본 연구에서는 초음파 처리가 fused deposition modeling 방식으로 젤리를 3D 프린팅 하는데 요구되는 소재 필요 요건에 미치는 영향을 연구하였다. 젤리 제형은 젤라틴 16 wt%, 설탕 40 wt%, 그리고 구연산 1 wt%이었다. 젤라틴 제형(1,300 g)을 초음파 처리(700 W, 30 분)한 후 25 ℃에서 젤리 제형의 유변학적 특성을 측정하였고, 제형으로부 터 형성된 젤의 젤 강도를 측정하였다. 젤리 제형의 프린팅 필요요건은 G’, tan δ, yield stress (τ0), phase angle (δ), flow consistency (k), relaxation exponent (n), 그리고 gel strength로 나타내었고, 각각의 값은 5410.13 Pa, 0.09, 283.09 Pa, 5.04°, 4615.61, 0.046, 그리고 17.25 N였다. 초음파 처리는 G’과 k를 각각 8634.03 Pa와 7421.97로 증가시켰고, tan δ, δ, n, 그리고 젤 강도를 각각 0.044, 2.50°, 0.025, 그리고 16.96 N으로 감소시켰다. 이로써 초음파 처리가 젤리 3D 프린팅의 소재 필요 요건 중 fidelity, solidarity, 그리고 extrudability에 영향을 미치는 것을 확인할 수 있었다. 3D 프린팅에 적합하지 않은 젤리 제형을 초음파 처리하였을 때, G’과 k값이 각각 6569.24 Pa, 4656.41로 증가하여 3D 프린팅에 적합한 소재 필요요건 범위를 만족시키는 것을 알 수 있었다. 또한 tan δ, δ, 그리고 n값은 각각 0.04, 2.05°, 그리고 8.37 N으로 감소하여 3D 프린팅 필요요건에서 벗어난 결과를 나타냈지만 각각의 필요요건 값에 근 접하는 경향으로 변화함을 알 수 있었다. 따라서 본 연구에서는 초음파 처리가 젤리를 3D 프린팅 하는데 요구되는 소재 필요요건에 미치는 영향을 확인할 수 있었고, 이로써 초음파 처리가 젤리를 3D 프린팅 하기 위한 소재의 물 성 조절 방법으로서 사용될 수 있음을 확인할 수 있었다.

본 연구에서는 파일럿 규모 광펄스 처리 장비를 이용한 광펄스 처리의 해수에 오염된 Escherichia coli에 대한 저 해 효과를 확인하였다. 광펄스 처리를 이용한 해수 살균 시에는 처리 용량이 70 L 인 반응기를 이용하여 약 160 L 의 해수를 연속식으로 처리하였다. 처리 frequency와 반응기로 유입되는 해수의 유속은 각각 5 Hz와 15 L/m으로 고 정하였고, 처리 전압은 1,800, 2,000, 그리고 2,400 V로 설정하였다. 처리 전압이 1,800 V에서 2,000 V, 그리고 2,400 V로 증가할 때 해수에 접종된 E. coli 저해 정도는 3.2 ± 0.9에서 4.8 ± 0.3, 그리고 7.15 ± 0.5 log CFU/mL로 증가하 였다. 광펄스 처리에 따른 해수 살균 시 해수의 온도 변화(ⵠT)는 처리 전압 1,800, 2,000, 그리고 2,400 V에서 각각 0.0, 1.2, 그리고 1.6 ℃로 확인되었다. 본 연구를 통해 광펄스 처리가 해수 내 E. coli를 효과적으로 저해시킬 수 있 는 비가열 살균 기술임을 확인할 수 있었다.

광펄스(IPL)와 콜드 플라즈마(CP) 연속 처리의 플라스틱 용기에 포장된 양배추 슬라이스의 식중독균 저해에 대한 효과를 연구하였다. 처리 시료는 양배추 슬라이스에 각 미생물을 접종 후 polypropylene (PP) container (225 mL, 3 cm 높이)에 15 g을 담아 PP 필름으로 열 접합하여 준비하였다. IPL 처리 시간과 처리 전압은 각각 2분 그리고 1500 V이 었고 CP 처리 시간과 처리 전압은 2분 그리고 24.5 kV이었으며 IPL 처리 중 shaking과 연속 처리 순서(IPL-CP 또는 CP-IPL)를 변수로 하여 Salmonella 저해를 확인하였다. 또한 단독 IPL 그리고 단독 CP 처리 시간을 연속 처리 시간과 같은 4분으로 하여 각 단독 처리와 연속 처리의 양배추 슬라이스에 접종된 Salmonella, Escherichia coli O157:H7, Listeria monocytogenes, 그리고 Bacillus cereus spore에 대한 저해 효과를 비교하였다. IPL 처리 중 shaking은 단독 IPL 처리 그리고 IPL-CP 처리시 양배추 슬라이스의 Salmonella 저해도를 각각 0.7 log CFU/g만큼 증가시켰다(p<0.05). 또 한 IPL-CP 그리고 CP-IPL 처리시 양배추 슬라이스의 Salmonella는 각각 2.6 ± 0.2 그리고 3.1 ± 0.2 log CFU/g만큼 저 해되어 이후 미생물별 실험에서는 처리 중 shaking을 하고 CP-IPL 순서로 연속 처리하였다. 결정된 조건에서 단독 IPL, 단독 CP, 그리고 CP-IPL 처리는 Salmonella, E. coli O157:H7, L. monocytogenes, 그리고 B. cereus spore를 각각2.2 ± 0.3, 1.4 ± 0.4, 그리고 3.1 ± 0.2 log CFU/g, 2.2 ± 0.3, 1.5 ± 0.2, 그리고 2.9 ± 0.3 log CFU/g, 2.3 ± 0.3, 1.5 ± 0.2, 그리고 3.2 ± 0.1 log CFU/g, 그리고 1.6 ± 0.3, 1.3 ± 0.2, 그리고 2.1 ± 0.1 log spores/g만큼 저해 시켜 미생물 종류에 상관없이 연속 처리가 단독 처리보다 유의적으로 높은 저해도를 갖는 효과적인 미생물 저해 처리임을 알 수 있었다 (p<0.05). 단독 IPL, 단독 CP, 그리고 CP-IPL 처리된 양배추 슬라이스 색도는 처리하지 않은 양배추 슬라이스의 색도 와 유의적인 차이를 보이지 않았다(p>0.05). 본 연구는 IPL과 CP 연속 처리가 플라스틱 용기에 포장된 양배추 슬라이 스의 미생물을 양배추의 색 변화 없이 단독 처리보다 효과적으로 저해시킬 수 있는 기술임을 보여주었다.

젤리 제형에 대한 소르비톨의 첨가가 젤리를 fused deposition modeling 방식으로 3D 프린팅 하기 위해 요구되는 소재 필요 요건에 미치는 영향을 연구하였다. 연구에 사용된 젤리 제형은 젤라틴(10 wt%), 펙틴(7 wt%), 설탕 또는 소르비톨(30 wt%), 그리고 구연산(1 wt%)이었다. 제형의 유변학적 특성은 cup & bob geometry를 장착한 레오미터를 이용하여 25 ℃에서 frequency sweep test (0.1-100 rad/s)와 strain sweep test (0.1-100%)를 수행하여 측정하였고, gel strength는 cylinder measuring probe (p/0.5HS)가 장착된 texture analyzer를 이용하여 측정하였다. 소르비톨이 첨가된 소 재의 유변학적 특성과 gel strength는 기존의 설탕이 첨가된 소재(tan δ: 0.67, phase angle: 33.96, n: 0.40, gel strength: 5.91 N)와 비교하였을 때 tan δ, phase angle, flow behavior index (n), 그리고 gel strength가 각각 0.49, 26.02°, 0.28, 그 리고 1.92 N으로 감소하여 설탕을 대신한 소르비톨의 첨가가 젤리 3D 프린팅의 소재 필요 요건 중 fidelity, solidarity, extrudability, 그리고 gel strength에 영향을 미친다는 것을 확인하였다. 소재 필요요건에서 벗어난 제형(젤라틴(10 wt%), 펙틴(5 wt%), 설탕(30 wt%), 그리고 구연산(1 wt%))에 소르비톨을 첨가하였을 때 tan δ, phase angle, n, 그리고 gel strength가 각각 0.43, 23.08, 0.24, 그리고 1.08 N으로 감소하여 소르비톨의 첨가가 소재 필요요건에 벗어난 제형 을 소재 필요요건에 만족 시키는 방향으로 변화 시킴을 알 수 있었다. 본 연구를 통해 젤리 제형에 대한 소르비톨의 첨가를 이용한 소재 물성 조절 방법이 젤리를 프린팅 하는데 요구되는 소재 필요 요건에 미치는 영향을 확인할 수 있었고, 소르비톨 첨가가 젤리의 3D 프린팅에 사용되는 소재의 물성 조절 방법으로 사용될 수 있음을 확인할 수 있 었다.

본 연구에서는 malic acid가 혼입된 유청 분리 단백질(whey protein isolate; WPI) 소재 항균 코팅(MA-WPI)과 포장 후(in-package) 유전체 장벽 방전 대기압 콜드 플라즈마(atmospheric dielectric barrier discharge cold plasma; ADCP)의 병합 처리가 닭가슴살 가공육에 오염된 Salmonella와 Listeria monocytogenes 저해 효과를 확인하였다. 3% (w/w, total coating solution) malic acid가 혼입되지 않거나 혼입된 WPI 코팅 용액으로 코팅된 닭가슴살 가공육(2 ´ 2 cm; 원통형) 을 상업적으로 사용되는 polyethylene terephthalate 용기(14 ´ 10 ´ 3 cm)에 15개씩 담아 ADCP 처리하였다. ADCP 처 리 전압(21, 24, 그리고 27 kV)과 처리 시간(1, 3, 그리고 5분)을 변수로 하여 닭가슴살 가공육에 접종된 Salmonella 저 해에 대한 최적 처리 조건(24 kV, 3분)을 결정하였고, 항균 코팅과 병합 처리 시 ADCP 처리 조건으로 사용되었다. 단 독 CP 처리, 단독 MA-WPI 코팅, 그리고 MA-WPI + CP 병합 처리 시 Salmonella는 각각 1.3 ± 0.1, 1.1 ± 0.2, 그리고 1.8 ± 0.1 log CFU/g만큼 저해되었고, L. monocytogenes는 0.9 ± 0.1, 0.5 ± 0.1, 그리고 1.3 ± 0.1 log CFU/g만큼 저해되 어 MA-WPI + CP 병합 처리가 각각의 단독 처리보다 Salmonella와 L. monocytogenes 저해 효과를 증가시킴을 알 수 있었다(p<0.05). 본 연구의 결과는 in-package ADCP 처리와 MA-WPI 항균 코팅의 병합 처리가 미생물을 효과적으로 저해시키는 포장 후 비가열 처리 기술로서의 가능성이 있음을 보여주었다.

본 연구에서는 연 포장된 제품의 포장 후 처리에 특화되어 설계된 포장 후(in-package) 콜드 플라즈마(CP) 처리 장 비를 사용하여 대기압 CP 처리의 떡볶이 떡에 오염된 미생물 저해에 대한 효과를 연구하였다. 연 포장 파우치에 떡 볶이 떡(직경 1.5 cm, 길이 4 cm)을 넣고 CP 처리하였다. CP 처리 및 포장 조건을 결정하기 위해 CP 처리 전력을 30 W로 고정하고, CP 처리 시간(3, 4, 5분), 포장 재질(PE, PP, nylon/PE, nylon/PP), 포장 크기(11 × 20, 14 × 20, 17 × 20 cm), 그리고 떡 개수(5, 8, 11, 14개)을 변수로 하여 Escherichia coli O157:H7 저해를 확인하였고, 결정된 조건에서 미 생물 저해 효과를 확인하였다. CP 처리 시간이 3에서 4분 또는 5분으로 증가할 때 E. coli O157:H7 저해 정도는 1.6 ± 0.2에서 2.2 ± 0.2 log CFU/g 또는 2.0 ± 0.2 log CFU/g로 유의적으로 증가하였다(p<0.05). 포장 재질로 nylon이 함유 된 nylon/PE 또는 nylon/PP가 사용되었을 때(2.2-2.3 log CFU/g) PE 또는 PP가 사용되었을 때(1.9-2.0 log CFU/g)보다 떡볶이 떡에 오염된 E. coli O157:H7가 더 많이 저해되었다(p<0.05). 하지만 E. coli O157:H7 저해는 사용된 포장 크기 에 영향을 받지 않았다. 연포장재 내 떡볶이 떡 개수가 5, 8 11, 그리고 14개 일 때 떡볶이 떡의 E. coli O157:H7은 각 각 2.2 ± 0.1, 2.2 ± 0.2, 2.0 ± 0.1, 그리고 1.8 ± 0.1 log CFU/g 저해되었다. 최적 조건(CP 처리 시간: 4분, 포장 재질: nylon/PE, 포장 크기: 14 × 20 cm, 떡 개수: 8개)에서 CP 처리는 연 포장재에 포장된 떡볶이 떡의 E. coli O157:H7, Bacillus cereus spores, Penicillium chrysogenum, 토착 세균, 그리고 토착 진균류를 각각 2.2 ± 0.2, 1.4 ± 0.2, 2.2 ± 0.3, 1.1 ± 0.2, 그리고 1.0 ± 0.1 log CFU/g 저해시켰다. 본 연구를 통해 CP 처리가 연포장재에 포장된 떡볶이 떡의 미생물 을 효과적으로 저해시킬 수 있는 살균 기술로 발전할 수 있음을 알 수 있었다.