Modification of Physico-chemical Properties of Wheat Bran by Twin-screw Extrusion Process -1. Effect of Screw Configuration and Process Parameters on System Parameters-

이축 압출성형 공정에 의한 밀기울의 물리화학적 변형 -1. 스크류의 조합과 공정변수 조절에 따른 시스템 변수의 변화-

System parameters (extrusion temperature, extrusion pressure, specific mechanical energy, mean residence time) were analysed on three different screw configurations during twin-screw extrusion of wheat bran. Experiments were conducted over a screw speed of $280{\sim}380\;rpm$, feed rate of $22{\sim}38\;kg/hr$ and moisture content of $17{\sim}33%$ using screws assembled with 3, 4, and 5 reverse screw elements (RSE) adjacent to the heating zone of the barrel. Extrusion temperature increased with increasing RSE but it decreased with increasing feed rate and moisture content. Decreasing the filling ratio of the screw resulted in a lower extrusion pressure, and increasing the length of the RSE gave similar results due to the higher temperature and lower viscosity of melted dough. It was also observed that increasing the feed rate and decreasing moisture content resulted in the reduced extrusion pressure. Specific mechanical energy (SME) decreased when the feed rate and moisture content increased, and SME increased when using RSE posses from 3 to 5. Screw configuration posses with 4 RSE yielded the longest RT, and the smaller the die hole, the higher the RT. In contrast, RT decreased when the feed rate increased. With increasing moisture content RT for 3 RSE increased, but that for 4 and 5 RSE decreased.

밀기울의 물리화학적 변형을 유도하기 위하여 3가지 형태의 스크류 조합을 달리한 이축 압출성형 가공시 수반되는 시스템 변수(압출온도, 압출압력, 기계적에너지 소모율, 평균 체류시간)의 변화를 분석하였다. 스크류는 reverse screw element(RSE)를 바렐의 중앙부에 3, 4 및 5개를 조합한 형태를 사용하여 스크류의 회전속도 $280{\sim}380\;rpm$, 원료의 공급속도 $22{\sim}38\;kg/hr$, 원료의 수분함량 $17{\sim}33%$ 범위에서 압출성형을 실시하였다. 압출온도는 RSE의 갯수가 증가할수록 상승하였고, 원료의 공급량과 수분함량이 증가할수록 감소하였다. 압출압력은 원료의 충진율이 감소하면 낮아졌으며, RSE가 많을수록 압출온도가 상승함으로서 용융물질의 점도가 떨어져 압력이 감소하였다. 또 원료의 공급량이 증가하고 원료의 수분함량이 낮을수록 압출압력이 감소하였다. 기계적에너지 소모율(specific mechanical energy; SME)은 원료의 공급량과 수분함량이 증가할수록 감소하였으며, RSE의 갯수를 3개에서 5개로 조합하여 사용함에 따라서 SME가 증가하였다. 평균체류시간(RT)은 RSE를 4개 조합한 경우가 가장 길었고, die hole의 크기가 작을수록 RT도 증가하였다. 원료의 공급량이 증가함에 따라서 RT는 감소하였으며, 원료의 수분함량이 증가될수록 RSE가 3개인 경우에는 RT가 증가하였고 4개 및 5개인 경우는 감소하였다.