다섯 종류의 시판 고추장에 대한 항복응력은 vane 방법에 의해 controlled shear-rate 조건에서 측정되었다. Vane 항복응력은 전단속도와 전단응력 데이터의 외삽법(extrapolation)에 의해 결정된 Casson 항복응력 보다 높은 수치를 보여주었다. 고추장의 구조가 손상되지 않은 시료와 이미 손상된 시료에 대해 vane 방법에 의해 정적항복응력$({\sigma}_s)$과 동적항복음력$({\sigma}_d)$이 각각 측정되었으며 큰 수치 차이로부터 고추장에 대한 구조파괴 정도를 결정하는 데 있어 vane 방법이 적합함을 알 수 있었다. ${\sigma}_{ov}({\sigma}_{s},\;{\sigma}_{d})$와 ${\sigma}_{oc}$ 수치 사이에는 좋은 상관관계를 보여주고 있으며 ${\sigma}_{d}$ 수치는 외삽법에 의해 얻어진 ${\sigma}_{oc}$ 수치와 잘 일치함을 나타냈다. ${\sigma}_{s}$와 ${\sigma}_{d}$의 비율로부터 얻어진 무차원 yield number$(N{\sigma}_{o})$는 고추장의 일시적 구조 존재여부를 결정하는데 사용될 수 있다. $N{\sigma}_{o}$로부터 계산된 fator ${\varepsilon}$의 수치$({\varepsilon}=0.100-0.169)$로부터 고추장은 강한 결착구조를 형성하고 있는 분산식품임을 알 수 있었다.
The yield stress of stirred yogurt was measured by the vane viscometer at different pre-shearing conditions, such as pre-shear speed, pre-shear time, and wait time, and temperature (12-38${^{\circ}C}$). The yield stress ranged from ~17.6 to 10 Pa and from 34.2 to 11.9 Pa, depending on the pre-shearing conditions and temperature, respectively. The preshear speed and the wait time significantly affected the yield stress. The temperature dependence of the yield stress was described by the Eyring's kinetic model. The linear function of the temperature on the yield stress was limited at the 22${^{\circ}C}$, and at the above 22${^{\circ}C}$, the yield stress was maintained to be a constant (~12.5 Pa).
분말사출재의 항복응력을 효과적이고 간단한 방법으로 측정하기 위해서 수차 장치를 사용한 항복응력 측정장치를 개발하였다. 수차 방식은 벽면 미끄러짐을 고려할 필요가 없는 장점이 있으나 전단률에 따른 점도 변화 측정에는 사용할 수 없는 단점도 있다. 수차 장치의 타당성 검토를 선형유체를 사용하여 검증하였으며, 수차 장치의 양단에서 나타나는 오차도 실험적으로 확인하였다. 분말 현탁액의 일반적인 특징이라고 여겨지는 항복 시 발생하는 순간 최대 토오크는 측정 장치의 제어기 특성에 따른 영향이 큰 것을 확인하고 안정 토오크 영역을 항복응력 계산의 기준으로 결정하였다. 측정되는 토오크에서 수차의 회전 저항에 따른 효과를 제거하기 위해 다양한 속도에서 측정된 토오크를 선형함수로 근사하여 회전 속도가 없을 때의 토오크를 얻었다. 측정 방법의 일반적인 검증을 위해 텅스텐 카바이드 분말과 왁스계 바인더를 이용한 분말사출재의 항복응력을 온도와 분말 충전률 변화에 따라서 측정하였다.
7종류의 상업용 검(xanthan gum, guar gum, pectin, gum arabic, gellan, locust bean gum, sodium alginate)을 국내산 고구마전분에 대해 0%, 0.3%, 0.6% 농도로 첨가한 전분-검혼합 페이스트(5%, w/w)의 유동특성과 항복응력을 측정하였다. 고구마전분-검 혼합물은 대부분 검 농도가 0.3%에서 0.6%로 증가할 때 팽윤력이 증가하였다. 또한 유동특성은 power law 모델식으로부터 결정되었고, 항복응력 측정을 위해 vane 방법이 사용되었다. 고구마전분-검 혼합물은 $25^{\circ}C$에서 shear-thinning 거동특성을 보여주었고, 겉보기 점도(${\eta}_{a,100}$)와 점조도 지수(K)는 pectin과 sodium alginate를 제외한 모든 시료에서 검의 농도가 증가함에 따라 증가하는 경향을 나타내었다. Pectin은 다른 검에 비해 매우 낮은 항복 응력 값을 나타내었고, gellan은 매우 높은 항복응력 값을 나타내었다. 고구마전분-검 혼합물은 pectin, gum arabic 그리고 sodium alginate를 제외한 다른 검 첨가에서 탄성적상승효과를 나타냈다. 일반적으로 고구마전분의 유동특성과 vane 항복응력은 검 첨가에 의해 크게 영향을 받으며, 검 종류와 농도에 의존함을 알 수 있었다.
쏘일 컨디셔닝(soil conditioning)은 굴착토의 전단강도를 감소시키고 작업성(workability)을 확보하여, EPB 쉴드 TBM의 굴진면 전방을 지지하며 TBM의 굴진 성능을 향상시키는 기술이다. 다양한 지반 조건에 대한 최적의 첨가제 주입 조건을 결정하기 위해서는 첨가제를 혼합한 굴착토의 역학적 유동학적 거동을 평가해야 한다. 따라서, 본 연구에서는 TBM 챔버 내 압력 상태를 모사하고 시료의 유동학적 특성을 평가할 수 있는 실내 가압 베인시험 장비를 개발하였다. 인공 사질토 시료에 대하여 폼(foam)과 폴리머(polymer)의 주입변수인 FIR (foam injection ratio)과 PIR (polymer injection ratio)을 변화시켜가며 일련의 실내 가압 베인시험을 수행하였다. 또한, 슬럼프 시험을 통해 컨디셔닝된 흙의 작업성을 평가하였다. 실내 가압 베인시험 장비를 통해 베인 전단시험을 수행함으로써 측정된 토크 데이터로부터 컨디셔닝된 흙의 유동곡선(rheogram)을 도출하여 주입변수에 따른 첨두응력과 항복응력의 경향을 분석하였다. 시험 결과, FIR이 커지거나 PIR이 작아질수록 작업성이 증가하는 경향을 나타냈으며, 최대 토크, 첨두응력과 항복응력은 모두 감소하였다. 실내 가압 베인시험으로 측정된 시료의 첨두응력과 항복응력이 슬럼프 시험을 통해 측정된 작업성과 상응하는 결과는 제안된 시험이 굴착토 물성 평가에 활용될 수 있음을 보여준다.
Flow behaviors of sweet potato starch (SPS) pastes (5% w/w) were studied in the presence of various sugars (xylose, glucose, fructose and sucrose) and sugar alcohols (xylitol and sorbitol). The flow properties of SPS-sugar mixtures were determined from the rheological parameters of power law model. The vane method was also employed for determining yield stresses of SPS-sugar mixtures directly under a controlled low shear rate. At $25^{\circ}C$ all the samples showed shear-thinning behaviors ($n=0.35{\sim}0.44$) with yield stress. The consistency index (K) values of SPS-sugar mixtures increased in the following order: sorbitol> xylitol> control (no sugar)> sucrose> fructose> glucose> xylose, showing that the addition of sugar alcohols enhanced the K values. The yield stress values were reduced in the presence of ugars and sugar alcohols and they also increased with an increase in swelling power of starch granules in the SPS-sugar mixture systems.
Rheological characterisation of flocculated kaolinite pulps has been undertaken to elucidate particle interactions underpinning the dewatering behaviour induced by flocculation with polyethylene oxide (PEO), anionic polyacrylamide (PAM A) and their blends. Shear yield stress $(\tau_y)$ analysis indicated that polymer mediated particle interactions were markedly amplified upon shear of PEG based pulps. In contrast, PAM A based pulps showed a significant decrease in yield values upon shear. Steady stress measurements analysed using a modified Ellis model indicated subtle differences between the respective linear viscoelastic plateaus of the pulps. Furthermore, modified shear thinning behaviour was evident in PEG based pulps. Estimation of elastic and viscous moduli (G', G') was made using dynamic stress analysis for comparison with values determined from vane measurements. Despite a noticeable difference in the magnitude of G' between the two methods, similar trends indicating sheared PEG-based pulps to be more elastic than PAM based pulps, were observed. Floc microstructural observations obtained in support of rheological properties indicate that PEG flocculant induces significantly more compact particle aggregation within the clay pulps under shear consistent with the yield stress data, in contrast to PAM A, or indeed unsheared PEG based pulps. Consequentially, sheared PEG based pulps show significantly improved dewatering behaviour. The implications of the results, potential benefits and drawbacks of flocculation with PEG and PAM A are discussed with respect to improvements in current dewatering processes used in the minerals industry.
심해유전개발 중 원유의 흐름보증과 관련하여 하이드레이츠, 아스팔텐, 무기물 침전 등이 주된 관심분야가 될 수 있으며, 특히 왁스에 대해서도 그 특성을 이해하는 것이 중요하다. 원유흐름 중단으로 인한 왁스가 젤을 형성하였을 경우에는, 원유의 흐름을 재시작하기 위해서는 높은 압력의 펌프를 가동해야 하는 어려움이 있다. 본 연구에서는 베인 레오미터를 사용하여 왁스 젤의 항복응력 측정을 통한 왁스 젤의 강도를 측정하고 예측하였다. 또한, 왁스 젤의 강도측정을 통해서 정성적, 정량적인 예측을 시도하였다.
Flow properties of doenjang samples at various total solid contents (30, 32, 34, 36, 38, 40%) were evaluated in this study. Flow properties of doenjang samples was determined by using Haake concentric cylinderical viscometer and Instron testing machine with capillary extrusion viscometer, and consistency index(K), and flow behavior index(n) was also determined from power models, and yield stress was derived form Casson models and vanes methods. Doenjang samples showed shear-thinning (pseudoplastic) fluid with small magnitude of flow behavior index(n) (n=0.30-0.55). Casson yield stress was from 2.11 to 64.02(Pa). Vane yield stress was more effective than casson yield stress in property of reactivation. Apparent viscosity was decreased with the increase in temperature and activation energy was in the range of 6.58 to 10.70 kJ/mole. From the capillary extrusion method, K and n was increased with the increase in solid content with good correlation with. The result revealed that capillary extrusion method is useful for measuring the flow properties of doenjang.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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