식품 공학 및 공정

식품 공학 및 공정

 

 

식품 공학 및 공정 분야는 지속적으로 발전하고 있으며, 최신 기술과 접목되어 더욱 효율적이고 지속 가능한 방향으로 나아가고 있습니다.

이 분야의 주요 5가지 주제에 대해 자세히 살펴보겠습니다.

 

1. 식품 엔지니어링 기술의 최신 동향

2. 식품 공정 최적화를 위한 모델링 및 시뮬레이션

3. 식품 산업에서의 에너지 효율 향상 기술

4. 식품 공정의 자동화 및 로봇화 동향

5. 식품 부산물의 고부가가치화 기술

 

 

▶ 식품 엔지니어링 기술의 최신 동향

 

식품 엔지니어링 기술은 4차 산업혁명 기술과 결합하여 빠르게 발전하고 있습니다.

최근 주목받는 기술로는 다음과 같은 것들이 있습니다:

• 인공지능(AI)과 빅데이터 활용: AI 기술을 활용하여 식품 품질 관리, 공정 최적화, 신제품 개발 등에 적용하고 있습니다. 예를 들어, 네슬레는 기업 내부직원용 챗봇을 개발하여 시장 트렌드 분석, 새로운 재료 탐구, 식품 건강정보 수집 등에 활용하고 있습니다.
• 3D 프린팅 기술: 식품 산업에서 3D 프린팅 기술은 맞춤형 식품 제작, 복잡한 형태의 식품 생산, 식품 낭비 감소 등에 활용되고 있습니다. 최근 연구에서는 최대 7가지 재료로 케이크를 만들어내는 로봇이 설계되었습니다.
• 나노기술: 식품 포장재 개발에 나노기술이 적용되어 식품의 유통기한을 연장하고 안전성을 높이는 데 기여하고 있습니다.

 

▶ 식품 공정 최적화를 위한 모델링 및 시뮬레이션

 

식품 공정의 효율성을 높이기 위해 모델링과 시뮬레이션 기술이 적극적으로 활용되고 있습니다.

이를 통해 실제 생산 전에 가상으로 공정을 최적화할 수 있어 시간과 비용을 절감할 수 있습니다.

 

주요 기술 및 응용:

• 전산유체역학(CFD): 식품 가공 장비 설계 최적화, 열전달 및 유체 흐름 분석 등에 활용
• 이산요소법(DEM): 입자 기반 식품의 이동 및 혼합 과정 시뮬레이션
• 디지털 트윈: 실제 생산 라인의 가상 모델을 만들어 실시간 모니터링 및 최적화에 활용

예를 들어, 한국식품연구원에서는 도넛 원물 탈부착 로봇자동화 시스템을 개발하면서 시뮬레이션 기술을 활용하여 전체 공정을 최적화했습니다.

 

 

▶ 식품 산업에서의 에너지 효율 향상 기술

 

식품 산업은 에너지 집약적인 산업으로, 에너지 효율 향상은 중요한 과제입니다.

최근 다양한 기술과 방법을 통해 에너지 효율을 높이고 있습니다.

 

주요 기술 및 방법:

• 열회수 시스템: 폐열을 회수하여 재사용
• 고효율 설비 도입: 에너지 효율이 높은 보일러, 냉동기 등 도입
• 신재생에너지 활용: 태양광, 바이오매스 등 활용

사례로, CJ제일제당은 우드펠릿 보일러를 도입하여 연간 이산화탄소, 아산화질소 등의 온실가스를 6만5000톤 이상 감축할 수 있는 기술을 적용했습니다.

 

 

▶ 식품 공정의 자동화 및 로봇화 동향

 

식품 산업에서 자동화 및 로봇화는 생산성 향상, 위생 개선, 작업자 안전 등을 위해 빠르게 확산되고 있습니다.

특히 코로나19 이후 비대면 생산의 필요성이 높아지면서 더욱 가속화되고 있습니다.

 

주요 동향:

• 협동 로봇: 인간 작업자와 함께 작업할 수 있는 로봇 도입 확대
• 머신 비전: 품질 검사, 이물질 탐지 등에 활용
• IoT 기술: 생산 라인 전반의 모니터링 및 제어에 활용

한국식품연구원에서 개발한 '도넛 원물 탈부착 로봇자동화' 시스템은 로봇과 AI 기술을 도입해 소재 공급에서 시럽 코팅, 설탕 코팅, 건조 이송, 데코 등의 전 과정을 자동화했습니다.

 

 

▶ 식품 부산물의 고부가가치화 기술

 

식품 산업에서 발생하는 부산물을 재활용하여 고부가가치 제품으로 만드는 기술이 주목받고 있습니다.

이는 환경 보호와 경제성 향상을 동시에 달성할 수 있는 방법입니다.

 

주요 기술 및 응용:

• 기능성 소재 추출: 항산화 물질, 식이섬유 등 추출
• 바이오 연료 생산: 바이오에탄올, 바이오디젤 등 생산
• 사료화 기술: 축산 사료로 재활용

예를 들어, 한국식품연구원은 2013년부터 쌀 부산물로 기능성 화장품을 개발하는 연구 기술을 시작으로 다양한 부산물을 활용한 기능성 연구를 통해 부산물 고부가가치화를 추진하고 있습니다.

 

또한, 환경부는 연간 약 11만 6천톤이 발생하는 식품부산물을 고부가가치 축산사료의 원료로 재활용할 수 있는 제도적 기반을 마련하고 있습니다.

이를 통해 축산업 경쟁력 제고와 식품 부산물의 순환이용 및 음식물류폐기물 감축에도 기여할 것으로 기대됩니다.

 

결론적으로, 식품 공학 및 공정 분야는 AI, IoT, 로봇 기술 등 첨단 기술과의 융합을 통해 빠르게 발전하고 있습니다.

이러한 발전은 식품 산업의 생산성 향상, 에너지 효율 개선, 환경 친화적 생산 등 다양한 측면에서 긍정적인 영향을 미치고 있습니다.

앞으로도 지속적인 기술 혁신과 산업 적용을 통해 더욱 발전된 식품 공학 및 공정 기술이 개발될 것으로 기대됩니다.