초록 ▼

□ 연구개요
석유계 기반 플라스틱은 다양하고 우수한 기능적 특성으로 식품 공정, 저장 및 유통 중에 식품을 안전하게 가공하고 보관하는데 중요한 역할을 하고 있다. 하지만, 대량으로 폐기되는 플라스틱은 소각 및 매립 시 심각한 환경오염을 유발한다. 이러한 환경문제를 해결하고 지속 가능한 사회를 구현하기 위해 생분해성 또는 재활용이 용이한 자연유래소재를 포장재로 개발하려는 연구가 활발히 진행되고 있다. 자연유래 소재 중 하나인 종이는 분자 내 하이드록실기(-OH)를 가지고 있어 분자 간 수소결합과 같은 강한 물리적 결합을 형성하고

□ 연구개요
석유계 기반 플라스틱은 다양하고 우수한 기능적 특성으로 식품 공정, 저장 및 유통 중에 식품을 안전하게 가공하고 보관하는데 중요한 역할을 하고 있다. 하지만, 대량으로 폐기되는 플라스틱은 소각 및 매립 시 심각한 환경오염을 유발한다. 이러한 환경문제를 해결하고 지속 가능한 사회를 구현하기 위해 생분해성 또는 재활용이 용이한 자연유래소재를 포장재로 개발하려는 연구가 활발히 진행되고 있다. 자연유래 소재 중 하나인 종이는 분자 내 하이드록실기(-OH)를 가지고 있어 분자 간 수소결합과 같은 강한 물리적 결합을 형성하고 있어 기계적 강도가 우수하다. 하지만, 다공성 및 친수성 특성을 보유하고 있어 기체, 수분, 오일 등과 같은 물질의 이동에 대한 장벽이 취약하다. 단백질 기반 자연유래소재인 분리유청단백질(Whey protein isolates, WPI)과 카제인 나트륨(sodium caseinate, CasNa)은 투명성과 산소, 향, 오일에 대한 차단성이 우수하지만, 수분에 취약하고 분자 간 강한 상호작용으로 인해 취성이 발생되는 단점이 있다. 본 연구에서는 종이용 우유 단백질 기반 조성물 확보를 위한 가소화, 가교결합, 유/무기복합화 연구를 진행하였고, 타소재와 복합화 및 건조공정 기술, 압출공정을 활용한 시트제조기술 및 제품적용연구(커피)를 진행하였다.

□ 연구 목표대비 연구결과
단백질 사슬 내 강한 물리적·화학적 상호작용을 형성하고 있는 분리유청단백질과 카제인 단백질의 유연성을 향상시키기 위하여 가소화이론을 도입하였다. 다양한 가소제(글리세롤(GY), 소비톨(SO), 카다놀(CL))들을 도입하여 물성을 확인하였고, 단백질 필름 내 자유부피가 증가되어 유연성이 개선됨을 확인하였다. 이를 통하여 종이용 코팅소재로서 적용 가능한 기계적 강도가 개선된 단백질 기반 코팅조성물(CasNa/CL)을 확보하였다. 가소화 연구과정 중 캐슈넛 껍질 부산물에서 추출한 카다놀을 발굴하였고, 이를 통하여 가소제 및 기능성물질(항균성, 항산화성)로써의 적용가능성을 확인하였다.
CasNa 물성을 개질하기 위한 방법으로 가교결합과 유/무기 복합화를 검토하였고 유/무기 복합화 시 코팅층 내 무기물이 균일하게 분산되면, 기체 및 수증기 등과 같은 투과 물질의 확산 경로가 복잡하게 되어 차단성이 개선되는 것을 확인하였다.
액상용 Side feeder를 도입하여, 단백질의 혼입속도에 맞게 가소제가 별도로 Barrel 내 mixing zone으로 정량 투입하도록 압출공정을 설계하였고, 이를 통하여 카제인나트륨/글리세롤 압출시트 제조가 가능함을 확인하였다.
카제인과 카제인/카다놀 기반 코팅지를 제조하여 커피드립용 포장재를 제조하였고 상용화된 커피포장재와 비교하였다. 상용화 포장재 대비 성분변화의 차이는 크지 않은 것으로 판단하였지만, 맛과 향에 대해 유의적 차이가 발생하는 것으로 확인되었다. 기체 차단성과 같은 물성을 개선되면 커피포장재를 포함한 건식용 포장재로써 적용이 가능할 것으로 판단하였다.

□ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과 (연구개발결과의 중요성)
우유단백질과과 천연유래가소제를 기반으로 코팅 및 포장소재 제조기술 개발에 관한 연구를 통하여 기술적·산업적·환경적으로 긍정적인 영향을 미칠 것으로 기대한다. 본 연구에서 확보한 CasNa/GY 및 CasNa/CL 조성물 등과 수증기차단성이 우수한 식물성 단백질인 제인과의 복합화 연구를 추가적으로 진행할 예정이며 이를 통하여 기체·수증기차단성이 우수하며, 재활용 및 재사용이 용이한 포장소재가 개발될 것으로 기대한다. 또한, 강릉 지역을 대표하는 식품인 커피에서 발생하는 부산물에 존재하는 다양한 재생가능 유효성분을 활용하여 코팅용 첨가제(가소제, 나노셀룰로오스, 가교제 등)를 개발하여 우유단백질 기반 코팅제 개발에 관한 연구를 진행하고자 한다.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• (1) 연구의 필요성 ... 4
• (2) 연구의 목적 및 범위 ... 4
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 5
• (1) 이론적·실험적 접근방법 ... 5
• (2) 연구개발과제 수행과정 및 내용 ... 6
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 12
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 12
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 13
• 3) 목표 달성 수준 ... 13
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 13
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 13
• 6. 참고문헌 ... 14
• [붙임1] 세부 정량적 연구개발성과 ... 16
• [붙임2] 연구책임자 대표적 연구실적 및 증빙(요약문 및 사본) ... 18
• 끝페이지 ... 28