JP2022092585A - ３ｄプリンティングプロセスで食品を製造するための食品製造装置及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】３Ｄプリンティングプロセスで食品を製造するための食品製造装置及び方法を提供する。【解決手段】食品１、具体的には肉又は代替肉製品１を３Ｄプリンティングプロセスで製造するための食品製造装置１００は、長手基材方向ｘに沿って延びており、且つ食品１を収容するように適合化されている可動のキャリア基材１０と、キャリア基材１０の長手基材方向ｘに沿って配置される複数の堆積モジュール２１を備える堆積デバイス２０であって、各堆積モジュール２１は、食品１の成分をキャリア基材１０上に堆積するように配置される、堆積デバイス２０と、キャリア基材１０を長手基材方向ｘ沿いに堆積モジュール２１に対して動かすように配置されているコンベヤデバイス３０と、食品１を収集するように配置されている収集デバイス４０と、を備える。さらに、食品１、具体的には肉又は代替肉製品を製造する方法について記述する。【選択図】図１

Description

本発明は、３Ｄプリンティングプロセスにおいて、食品、具体的には肉又は代替肉製品を製造するように構成されている食品製造装置に関する。さらに、本発明は、食品、具体的には肉又は代替肉製品を製造する食品製造方法に関する。本発明の用途は、例えば食品産業において、及び／又は、例えば台所における個人消費用の食品調製技術において有効である。

食品、具体的には肉又は代替肉を作り出すための新規アプローチは、ティッシュエンジニアリングに基づいて食品を増殖させること、又は３Ｄプリンティングプロセスで食品を製造することを含む。ティッシュエンジニアリングに基づく技術では、食品が、バイオリアクタ内で生体細胞を培養し且つ分化させることによって増殖される。ティッシュエンジニアリングに基づく技術は、高コスト、遅い生産速度、及び限られた数の細胞タイプ、例えば食肉生産用の動物細胞、という制約に関連する実質的欠点に起因して、未だ事実上の実用化に至っていない。

３Ｄプリンティングプロセスでの食品製造は、製造されるべき食品の食品成分をキャリア基材上へ押し出すことによって行われる（例えば、米国特許出願公開第２０１９／０３７５１６３号明細書、米国特許出願公開第２０１８／０３４５５６３号明細書、国際公開第２０２０／０３０６２８号、国際公開第２０１４／１９０１６８号、米国特許出願公開第２０１８／０１９２６８６号明細書、国際公開第２０２０／１５２６８９号及び米国特許出願公開第２０１３／０３４６３３号明細書参照）。食品成分の押出しは、典型的には、キャリア基材の上方に少なくとも１つの押出機ノズルを備える単一の押出機ツールのような材料アプリケータを操作することであって、食品成分が押出機ツールによって１ラインずつ且つ１層ずつ堆積されることと、堆積された食品成分を、加熱のように、後処理すること、を含む。食品成分は、自然食品における成分配置と同様に、ステーキ製品のような完成された食品内に配置され且つ分散される。

効果的には、押出しされるべき食品成分は、バイオリアクタでの細胞培養に起因するあらゆる制限が排除され得るように、調製された前駆物質として提供されることが可能である。それでもなお、３Ｄプリンティングによる従来の食品製造には、以下のような欠点に起因する実際的制限がある。第１に、利用可能な３Ｄ食品プリンティング技術には、依然として、生産速度が比較的低いという欠点があるが、これは、押出機ツールの限定的な操作速度に起因する。従来の食品製造機の出力は、並行して操作されるキャリア基材及び押出機ツールの数を増やすことを含むマルチステーションアプローチによって、ある程度は増加されることが可能である。しかしながら、これにより、機械設定が複雑になり、コストが増加する。さらに、利用可能な３Ｄ食品プリンティング技術は、必要に応じて食品特性を変更する能力が限定的である。一例として、香味又は香辛料は、押出しによって加えられ得ず、よって、これらの成分は、前駆物質に包含されていなければならない。食品の風味を変えるためには、押出機ツールが変えられなければならず、且つ／又は、別の前駆物質リザーバが押出機ツールに接続されなければならない。

食品製造分野とは別に、３Ｄプリンティングは、工業製品製造における用途、例えばプラスチック材料又は複合材料から構造の構成部分を製造する用途を拡大してきている。これらのタスク用に、連なった外形のような連なった形状の製品を製造すること、又は完成した製品をプリントした場所から取り出すことのいずれかのために、コンベヤベルトがプリンティング製品の基材として使用され得ることは、慣習的に知られている。しかしながら、これらの技術は、具体的には単一材料のアプリケータを用いることに起因して、食品のプリンティングのために使用され得ない。

米国特許出願公開第２０１９／０３７５１６３号明細書 米国特許出願公開第２０１８／０３４５５６３号明細書 国際公開第２０２０／０３０６２８号 国際公開第２０１４／１９０１６８号 米国特許出願公開第２０１８／０１９２６８６号明細書 国際公開第２０２０／１５２６８９号 米国特許出願公開第２０１３／０３４６３３号明細書

本発明の１つの目的は、食品、具体的には肉又は代替肉製品を３Ｄプリンティングプロセスで製造するための、従来の技術の欠点を回避することができる改良された食品製造装置を提供することにある。さらに、本発明の別の目的は、食品、具体的には肉製品を３Ｄプリンティングプロセスで製造する、従来の技術の欠点を回避することができる改良された食品製造方法を提供することにある。具体的には、生産速度が向上され、コストが削減され、複雑さが低減され、用途が拡大され、且つ／又は食品組成を、例えばオンデマンドで調整する能力が高められた、食品製造装置及び／又は方法を用いる食品製造が提供される。

これらの目的は、各々独立請求項記載の特徴を含む食品製造装置及び食品製造方法によって解決される。本発明の好ましい実施形態及び用途は、従属請求項から生じる。

本発明の第１の一般的態様によれば、上記の目的は、食品、具体的には肉製品を３Ｄプリンティングプロセスで製造するように構成されている食品製造装置であって、長手基材方向に沿って延びており、且つ具体的には該方向に沿って移動可能であり、且つ食品を収容するように適合化されている可動のキャリア基材と、キャリア基材の長手基材方向に沿って配置される複数の堆積モジュール（又は、堆積ステーション）を備える堆積デバイスであって、各堆積モジュールは、食品の成分をキャリア基材上に堆積するように配置される、堆積デバイスと、キャリア基材を長手基材方向沿いに堆積モジュールに対して動かすように配置されているコンベヤデバイスと、食品を収集するように配置されている収集デバイスと、を備える食品製造装置によって解決される。

本発明の第２の一般的態様によれば、上記の目的は、食品、具体的には肉製品を製造する方法であって、キャリア基材を該キャリア基材の長手基材方向に沿って動かすステップと、長手基材方向に沿って配置される、堆積デバイスの複数の堆積モジュールを用いて、食品の成分をキャリア基材上に連続して堆積するステップと、キャリア基材の下流端で食品を収集するステップと、を含む方法によって解決される。好ましくは、本製造方法又はその一実施形態は、本発明の第１の一般的態様又はその一実施形態に係る食品製造装置を用いて実行される。

本発明の主な利点として、発明者らは、可動のキャリア基材の経路に沿って配置される複数の堆積モジュールを用いる食品成分の３Ｄプリンティングが、生産速度の大幅な増加を可能にすることを見出している。共用のキャリア基材が一連の堆積モジュールにより利用され、よって、装置形状の複雑さが低減され、且つ食品の製造コストが下げられる。

各堆積モジュールにより、食品の少なくとも１層が堆積される。本発明のさらなる利点として、各堆積モジュールの操作は、付加されるべき現行の層における食品成分の特定の組成及び／又は分布に合わせて最適化されることが可能である。食品組成のオンデマンド調整は、堆積モジュールのうちの１つ以上を制御することによって容易にされ得る。

本発明は、好ましくは個人消費用に、且つ／又は産業規模の食品製造用に製造され得る食品を製造する新規且つ拡大された用途を提供する。具体的には、ある食品製造プラントにおいて、本発明の実施形態に係る複数の食品製造装置は、食品生産の生産量を更に高めるように組み合わされ得る。

「食品」という用語は、人間又は動物のような生物による消費が可能であって、生物に栄養補給を提供する、任意の均質又は不均質な物質を指す。食品は、天然物及び／又は人工的に調製された物質で作製され得る。ある好ましい例の場合、食品は、タンパク質、脂肪などのような、動物の肉に含まれる天然物、植物のような他の自然の産物に含まれる天然物、及び／又は、栄養補給、風味及び粘稠性の面で天然物と同じ機能を果たすことができる人工物質から構成される肉又は代替肉製品である。しかしながら、本発明は、肉製品の製造に限定されず、他の動物由来又は植物由来の製品の製造にも適用可能である。

本発明によれば、食品は、３Ｄプリンティングによって生産される。食品の「３Ｄプリンティング」という用語は、達成されるべき３次元食品を作り出すために、食品成分の材料が、堆積モジュールのうちの１つによってキャリア基材上に、好ましくは１層ずつ堆積される任意のプロセスを指し、ここで、食品成分は、例えば粒子及び／又は繊維を含有する液体、ペースト及び／又は懸濁液のように流動性があり且つ堆積中及び／又は堆積後の接合及び固化を可能にする材料として提供される。食品は、ラピッドプロトタイピングプロセスの場合と同様に製造される。食品成分の堆積は、好ましくは、コンピュータ制御を介して、例えば少なくとも堆積モジュールと接続される制御デバイスを用いて制御される。

好ましくは、各堆積モジュールは、少なくとも１つの押出デバイス及び少なくとも１つの液滴定量吐出デバイスのうちの少なくとも一方を含む。食品の食品成分は、好ましくは、押出及び液滴定量吐出のうちの少なくとも一方によって堆積される。効果的には、本発明を実装するために、利用可能な押出デバイス及び／又は液滴定量吐出デバイスが利用され得る。さらに、堆積モジュールは、１ｍｍを凌ぐ、典型的には０．１ｍｍ又は０．０１ｍｍの空間分解能で成分を堆積するように構成され得る。

堆積モジュールは、長手基材方向沿いに、間に相互の距離をおいて配置されることが可能である。この場合、堆積モジュール間のスペースは、追加の処理ステーション及び／又は監視デバイスを配置するために使用され得る。さらに、堆積モジュール間のスペースに起因して、先の堆積モジュールで堆積された食品成分を接合するための所定の回復時間が見込まれる。あるいは、堆積モジュールは、互いに直に隣接して配置されることが可能である。本発明のこの変形形態により、コンパクトな装置構造に関わる利点が達成される。

本発明の好ましい一実施形態によれば、キャリア基材は、少なくとも１つのコンベヤベルトを備える。効果的には、コンベヤベルトは、長手方向の形状を有し、よって、長手基材方向に沿った移動が促進される。この少なくとも１つのコンベヤベルトは、可動のキャリア基材の経路に沿って循環するエンドレスコンベヤベルトを備えてもよい。この場合、コンベヤデバイスは、好ましくは、コンベヤベルトを駆動するローラが付いたモータを備える。食品の収集に際して、食品は、コンベヤベルトから分離され、コンベヤベルトは、さらなる使用のために、さらなる堆積のために堆積モジュールへと戻される。コンベヤベルトは、例えば、連続した一体型バンド材料又はチェーンエレメントから製作され得る（プラスチックチェーンリンクコンベヤ）。

代替的に、又は追加的に、この少なくとも１つのコンベヤベルトは、ローラベッド上を長手基材方向に沿って動かされる、可撓性の細長形状の基材シートを備え得る。本発明の一変形形態によれば、この少なくとも１つのコンベヤベルト、具体的には可撓性の細長形状の基材シートは、食品キャリア材料で作られ、且つ、収集デバイスは、食品を食品キャリア材料と共に収集するように配置される。効果的には、これは、完成した食品を支持するため、又は食品の消費可能部分としてのいずれかを目的として、取得されるべき食品の一部としてキャリア基材を利用することを可能にする。

本発明のさらなる好ましい一実施形態によれば、コンベヤデバイスは、連続運転用に適合化される。コンベヤデバイスの「連続運転」という用語は、堆積モジュールを通過するキャリア基材の中断のない連続的な動きと、代替的な、連続的であるが段階的な動きとの双方を包含するものであり、よって、生産速度の向上が可能となる。堆積モジュールは、食品が連続的に製造されるように、連続的に操作されることも可能である。食品は、連なりとして製造されて、例えば収集デバイスにより部分に分割され得る。あるいは、堆積モジュールは、キャリア基材上－食品上へ別々の食品部分が堆積されるように、断続的に操作されることも可能である。

本発明のさらなる好ましい一実施形態により、キャリア基材は、少なくとも１つの交差部を介して接続されている複数のコンベヤベルトを備え、コンベヤベルトは、各々、キャリア基材分岐を提供し、且つ堆積モジュールは、該キャリア基材分岐に沿って配置されて、生産速度及び食品組成調整の追加的自由度の向上に関してさらなる利点が達成される。一例として、最初のコンベヤベルトは、食品の基層を堆積するために提供され得る。続いて、最初のコンベヤベルトは、複数の分岐に分割され得て、各分岐において異なる別の食品レシピによりさらなる食品層が堆積される。

さらなる変形形態によれば、キャリア基材分岐のうちの少なくとも１つは、堆積モジュールのない貯蔵分岐である。効果的には、貯蔵分岐は、製造プロセスの間のさらなるタスク用に、例えば、食品部分を貯蔵又は共同処理するために使用され得る。

本発明のさらなる好ましい一実施形態によれば、堆積モジュールは、少なくとも１つの押出デバイスと、少なくとも１つの液滴定量吐出デバイスとを備え、該少なくとも１つの押出デバイスは、食品の主成分を堆積するように適合化され、且つ／又は、該少なくとも１つの液滴定量吐出デバイスは、食品の主成分を堆積するように、且つ／又は食品の主成分へ添加物を堆積するように適合化される。食品の主成分は、食品の大部分を提供する物質、例えばタンパク質、脂肪又は繊維を含む。添加物は、例えば塩、香料、風味料及び／又は香辛料を含む。

本発明に特有の利点として、食品は、完全に、液滴定量吐出によって製造されることが可能である。利用可能な圧電液滴定量吐出装置を使用すると、厚さ０．５ｍｍの層が堆積され得る。したがって、各々が少なくとも１つの液滴定量吐出装置を備える約３０～５０個の堆積モジュールを用いて、ステーキ製品がプリントされ得る。

製造プロセス及び／又は製造プロセス監視の間に処理状態を提供する、食品処理に関する食品製造装置のさらなる利点は、下記のデバイスのうちの少なくとも１つが提供される場合に達成され得る。第１の変形形態によれば、物理的処理及び化学的処理のうちの少なくとも一方によってキャリア基材上の成分又は完成した食品を局所的に硬化するために、少なくとも１つの硬化モジュール、具体的には加熱デバイスが配置される。効果的には、この硬化モジュールによって、食品の機械的安定性及び粘稠性が向上され得る。代替的に、又は追加的に、圧力を加えることによってキャリア基材上の成分又は完成した食品を局所的に圧縮するために、少なくとも１つの圧縮モジュールが配置される。効果的には、圧縮モジュールは、圧延デバイス又はパンチデバイスのような様々なタイプのものが利用可能である。１つの圧縮モジュールで、食品の質量密度が増加され得、且つ、堆積された組成物の接合プロセスが実施され得る。代替的に、又は追加的に、キャリア基材の周囲の湿度及び／又は温度が制御された環境を提供するために、コンディショニングシステムが配置され得る。効果的には、コンディショニングシステムは、堆積プロセスの間の製造状態を改善する。代替的に、又は追加的に、キャリア基材及び堆積モジュールのうちの少なくとも一方を監視するために、少なくとも１つのカメラデバイスが配置され得る。したがって、食品の品質が監視され得る。さらに、少なくとも１つのカメラデバイスの画像信号は、少なくとも堆積モジュールを制御するために使用されることが可能である。

本発明の食品製造装置には、好ましくはキャリア基材の下流端に配置される収集デバイスが装備される。好ましくは、該収集デバイスは、キャリア基材の下流端に配置されている少なくとも１つの切断デバイスを備え、該少なくとも１つの切断デバイスは、ブレード及びパスマシンのうちの少なくとも一方を含む。効果的には、収集デバイスは、構造が異なる食品を、例えばステーキ製品又はひき肉製品として製造することを可能にする。

好ましくは、食品を製造する間、下記の条件のうちの少なくとも一方が満たされる。食品成分の好ましい温度は、４℃～１００℃の範囲内であり、特に好ましくは、１５℃～３０℃の範囲内であり、最も適切には、２１℃である。堆積モジュールにおける、具体的には堆積モジュールにおける好ましいプリンティング圧力は、１～３５００ｋＰａの範囲内であり、特に好ましくは、１０００ｋＰａ未満であって、例えば１～７００ｋＰａの範囲内であり、好ましくは、５００ｋＰａ未満である。

本発明のさらなる特有の利点によれば、製造されるべき食品の食品成分は、食品製造中のオンデマンド制御によって選択される。堆積モジュールの順次的配置により、プロセス中のレシピの変更が大幅に促進される。特に好ましくは、食品成分が含有する塩分濃度、酸度及び熱量のうちの少なくとも１つは、具体的にはオンデマンド制御によって調整され得、且つ、食品の収集は、現行製造されている食品に依存して制御され得る。

本発明は、製造プロセスの間に食品の形状を改変することに関して、さらなる利点を有する。本発明の一変形形態によれば、食品の成分は、食品の厚さが該食品の長手方向の延びに沿って変わるように堆積されることが可能である。好ましくは、食品は、所定の間隔で、食品の長手方向の延びに対して垂直の厚さが減少された線形状の断面を有する。厚さが低減されたこの線形状の断面は、切断線を提供し、これにより、例えば収集デバイスにおける連なった形状の食品の切断が容易にされる。

本発明のさらなる好ましい実施形態によれば、食品の成分は、
具体的には植物由来の食用インクを産出すべく機械的、酵素的及び／又は化学的な処理ステップにより調製される植物由来の食用プリンティング分散物、
穀物、マメ科作物、プランテン、根菜及び塊茎作物に含まれる炭水化物、野菜、果物及び全粒穀物に含まれる繊維、ピーナッツ、大豆、セイヨウアブラナ、ヒマワリ及びココナッツに含まれる脂肪、豆、ヒラマメ、大豆、グリーンピース、ササゲ、キノア及びピーナッツに含まれる植物性タンパク質、並びに、果物及び野菜及び／又は栄養補助食品由来のビタミン及びミネラルなどの、１つ以上の植物源の由来の炭水化物、脂質、タンパク質、繊維、ビタミン及びミネラル、
架橋剤、
堆積される間の成分の流動特性を凝固させる、具体的にはゲランガム親水コロイドのような親水コロイド又は増粘ゲル化剤である作用剤、
粘性が２１℃において１～２５０Ｐａ・ｓ（２５００００ｃＰ）であり且つ／又は固形分が約１～８０％の範囲内である、液体媒体及び／又は油媒体中の分散物、
長さ約１～５０００μｍ及び幅約１０ｎｍ～１０００μｍの繊維、
ＶＩＳＣＡＲＩＮ（登録商標）、ＧＥＬＣＡＲＩＮ（登録商標）、ＬＡＣＴＡＲＩＮ（登録商標）及び／又はＬＡＣＴＯＧＥＬＩ（登録商標）などのカラギーナン親水コロイド、並びに、
具体的にはセルロースナノフィブリル、セルロースガム及びカルボキシメチルセルロースであるセルロース誘導体、
のうちの少なくとも１つを含有する。

本発明のさらなる態様は、
－個人消費用に、食用及びカスタマイズされた形状を生成すべく、植物由来の分散物を３Ｄプリンティング用食用インクとして使用すること、
－産業規模の食品生産用に、食用及びカスタマイズされた形状を生成すべく、植物由来の分散物を３Ｄプリンティング用食用インクとして使用すること、
－植物由来の食用インクを生成すべく、インク材料を、機械的、酵素的及び／又は化学的な処理ステップを用いて処理すること、
－植物由来の分散物に含まれる塩分濃度及び／又は酸度及び／又は熱量を調整すること、
－植物由来の食用インクを用いて、ユーザが規定する熱量を含有する３Ｄプリンティング食品を作り上げることであって、該３Ｄプリンティング食品は、個人消費用に製造されるか、又は産業規模の食品製造プロセスの一部であること、及び／又は、
－基材上に堆積される食品成分を架橋すること、具体的には、３Ｄプリントされた物を食用バインダ及び／又は熱で処理すること、
を含む。

植物由来の食用インクは、好ましくは、液体（水状）及び／又は油媒体中に分散物を含み、繊維は、長さ約１～５０００μｍ及び幅約１０ｎｍ～１０００μｍを有し、粘度は、２１℃において１～２５０Ｐａ・ｓ（２５００００ｃＰ）であり且つ／又は固形分が約１％～８０％である。植物由来の食用インクは、好ましくは、架橋を目的として、且つ／又は食用インクの流動特性に寄与するために、親水コロイド又は増粘ゲル化剤などの追加的な植物源を含む。

食品製造装置及びその実施形態の文脈で開示される特徴は、本発明の食品製造方法の好ましい特徴を表すものでもあり、逆もまた同様である。上述の、具体的には食品製造装置の設定に関わる態様、発明の特徴及び好ましい特徴、並びに該装置に関連して説明されている個々のコンポーネントの大きさ及び組成は、食品製造方法にも当てはまり得る。先に述べた本発明の好ましい実施形態、変形形態及び特徴は、例えば実際の用途の要件に依存して、互いに組み合わせることが可能である。

以下、本発明のさらなる詳細及び利点について、概略的に示される添付の図面を参照して説明する。

本発明の第１の実施形態に係る食品製造装置及び方法の特徴を示す。 本発明のさらなる一実施形態に係る食品製造装置及び方法の特徴を示す。 本発明の単一分岐の実施形態の平面図である。 本発明の複数分岐の実施形態の平面図である。

以下、本発明の好ましい実施形態の特徴を、特にコンベヤベルト上に食品を堆積することに関連して説明する。ただし、本発明の実装は、コンベヤベルトの、キャリア基材としての使用に限定されるものではなく、複数の堆積モジュールが配置される長手方向経路に沿って移動可能な他のキャリア基材との共用が可能である。諸図は、食品製造装置の堆積モジュール及びさらなるコンポーネントの配置を例示的に示している。実際には、堆積モジュール及びさらなるコンポーネントの数、幾何学的形状、分布及び配置は、用途の要件に依存して変更されることが可能である。食品成分、レシピ及び製造されるべき食品についての詳細は、３Ｄプリンティングによる従来の食品製造技術からそれ自体既知であるという理由で省略する。

図１によれば、食品製造装置１００は、可動のキャリア基材１０と、複数の堆積モジュール２１を備える堆積デバイス２０と、キャリア基材１０を駆動するコンベヤデバイス３０と、収集デバイス４０と、硬化モジュール５０と、圧縮モジュール６０と、コンディショニングシステム７０と、カメラデバイス８０と、コンポーネント１０～８０と接続される制御デバイス９０とを備える。

キャリア基材１０は、２つの案内輪１４の間で長手基材方向（ｘ方向）に延びるコンベヤベルト１１を備える。一方の案内輪１４は、例えば電気モータを含むコンベヤデバイス３０で駆動される。コンベヤベルト１１の上面の長さ及び幅は、用途の要件に依存して選択される。好ましい例の場合、ｘ方向の長さは、数ｄｍ、例えば０．３ｍから、数ｍ、例えば１０ｍ以上までの範囲で選択され得、ｙ方向の幅は、数ｃｍから数ｄｍまでの範囲で選択され得る。コンベヤベルト１１は、例えばプラスチック材料のような可撓性材料製である。コンベヤベルト１１は、１枚のベルトで作られ得る。あるいは、コンベヤベルト１１は、具体的には紙又はフィルム材料のような食品キャリア材料を伴う多層構造を有してもよい。最上層として、別個のリザーバから消耗品として供給され得る食品キャリア材料層が供給され得、該食品キャリア材料層は、キャリア基材１０から、製造された食品１又はその断片と共に分離され得る。

堆積デバイス２０は、複数の堆積モジュール２１を備える。実際の例の場合、堆積モジュール２１の数は、用途の要件に依存して、例えば２～１００の範囲で選択される。各堆積モジュール２１は、制御デバイス９０と接続される。制御デバイス９０は、製造されるべき食品１のレシピによって規定される所定の操作プロトコルに従って、堆積モジュール２１を動作させるように構成される。

各堆積モジュール２１は、少なくとも１つの押出デバイス２２及び／又は少なくとも１つの液滴定量吐出デバイス２３を備える。各押出デバイス及び／又は各液滴定量吐出デバイスは、キャリア基材１０上へ堆積されるべき食品成分を収容する関連の物質リザーバ（不図示）と接続される。押出デバイス及び／又は液滴定量吐出デバイスは、生体材料を３Ｄプリントし且つ／又は取り扱う従来技術から知られているように構成されることが可能である。一例として、押出デバイスは、例えば国際公開第２０１８／１３２０５７号（３Ｄバイオプリンタ、３Ｄバイオプリンティングツールヘッド及び構造物を３Ｄバイオプリントする方法）に記述されている、例えばＢＩＯ Ｘ（登録商標）３Ｄバイオプリンタであり、液滴定量吐出デバイスは、例えばＮａｔｕｒｅ ｍｅｔｈｏｄｓ，１４（２），１６７－１７３（２０１７）におけるＺａｈｎほか著“Ｓｃａｌａｂｌｅ ｗｈｏｌｅ－ｇｅｎｏｍｅ ｓｉｎｇｌｅ－ｃｅｌｌ ｌｉｂｒａｒｙ ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ｗｉｔｈｏｕｔ ｐｒｅａｍｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎ”に記述されている、例えばｓｃｉＦＬＥＸＡＲＲＡＹＥＲ（登録商標）又はｃｅｌｌｅｎＯＮＥ（登録商標）システムである。

ある好ましい実施形態の場合、食品製造装置１００は、ｓｃｉＦＬＥＸＡＲＲＡＹＥＲ Ｓ１００（製造業者Ｓｃｉｅｎｉｏｎ ＡＧ、ドイツ）型の堆積システムを用いて実装されることが可能である。ｓｃｉＦＬＥＸＡＲＲＡＹＥＲ Ｓ１００システムは、一連の液滴定量吐出デバイスを備えるが、本発明の実際の用途では、液滴定量吐出デバイスのうちの１つ以上が押出デバイスで置き換えられ得る。

収集デバイス４０は、概して、キャリア基材１０の下流端に一部分を含む。収集デバイス４０は、好ましくはキャリア基材１０の平面内の一平面（ｘ－ｙ平面）において動作される切断デバイス４１を備える。切断デバイス４１は、製造された食品１の連なりを断片１Ａに分離するためにｚ方向に移動可能な切断刃を含む。切断デバイス４１は、制御デバイス９０で制御される。食品の断片は、例えば所定の製造プロトコルに従って等サイズで切断された部分、又はオンデマンドプロトコルに基づいて可変サイズで切断された部分である。

さらに、収集デバイス４０は、食品１の断片を収集するように配置される収集容器４３を含む。収集容器４３は、単に簡略式に示されている。実際の用途の場合、食品１の断片は、最終的に、消費者へ販売されるべく輸送容器へ詰め込まれることが可能である。

コンディショニングシステム７０は、長手基材方向（ｘ方向）に沿って配置され且つコンベヤベルト１１を収容する単一の容器又は複数の容器を備える。各容器は、キャリア基材１０上の堆積させる場所において局所的な調整雰囲気を提供するように配置される。この目的に沿って、各容器は、温度制御装置及び／又は湿度制御装置と接続される。さらに、コンディショニングシステム７０の各容器は、キャリア基材１０に沿って無菌環境を提供するように適合化されることが可能である。コンディショニングシステム７０は、コンベヤベルト１１の上流端における先頭の堆積モジュール２１から、コンベヤベルト１１の下流端に近い硬化モジュール５０まで延びるように配置されることが可能である。あるいは、コンディショニングシステム７０は、コンベヤベルト１１の端にまで、収集デバイス４０を更に包含して延長され得る。効果的には、これは、収集容器４３に詰め込まれるまで、キャリア基材に沿った製造チェーン全体に渡って無菌環境を提供することを可能にする。

硬化モジュール５０は、好ましくは、加熱デバイスを含む。硬化モジュール５０によって、食品１の温度は、例えば４～４００℃の範囲まで上昇され得る。上昇された温度においては、食品１内の食品成分の接合が促進される。図１の図から外れるが、硬化モジュール５０がコンベヤベルト１１の下流端の近くに配置されることは、必ずしも必要でない。硬化モジュール５０は、コンベヤベルト１１に沿った別の位置に、例えば２つの堆積モジュール２１の間に配置されることが可能である。さらに、硬化モジュール５０は、必要に応じて複数で提供され且つ動作され得る。さらなる改変として、硬化モジュール５０がコンベヤベルト１１の上に配置される必要はない。あるいは、硬化モジュール５０は、例えば、食品１が堆積されるコンベヤベルト１１の下に配置されて、キャリア基材１０へと一体化され得る。

圧縮モジュール６０は、食品１の密度を高めるように配置されるローラを備える。圧縮モジュール６０のローラを用いて、食品１のｚ方向の厚さが調整され得る。圧縮モジュール６０のローラには、その円周面上に表面構造体が備えられ得る。表面構造体により、食品１の厚さは、例えばｙ方向に沿って厚さが低減される線断面（切断線）を提供するように、ｘ方向に沿って改変されることが可能である。

カメラデバイス８０は、食品１を監視するために、例えば、その均質性又は色を調べるために配置される。カメラデバイス８０は、最後の堆積モジュール２１の下流に設けられることが可能である。代替的に、又は追加的に、カメラデバイスは、堆積モジュールの間に、又は圧縮モジュール６０若しくは硬化モジュール５０の下流に配置されることが可能である。カメラデバイス８０は、制御デバイス９０と接続される。堆積モジュール２１、コンベヤデバイス３０、切断デバイス４１、硬化モジュール５０又は圧縮モジュール６０は、カメラデバイス８０の画像信号に依存して制御され得る。

食品製造装置１００を操作するために、食品成分が堆積モジュール２１のリザーバへ装填される。キャリア基材１０の動き（矢印参照）は、コンベヤデバイス３０によって駆動される。堆積モジュール２１は、食品１が１層ずつ塗布されるように、食品成分をコンベヤベルト１１の表面へ堆積すべく操作される。コンベヤデバイス３０の操作により、食品１は、収集デバイス４０に向かってｘ方向へ連続的又は断続的に輸送される。輸送の間、食品１は、カメラデバイス８０で品質を監視される。さらに、食品１は、圧縮モジュール６０で圧縮され、且つ最終的に、硬化モジュール５０で硬化される。食品１の断片は、切断デバイス４１で切断されて、収集容器４３で収集される。

図２は、食品製造装置１００の代替実施形態の特徴を示す。食品製造装置１００は、基本的には、図１を参照して説明したように、キャリア基材１０と、堆積デバイス２０と、コンベヤデバイス３０と、収集デバイス４０と、硬化モジュール５０と、圧縮モジュール６０と、コンディショニングシステム７０と、カメラデバイス８０と、制御デバイス９０とで構成される。図１とは異なり、図２の実施形態は、収集デバイス４０内にパスマシン４２を含む。したがって、落下される食品１は、収集容器４３内に収集されることが可能である。図１の実施形態とのさらなる相違として、圧縮モジュール６０は、スタンプ圧縮機を備える。

図３及び図４は、本発明に係る食品製造装置１００の単一分岐のキャリア基材の実施形態（図３）及び複数分岐のキャリア基材の実施形態（図４）を示す。図３及び図４は、平面図を呈し、ｘ－ｙ平面が描画平面内にある。

図３によれば、単一のコンベヤベルト１１が提供されている。コンベヤベルト１１の長さに沿って、図１及び２に示すように、複数の堆積モジュール２１、コンポーネント５０、６０及び８０、並びに収集デバイス４０が配置されている。

図４によれば、最初のコンベヤベルト１１が、３つのコンベヤベルト１１、１２及び１３に分割され、堆積モジュール２１は、別々のコンベヤベルト１１、１２及び１３の各々の拡張部に沿って配置されている。図４では、明確を期して、硬化モジュール５０、圧縮モジュール６０及びカメラデバイス８０のような追加コンポーネントが示されていない。この実施形態では、製造されるべき食品の組成に影響を与える追加の自由度が達成される。

図４の代替例として、コンベヤベルト１３を備えるキャリア基材分岐のような、分岐のうちの１つは、堆積モジュールなしに、処理モジュールのみを備えて構成されてもよい。処理モジュールは、例えば、さらなる熱及び／又は圧力の印加用に、又は食品の化学処理用に構成されてもよい。

上述の明細書本文、図面及び特許請求の範囲において開示されている本発明の特徴は、本発明をその様々な実施形態において実装する上で、個々に、組合せ又は部分的組合せにおいて、重要であり得る。

１ 食品
１０ キャリア基材
１１ コンベヤベルト
１２ コンベヤベルト
１３ コンベヤベルト
１４ 案内輪
２０ 堆積デバイス
２１ 堆積モジュール
２２ 押出デバイス
２３ 液滴定量吐出デバイス
３０ コンベヤデバイス
４０ 収集デバイス
４１ 切断デバイス
４２ パスマシン
４３ 収集容器
５０ 硬化モジュール
６０ 圧縮モジュール
７０ コンディショニングシステム
８０ カメラデバイス
９０ 制御デバイス
１００ 食品製造装置

Claims (19)

1. 食品（１）、具体的には肉又は代替肉製品（１）を３Ｄプリンティングプロセスで製造するように構成されている食品製造装置（１００）であって、
   －長手基材方向（ｘ）に沿って延びており、且つ前記食品（１）を収容するように適合化されている可動のキャリア基材（１０）と、
   －前記キャリア基材（１０）の前記長手基材方向（ｘ）に沿って配置される複数の堆積モジュール（２１）を備える堆積デバイス（２０）であって、各堆積モジュール（２１）は、前記食品（１）の成分を前記キャリア基材（１０）上に堆積するように配置される、堆積デバイス（２０）と、
   －前記キャリア基材（１０）を前記長手基材方向（ｘ）沿いに前記堆積モジュール（２１）に対して動かすように配置されているコンベヤデバイス（３０）と、
   －前記食品（１）を収集するように配置されている収集デバイス（４０）と、
   を備える食品製造装置（１００）。
2. －前記キャリア基材（１０）は、少なくとも１つのコンベヤベルト（１１、１２、１３）
   を備える、請求項１に記載の食品製造装置。
3. －前記少なくとも１つのコンベヤベルト（１１、１２、１３）は、食品キャリア材料製の上面を有し、且つ、
   －前記収集デバイス（４０）は、前記食品（１）を前記食品キャリア材料と共に収集するように配置される、
   請求項２に記載の食品製造装置。
4. －前記コンベヤデバイス（３０）は、連続運転用に適合化される、
   請求項１～３のいずれか一項に記載の食品製造装置。
5. －前記キャリア基材（１０）は、少なくとも１つの交差部を介して接続されている複数のコンベヤベルト（１１、１２、１３）を備え、前記コンベヤベルト（１１、１２、１３）は各々、キャリア基材分岐を提供し、且つ前記堆積モジュール（２１）は、前記キャリア基材分岐に沿って配置される、
   請求項１～４のいずれか一項に記載の食品製造装置。
6. 前記キャリア基材分岐のうちの少なくとも１つは、堆積モジュール（２１）のない貯蔵分岐である、
   請求項５に記載の食品製造装置。
7. －少なくとも１つの押出デバイス（２２）は、前記食品（１）の主成分を堆積するように適合化され、且つ／又は、
   －少なくとも１つの液滴定量吐出デバイス（２３）は、前記食品（１）の主成分を堆積するように、且つ／又は前記食品（１）の主成分へ添加物を堆積するように適合化される、
   請求項１～６のいずれか一項に記載の食品製造装置。
8. －前記キャリア基材（１０）上の前記成分又は完成した前記食品（１）を、物理的処理及び化学的処理の少なくとも一方によって局所的に硬化するように配置されている少なくとも１つの硬化モジュール（５０）、具体的には少なくとも１つの加熱デバイス、
   －前記キャリア基材（１０）上の前記成分又は完成した前記食品（１）を、圧力を印加することによって局所的に圧縮するように配置されている少なくとも１つの圧縮モジュール（６０）、
   －湿度及び／又は温度が制御された環境を前記キャリア基材（１０）の周囲に提供するように適合化されているコンディショニングシステム（７０）、及び、
   －前記キャリア基材（１０）及び前記堆積モジュール（２１）のうちの少なくとも一方を監視するように配置されている少なくとも１つのカメラデバイス（８０）、
   のうちの少なくとも１つを更に備える、請求項１～７のいずれか一項に記載の食品製造装置。
9. －前記収集デバイス（４０）は、前記キャリア基材（１０）の下流端に配置されている少なくとも１つの切断デバイス（４１、４２）を備え、
   －前記少なくとも１つの切断デバイスは、ブレードマシン（４１）及びパスマシン（４２）のうちの少なくとも一方を含む、
   請求項１～８のいずれか一項に記載の食品製造装置。
10. 食品（１）、具体的には肉又は代替肉製品を製造する方法であって、
    －キャリア基材（１０）を該キャリア基材（１０）の長手基材方向（ｘ）に沿って動かすステップと、
    －前記長手基材方向（ｘ）に沿って配置される、堆積デバイス（２０）の複数の堆積モジュール（２１）を用いて、前記食品（１）の成分を前記キャリア基材（１０）上に連続して堆積するステップと、
    －前記キャリア基材（１０）の下流端で前記食品（１）を収集するステップと、
    を含む方法。
11. －前記食品（１）は、連続的に製造される、
    請求項１０に記載の方法。
12. －前記食品（１）は、完全に、液滴定量吐出によって製造される、
    請求項１０又は１１に記載の方法。
13. －前記キャリア基材（１０）上の前記成分又は完成した前記食品（１）を、物理的処理及び化学的処理の少なくとも一方によって局所的に硬化するステップ、
    －前記キャリア基材（１０）上の前記成分又は完成した前記食品（１）を、圧力を印加することによって局所的に圧縮するステップ、
    －湿度及び／又は温度が制御された環境を前記キャリア基材（１０）の周囲に提供するステップ、及び、
    －前記キャリア基材（１０）及び前記堆積モジュール（２１）のうちの少なくとも一方を監視するステップ、
    のうちの少なくとも１つを更に含む、請求項１０～１２のいずれか一項に記載の方法。
14. 前記食品（１）を製造する間、
    －前記食品（１）の前記成分の温度が、４℃～１００℃の範囲内であって、好ましくは、１５℃～３０℃の範囲内である条件、及び、
    －プリンティング圧力が、１～３５００ｋＰａの範囲内であって、好ましくは、１０００ｋＰａ未満である条件、
    のうちの少なくとも一方が満たされる、請求項１０～１３のいずれか一項に記載の方法。
15. －前記食品（１）を収集するステップは、前記食品（１）を前記キャリア基材（１０）の下流端で切断することを含む、請求項１０～１４のいずれか一項に記載の方法。
16. －前記食品（１）の前記成分は、前記食品（１）を製造する間にオンデマンド制御によって選択される、
    請求項１０～１５のいずれか一項に記載の方法。
17. －前記食品（１）の前記成分が含有する塩分濃度、酸度及び熱量のうちの少なくとも１つを調整することと、
    －前記食品（１）の収集を、現行製造されている前記食品（１）に依存して制御することと、
    を更に含む、請求項１６に記載の方法。
18. －前記食品（１）の前記成分は、前記食品（１）の厚さが前記食品（１）の長手方向の延びに沿って変わるように堆積される、
    請求項１０～１７のいずれか一項に記載の方法。
19. 前記食品（１）の前記成分は、
    －具体的には植物由来の食用インクを産出すべく機械的、酵素的及び／又は化学的な処理ステップにより調製される植物由来の食用プリンティング分散物、
    －穀物、マメ科作物、プランテン、根菜及び塊茎作物に含まれる炭水化物、野菜、果物及び全粒穀物に含まれる繊維、ピーナッツ、大豆、セイヨウアブラナ、ヒマワリ及びココナッツに含まれる脂肪、豆、ヒラマメ、大豆、グリーンピース、ササゲ、キノア及びピーナッツに含まれる植物性タンパク質、並びに、果物及び野菜及び／又は栄養補助食品由来のビタミン及びミネラルなどの、１つ以上の植物源由来の炭水化物、脂質、タンパク質、繊維、ビタミン及びミネラル、
    －架橋剤、
    －堆積される間の前記成分の流動特性を凝固させる、具体的にはゲランガム親水コロイドのような親水コロイド又は増粘ゲル化剤である作用剤、
    －粘性が２１℃において１～２５０Ｐａ・ｓ（２５００００ｃＰ）であり且つ／又は固形分が約１～８０％の範囲内である、液体媒体及び／又は油媒体中の分散物、
    －長さ約１～５０００μｍ及び幅約１０ｎｍ～１０００μｍの繊維、
    －ＶＩＳＣＡＲＩＮ（登録商標）、ＧＥＬＣＡＲＩＮ（登録商標）、ＬＡＣＴＡＲＩＮ（登録商標）及び／又はＬＡＣＴＯＧＥＬＩ（登録商標）などのカラギーナン親水コロイド、並びに、
    －具体的にはセルロースナノフィブリル、セルロースガム及びカルボキシメチルセルロースであるセルロース誘導体、
    のうちの少なくとも１つを含有する、請求項１０～１８のいずれか一項に記載の方法。

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