배양육 기술 및 효율성

오늘날, 공장식 축산의 효과에 반대하는 사람이나 미식주의자를 위해 배양육(실험실에서 재배한 고기)으로 만든 제품이 출시되고 있습니다. 식물성 고기 및 버섯 기반의 인조 소고기와 마찬가지로 배양육을 사용한 식품 생산은 기존 육류, 특히 소고기를 사용한 식품 생산보다 탄소 배출량이 적습니다.

좀 더 구체적으로, 배양육은 전통적인 육류 생산에 비해 적어도 80%의 물과 90%의 토지를 덜 사용하는 것으로 추정됩니다. 사용된 바이오매스와 같은 부산물 및 폐기물의 처리를 고려하면 전체 탄소 배출량 계산이 약간 달라집니다.

Believer Meats, Ever After Foods, Upside Foods 등 일부를 제외한 대부분의 잠재 산업은 아직 연구 개발 단계에 머물러 있습니다. 하지만 공정 자동화와 이산 자동화, 이 두 가지가 배양육을 생산하는 데 가장 적합한 접근 방식을 식별하고 확장하는 데 도움이 된다는 것은 확실합니다.

물론, 업계가 발전하면 이러한 자동화가 배양육의 대규모 제조와 규제 식품 안전 요구 사항 충족에 핵심적인 역할을 할 것입니다.

그림 1: PLC 및 PAC 제어는 곧 소고기, 닭고기 및 기타 육류의 모양, 식감, 맛을 가진 배양육을 생산하는 공정 및 이산 자동화를 제어하게 될 것입니다. (이미지: Omron Automation and Safety)

구체적인 사항은 다르지만 일반적으로 공여 동물로부터 세포를 채취하여 임시로 보관합니다. 그런 다음 식물 또는 젤라틴 배양틀, 영양분, 세포 분화 배지(세포를 근육이나 지방 형태로 유도하기 위함)와 함께 생물 반응기(맥주나 백신 제조에 사용되는 것과 유사함)에 넣고 성장시킵니다. 몇 주에 걸쳐 자동화된 시스템이 생물 반응기의 내부 온도, pH, 영양분 투입량, 산소 수준을 엄격하게 제어하여 세포의 성장을 최적화합니다.

그림 2: 이 생물 반응기는 디지털 트윈 모델을 통해 얻은 최적화를 활용하는 소프트웨어와 공압 기반 교반을 사용하여 기존 기술을 개선합니다. (이미지: Arc Biotech)

식품 안전을 유지하기 위해 배양육 생산에 사용되는 대규모 자동화 조립품은 CIP(Clean-In-Place) 및 SIP(Sterilization-In-Place) 공정을 수용해야 합니다. 따라서 다른 식품 생산 장비와 마찬가지로 주로 스테인리스강 하우징, 인클로저 및 용기로 이루어집니다. 스테인리스강은 장비의 금속 부분이 식품과 직접 접촉하는 곳에 필요할 뿐만 아니라 장비가 주기적으로 살균용 증기와 세척용 화학 물질, 열, 물에 노출되는 것을 견디는 데에 도움이 됩니다.

그림 3: 303 스테인리스강 실린더 봉으로 보완된 304 스테인리스강 공기 실린더는 이 공압 실린더가 식품 가공 장비의 거친 상태를 견디는 데 도움이 됩니다. (이미지: Fabco Air)

또한 배양육 산업의 핵심은 다음과 같습니다.

• IoT 센서, I/O 및 데이터 수집 장비를 통한 실시간 바이오 공정 모니터링 - 디지털 혁신(DX) 아키텍처를 갖춘 클라우드 기반 시스템에 통합되는 장비의 형태를 취하는 경우가 많아지고 있습니다.

• 다양한 세포 분류, 파종, 샘플링, 수확 및 품질 관리 작업을 위한 로봇 공학(AI 기반 이미지 인식으로 보완되기도 함)

• 혼합 성분을 압출하여 특정 고기 부위의 구성과 질감을 재현하는 3D 프린팅 장비

물론 다른 유형의 식품 생산(예: 과일 및 채소 재배)에서도 한동안 자동화 사용이 증가해 왔습니다. 자동화 장비는 가공 및 포장 시설뿐만 아니라 밭, 과수원, 심지어 온실 및 수직 농법 작업에서도 볼 수 있습니다. 오늘날의 자동화 기계가 제공하는 많은 이점 중에서도 연약한 과일과 채소를 손상 없이 다루는 기능이 가장 중요하다고 볼 수 있습니다. 경우에 따라 이러한 농산물을 시장으로 운반할 때에도 동일한 기계화 방안을 사용하며, 쉽게 상하거나 손상되는 곡물, 콩 및 기타 줄뿌림 작물의 유통에 유용하게 쓰입니다.

배양육이나 전통적인 육류 생산보다 훨씬 적은 비용으로 건강상의 이점은 훨씬 많이 누릴 수 있는 과일과 채소를 더 자주, 더 많이 섭취해야 하지 않을까 하는 생각이 듭니다.