2016.10.10 신안산대학교 식품생명과학과 1-B 1조 김주환 남명현 서동헌 이건용 이병규 이우진 식품제조공정 조사발표 -여과- 2016.10.10 신안산대학교 식품생명과학과 1-B 1조 김주환 남명현 서동헌 이건용 이병규 이우진

목차 1.여과의 정의 2.여과에 이용되는 기계의 형태 1)중력여과기 2)압축여과기 3)진공여과기 4)원심여과기 5)막 분리 여과 3.문제풀이(43~55번)

여과의 정의 고형물에 들어있는 수분을 여과매체에 통과시켜 액체는 막을 통과하고 현탁 입자는 막의 표면에 퇴적되는 방법으로 현탁액을 분리시키는 조작을 일컫는다. 여과장치는 여과의 추진력에 따라 중력을 가하여 여과하는 중력여과(gravity filteration), 시료에 압력을 가하여 여과하는 압축여과(pressure filteration) 그리고 진동에 의하여 여과되는 진동여과(vacumm filteration), 원심력에 의하여 여과시키는 원심여과(centrifugal filteration) 등이 있다

여과에 이용되는 기계의 형태 압축여과기 중력여과기 진동여과기 원심여과기 막 분리 여과

중력여과기 혼합액에 중력을 가하여 여과재를 통과시켜 여과액을 얻고 고체 입자는 여과제 위에 퇴적되게 하는 방법으로 음료수나 용수 처리에 사용된다. https://www.youtube.com/watch?v=QEex788j-yk

압축여과기 여과 원액에 압력을 가하여 여과하는 압축 여과기로 판들형 압축 여과기(plate pressure filter)와 잎모양 가압 여과기(leaf pressure filter)가 대표적으로 쓰인다 판들형 압축 여과기 압축여과기 잎모양 압축 여과기

압축여과기(판들형 압축여과기) 핀터프레스(filter press)라고도 한다. 여과판(filter plater), 여과포, 여과틀(filter flame)을 교대로 배열 및 조립한 것이다 여과 판은 주로 정방형으로 양면에 많은 돌기들이 있어 여과포를 지지해주는 역할을 하며, 돌기들 사이의 홈은 여액이 흐르는 통로를 형성한다. 구조와 조작이 간단하고 가격이 비교적 저렴해 공업적으로 널리 이용되고 있다. 그러나 인건비와 여포의 소비가 크고 케이크의 세척이 효율적이지 못하다. https://www.youtube.com/watch?v=hLUr_H1PgxU

압축여과기(잎모양 가압 여과기) 여과 잎을 밀폐된 용기에 넣고 용기를 가압하면 여과 잎 중심부로 여액이 나오게 되면 주변에 케이크가 모이게 하여 여과하는 것이다. 여과 잎은 금속그물 또는 흠이 파인 금속판의 표면에 여과매체를 입힌 것으로 사각, 원형, 원통형 등 여러가지가 있다. 여과매체의 손상이 적고 세척효과가 높으며 여과면적이 큰 장점이 있어 대량의 슬러리 여과 또는 청징에 적합하다 그러나 필터프레스보다는 고가이고, 슬러리 중의 고형분이 침강성이 있는 경우에는 사용이 곤란하다. https://www.youtube.com/watch?v=T52vlOaw0a8

진공여과기 여과포를 덮은 틀(frame)이나 회전원통을 원액에 담그고 내부에서 원액을 진공펌프로 흡인시켜 여과포를 통과한 여액을 외부로 배출시켜 여과하는 방법으로 moor형과 회전원통 진공 여과기 등이 있다. 진공여과기 가운데 가장 대표적인 것은 회전 원통 진동 여과기이다. 회전 원통형 진공 여과기에서는 여과가 감압 하에 이루어지고, 케이크의 제거는 대기압 하에서 이루어지기 때문에 연속방식으로 운행된다. 회전원통형 진공 여과기는 처리비용이 크며, 인건비가 적게 든다는 장점이 있으나 장치가격이 비싸고 뜨거운 액이나 휘발성 액의 취급에는 부적당하다. https://www.youtube.com/watch?v=WXRwG_Q3YiE

원심여과기 원액에 들어있는 고체 입자의 수분을 원심분리로 제거하는 기계로 비교적 큰 입자나 결정성 물질을 포함한 원심분리로 제거하는 현탁액의 여과에 이용된다. 원심여과기는 대표적으로 바스켓형 이 있다.

원심여과기(바스켓 원심 여과기) 다공벽을 가진 원통형의 금속바스켓을 수직축에 따라 매달아 고속으로 회전시켜 여과한다. 바스켓 안에 원액을 공급하면 고체는 원심력에 의해 벽면에 침강하여 케이크를 형성하며, 여액은 케이크와 여포를 통하여 바스켓 안으로 배출된다. 케이크의 수분함량을 효율적으로 저하시킬 수 있기 때문에 분리된 케이크를 건조하기 위한 예비조작으로 유명하다. https://www.youtube.com/watch?v=WRq5NjkEl3I

막 분리 여과 막의 선택 투과성을 이용하여 물질의 상변화 없이 연속적으로 물질을 분리하는 방법으로 열이나 PH에 민감한 물질에 유용하며 휘발성 물질의 손실도 거의 없다. 막 분리법으로는 역삼투(reverse osmosis:RO), 한외여과(ultra filtration:UF), 정밀여과(microfiltration), 나노여과(nano filtration:NF) 등이 있다.

막 분리 여과(역삼투:RO) 평형상태에서 막 양측 용매의 화학적 포텐셜은 같다. 그러나 용액 쪽에 삼투압보다 큰 압력을 작용시키면 반대로 용액 쪽에서 용매분자가 막을 통하여 용매 쪽으로 이동하는데 이 현상을 역삼투 현상이라고 한다. 역삼투는 분자량이 10~1000 정도인 작은 용질 분자와 용매를 분리하는데 이용되며, 대표적인 예는 바닷물의 탈염이다. https://www.youtube.com/watch?v=mZ7bgkFgqJQ

막 분리 여과(한외여과:UF) 한외여과는 정밀여과와 역삼투의 중간에 위치하는 것으로 고분자용액으로부터 저분자물질을 제거한다는 점에서 투석법과 유사하다. 물질의 분리에 농도 차가 아닌 압력 차를 이용한다는 점에서는 역삼투압과 근본적으로 동일하다. 역삼투압은 고압을 이용하여 염류 및 고분자물질 모두를 배제시킬 수 있다. 반면에 한외여과는 저압을 이용하여 염류와 같은 저분자 물질은 막을 투과시키지만 단백질과 같은 고분자 물질은 투과시키지 못한다. 또한 한외여과는 고분자물질을 각각 저, 중, 고분자 물질로 분리시킬 수 있는 특징을 지니고 있다.

막 분리 여과(한외여과:UF) 한외여과막은 대개 10~100Å 크기의 세공을 가지고 있다. 한외여과는 분자량이 1,000~50,000 정도인 용질의 분리에 효과적이며 용질과 용매분자량이 100배 이상 차이가 있을 때 적용할 수 있다. https://www.youtube.com/watch?v=vGk0uxJqNEg

막 분리 여과(정밀여과:MF) 정밀여과란 한외여과의 일종이며 크기가 0.1~10um 정도인 콜로이드를 형성하는 용질을 분리할 수 있다. 정밀여과는 역삼투나 한외여과를 시행하기 위한 사전 여과공정을 이용하며, 특히 용액 내의 세균을 제거하는데 널리 이용되고 있다. 정밀여과의 세공은 0.1~10um 정도이고 세공이 막에 총 부피의 80% 정도 차지하는 것이 적당하다. https://www.youtube.com/watch?v=zN5Xo6AGIHY

막 분리 여과(나노여과:NF) 나노여과는 역삼투와 한외여과의 중간적 특성을 가진다. 나노여과의 여과작용은 체거름 작용과 확산 작용, 즉 삼투현상을 이용한 것이고, 제거 대상 물질은 분자량이 5,000~30만 정도의 세균, 콜로이드, 단백질, 고분자 유기물 등이 있다. https://www.youtube.com/watch?v=MQQbTUm8vJ8

문제풀이

문제풀이 43.여과 방법을 선택할 때 고려할 점이 아닌 것은? ①여료의 점도와 밀도특성 ②여액의 산도 ③고체,액체의 비율 ④고형물 입자의 크기

문제풀이 43.여과 방법을 선택할 때 고려할 점이 아닌 것은? 답:②여액의 산도 여과방법을 선택할 때 고려할 점은 여료의 점도와 밀도 특성, 고체 액체비율, 고형물 입자의 크기, 회분식, 연속식의 필요성, 조작 규모 등이 있으며 여액의 산도는 고려할 점이 아니다.

문제풀이 44.일반적으로 여과조제(filter aid)로 사용되지 않는 재료는? ①규조토 ②실리카겔 ③활성탄 ④한천

문제풀이 44.일반적으로 여과조제(filter aid)로 사용되지 않는 재료는? 답:④한천 여과조제는 매우 작은 콜로이드 상의 고형물을 함유한 액체의 여과를 용이하게 하기 위하여 사용하는 것이며 여과면에 치밀한 층이 형성되는 것을 방지하는 목적으로 첨가된다. 대표적인 여과조제로는 규조토, 실리카겔, 활성탄, 카본 등이 사용된다.

문제풀이 45.막분리법의 장점과 단점을 설명한 것이다 맞지 않는 것은? ①상온에서 가동되므로 에너지가 절약된다. ②가열하지 않기 때문에 열변성 또는 영양분 및 향기성분의 손실을 최소화한다. ③단지 가압과 용액 순환만으로 운행되므로 장치와 조작이 간단하다. ④약 50%의 고형분 이상의 농축이 어렵다.

문제풀이 45.막분리법의 장점과 단점을 설명한 것이다 맞지 않는 것은? 답:④약 50%의 고형분 이상의 농축이 어렵다. 50%가 아닌 약 30%의 고형분 이상의 농축이 어렵다.

문제풀이 46.다음이 농축공정에서 원료의 온도변화가 가장 작은 공정은? ①감압농축 ②동결농축 ③막농축 ④증발농축

문제풀이 46.다음이 농축공정에서 원료의 온도변화가 가장 작은 공정은? 답:③막농축 막분리법은 물질의 크기와 확산속도 차이에 의해 분리하는 방법으로 가열농축이 아니기 때문에 처리 대상물이 열변성을 받지 않는다.

문제풀이 47.현재 식품산업에서 가장 광범위하게 사용되는 막분리는 정밀여과, 한외여과, 역삼투 등이다. 이들 세공막 크기의 순서는? ①한외여과>정밀여과>역삼투 ②정밀여과>한외여과>역삼투 ③역삼투>정밀여과>한외여과 ④정밀여과>역삼투>한외여과

문제풀이 47.현재 식품산업에서 가장 광범위하게 사용되는 막분리는 정밀여과, 한외여과, 역삼투 등이다. 이들 세공막 크기의 순서는? ②정밀여과>한외여과>역삼투 정밀여과: 0.01~10um 한외여과:0.01~0.1um 역삼투:0.001~0.01um

문제풀이 48.용액 내의 세균을 제거하는데 널리 이용되는 여과방법은? ①정밀여과법 ②한외여과법 ③역삼투법 ④전기투석법

문제풀이 48.용액 내의 세균을 제거하는데 널리 이용되는 여과방법은? 답:①정밀여과법 정밀여과는 역삼투나 한외여과를 시행하기 위한 사전 여과공정을 이용하며, 특히 용액 내의 세균을 제거하는데 널리 이용되고 있다.

문제풀이 49.다음은 회전원통 진공여과기의 장, 단점을 설명한 것이다 설명이 잘못된 것은? ①처리 용량이 크다. ②장치가격이 비싸다. ③인건비가 적게 든다. ④뜨거운 액의 취급에는 부적당하다.

문제풀이 49.다음은 회전원통 진공여과기의 장, 단점을 설명한 것이다 설명이 잘못된 것은? 답:②장치가격이 비싸다. 회전원통 진동여과기의 장,단점 장점:처리용량이 크며, 인건비가 적게 든다. 단점:장치가격이 비싸며, 뜨거운 액이나 휘발성의 취급에는부적당하다

문제풀이 50.저압을 이용하여 염류와 같은 저분자물질은 막을 통과시키지만 단백질과 같은 고분자 물질은 통과시키지 못한다. 또한 각각 저, 중, 고분자 물질로 분리시킬 수 있는 특징을 지니고 있는 막 분리법은? ①정밀여과법 ②한외여과법 ③역삼투법 ④전기투석법

문제풀이 50.저압을 이용하여 염류와 같은 저분자물질은 막을 통과시키지만 단백질과 같은 고분자 물질은 통과시키지 못한다. 또한 각각 저, 중, 고분자 물질로 분리시킬 수 있는 특징을 지니고 있는 막 분리법은? ②한외여과법 한외여과는 고분자용액으로부터 저분자물질을 제거하며 고분자물질을 각각 저, 중, 고분자 물질로 분리시킬 수 있다.

문제풀이 51.한외여과 조작에서 막투과 유속에 영향을 주는 요인이 아닌 것은? ①압력 ②원료액의 농도 ③온도 ④수소이온농도

문제풀이 51.한외여과 조작에서 막투과 유속에 영향을 주는 요인이 아닌 것은? ④수소이온농도 한외여과 조작조건에서 막투과 유속은 압력, 원료액의 농도, 온도, 원료액의 공급속도에 의하여 영향을 받는다.

문제풀이 52.다음 막분리 여과과정 중 원리상 추진력으로서 압력차를 이용하는 조작이 아닌 것은? ①역삼투(reverse osmosis) ②투석(dialsis) ③한외여과(ultrafiltration) ④정밀여과(microfiltration)

문제풀이 52.다음 막분리 여과과정 중 원리상 추진력으로서 압력차를 이용하는 조작이 아닌 것은? ②투석(dialsis) 투석은 확산 투석, 전기 투석으로 나뉘며 각각 농도 차, 전위차를 추진력으로 사용한다.

문제풀이 53.다음 막분리 공정 중 발효시킨 맥주의 효모를 제거하여 저장성을 부여함으로써 향미가 우수한 맥주의 생산에 이용되는 공정은 어느 것인가? ①정밀여과 ②한외여과 ③전기투석 ④역삼투

문제풀이 53.다음 막분리 공정 중 발효시킨 맥주의 효모를 제거하여 저장성을 부여함으로써 향미가 우수한 맥주의 생산에 이용되는 공정은 어느 것인가? 답:①정밀여과 숙성된 맥주는 여과하여 투명한 맥주로 만들게 되며 정밀여과는 직경 0.8~1.4u의 미세한 구멍이 있는 cellulose ester나 기타의 종합 체로 만든 막으로 여과하는 것이며 효모도 완전히 제거된다.

문제풀이 54.Gel 여과(filtration)와 관계 있는 것은? ①Dowex ②Sephadex ③Amberlite ④silica gel

문제풀이 54.Gel 여과(filtration)와 관계 있는 것은? 답:②Sephadex Sephadex는 글루코오스의 사슬모양 중합체인 덱스트란에 분자가교를 가한 겔여과용 지지체이며 구술 모양으로 제조되고 주로 gel 여과용으로 사용된다. 분자가교의 정도에 따라 gel의 분획능력이 달라진다.

문제풀이 55.다음의 막분리공정 중 치즈훼이(whey)로부터 유당(lactose)을 회수하는데 적합한 공정은 어느 것인가? ①정밀여과 ②한외여과 ③전기투석 ④역삼투

문제풀이 55.다음의 막분리공정 중 치즈훼이(whey)로부터 유당(lactose)을 회수하는데 적합한 공정은 어느 것인가? ④역삼투 반투막을 사이에 두고 고농도의 염류를 함유하고 있는 유청 쪽에 압력을 주어 물 쪽으로 염류를 투과시켜 탈염, 농축시킨다. 유청 중의 단백질을 한외여과법으로 분리하고 투과액으로부터 유당을 회수하기 위해 역삼투법으로 농후한 후 농축액에서 전기영동법에 의해 회분을 제거하는 종합공정을 이용하게 된다.