KR20190083339A - 복합 전분 3d 프린팅 재료의 제조 공정 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 복합 전분 3D 프린팅 재료의 제조 방법에 관한 것으로서, 복합 전분 25 내지 60중량부, 단백질 1 내지 8중량부를 혼합한 후 30 내지 65중량부의 물을 첨가해 호화(gelatinization)시키고, 호화시킨 후 4 내지 9중량부의 버터를 넣고 반죽해 둥글게 만들고 3D 프린팅으로 인쇄물을 성형한다. 여기에서 복합 전분은 옥수수 전분과 감자 전분 또는 타피오카(tapioca) 전분 중 하나 또는 두 가지를 혼합한 것이다. 상기 3D 프린팅 재료는 플라스티신(plasticine) 3D 프린터에 사용할 수 있으며, 모든 조형의 식재료 또는 모형, 도구, 사판(sand table) 등을 인쇄할 수 있고, 적층 경계가 명확하지 않으며 찌고 끓이기, 굽기, 튀기기 등 후속 가공에 적합하다.
Description
본 발명은 3D 프린팅 식품 가공 기술분야에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 복합 전분 3D 프린팅 재료의 제조 공정에 관한 것이다.
3D 프린팅 재료가 발전함에 따라 3D 프린팅 기술도 끊임없이 성숙해지고 있으며, 최근 몇 년 동안 3D 프린팅은 국방, 항공, 우주, 자동차, 산업디자인 및 바이오의학 등 다양한 분야에서 활용되고 있다. 그러나 식품산업 분야에서는 3D 프린팅 기술의 활용도가 낮은 편인데 이는 주로 식품의 특수성(식용성, 위생성, 안전성) 및 식재료 기계의 지지력이 낮고, 점성이 크며 조형성이 떨어지고 쉽게 변질되는 단점 등이 3D 프린팅의 특성에 불리하게 작용하기 때문이며 이를 3D 프린팅 재료로 개발하는 데에 어려움을 주고 있다. 재료는 현재 3D 프린팅 기술을 광범위하게 응용하는 데에 제약을 주는 핵심 요소이며, 식품류 3D 프린팅 재료의 결함은 3D 프린팅 기술이 식품 분야에서 빠르게 발전하는 데에 난관으로 작용하고 있다.
비록 옥수수 전분을 원료로 3D 프린팅 재료를 제작하는 사례가 이미 공개되기는 하였으나, 종래의 방법은 재료 배합 성분이 많고 주로 점증제, 유화제 등 첨가제를 함유하고 있으며 가공 단계가 복잡하고 번거로우며 인쇄물의 정밀도가 낮고 조형의 지속성이 떨어지며 가공 과정에서 물질의 영양과 품질이 크게 훼손되는 단점이 있다.
3D 프린팅 기술을 보다 많은 분야에서 활용하기 위해서는 보다 많은 종류의 프린팅 재료를 개발해야 하므로 식품류 3D 프린팅 재료를 개발하는 것이 날로 시급해지고 있다. 상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 본 발명가는 각기 다른 전분 간의 시너지 효과를 이용해 옥수수 전분이 3D 프린팅에 적합하지 않은 특성을 개선함으로써 복합 전분 3D 프린팅 재료를 개발하였다.
본 발명은 종래 기술의 결함을 극복하기 위하여 복합 재료 3D 프린팅 재료의 제조 공정 방법을 제공한다.
본 발명의 상기 복합 전분 3D 프린팅 재료의 제조 공정은 복합 전분과 단백질을 비율에 따라 충분히 균일하게 혼합한 후 물을 첨가하고 수조에서 가열하여 호화(gelatinization)시키고, 혼합 재료가 호화된 후 용해된 버터에 붓고 반죽해 둥글게 만들고 수득한 재료를 3D 프린터에 사용해 각종 조형의 식재료 또는 모형, 도구, 사판(sand table) 등을 프린팅할 수 있는 단계를 포함한다.
본 발명의 상기 복합 전분은 옥수수 전분에 일정 비율의 감자 전분 또는 타피오카(tapioca) 전분을 첨가하는데, 감자 전분, 타피오카 전분의 전분 입자가 비교적 커 분지쇄 전분 분자량이 높고 전분 페이스트(paste) 성질이 안정적이며 점성이 높고 옥수수 전분과 감자 전분 또는 타피오카 전분 간의 시너지 효과가 호화된 옥수수 전분의 점도와 가소성을 강화시켜 그 점도가 3D 프린팅에 적합하도록 만들어 준다. 복합 전분을 호화시킬 때 첨가한 단백질과 소분자 전분이 서로 가교되어 겔을 형성하며 겔이 버터의 해면체 구조 상에 부착되어 3D 프린팅에 적합한 가소성이 강한 재료를 형성한다. 또한 버터를 첨가하면 3D 프린팅 재료의 윤활성을 증가시켜 인쇄 과정을 순조롭게 만드는 동시에 인쇄물에 좋은 냄새와 풍미를 가해 준다.
본 발명의 유익한 효과는 이하와 같다.
(1) 원료는 모두 식품으로 사용 가능한 수준이며 점증제, 유화제를 함유하지 않아 친환경적이고 건강에 유익하다.
(2) 상기 3D 프린팅 재료는 성분이 간단하고 시너지 효과가 우수하며 원가가 낮고 제조공정이 간단할 뿐만 아니라 특수 설비가 필요 없다.
(3) 프린팅한 제품의 성형이 우수하고 적층 경계가 현저하지 않으며 찌고 끓이기, 굽기, 튀기기 등 후속 가공에 적합하다.
도 1은 본 발명에 있어서 실시예 1에서 제조한 복합 전분 3D 프린팅 재료의 성능 시험도이고; 및
도 2는 본 발명에 있어서 실시예 1의 인쇄물이다.
도 2는 본 발명에 있어서 실시예 1의 인쇄물이다.
이하에서는, 본 발명의 예시적인 실시형태들을 도면을 통해 보다 상세히 설명하며, 이하의 실시예는 본 발명을 설명하기 위한 것으로서 본 발명의 범위를 한정하지 않는다.
실시예 1
1. 중량부에 따라 계산하며, 각 성분은 옥수수 전분 24중량부, 감자 전분 6중량부, 완두 단백질 8중량부, 무염 버터 6중량부, 물 56중량부의 배합비를 따른다.
2. 본 재료의 제조 공정은 이하의 단계를 포함한다.
(1) 상기 비율대로 옥수수 전분, 감자 전분, 완두 단백질, 물, 무염 버터의 무게를 달아 준비한다.
(2) 무염 버터를 가열해 용해시킨다.
(3) 옥수수 전분, 감자 전분, 완두 단백질을 충분히 균일하게 혼합한다.
(4) 75℃의 물을 단계 (3)의 혼합 재료에 첨가하고 75℃ 수조에서 가열해 호화시킨다.
(5) 단계 (2)의 무염 버터를 단계 (4)의 호화시킨 혼합 재료에 첨가해 75℃ 수조에서 가열한다.
(6) 균일하게 교반하고 이를 반죽하여 둥글게 만들면 3D 프린터 인쇄에 사용할 수 있다.
3. 응용
프린팅 성형한 인쇄물은 곧바로 식재료 모형, 식재료 배합재료, 도구, 교구, 사판으로 직접 사용하거나 찌고 끓이기, 굽기, 튀기기, 말리기 중 하나 이상의 방법을 거쳐 가공하여 식용할 수 있다.
4. 성능 테스트
호화시키지 않은 복합 전분에 비해 호화시킨 복합 전분은 텍스쳐 특성이 현저하게 변화한다. 복합 전분을 호화시키면 전분 입자가 빠르게 물을 흡수해 팽창하며 부피가 갑자기 증가하면서 점도가 높아지기 때문에 호화시킨 복합 전분은 그 자체의 강한 점성으로 동그랗게 만들 수 있으며 경도, 바삭바삭함, 접착성, 응집력, 전단저항력이 현저하게 향상되고 가소성이 가장 강해진다. 실시예 1에서 제조한 복합 전분 기반의 3D 프린팅 재료는 그 응집력>접착성으로 재료가 너무 끈적거려 분사 노즐에 붙는 일이 없을 뿐만 아니라 재료의 가소성이 가장 강해 3D 프린팅 적층 성형이 용이하며 동시에 프린터 분사 노즐을 깨끗하게 유지해 줄 수 있다.
상기 내용을 종합하면 본 발명의 복합 전분 3D 프린팅 재료는 3D 프린터 원료로 적합하다.
실시예 2
1. 중량부에 따라 계산하며, 각 성분은 옥수수 전분 25중량부, 감자 전분 20중량부, 대두 단백질 1중량부, 물 45중량부, 무염 버터 9중량부의 배합비를 따른다.
2. 본 재료의 제조 공정은 이하의 단계를 포함한다.
(1) 상기 비율대로 옥수수 전분, 감자 전분, 대두 단백질, 물, 무염 버터의 무게를 달아 준비한다.
(2) 무염 버터를 가열해 용해시킨다.
(3) 옥수수 전분, 감자 전분, 대두 단백질을 충분히 균일하게 혼합한다.
(4) 70℃의 물을 단계 (3)의 혼합 재료에 첨가하고 67℃ 수조에서 가열해 호화시킨다.
(5) 단계 (2)의 무염 버터를 단계 (4)의 호화시킨 혼합 재료에 첨가해 67℃ 수조에서 가열한다.
(6) 균일하게 교반하고 이를 반죽하여 둥글게 만들면 3D 프린터 인쇄에 사용할 수 있다.
3. 응용은 실시예 1과 같다.
실시예 3
1. 중량부에 따라 계산하며, 각 성분은 옥수수 전분 30중량부, 타피오카 전분 15중량부, 완두 단백질 1중량부, 물 45중량부, 무염 버터 9중량부의 배합비를 따른다.
2. 본 재료의 제조 공정은 이하의 단계를 포함한다.
(1) 상기 비율대로 옥수수 전분, 타피오카 전분, 완두 단백질, 물, 무염 버터의 무게를 달아 준비한다.
(2) 무염 버터를 가열해 용해시킨다.
(3) 옥수수 전분, 타피오카 전분, 완두 단백질을 충분히 균일하게 혼합한다.
(4) 72℃의 물을 단계 (3)의 혼합 재료에 첨가하고 72℃ 수조에서 가열해 호화시킨다.
(5) 단계 (2)의 무염 버터를 단계 (4)의 호화시킨 혼합 재료에 첨가해 72℃ 수조에서 가열한다.
(6) 균일하게 교반하고 이를 반죽하여 둥글게 만들면 3D 프린터 인쇄에 사용할 수 있다.
3. 응용은 실시예 1과 같다.
실시예 4
1. 중량부에 따라 계산하며, 각 성분은 옥수수 전분 28중량부, 타피오카 전분 7중량부, 대두 단백질 8중량부, 물 53중량부, 무염 버터 4중량부의 배합비를 따른다.
2. 본 재료의 제조 공정은 이하의 단계를 포함한다.
(1) 상기 비율대로 옥수수 전분, 타피오카 전분, 대두 단백질, 물, 무염 버터의 무게를 달아 준비한다.
(2) 무염 버터를 가열해 용해시킨다.
(3) 옥수수 전분, 타피오카 전분, 대두 단백질을 충분히 균일하게 혼합한다.
(4) 75℃의 물을 단계 (3)의 혼합 재료에 첨가하고 75℃ 수조에서 가열해 호화시킨다.
(5) 단계 (2)의 무염 버터를 단계 (4)의 호화시킨 혼합 재료에 첨가해 75℃ 수조에서 가열한다.
(6) 균일하게 교반하고 이를 반죽하여 둥글게 만들면 3D 프린터 인쇄에 사용할 수 있다.
3. 응용은 실시예 1과 같다.
실시예 5
1. 중량부에 따라 계산하며, 각 성분은 옥수수 전분 25중량부, 감자 전분 20중량부, 대두 단백질 1중량부, 물 45중량부, 무염 버터 9중량부의 배합비를 따르고, 마지막으로 상기 원료 총 중량의 0.2%를 차지하는 안나토(annatto) 색소와 0.3%를 차지하는 레몬 에센스를 첨가한다.
2. 본 재료의 제조 공정은 이하의 단계를 포함한다.
(1) 상기 비율대로 옥수수 전분, 감자 전분, 대두 단백질, 물, 무염 버터, 안나토 색소의 무게를 달아 준비한다.
(2) 무염 버터를 가열해 용해시킨다.
(3) 옥수수 전분, 감자 전분, 대두 단백질을 충분히 균일하게 혼합한다.
(4) 안나토 색소, 레몬 에센스를 70℃의 물에 용해하고, 다시 안나토 색소와 레몬 에센스가 용해된 물을 단계 (3)의 혼합 재료에 첨가하고 70℃ 수조에서 가열해 호화시킨다.
(5) 단계 (2)의 무염 버터를 단계 (4)의 호화시킨 혼합 재료에 첨가해 70℃ 수조에서 가열한다.
(6) 균일하게 교반하고 이를 반죽하여 둥글게 만들면 3D 프린터 인쇄에 사용할 수 있다.
3. 응용은 실시예 1과 같다.
Claims (8)
- 복합 전분 3D 프린팅 재료의 제조 공정에 있어서,
복합 전분 25 내지 60중량부, 버터 4 내지 9중량부, 단백질 1 내지 8중량부, 물 30 내지 65중량부를 혼합, 호화, 반죽하여 만드는 것을 특징으로 하는 복합 전분 3D 프린팅 재료의 제조 공정. - 제1항에 있어서,
원료를 비율대로 무게를 달아 준비하는 단계 (1);
버터를 가열해 용해시키는 단계 (2);
단백질을 복합 전분에 첨가해 충분히 균일하게 혼합하는 단계 (3);
상기 단계 (3)의 혼합 재료에 물을 첨가해 호화시키는 단계 (4);
상기 단계 (2)의 버터를 상기 단계 (4)의 호화시킨 혼합 재료에 첨가해 수조에서 가열하는 단계 (5); 및
균일하게 교반하고 이를 반죽하여 둥글게 만들고 3D 프린팅으로 인쇄물을 성형하는 단계 (6)을 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 전분 3D 프린팅 재료의 제조 공정. - 제1항에 있어서,
상기 복합 전분은 옥수수 전분과 감자 전분 또는 타피오카 전분 중 하나 이상을 혼합한 것이고; 여기에서 옥수수 전분과 감자 전분의 중량% 비율은 4:1 내지 5:4이고, 옥수수 전분과 타피오카 전분의 중량% 비율은 4:1 내지 2:1인 것을 특징으로 하는 복합 전분 3D 프린팅 재료의 제조 공정. - 제1항에 있어서,
상기 단백질은 완두 단백질 또는 대두 단백질 중의 하나 이상이고; 상기 버터는 무염 버터인 것을 특징으로 하는 복합 전분 3D 프린팅 재료의 제조 공정. - 제1항에 있어서,
상기 3D 프린팅 재료 외에 착색제, 염색제, 조미제, 향미제, 부향제 또는 향미 증진제 중의 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 전분 3D 프린팅 재료의 제조 공정. - 제2항에 있어서,
상기 단계 (4)에서 호화 온도는 67 내지 75℃이고; 상기 단계 (5)에서 수조 가열 온도는 67 내지 75℃인 것을 특징으로 하는 복합 전분 3D 프린팅 재료의 제조 공정. - 제2항에 있어서,
인쇄 시, 플라스티신 유형 물질을 인쇄하는 3D 프린터를 채택하는 것을 특징으로 하는 복합 전분 3D 프린팅 재료의 제조 공정. - 제2항에 있어서,
인쇄 성형하는 인쇄물은 식재료 모형, 식재료 배합재료, 도구, 교구, 사판으로 직접 사용하거나 찌고 끓이기, 굽기, 튀기기, 말리기 등 가공한 후 식용할 수 있는 것을 특징으로 하는 복합 전분 3D 프린팅 재료의 제조 공정.
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