KR102493727B1 - 온도 변화에 따른 노즐 내부 식료품의 경화 또는 누출 방지를 위한 3d 푸드 프린터용 헤드 - Google Patents

온도 변화에 따른 노즐 내부 식료품의 경화 또는 누출 방지를 위한 3d 푸드 프린터용 헤드 Download PDF

Info

Publication number
KR102493727B1
KR102493727B1 KR1020200111229A KR20200111229A KR102493727B1 KR 102493727 B1 KR102493727 B1 KR 102493727B1 KR 1020200111229 A KR1020200111229 A KR 1020200111229A KR 20200111229 A KR20200111229 A KR 20200111229A KR 102493727 B1 KR102493727 B1 KR 102493727B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
nozzle
food
temperature
housing
cartridge
Prior art date
Application number
KR1020200111229A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102493727B9 (ko
KR20220029199A (ko
Inventor
이산홍
김화정
이일락
이상훈
Original Assignee
(주) 엘에스비
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by (주) 엘에스비 filed Critical (주) 엘에스비
Priority to KR1020200111229A priority Critical patent/KR102493727B1/ko
Publication of KR20220029199A publication Critical patent/KR20220029199A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102493727B1 publication Critical patent/KR102493727B1/ko
Publication of KR102493727B9 publication Critical patent/KR102493727B9/ko

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23P—SHAPING OR WORKING OF FOODSTUFFS, NOT FULLY COVERED BY A SINGLE OTHER SUBCLASS
    • A23P20/00—Coating of foodstuffs; Coatings therefor; Making laminated, multi-layered, stuffed or hollow foodstuffs
    • A23P20/20—Making of laminated, multi-layered, stuffed or hollow foodstuffs, e.g. by wrapping in preformed edible dough sheets or in edible food containers
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23G—COCOA; COCOA PRODUCTS, e.g. CHOCOLATE; SUBSTITUTES FOR COCOA OR COCOA PRODUCTS; CONFECTIONERY; CHEWING GUM; ICE-CREAM; PREPARATION THEREOF
    • A23G1/00—Cocoa; Cocoa products, e.g. chocolate; Substitutes therefor
    • A23G1/30—Cocoa products, e.g. chocolate; Substitutes therefor
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23L—FOODS, FOODSTUFFS, OR NON-ALCOHOLIC BEVERAGES, NOT COVERED BY SUBCLASSES A21D OR A23B-A23J; THEIR PREPARATION OR TREATMENT, e.g. COOKING, MODIFICATION OF NUTRITIVE QUALITIES, PHYSICAL TREATMENT; PRESERVATION OF FOODS OR FOODSTUFFS, IN GENERAL
    • A23L3/00—Preservation of foods or foodstuffs, in general, e.g. pasteurising, sterilising, specially adapted for foods or foodstuffs
    • A23L3/26—Preservation of foods or foodstuffs, in general, e.g. pasteurising, sterilising, specially adapted for foods or foodstuffs by irradiation without heating
    • A23L3/28—Preservation of foods or foodstuffs, in general, e.g. pasteurising, sterilising, specially adapted for foods or foodstuffs by irradiation without heating with ultraviolet light
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y30/00—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y40/00—Auxiliary operations or equipment, e.g. for material handling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y70/00—Materials specially adapted for additive manufacturing
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23P—SHAPING OR WORKING OF FOODSTUFFS, NOT FULLY COVERED BY A SINGLE OTHER SUBCLASS
    • A23P20/00—Coating of foodstuffs; Coatings therefor; Making laminated, multi-layered, stuffed or hollow foodstuffs
    • A23P20/20—Making of laminated, multi-layered, stuffed or hollow foodstuffs, e.g. by wrapping in preformed edible dough sheets or in edible food containers
    • A23P20/25—Filling or stuffing cored food pieces, e.g. combined with coring or making cavities
    • A23P2020/253—Coating food items by printing onto them; Printing layers of food products
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P60/00—Technologies relating to agriculture, livestock or agroalimentary industries
    • Y02P60/80—Food processing, e.g. use of renewable energies or variable speed drives in handling, conveying or stacking
    • Y02P60/85—Food storage or conservation, e.g. cooling or drying

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Nutrition Science (AREA)
  • Coating Apparatus (AREA)
  • Confectionery (AREA)

Abstract

본 발명은 온도 변화에 따른 노즐 내부 식료품의 경화 또는 누출 방지를 위한 3D 푸드 프린터용 헤드에 관한 것으로서, 서로 다른 식료품이 내부에 저장되도록 형성되며 하단에는 노즐이 장착되고 상단에는 피스톤이 형성된 다수 개의 카트리지와, 카트리지를 수용할 수 있도록 상부에 다수 개의 홀이 형성되어 있으며, 이송수단에 의해 3차원으로 이송되어 피스톤을 가압하여 식료품을 토출시키는 하우징과, 하우징의 중앙에 형성되어 카트리지에 열을 가하여 내부에 형성된 식료품이 용융된 상태로 유지되도록 하는 고온히터를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

온도 변화에 따른 노즐 내부 식료품의 경화 또는 누출 방지를 위한 3D 푸드 프린터용 헤드{A head for 3D food printer to prevent curing or leakage of food in the nozzle due to temperature change}
본 발명은 온도 변화에 따른 노즐 내부 식료품의 경화 또는 누출 방지를 위한 3D 푸드 프린터용 헤드에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 노즐이 냉각되어 노즐내부에서 식료품이 굳어 막히는 것을 방지하면서 과열에 의해 식료품이 용융되어 중력에 의해 누출되는 것을 방지하기 위한 온도 변화에 따른 노즐 내부 식료품의 경화 또는 누출 방지를 위한 3D 푸드 프린터용 헤드에 관한 것이다.
일반적으로 3D 푸드 프린터는 식품 재료를 활용하여 3차원으로 입체 형상으로 제조하는 장치를 의미하며, 식품 재료를 녹인 상태로 베드에 적층시킴으로써 원하는 형태의 음식물을 제조할 수 있게 된다.
3D 푸드 프린터에 사용되는 대표적인 식료품은 초콜릿이며, 초콜릿은 토출되기전 열에 의해 가열되어 용융된 상태로 저장되게 되며, 별도의 압출기구에 의해 가압되면서 노즐을 통해 식료품이 제조되는 베드 상부면에 적층되면서 형상이 만들어지게 된다.
이때 초콜릿은 용융된 상태로 토출되면서 입력된 좌표에 따라 3차원으로 이동되어 입체적인 형상으로 적층되게 되고, 베드에 적층된 초콜릿은 온도에 의해 냉각되어 굳어지면서 출력된 형상대로 모양을 유지할 수 있게 된다.
이때 베드에 적층된 초콜릿이 냉각될 수 있도록 하기 위해 3D 푸드 프린터 내부는 온도가 낮은 상태로 유지되는데, 3D 푸드 프린터 내부의 냉각온도가 낮은 경우 노즐 온도에 영향을 주면서 노즐이 냉각되어 노즐 내부에 잔존하는 초콜릿이 굳어져 배출되지 못하는 문제점이 있었다.
반대로 초콜릿의 가열온도가 너무 높은 경우 초콜릿의 점도가 낮아지면서 노즐에서 쉽게 토출될 수 있게 되며, 이 경우 압출되지 않은 상태에서도 중력에 의해 배출되어 초콜릿이 낭비되는 문제점이 있었다.
또한 종래의 3D 푸드 프린터의 경우 용융된 초콜릿의 온도가 높아 베드에 토출되면 이미 적층된 식료품에 온도 영향을 주면서 적층체가 무너져 내리는 문제점이 있었다.
한국특허 공개번호 제10-2019-0070154호
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 노즐에서 토출되는 식료품이 냉각되거나 과열되지 않도록 방지하여 냉각에 의한 노즐 내부의 막힘 현상이나 과열에 의한 누출현상을 방지할 수 있는 온도 변화에 따른 노즐 내부 식료품의 경화 또는 누출 방지를 위한 3D 푸드 프린터용 헤드를 제공하는 것이다.
또한 본 발명의 다른 목적은 노즐의 온도를 실시간으로 측정하여 설정된 온도 범위를 넘어서면 가열 또는 냉각시켜 일정한 온도로 유지시킬 수 있는 온도 변화에 따른 노즐 내부 식료품의 경화 또는 누출 방지를 위한 3D 푸드 프린터용 헤드를 제공하는 것이다.
또한 본 발명의 다른 목적은 토출되는 식료품 및 베드에 적층된 식료품을 동시에 냉각시켜 적층된 식료품이 온도에 의해 무너지는 것을 방지할 수 있는 온도 변화에 따른 노즐 내부 식료품의 경화 또는 누출 방지를 위한 3D 푸드 프린터용 헤드를 제공하는 것이다.
또한 본 발명의 다른 목적은 식료품이 토출될 때 식료품 내부에 잔존하는 세균을 살균하여 제조된 식품을 안전하게 먹을 수 있는 온도 변화에 따른 노즐 내부 식료품의 경화 또는 누출 방지를 위한 3D 푸드 프린터용 헤드를 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 온도 변화에 따른 노즐 내부 식료품의 경화 또는 누출 방지를 위한 3D 푸드 프린터용 헤드는 서로 다른 식료품이 내부에 저장되도록 형성되며 하단에는 노즐이 장착되고 상단에는 피스톤이 형성된 다수 개의 카트리지와, 카트리지를 수용할 수 있도록 상부에 다수 개의 홀이 형성되어 있으며, 이송수단에 의해 3차원으로 이송되어 피스톤을 가압하여 식료품을 토출시키는 하우징과, 하우징의 중앙에 형성되어 카트리지에 열을 가하여 내부에 형성된 식료품이 용융된 상태로 유지되도록 하는 고온히터를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 온도 변화에 따른 노즐 내부 식료품의 경화 또는 누출 방지를 위한 3D 푸드 프린터용 헤드의 하우징의 하부면에 형성되며, 카트리지의 하단에 형성된 노즐을 감싸 노출되는 면적을 감소시켜 노즐이 온도 변화를 감소시키는 노즐커버를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 온도 변화에 따른 노즐 내부 식료품의 경화 또는 누출 방지를 위한 3D 푸드 프린터용 헤드의 하우징의 하부면에 형성되며, 노즐 외면을 고온히터보다 낮은 온도로 열을 가하여 노즐 내부에 흐르는 유체가 굳지 않도록 방지하는 저온히터를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 온도 변화에 따른 노즐 내부 식료품의 경화 또는 누출 방지를 위한 3D 푸드 프린터용 헤드의 하우징 하부면에 형성되며, 노즐에서 토출되는 식료품을 향해 냉풍을 조사하여 토출 및 적층된 식료품을 냉각시키는 냉각유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 온도 변화에 따른 노즐 내부 식료품의 경화 또는 누출 방지를 위한 3D 푸드 프린터용 헤드의 하우징의 하부면에 형성되며, 노즐에서 토출되거나 적층된 식료품을 향해 자외선을 조사하여 식료품에 잔존하는 세균을 살균하는 살균유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 온도 변화에 따른 노즐 내부 식료품의 경화 또는 누출 방지를 위한 3D 푸드 프린터용 헤드에 의하면, 노즐에서 토출되는 식료품이 냉각되거나 과열되지 않도록 방지하여 냉각에 의한 노즐 내부의 막힘 현상이나 과열에 의한 누출현상을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명에 따른 온도 변화에 따른 노즐 내부 식료품의 경화 또는 누출 방지를 위한 3D 푸드 프린터용 헤드에 의하면, 노즐의 온도를 실시간으로 측정하여 설정된 온도 범위를 넘어서면 가열 또는 냉각시켜 일정한 온도로 유지시킬 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명에 따른 온도 변화에 따른 노즐 내부 식료품의 경화 또는 누출 방지를 위한 3D 푸드 프린터용 헤드에 의하면, 토출되는 식료품 및 베드에 적층된 식료품을 동시에 냉각시켜 적층된 식료품이 온도에 의해 무너지는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명에 따른 온도 변화에 따른 노즐 내부 식료품의 경화 또는 누출 방지를 위한 3D 푸드 프린터용 헤드에 의하면, 식료품이 토출될 때 식료품 내부에 잔존하는 세균을 살균하여 제조된 식품을 안전하게 먹을 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 온도 변화에 따른 노즐 내부 식료품의 경화 또는 누출 방지를 위한 3D 푸드 프린터용 헤드의 구성을 간략하게 도시한 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 온도 변화에 따른 노즐 내부 식료품의 경화 또는 누출 방지를 위한 3D 푸드 프린터용 헤드의 헤드 외형을 나타낸 사시도.
도 3은 본 발명에 따른 온도 변화에 따른 노즐 내부 식료품의 경화 또는 누출 방지를 위한 3D 푸드 프린터용 헤드의 헤드 내부 구조를 분리시켜 나타낸 조립도.
도 4는 본 발명에 따른 온도 변화에 따른 노즐 내부 식료품의 경화 또는 누출 방지를 위한 3D 푸드 프린터용 헤드의 헤드 내부 카트리지 부분을 절단한 모습을 나타낸 단면도.
도 5는 본 발명에 따른 온도 변화에 따른 노즐 내부 식료품의 경화 또는 누출 방지를 위한 3D 푸드 프린터용 헤드의 헤드 내부 중앙을 절단한 모습을 나타낸 단면도.
본 발명의 구체적 특징 및 이점들은 이하에서 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이에 앞서 본 발명에 관련된 기능 및 그 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 구체적인 설명을 생략하기로 한다.
본 발명은 온도 변화에 따른 노즐 내부 식료품의 경화 또는 누출 방지를 위한 3D 푸드 프린터용 헤드에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 노즐이 냉각되어 노즐내부에서 식료품이 굳어 막히는 것을 방지하면서 과열에 의해 식료품이 용융되어 중력에 의해 누출되는 것을 방지하기 위한 온도 변화에 따른 노즐 내부 식료품의 경화 또는 누출 방지를 위한 3D 푸드 프린터용 헤드에 관한 것이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참고로 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 온도 변화에 따른 노즐(210) 내부 식료품의 경화 또는 누출 방지를 위한 3D 푸드 프린터용 헤드(10)의 구성을 간략하게 도시한 구성도이고, 도 2는 본 발명에 따른 온도 변화에 따른 노즐(210) 내부 식료품의 경화 또는 누출 방지를 위한 3D 푸드 프린터용 헤드(10)의 헤드(10) 외형을 나타낸 사시도이며, 도 3은 본 발명에 따른 온도 변화에 따른 노즐(210) 내부 식료품의 경화 또는 누출 방지를 위한 3D 푸드 프린터용 헤드(10)의 헤드(10) 내부 구조를 분리시켜 나타낸 조립도이며, 도 4는 본 발명에 따른 온도 변화에 따른 노즐(210) 내부 식료품의 경화 또는 누출 방지를 위한 3D 푸드 프린터용 헤드(10)의 헤드(10) 내부 카트리지(200) 부분을 절단한 모습을 나타낸 단면도이다.
도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 온도 변화에 따른 노즐(210) 내부 식료품의 경화 또는 누출 방지를 위한 3D 푸드 프린터용 헤드(10)는 서로 다른 식료품이 내부에 저장되도록 형성되며 하단에는 노즐(210)이 장착되고 상단에는 피스톤(220)이 형성된 다수 개의 카트리지(200)와, 카트리지(200)를 수용할 수 있도록 상부에 다수 개의 홀이 형성되어 있으며, 이송수단에 의해 3차원으로 이송되어 피스톤(220)을 가압하여 식료품을 토출시키는 하우징(100)과, 하우징(100)의 중앙에 형성되어 카트리지(200)에 열을 가하여 내부에 형성된 식료품이 용융된 상태로 유지되도록 하는 고온히터(300)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
하우징(100)의 하부면에 형성되며, 카트리지(200)의 하단에 형성된 노즐(210)을 감싸 노출되는 면적을 감소시켜 노즐(210)이 온도 변화를 감소시키는 노즐커버(500)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
하우징(100)의 하부면에 형성되며, 노즐(210) 외면을 고온히터(300)보다 낮은 온도로 열을 가하여 노즐(210) 내부에 흐르는 유체가 굳지 않도록 방지하는 저온히터(600)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
하우징(100)은 각종 부재가 장착될 수 있도록 형성되는 것으로, 3D 푸드 프린터에 형성된 이송부(20)에 결합되게 되며, 이송부(20)의 동작에 따라 3차원으로 이송될 수 있도록 형성되어 있다.
하우징(100)은 사각형 형태로 이루어져 있으며 상부에는 카트리지(200)가 삽입될 수 있도록 관통되는 다수 개의 장착홀(110)이 형성되어 있으며, 중앙에는 카트리지(200)를 가열시키기 위한 고온히터(300)와, 고온히터(300)에서 발생된 열을 카트리지(200)로 전달하기 위한 방열판(310)을 삽입하기 위한 지지홈(120)이 형성되어 있다.
이때 지지홈(120)은 고온히터(300) 및 방열판(310)의 위치를 고정시키기 위해 완전히 관통되지 않고 바닥면이 형성되어 있도록 하는 것이 바람직하며, 이를 통해 하우징(100)의 하부면에 결합되는 단열판(400) 및 노즐커버(500)에 열을 전달하지 않도록 방지하는 것이 바람직하다.
하우징(100)의 하부면에는 하우징(100)에 삽입된 고온히터(300)에서 발생하는 열이 하부 방면으로 전달되지 않도록 방지하기 위한 단열판(400)이 형성되며, 단열판(400)의 하부면에는 카트리지(200)에 형성된 노즐(210)이 외부 공기에 의해 온도 영향을 받지 않도록 하기 위한 노즐커버(500)가 형성되게 된다.
하우징(100)의 하부면에는 방열판(310), 노즐커버(500)가 순차적으로 결합되게 되며, 방열판(310) 및 노즐커버(500)에는 카트리지(200)에 형성된 노즐(210)이 외부로 배출될 수 있도록 홀이 형성되어 있다.
카트리지(200)는 다수 개가 서로 다른 식료품을 저장한 상태로 하우징(100)에 삽입될 수 있도록 형성되어 있다.
이때 카트리지(200)는 시린지 형태로 이루어져 있으며, 내부에 분말 또는 고체 형태로 된 식료품이 저장될 수 있는 공간이 마련되고, 상단에는 3D 푸드 프린터의 압출부(30)와 연결되어 동력에 의해 수직으로 동작되는 피스톤(220)이 형성되어 있다.
피스톤(220)은 압출부(30)에 의해 카트리지(200) 내부로 삽입될 수 있게 되며, 피스톤(220)이 삽입됨에 따라 내부에 저장된 식료품은 하단에 형성된 노즐(210)을 통해 외부로 배출될 수 있게 된다.
또한 압출부(30)는 스텝모터를 이용하여 피스톤(220)을 승강시킬 수 있도록 형성되는데, 식료품을 가압하여 외부로 토출할 때는 피스톤(220)을 하강시키고 설정된 경로를 따라 어느 하나의 카트리지(200)에 저장된 식료품의 토출이 완료되면 피스톤(220)을 상부로 이동시켜 카트리지(200) 내부 압력을 음압으로 형성하여 내부 식료품이 배출되지 않도록 방지할 수 있게 된다.
또한 압출부(30)는 피스톤(220)의 상부와 결합되어 피스톤(220)을 수직으로 이동시키거나, 피스톤(220)의 기어를 형성한 후 래크와 피니언 구조에 의해 피스톤(220)을 수직으로 이송시킬 수 있도록 할 수도 있다.
고온히터(300)는 하우징(100)의 중앙에 위치되어 각 카트리지(200)에 저장된 식료품을 용융시켜 배출되기 용이한 상태로 유지시키기 위해 사용된다.
이때 고온히터(300)는 하우징(100)의 중앙에 위치되기 때문에 하우징(100)의 가장자리 부위의 카트리지(200) 외면은 중앙에 비해 열전달율이 감소되므로 열전달을 높이기 위해 십자 형태로 된 방열판(310)이 고온히터(300) 외면에 부착되게 된다.
즉, 고온히터(300)는 하우징(100)의 중앙에 위치되어 열을 발생시키게 되고, 고온히터(300)에서 발생된 열은 각 카트리지(200) 사이를 가로 지르는 십자 형태로 된 방열판(310)에 전달되게 되며, 방열판(310)을 통해 카트리지(200)에 열이 공급되어 내부에 저장된 식료품이 용융될 수 있게 된다.
보다 바람직하게는 카트리지(200)가 장착되는 하우징(100)의 내측면에 열전달율이 높은 물질로 형성하여 방열판(310)을 통해 전달되는 열이 카트리지(200)에 신속하게 전달할 수 있는 것이 바람직하다.
또한 카트리지(200) 내부는 식료품의 종류에 따라 녹는 온도가 달라지도록 하는 것이 바람직한데, 이를 위해 식료품이 저장되는 위치에 따라 열이 전달되는 열전달율을 감소시켜 서로 다른 온도가 전달되도록 구현할 수도 있다.
즉, 십자 형태로 된 방열판(310)의 길이를 서로 다르게 형성하여 낮은 온도에 녹는 식재료가 위치된 카트리지(200) 방향에는 방열판(310)의 길이를 짧게 형성하고, 높은 온도에서 녹는 식재료가 위치된 카트리지(200) 방향에는 방열판(310)의 길이를 길게 형성함으로써 각 카트리지(200)에 가해지는 온도를 다르게 조절할 수 있게 된다.
단열판(400)은 열전도가 낮은 물질로 형성되어 있어 고온히터(300)에 의해 발생된 열이 노즐커버(500)로 전달되지 않도록 방지하여 노즐커버(500)가 가열되는 것을 방지하기 위해 형성된다.
이때 단열판(400)에는 카트리지(200)의 하단에 형성된 노즐(210)만 외부로 돌출될 수 있도록 하기 위한 노즐홀(410)이 형성되어 있으며, 노즐홀(410)은 장착홀(110)보다 지름이 작게 형성되어 있으므로 카트리지(200)가 장착홀(110)에 삽입되면 노즐(210)만 외부로 돌출될 수 있게 된다.
노즐커버(500)는 단열판(400)의 하부에 위치되어 있으며 카트리지(200)의 노즐(210)이 위치되는 부위에 다수 개의 가열홀이 형성되어 있으며, 가열홀에는 노즐(210)에 열을 전달하기 위한 저온히터(600)가 삽입되게 된다.
저온히터(600)는 링 형태로 이루어져 있어 중앙에는 노즐(210)이 관통되어 외부로 노출될 수 있도록 형성되어 있으며, 노즐(210)의 온도에 따라 열을 가하거나 차단하여 노즐(210) 내부에 위치된 식재료가 굳거나 과열되지 않도록 방지하게 된다.
일반적으로 3D 푸드 프린터는 음식을 제조할 때 외부로부터 이물질이나 먼지가 유입되지 않도록 하기 위해 내부가 밀폐된 상태로 유지되어 있으며, 베드부(40)에는 용융된 식료품이 적층되었을 때 식재료가 굳을 수 있도록 낮은 온도로 유지되고 있다.
특히, 공기를 냉각시켜 저온 상태로 유지하게 되는데, 이때 냉각된 공기가 노즐(210)에 접촉되면 지름이 작게 형성된 노즐(210)은 면적이 작아 쉽게 냉각되면서 노즐(210) 내부에 있는 용융된 식재료가 쉽게 굳어질 수 있게 된다.
이에 따라 노즐커버(500)를 이용하여 1차로 노즐(210)이 냉각된 공기에 노출되는 면적을 감소시킴과 동시에 노즐(210) 외면에 저온히터(600)를 형성하여 노즐(210) 온도가 낮아졌을 때 저온히터(600)를 이용하여 노즐(210) 내부의 식료품이 굳어지지 않도록 방지할 수 있게 된다.
또한 고온히터(300)가 과열되어 카트리지(200) 내부 온도가 과도하게 상승된 경우 용융된 식료품의 온도가 증가되어 노즐(210)의 온도도 상승될 수 있게 되는데, 이 경우 저온히터(600)는 동작을 중지하여 냉각된 공기에 의해 노즐(210)온도가 저하될 수 있도록 할 수 있다.
여기서 초콜릿이 용융되는 온도를 기준으로 설명하면, 고온히터(300)는 카트리지(200) 내부 온도를 약 섭씨 30~40도 온도로 유지시키게 되며, 저온히터(600)는 노즐(210) 내부 온도를 섭씨 10~15도 온도로 유지시키게 된다.
고온히터(300)의 경우 카트리지(200) 내부 온도를 섭씨 30도 미만으로 유지시키는 경우 중심에 위치된 초콜릿이 녹지 않아 배출이 원활하지 않게 되며, 섭씨 40도 초과로 유지시키는 경우 초콜릿이 과열되어 점도가 낮아지는 문제점이 있으며, 특히 노즐(210)의 온도를 높여 압출되지 않은 상태에서 누출되는 문제점이 있다.
저온히터(600)의 경우 노즐(210) 내부 온도를 섭씨 10도 미만으로 유지시키게 되면 노즐(210) 내부의 온도가 저하되면서 초콜릿이 일부 경화되어 노즐(210)이 막히게 되며, 섭씨 15도를 초과하는 경우 카트리지(200)에서 가열된 초콜릿의 온도에 의해 노즐(210)의 온도가 상승되어 노즐(210) 내부 초콜릿이 누출될 수 있게 된다.
따라서 고온히터(300)는 카트리지(200)를 섭씨 35도 내외로 유지하는 것이 바람직하며, 저온히터(600)는 노즐(210)을 섭씨 12.5도 내외로 유지하는 것이 바람직하며, 이를 위해 카트리지(200)와 노즐(210) 외부에 온도를 측정하기 위한 온도센서가 구비되는 것이 바람직하다.
또한 노즐커버(500)의 경우 노즐(210)의 온도 영향을 받는 면적을 감소시키기 위해 노즐(210)이 외부로 돌출되는 면적을 감소시키게 되는데, 헤드(10)의 원점을 조절할 때 노즐(210)이 베드부(40)에 접촉될 수 있도록 노즐(210)의 끝단이 노즐커버(500)보다 외부로 돌출되어 있는 것이 바람직하다
또한 하우징(100)의 하부면에 형성되며, 노즐(210)에서 토출되거나 적층된 식료품을 향해 자외선을 조사하여 식료품에 잔존하는 세균을 살균하는 살균유닛(800)을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
살균유닛(800)은 자외선을 발생시키는 램프로 이루어져 있으며, 자외선을 노즐(210)에서 토출되는 식료품에 조사함으로써 식료품에 잔존하는 세균을 제거함으로써 안전하게 제조된 음식을 섭취할 수 있도록 하기 위한 것이다.
바람직하게는 노즐커버(500)의 가열홀 주위에 링 형태로 살균유닛(800)이 형성되어 노즐(210)에서 토출되는 식료품 및 베드부(40)에 적층된 식료품에 자외선을 조사하는 것이 바람직하며, 링형태로 형성되어 있는 경우 노즐(210) 자체도 살균이 가능하므로 토출되지 않은 노즐(210)은 지속적으로 자외선으로 살균소독 되도록 형성할 수도 있다.
또한 필요에 따라 베드부(40)에 별도의 자외선 조사 램프를 형성하여 적층되거나 노즐(210)에서 토출되는 식료품을 살균할 수도 있다.
도 5는 본 발명에 따른 온도 변화에 따른 노즐(210) 내부 식료품의 경화 또는 누출 방지를 위한 3D 푸드 프린터용 헤드(10)의 헤드(10) 내부 중앙을 절단한 모습을 나타낸 단면도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 온도 변화에 따른 노즐(210) 내부 식료품의 경화 또는 누출방지를 위한 3D 푸드 프린터용 헤드(10)는 하우징(100) 하부면에 형성되며, 노즐(210)에서 토출되는 식료품을 향해 냉풍을 조사하여 토출 및 적층된 식료품을 냉각시키는 냉각유닛(700)을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
냉각유닛(700)은 3D 푸드 프린터의 베드부(40) 주위에 형성된 저온의 공기를 흡입하여 하부 방면으로 배출하도록 형성되는데, 노즐(210)에서 토출되는 용융된 식재료의 온도를 낮춰 베드부(40)에 적층된 식료품과 접촉될 때 온도에 의해 적층된 식료품이 녹지 않도록 방지하여 적층된 형태를 유지기 위해 사용된다.
이를 위해 냉각유닛(700)은 노즐(210)이 형성된 노즐커버(500)의 중앙 내부에 위치되어 있으며 모터에 의해 고속으로 회전되어 공기를 배출하는 분사팬(710)과, 분사팬(710)에 의해 분사되는 공기를 하부 방면으로 배출시키는 분사관(720)과, 노즐커버(500)의 수평방면으로 형성되어 외부 공기가 분사팬(710)으로 공급될 수 있도록 형성되는 공급관(730)과, 분사팬(710) 주위에 형성되어 노즐(210)이 냉각되지 않도록 방지하는 단열링(740)으로 이루어진다.
분사팬(710)은 분사관(720)을 향해 공기를 밀어내도록 형성되어 있는데, 분사팬(710)이 동작되면 공기가 분사관(720)을 통해 하부로 배출되면서, 내부가 음압으로 형성되고 압력차이로 인해 노즐커버(500)에 형성된 공급관(730)을 통해 외부공기가 노즐커버(500) 내부로 인입될 수 있게 된다.
냉각된 공기가 노즐커버(500) 내부로 유입되면 노즐커버(500)의 중앙 부위는 온도가 저하되게 되는데, 주위의 노즐(210)은 도 4의 저온히터(600)에 의해 일정한 온도로 유지되고 있으므로 온도 변화를 감소시키기 위해 분사팬(710) 주위에는 단열링(740)을 형성하여 분사팬(710)에 의한 열전달을 감소키는 것이 바람직하다.
또한 공급관(730)을 통해 유입되는 공기에 의해 노즐커버(500) 내부 온도가 저하될 수 있게 되는데, 이를 이용하여 노즐(210)의 온도가 과도하게 상승되었을 경우 도 4의 저온히터(600) 동작을 중지시키고 분사팬(710)을 가동함으로써 공기에 의해 노즐(210)을 냉각시킬 수 있게 된다.
또한 냉각유닛(700)은 열전소자를 이용하여 노즐(210)을 저온으로 가열함과 동시에 냉각된 공기를 배출시킬 수 있도록 형성할 수도 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 온도 변화에 따른 노즐 내부 식료품의 경화 또는 누출 방지를 위한 3D 푸드 프린터용 헤드에 의하면, 노즐에서 토출되는 식료품이 냉각되거나 과열되지 않도록 방지하여 냉각에 의한 노즐 내부의 막힘 현상이나 과열에 의한 누출현상을 방지할 수 있고, 노즐의 온도를 실시간으로 측정하여 설정된 온도 범위를 넘어서면 가열 또는 냉각시켜 일정한 온도로 유지시킬 수 있으며, 토출되는 식료품 및 베드에 적층된 식료품을 동시에 냉각시켜 적층된 식료품이 온도에 의해 무너지는 것을 방지할 수 있고, 식료품이 토출될 때 식료품 내부에 잔존하는 세균을 살균하여 제조된 식품을 안전하게 먹을 수 있는 효과가 있다.
이상과 같이 본 발명은, 바람직한 실시 예를 중심으로 설명하였지만 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 특허청구범위에 기재된 기술적 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 또는 변형하여 실시할 수 있다. 따라서 본 발명의 범주는 이러한 많은 변형의 예들을 포함하도록 기술된 청구범위에 의해서 해석되어야 한다.
10 : 헤드 20 : 이송부
30 : 압출부 40 : 베드부
100 : 하우징 110 : 장착홀
120 : 지지홈 200 : 카트리지
210 : 노즐 220 : 피스톤
300 : 고온히터 310 : 방열판
400 : 단열판 410 : 노즐홀
500 : 노즐커버 510 : 가열홀
600 : 저온히터 700 : 냉각유닛
710 : 분사팬 720 : 분사관
730 : 공급관 740 : 단열링
800 : 살균유닛

Claims (5)

  1. 서로 다른 식료품이 내부에 저장되도록 형성되며 하단에는 노즐이 장착되고 상단에는 피스톤이 형성된 다수 개의 카트리지와;
    상기 카트리지를 수용할 수 있도록 상부에 다수 개의 홀이 형성되어 있으며, 이송수단에 의해 3차원으로 이송되어 상기 피스톤을 가압하여 식료품을 토출시키는 하우징과;
    상기 하우징의 중앙에 형성되어 상기 카트리지에 열을 가하여 내부에 형성된 식료품이 용융된 상태로 유지되도록 하는 고온히터와;
    상기 하우징에 삽입되며 중앙에는 상기 고온히터가 결합될 수 있도록 형성되고 상기 고온히터에서 발생된 열을 상기 카트리지로 전달하는 십자 형태로 된 방열판과;
    상기 하우징의 하부면에 형성되며, 상기 노즐 외면을 상기 고온히터보다 낮은 온도로 열을 가하여 상기 노즐 내부에 흐르는 유체가 굳지 않도록 방지하는 저온히터와;
    상기 하우징의 하부면에 형성되어 상기 저온히터가 삽입될 수 있도록 다수 개의 가열홀이 형성되고 상기 카트리지의 하단에 형성된 상기 노즐을 감싸 노출되는 면적을 감소시켜 상기 노즐이 온도 변화를 감소시키는 노즐커버와;
    상기 하우징의 하부면에 형성되어 상기 고온히터에서 발생하는 열이 상기 노즐커버로 전달되지 않도록 방지하는 단열판;을 포함하며,
    상기 방열판은 상기 다수 개의 카트리지에 각각 저장된 상기 식료품의 녹는 온도에 따라 열전달율이 달라지도록 십자 형태로 돌출되는 길이를 변경시켜 상기 다수 개의 카트리지 각각에 가해지는 온도를 서로 다르게 조절할 수 있는 것을 특징으로 하는
    온도 변화에 따른 노즐 내부 식료품의 경화 또는 누출 방지를 위한 3D 푸드 프린터용 헤드.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 하우징 하부면에 형성되며, 상기 노즐에서 토출되는 식료품을 향해 냉풍을 조사하여 토출 및 적층된 식료품을 냉각시키는 냉각유닛;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는
    온도 변화에 따른 노즐 내부 식료품의 경화 또는 누출 방지를 위한 3D 푸드 프린터용 헤드.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 하우징의 하부면에 형성되며, 상기 노즐에서 토출되거나 적층된 식료품을 향해 자외선을 조사하여 식료품에 잔존하는 세균을 살균하는 살균유닛;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는
    온도 변화에 따른 노즐 내부 식료품의 경화 또는 누출 방지를 위한 3D 푸드 프린터용 헤드.
KR1020200111229A 2020-09-01 2020-09-01 온도 변화에 따른 노즐 내부 식료품의 경화 또는 누출 방지를 위한 3d 푸드 프린터용 헤드 KR102493727B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200111229A KR102493727B1 (ko) 2020-09-01 2020-09-01 온도 변화에 따른 노즐 내부 식료품의 경화 또는 누출 방지를 위한 3d 푸드 프린터용 헤드

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200111229A KR102493727B1 (ko) 2020-09-01 2020-09-01 온도 변화에 따른 노즐 내부 식료품의 경화 또는 누출 방지를 위한 3d 푸드 프린터용 헤드

Publications (3)

Publication Number Publication Date
KR20220029199A KR20220029199A (ko) 2022-03-08
KR102493727B1 true KR102493727B1 (ko) 2023-01-31
KR102493727B9 KR102493727B9 (ko) 2024-01-11

Family

ID=80813183

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200111229A KR102493727B1 (ko) 2020-09-01 2020-09-01 온도 변화에 따른 노즐 내부 식료품의 경화 또는 누출 방지를 위한 3d 푸드 프린터용 헤드

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102493727B1 (ko)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101828345B1 (ko) * 2016-10-19 2018-03-29 주식회사 로킷 바이오 3차원 프린터

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101938233B1 (ko) * 2016-11-11 2019-01-14 (주) 허브인소프트 컬러 3d 프린터의 출력 헤드
SE542653C2 (en) * 2017-01-13 2020-06-23 Cellink Ab A 3D bioprinter and a 3D bioprinter system
KR20190070154A (ko) 2017-12-12 2019-06-20 서순석 3d 푸드 프린터장치
KR20200052396A (ko) * 2018-10-23 2020-05-15 진천덕 3d프린터용 카트리지 및 노즐 다중 온도 제어 장치

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101828345B1 (ko) * 2016-10-19 2018-03-29 주식회사 로킷 바이오 3차원 프린터

Also Published As

Publication number Publication date
KR102493727B9 (ko) 2024-01-11
KR20220029199A (ko) 2022-03-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2692346C2 (ru) Устройство регулировки потока гранул/жидкости для печатающей головки 3d-принтера, в которую подаются гранулы и/или жидкость
WO2020253774A1 (en) Apparatus for manufacturing foam plastic by adopting rf and working method of the same
KR101655091B1 (ko) 착탈식 노즐 모듈 및 이를 포함하는 식품용 3차원 프린팅 장치
KR102391789B1 (ko) 온도 조절 장치 부착 액체 재료 토출 장치, 그 도포 장치 및 도포 방법
BR112016016402B1 (pt) aparelho e métodos para gerar objetos tridimensionais
US11629043B2 (en) Warm product dispensing
US20210387401A1 (en) Methods and Systems for Additive Manufacturing
KR102493727B1 (ko) 온도 변화에 따른 노즐 내부 식료품의 경화 또는 누출 방지를 위한 3d 푸드 프린터용 헤드
AU2018320942A1 (en) Additive manufacturing by selective liquid cooling
KR20160125614A (ko) 3d 프린터용 압출기의 온도조절장치
US20210206104A1 (en) Build unit for three-dimensional printer
KR20150034801A (ko) 열적 제어가능 어레이를 포함하는 몰드 공동 표면을 포함하는 사출 성형 장치 및 방법
CN101239022B (zh) 热填充软胶胶囊的制造方法和冷却系统
KR20190016291A (ko) 3d 프린터용 냉각 기능을 포함하는 베이스
ATE353279T1 (de) Vorrichtung zur regelung der temperatur eines kunststoffes mit einem vakuumgegossenen isolierten keramikfaserband mit wärme- und kühlelementen
JP5395135B2 (ja) 熱硬化性樹脂用の射出成形装置
CZ279696B6 (cs) Zařízení pro zahřívání obalových materiálů
JP4893963B2 (ja) 食品包装体の加熱方法及び加熱装置
JP4486145B2 (ja) 熱硬化性樹脂用の射出成形装置
JP5835201B2 (ja) 樹脂加熱溶融装置
JP6013490B2 (ja) 押出機
KR102562776B1 (ko) 카트리지 및 토출 공간의 온도제어가 가능한 3d 푸드 프린터
EP3529047A1 (en) Build material fusing
KR101543914B1 (ko) 열변형 저감을 위한 국부가열 금형구조
JP2012249580A (ja) 加熱殺菌装置

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
G170 Re-publication after modification of scope of protection [patent]