캡슐 형성 수율에 영향을 주는 요소는 캡술의 크기와 캡슐 내의 내부 물질 함량을 꼽을 수 있다. 노즐 사이즈가 감소할수록 전반적인 수율은 낮아지며, 캡슐 내 가수 분해물의 농도가 높아질 수록 제조된 캡슐 수율 또한 감소하는 것으로 확인되었다.
<h2>제조한 캡슐의 크기 및 수율</h2> <p>각 조건에 따라 제조된 캡슐의 크기는 직경 \( 2.25 \sim 2.78 \)\( \mathrm{mm} \) 로 bead 수준으로 비교적 크게 제조 되었다. 이것은 알긴산 용액을 염화칼슘 용액에 떨어뜨릴 때 사용한 노즐의 직경이 크기 때문으로 생각된다. 따라서 노즐의 직경 크기를 감소시킨다면 조금 더 작은 크기의 캡슐이 제조될 것이다. 실제로 알긴산 용액이 배출되는 노즐의 사이즈를 감소시킬 경우 제조된 캡슐의 크기는 \( 2.73 \pm 0.06 \mathrm{~mm} \) 에서 \( 1.77 \pm 0.02 \mathrm{~mm} \)로 줄어드는 것을 확인할 수 있었다. 그러나 노즐의 사이즈가 감소함에 따라 굴 효소가수분해물이 캡슐 내로 유입되는 양이 줄어들며, 이로 인해 전체적인 수율이 낮아지게 되었다. 이러한 현상은 노즐의 사이즈가 감소함에 따라 한 번에 방출되는 알긴산 용액의 양이 줄어들기 때문으로 생각된다.</p> <p>또한, 알긴산 용액을 방출하는 노즐의 직경이 \( 2 \mathrm{~mm} \)에서 \( 0.15 \mathrm{~mm} \)로 감소함에도 불구하고 제조된 캡슐의 크기는 \( 2.73 \pm 0.06 \mathrm{~mm} \)에서 \( 1.77 \pm 0.02 \mathrm{~mm} \)로 직경이 약 \( 1 \mathrm{~mm} \) 정도만 감소하는 것을 확인할 수 있었는데, 이것은 알긴산이 가진 점성에 의해 노즐 끝에 알긴산 용액이 뭉쳐 있기 때문으로, 이러한 현상 때문에 캡슐의 크기가 비교적 크게 제조되는 문제점이 있다. 이러한 문제점을 개선하기 위해 알긴산의 점성을 낮추거나 점성이 매우 낮은 칼슘 용액을 알긴산 용액에 첨가하는 방법이 있다. Cho 등은 알긴산에 \( \gamma \)-ray를 가하여 알긴산 분자 간 결합을 해리하여 분자량을 낮추고, 점성도 낮출 수 있다고 보고하고 있다. 또한, 앞서 언급한 바와 같이, 칼슘용액을 알긴산 용액에 첨가하여 캡슐을 제조하는 방법도 보고되어 있는데, 이러한 공정을 통해 캡슐을 제조할 경우 캡슐의 크기는 마이크로 단위로 작게 제조할 수 있지만, 수율이 낮아지는 문제점을 갖고 있다.</p> <h2>내부 물질 함량 변화에 따른 수율 변화</h2> <p>내부 물질 첨가량에 따른 수율 변화를 관찰하기 위해 염화칼슘, 알긴산, 유화제를 각각 0.5, 1.25, 0.75 \(\%\) \((\mathrm{w} / \mathrm{w}) \)의 농도로 첨가하고, 캡슐 제조를 위한 교반 속도는 상온에서 \(160\mathrm{rpm}\)으로 유지하였다. 이 때 굴 효소 가수 분해물을 0.125, 0.5, 1.0, 1.5 \(\%(\mathrm{w} / \mathrm{w}) \)의 농도로 알긴산 용액에 첨가하여 캡슐을 제조하여 수율 변화를 조사하였다.</p> <p>굴 효소 가수분해물의 농도가 증가할수록 제조된 캡슐의 수율은 감소하는 것으로 나타났는데, 이는 굴 효소 가수분해물이 수용성 극성 물질로 캡슐 형성 시 캡슐 내·외부에 고르게 존재하여 캡슐 제조 및 분리 후 상층 액에 다량의 굴 효소 가수분해물이 존재하기 때문으로 생각된다. 이러한 현상은 Leahy 등과 Rosenberg 등이 연구한 내용에서도 확인할 수 있는데, 이들은 관련 연구를 통해 캡슐 내 유입량이 수용성 ester 류(ethyl propionate, ethyl butyrate)가 비극성인 ethyl caproate, ethyl caprylate 보다 낮다고 보고하고 있다. 이러한 현상은 극성이 증가할수록 물 분자가 확산에 의해 캡슐 외벽으로 빠져 나가려 하고, 이에 따라 수용성 내부 물질도 함께 빠져 나가 캡슐 내로 유입되는 내부 물질의 양이 줄어들기 때문으로, 이로 인해 전체적으로 캡슐 형성 수율이 감소하게 된다.</p>