• 식품 3D 프린팅에 요구되는 젤리 식품과 쿠키입체반죽용 소재의 *필요 요건들을 문헌 조사와 실험을 통해 결정하고 그 소재 요건들을 정량적으로 제시(*필요 요건: 유변학적 특성(점성, 흐름거동, 점탄성), 상변이온도 특성(유리전이온도(Tg), 용융온도(Tm)), 구조 형성능(적층성, 경도, 인장 특성), 젤형성능, 화학 반응성(산화, 갈변 포함) 등) • 결정된 소재 요건에 가장 잘 부합하는 생고분자 기반 소재를 문헌 조사와 실험을 통해 선정 • 젤리 식품 제조를 위한 원료 물성 조절 방법 개발 ⓐ 분말 또는 고체 원료의 작용기 치환을 통한 소재 특성(예, 구성 물질 간의 구조 형성을 위한 적합한 화학결합) 조절 → Cold plasma 처리 및 화학적 치환 방법 ⓑ 프린팅 직전 콜로이드 형상에서의 고분자 구조 및 분자 크기 변환을 통한 소재 특성(예, 점탄성을 포함한 유변학적 특성, 상변이 온도) 조절 → Dynamic high pressure processing (DHP), 가열을 통한 단백질 변성, 효소 처리, 그리고 가교결합(crosslinking) 유도 ⓒ 다양한 혼합 방법을 이용한 *부재료 및 **첨가물이 포함된 안정한 콜로이드 복합 소재 제형 개발 → 일반 혼합, 초고압 균질, 그리고 초음파 처리 (*부재료: 기본적으로 소재의 조성이 유변학적 특성, 상변이온도 특성, 그리고 구조 형성능 등에 미치는 영향(composition effect)을 연구하기 위해 혼합하는 탄수화물, 지방, 그리고 단백질 재료; **첨가물: 천연 증점제, 열가소제, 유연제, 겔화제, 색소, 향 등) • 1차년도에 결정된 젤리 식품 프린팅용 소재 필요 요건들을 만족하는 소재를 원료 물성 조절 방법을 이용하여 개발. 물성 조절 방법 적용 대상 소재로 젤라틴과 검 생고분자를 선정하여 그들을 기반으로 한 3D 프린팅용 젤리 식품 소재 개발 • ⓐ-ⓒ 특성 및 제형의 동시 조절을 통해 3D 프린팅용 젤라틴 및 검을 기반으로 하는 젤리 식품 프린팅용 소재 개발(개발되는 방법 적용을 통해 획득할 소재 특성: ▶ 프린팅 전 용융 상태에서 균일한 콜로이드 형태 유지 ▶ 프린팅에 의해 적층되면서 형태가 잡힘과 동시에 안정화 되면서 젤리 식품으로서의 적합한 점탄성 확보 → 프린팅 속도 향상 ▶ 용융된 상태에서 프린팅 시 프린터 미세 노즐(nozzle)에 퇴적되지 않는 특성 확보 ▶ 점탄성, 경도 등 젤리 식품의 목적(예, 노인식 젤리)에 따른 물성 제공 ▶ 색과 향에 대한 보정성 보유 ▶ 우수한 저온(냉장/냉동) 보관성 확보) • 쿠키입체반죽 제조를 위한 원료 물성 조절 방법 개발 – 젤리 식품 제조를 위한 ‘개발 방법’ 사용 • 1차년도에 결정된 쿠키입체반죽 프린팅용 소재 필요 요건들을 만족하는 소재를 원료 물성 조절 방법을 이용하여 개발. 물성 조절 방법 적용 대상 소재로 밀가루를 선정하여 이것을 기반으로 한 쿠키입체반죽 식품 3D 프린팅용 소재 개발(개발되는 방법 적용을 통해 획득할 소재 특성: ▶ 열가소성(thermoplasticity) 확보 ▶ 프린팅에 의해 적층되면서 입체반죽 제품으로서의 적합한 점성 및 경도 확보 → 프린팅 중 적층 무게에 구조가 무너지지 않는 적층 안정성, 세밀한 구조 제작 용이성, 그리고 높은 프린팅 속도 확보 ▶ 오븐에 구운 후 일정한 구조와 모양 유지 ▶ 우수한 저온(냉장/냉동) 보관성 확보 ▶ 용융된 상태에서 프린팅 시 프린터 미세 노즐에 퇴적되지 않는 특성 ▶ 색과 향 보정성 보유) • 프린팅 후 형상 유지 도움을 위한 post-process (예, 건조공기 처리, 냉각) 개발