이화여자대학교 식품생명공학전공

대학원

연구실소개

식품은 구조가 균일하지 않고 다양한 형태 및 성질을 가지고 있기 때문에 식품 소재에 대한 이해도가 높아야 한다.

식품나노공학 연구실에서는 식품의 특성을 파악하고자 구성요소의 크기, 분포 등을 포함한 미세구조, 물성 등 물리·화학적인 분석을 진행하고 있으며, 미래 지향적인 디지털 기반의 다차원 지능형 적층 기술을 이용하여 다양한 식품 개발에 관한 연구를 진행하고 있다. 구체적으로, 식품 가공 방법으로 다차원 지능형 적층 기술을 이용하기에 앞서, 식품ink의 거동을 파악하여 식품을 제조하고자 유변학적 특성을 분석하고 있다. 이후, CAD 모델링 설계 및 다차원 지능형 적층 기술의 파라미터 조절에 따른 식품을 제조하고 조리, 질감 등을 비교 분석하여 최적 식품의 물성을 구현하는 연구를 진행하고 있다. 또한, 제조된 식품을 섭취 시, 입 안이나 식품의 변화 양상을 파악하여 실제 입안에서 벌어지는 동역학 시뮬레이션에 관한 연구를 진행하고 있다.

*홈페이지 주소: https://sites.google.com/view/ewha-fnt/%ED%99%88 

  • 식품원료 가공공정

    • 식품원료

    • 초저온미세분쇄

    • 원물준비 및 탑재과정

      • 원물 세척
      • 진공 이송기를 통한 호퍼로 탑재
      • 초저온 나사선 이송기로 탑재
      • 액체질소를 이용한 원물의 침지
    • 초저온미세 분쇄과정

      • 분쇄기내부로 냉각원물 이송
      • 초저온 조건과 비활동 대기내에서 분쇄 진행
    • 분쇄물 수집 및 보관과정

      • 분쇄물을 수집한 후 대기온도내 방치
      • 미세분쇄물 보관
    • 초저온미세분쇄와 상온분쇄의 비교(좌) 및 초저온미세분쇄기의 구조(우)
    • Cryogenic grinding의 모식도
  • 이화학적 특성 분석

    • Particle shape - SEM

    • Particle size - Laser diffraction particle size analyzer

    • Dispersion stability - ELS

  • Process of 3D printing
  • Texture analysis

연구실 수행 세부기술 개요

Make Food for Future(Disruptive Food-Tech)

  • Ultra Low Temperature Micro-Powdering

    식품의 맛, 향, 색을 자연 그대로 유지하면서 소화흡수를 향상시킬 수 있는 초저온 환경 (-196°C) 미세분말 제조기술

    • <50km 수준의 초미세화
    • 맛/향/색을 그대로 유지
    • 소화/흡수 개선
    • 난분쇄물 (지질, 식이섬유 및 수분함유량이 높은 물질)의 분말화
    • 식품 잉크 재료 제조
  • Protein Based Slime Webbing

    고기능성, 열안전성 식품유래 고분자소재 를 이용한 식품 및 의료용 섬유 제조기술

    • 항균/항바이러스 바이오 섬유
    • 배양 세포 지지체(고기, organ-on-a-chip 등)
    • 식품 질감 향상 첨가제
  • Digital Information-Based 3D food printing

    식품 유래 소재 극저온 분쇄 미세분말을 이용한 디지털 기반 개인 영양/기능 맞춤 형 식품 제조

    • 식물성 단백질 기반 육류 대체 단백질 및 지방 소재 적층
    • 세포 적층 배양육 제조
    • 육류 대체 제조: 육포, 베이컨, 스테이크 등

마블링 대체육 3D 프린팅 적층 기술 구현

  • 식품 3D 프린터 장비 개발

    Food Printer for making jerky, bacon-type etc.

    Food Printer for making steak-type (Bench-Scale)

  • 지방 구현 oleogel 제조 최적화 기술

    지방 구현 oleogel 식품잉크 제조

    3D 프린팅을 이용한 lard 유사 지방 구조체 구현

  • 지방 적용 대체육 3D 프린팅

    다종 소재 이용 3D 프린팅 대체육 제조 시 중력 및 열 (조 리 포함)로 인한 3D 적층 구조체의 무너짐 현상을 방지하 기 위해 지지체 가능 소재 (고분자, 단백질 기반 섬유 등) 를 확립 및 다종소재 출력 프린터를 개발하여 극복

    특허출원: 10-2022-0004727 (다종소재 출력용 프린터)

    • 3D 프린팅 지방 적충 대체육
    • 3D 프린팅 대체육 조리 시제품
    • 스테이크 타입, 베이컨/불고기 타입, 육포 타입

3차원 세포배양 섬유 스케폴드 제조/ 섬유 적층 3D 프린팅

  • Contact Stretch-webbing (접촉-웻지 방사)

    • 천연/합성 점액성 및 섬유 형성 폴리머 필요
    • 길이 조절 섬유 제조 (직선형 방사)
    • 저온-고온 온도 범위 섬유 제조 모두 가능
    • 다축 정열 배향 섬유 제조 우수
    • 축 배향 조절 섬유 적층 3D 프린팅 가능
    • 낮은 전력소비/환경친화적
  • 3차원 난용성 단백질 기반 섬유 스케폴드 지지체

    Scaffold (Pore = 3.3 um, Dry-Thickness = 0.6 mm), 3x Cell Concentration 생존세포

    • 피부 세포배양 섬유 (염색 전)
    • 죽은 세포 염색 (거의 관찰안됨)
    • 생존세포 염색
  • 축 배향 조절 섬유 적층 3D 프린팅

    Square 배향 3D 프린팅

단백질 기반 식·의료품용 항균·항바이러스 바이오섬유

  • 항바이러스 효과: 인플루엔자 A 99.999%감소

    시험성적서

  • 항균 효과: 대장균, 포도상구균, 폐렴간균, 녹농균 99.88~99.99% 감소