Compressive Creep Behavior of Rice Starch Gels

쌀 전분 젤의 creep 특성

The creep behavior of gels made with $30{\sim}45%$ gelatinized rice starch was measured over a wide range of temperature. Compressive creep curves of rice starch gels conformed to a six element mechanical model consisting of one Hookean, two Voigt and one Newtonian component. The creep compliance of gels decreased with increasing starch concentrations. Among viscoelastic constants of the mechanical model, elastic modulus was mainly influenced by the change of starch concentrations. The concentration-invariant compliance curve was obtained by reduction to 38% using reduction parameter $a_{c}$. The creep compliance curves of 45% starch gels increased with temperature, which indicated that rice starch gels became softer and less rigid with increasing temperature. When the compliance at $20^{\circ}C$ was set as a reference curve, creep compliance data for 45% gels at various temperature could be superimposed as a continuous smooth curve. The apparent activation energies of 45% rice starch gels calculated by the modified WLF equation were not intrinsic, but decreased as temperature increased.

호화된 쌀 전분 젤의 creep 거동을 농도($30{\sim}45%$)와 온도($20{\sim}85^{\circ}C$)를 달리하여 측정하였으며 전분 젤의 점탄성에 미치는 온도와 농도의 영향은 shift factor($a_{T},\;a_{C}$)를 이용하여 분석하였다. Compression creep test의 결과 쌀 전분 젤은 순간변형 부분, 지연탄성 부분 및 유동부분으로 구성된 6-element의 역학적 모델로 해석할 수 있었으며 점탄성 거동은 순간변형 부분이 주체를 이루었다. 전분 농도가 $30{\sim}45%$로 증가함에 따라 creep compliance는 감소하였고 농도 증가는 주로 순간변형 부분에 영향을 미쳤다. 각 농도에서의 total compliance는 shift factor($a_{C}$)를 이용하여 일정한 기준농도(38%)로 변환시켜 농도불변 곡선으로 정확히 나타낼 수 있었다. 온도를 $20{\sim}85^{\circ}C$로 조절하여 얻은 creep compliance는 온도의 증가에 따라 증가하여 젤의 조직이 점점 연화되었다. $20^{\circ}C$를 기준온도로 shift factor($a_{T}$)에 의해 각 온토에서의 단편적 total compliance 곡선을 log(t)에 대해 수평이동시키면 전반적으로 부드럽게 연결되는 master curve를 얻을 수 있었으므로 시간-온도 환산법칙이 잘 성립되었다. 수정된 WLF식을 이용하여 $a_{T}$의 온도 의존성을 분석한 결과 전분 젤의 활성화에너지는 일정하지 않고 온도의 증가에 따라 감소하였으며, 공유결합에 의해 망상구조를 이루는 다른 젤들에 비해 그 값이 상대적으로 작았다.