具有图形的液体的制造方法及具有图形的液体的制造系统

申请号 CN202280056882.6 申请日 2022-08-10 公开(公告)号 CN117881301A 公开(公告)日 2024-04-12
申请人 三得利控股株式会社; 发明人 井之上一平; 花崎逸雄;
摘要 本 发明 的目的在于提供一种可产生色、味、香、食感、触感等感觉的图形在液体中的设计 自由度 较高的具有图形的液体的制造方法及具有图形的液体的制造系统。本发明涉及一种具有图形的液体的制造方法,其使用可控制 位置 的 喷嘴 ,将第一液体中分散着含有第一可食性有机物的微小尺寸的第一微粒的图形形成用材料吐出到第二液体中,而形成由上述第一微粒构成的图形。
权利要求

1.一种具有图形的液体的制造方法,其特征为,
使用可控制位置喷嘴
将第一液体中分散着含有第一可食性有机物的微小尺寸的第一微粒的图形形成用材料,
吐出到含有第二可食性有机物的微小尺寸的第二微粒以0体积%以上、74体积%以下分散着的第二液体中,
而形成由所述第一微粒构成的图形。
2.根据权利要求1所述的具有图形的液体的制造方法,其特征为,构成所述图形的所述第一微粒彼此及/或所述第二微粒彼此并不通过交联被化学结合。
3.根据权利要求1或2所述的具有图形的液体的制造方法,其特征为,所述第一微粒彼此及/或所述第二微粒彼此通过非共价键合的凝聚性发生凝聚,而产生食感。
4.根据权利要求1~3中任意一项所述的具有图形的液体的制造方法,其特征为,所述第一微粒及/或所述第二微粒的直径为0.13μm以上、1000μm以下。
5.根据权利要求1~4中任意一项所述的具有图形的液体的制造方法,其特征为,相对于所述第二液体的密度的所述第一微粒及所述第二微粒的各密度的比例为0.9以上、1.1以下,
相对于所述第一液体的密度的所述第二液体的密度的比例为0.9以上、1.1以下。
6.根据权利要求1~5中任意一项所述的具有图形的液体的制造方法,其特征为,所述第一液体与所述第二液体的分含量之差的绝对值为0%以上、50%以下。
7.根据权利要求1~6中任意一项所述的具有图形的液体的制造方法,其特征为,所述第一液体的粘度及所述第二液体的粘度在25℃下分别为0.8mPa·s以上、6Pa·s以下。
8.根据权利要求1~7中任意一项所述的具有图形的液体的制造方法,其特征为,所述‑3 2
喷嘴的直径L与所述第二液体中的所述喷嘴的速度U满足U×L≤10 m/s的关系。
9.根据权利要求1~8中任意一项所述的具有图形的液体的制造方法,其特征为,相对于所述第二液体中的所述喷嘴的速度U,从所述喷嘴吐出的所述图形形成用材料的吐出流量X除以所述喷嘴的顶端的开口面积A的值的比例为0.2以上、10以下。
10.一种具有图形的液体的制造系统,其为液体中形成有图形的具有图形的液体的制造系统,其特征为,
具备:液箱,收容第一液体中分散着含有可食性有机物的微小尺寸的微粒的图形形成用材料;
喷嘴,吐出所述图形形成用材料;
,将所述图形形成用材料向所述喷嘴进行送液;
及控制装置,对所述喷嘴的位置和从所述喷嘴吐出的所述图形形成用材料的吐出流量进行控制,
‑3 2
以所述喷嘴的直径L与所述喷嘴的速度U满足U×L≤10 m/s的关系的方式,所述控制装置一边在第二液体中移动所述喷嘴一边从所述喷嘴吐出所述图形形成用材料。

说明书全文

具有图形的液体的制造方法及具有图形的液体的制造系统

技术领域

[0001] 本发明涉及一种具有图形的液体的制造方法及具有图形的液体的制造系统。更详细而言,涉及一种在液体中可形成文字、画、成分的偏差等图形的具有图形的液体的制造方法及具有图形的液体的制造系统。

背景技术

[0002] 三维印刷技术是以三维CAD(Computer‑Aided Design)数据为基础,将材料作为二维的层而依次进行层叠,由此形成三维构造物的技术。使用该技术,从金属材料、高分子材料、食品原材料、细胞等各种材料形成了三维构造物。
[0003] 目前为止,作为液相中的三维印刷技术的例子而提出了如下技术,使用印刷中可更换液相的平台(platform),一边根据目的条件更换液相一边对高分子材料进行层叠,而构筑高分子构造的技术(例如,参照专利文献1),或者在凝胶中使固化材料发生堆积、固化,而在凝胶中形成浮游着的三维物体的技术(例如,参照专利文献2),或者在第1流体中导入并不与该流体发生混合的第2流体,利用这些并不发生混合的性质而在第1流体中形成图形的技术(例如,参照专利文献3)。
[0004] 专利文献专利文献1:美国专利申请公开第2020/247053号说明书
专利文献2:美国专利申请公开第2018/281295号说明书
专利文献3:国际公开第2018/218264号

发明内容

[0005] 但是,当设想在液体中生成三维图形时,如果是如专利文献1所记载那样对高分子材料进行层叠的方法,则已形成的高分子构造体需要始终接触平台的底面或壁面,三维图形的设计自由度受限制。另外,当将形成有三维图形的液体作为饮料而供给时,有时要求该三维图形不改变作为饮料的食感,如果是专利文献1所记载的方法,则在作为流体的饮料中会形成体积大的(一整的)高分子构造体,因此该构造体必然会影响作为饮料的食感。同样,当将形成有三维图形的液体作为化妆品而供给时,该三维图形也必然会影响触及肌肤的感觉(触感)。
[0006] 另外,如果是专利文献2或专利文献3所记载的方法,则能够在不接触收容凝胶或流体的容器的底面或壁面的状态下,以浮游在凝胶或流体中的状态生成三维图形。但是,如果利用专利文献2所记载的方法,则在三维图形生成中使用固化材料,因此与专利文献1的情况同样,形成固体构造物而该构造体必然会影响作为饮料的食感或作为化妆品的触感。而且,即使在如专利文献3所记载的那样利用并不发生混合的两种流体的组合时,用于描绘的流体的亲度等物性的差异也会影响作为饮料的食感或作为化妆品的触感。而且,具有不同物性的两种流体,具有相同流体彼此融合且不同流体相互相分离的性质,因此线描绘比较困难,可描绘的三维图形的设计自由度受限制。
[0007] 并且,与上述内容同样的课题并不局限于三维图形,而是在液体中形成一维图形或二维图形时也有可能发生。
[0008] 本发明的目的在于提供一种可产生色、味、香、食感、触感等感觉的图形在液体中的设计自由度较高的具有图形的液体的制造方法及具有图形的液体的制造系统。
[0009] 另外,近来担心缘于异常气候、世界性人口增加、消费扩大的粮食资源的枯竭。肉食领域中通过培养细胞进行了三维印刷,尝试了实现与真正肉食同样的食感。但是,在将植物作为原料的饮料中,并没有这样的尝试。于是,本发明的目的还可以为,通过以微级(micro level)设计图形,从而提供具有与真正奶或咖啡等环境负担较高的饮料相同的食感的低环境负担的植物原料饮料。
[0010] 为了实现这样的具有图形的液体,本发明者着眼于在液体中的图形生成中利用微小尺寸的可食性的微粒。这样的可食性的微粒含有不溶成分而均匀分散在液体中,由此能够将该成分与液体一起容易摄取或利用,通常是为了这种目的而使用这样的可食性的微粒,但是本发明者发现了如下内容,如果利用可食性的微粒的大小依赖性的扩散现象,则即使在液体中,微粒也会在一定时间内停留在原来位置,因此在成为场所的液体中配置微粒而描绘由微粒构成的文字或画等图形,而且能够维持其形状。这是因为与色素等低分子相比,微粒的扩散系数更小。而且,如果是可食性的微粒其单体,则与色素等低分子同样,难以感觉到口腔内的食感或者皮肤上的触感,但是微粒彼此能够通过非共价键合的凝聚性发生凝聚,其结果可产生食感或者触感,因此能够自由控制由微粒构成的图形的食感或者触感的有无及程度。
[0011] 即,虽然并不限定于此,但是本发明涉及以下的具有图形的液体的制造方法及具有图形的液体的制造系统。<1>.一种具有图形的液体的制造方法,使用可控制位置的喷嘴,将第一液体中分散着含有第一可食性有机物的微小尺寸的第一微粒的图形形成用材料,吐出到含有第二可食性有机物的微小尺寸的第二微粒以0体积%以上、74体积%以下分散着的第二液体中,而形成由所述第一微粒构成的图形。
<2>.上述<1>所记载的具有图形的液体的制造方法,构成所述图形的所述第一微粒彼此及/或所述第二微粒彼此并不通过交联被化学结合。
<3>.上述<1>或<2>所记载的具有图形的液体的制造方法,所述第一微粒彼此及/或所述第二微粒彼此通过非共价键合的凝聚性发生凝聚,而产生食感。
<4>.上述<1>~<3>的任意一个所记载的具有图形的液体的制造方法,所述第一微粒及/或所述第二微粒的直径为0.13μm以上、1000μm以下。
<5>.上述<1>~<4>的任意一个所记载的具有图形的液体的制造方法,相对于所述第二液体的密度的所述第一微粒及所述第二微粒的各密度的比例为0.9以上、1.1以下,相对于所述第一液体的密度的所述第二液体的密度的比例为0.9以上、1.1以下。
<6>.上述<1>~<5>的任意一个所记载的具有图形的液体的制造方法,所述第一液体与所述第二液体的水分含量之差的绝对值为0%以上、50%以下。
<7>.上述<1>~<6>的任意一个所记载的具有图形的液体的制造方法,所述第一液体的粘度及所述第二液体的粘度在25℃下分别为0.8mPa·s以上、6Pa·s以下。
<8>.上述<1>~<7>的任意一个所记载的具有图形的液体的制造方法,所述‑3 2
喷嘴的直径L与所述第二液体中的所述喷嘴的速度U满足U×L≤10 m/s的关系。
<9>.上述<1>~<8>的任意一个所记载的具有图形的液体的制造方法,相对于所述第二液体中的所述喷嘴的速度U,从所述喷嘴吐出的所述图形形成用材料的吐出流量X除以所述喷嘴的顶端的开口面积A的值的比例为0.2以上、10以下。
<10>.一种具有图形的液体的制造系统,其为液体中形成有图形的具有图形的液体的制造系统,具备:液箱,收容第一液体中分散着含有可食性有机物的微小尺寸的微粒的图形形成用材料;喷嘴,吐出所述图形形成用材料;,将所述图形形成用材料向所述喷嘴进行送液;及控制装置,对所述喷嘴的位置和从所述喷嘴吐出的所述图形形成用材料的‑3 2
吐出流量进行控制,以所述喷嘴的直径L与所述喷嘴的速度U满足U×L≤10 m /s的关系的方式,所述控制装置一边在第二液体中移动所述喷嘴一边从所述喷嘴吐出所述图形形成用材料。
〔1〕.一种具有图形的液体的制造方法,使用可控制位置的喷嘴,将第一液体中分散着含有第一可食性有机物的微小尺寸的第一微粒的图形形成用材料吐出到第二液体中,而形成由上述第一微粒构成的图形。
〔2〕.上述〔1〕所记载的具有图形的液体的制造方法,构成上述图形的上述第一微粒彼此并不通过交联被化学结合。
〔3〕.上述〔1〕或〔2〕所记载的具有图形的液体的制造方法,上述第一微粒的直径为
0.13μm以上、1000μm以下。
〔4〕.上述〔1〕~〔3〕的任意一个所记载的具有图形的液体的制造方法,相对于上述第二液体的密度的上述第一微粒的密度的比例为0.9以上、1.1以下,相对于上述第一液体的密度的上述第二液体的密度的比例为0.9以上、1.1以下。
〔5〕.上述〔1〕~〔4〕的任意一个所记载的具有图形的液体的制造方法,上述第一微粒含有选自色素、呈味成分、营养素及香味成分的至少一种成分。
〔6〕.上述〔1〕~〔5〕的任意一个所记载的具有图形的液体的制造方法,上述第一微粒含有及二氧化的至少一种。
〔7〕.上述〔1〕~〔6〕的任意一个所记载的具有图形的液体的制造方法,上述第一可食性有机物是选自多糖类、多肽、高级醇、天然树脂、脂质、高级脂肪酸酯、多酚、聚乙烯醇、聚乙二醇及核酸的至少一种可食性有机物。
〔8〕.上述〔1〕~〔7〕的任意一个所记载的具有图形的液体的制造方法,上述第一微粒彼此通过非共价键合的凝聚性发生凝聚,而产生食感。
〔9〕.上述〔1〕~〔8〕的任意一个所记载的具有图形的液体的制造方法,上述第一液体与上述第二液体的水分含量之差的绝对值为0%以上、50%以下。
〔10〕.上述〔1〕~〔9〕的任意一个所记载的具有图形的液体的制造方法,上述第一液体的粘度及上述第二液体的粘度在25℃下分别为0.8mPa·s以上、6Pa·s以下。
〔11〕.上述〔1〕~〔10〕的任意一个所记载的具有图形的液体的制造方法,上述第一液体为水溶液。
〔12〕.上述〔1〕~〔11〕的任意一个所记载的具有图形的液体的制造方法,上述喷嘴可在多轴上自如移动。
〔13〕.上述〔1〕~〔12〕的任意一个所记载的具有图形的液体的制造方法,上述第二液体被收容于容器,上述喷嘴的长度至少大于被收容于上述容器的上述第二液体的深度。
〔14〕.上述〔1〕~〔13〕的任意一个所记载的具有图形的液体的制造方法,上述喷嘴‑3 2
的直径L与上述第二液体中的上述喷嘴的速度U满足U×L≤10 m/s的关系。
〔15〕.上述〔1〕~〔14〕的任意一个所记载的具有图形的液体的制造方法,相对于上述第二液体中的上述喷嘴的速度U,从上述喷嘴吐出的上述图形形成用材料的吐出流量X除以上述喷嘴的顶端的开口面积A的值的比例为0.2以上、10以下。
〔16〕.上述〔1〕~〔15〕的任意一个所记载的具有图形的液体的制造方法,上述喷嘴具有圆形、椭圆形、三形、长方形、正方形、菱形、V字形、U字形或C字形的顶端。
〔17〕.上述〔1〕~〔16〕的任意一个所记载的具有图形的液体的制造方法,上述第二液体中分散着含有第二可食性有机物的微小尺寸的第二微粒,将上述图形形成用材料吐出到分散着上述第二微粒的上述第二液体中。
〔18〕.上述〔17〕所记载的具有图形的液体的制造方法,上述第二微粒彼此并不通过交联被化学结合。
〔19〕.上述〔17〕或〔18〕所记载的具有图形的液体的制造方法,上述第二微粒的直径为0.13μm以上、1000μm以下。
〔20〕.上述〔17〕~〔19〕的任意一个所记载的具有图形的液体的制造方法,分别相对于上述第一微粒的密度、上述第一液体的密度及上述第二液体的密度,上述第二微粒的密度的比例为0.9以上、1.1以下。
〔21〕.上述〔17〕~〔20〕的任意一个所记载的具有图形的液体的制造方法,上述第二微粒含有选自色素、呈味成分、营养素及香味成分的至少一种成分。
〔22〕.上述〔17〕~〔21〕的任意一个所记载的具有图形的液体的制造方法,上述第二微粒含有二氧化硅及二氧化钛的至少一种。
〔23〕.上述〔17〕~〔22〕的任意一个所记载的具有图形的液体的制造方法,上述第二可食性有机物包含选自多糖类、多肽、高级醇、天然树脂、脂质、高级脂肪酸酯、多酚、聚乙烯醇、聚乙二醇及核酸的至少一种可食性有机物。
〔24〕.上述〔17〕~〔23〕的任意一个所记载的具有图形的液体的制造方法,上述第二微粒彼此通过非共价键合的凝聚性发生凝聚,而产生食感。
〔25〕.一种具有图形的液体的制造系统,其为液体中形成有图形的具有图形的液体的制造系统,具备:液箱,收容第一液体中分散着含有可食性有机物的微小尺寸的微粒的图形形成用材料;喷嘴,吐出上述图形形成用材料;泵,将上述图形形成用材料向上述喷嘴进行送液;及控制装置,对上述喷嘴的位置和从上述喷嘴吐出的上述图形形成用材料的吐‑3 2
出流量进行控制,以上述喷嘴的直径L与上述喷嘴的速度U满足U×L≤10 m/s的关系的方式,上述控制装置一边在第二液体中移动上述喷嘴一边从上述喷嘴吐出上述图形形成用材料。
〔26〕.上述〔25〕所记载的具有图形的液体的制造系统,相对于上述第二液体中的上述喷嘴的速度U,从上述喷嘴吐出的上述图形形成用材料的吐出流量X除以上述喷嘴的顶端的开口面积A的值的比例为0.2以上、10以下。
〔27〕.一种具有图形的液体的制造方法,使用可控制位置的喷嘴,将第一液体吐出到分散着含有可食性有机物的微小尺寸的微粒的第二液体中,而形成由上述第一液体构成的图形。
〔28〕.一种具有图形的液体的制造系统,其为液体中形成有图形的具有图形的液体的制造系统,具备:液箱,收容第一液体;喷嘴,吐出上述第一液体;泵,将上述第一液体向上述喷嘴进行送液;及控制装置,对上述喷嘴的位置和从上述喷嘴吐出的上述第一液体的‑3 2
吐出流量进行控制,以上述喷嘴的直径L与上述喷嘴的速度U满足U×L≤10 m /s的关系的方式,上述控制装置一边在分散着含有可食性有机物的微小尺寸的微粒的第二液体中移动上述喷嘴一边从上述喷嘴吐出上述第一液体。
〔29〕.上述〔28〕所记载的具有图形的液体的制造系统,相对于上述第二液体中的上述喷嘴的速度U,从上述喷嘴吐出的上述第一液体的吐出流量X除以上述喷嘴的顶端的开口面积A的值的比例为0.2以上、10以下。
[0012] 根据本发明,能够提供一种可产生色、味、食感、触感等感觉的图形在液体中的设计自由度较高的具有图形的液体的制造方法及具有图形的液体的制造系统。附图说明
[0013] 图1是表示置于液体中的微粒的一个小时中的典型的移动量与微粒的直径的关联性的理论值的曲线图。图2是表示当在液体中移动喷嘴时雷诺(Reynolds)数成为1000以下的范围的理论值的曲线图。
图3是本发明所涉及的在液体中形成图形的具有图形的液体的制造系统的示意图。
图4是本发明所涉及的使用龙式系统的具有图形的液体的制造系统的示意图。
图5是本发明所涉及的使用机械臂的具有图形的液体的制造系统的示意图。
图6是验证实验1中的10体积%微粒悬浮剂的光学显微镜相片。
图7是在验证实验2中向20体积%甘油水溶液中滴下直径1μm的微粒悬浮剂的相片。
图8是表示在验证实验3中当向20体积%甘油水溶液中以各种液量滴下直径1μm的微粒悬浮剂时的其扩散的曲线图。
图9是表示在验证实验3中当向20体积%甘油水溶液中以浓度0.5体积%、0.5μL液量滴下直径1μm的微粒悬浮剂并放置4个小时时的扩散的曲线图。
图10是表示在验证实验4中当向20体积%甘油水溶液中滴下直径0.2μm的微粒悬浮剂时的其扩散的曲线图。
图11是在验证实验5中在20体积%甘油水溶液中用直径1μm的微粒悬浮剂构筑图像的相片。
图12是表示在验证实验6中当向20体积%甘油水溶液中以浓度1.4体积%、1μL液量分别滴下直径45μm或者直径90μm的微粒悬浮剂并放置4个小时时的扩散的曲线图。
图13是向20体积%甘油水溶液中滴下1重量%的荧光素钠溶液的相片。
图14是在验证实验7中的琼脂糖制微粒悬浮剂的光学显微镜相片。
图15是表示在验证实验7中当向20体积%甘油水溶液中滴下直径90μm的琼脂糖制微粒悬浮剂并放置4个小时时的扩散的曲线图。
图16是表示当向20体积%甘油水溶液中滴下1重量%的荧光素钠溶液并放置3分钟时的扩散的曲线图。
图17是表示对在验证实验8中向含有0.5重量%或1重量%的羧甲基纤维素的20体积%甘油水溶液中以各种喷嘴直径、移动速度及吐出流量吐出以浓度0.2体积%含有直径1μm的微粒的悬浮剂并描绘长度40mm的线时的线的偏离进行评价的结果的曲线图。
图18是表示对在验证实验9中向含有0.5重量%的羧甲基纤维素的20体积%甘油水溶液中以各种吐出流量吐出以浓度0.2体积%含有直径1μm的微粒的悬浮剂并描绘长度
40mm的线时的线的偏离进行评价的结果的曲线图。

具体实施方式

[0014] 在本发明的第一形态所涉及的具有图形的液体的制造方法(以下,有时会简单称为第一形态所涉及的制造方法)中,使用可控制位置的喷嘴,将第一液体中分散着含有第一可食性有机物的微小尺寸的第一微粒的图形形成用材料吐出到第二液体中,而形成由上述第一微粒构成的图形。
[0015] 根据第一形态所涉及的制造方法,使用可控制位置的喷嘴,将第一液体中分散着含有第一可食性有机物的微小尺寸的第一微粒的图形形成用材料吐出到第二液体中,而形成由上述第一微粒构成的图形,由此在成为场所的第二液体中描绘由第一微粒构成的文字或画等图形,且能够维持其形状。因此,能够提供一种色、味、香、食感、触感等的图形得到自由设计的具有图形的液体。例如,通过使第一微粒含有色素、呈味物质、香味成分,从而在第二液体中也能够进行空间上的色彩、味、香的设计。另外,通过对第一微粒的凝聚性进行控制,从而也能够进行在第二液体中的空间上的食感或者触感的设计。而且,通过以微级对由第一微粒构成的图形进行设计,由此还可以制造出具有与真正的牛奶或咖啡等环境负担较高的饮料相同食感的低环境负担的植物原料饮料。
[0016] 并且,本说明书中,“液体”还可以是可通过喝的行为来摄取或可涂布于皮肤的液状的物质。从而,基本上优选上述第一液体及第二液体为水溶液。
[0017] 并不特意限定上述第一液体及第二液体的种类,可以是全体饮料。具体而言,例如可以是水、茶、咖啡、果汁饮料、酸饮料、功能饮料、运动饮料、能量饮料、无醇饮料等清凉饮料等、酒精饮料、营养饮料、牛奶、豆奶、汤、思慕、冷冻饮料、冻鸡尾酒、奶昔等。从可从第二液体的外部目视观察到由第一微粒构成的图形的观点考虑,优选第二液体具有透过第二液体可目视观察到该图形的程度的透明度。从同样的观点考虑,第二液体还可以为有色或无色的透明。第一液体及第二液体既可以是相互不同种类的液体,还可以是相同种类的液体。另外,第一液体及第二液体分别既可以是单一种类的液体,还可以是多种液体混合或分离的液体。另外,上述第一液体及第二液体的种类还可以是香水、化妆水、乳霜等皮肤化妆品。
而且,上述第一液体及第二液体的种类还可以是培养基或缓冲液等适合细胞的生长及维持的液体。
[0018] 上述图形还可以是一维图形(线)、二维图形(平面)及三维图形(立体)中的任意一个。并不特意限定图形的种类,例如可例举文字等记号及画这样的产生色的图形,或成分的偏差这样的产生味觉、食感、触感的图形,或复合产生这些感觉的图形。
[0019] 上述第一微粒是含有第一可食性有机物的微小尺寸的粒子。由于第一微粒是微小尺寸的粒子且优选如后所述地直径为0.13μm以上,因此吐出到第二液体中的第一微粒的扩散被其大小所限制,依赖大小而数十分钟到数十小时能够停留在被吐出的位置附近。从而,能够生成在第二液体的任意位置配置有由第一微粒构成的图形的具有图形的液体。并且,并不特意限定第一微粒的粒子构造,例如可例举均匀型、核壳型、两面型等。
[0020] 相对于第一液体及第二液体(还可以是水),优选上述第一微粒为不溶性或难溶性。由此,在分散于第一液体中的状态下可长期保管第一微粒,同时第二液体中可长期维持第一微粒。
[0021] 优选构成上述图形的上述第一微粒彼此并不通过交联被化学结合。由此,由第一微粒构成的图形并不会成为块,与第二液体一起更容易喝下该图形。
[0022] 在此,对第一微粒的优选尺寸范围进行说明。液体中滴下的粒子通过布朗运动进行扩散。从粒子的扩散系数D,通过以下式1可计算基于该扩散的某个时间t的典型的移动距离x。x=√(2Dt)   (式1)
使用粒子的直径d、玻尔兹曼常数kB、绝对温度T、构成系统的液体的粘度η,从斯托克斯‑爱因斯坦的关系(下记式2)可算出该扩散系数D。
D=(kBT)/(3πηd)   (式2)
当液体中滴下直径1μm的粒子时,将粒子被滴下的液体的粘度视为相当于20℃的‑13 2
水的粘度,扩散系数D为4×10 m /s,典型地分别在一个小时中移动50μm,24个小时中移动
260μm。
[0023] 将置于液体中的微粒的一个小时中的典型的移动量与微粒的直径的关联性的理论值示于图1中。图1是表示置于液体中的微粒的一个小时中的典型的移动量与微粒的直径的关联性的理论值的曲线图。如图1所示,粒子的尺寸越大,则基于布朗运动的扩散越被抑制。当液体中使用含有微粒的图形形成用材料以线宽1mm描绘图形时,形成线的微粒进行三维扩散,而一个小时中线的粗细度变粗30%(0.3mm)以上的微粒的直径为0.13μm以下。例如,当使用含有直径0.13μm的微粒的图形形成用材料以间隔1mm排列线宽1mm的两条线时,即使各线的粗细度分别成为1.3倍,排列的两条线的距离为0.3mm,也能够识别彼此两条线。即,如果使用0.13μm以上的直径的微粒,则可描绘出描绘一个小时之后也能够识别的图形。
[0024] 由此,虽然上述第一微粒的直径也可以为0.13μm以上,但是优选0.2μm以上、1000μm以下。如果是0.2μm以上,则在第二液体中将以线宽1mm描绘的图形放置一个小时,也能够充分维持该图形。如果是1000μm以下,则在将第一微粒放入口中时能够感觉不到粗糙感(例如,参照下记参考文献1),从该观点考虑更优选100μm以下。更优选第一微粒的直径为0.3μm以上,进一步优选0.5μm以上,更进一步优选50μm以下。
[0025] 在此,“微粒的直径”是通过动态光散射法(DLS)测定出的微粒的粒度分布的众数径。
[0026] 相对于上述第二液体的密度的上述第一微粒的密度的比例(第一微粒的密度/第二液体的密度)优选为0.9以上、1.1以下,相对于上述第一液体的密度的上述第二液体的密度的比例(第二液体的密度/第一液体的密度)优选为0.9以上、1.1以下。如果这些的比例为0.9以上、1.1以下,则能够抑制由第一微粒构成的图形与第一液体一起在第二液体中浮起或者沉降。从该观点考虑,更优选这些的比例分别为0.92以上、1.08以下,进一步优选0.95以上、1.05以下。
[0027] 在此,“密度”表示单位体积的重量,“微粒的密度”相当于在各种浓度的溶液(例如甘油水溶液)中滴下微粒(还可以是图形形成用材料)并以规定条件(例如以18,500×g一分钟)进行离心分离,观察不到微粒的沉降时的溶液的密度中的最小密度。关于该溶液及“液体的密度”,例如可通过密度计(DMA 4500M、安东帕公司制)进行测定。
[0028] 优选上述第一微粒含有选自色素、呈味成分、营养素及香味成分的至少一种成分。由于第一微粒含有这些添加物,因此通过由第一微粒构成的图形可进行各种空间上的感觉设计。例如,当含有色素时,通过由第一微粒构成的图形可进行空间上的色彩设计,当含有呈味成分时,通过由第一微粒构成的图形可进行空间上的味设计,当含有营养素时,通过由第一微粒构成的图形可进行空间上的营养设计,当含有香味成分时,通过由第一微粒构成的图形可进行空间上的香设计。作为色素,例如还可以使用红色色素、绿色色素、蓝色色素、黑色色素、白色色素等。作为呈味成分,例如可使用蔗糖、果糖、食盐、葡萄糖基酸、核酸、乙酸、苹果酸、柠檬酸、咖啡因、单宁、辣椒素、甘油、食品提取物等。作为营养素,例如可使用维生素、矿物质、脂质、脂肪酸、多肽、糖类、健康原材料分子、食品提取物等。作为香味成分,例如可使用日本食品卫生法实施规则中用附表第一指定的含有香草、丁香酚、香叶醇、柠檬醛等的食品用香料化合物及食品提取物等。并且,第一微粒还可以包含有无色素及含有的色素的种类不同的(例如不同色的)多种粒子。关于呈味成分、营养素及香味成分中的每一者,第一微粒也同样还可以包含有无这些添加物及含有的添加物的种类不同的多种粒子。
[0029] 优选上述第一微粒含有二氧化硅(SiO2)及二氧化钛(TiO2)的至少一种。通过使第一微粒含有这些添加物,能够出色地呈现白色或其他颜色
[0030] 上述第一微粒还可以含有用于在微粒内维持上述色素或二氧化硅等添加物的疏水性物质或亲水性物质。另外,例如像亲水性物质/疏水性物质/亲水性物质或疏水性物质/亲水性物质/疏水性物质的3层构造等那样,第一微粒还可以具有含有疏水性物质的层与含有亲水性物质的层从中心向外侧交替配置的构造。
[0031] 上述第一微粒含有第一可食性有机物。第一可食性有机物是可作为形成作为第一微粒的粒子的形状的主成分而发挥功能的物质。并且,在此虽然“可食性有机物”是人可食用的有机物,但是均并不特意限定人是否可消化及人是否可吸收。另外,虽然并不特意限定第一可食性有机物的分子量,但是优选第一可食性有机物为高分子量物质。
[0032] 优选上述第一可食性有机物为选自多糖类、多肽、高级醇、天然树脂、脂质、高级脂肪酸酯、多酚、聚乙烯醇、聚乙二醇及核酸(DNA)的至少一种可食性有机物。并且,在此“多糖类”表示多个(2个分子以上)单糖发生结合的糖。另外,虽然“多肽”表示多个氨基酸通过肽键连接的化合物,但是在此视为包含蛋白质
[0033] 作为上述多糖类的适当的具体例,可例举糊精、果胶、琼脂、琼脂糖、葡甘聚糖、聚葡萄糖、麦芽糊精、海藻酸(海藻酸钠、海藻酸等)、纤维素、半纤维素、壳多糖、壳聚糖、淀粉(starch等)、葡聚糖、蔗糖、甲基纤维素、羧甲基纤维素、羟丙基纤维素等。这些可以以1种或2种以上的组合加以使用。
[0034] 作为上述多肽的适当的具体例,可例举明胶、蛋白质加水分解物、胶原蛋白白蛋白等。这些可以以1种或2种以上的组合加以使用。
[0035] 作为上述高级醇的适当的具体例,可例举十二烷醇、十六烷醇等。这些可以以1种或2种以上的组合加以使用。
[0036] 作为上述天然树脂的适当的具体例,可例举阿拉伯胶、虫胶、石蜡、木质素、聚乳酸等。这些可以以1种或2种以上的组合加以使用。
[0037] 作为上述脂质的适当的具体例,可例举卵磷脂等。
[0038] 并且,关于多糖类及多肽等属于不同分类的上述适当的具体例,也可以以2种以上的组合加以使用。
[0039] 另外,作为第一可食性有机物的具体例,虽然包含与上述的呈味成分或营养素的添加物的具体例共通的物质,但是这些的共通的例子是即使作为呈味成分或营养素等的成分而也能够发挥功能的第一可食性有机物。并且,本说明书中,“可食性有机物”并不限定于所谓食品及食品添加物等,而是还可以是医药品、日本的医药部外品等,表示可经口摄取的有机物。
[0040] 上述第一微粒还可以是来自人的细胞、动物细胞、植物细胞、生物细胞等细胞。通过将第一微粒作为这些细胞,从而能够使由第一微粒构成的图形具有各种生理学上的功能。并且,这些细胞含有第一可食性有机物。
[0041] 上述第一微粒彼此还可以通过非共价键合的凝聚性发生凝聚,而产生食感或者触感。由此,通过由第一微粒构成的图形,能够进行空间上的食感或者触感的设计。并且,并不特意限定使微粒彼此通过非共价键合的凝聚性发生凝聚的方法,而是例如还可以使微粒的表面带电而发生凝聚。
[0042] 在第一形态所涉及的制造方法中,第一微粒在吐出到第二液体中之前已经在第一液体中分散着,使用可控制位置的喷嘴,作为图形形成用材料而吐出到第二液体中。像这样,为了使用喷嘴能够将第一微粒吐出到第二液体中,第一液体以含有第一微粒的液状所构成。当第一微粒含有色素成分时(呈色时),分散着第一微粒的第一液体即图形形成用材料可作为图形形成用油墨而发挥功能。
[0043] 虽然并不特意限定上述图形形成用材料中的第一微粒的体积百分比浓度,但是优选0.05体积%以上、50体积%以下,更优选0.1体积%以上、40体积%以下,进一步优选0.5体积%以上、30体积%以下。
[0044] 在此,可通过库尔特颗粒计数法测定“图形形成用材料中的第一微粒的体积百分比浓度”。
[0045] 并且,并不特意限定吐出到第二液体中的图形形成用材料的种类,既可以只将1种图形形成用材料吐出到第二液体中,还可以将第一微粒及第一液体的至少一个不同的2种以上的图形形成用材料同时或依次吐出到第二液体中。
[0046] 从在第二液体中长期维持由第一微粒构成的图形的观点考虑,第一液体优选与第二液体相容,还可以是与第二液体相同的液体或接近第二液体的液体。以下,对该点进行详述。
[0047] 优选上述第一液体与上述第二液体的水分含量之差的绝对值为0%以上、50%以下。通过组合没有水分含量之差的液体,能够不改变食感或者触感而改变味或色。通过组合不同水分含量的液体,能够改变食感或者触感。更优选该双方之差的绝对值为25%以下,进一步优选15%以下。并且,通常第一液体的水分含量小于第二液体的水分含量。
[0048] 在此,可通过干燥减量法测定“液体的水分含量”。即,对含有水分的试样(在此是液体)的重量进行计测,之后将试样放入规定温度的恒温槽进行水分蒸发,对该试样的重量变化进行计测,由此能够测定水分含量。
[0049] 优选上述第一液体的粘度及上述第二液体的粘度在25℃下分别为0.8mPa·s以上、6Pa·s以下。如果该双方的粘度在25℃下分别为0.8mPa·s以上、6Pa·s以下,则容易抑制第一液体在第二液体中的扩散,因此第二液体中可更加长期维持由第一微粒构成的图形的形状。从该观点考虑,更优选该双方的粘度在25℃下分别为3Pa·s以下,进一步优选分别为1Pa·s以下。另外,一个形态中,优选第一液体的粘度及第二液体的粘度在25℃下分别为1mPa·s以上、100mPa·s以下,更优选分别为1mPa·s以上、50mPa·s以下。并且,第一液体的粘度与第二液体的粘度既可以任意一个更大,还可以实质上相同。
[0050] 在此,可使用通过密度计(例如,DMA 4500 M、安东帕公司制)测定的密度与音叉振动式粘度计(例如,SV‑10、安得公司制)的值来计测“液体的粘度”。
[0051] 另外,以下表示作为上述第一液体及上述第二液体而可利用的食品的25℃下的粘度的一个例子。水1mPa·s、牛奶2~10mPa·s、酱油5~10mPa·s、果汁饮料10mPa·s、番茄汁19mPa·s、乳酸菌饮料原液40~50mPa·s、色拉油50~80mPa·s、枫糖浆200mPa·s、酸奶500mPa·s、中浓沙司170~800mPa·s、蛋黄500~900mPa·s、番茄酱2Pa·s、蛋黄酱8Pa·s、蜂蜜10~50Pa·s、麦芽糖浆100Pa·s。
[0052] 上述喷嘴呈内侧为空洞且两端面发生开口的筒体,第一液体中分散着第一微粒的图形形成用材料从喷嘴的根端导入,之后流经喷嘴内的空洞而从喷嘴的顶端吐出。通常,通过后述的具有图形的液体的制造系统的控制装置,对喷嘴的三维位置及从喷嘴的顶端吐出的图形形成用材料的吐出流量进行控制。并且,并不特意限定所使用的喷嘴的数量,既可以是一个还可以是多个。
[0053] 优选上述喷嘴可在多轴(例如3个轴以上、8个轴以下)上自如移动。由此,作为由第一微粒构成的图形,可容易形成三维图形。并且,不仅可移动喷嘴,而且还可以移动收容有第二液体的容器。
[0054] 上述第二液体被收容于容器(例如杯子或碗),优选上述喷嘴的长度至少大于被收容于上述容器的上述第二液体的深度。由此,使用喷嘴可在第二液体中的任意位置形成由第一微粒构成的图形。
[0055] 当液体中形成图形时,因喷嘴而有可能产生乱流且图形发生紊乱。通常来讲,雷诺数(Re)越小则越容易抑制乱流。如果抑制成1000以下,则尤其有利。用速度U、长度L、动粘性系数ν,通过下记式3定义该雷诺数。Re=(UL)/ν   (式3)
‑6 2
在此,以20℃下的水的动粘性系数ν=1×10 m/s为基础,如果将喷嘴的直径作为L、第二液体中的喷嘴的速度作为U,则雷诺数成为1000以下的喷嘴直径L与喷嘴速度U的关系为图2的灰色部分。图2表示当在液体中移动喷嘴时雷诺(Reynolds)数成为1000以下的范围的理论值。即,优选上述喷嘴的直径L(m)与上述第二液体中的上述喷嘴的速度U(m/s)满‑3 2
足U×L≤10 m /s的关系。由此,能够有效抑制因喷嘴而产生乱流,能够鲜明地形成所希望的形状的图形。从这样的观点考虑,更优选喷嘴的直径L(m)与上述第二液体中的上述喷嘴‑4 2 ‑4 2
的速度U(m/s)满足U×L≤5×10 m/s的关系,进一步优选满足U×L≤10 m/s的关系。
[0056] 并且,在此“喷嘴的直径L”表示在喷嘴的顶端的开口的最长部位进行测定的长度。例如,当喷嘴的顶端的开口形状为圆形时表示直径,椭圆时表示长轴的长度,四角形时表示更长一方的对角线的长度。另外,当喷嘴的顶端的开口形状为V字形、U字形、C字形等具有凹部的形状时,表示围住该形状的最小圆的直径。
[0057] 认为当上述喷嘴的速度U(m/s)、从上述喷嘴吐出的上述图形形成用材料的吐出流3 2
量X(m/s)及上述喷嘴的顶端的开口面积A(m)满足下记式1的关系时,描绘比较稳定。这是因为能够使相对于喷嘴的被吐出的图形形成用材料的相对速度较小,能够抑制因喷嘴而产生乱流。尤其,当喷嘴的移动方向与图形形成用材料的吐出方向为相同方向时,如果成立下记式1的关系,则能够非常稳定地进行描绘。
U=X/A……(式1)
[0058] 像这样,虽然当成立(X/A)/U=1的关系时较理想,但是即使(X/A)/U的比例从1一定程度发生偏离,也能够有效抑制因喷嘴而产生乱流,能够鲜明地形成所希望的形状的图形。
[0059] 具体而言,为了有效抑制因喷嘴而产生乱流并鲜明地形成所希望的形状的图形,相对于上述第二液体中的上述喷嘴的速度U(m/s),从上述喷嘴吐出的上述图形形成用材料3 2
的吐出流量X(m/s)除以上述喷嘴的顶端的开口面积A(m)的值的比例(X/A)/U(以下,还称为速度的比例)也优选为0.2以上、10以下,更优选0.3以上、8以下,进一步优选0.4以上、5以下。如果该速度的比例小于0.2或大于10,则雷诺数变大而有可能成为产生乱流的原因。
[0060] 虽然并不特意限定上述喷嘴的顶端的开口形状,但是优选上述喷嘴具有圆形、椭圆形、三角形、长方形、正方形、菱形、V字形、U字形或C字形的顶端。
[0061] 还可以在上述图形形成用材料被吐出的上述第二液体中分散着微粒。即,还可以在上述第二液体中分散着含有第二可食性有机物的微小尺寸的第二微粒,将上述图形形成用材料吐出到分散着上述第二微粒的上述第二液体中。另一方面,在上述图形形成用材料被吐出的上述第二液体中还可以并不分散着微粒。像这样,上述图形形成用材料被吐出到含有第二可食性有机物的微小尺寸的第二微粒以0体积%以上、74体积%以下分散着的第二液体中。
[0062] 如果上述第二液体中的第二微粒的体积百分比浓度为0体积%以上、74体积%以下,则并不特意限定,但是优选0.1体积%以上、70体积%以下,更优选1体积%以上、60体积%以下,进一步优选5体积%以上、50体积%以下。并且,由于液体中的图形形成并不受该液体中的微粒的浓度的影响,因此能够自由设定该浓度。当将相同粒子最密地配置于液体中时的构造成为六方最密填充构造,能够将此时的填充率计算为约74体积%。因此,第二液体中的第二微粒的最大的体积百分比浓度成为74体积%。
[0063] 在此,可通过库尔特颗粒计数法测定“第二液体中的第二微粒的体积百分比浓度”。
[0064] 优选上述第二微粒彼此并不通过交联被化学结合。由此,第二微粒不会成块,与第二液体一起能够更容易喝下第二微粒。
[0065] 从与上述第一微粒的情况同样的观点考虑,虽然上述第二微粒的直径还可以是0.13μm以上,但是优选0.2μm以上、1000μm以下,更优选100μm以下。另外,更优选第二微粒的直径为0.3μm以上,进一步优选0.5μm以上,更进一步优选50μm以下。
[0066] 与上述第一微粒及上述第二液体的情况同样,分别相对于上述第一微粒的密度、上述第一液体的密度及上述第二液体的密度的上述第二微粒的密度的比例(第二微粒的密度/第一微粒的密度、第二微粒的密度/第一液体的密度及第二微粒的密度/第二液体的密度)优选为0.9以上、1.1以下。另外,更优选这些的比例为0.92以上、1.08以下,进一步优选0.95以上、1.05以下。
[0067] 上述第二微粒还可以含有选自色素、呈味成分、营养素及香味成分的至少一种成分。作为这些成分的具体例,可例示第一微粒中例举的成分。并且,第二微粒还可以包含有无色素及含有的色素的种类不同的(例如不同色的)多种粒子。关于呈味成分、营养素及香味成分中的每一者,第二微粒也同样还可以包含有无这些添加物及含有的添加物的种类不同的多种粒子。
[0068] 从与上述第一微粒的情况同样的观点考虑,优选上述第二微粒含有二氧化硅及二氧化钛的至少一种。
[0069] 上述第二微粒还可以含有用于在微粒内维持上述色素或二氧化硅等添加物的疏水性物质或亲水性物质。
[0070] 上述第二微粒含有第二可食性有机物。第二可食性有机物是可作为形成作为第二微粒的粒子的形状的主成分而发挥功能的物质。虽然并不特意限定第二可食性有机物的分子量,但是优选第二可食性有机物为高分子量物质。
[0071] 优选上述第二可食性有机物包含选自多糖类、多肽、高级醇、天然树脂、脂质、高级脂肪酸酯、多酚、聚乙烯醇、聚乙二醇及核酸(DNA)的至少一种可食性有机物。作为这些可食性有机物的适当的具体例,可例示第一可食性有机物中例举的物质。并且,与第一可食性有机物的情况同样,可食性有机物的适当的具体例可以以1种或2种以上的组合加以使用,关于多糖类及多肽等属于不同分类的上述适当的具体例,也可以以2种以上的组合加以使用。另外,与第一微粒的情况同样,在可食性有机物的具体例中还可以包含与呈味成分或营养素的添加物的具体例共通的物质,这样的共通的例子是即使作为呈味成分或营养素等的成分而也能够发挥功能的可食性有机物。
[0072] 上述第二微粒彼此还可以通过非共价键合的凝聚性发生凝聚,而产生食感或者触感。由此,分散着第二微粒的第二液体可产生食感或者触感,在由第一微粒构成的图形与分散着第二微粒的第二液体之间可产生食感或者触感的变化。
[0073] 接下来,对本发明的第二形态所涉及的具有图形的液体的制造系统(以下,有时会简单称为第二形态所涉及的制造系统)进行说明。并且,关于与第一形态所涉及的制造方法共通的构成,由于在第二形态所涉及的制造系统中也可以应用,因此以下适当省略其说明。
[0074] 第二形态所涉及的制造系统为液体中形成有图形的具有图形的液体的制造系统,具备:液箱,收容第一液体中分散着含有可食性有机物的微小尺寸的微粒的图形形成用材料;喷嘴,吐出上述图形形成用材料;泵,将上述图形形成用材料向上述喷嘴进行送液;及控制装置,对上述喷嘴的位置和从上述喷嘴吐出的上述图形形成用材料的吐出流量进行控制。因此,能够通过泵从液箱向喷嘴供给图形形成用材料,通过控制装置对喷嘴的位置和图形形成用材料的吐出流量进行控制,同时从喷嘴将图形形成用材料吐出到第二液体的任意位置。并且,通过缘于泵压的变化或对设置在喷嘴部的压敏(piezo)元件等压电元件的电压外加的喷嘴内部的压力变化,能够控制图形形成用材料的吐出流量。从而,使用CAD等软件进行图形设计,根据该设计对喷嘴进行控制,由此能够自动制造具有图形的液体。即,能够制造出可产生色、味、香、食感、触感等感觉的图形在液体中的设计自由度较高的具有图形的液体。另外,通过以微级设计由微粒构成的图形,由此还可以制造出具有与真正的牛奶或咖啡等环境负担较高的饮料相同食感的低环境负担的植物原料饮料。
[0075] 而且,以上述喷嘴的直径L(m)与上述喷嘴的速度U(m/s)满足U×L≤10‑3m2/s的关系的方式,上述控制装置一边在第二液体中移动上述喷嘴一边从上述喷嘴吐出上述图形形成用材料。从而,如在第一形态所涉及的制造方法中已说明的那样,能够有效抑制因喷嘴而产生乱流,能够鲜明地形成所希望的形状的图形。从这样的观点考虑,更优选喷嘴的直径L‑4 2(m)与上述第二液体中的上述喷嘴的速度U(m/s)满足U×L≤5×10 m/s的关系,进一步优‑4 2
选满足U×L≤10 m/s的关系。
[0076] 从与第一形态所涉及的制造方法的情况同样的观点考虑,相对于上述第二液体中3
的上述喷嘴的速度U(m/s),从上述喷嘴吐出的上述图形形成用材料的吐出流量X(m /s)除
2
以上述喷嘴的顶端的开口面积A(m)的值的比例(X/A)/U也优选0.2以上、10以下,更优选
0.3以上、8以下,进一步优选0.4以上、5以下。
[0077] 还可以借由送液管将收容于上述液箱的图形形成用材料供向喷嘴。只要液箱是可收容图形形成用材料的容器,则并不特意限定。液箱既可以分离于泵及喷嘴而被设置,还可以与泵及喷嘴呈一体设置。另外,根据图形形成用材料的种类,还可以设置多个液箱。
[0078] 上述喷嘴如同在第一形态所涉及的制造方法中的说明。另外,还可以将压敏(piezo)元件等压电元件连接于喷嘴,通过对该压电元件的电压外加来产生喷嘴内部的压力变化,而控制来自喷嘴的图形形成用材料的吐出流量。
[0079] 只要能够将图形形成用材料向喷嘴进行送液,则并不特意限定上述泵,例如可使用注射泵蠕动泵等。
[0080] 上述控制装置还可以具备连接于喷嘴并使其位置移动的多轴机构(例如3个轴以上、8个轴以下的机构)。由此,能够通过多轴对喷嘴进行控制,因此能够三维上移动喷嘴。即,能够容易形成三维图形。作为多轴机构,例如可利用龙门式系统(例如3个轴)或机械臂(例如8个轴)。
[0081] 另外,为了控制图形形成用材料的吐出流量,上述控制装置既可以对泵压力进行控制,还可以对外加于设置在喷嘴部的压电元件的电压进行控制。
[0082] 而且,上述控制装置还可以具备进行喷嘴、泵、多轴机构等的控制处理的控制处理装置。控制处理装置例如由用于实现控制处理等各种处理的软件程序、执行该软件程序的CPU(Central Processing Unit)、被该CPU所控制的各种硬件(例如存储装置)等所构成。控制处理装置的工作所需的软件程序(例如使用3D‑CAD数据的控制程序)或数据储存在存储装置中。并且,控制处理装置还可以与多轴机构一起配置在制造具有图形的液体的场所(例如同一店铺内),控制处理装置的至少一部分功能所涉及的装置还可以分散配置在与具有图形的液体的制造场所不同的场所(例如)。
[0083] 第二形态所涉及的制造系统还可以具备可设置收容有第二液体的容器的载物台。载物台还可以构成为可移动,控制装置还可以一边不仅使喷嘴而且使载物台移动,即一边使收容于容器的第二液体移动一边从喷嘴向第二液体中吐出图形形成用材料。
[0084] 图3是本发明所涉及的在液体中形成图形的具有图形的液体的制造系统的示意图。图3所示的具有图形的液体的制造系统100具备:多个液箱110,收容第一液体12中分散着微粒11的图形形成用材料10;喷嘴120,吐出图形形成用材料10;泵130,将图形形成用材料10向喷嘴120进行送液;控制装置140;载物台150,设置收容有第二液体20的容器40;送液管151,连接液箱110与泵130;及送液管152,连接泵130与喷嘴120,控制装置140对喷嘴120的位置和从喷嘴120吐出的图形形成用材料10的吐出流量进行控制。根据制造系统100,能够在第二液体20中自动形成由微粒11构成的图形30。多个液箱110中还可以收容有不同的多种图形形成用材料10,从喷嘴120还可以同时或依次吐出多种图形形成用材料10。另外,制造系统100还可以具备多个喷嘴120,从多个喷嘴120还可以同时或依次吐出多种图形形成用材料10。
[0085] 图4是本发明所涉及的使用龙门式系统的具有图形的液体的制造系统的示意图。图4所示的具有图形的液体的制造系统200具备:液箱210,收容第一液体(未图示)中分散着微粒(未图示)的图形形成用材料(未图示);喷嘴220,吐出图形形成用材料;载物台250,设置收容有第二液体20的容器40;及龙门式系统260,作为控制装置(未图示)的多轴机构。另外,液箱210中呈一体地设置有将图形形成用材料向喷嘴220进行送液的泵(未图示)和龙门式系统260的x轴驱动达(未图示)。龙门式系统260是3个轴的驱动机构,具备:x轴导轨
261,将液箱210支撑成可在x轴方向上移动;z轴导轨262,将x轴导轨261支撑成可在z轴方向上移动;z轴驱动马达263,在z轴方向上对支撑于z轴导轨262的x轴导轨261进行驱动;y轴导轨264,将z轴导轨262支撑成可在y轴方向上移动;及y轴驱动马达265,在y轴方向上对支撑于y轴导轨264的z轴导轨262进行驱动,在控制装置的控制下,喷嘴220可在3个轴上自由移动。控制装置通过龙门式系统260对喷嘴220的位置进行控制,同时对从喷嘴220吐出的图形形成用材料的吐出流量进行控制。通过制造系统200,也能够在第二液体20中自动形成由微粒构成的图形30。
[0086] 图5是本发明所涉及的使用机械臂的具有图形的液体的制造系统的示意图。图5所示的具有图形的液体的制造系统300具备:液箱310,收容第一液体(未图示)中分散着微粒(未图示)的图形形成用材料(未图示);喷嘴320,吐出图形形成用材料;及机械臂360,作为控制装置(未图示)的多轴机构。另外,液箱310中呈一体地设置有将图形形成用材料向喷嘴320进行送液的泵(未图示)。机械臂360例如是8个轴的驱动机构,在控制装置的控制下,喷嘴320可在8个轴上自由移动。控制装置通过机械臂360对喷嘴320的位置进行控制,同时对从喷嘴320吐出的图形形成用材料的吐出流量进行控制。通过制造系统300,也能够在第二液体20中自动形成由微粒构成的图形30。
[0087] 接下来,对本发明的第三形态所涉及的具有图形的液体的制造方法(以下,有时会简单称为第三形态所涉及的制造方法)进行说明。并且,关于与第一形态所涉及的制造方法共通的构成,由于在第三形态所涉及的制造方法中也可以应用,因此以下适当省略其说明。
[0088] 在第三形态所涉及的制造方法中,使用可控制位置的喷嘴,将第一液体吐出到分散着含有可食性有机物的微小尺寸的微粒的第二液体中,而形成由上述第一液体构成的图形。
[0089] 根据第三形态所涉及的制造方法,使用可控制位置的喷嘴,将第一液体吐出到分散着含有可食性有机物的微小尺寸的微粒的第二液体中,而形成由上述第一液体构成的图形,由此在成为场所的分散着微粒的第二液体中描绘由第一液体构成的文字或画等图形,且能够维持其形状。因此,能够提供一种色、味、香、食感、触感等的图形得到自由设计的具有图形的液体。例如,通过使第一液体含有色素、呈味物质、香味成分,从而在第二液体中也能够进行空间上的色彩、味、香的设计。另外,通过对第一液体的食感或者触感进行控制,从而也能够进行在第二液体中的空间上的食感或者触感的设计。而且,通过以微级对由第一液体构成的图形进行设计,由此还可以制造出具有与真正的牛奶或咖啡等环境负担较高的饮料相同食感的低环境负担的植物原料饮料。
[0090] 上述微粒是含有可食性有机物的微小尺寸的粒子。由于微粒是微小尺寸的粒子,优选如后所述地直径为0.13μm以上,因此分散在第二液体中的微粒的扩散被其大小所限制。从而,即使在第一液体被吐出到第二液体中之后,微粒依赖大小而数十分钟到数十小时也能够停留在原先的位置附近。即,吐出到第二液体中的第一液体也能够数十分钟到数十小时停留在被吐出的位置附近。其结果,能够生成在第二液体的任意位置配置有由第一液体构成的图形的具有图形的液体。
[0091] 像这样,第一形态所涉及的制造方法与第三形态所涉及的制造方法只是在将微粒吐出到液体中或者向分散着微粒的液体中吐出其他液体的这点上不同,关于在第一形态所涉及的制造方法中已说明的各特征,在第三形态所涉及的制造方法中也可以应用。例如,第三形态所涉及的制造方法可采用以下的形态。
[0092] 并不特意限定上述第一液体及第二液体的种类,可以是全体液体。作为具体例,例如可例举在第一形态所涉及的制造方法中已说明的液体。从可从第二液体的外部目视观察到由第一液体构成的图形的观点考虑,优选第二液体具有透过第二液体可目视观察到该图形的程度的透明度。从同样的观点考虑,第二液体还可以为有色或无色的透明。第一液体及第二液体既可以是相互不同种类的液体,还可以是相同种类的液体。另外,第一液体及第二液体分别既可以是单一种类的液体,还可以是多种液体混合或分离的液体。另外,上述第一液体及第二液体的种类还可以是香水、化妆水、乳霜等皮肤化妆品。
而且,上述第一液体及第二液体的种类还可以是培养基或缓冲液等适合细胞的生长及维持的液体。
并且,在第三形态所涉及的制造方法中,第一液体不需要包含含有可食性有机物的微小尺寸的微粒。
[0093] 另外,既可以只将1种第一液体吐出到分散着微粒的第二液体中,还可以将2种以上的第一液体同时或依次吐出到分散着微粒的第二液体中。
[0094] 优选上述第一液体含有选自色素、呈味成分、营养素及香味成分的至少一种成分。由于第一液体含有这些添加物,因此通过由第一液体构成的图形可进行各种空间上的感觉设计。例如,当含有色素时,通过由第一液体构成的图形可进行空间上的色彩设计,当含有呈味成分时,通过由第一液体构成的图形可进行空间上的味设计,当含有营养素时,通过由第一液体构成的图形可进行空间上的营养设计,当含有香味成分时,通过由第一液体构成的图形可进行空间上的香设计。作为色素,例如还可以使用红色色素、绿色色素、蓝色色素、黑色色素、白色色素等。作为呈味成分,例如可使用蔗糖、果糖、食盐、葡萄糖、氨基酸、核酸、乙酸、苹果酸、柠檬酸、咖啡因、单宁、辣椒素、甘油、食品提取物等。作为营养素,例如可使用维生素、矿物质、脂质、脂肪酸、多肽、糖类、健康原材料分子、食品提取物等。作为香味成分,例如可使用日本食品卫生法实施规则中用附表第一指定的含有香草醛、丁香酚、香叶醇、柠檬醛等的食品用香料化合物及食品提取物等。并且,第一液体还可以包含有无色素及含有的色素的种类不同的(例如不同色的)多种液体。关于呈味成分、营养素及香味成分中的每一者,第一液体也同样还可以包含有无这些添加物及含有的添加物的种类不同的多种液体。
[0095] 当上述第一液体含有色素成分时(呈色时),第一液体可作为图形形成用油墨而发挥功能。
[0096] 上述图形还可以是一维图形(线)、二维图形(平面)及三维图形(立体)中的任意一个。并不特意限定图形的种类,例如可例举文字等记号及画这样的产生色的图形,或成分的偏差这样的产生味觉、食感或者触感的图形,或复合产生这些感觉的图形。
[0097] 并不特意限定上述微粒的粒子构造,例如可例举均匀型、核壳型、两面型等。
[0098] 相对于第一液体及第二液体(还可以是水),优选上述微粒为不溶性或难溶性。从可从第二液体的外部目视观察到由第一液体构成的图形的观点考虑,微粒还可以具有透过分散于第二液体的微粒而可目视观察到该图形的程度的透明度。从同样的观点考虑,微粒还可以为有色或无色的透明。
[0099] 优选上述微粒彼此并不通过交联被化学结合。由此,由微粒构成的图形不会成块,与第二液体一起能够更容易喝下微粒。
[0100] 虽然上述微粒的直径还可以是0.13μm以上,但是优选0.2μm以上、1000μm以下。更优选微粒的直径为0.3μm以上,进一步优选0.5μm以上,更进一步优选50μm以下。
[0101] 相对于上述第二液体的密度的上述微粒的密度的比例(微粒的密度/第二液体的密度)优选为0.9以上、1.1以下。如果该比例为0.9以上、1.1以下,则能够抑制微粒在第二液体中浮起或者沉降,因此能够在第二液体中的任意位置形成由第一液体构成的图形。从该观点考虑,更优选该比例为0.92以上、1.08以下,进一步优选0.95以上、1.05以下。
[0102] 上述微粒还可以含有选自色素、呈味成分、营养素及香味成分的至少一种成分。作为色素、呈味成分、营养素及香味成分的具体例,例如可例举在第一形态所涉及的制造方法中已说明的物质。并且,微粒还可以包含有无色素及含有的色素的种类不同的(例如不同色的)多种粒子。关于呈味成分、营养素及香味成分中的每一者,微粒也同样还可以包含有无这些添加物及含有的添加物的种类不同的多种粒子。
[0103] 优选上述微粒含有二氧化硅(SiO2)及二氧化钛(TiO2)的至少一种。
[0104] 上述微粒还可以含有用于在微粒内维持上述色素或二氧化硅等添加物的疏水性物质或亲水性物质。另外,例如像亲水性物质/疏水性物质/亲水性物质或疏水性物质/亲水性物质/疏水性物质的3层构造等那样,微粒还可以具有含有疏水性物质的层与含有亲水性物质的层从中心向外侧交替配置的构造。
[0105] 上述微粒含有可食性有机物。可食性有机物是可作为形成作为微粒的粒子的形状的主成分而发挥功能的物质。虽然并不特意限定可食性有机物的分子量,但是优选可食性有机物为高分子量物质。
[0106] 优选上述可食性有机物为选自多糖类、多肽、高级醇、天然树脂、脂质、高级脂肪酸酯、多酚、聚乙烯醇、聚乙二醇及核酸(DNA)的至少一种可食性有机物。作为这些可食性有机物的适当的具体例,可例示在第一形态所涉及的制造方法中例举的第一可食性有机物。并且,与第一形态所涉及的制造方法中的情况同样,可食性有机物的适当的具体例可以以1种或2种以上的组合加以使用,关于多糖类及多肽等属于不同分类的上述适当的具体例,也可以以2种以上的组合加以使用。
[0107] 上述微粒还可以是来自人的细胞、动物细胞、植物细胞、微生物细胞等细胞。通过将微粒作为这些细胞,从而能够使分散着微粒的第二液体具有各种生理学上的功能。并且,这些细胞含有可食性有机物。
[0108] 上述微粒彼此还可以通过非共价键合的凝聚性发生凝聚,而产生食感或者触感。
[0109] 虽然并不特意限定上述第二液体中的微粒的体积百分比浓度,但是优选0.05体积%以上、74体积%以下,更优选0.1体积%以上、60体积%以下,进一步优选0.5体积%以上、50体积%以下。
[0110] 在此,可通过库尔特颗粒计数法测定“第二液体中的微粒的体积百分比浓度”。
[0111] 与第一形态所涉及的制造方法中的情况同样,从在第二液体中长期维持由第一液体构成的图形的观点考虑,第一液体优选与第二液体相容,还可以是与第二液体相同的液体或接近第二液体的液体。
[0112] 相对于上述第一液体的密度的上述第二液体的密度的比例(第二液体的密度/第一液体的密度)优选为0.9以上、1.1以下。如果该比例为0.9以上、1.1以下,则能够抑制由第一液体构成的图形在第二液体中浮起或者沉降。从该观点考虑,更优选该比例为0.92以上、1.08以下,进一步优选0.95以上、1.05以下。
[0113] 优选上述第一液体与上述第二液体的水分含量之差的绝对值为0%以上、50%以下。更优选该双方之差的绝对值为25%以下,进一步优选15%以下。并且,通常第一液体的水分含量大于第二液体的水分含量。
[0114] 优选上述第一液体的粘度及上述第二液体的粘度在25℃下分别为0.8mPa·s以上、6Pa·s以下。如果该双方的粘度在25℃下分别为0.8mPa·s以上、6Pa·s以下,则容易抑制第一液体在第二液体中的扩散,因此第二液体中可更加长期维持由第一液体构成的图形的形状。从该观点考虑,更优选该双方的粘度在25℃下分别为3Pa·s以下,进一步优选分别为1Pa·s以下。另外,一个形态中,优选第一液体的粘度及第二液体的粘度在25℃下分别为1mPa·s以上、100mPa·s以下,更优选分别为1mPa·s以上、50mPa·s以下。并且,第一液体的粘度与第二液体的粘度既可以任意一个更大,还可以实质上相同。
[0115] 上述喷嘴呈内侧为空洞且两端面发生开口的筒体,第一液体从喷嘴的根端导入,之后流经喷嘴内的空洞而从喷嘴的顶端吐出。通常,通过后述的具有图形的液体的制造系统的控制装置,对喷嘴的三维位置及从喷嘴的顶端吐出的第一液体的吐出流量进行控制。并且,并不特意限定所使用的喷嘴的数量,既可以是一个还可以是多个。
[0116] 优选上述喷嘴可在多轴(例如3个轴以上、8个轴以下)上自如移动。并且,不仅可移动喷嘴,而且还可以移动收容有第二液体的容器。
[0117] 上述第二液体被收容于容器(例如杯子或碗),优选上述喷嘴的长度至少大于被收容于上述容器的上述第二液体的深度。
[0118] 优选上述喷嘴的直径L(m)与上述第二液体中的上述喷嘴的速度U(m/s)满足U×L‑3 2 ‑4 2 ‑4 2≤10 m /s的关系,更优选满足U×L≤5×10 m /s的关系,进一步优选满足U×L≤10 m/s的关系。
[0119] 相对于上述第二液体中的上述喷嘴的速度U(m/s),从上述喷嘴吐出的上述第一液3 2
体的吐出流量X(m/s)除以上述喷嘴的顶端的开口面积A(m)的值的比例(X/A)/U优选为0.2以上、10以下,更优选0.3以上、8以下,进一步优选0.4以上、5以下。
[0120] 虽然并不特意限定上述喷嘴的顶端的开口形状,但是优选上述喷嘴具有圆形、椭圆形、三角形、长方形、正方形、菱形、V字形、U字形或C字形的顶端。
[0121] 接下来,对本发明的第四形态所涉及的具有图形的液体的制造系统(以下,有时会简单称为第四形态所涉及的制造系统)进行说明。并且,关于与上述形态所涉及的制造方法及制造系统共通的构成,由于在第四形态所涉及的制造系统中也可以应用,因此以下适当省略其说明。
[0122] 第四形态所涉及的制造系统为液体中形成有图形的具有图形的液体的制造系统,具备:液箱,收容第一液体;喷嘴,吐出上述第一液体;泵,将上述第一液体向上述喷嘴进行送液;及控制装置,对上述喷嘴的位置和从上述喷嘴吐出的上述第一液体的吐出流量进行控制,上述控制装置一边在分散着含有可食性有机物的微小尺寸的微粒的第二液体中移动上述喷嘴一边从上述喷嘴吐出上述第一液体。因此,能够通过泵从液箱向喷嘴供给第一液体,通过控制装置对喷嘴的位置和第一液体的吐出流量进行控制,同时从喷嘴将第一液体吐出到分散着微粒的第二液体的任意位置。并且,通过缘于泵压力的变化或对设置在喷嘴部的压敏(piezo)元件等压电元件的电压外加的喷嘴内部的压力变化,能够控制第一液体的吐出流量。从而,使用CAD等软件进行图形设计,根据该设计对喷嘴进行控制,由此能够自动制造具有图形的液体。即,能够制造出可产生色、味、香、食感、触感等感觉的图形在液体中的设计自由度较高的具有图形的液体。另外,通过以微级设计由第一液体构成的图形,由此还可以制造出具有与真正的牛奶或咖啡等环境负担较高的饮料相同食感的低环境负担的植物原料饮料。
[0123] 而且,以上述喷嘴的直径L(m)与上述喷嘴的速度U(m/s)满足U×L≤10‑3m2/s的关系的方式,上述控制装置一边在上述第二液体中移动上述喷嘴一边从上述喷嘴吐出上述第一液体。从而,如在第一形态所涉及的制造方法中已说明的那样,能够有效抑制因喷嘴而产生乱流,能够鲜明地形成所希望的形状的图形。从这样的观点考虑,更优选喷嘴的直径L(m)‑4 2与上述第二液体中的上述喷嘴的速度U(m/s)满足U×L≤5×10 m/s的关系,进一步优选满‑4 2
足U×L≤10 m/s的关系。
[0124] 从与第一形态所涉及的制造方法的情况同样的观点考虑,相对于上述第二液体中3
的上述喷嘴的速度U(m/s),从上述喷嘴吐出的上述第一液体的吐出流量X(m/s)除以上述
2
喷嘴的顶端的开口面积A(m)的值的比例(X/A)/U也优选0.2以上、10以下,更优选0.3以上、
8以下,进一步优选0.4以上、5以下。
[0125] 还可以借由送液管将收容于上述液箱的第一液体供向喷嘴。只要液箱是可收容第一液体的容器,则并不特意限定。液箱既可以分离于泵及喷嘴而被设置,还可以与泵及喷嘴呈一体设置。另外,根据第一液体的种类,还可以设置多个液箱。
[0126] 上述喷嘴如同在第三形态所涉及的制造方法中的说明。还可以将压敏(piezo)元件等压电元件连接于喷嘴,通过对该压电元件的电压外加来产生喷嘴内部的压力变化,由此控制来自喷嘴的第一液体的吐出流量。
[0127] 只要能够将第一液体向喷嘴进行送液,则并不特意限定上述泵,例如可使用注射泵、蠕动泵等。
[0128] 上述控制装置还可以具备连接于喷嘴并使其位置移动的多轴机构(例如3个轴以上、8个轴以下的机构)。作为多轴机构,例如可利用龙门式系统(例如3个轴)或机械臂(例如8个轴)。
[0129] 另外,为了控制第一液体的吐出流量,上述控制装置既可以对泵压力进行控制,还可以对设置在喷嘴部的压电元件的外加电压进行控制。
[0130] 而且,上述控制装置还可以具备进行喷嘴、泵、多轴机构等的控制处理的控制处理装置。控制处理装置例如由用于实现控制处理等各种处理的软件程序、执行该软件程序的CPU、被该CPU所控制的各种硬件(例如存储装置)等所构成。控制处理装置的工作所需的软件程序(例如使用3D‑CAD数据的控制程序)或数据储存在存储装置中。并且,控制处理装置还可以与多轴机构一起配置在制造具有图形的液体的场所(例如同一店铺内),控制处理装置的至少一部分功能所涉及的装置还可以分散配置在与具有图形的液体的制造场所不同的场所(例如云)。
[0131] 第四形态所涉及的制造系统还可以具备可设置收容有第二液体的容器的载物台。载物台还可以构成为可移动,控制装置还可以一边不仅使喷嘴而且使载物台移动,即一边使收容于容器的第二液体移动一边从喷嘴向第二液体中吐出第一液体。
[0132] 作为第四形态所涉及的制造系统,例如可应用图3~图5所示的具有图形的液体的制造系统。
[0133] 以上,虽然对使用微小尺寸的微粒而制造具有图形的液体,例如制造具有图形的饮料的形态进行了说明,但是本发明不仅可应用于饮料产品,而是例如还可以应用于化妆品的制造。
[0134] 即,本发明的其他形态所涉及的具有图形的化妆品的制造方法如下,例如使用可控制位置的喷嘴,将第一液体中分散着微小尺寸的第一微粒的图形形成用材料吐出到第二液体中,而形成由上述第一微粒构成的图形。
[0135] 另外,本发明的另外其他形态所涉及的具有图形的化妆品的制造方法如下,例如使用可控制位置的喷嘴,将第一液体吐出到分散着微小尺寸的微粒的第二液体中,而形成由上述第一液体构成的图形。
[0136] 并且,关于在上述形态所涉及的具有图形的液体的制造方法中已说明的微粒及液体的各特征,在这些形态所涉及的具有图形的化妆品的制造方法及具有图形的饮料的制造方法中也可以适当应用。
[0137] 另外,关于在这些形态所涉及的具有图形的化妆品的制造方法中的微粒及液体,可使用作为化妆品而通常可利用的材料。
[0138] 以下,根据验证实验对本发明进行具体说明。并且,在以下的验证实验中,虽然包括使用含有非可食性的有机物的微小尺寸的微粒的实验,但是液体中的微粒的行为不受是否可食性的影响,因此认为在使用含有可食性有机物的微小尺寸的微粒时同样也可以得到以下的结果。另外,本发明并不限定于这些验证实验。
[0139] 验证实验1使用光学显微镜对微粒的形状进行了确认。首先,将浓度2.4体积%、直径1μm的聚苯乙烯制微粒的水悬浮剂(Polystyrene Red Dyed Microsphere 1.00μm、Polysciences公司制)以18,500×g实施一分钟离心分离而进行浓缩,而制作10体积%微粒悬浮剂。通过使用40倍物镜的光学显微镜(ECLIPSE N、尼康公司制)和制冷CCD相机(Orca‑Flash 2.8、滨松光子学公司制)对该悬浮剂进行了明视场观察。图6是验证实验1中的10体积%微粒悬浮剂的光学显微镜相片。其结果,如图6所示,作为微小尺寸的微粒,能够确认到良好地分散的直径1μm的球形的构造物。
[0140] 验证实验2对具有与微粒相同密度的溶液中的微粒的移动进行了研究。首先,对直径1μm的聚苯乙烯制微粒的水悬浮剂(Polystyrene Red Dyed Microsphere 1.00μm、Polysciences公
7
司制),以成为最终浓度0.005体积%(9.1×10个/mL)的方式与各种浓度的甘油水溶液进行了混合,以18,500×g实施了一分钟离心分离。其结果,在浓度小于20体积%的甘油水溶
3
液中观察到了微粒的沉降,认为上述微粒的密度与20体积%甘油水溶液(1.06g/cm)相同。
并且,通过密度计(DMA 4500M、安东帕公司制)对溶液的密度进行了测定。
[0141] 于是,以成为0.5体积%(9.1×109个/mL)的方式,使上述微粒的水悬浮剂在20体积%甘油水溶液中发生分散并悬浮。之后,向1.5mL的20体积%甘油水溶液中滴下该微粒悬浮剂(以下,有时会称为微粒液A1)0.5μL,室温下放置并观察了微粒的扩散。图7是在验证实验2中向20体积%甘油水溶液中滴下直径1μm的微粒悬浮剂的相片。其结果,如图7所示,即使在放置4个小时之后,微粒的扩散也轻微,表示将微粒悬浮剂作为图形形成用材料(例如油墨)而能够在溶液中形成图形(例如图像)。
[0142] 验证实验3使用验证实验2中已被调整的微粒液A1,对基于其滴下量的微粒液的扩散量的依赖性进行了研究。向1.5mL的20体积%甘油水溶液中分别滴下0.5μL至10μL的该微粒液,室温下放置并视频拍摄了微粒的扩散。通过图像处理软件(ImageJ(NIH))以阈值129对分析对象的图像进行了二值化并算出了像素数,由此求出了在该视频中被观察到的微粒液A1所占的面积。将在测定开始时的微粒浓度0.5体积%、滴下量0.5μL时的面积作为1,而算出了此时各条件下的微粒液A1所占的面积。图8是表示在验证实验3中当向20体积%甘油水溶液中以各种液量滴下直径1μm的微粒悬浮剂时的其扩散的曲线图。图9是表示在验证实验3中当向20体积%甘油水溶液中以浓度0.5体积%、0.5μL液量滴下直径1μm的微粒悬浮剂并放置4个小时时的扩散的曲线图。其结果,如图8所示,在放置30分钟之后的各条件下,面积的最大增加也是初始值的7%以下,如图9所示,滴下0.5μL的样品的4个小时的面积增加为初始值的3%以下。从该结果可知,由微粒所形成的图像并不依赖所使用的微粒悬浮剂量,使用微粒能够在溶液中稳定地形成图形(例如图像)。
[0143] 验证实验4尝试了使用不同的粒径和浓度的微粒的图形形成用材料(油墨)来形成图像。首先,对直径0.2μm的聚苯乙烯制微粒的水悬浮剂(Polystyrene Red Dyed Microsphere 
7
0.20μm、Polysciences公司制),以成为最终浓度0.005体积%(9.1×10个/mL)的方式与各种浓度的甘油水溶液进行混合并以18,500×g实施了一分钟离心分离。其结果,在浓度小于
20体积%的甘油水溶液中观察到了微粒的沉降,认为上述微粒的密度与20体积%甘油水溶
3
液(1.06g/cm)相同。并且,通过密度计(DMA 4500M、安东帕公司制)对溶液的密度进行了测定。
[0144] 接下来,使直径0.2μm的上述微粒的水悬浮剂在20体积%甘油水溶液中发生分散12
并悬浮,调整出了1体积%(2.2×10 个/mL)的微粒悬浮剂(以下,有时会称为微粒液A2)。向
1.5mL的20体积%甘油水溶液中滴下该微粒液1μL,室温下放置并视频拍摄了微粒的扩散。
通过图像处理软件(ImageJ(NIH))以阈值129对分析对象的图像进行了二值化并算出了像素数,由此求出了所得到的视频中微粒液A2所占的面积。将在测定开始时的滴下微粒液而得到的面积作为1,而算出了此时各条件下的微粒液A2所占的面积。图10是表示在验证实验
4中当向20体积%甘油水溶液中滴下直径0.2μm的微粒悬浮剂时的其扩散的曲线图。其结果,如图10所示,即使在150分钟之后,粒子也维持浮游,其面积均为各初始值的14%左右。
从该结果可知,即使由直径0.2μm的较小微粒所形成的图形(例如图像),溶液中也稳定地形成数小时。
[0145] 验证实验510
尝试了使用微粒的油墨来形成图像。以成为5体积%(9.1×10 个/mL)的方式,使直径1μm的聚苯乙烯制微粒的水悬浮剂(Polystyrene Red Dyed Microsphere 1.00μm、Polysciences公司制)在20体积%甘油水溶液中发生分散并悬浮,而调整出了微粒悬浮剂。
之后,使用该微粒悬浮剂涂满了20体积%甘油水溶液中的3个区域。图11是在验证实验5中在20体积%甘油水溶液中用直径1μm的微粒悬浮剂构筑图像的相片。如图11所示,知道了即使在10分钟之后,微粒悬浮剂也维持图像,用微粒悬浮剂在溶液中能够稳定地形成图像。
[0146] 验证实验6尝试了使用不同的粒径和浓度的微粒的图形形成用材料(油墨)来形成图像。首先,对直径45μm或者直径90μm的聚苯乙烯制微粒的水悬浮剂(Fluoresbrite Plain Microspheres 45μm YG、Polysciences公司制,或者Fluoresbrite Plain Microspheres 
5
90μm YG、Polysciences公司制),以成为最终浓度1.4体积%(45μm;3.0×10个/mL、90μm;
4
3.8×10个/mL)的方式与各种浓度的甘油水溶液进行混合并以18,500×g实施了一分钟离心分离。其结果,在浓度小于20体积%的甘油水溶液中观察到了微粒的沉降,认为上述微粒
3
的密度与20体积%甘油水溶液(1.06g/cm)相同。并且,通过密度计(DMA 4500M、安东帕公司制)对溶液的密度进行了测定。
[0147] 接下来,使直径45μm或者直径90μm的上述微粒的水悬浮剂在20体积%甘油水溶液5 4
中发生分散并悬浮,调整出了1.4体积%(45μm;3.0×10 个/mL、90μm;3.8×10个/mL)的微粒悬浮剂(以下,有时会称为微粒液A3或者微粒液A4)。向1.5mL的20体积%甘油水溶液中滴下该微粒液1μL,室温下放置并视频拍摄了微粒的扩散。通过图像处理软件(ImageJ(NIH))以阈值129对分析对象的图像进行了二值化并算出了像素数,由此求出了所得到的视频中微粒液A3或者微粒液A4所占的面积。将在测定开始时的滴下微粒液而得到的面积作为1,而算出了此时微粒液A3或者微粒液A4所占的面积。图12是表示在验证实验6中当向20体积%甘油水溶液中滴下直径45μm或者直径90μm的微粒悬浮剂并放置4个小时时的扩散的曲线图。其结果,如图12所示,即使在4个小时之后,粒子也维持浮游,其面积均为各初始值的
10%左右。从该结果可知,即使由直径45μm或者直径90μm的较大微粒所形成的图形(例如图像),溶液中也稳定地形成数小时。
[0148] 比较验证实验1确认到了当滴下低分子时,图像不会被维持。向20体积%甘油水溶液1.5mL中滴下了调整成相同密度的1重量%荧光素钠(CAS注册号518‑47‑8、分子量376)水溶液1μL。图13是向20体积%甘油水溶液中滴下1重量%的荧光素钠溶液的相片。其结果,如图13所示,观察到了虽然刚滴下之后会浮游但是在30秒钟以内会迅速分散、移动的情形。由此知道了在低分子的溶液中难以在液中形成图像。
[0149] 验证实验7尝试了使用由可食性的原材料(可食性有机物)即琼脂糖所构成的微粒的图形形成用材料(油墨)来形成图像。并且,本验证实验相当于本发明的实施例。首先,为了置换直
3
径90μm的琼脂糖制微粒(密度1.05g/cm)的20%乙醇悬浮剂(阻断琼脂糖凝胶珠(粘合控制)、Chromotek公司制)的溶剂,将该琼脂糖制微粒悬浮剂100μL加入到20体积%甘油水溶液1mL中,以2,000×g实施了10秒钟离心分离。使沉淀在20体积%甘油水溶液1mL中再悬浮,之后两次反复进行了以2,000×g实施10秒钟离心分离的操作。最后,使沉淀在20体积%甘油水溶液100μL中再悬浮,得到了直径90μm的琼脂糖制微粒的悬浮剂(以下,有时会称为微粒液E1)。
[0150] 接下来,使用光学显微镜对该琼脂糖制微粒的形状进行了确认。通过使用10倍物镜的光学显微镜(ECLIPSE N、尼康公司制)和制冷CCD相机(Orca‑Flash 2.8、滨松光子学公司制)对微粒液E1进行了明视场观察。图14是在验证实验7中的琼脂糖制微粒悬浮剂的光学显微镜相片。其结果,如图14所示,作为微小尺寸的微粒,能够确认到良好地分散的直径90μm的球形的构造物。
[0151] 接下来,使用上述微粒液E1对基于其滴下量的可食性微粒液的扩散量的依赖性进行了研究。向5mL的20体积%甘油水溶液中分别滴下1μL至10μL的该微粒液,室温下放置并从上部对微粒的扩散进行了图像拍摄。对该图像观察到的微粒液E1的直径进行了计测,从计测到的直径算出了微粒液E1所占的面积。将在测定开始时滴下微粒液1μL而得到的面积作为1,而算出了此时各微粒液E1所占的面积。
[0152] 图15是表示在验证实验7中当向20体积%甘油水溶液中滴下直径90μm的琼脂糖制微粒悬浮剂并放置4个小时时的扩散的曲线图。其结果,如图15所示,在4个小时中,其面积的最大增加也为初始值的10%左右。从该结果可知,即使由直径90μm的可食性微粒所形成的图形(例如图像),溶液中也稳定地形成数小时。
[0153] 比较验证实验2当滴下低分子时,通过与验证实验7相同的计测系统确认到了图像不会被维持。向
20体积%甘油水溶液5mL中滴下了1重量%荧光素钠(CAS注册号518‑47‑8、分子量376)溶液(悬浮于20体积%甘油水溶液的溶液)5μL。图16是表示当向20体积%甘油水溶液中滴下1重量%的荧光素钠溶液并放置3分钟时的扩散的曲线图。其结果,如图16所示,确认到了刚滴下之后会迅速分散并在3分钟之后扩散到初始面积的5倍以上。由此知道了在低分子的溶液中难以在液中形成图像。
[0154] 验证实验8‑3 2
验证了当喷嘴的直径L与液体中的喷嘴的速度U为U×L≤10 m /s时,描绘出了良好的图像。
[0155] 首先,为了控制喷嘴的速度U和吐出流量,组合驱动器(EC‑DS3M‑150‑1‑MOT、IAI公司制、日本)和泵(QI‑5‑6R‑UP‑S、TACMINA公司制、日本)而构筑了吐出装置。喷嘴使用了外径1mm且开口直径(即喷嘴的直径L)0.2mm的产品(PTFE针头TN‑0.2‑25、Iwashita Engineering公司制)和外径5mm且开口直径(即喷嘴的直径L)2mm的产品(切断外径5mm、内径2mm的不锈管而制作)。
[0156] 而且,以成为最终浓度0.2体积%的方式,使直径1μm的聚苯乙烯制微粒的水悬浮剂(Polystyrene Red Dyed Microsphere 1.00μm、Polysciences公司制)悬浮于最终浓度20体积%的甘油水溶液,而作为油墨。
[0157] 另外,作为当使用较细喷嘴时的描绘对象的水溶液,使用了含有0.5重量%羧甲基纤维素的20体积%甘油水溶液。对该描绘对象的水溶液在25℃下的粘度,使用通过密度计(DMA 4500 M、安东帕公司制)测定出的密度和音叉振动式粘度计(SV‑10、艾安得公司制)的值而进行了评价,其结果为17mPa·s,与番茄汁相同。
[0158] 另外,作为当使用较粗喷嘴时的描绘对象的水溶液,使用了含有1重量%羧甲基纤维素的20体积%甘油水溶液。对该描绘对象的水溶液在25℃下的粘度,使用通过密度计(DMA 4500 M、安东帕公司制)测定出的密度和音叉振动式粘度计SV‑10(艾安得公司制)的值而进行了评价,其结果为58mPa·s,与色拉油相同。
[0159] 以喷嘴的直径L与喷嘴的速度U的乘积(U×L)成为0.03×10‑3m2/s至1.3×10‑3m2/s的方式,选择喷嘴并以各种喷嘴速度进行移动,并在水溶液中吐出油墨而描绘了线。
[0160] 通过iPhone(注册商标)SE(Apple公司制)对所得到的线进行了视频拍摄,针对相当于描绘出的线长40mm,通过目视对从直线的变形进行了评价。具体而言,当在水溶液中画直线时,根据不同条件,起因于因描绘操作而发生的乱流而线以波状发生扭曲。通过图像处理软件(ImageJ(NIH))测定了该波的振幅的最大长度,并将用该值除以线的长度40mm的值作为变化率(线的变位)。
[0161] 图17是表示对在验证实验8中向含有0.5重量%或1重量%的羧甲基纤维素的20体积%甘油水溶液中以各种喷嘴直径、移动速度及吐出流量吐出以浓度0.2体积%含有直径1μm的微粒的悬浮剂并描绘长度40mm的线时的线的偏离进行评价的结果的曲线图。并且,图17中,四角图形表示当使用较细喷嘴时的结果,圆图形表示当使用较粗喷嘴时的结果。其结‑3 2
果,如图17所示,虽然U×L越大则变化率越大,但是在0.7×10 m/s时变化率为10%以下,‑3 2
水溶液中能够描绘出直线。另外,即使在10 m/s时,变化率也为约10%,水溶液中能够描绘出直线。另一方面,通过提高描绘对象的水溶液的粘度,期待这点进一步得到改善。即,知道‑3 2
了当U×L≤10 m/s时,能够得到良好的图像。
[0162] 验证实验9评价了从喷嘴吐出的图形形成用材料的吐出流量X除以喷嘴的顶端的开口面积A的值相对于喷嘴的速度U的比例((X/A)/U、速度的比例)。
[0163] 使用了与验证实验8相同的验证装置、油墨及描绘对象的水溶液。另外,喷嘴使用了外径1mm、内径0.2mm的产品(PTFE针头TN‑0.2‑25、Iwashita Engineering公司制)。喷嘴的速度U为102mm/s。‑3
即,如果喷嘴的速度U(m/s)=102×10 m/s,
2 ‑6 2
喷嘴的开口面积A(m)=0.031×10 m,
则满足上述式1即U=X/A的吐出流量X为,
3 ‑9 3
吐出流量X(m/s)=U×A=3.2×10 m/s=3.2μL/s=192μL/min,
该X在本验证实验中最为稳定,即认为计算上最应优选的吐出流量。
[0164] 另外,由于在此喷嘴的速度U和喷嘴的开口面积A是固定的,因此通过改变吐出流量X来改变了速度的比例(X/A)/U。具体而言,本验证实验中将最为稳定的吐出流量192μL/min作为1,而将吐出流量增加至10倍(1916μL/min)和降低至0.2倍(38μL/min)的情况进行了实验。即,在各种吐出流量38μL/min至1916μL/min的范围内描绘了线。
[0165] 之后,通过与验证实验8相同的方法,对所得到的线的变形(变化率)进行了评价。即,将吐出流量192μL/min作为1,而对吐出流量与所得到的线的变形的关系进行了评价。
[0166] 图18是表示对在验证实验9中向含有0.5重量%的羧甲基纤维素的20体积%甘油水溶液中以各种吐出流量吐出以浓度0.2体积%含有直径1μm的微粒的悬浮剂并描绘长度40mm的线时的线的偏离进行评价的结果的曲线图。其结果,如图18所示,知道了在0.2至10的范围内所得到的线的变形(变化率)为10%以下,能够良好地进行描绘。
[0167] 从该结果知道了,当相对于喷嘴的速度U,从喷嘴吐出的图形形成用材料的吐出流量X除以喷嘴的顶端的开口面积A的值的比例((X/A)/U、速度的比例)为0.2至10时,能够描绘出良好的线。
[0168] 参考文献参考文献1:八户工业大学纪要、2007年、第26卷、页.9‑13
符号说明
[0169] 10‑图形形成用材料;11‑微粒;
12‑第一液体;
20‑第二液体;
30‑图形;
40‑容器;
100、200、300‑具有图形的液体的制造系统;
110、210、310‑液箱;
120、220、320‑喷嘴;
130‑泵;
140‑控制装置;
150、250‑载物台;
151、152‑送液管;
260‑龙门式系统;
261‑x轴导轨;
262‑z轴导轨;
263‑z轴驱动马达;
264‑y轴导轨;
265‑y轴驱动马达;
360‑机械臂。
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