점탄성 계수: 저장계수(Storage Modulus, G')와 손실계수(Loss Modulus, G") 그리고 손실각 tan(δ), 유변학의 시작

식품공학에서 유변학은 식품재료의 흐름 특성과 변형 특성을 연구하는 분야로, 식품의 텍스처, 안정성 및 가공 특성을 이해하는데 중요한 역할을 합니다. 점탄성, 저장계수, 손실계수는 유변학에서 다루는 주요 개념들입니다.

1. 점탄성 (Viscoelasticity): 점탄성은 재료가 동시에 점성(viscosity)과 탄성(elasticity) 특성을 가지고 있는 것을 의미합니다. 점성은 흐름 저항을 나타내는 특성이고, 탄성은 변형된 모양에서 원래 모양으로 돌아오려는 특성입니다. 점탄성 재료는 식품 가공 과정에서 물리적 특성 변화를 연구하는 데 사용됩니다.
2. 저장계수 (Storage Modulus, G'): 저장계수는 재료의 탄성 응답을 나타내는 값으로, 재료가 외부 변형력에 대해 얼마나 탄성적으로 반응하는지를 나타냅니다. 저장계수가 높을수록 재료는 외부 변형력에 강한 저항력을 가집니다.
3. 손실계수 (Loss Modulus, G''): 손실계수는 재료의 점성 응답을 나타내는 값으로, 재료가 외부 변형력에 대해 얼마나 점성적으로 흐르는지를 나타냅니다. 손실계수가 높을수록 재료는 외부 변형력에 유연하게 흐르며 에너지가 소비됩니다.

유변학에서 tan(δ)는 손실각(tan delta)를 의미하며, 재료의 점성과 탄성 사이의 상대적인 관계를 나타내는 값입니다. tan(δ)는 손실계수(Loss Modulus, G'')를 저장계수(Storage Modulus, G')로 나눈 값으로 정의되어 있습니다.

tan(δ) = G''/G'

이 값은 재료가 주어진 변형력에 대해 얼마나 점성적이거나 탄성적으로 반응하는지를 평가할 수 있는 지표로 사용됩니다.

• tan(δ) < 1 일 때: 재료는 주로 탄성 특성을 가진 것으로 간주되며, 재료가 더 견고하고 탄력적이라는 것을 의미합니다.
• tan(δ) > 1 일 때: 재료는 주로 점성 특성을 가진 것으로 간주되며, 재료가 더 유연하고 흐르기 쉽다는 것을 의미합니다.
• tan(δ) ≈ 1 일 때: 재료는 점성과 탄성 사이의 균형을 가진 것으로 간주되며, 이러한 재료는 점탄성이라고 합니다.

식품 공학에서 tan(δ)는 식품의 텍스처, 안정성 및 가공 특성을 평가하는 데 사용되며, 레오미터를 이용하여 측정할 수 있습니다.