RU2731891C1

RU2731891C1 - Food decorating method using rainbow holograms and multi-aspect images

Info

Publication number: RU2731891C1
Application number: RU2019119794A
Authority: RU
Inventors: Александра Петровна Торопова; Мария Ивановна Фокина
Original assignee: Александра Петровна Торопова
Priority date: 2019-06-24
Filing date: 2019-06-24
Publication date: 2020-09-09

Abstract

FIELD: food industry.

SUBSTANCE: invention relates to food industry, in particular to methods of food products labelling and decoration. Method involves formation of a diffractive microrelief on the surface of a food product on a surface or in a thickness of a food biopolymer in a liquid or viscous flow. Forming materials for making microreliefs are caramel, chocolate, confectioner's tiles, confectionary glaze. For decorating materials incapable of transmitting and storing the diffraction microrelief, biopolymer films are used as an auxiliary transparent food material applied on the surface of the food product, formed from food biopolymers, such as tragacanth, xanthan or guar gums, gum arabic, beeswax, food shellac, chitosan, gelatine, collagen, hyaluronic acid, pectin, agar, starch, sodium alginate and maltodextrin. Microrelief is created by pouring melt or solution of biopolymer into silicone mould with microrelief of future image and extraction from mould after hardening of biopolymer due to change of aggregate state of substance or evaporation of solvent.

EFFECT: invention enables to obtain a multi-view and holographic image on a product with extended storage life.

1 cl, 5 ex

Description

Изобретение относится к области пищевой промышленности, в частности, к способам маркировки и декорирования пищевых продуктов.The invention relates to the field of food industry, in particular, to methods of marking and decorating food products.

Производители пищевых продуктов, в том числе кондитерских изделий, создают в настоящее время продукты с привлекательным внешним видом, для чего используют различные способы маркировки и декорирования (придание особой формы, окрашивание, создание рисунков на поверхности).Manufacturers of food products, including confectionery products, are currently creating products with an attractive appearance, for which they use various methods of marking and decoration (shaping, coloring, creating patterns on the surface).

Так, среди многочисленных способов создания цветных изображений на поверхности пищевых продуктов известен способ, исключающий использование красителей и основанный на формировании на поверхности дифракционных структур (Торопова А.П., Фокина М.И., Позднякова С.А. Особенности нанесения дифракционных решеток на поверхность шоколада// Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики, 2018 г., т. 18. номер 1, стр. 166-168). Дифракционные структуры (радужные голограммы и многоракурсные элементы) позволяют создавать изображения, меняющиеся в зависимости от угла обзора. Радужная голограмма придает изображению многоцветную окраску при освещении дифракционной структуры белым светом.So, among the numerous methods for creating color images on the surface of food products, a method is known that excludes the use of dyes and is based on the formation of diffraction structures on the surface (Toropova A.P., Fokina M.I., Pozdnyakova S.A. Features of applying diffraction gratings to the surface chocolate // Scientific and technical bulletin of information technologies, mechanics and optics, 2018, vol. 18.number 1, pp. 166-168). Diffractive structures (rainbow holograms and multi-angle elements) allow the creation of images that change depending on the viewing angle. The rainbow hologram gives the image a multicolor color when the diffractive structure is illuminated with white light.

В патенте Японии № JP 2005253340, 2005 г. описано изготовление шоколада с голографическим изображением, где шоколад с голографическим изображением на поверхности имеет рельефную структуру с глубиной 10 мкм - 2 мм, а способ включает раздельную загрузку жидкого шоколада в форму, имеющую микрорельеф, для затвердевания шоколада.Japanese patent No. JP 2005253340, 2005 describes the manufacture of chocolate with a holographic image, where the chocolate with a holographic image on the surface has a relief structure with a depth of 10 μm - 2 mm, and the method includes separate loading of liquid chocolate into a mold having a microrelief for solidification chocolate.

Известна маркировка изделий (патент РФ №2413962, 2011 г.), где описан твердый фармацевтический продукт, изготовленный путем прессования порошкообразного или гранулированного материала. При этом, фармацевтический продукт или его поверхность являются не полностью прозрачными, но поглощающими или рассеивающими, а способ изготовления содержит формирование дифракционной микроструктуры на поверхности фармацевтического продукта во время стадии прессования посредством предоставления негатива оригинала на пресс-форме.Known product labeling (RF patent No. 2413962, 2011), which describes a solid pharmaceutical product made by pressing powdery or granular material. At the same time, the pharmaceutical product or its surface is not completely transparent, but absorbing or scattering, and the manufacturing method comprises the formation of a diffractive microstructure on the surface of the pharmaceutical product during the pressing step by providing a negative of the original on the mold.

Однако, в перечисленных патентах не рассматривается время жизни и дифракционная эффективность голографических решеток (микроструктур), их устойчивость к воздействию температуры и влажности окружающей среды и к механическим воздействиям, что влияет на яркость изображения на поверхности изделий. Проблема обеспечения сохранности голографического изображения может быть решена путем использования особенностей тектоники материалов, создания особой конструкции формы, содержащей дифракционный микрорельеф, и применения соответствующей упаковки.However, the listed patents do not consider the lifetime and diffraction efficiency of holographic gratings (microstructures), their resistance to ambient temperature and humidity and mechanical stress, which affects the brightness of the image on the surface of products. The problem of ensuring the safety of a holographic image can be solved by using the features of the tectonics of materials, creating a special design of the form containing a diffractive microrelief, and using the appropriate packaging.

Наиболее близким к настоящему изобретению по технической сущности и достигаемому результату является голографический продукт (патент США №4668523, 1987 г.), который предполагает создание голографического элемента путем заливки водного раствора биополимера в пластиковую или металлическую форму с дифракционным рельефом высокого разрешения, сушки и извлечения изделия после отверждения. Под высоким разрешением в данном случае понимается дифракционная решетка с периодом выше 400 линий/мм. Голографический элемент может быть изготовлен из любого из множества подходящих материалов, модифицированных или не модифицированных, которые обладают способностью сохранять дифракционные рельефы с высоким разрешением. Подходящие вещества включают органические полимеры, такие как углеводы (моносахариды, дисахариды и полисахариды), аминокислотные полимеры или их смеси. Полисахариды включают экстракты целлюлозы, такие как экстракт морских водорослей, экстракт пектина, растительные камеди и тому подобное.The closest to the present invention in technical essence and the achieved result is a holographic product (US patent No. 4668523, 1987), which involves the creation of a holographic element by pouring an aqueous solution of a biopolymer into a plastic or metal mold with a high-resolution diffraction relief, drying and extracting the product after curing. In this case, high resolution refers to a diffraction grating with a period above 400 lines / mm. The holographic element can be made from any of a variety of suitable materials, modified or unmodified, that are capable of retaining high-resolution diffraction patterns. Suitable materials include organic polymers such as carbohydrates (monosaccharides, disaccharides and polysaccharides), amino acid polymers, or mixtures thereof. Polysaccharides include cellulose extracts such as seaweed extract, pectin extract, plant gums, and the like.

Однако, современные технологии позволяют значительно расширить этот диапазон, увеличив значения до 200 линий/мм для растрового микрорельефа и до 2000 линий/мм для голографического микрорельефа. В прототипе растровый микрорельеф не используется как способ создания многоракурсного изображения для передачи иллюзии движения или чередование рисунков.However, modern technologies make it possible to significantly expand this range, increasing the values up to 200 lines / mm for a raster microrelief and up to 2000 lines / mm for a holographic microrelief. In the prototype, the bitmap microrelief is not used as a method of creating a multi-angle image to convey the illusion of movement or alternation of patterns.

Задачей изобретения является получение безопасного в применении многоракурсного и голографического изображения на продукте с защитой его от механических повреждений при упаковке и транспортировке.The objective of the invention is to obtain a multi-angle and holographic image that is safe to use on a product, while protecting it from mechanical damage during packaging and transportation.

Поставленная задача решается способом декорирования пищевых продуктов с использованием радужных голограмм и многоракурсных изображений, заключающемся в формировании на поверхности пищевого продукта микрорельефа на поверхности или в толще пищевого биополимера в жидком или вязкотекучем состоянии, при том, что в качестве формообразующих материалов для изготовления микрорельефов используют карамель, шоколад, кондитерскую плитку, кондитерскую глазурь, для декорирования материалов, не способных передавать и сохранять дифракционный микрорельеф, используют биополимерные пленки в качестве вспомогательного прозрачного пищевого материала, нанесенного на поверхность пищевого продукта, сформированные из пищевых биополимеров, таких как трагакантовая, ксантановая или гуаровая камеди, гуммиарабик, пчелиный воск, пищевой шеллак, хитозан, желатин, коллаген, гилауроновая кислота, пектин, агар, крахмал, альгинат натрия, мальтодекстрин, при этом микрорельеф создается заливкой расплава или раствора биополимера в силиконовую форму с микрорельефом будущего изображения и извлечением из формы после отверждения биополимера за счет изменения агрегатного состояния вещества или испарения растворителя.The problem is solved by the method of decorating food products using rainbow holograms and multi-angle images, which consists in forming a micro-relief on the surface or in the thickness of a food biopolymer in a liquid or viscous-flow state on the surface of a food product, while caramel is used as forming materials for making micro-reliefs, chocolate, confectionery tiles, confectionery glaze, for decorating materials that are not capable of transmitting and retaining diffractive microrelief, biopolymer films are used as an auxiliary transparent food material applied to the surface of a food product, formed from food biopolymers, such as tragacanth, xanthan or guar gums, gum arabic, beeswax, food shellac, chitosan, gelatin, collagen, hyaluronic acid, pectin, agar, starch, sodium alginate, maltodextrin, while the microrelief is created by pouring a melt or a solution of biopolyme Sera into a silicone mold with a microrelief of the future image and extraction from the mold after curing of the biopolymer due to a change in the state of aggregation of the substance or evaporation of the solvent.

Помимо этого, при расположении изображения ниже уровня основной поверхности продукта создают бортик, который защищает дифракционный микрорельеф от соприкосновения с упаковкой.In addition, when the image is located below the level of the main surface of the product, a rim is created that protects the diffractive microrelief from contact with the package.

Формирование многоракурсного изображения происходит за счет наборов штрихов, расположенных под углами друг к другу, период решетки выбирается из диапазона от 10 до 200 линий/мм. Полученное изображение представляет собой набор ахроматических композиций, сменяющих друг друга в зависимости от изменения угла наблюдения. Такая система изображений позволяет создавать иллюзию движения или разные рисунки на одной поверхности.The formation of a multi-angle image occurs due to sets of strokes located at angles to each other, the grating period is selected from the range from 10 to 200 lines / mm. The resulting image is a set of achromatic compositions replacing each other depending on the change in the viewing angle. This imaging system allows you to create the illusion of movement or different patterns on the same surface.

Формирование голографического изображения происходит за счет наборов штрихов, период дифракционной решетки выбирается из диапазона от 400 до 2000 линий/мм. Полученное изображение представляет собой полихромную композицию, меняющую цвета в зависимости от изменения угла наблюдения в белом свете, который расщепляется в спектр, попадая на микрорельеф дифракционной решетки. При изменении угла зрения цвета на поверхности биополимера меняются, как в радужной голограмме, выполненной на традиционных материалах. Дифракционная эффективность оценивается как отношение интенсивности дифрагированной волны первого порядка к интенсивности излучения, освещающего голограмму. Например, дифракционная эффективность, измеренная в проходящем свете, составила 27% для образцов из желатина, 8% - из трагакантовой камеди, 21% - из шеллака, 13% - из карамели. Дифракционная эффективность, измеренная в отраженном свете, составила 20% для образцов из шоколада. Визуально эти значения дифракционной эффективности можно соотнести с яркостью голографического изображения на поверхности биополимера.The formation of a holographic image occurs due to sets of lines, the period of the diffraction grating is selected from the range from 400 to 2000 lines / mm. The resulting image is a polychrome composition that changes colors depending on the change in the viewing angle in white light, which splits into a spectrum, falling on the microrelief of the diffraction grating. When the angle of view changes, the colors on the surface of the biopolymer change, as in a rainbow hologram made on traditional materials. The diffraction efficiency is estimated as the ratio of the intensity of the first-order diffracted wave to the intensity of the radiation illuminating the hologram. For example, the diffraction efficiency measured in transmitted light was 27% for gelatin samples, 8% for gum tragacanth, 21% for shellac, 13% for caramel. The diffraction efficiency, measured in reflected light, was 20% for the chocolate samples. Visually, these values of the diffraction efficiency can be correlated with the brightness of the holographic image on the biopolymer surface.

Формирование комбинированного изображения происходит на счет сочетания многоракурсного и голографического изображений.The combined image is formed by combining multi-angle and holographic images.

Таким образом, получаемое изображение позволяет создавать различные оптические иллюзии на поверхности пищевого материала - смены композиций, смены цветов, иллюзии движения, иллюзии глубины пространства. Получаемое изображение можно назвать общим словом «съедобная голограмма» и использовать как способ декорирования и маркировки пищевых продуктов.Thus, the resulting image allows you to create various optical illusions on the surface of food material - changing compositions, changing colors, illusion of movement, illusion of depth of space. The resulting image can be collectively referred to as "edible hologram" and used as a way to decorate and label food.

Сущность изобретения и возможность его осуществления поясняются следующими примерами.The essence of the invention and the possibility of its implementation are illustrated by the following examples.

Пример 1. Создание изделия с голографическим изображением способом наноимпринта. Из литьевой леденцовой карамели отливают изделия с ровной поверхностью, после отверждения ее покрывают 15% водным раствором желатина, сверху помещают силиконовую форму с дифракционным микрорельефом, подвергают сушке вследствие чего происходит испарение растворителя, после отверждения желатина форму удаляют. Период дифракционной решетки составляет 600 линий/мм. Дифракционная эффективность - 18%. В результате получают карамель с разноцветным изображением, представляющим собой радужную голограмму на прозрачной биополимерной пленке. Время жизни 6 месяцев в условиях хранения при температуре 20°С и относительной влажности 50%.Example 1. Creation of a product with a holographic image using the nanoimprint method. Products with an even surface are cast from a cast candy caramel, after curing it is covered with a 15% aqueous solution of gelatin, a silicone mold with a diffraction microrelief is placed on top, dried, as a result of which the solvent evaporates, after curing the gelatin, the mold is removed. The period of the diffraction grating is 600 lines / mm. The diffraction efficiency is 18%. The result is a candy with a multi-colored image, which is an iridescent hologram on a transparent biopolymer film. Pot life 6 months when stored at 20 ° C and 50% relative humidity.

Пример 2. Создание изделия с многоракурсным изображением способом литья жидкого биополимера в форму. Литьевую леденцовую карамель варят в соответствии с рецептурой, в горячем виде заливают в форму с дифракционным микрорельефом, после отверждения извлекают из формы. Микрорельеф состоит из двух решеток с периодами 20, 30 линий/мм. Их комбинация обеспечивает монохромное двухракурсное изображение, где композиции меняются в зависимости от угла наблюдения. В результате получают карамель с двумя чередующимися изображениями. Время жизни 7 дней в условиях хранения при температуре 20°C и влажности 50%.Example 2. Creating a product with a multi-angle image by casting a liquid biopolymer into a mold. Castable lollipop caramel is cooked in accordance with the recipe, poured hot into a mold with a diffractive microrelief, after curing, it is removed from the mold. The microrelief consists of two gratings with periods of 20, 30 lines / mm. The combination of these provides a monochrome two-angle image where the compositions change depending on the viewing angle. The result is a caramel with two alternating images. Pot life 7 days when stored at 20 ° C and 50% humidity.

Пример 3. Создание изделия с голографическим изображением способом тиснения по размягченному биополимеру. Поверхность кондитерской плитки нагревают кондитерской горелкой до температуры размягчения, затем сверху помещают силиконовую форму с дифракционным микрорельефом будущего изображения, после отверждения массы форму удаляют. Период дифракционной решетки составляет 600 линий/мм. Дифракционная эффективность - 20%. В результате получают кондитерское изделие с разноцветным изображением, представляющим собой радужную голограмму. Время жизни 12 месяцев в условиях хранения при температуре 20°C и относительной влажности 50%. Время жизни решетки соответствует сроку годности продукта 12 месяцев.Example 3. Creation of a product with a holographic image by embossing on a softened biopolymer. The surface of the confectionery tile is heated with a confectionery burner to the softening temperature, then a silicone mold with a diffraction microrelief of the future image is placed on top, after the mass has cured, the mold is removed. The period of the diffraction grating is 600 lines / mm. Diffraction efficiency - 20%. The result is a confectionery product with a multi-colored image, which is a rainbow hologram. Pot life 12 months when stored at 20 ° C and 50% relative humidity. The shelf life of the grill corresponds to a shelf life of 12 months.

Пример 4. Создание изделия с голографическим изображением способом тиснения по биополимеру в жидком состоянии. Пористая поверхность марципана покрывается слоем шеллака, сушится, затем наносится спиртовой раствор шеллака, сверху размещают силиконовую форму с дифракционным микрорельефом будущего изображения, изделие подвергают сушке, шеллак затвердевает за счет испарения растворителя, затем форма удаляется. Период дифракционной решетки 2000 линий/мм. Дифракционная эффективность - 2%. В результате получают марципан с радужным голографическим изображением. Время жизни 6 месяцев в условиях хранения при температуре 20°C и относительной влажности 50%. Время жизни решетки соответствует сроку годности продукта 6 месяцев.Example 4. Creation of a product with a holographic image by embossing on a biopolymer in a liquid state. The porous surface of marzipan is covered with a layer of shellac, dried, then an alcoholic solution of shellac is applied, a silicone mold with a diffractive microrelief of the future image is placed on top, the product is dried, the shellac hardens due to the evaporation of the solvent, then the mold is removed. The period of the diffraction grating is 2000 lines / mm. Diffraction efficiency - 2%. The result is marzipan with an iridescent holographic image. Pot life 6 months when stored at 20 ° C and 50% relative humidity. The shelf life of the grill corresponds to a shelf life of 6 months.

Пример 5. Создание изделия с голографическим изображением способом литья раствора биополимера в форму. Водный раствор трагакантовой камеди залили в силиконовую форму с дифракционным микрорельефом будущего изображения, подвергли сушке, в результате которой растворитель испарился, образовавшаяся тонкая пленка была извлечена из формы. Период дифракционной решетки 600 линий/мм. Дифракционная эффективность - 8%. Пленка хранилась в течение двух лет при температуре 20°C и относительной влажности 50%, ее дифракционная эффективность уменьшилась до 3%, однако радужный эффект сохранился и различим глазом.Example 5. Creation of a product with a holographic image by casting a biopolymer solution into a mold. An aqueous solution of gum tragacanth was poured into a silicone mold with a diffractive microrelief of the future image, dried, as a result of which the solvent evaporated, the formed thin film was removed from the mold. The period of the diffraction grating is 600 lines / mm. The diffraction efficiency is 8%. The film was stored for two years at a temperature of 20 ° C and a relative humidity of 50%, its diffraction efficiency decreased to 3%, but the iridescent effect remained and is visible to the eye.

Применение способа позволило создать пищевые изделия с голографическим и многоракурсным изображением без использования пищевых красителей.Application of the method made it possible to create food products with a holographic and multi-angle image without the use of food dyes.

Технический результат заключается в расширении ассортимента пищевых изделий, стойких к механическим повреждениям, а также расширении круга пищевых биополимеров.The technical result consists in expanding the range of food products resistant to mechanical damage, as well as expanding the range of food biopolymers.

Claims

1. A method for decorating food products using rainbow holograms and multi-angle images, which consists in forming a diffractive microrelief on the surface or in the thickness of a food biopolymer in a liquid or viscous-flow state on the surface of a food product, while caramel, chocolate are used as forming materials for the manufacture of microreliefs, confectionery tiles, confectionery glaze, for decorating materials that are not capable of transmitting and retaining diffractive microrelief, biopolymer films are used as an auxiliary transparent food material applied to the surface of a food product, formed from food biopolymers, such as tragacanth, xanthan or guar gums, gum arabic, beeswax, food shellac, chitosan, gelatin, collagen, hyaluronic acid, pectin, agar, starch, sodium alginate, maltodextrin, while the microrelief is created by pouring a melt or a solution of biopolymer in silicones form with a microrelief of the future image and extraction from the mold after curing of the biopolymer due to a change in the state of aggregation or evaporation of the solvent.

2. The method according to claim 1, characterized in that when the image is located below the level of the main surface of the product, a rim is created that protects the diffractive microrelief from contact with the package.