층이 동결 융해를 반복하게 되며, 이에 따라 구조물에 영향을 끼치는 하중조건 또한 변화된다. 특히, 동토의 역학적인 성질들은 온도, 함수비, 입도분포, 상대밀도, 하중을 가하는 속도에 따라 민감하게 반응하기 때문에 동토지역 구조물 설계 및 시공에 있어 다양한 조건에 따른 동토의 역학적인 특징들을 신뢰성 있게 분석할 수 있는 방법이 필수적으로 요구된다. 본 연구에서는 동토의 전단강도 특성을 분석하기 위하여 영하 30도에서 작동 가능한 직접전단시험장비와 대형 냉동 챔버를 활용하였으며, 동결온도, 수직응력, 함수비 및 상대밀도를 달리하여 화강풍화토의 전단강도 특성을 분석하였다. 본 연구에 따르면 수직응력, 함수비 및 상대밀도는 동결온도 조건하에서 화강풍화토의 전단강도 특성에 영향을 끼치는 것으로 나타났다.

Physicochemical Properties of Pork Neck and Chicken Leg Meat under Various Freezing Temperatures in a Deep Freezer

  • Kim, Eun Jeong;Lee, SangYoon;Park, Dong Hyeon;Kim, Honggyun;Choi, Mi-Jung
    • 한국축산식품학회지
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    • 제40권3호
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    • pp.444-460
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    • 2020
  • This study was conducted to investigate the effects of freezing and storage temperature (-18℃, -50℃, and -60℃) on the physicochemical properties of pork neck and chicken leg meat in home-scale deep freezers. Pork neck was cut into a thickness of 3 cm (9×9×3 cm, 150 g), individually packed in air-containing packages, and stored at different temperature (-18℃, -50℃, and -60℃) for 6 months. Chicken leg meats were prepared (10 cm long, weighing 70 g) and packed in the same manner. Frozen samples were thawed at 2℃. Physicochemical properties such as thawing loss, cooking loss, water-holding capacity, color, volatile basic nitrogen (VBN), and thiobarbituric acid reactive substances (TBARS) were evaluated. The samples frozen by deep freezing (-60℃) was favorable with respect to thawing loss, color, and VBN. Samples frozen at -60℃ had lower values of thawing loss and VBN than those frozen at -18℃ for all storage periods (p<0.05). Color parameters were more similar to those of fresh meat than to those of samples frozen at -18℃ for 6 months. The TBARS of all samples were below 0.3 mg malondialdehyde/kg, thereby indicating oxidative stability of lipids. Consequently, deep freezing at -60℃ may be acceptable for maintaining the quality of fresh pork neck and chicken leg meat for 6 months without deterioration.

소 수정란의 간이 동결기법 개발에 관한 연구 II. 내동제의 평형시간, 융해온도, 융해시간 및 1단계 Straw법이 체외발생에 미치는 영향 (Studies on the Development of Easy Cryopreservation Technique of Bovine Embryos II. Effects of Equilibration of Cryoprotectants, Temperature and Time of Thawing and 1 Step Straw Method on In Vitro Developmental Rates of Embryos)

  • 김상근;남윤이;현병화
    • 한국가축번식학회지
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    • 제21권2호
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    • pp.103-109
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    • 1997
  • The studies on the carried out to investigate to determine the optimum thawing temperature and equilibration time and 1 step straw method of frozen bovine embryos. The follicular oocytes were cultured in TCM-199 medium containing 10 IU/ml PMSG(Sigma, USA), 10 IU/ml hCG(Sigma, USA), 1 $\mu\textrm{g}$/ml $\beta$-estradiol(Sigma, USA) and 10% FCS for 24~48 hrs in incubator with 5% CO2 in air at 38.5$^{\circ}C$ and then matured oocytes were again cultured for 12~18 hrs with motile capacitated sperm by preincubation of heparin. The bovine embryos following dehydration by cryoprotective agents and various concentration of sucrose were directly plunged into liquid nitrogen and thawed in 3$0^{\circ}C$ water. Survival and in vitro developmental rate was defined as developmental rate on in vitro culture or FDA-test. The results are summarized as followes : 1. The equilibration time on in vitro developmental rates of bovine embryos was attained after short period of time(2.5~5 min.) in the freezing medium higher than long period of time (10~20 min.). 2. The temperature thawed at 3$0^{\circ}C$ after rapid freezing of bovine embryos resulted in a significantly higher in vitro developmental rate than did at 2$0^{\circ}C$ and 35$^{\circ}C$. 3. The thawing time on in vitro developmental rates of bovine embryos was attained after short period of time(1~5 min.) in the freezing mediuim higher than long period of time(10min.). 4. The in vitro developmental rates of bovine embryos after rapid frozen-thawing by 1 step straw method in the freezing medium added 1.5M, 2.0M glycerol, DMSO, propanediol and 0.25M, 0.50M, 0.75M, 1.00M sucrose were 12.5~19.4%, 10.0~15.6%, 9.1~13.8% and 6.7~12.9%, respectively.

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$\gamma$-선을 이용한 PVAL/PVP/헥실렌 글리콜/키토산 수화젤의 제조 및 특성 (Preparation and Characterization of PVAL/PVP/Hexylene Glycol/Chitosan Hydrogels by $\gamma$-Ray)

  • 최은경;김형일;노영창
    • 폴리머
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    • 제27권4호
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    • pp.349-357
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    • 2003
  • 생체 적합성이 우수한 폴리(비닐 알코올)(PVAL)과 폴리(N-비닐 피롤리돈)(PVP), 항균성이 있는 헥실렌글리콜 (HG)과 치료효과가 우수한 수용성 키토산을 혼합하여 상처치료용 수화젤을 제조하였다. 제조 방법으로 수용액의 동결과 융해에 의한 물리적 가교, 방사선 조사에 의한 화학가교 및 동결과 융해의 물리적 가교 후 방사선 가교를 이용하였다. 수화젤 제조시 PVAL/PVP/HG/키토산의 농도는 15 wt%, 키토산은 0.3wt%, PVAL과 PVP의 비는 6:4로 고정하였다. 용액내 HG의 농도를 1∼5 wt%로 변화시켰으며, 동결과 융해횟수는 1∼3회로 변화시켰고, 방사선 조사량은 25∼50 kGy로 변화시켰다. 위의 방법으로 제조된 수화젤의 젤화율, 팽윤도, 젤강도를 측정하였다. HG의 조성비가 증가할수록 젤화율과 젤강도는 감소하였고 팽윤도는 증가하였다. 조사량과 동결과 융해 횟수가 증가할수록 젤화율과 젤강도는 증가하였고 팽윤도는 감소하였다. 동물 실험을 통해 제조된 수화젤의 상처 치료효과를 보았으며, 항균 실험을 통해 항균성을 관찰하였다.

돼지정액 동결중 식빙처리가 융해후 정자생존율 및 침체형태에 미치는 영향 (Effects of Seeding during Freezing Procedure on Post-Thaw Viability and Acrosome Integrity of Boar Spermatozoa)

  • 김용준;김용환;이영준;김수희;지동범
    • 한국임상수의학회지
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    • 제21권4호
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    • pp.363-368
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    • 2004
  • To investigate the effects of seeding during freezing procedure on post-thaw viability, motility, and acrosome integrity of boar spermatozoa, semen from 5 Yorkshire boars were collected for this experiment. Raw semen were diluted with Merck I, subsequently added with cooling diluent containing lactose and egg yolk and with freezing diluent containing glycerol. The diluted semen were frozen on the rack in the styrofoam box filled with liquid nitrogen at the distance of 5 cm or I cm above LN2 level. Seeding was performed to only a group of straws frozen at 5 cm away on the surface of LN2. The frozen semen were thawed in $50^{\circ}C$C water and the viability and local motility were analyzed by sperm analysis imaging system. A part of thawed semen was taken for the examination of morphology of apical ridge of the acrosome to compare with the effect of seeding between the seeding-treated and non treated groups. I. Post-thaw viability was considerably higher in seeding-treated sperm than non-seeding group (p<0.01), however, no difference of local motility was obtained among the groups. 2. At three hours after thawing, viability was also higher in seeding-treated group than non-treated group (p<0.05), along with no difference of motility among the groups. 3. Higher normal acrosome integrity was obtained in the seeding-treated sperm than non-treated groups (p<0.01). 4. Between non-seeded groups, higher normal acrosome integrity was obtained in the sperm group frozen at 5cm upper on the surface of LN2 than that frozen at 1cm away (p<0.01). These results indicated that seeding treatment during freezing boar spermatozoa was beneficial to post-thaw viability and normal acrosome integrity.

'어는점 내림'에 대한 초등 예비교사들의 인식 조사 및 설명 모형 제안 (Elementary Pre-service Teachers' Conceptions on 'the Freezing Point Depression' and a Proposal of Explanatory Models)

  • 김한제;정용재;장명덕
    • 한국초등과학교육학회지:초등과학교육
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    • 제32권2호
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    • pp.206-224
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    • 2013
  • The purpose of this study is to investigate the elementary pre-service teachers' conceptions on 'the freezing point depression' focusing on the survey from a National University of Education. Eighteen pre-service teachers who had completed high school Chemistry II coursework were selected to participate in the study. Participants answered a four question survey to measure their scientific knowledge and conceptions of this phenomenon. Each answer was qualitatively analyzed to determine whether they have 'scientific conceptions' or 'quasi-scientific conceptions' or 'misconceptions'. The results from the study are as follows: First, it was showed that none of the eighteen participants had 'scientific conceptions', six had 'quasi-scientific conceptions' and eight had 'misconceptions' about the caused effect when $CaCl_2$ is scattered on the ice. Second, it was found that three participants had 'scientific conceptions', eight had 'quasi-scientific conceptions' and two had 'misconceptions' for the second survey question. Third, ten out of eighteen participants demonstrated 'scientific conceptions' about the phenomenon of salt water freezing. Fourth, only three of eighteen participants illustrated appropriate 'scientific conceptions' for the fourth survey question. Fifth, of all participants, none answered more than three questions correctly, and only three participants answered any combination of two questions correctly. Based on the findings of this study, five explanatory models were developed. And the models were proposed for pre-service teachers to enhance their understanding of the freezing point depression phenomenon.

가열, 고압, 방사선 처리된 빙핵활성세균의 활성 및 물의 동결특성에 미치는 영향 (Ice Nucleating Activities of Ice Nucleation-Active Bacteria Sterilized with Heat, Pressure and Irradiation , and Their Thermophysical Effects on Water)

  • 김현정;박지용
    • 한국식품과학회지
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    • 제29권2호
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    • pp.326-336
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    • 1997
  • INP를 포함한 빙핵활성세균을 식품 가공 단계에 직접 이용하기 위해 빙핵활성을 최대한 유지시키면서 완전 살균하는 방법을 찾기 위해 가열, 고압, 방사선으로 처리한 후 생균수 및 빙핵활성을 측정하였다. 균주는 Pseudomonas syringae, Xanthomonas campestris와 INP유전자를 포함한 plasmid가 재조합된 Escherichia coli JM109/pEIN229, Gluconobacter oxydans/pKIN230를 사용하였다. 빙핵활성을 T90 (drop의 90%가 어는 온도)으로 나타내었을 때 방사선 조사시 $0.3^{\circ}C{\sim}0.7^{\circ}C$, 초고압 처리시 $1^{\circ}C{\sim}2^{\circ}C$, 가열 처리시 $4^{\circ}C{\sim}7^{\circ}C$가 감소하여 방사선 조사에 의한 살균시 빙핵활성의 감소가 가장 적은 것으로 나타났다. 각 살균점에서의 cumulative ice nucleation activity spectra를 측정한 결과 A부류의 빙핵($-5^{\circ}C$ 이상에서 빙핵으로 작용)의 수는 방사선처리시 거의 감소가 없었으며 초고압처리시 90% 이상 감소하였으며 가열처리시 존재하지 않았다. 증류수에 방사선조사로 살균된 빙핵활성세균을 첨가한 후 DSC를 이용해 thermogram을 얻었다. 빙핵활성세균을 첨가하지 않은 증류수보다 $11^{\circ}C{\sim}15^{\circ}C$ 정도 높은 온도에서 발열 피크가 형성되기 시작했으나 흡열 피크는 큰 차이를 보이지 않았으며, 발열량 및 흡열량은 감소했다. 한편, DSC를 이용해 측정된 빙핵활성은 drop freezing method에 의해 측정된 값과 높은 연관성$(R^{2}>0.993,\;p<0.0001)$을 보여 간편하고 정확한 빙핵활성 측정법으로의 사용 가능성을 제시했다.

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실리카흄을 사용(使用)한 투수(透水)콘크리트의 강도(强度) 및 동결융해저항성(凍結融解抵抗性) (Increase of strength and freezing-thawing resistance of porous concrete by Silica-fume)

  • 홍창우
    • 자원리싸이클링
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    • 제19권4호
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    • pp.35-40
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    • 2010
  • 최근에 들어 투수콘크리트의 동결융해에 대한 저항성이 저하되는 것과 줄눈부에서의 골재박리 등의 많은 문제점들이 대두되고 있다. 따라서 본 연구에서는 기존의 투수콘크리트의 내구성을 향상시키기 위한 방안으로 잔골재와 실리카흄, 고성능감수제를 사용하여 강도 및 내구성 증진 방안을 연구하였다. 주요실험인자로 실리카흄 혼입률 10%와 잔골재 혼입률(0%, 7%, 15%)을 선정하고, 압축강도와 휨강도, 투수계수 및 공극률, 동결융해시험을 수행하였다. 실험결과 강도측면에서는 잔골재 혼입률이 증가함에 따라 압축 및 휨강도는 증가하는 경향을 보였으나, 상대적으로 공극률 감소로 인한 투수성은 저하되고, 동결융해 저항성도 크게 감소하는 것으로 나타났다. 따라서 투수콘크리트에 있어서 강도증진을 위해 사용되는 잔골재는 혼입률 제한이 필요하며, 실리카흄 10%이상을 사용하는 것이 강도 및 내구성 측면에서 효율적인 대안이 될 수 있을 것으로 판단된다.