Effects of a commercial scale intervention system combining ultraviolet (UV)-C and plasma treatments on the microbial decontamination of black pepper powder were investigated. The process parameters include treatment time, time for plasma accumulation before treatment, and water activity of black pepper powder. A significant reduction in the number of indigenous aerobic mesophilic bacteria in black pepper powder was observed after treatments lasted for ≥ 20 min (p<0.05) and the reduction was differed by powder manufacturer. The microbial reduction rates obtained by individual UV-C treatment, individual plasma treatment, and UV-C/plasma-combined treatment were 0.2, 0.5, and 1.0 log CFU/g, respectively, suggesting that the efficacy of the microbial inactivation was enhanced by treatment combination. Nonetheless, neither plasma accumulation time nor powder water activity affected the microbial inactivation efficacy of the combined treatment. The UV-C/plasma-combined treatment, however, decreased lightness of black pepper powder, and the decrease generally increased as operation time increased. The plasma accumulation time of 20 min resulted in significant reduction in both lightness and brown color. The results indicate that the commercial-scale intervention system combining treatments of UV-C and plasma has the potential to be applied in the food industry for decontaminating black pepper powder.

인공광을 이용한 보광은 시설재배에서 작물의 정상적인 생육과 수확량을 유지하고 품질 향상을 위하여 사용되는 실용적인 방법이다. 본 연구의 목적은 황 플라스마 램프(SP)와 고압 나트륨 램프(HPS)의 보광이 파프리카의 생육 및 수확량에 미치는 영향을 조사하는 것이다. 생장상에서는 SP 및 HPS를 기본 광원으로, 온실에서는 보광으로 사용하여 작물 생육에 미치는 효과를 비교 분석하였다. 생장상에서는 정식 2 주 후 SP와 HPS 하에서 초장, 엽면적, 줄기 직경, 엽수, 생체중 및 건물중을 매주 측정 하였다. 온실재배에서는 무보광을 대조구로 하였다. 보광은 07:00부터 21:00까지 외부일사 100W·m-2 미만일 때 처리되도록 하였다. 보광 처리 후 3주부터 매주 생육량을 측정하였고, 2주 마다 수확하여 과실수와 과실무게를 측정하였다. 생장상에서는 높은 광합성속도로 인하여 SP가 HPS보다 생육이 양호하였고, 온실에서는 보광처리가 대조구보다 수확량이 유의적으로 높았다. 온실에서의 초장, 마디수, 엽장, 생체중, 건물중은 SP와 HPS 간의 유의적인 차이는 없었다. 그러나 수확 시 과실수와 수량은 광합성 증진과 및 과실수의 증가로 인하여 SP에서 많았다. SP는 태양광과 유사한 광 스펙트럼을 보였으나, HPS와 비교하여 높은 PAR과 적색과 원적색 파장의 광양자속의 합이 높았기 때문에 파프리카의 광합성과 수확량을 증가시켰다.

It is essential for medical equipment sterilization operations to prevent infections in the hospital. The low temperature plasma sterilization method using oxygenated water has the advantage of high efficiency and short time in sterilizing processes. However, a chamber which can hold constant vacuum condition without deformation is essential in the sterilizing system to apply plasma sterilization technique. In this study, therefore, the vacuum chamber is developed for 70 liter plasma sterilization device. The vacuum chamber is designed by checking the thickness, edge fillet value and rib of chamber through each simulation. And the performance of the chamber is investigated by vibrational modes and heat stress simulation. The prototype vacuum chamber is tested by experiments to verify the safety and efficiency for 0.1 Torr vacuum, and the result shows the expected vacuum level and displacement.

In this study, a relatively effective process is used to sterilize Escherichia coli on the surface of micro-sized calcium citrate powder using nitrogen and argon as process gases in a low-temperature vacuum plasma treatment. The purpose of this study is to confirm and to introduce the effectiveness of homogeneous surface treatment for the sterilization of fine inorganic powder by the rotatable low-temperature RF plasma system designed by ourselves. The results of the test using 3M petrifilm showed that there were no remarkable spots in the case of the surface of plasma treated powder, whereas the untreated powder showed many blue spots, which indicating that the E. coli was alive. After 5 days, in the same samples, the blue spots were seen to be larger and darker than before, while the plasma-treated powder showed no changes. The results from FE-SEM analysis showed that the E. coli was damaged and/or destroyed by reactive species generated in the plasma space, resulting in the E. coli being sterilized. Furthermore, the sterilization effects according to the selected parameters (N2 and Ar; flow rate 30 and 50 sccm) adapted in this study were mutually similar, regardless of such different process parameters, and this indicates that homogeneous treatment of powder surfaces could be more effective than conventional methods. Therefore, the plasma apparatus used in this study may be a practical method to use in a powerful sterilization process in powder-type food.

TaNx film is grown by plasma enhanced atomic layer deposition (PEALD) using t-butylimido tris(dimethylamido) tantalum as a metalorganic source with various reactive gas species, such as N2+H2 mixed gas, NH3, and H2. Although the pulse sequence and duration are the same, aspects of the film growth rate, microstructure, crystallinity, and electrical resistivity are quite different according to the reactive gas. Crystallized and relatively conductive film with a higher growth rate is acquired using NH3 as a reactive gas while amorphous and resistive film with a lower growth rate is achieved using N2+H2 mixed gas. To examine the relationship between the chemical properties and resistivity of the film, X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) is conducted on the ALD-grown TaNx film with N2+H2 mixed gas, NH3, and H2. For a comparison, reactive sputter-grown TaNx film with N2 is also studied. The results reveal that ALD-grown TaNx films with NH3 and H2 include a metallic Ta-N bond, which results in the film’s higher conductivity. Meanwhile, ALD-grown TaNx film with a N2+H2 mixed gas or sputtergrown TaNx film with N2 gas mainly contains a semiconducting Ta3N5 bond. Such a different portion of Ta-N and Ta3N5 bond determins the resistivity of the film. Reaction mechanisms are considered by means of the chemistry of the Ta precursor and reactive gas species.

Multi-walled carbon nanotube (MWCNT)–copper (Cu) composites are successfully fabricated by a combination of a binder-free wet mixing and spark plasma sintering (SPS) process. The SPS is performed under various conditions to investigate optimized processing conditions for minimizing the structural defects of CNTs and densifying the MWCNT–Cu composites. The electrical conductivities of MWCNT–Cu composites are slightly increased for compositions containing up to 1 vol.% CNT and remain above the value for sintered Cu up to 2 vol.% CNT. Uniformly dispersed CNTs in the Cu matrix with clean interfaces between the treated MWCNT and Cu leading to effective electrical transfer from the treated MWCNT to the Cu is believed to be the origin of the improved electrical conductivity of the treated MWCNT–Cu composites. The results indicate the possibility of exploiting CNTs as a contributing reinforcement phase for improving the electrical conductivity and mechanical properties in the Cu matrix composites.

전분입자의 수산기와 음이온성 검 가수분해물의 카르복실기 사이의 에스테르(ester) 결합의 형성에 대한 반응촉매로서 마이크로웨이브 방전 저온 플라즈마(microwave-discharged cold plasma, CP)의 가능성이 최근 보고되었다. 본 연구는 CP 처리에 의한 옥수수전분 입자들의 수산기와 음이온성 검 가수분해물의 카르복시기의 에스테르 유도체들 형성에 대한 CP의 친환경 반응촉매로서의 활용가능성을 조사하기 위해 옥수수전분과 음이온성 검 가수분해물을 혼합하여 CP를 처리하고 이들의 용해도, 팽윤력, 호화특성, 점도특성을 조사하였다. 옥수수전분은 pH 5.5로 조정된 음이온성 검 (산 처리를 한 Low-methoxy Pectin, ALP; 효소 처리를 한 Low-methoxy pectin, ELP) 가수분해물을 혼합하여 상온 (Native) 및 80℃(Swollen)에서 30분간 교반한 후 수분함량이 10% 이하가 될 때까지 50℃에서 건조하여 전분-음이온성 검 반응혼합물을 제조하였다. 제조된 반응혼합물들은 900 W 전력으로 마이크로웨이브를 발진시켜 N2환경에서 형성된 CP 하에서 20분 동안 처리하였다. 처리된 반응혼합물의 용해도 (총당 및 전분), 팽윤력, 호화특성, 점도특성을 분석하였다. 총당-용해도는 Swollen 처리와 관계없이 CP 처리 후, 유의적인 증가를 보였다. 반응혼합물들의 전분-용해도는 Swollen 처리와 관계없이 ELP의 경우 유의차가 없었으나, ALP의 경우 CP 처리 시, 줄어들었다. 팽윤력은 Native 반응혼합물이 Native CP 처리군들보다 유의적으로 높았으나, Swollen 반응혼합물은 Swollen CP 처리 군들보다 유의적으로 낮았다. 호화특성의 경우 CP 처리에 의해 유의적인 차이가 없었으나, Swollen 처리 군들은 Native 처리군들보다 유의적으로 높은 호화온도를 나타내었다. 또한 ELP의 경우 peak 온도가 2개 나타났고, Swollen ALP의 경우 CP 처리에 의해 enthalpy 값이 증가하였다. 점도 특성의 경우 CP 처리 군들은 점도가 유의적으로 증가하는 결과값을 보였고, 노화와 관련 있다고 볼 수 있는 전분입자의 파괴 정도가 CP 처리 후, 감소하였다. 결과적으로 CP에 의해 옥수수전분과 음이온성 검 가수분해물의 용해도, 팽윤력, 점도 특성에 유의적인 차이가 생겼으며, CP가 에스테르 결합의 형성에 대한 반응촉매로서 기대된다. 또한 Swollen 처리된 CP의 경우 호화특성에 영향을 미쳤으며 Swollen 처리가 CP 처리에 더욱 용이하게 작용했을 가능성이 있다.

국내에서 육성된 벼 품종의 저장관련 기초기반연구로 저온 플라즈마를 이용하여 현미와 백미의 저장에 따른 미생물 생육변화를 관찰하였다. 본 연구에서 사용한 플라즈마는 컨테이너형 유전격벽 플라즈마로 공기방전을 이용하여 고품질 밥쌀용 품종인 삼광과 가공용 품종인 팔방미를 0, 10 및 20분간 처리하여 4, 25℃에서 2달간 저장하여 분석하였다. 플라즈마 처리한 현미 및 백미의 일반호기성미생물 분석결과 저장 초기에는 현미의 경우 2.99~3.49 log CFU/g, 백미는 2.65~3.35 log CFU/g이 검출되었으며, 8주 저장 시 플라즈마 처리군이 0.62~1.11 log CFU/g 적게 생육되었다. 곰팡이의 경우 저장 초기에는 품종에 관계없이 현미는 2.16~2.40 log CFU/g, 백미는 1.82~2.16 log CFU/g이 검출되었다. 특히 플라즈마 20분 처리한 백미의 경우 저온 저장하였을 때, 곰팡이가 검출한계 이하로 나타났다. 이상의 결과를 종합하여 볼 때 저온 플라즈마 기술은 현미와 백미의 저장 중 미생물 생육을 억제하는 것으로 나타났으며 미생물학적 품질 변화의 최소화를 위하여 저온저장이 효과적이라고 판단된다.

We synthesized YOF(yttirum oxyfluoride) powders through solid state reactions using Y2O3 and YF3 as raw materials. The synthesis of crystalline YOF was started at 300 oC and completed at 500 oC. The atmosphere during synthesis had a negligible effect on the synthesis of the YOF powder under the investigated temperature range. The particle size distribution of the YOF was nearly identical to that of the mixed Y2O3 and YF3 powders. When the synthesized YOF powders were used as a raw material for the suspension plasma spray(SPS) coating, the crystalline phases of the coated layer consisted of YOF and Y2O3, indicating that oxidation or evaporation of YOF powders occurred during the coating process. Based on thermogravimetric analysis, the crystalline formation appeared to be affected by the evaporation of fluoride because of the high vapor pressure of the YOF material.

SiC-based composite materials with light weight, high durability, and high-temperature stability have been actively studied for use in aerospace and defense applications. Moreover, environmental barrier coating (EBC) technologies using oxide-based ceramic materials have been studied to prevent chemical deterioration at a high temperature of 1300℃ or higher. In this study, an ytterbium silicate material, which has recently been actively studied as an environmental barrier coating because of its high-temperature chemical stability, is fabricated on a sintered SiC substrate. Yb2O3 and SiO2 are used as the raw starting materials to form ytterbium disilicate (Yb2Si2O7). Suspension plasma spraying is applied as the coating method. The effect of the mixing method on the particle size and distribution, which affect the coating formation behavior, is investigated using a scanning electron microscope (SEM), an energy dispersive spectrometer (EDS), and X-ray diffraction (XRD) analysis. It is found that the originally designed compounds are not effectively formed because of the refinement and vaporization of the raw material particles, i.e., SiO2, and the formation of a porous coating structure. By changing the coating parameters such as the deposition distance, it is found that a denser coating structure can be formed at a closer deposition distance.

전분입자의 수산기와 음이온성 올리고당의 카르복실기 사이의 에스테르(ester) 결합의 형성에 대한 반응촉매로서 마이크로웨이브 방전 저온플라즈마(microwave-discharged cold plasma, MWCP)의 가능성이 최근 보고되었다. 본 연구는 MWCP 처리에 의한 옥수수전분 입자들의 수산기와 음이온성 올릭고머의 카르복시기의 에스테르 유도체들 형성에 대한 MWCP의 친환경 반응촉매로서의 활용가능성을 조사하기 위해 옥수수전분과 음이온성 올리고머를 혼합하여 MWCP를 처리하고 이들의 용해도, 팽윤력 및 호화특성을 조사하였다. 옥수수전분은 pH 5.5으로 조정된 음이온성 검(λ-carrageenan, LC; Low-methoxy Pectin, LP; Sodium Alginate, SA; 효소 처리를 한 pectin, ELP) 가수분해물(단량체, 이량체 및 올리고머 혼합물)을 혼합하여 상온 (무처리) 및 80°C (선호화)에서 30분간 교반한 후 수분함량이 10% 이하가 될 때까지 50°C에서 건조하여 전분-음이온성 반응혼합물을 제조하였다. 제조된 반응혼합물들은 900 W 전력으로 마이크로웨이브를 발진시켜 N2 환경에서 형성된 MWCP 하에서 20분 동안 처리하였다. 처리된 반응혼합물은 용해도(총당 및 전분), 팽윤력, 호화특성을 분석하였다. 총당-용해도는 전분-음이온성 반응혼합물들 및 MWCP 처리군들 모두 옥수수전분에 비해 유의적으로 증가하였다. MWCP 처리군들 중 선호화된 혼합물의 처리군들의 용해도가 각각의 무처리 처리군들에 비해 높은 총당-용해도를 나타내었다. 반응혼합물들의 전분-용해도는 총당-용해도와 미미한 차이를 보였지만, MWCP 처리군들은 총당-용해도보다 유의적으로 낮은 전분-용해도를 나타내었다. 팽윤력은 무처리 반응혼합물이 무처리 MWCP 처리군들보다 유의적으로 높았으나, 선호화 반응혼합물은 선호화 MWCP 처리군들보다 유의적으로 낮았다. 호화특성의 경우 옥수수전분에 비해 MWCP 처리의 유무와 관계없이 전분-음이온성 가수분해물 혼합물들은 높은 호화온도를 나타냈다. 무처리 반응혼합물들은 이들 각각의 무처리 MWCP 처리군들과 호화온도에 의한 유의적인 차이를 보이지 않았으나, 선호화 반응혼합물들은 이들 각각의 선호화 MWCP 처리군들보다 유의적으로 낮은 호화온도를 나타내었다. 결과적으로 MWCP는 옥수수전분과 음이온성 검 가수분해물들 사이의 에스테르 결합 형성을 촉매하는 것으로 기대되며, 전분-음이온성 검 가수분해물들의 선호화 처리가 MWCP의 반응촉매로서의 역할을 용이하게 하는 것으로 생각된다.

식품 내 단백질, 지방, 수분의 조성 비율이 dielectric barrier discharge atmospheric cold plasma (DBD-ACP)처리 시 색도, 물성 및 Salmonella 저해에 미치는 영향을 연구하였다. 연구에 사용한 모델 식품의 재료는 분리대두단백분말(isolated soy protein powder, ISP), 대두유, 증류수(distilled water, D.W.)이며, 중심합성법을 이용해 반응표면분석법으로 설계한 모델 식품 제조의 고정변수는 단백질 함량(15.5 g (w/w))이고 독립변수는 대두유 함량(0.5-13.5 g (w/w))과 D.W. 함량(30-55.6 g(w/w))이었다. 모델 식품은 1.5 cm3 크기의 cube로 잘라 상업용 플라스틱 포장재(18 × 14 × 2.5 cm, polyethylene)중앙부에 한 개씩 배치하여 DBD-ACP 처리하였다. 색도 측정기와 texture profile analysis 실험을 통해 DBD-ACP 처리 전후의 색도와 전단응력(g)을 측정하였다. 또한 모델 식품의 조성에 따른 DBD-ACP 처리의 Salmonella 저해에 미치는 영향을 확인하였다. Salmonella 저해(reduction)는 반응표면분석의 종속변인으로 측정하였다. 모델 식품의 조성에 따라 DBD-ACP 처리 전후의 색도와 전단응력(g)은 모든 조성에서 유의적인 차이를 보이지 않았다(P>0.05). DBD-ACP 처리 시 Salmonella 저해에 적합한 모델 식품의 최적 조성은 반응표면분석법으로 확립하였으며, 그 비율은 단백질 15.5 g, 지방 8.2 g, 수분 50.3 g 이었다. 본 연구를 통해 식품의 단백질, 지방, 수분의 조성은 DBD-ACP 처리를 이용한 식품의 색도 및 물성에 영향을 주지 않는다는 것을 확인하였고, DBD-ACP 처리 시 Salmonella 저해를 위한 모델 식품의 최적 조성 비율을 확립하였다.

전분입자의 수산기와 구연산의 카르복실기 사이의 에스테르(ester) 결합의 형성에 대한 반응촉매로서 마이크로웨이브 방전 저온플라즈마(microwave-discharged cold plasma, MWCP)의 가능성이 최근 보고되었다. 본 연구는 MWCP 처리에 의한 옥수수전분 입자들의 카르복실산, 인산 및 황산 에스테르 유도체들의 형성과 이들의 물리화학적 특성들의 조사를 통해 MWCP의 친환경 반응촉매로서의 활용가능성을 조사하고자 하였다. 옥수수전분은 pH 4-6으로 조정된 구연산용액, NaH2PO4-Na2HPO4 혼합용액, NaHSO4-Na2SO4 혼합용액들 각각과 혼합한 후 수분함량이 10% 이하가 될 때까지 50°C에서 건조하여 반응혼합물을 제조하였다. 제조된 반응혼합물들은 900 W 전력으로 마이크로웨이브를 발진시켜 N2 환경에서 형성된 MWCP 하에서 20분 동안 처리하였다. 처리된 반응혼합물은 50% 에탄올 수용액으로 3회 세척하여 옥수수전분과 반응하지 않은 반응물질들을 제거한 후 용해도, 팽윤력, 호화특성 및 노화도를 분석하였다. 용해도에 대한 MWCP처리의 영향은 전분-구연산 혼합물의 경우 pH 4에서 증가하였고, pH 6에서 감소하였으며, 전분-인산염 혼합물의 경우 pH 5에서 증가하였고, pH 6에서 감소하였다. 그러나 전분-황산염 혼합물의 용해도는 MWCP 처리에 대한 유의적 영향을 나타나지 않았다. 팽윤력은 전분-구연산 혼합물의 경우 pH 4와 pH 5에서 MWCP 처리에 의해 증가하였으나, 전분-인산염 및 전분-황산염 혼합물들에서는 pH 6에서만 유의적으로 증가하였다. 호화특성에 대한 MWCP 처리의 영향이 처리군들 사이에서 전반적으로 관찰되지 않았으나, pH 4와 5의 전분-인산염 혼합물들은 MWCP 처리에 의해 호화온도가 각각 증가 및 감소하였다. 노화도는 MWCP 처리를 통해 pH 4와 5의 전분-구연산 혼합물에서, pH 5와 6의 전분-인산염 혼합물에서, pH 4와 5의 전분-황산염 혼합물에서 감소하였다. 현재까지의 연구결과들에 기초할 때, MWCP 처리는 옥수수전분과 구연산, 인산염, 및 황산염 혼합물들의 물리적 및 열적 특성들에 대해 극적인 변화를 발생시키지는 않았다. 그럼에도 전분과 반응물질들 사이의 에스테르 결합 형성에 대한 반응촉매로서의 잠재력을 보유하고 있는 것으로 보이며, 전분과 반응물질 혼합물의 pH가 반응촉매로서의 MWCP의 기능에 영향을 미치는 것으로 생각된다.