3D 푸드 프린터란?

3D 프린터 기술을 응용하여 식품을 입체적으로 성형 및 제조하는 장치를 말합니다. 일반적인 3D 프린터가 플라스틱이나 금속 등의 소재를 사용하는 반면, 3D 푸드 프린터는 식품용 소재(초콜릿, 페이스트 형태의 식재료, 반죽 등) 를 사용합니다 。이를 통해 디자인된 형태나 구조를 가진 음식을 만드는 것이 가능해집니다.

이 3D 푸드 프린터의 기술을 뒷받침하는 것 이 바로 디스펜스 테크놀로지입니다.
이해하기 쉬운 예로, 다음 소프트 아이스크림 사진을 봐주십시오.


소프트 아이스크림이 기계에서 나오는 (토출) 속도나 양을 일정하게 하더라도, 콘의 움직임 방식 (모션) 이 불안 정하면 , 소프트 아이스크림의 형태는 무너지고 맙니다. 3D 푸드 프린터도 마찬가지입니다.
3D 푸드 프린터 에서는, 토출 기술만 가지고 있거나 , 모션 기술만 가지고 있어서는 원하는 형태를 안정적으로 만들 수 없습니다.  
고품질의 '입체 조형'을 수행하려면 토출과 모션 모두 높은 정밀도로 '동시에' 제어하는 것이 중요합니다.

3D 푸드 프린터에 주목이 쏠리는 이유

3D 푸드 프린터가 각광받는 배경에는 기존 푸드 시스템의 과제와 효율적인 식재료 활용에 대한 강한 니즈가 있습니다.

기존의 대량 생산·대량 폐기형 시스템에서는 규격 외의 채소나 축산물이 많이 발생하며, 이들의 처리 비용이나 폐기 손실이 큰 사회적 문제가 되어 왔습니다. 특히 농산물 생산에서는 모양이 고르지 않거나 딱딱한 부위가 잘려 나가는 경우가 많아, 먹을 수 있는 부위임에도 폐기되는 일이 적지 않습니다. 식재료의 운송이나 보관에서도 낭비가 생기기 쉬우며, 이러한 개선책이 오랜 과제로 남아 있습니다.

이러한 상황 속에서 새로운 가공 기술이 요구되고 있습니다. 페이스트화하여 성형하는 기술이라면 모양이나 경도에 구애받지 않고 소재를 효과적으로 활용할 수 있어, 생산 단계에서 발생하는 자투리나 기존에 버려지던 부분을 재활용하기 쉬워집니다. 그 외에도 대체육이나 개호식(고령자용 식사) 등 소비자의 다양해지는 니즈에 대응하는 데 있어서도 3D 푸드 프린터의 특징은 귀중한 존재가 되고 있습니다.

더 나아가 해외에서도 레스토랑이나 호텔이 3D 푸드 프린터를 도입하여 계절마다 남기 쉬운 식재료를 활용한 한정 메뉴로 응용하고 있습니다. 모양을 개성 있게 디자인한 디저트나 영양가가 높은 식물성 페이스트를 이용한 지속 가능한 푸드 등 비즈니스로서의 확장도 가속화되고 있습니다. 이러한 세계적인 흐름으로 보아 향후 시장 확대 가능성도 충분하다고 생각됩니다.

 

【도입 사례】 푸드 로스에 대한 도전

미이용 자원의 활용을 테마로, 아이치 산업과학기술종합센터와의 공동 연구를 통해 진행된 3D 푸드 프린터의 선진 사례를 소개합니다.

※자료 제공: 아이치 산업과학기술종합센터 식품공업기술센터님
　　　　　　MP 고쿄 푸드 & 케미컬님

군고구마 껍질(고구마)의 유효 활용

군고구마 껍질을 활용한 3D 조형에 도전했습니다. 보통 군고구마 껍질은 '딱딱하다', '쓰다'는 이유로 기피되는 경우가 많아 폐기되어 푸드 로스의 원인이 됩니다. 그래서 군고구마 껍질을 전자레인지로 건조한 뒤 분쇄기로 분말화했습니다. 그 분말을 재료에 수% 첨가하여 3D 조형을 수행했습니다. 그 결과, 고구마 속살만 사용했을 때와 손색없는 매끄러운 마감을 실현했습니다.

진화하는 식품 첨가물 × 3D 푸드 프린터

분말(파우더) 형태의 식재료를 3D 푸드 프린터로 어떻게 조형하는지, 그 구체적인 프로세스에 대해 조금 더 자세히 소개하겠습니다.
예를 들어, 당근 파우더에 90%의 물을 넣으면 재료 상태는 액상이 됩니다. 반면 물의 양이 너무 적으면 푸석푸석해서 뭉쳐지지 않습니다. 또한 분체의 흡수성 등 분체의 성질에 따라서도 결과가 달라지기 때문에 3D 조형에 적합한 배합을 찾는 데는 많은 시행착오가 필요합니다.

이러한 재료 자체가 가진 문제를 해결하는 데 도움이 되는 것이 첨가물입니다. 물처럼 유동성이 높은 재료라도 첨가물을 더함으로써 점성을 갖게 하여 형태를 유지할 수 있게 됩니다. 더 나아가 3D 푸드 프린터 기술을 조합함으로써 입체적인 조형을 실현할 수 있습니다.
또한 원래 소재에 새로운 가치나 기능성(예를 들어 식감이나 풍미 등)을 부여할 가능성도 품고 있습니다.

 

이처럼 채소 찌꺼기나 폐기 예정인 식재료를 3D 푸드 프린터의 재료로 활용함으로써 새로운 식품 리사이클의 가능성이 넓어집니다. 더 나아가 채소 외에도 미이용 어류를 활용한 푸드 잉크 개발이 시작되고 있으며, 미이용 자원 활용을 통한 지속 가능한 식품 제조에 대한 기대가 높아지고 있습니다.

【도입 사례】 개호식·대체육과 3D 푸드 프린터 ～프렌치와 각조림～

3D 푸드 프린터의 수요는 개호식이나 대체육 분야에서 높아지고 있습니다. 니즈의 배경과 당사 디스펜서의 구체적인 도입 사례에 대해 소개합니다.

자료 제공: 도쿄의과치과대학(현: 도쿄과학대학)님 및 연하 프렌치를 다루는 셰프
　　　　　MP 고쿄 푸드 & 케미컬님

개호식의 필요성

일본은 고령화 사회로, 전체 인구의 약 30%가 65세 이상의 고령자입니다. 그 고령자의 60%가 저영양 경향에 있으며, 저영양은 질병이나 회복 지연 등에 영향을 미칩니다. 고령이 되어도 필요한 식사와 영양을 섭취하는 것이 중요하다고 할 수 있습니다.

다음 사진은 개호식의 일례입니다. 도쿄의과치과대학(현: 도쿄과학대학)과 연하 프렌치도 다루는 셰프가 협업했을 때 만들어진 요리 사진으로, 생크림으로 백조를 형상화한 2차원 도포와 구체들의 집합체로 만든 3차원 창작 무스 요리입니다. 1대의 푸드 프린터로 2차원에서 3차원까지 조형이 가능한 것은 타사에는 없는 당사의 디스펜스 기술 응용 덕분에 가능합니다.

아름다운 외관으로 시각과 미각 양쪽 모두에서 식사를 즐길 수 있습니다.

대체육의 필요성

대체육은 환경에 미치는 영향을 줄이는 역할이나 지속 가능한 식품 공급을 실현하는 데 도움이 됩니다. 일본 인구는 감소 추세이지만 세계적으로는 인구가 증가하고 있습니다. 기존의 육류(가축)를 만드는 것보다 재료나 물이 적게 들며 효율적인 생산이 가능합니다. 또한 세계 인구 증가에 따라 '단백질 위기(프로틴 크라이시스)' 문제 해결로도 이어진다고 합니다.

다음 사진은 각조림(돼지고기 조림)을 재현한 예입니다.
보통은 돼지고기를 사용하지만 칼로리 컨트롤이나 비건 대응을 위해 닭고기를 페이스트 형태로 만든 재료나 식물 유래 대두를 베이스로 사용하는 등 개인의 체질·신조·기호에 맞춘 식재료 선택이 가능합니다. 비계 부분에 대해서는 이번에는 유지를 사용하지 않고 비계와 같은 식감을 주는 첨가물(겔화제)을 사용했지만, 코코넛 오일 등 자연 유래 재료를 활용하는 것도 고려할 수 있습니다.
또한 각조림의 곁들임으로 조림 달걀을 곁들여 보았습니다. 특히 주목해 주셨으면 하는 것이 노른자의 형태입니다. 장난기를 더해 어린아이들의 관심을 끌기 위해 곰 모양으로 디자인했습니다.
3D 푸드 프린터 는 그 기술 을 활용함으로써 리얼한 질감을 추구할 뿐만 아니라 완전히 새로운 식경험을 만들어낼 가능성을 품고 있습니다.

각조림의 맛과 외관을 재현했습니다.

3D 푸드 프린터의 구조

3D 푸드 프린터를 작동시키기 위한 데이터 작성이나 절차에 대해 소개합니다.

기본적인 절차

조형 방식에 따라 절차는 다를 수 있지만, 기본적으로 3D 프린터를 작동시키기 위해서는 다음 절차가 필요합니다.

1. 3D 데이터(형식: STL) 준비
   예를 들어 3D 스캐너를 사용하여 취득한 데이터를 이용합니다.
2. 슬라이스 소프트웨어로 G-code 데이터 작성
   3D 데이터를 슬라이스 소프트웨어에 불러와 G-code로 변환합니다. 이 G-code가 3D 프린터가 읽기 위한 데이터가 됩니다.

당사 푸드 프린터의 경우

여기서부터는 당사 푸드 프린터의 절차에 대해 설명합니다. 당사에서는 Mu-SLICER라는 당사 오리지널 슬라이스 소프트웨어를 제공하고 있으며, 3D 데이터가 있다면 간단하게 조작하는 것이 가능합니다.

Mu-SLICER는 당사가 독자적으로 개발한 슬라이스 소프트웨어로, 당사가 디스펜서 업계에서 쌓아온 묘화(그리기)에 관한 노하우를 응축하고 있으며, 액체 재료를 컨트롤하기 위한 3D 푸드 프린터에 필요한 기능이 담긴 소프트웨어입니다.

더 나아가 이제 막 3D 조형을 시작하려는 분들에게는 '3D 빌더'라는 무상 소프트웨어가 있어, 간단한 형태라면 누구든지 손쉽게 3D 데이터를 작성할 수 있습니다.

당사는 재료 출력이나 조형을 수행하는 디스펜스 부분뿐만 아니라 프로그램 데이터 작성이나 운용 팔로우에 이르기까지 폭넓게 지원합니다.

멀티 패턴 조형 예: 초콜릿 오너먼트

당사는 디스펜스 테크놀로지의 핵심 기술을 3D 푸드 프린터에 응용하고 있습니다. 이 기술을 통해 2D 묘화나 오너먼트 만들기부터 3D 조형까지 다채로운 패턴의 조형을 1대의 프린터로 실현하는 것이 가능합니다. 3D 푸드 프린터로서의 활용은 물론, 생산 능력이 요구되는 용도에서는 2D 조형을 조합함으로써 더욱 혁신적인 상품 개발이 기대되지 않을까요?

도입 흐름·문의처

무사시 엔지니어링의 3D 푸드 프린터

3D 푸드 프린터

• 3D 데이터를 바탕으로 다양한 형태를 작성. 초콜릿부터 생선살까지 대응.

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