(57)【要約】  所望の外観や食感、栄養等を備える、造形された三次元構造を有する食品及びその製造方法を提供する。  ブロック状食材を組み合わせて造形された三次元構造を有する食品であって、ブロック状食材は、一辺の長さが１ｍｍ〜１０ｍｍの略立方体の形状を有し、複数のブロック状食材が相互に所望の位置関係となるように組み合わせて配置され、互いに接合することにより造形された三次元構造を有する、食品。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ブロック状食材を組み合わせて造形された三次元構造を有する食品であって、
前記ブロック状食材は、一辺の長さが１ｍｍ〜１０ｍｍの略立方体の形状を有し、
複数の前記ブロック状食材が相互に所望の位置関係となるように組み合わせて配置され、互いに接合することにより造形された三次元構造を有する、
ことを特徴とする、前記食品。
【請求項２】
前記ブロック状食材が、流動性のある原料を硬化させてなるものであることを特徴とする、請求項１に記載の食品。
【請求項３】
前記流動性のある原料が、チョコレート、あめ、ゼリー又は羊羹であることを特徴とする、請求項２に記載の食品。
【請求項４】
前記複数のブロック状食材が、前記流動性のある原料を硬化させるための型の形状に対応する形状を有することを特徴とする、請求項２又は３に記載の食品。
【請求項５】
前記ブロック状食材を互いに接合するための食用糊を含むことを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の食品。
【請求項６】
前記食用糊が、ゼラチン、エディブルグルー、及びゼラチンからなる群から選ばれることを特徴とする、請求項５に記載の食品。
【請求項７】
前記複数の前記ブロック状食材の所望の位置関係は、予め作成された３Ｄデータに基づいて決定されたものであることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載の食品。
【請求項８】
ブロック状食材を組み合わせて造形された三次元構造を有する食品の製造方法であって、
一辺の長さが１ｍｍ〜１０ｍｍの略立方体の形状を有する、複数のブロック状食材を用意する工程、
前記複数のブロック状食材を、相互に所望の位置関係となるように組み合わせて配置する工程、
配置された前記複数のブロック状食材を互いに接合させて、三次元構造を有する食品とする工程、
を含むことを特徴とする、前記製造方法。
【請求項９】
流動性のある原料を硬化させて、前記複数のブロック状食材を用意することを特徴とする、請求項８に記載の製造方法。
【請求項１０】
前記流動性のある原料が、チョコレート、あめ、ゼリー又は羊羹であることを特徴とする、請求項９に記載の製造方法。
【請求項１１】
前記流動性のある原料を、前記複数のブロック状食材の形状に対応する形状を有する型に入れて硬化させることを特徴とする、請求項９又は１０に記載の製造方法。
【請求項１２】
配置された前記複数のブロック状食材を、食用糊により互いに接合させることを特徴とする、請求項８〜１１のいずれか１項に記載の製造方法。
【請求項１３】
前記食用糊が、ゼラチン、エディブルグルー、及びゼラチンからなる群から選ばれることを特徴とする、請求項１２に記載の製造方法。
【請求項１４】
前記複数の前記ブロック状食材の所望の位置関係を、予め作成された３Ｄデータに基づいて決定することを特徴とする、請求項８〜１３のいずれか１項に記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ブロック状の食材を組み合わせて構成される、所望の形状等にデザインすることが可能な三次元造形された食品及びその製造方法に関する。特に、本発明は、所定の性質を有するブロック状の食材を予め用意しておき、これを所望のデザイン及び手法に従って組み合わせることにより得ることのできる、所望の外観や食感、栄養等を備える、造形された三次元構造を有する食品及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
三次元データを元に立体（三次元のオブジェクト：製品）を造形することのできる３Ｄプリンタを使ったものづくりが2013年頃から流行し、製品として食品を直接積層することにより造形する食品３Ｄプリンタも開発されている。
食品３Ｄプリンタには、大きく分けて２種類のものがある。１つは、ペースト状にした食品をシリンジに詰め、押し出して積層するタイプであり、もう１つは、砂糖などの粉末状の材料を水や油などで固めて積層するタイプである。【０００３】
例えば、国際公開第２０１７／００６３３０号公報は、食品を三次元印刷する方法及び装置であって、様々な成分を含む原材料組成物を前もって混合し、予備混合された原材料を、堆積用トレイに対して相対的に移動するノズルから押し出し、堆積された原材料をＵＶ照射により硬化あるいはＩＲ照射により加熱する方法及び装置を開示している。【０００４】
また、国際公開第２０１６／１７７６２８号公報は、粉末状の食品原材料を複数の容器から対応する分配器に搬送し、分配器をＸＹＺ方向に移動させながら食品原材料を堆積させて食品の層を形成し、これを繰り返した後に、堆積させた食品を選択的に加熱する、食品加工方法及び装置を開示している。【０００５】
これら従来の方法及び装置の場合、食品を製造するための原料として扱うことのできる材料が、押出可能なペースト状にできるものや、分配可能な粉末状にできるものに限られてしまう。このため、ペーストや粉末にすると食品としての意味が損なわれてしまう食材には適用できないものであった。このような理由もあり、上記２種類のいずれのタイプの食品３Ｄプリンタについても、コンセプトモデルの発表はあったものの、実際に実用化され事業化された例は未だに無い。【０００６】
さらに、インクジェットタイプの３Ｄプリンタにより食品を造形する技術についても、開発が進められている。
例えば、国際公開第２０１５／１０６０５９号公報は、三次元食品の製造方法であって、所定の量の多糖と単糖とを含む食品材料を、三次元食品を記述するデジタルデータに従って連続層として堆積し、堆積した層の特定の領域に可食性バインダを適用する方法を開示している。
しかしながら、この方法は、砂糖をベースにした特殊な食用原料を使用するものであって、この方法により造形することのできる食品は、砂糖菓子のようなものに限られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】国際公開第２０１７／００６３３０号公報
【特許文献２】国際公開第２０１６／１７７６２８号公報
【特許文献３】国際公開第２０１５／１０６０５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、従来技術では得ることのできなかった、ペースト状や粉末状の食品原料や、特定成分の食品材料を使用することを必要としない、三次元造形することにより得られる三次元構造を有する食品及びその製造方法を提供することを目的とするものである。
本発明はまた、例えば介護食として、嚥下しやすい硬さや必要とされる栄養素を備える食品を個別に調整することが可能な、三次元造形された食品及びその製造方法を提供することを目的とするものである。
本発明はさらに、例えば宇宙食として、限られた空間の中でも個人の好みに応じて組み合わされた様々なバリエーションの食事をすることを可能とするような、三次元造形された食品及びその製造方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、所定の性質を有するブロック状の食材を予め用意しておき、これを所望のデザイン及び手法に従って組み合わせて三次元造形された食品とすることにより、上記課題を解決することができることを見出した。【００１０】
すなわち、本発明は、ブロック状食材を組み合わせて造形された三次元構造を有する食品であって、
前記ブロック状食材は、一辺の長さが１ｍｍ〜１０ｍｍの略立方体の形状を有し、
複数の前記ブロック状食材が相互に所望の位置関係となるように組み合わせて配置され、互いに接合することにより造形された三次元構造を有する、
ことを特徴とする、前記食品である。
前記ブロック状食材を、流動性のある原料を硬化させてなるものとすることができる。
この場合、流動性のある原料を、チョコレート、あめ、ゼリー又は羊羹とすることができる。
さらに、前記複数のブロック状食材を、前記流動性のある原料を硬化させるための型の形状に対応する形状を有するものとすることができる。
本発明の食品は、前記ブロック状食材を互いに接合するための食用糊を含むものとすることができる。
この場合、前記食用糊が、ゼラチン、エディブルグルー、及びゼラチンからなる群から選ばれるものとすることができる。
本発明の食品は、前記複数の前記ブロック状食材の所望の位置関係が、予め作成された３Ｄデータに基づいて決定されたものとすることができる。【００１１】
本発明はまた、ブロック状食材を組み合わせて造形された三次元構造を有する食品の製造方法であって、
一辺の長さが１ｍｍ〜１０ｍｍの略立方体の形状を有する、複数のブロック状食材を用意する工程、
前記複数のブロック状食材を、相互に所望の位置関係となるように組み合わせて配置する工程、
配置された前記複数のブロック状食材を互いに接合させて、三次元構造を有する食品とする工程、
を含むことを特徴とする、前記製造方法である。
本発明の製造方法では、流動性のある原料を硬化させて、前記複数のブロック状食材を用意することとすることができる。
この場合、前記流動性のある原料を、チョコレート、あめ、ゼリー又は羊羹とすることができる。
さらに、前記流動性のある原料を、前記複数のブロック状食材の形状に対応する形状を有する型に入れて硬化させることとすることができる。
本発明の製造方法では、配置された前記複数のブロック状食材を、食用糊により互いに接合させることとすることができる。
この場合、前記食用糊が、ゼラチン、エディブルグルー、及びゼラチンからなる群から選ばれるものとすることができる。
本発明の製造方法では、前記複数の前記ブロック状食材の所望の位置関係を、予め作成された３Ｄデータに基づいて決定することとすることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、ブロック状に成形することができ、接合（例えば食用糊などによる接着）をすることが可能な食材であれば、いかなるものでも三次元構造を有する食品に造形することが可能であり、従来技術では取り扱うことのできなかった生野菜や肉などの食材を、そのまま造形に使用することができる。
また、三次元構造を有する食品に造形する際、三次元構造の内部の一部に空間ができるようにブロック状食材を組み合わせて配置することなどにより、所望の食感や味わいを有する食品をデザインすることができる。さらには、従来無かったような食品を創成することも可能であり、食品に関するアミューズメントへの活用も期待できる。
本発明の食品及びその製造方法は、使用するブロック状食材を工夫することにより、ブロック状食材から構成される三次元構造を有する食品の栄養成分をデザインすることが可能なものであるため、宇宙食、健康食への適用が期待できる。
さらに、本発明は、従来技術では取り扱うことのできなかったような非常に柔らかい食材であっても、ブロック状に成形し接合できれば、三次元構造を有する食品に造形することを可能とするものであり、病院食や介護食への適用が期待できる。【００１３】
本発明は、エンターテイメント系の三次元食品にも適用できる。例えば、本発明によれば、見た目はお寿司の形であって、食べてみると甘いスイーツになっている三次元食品を提供することが可能である。本発明ではブロック状食材を用いるため、食品の表面形状はギザギザしたものとなるが、反対にそれを面白いと感じて、価値が高まる可能性が期待される。また、ブロック状食材のサイズを小さくしたり、球や多面体など別の形状のブロック状食材を用意しておくことで、食品の表面形状の凸凹を変化させることも可能であり、あるいは、食品の表面を削ったり、食品の表面に別の食材を塗布したりするなど、造形後の食品を処理することにより、食品の表面を平滑化することも可能である。【００１４】
さらに、ブロック状食材の原料に野菜を使用すれば、野菜嫌いな人にも食べてもらえるようなユニークなデザインのサラダを作ることもできる。この概念は栄養のバランスをデザインできるという意味で、健康食品や病院食、介護食、宇宙食などにも応用可能である。特に病院食、介護食の分野では嚥下の問題で、柔らかい食材や飲み込みやすい食材の利用が求められている。従来の技術では柔らか過ぎて積層が困難であるような食材であっても、本発明によれば、あらかじめブロック状食材にしておくことで、積み上げて造形することにより食品とすることが可能になる。この場合、ブロック状食材を冷凍しておくことで、配置及び接合を可能とする一方で摂取する際は柔らかくなるような食品とすることや、造形した後の調理によって商品を柔らかくすることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に使用し得るブロック状食材の一態様に関し、（ａ）ブロック状食材の型の原型、（ｂ）ブロック状食材の型、（ｃ）第１のブロック状食材、（ｄ）第２のブロック状食材、（ｅ）第３のブロック状食材を示す図である。
【図２】本発明の上記一態様において、ブロック状食材を配置する際に使用した画像データと、データをもとに造形した食品を示す図である。
【図３Ａ】本発明の別の一態様において、ブロック状食材を配置する際に使用した各階層の画像データの上面図及び斜視図と、データをもとに造形した食品を示す図（上面図）である。
【図３Ｂ】本発明の別の一態様において、ブロック状食材を配置する際に使用した各階層の画像データの上面図及び斜視図と、データをもとに造形した食品を示す図（上面図）である。
【図３Ｃ】本発明の別の一態様において、ブロック状食材を配置する際に使用した各階層の画像データの上面図及び斜視図と、データをもとに造形した食品を示す図（上面図）である。
【図３Ｄ】本発明の別の一態様において、ブロック状食材を配置する際に使用した各階層の画像データの上面図及び斜視図と、データをもとに造形した食品を示す図（上面図）である。
【図３Ｅ】本発明の別の一態様において、ブロック状食材を配置する際に使用した各階層の画像データの上面図及び斜視図と、データをもとに造形した食品を示す図（上面図）である。
【図３Ｆ】本発明の別の一態様において、ブロック状食材を配置する際に使用した各階層の画像データの上面図及び斜視図と、データをもとに造形した食品を示す図（上面図）である。
【図３Ｇ】本発明の別の一態様において、ブロック状食材を配置する際に使用した各階層の画像データの上面図及び斜視図と、データをもとに造形した食品を示す図（上面図）である。
【図３Ｈ】本発明の別の一態様において、ブロック状食材を配置する際に使用した各階層の画像データの上面図及び斜視図と、データをもとに造形した食品を示す図（上面図）である。
【図４】図３に示されている本発明の一態様に関し、（ａ）図３Ａ〜図３Ｈの画像データの元となった三次元画像データと、図３Ａ〜図３Ｈの配置された食材を組み合わせて造形した食品の（ｂ）正面、（ｃ）側面、（ｄ）背面を示す図である。
【図５】本発明に使用し得るブロック状食材の一態様に関し、（ａ）ブロック状食材の型の原型、（ｂ）原型の凸部の拡大、（ｃ）原型の設計、（ｄ）設計された原型の凸部の拡大、（ｅ）原型を用いて作製したシリコーン型である。
【図６】本発明の三次元構造を有する食品の製造に使用可能なロボットアームの例の斜視図である。
【図７】ロボットアームに取り付ける、ブロック状食材の吸着用の治具の例の斜視図である。
【図８】本発明の別の一態様において、（ａ）ブロック状食材を配置する際に使用したデザイン設計図、（ｂ）設計図をもとに造形した食品を示す図（斜視図）、（ｃ）断面の設計図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明を実施するための形態について説明する。
【００１７】
＜ブロック状食材＞
本発明で使用するブロック状食材は、一辺の長さが１ｍｍ〜１０ｍｍの略立方体の形状を有するものである。
ブロック状食材の一辺の長さが１ｍｍ以上であれば、ブロック状食材を配置する際の取り扱いが容易となり、また１０ｍｍ以下であれば、ブロック状食材で造形した食品が食べやすいサイズとなる。
ブロック状食材を略立方体の形状を有するものとすることにより、造形する食品のデザインの自由度が大きくなるほか、ブロック状食材を配置するのも容易となる。
ブロック状食材は、食材の種類などに応じて、次のような様々な方法により用意することができる。
【００１８】
（１）切断によるブロック状食材
肉や魚介類、豆腐やかまぼこなどの加工食品、野菜や果物などは、包丁や野菜カッター、エッグスライサーなど様々な種類のカッターを使用してこれらを切断することにより、本発明で使用可能なブロック状食材とすることができる。
例えば、商品名「アリゲーター」として販売されている野菜カッターは、カッター幅が６ｍｍ×６ｍｍであって、ステンレス製の刃部を格子状に溝を切った樹脂製の本体に押しつけて野菜をカットするものである。この野菜カッターを使用すれば、例えばあらかじめ６ｍｍの厚さにスライスしておいた野菜に刃を押し当てることにより、一辺の長さが６ｍｍの立方体の形状を有するブロック状食材を野菜により作ることができる。野菜カッターは野菜全般やかまぼこなど、ある程度の硬さがある食品を用いてブロック状食材を作成するのに適している。
エッグスライサーは、５ｍｍ間隔で配列された金属製等のワイヤーをゆで卵などの食品に押し当てることにより、食品をカットするものである。例えば、食品をまず１回カットして厚さ５ｍｍにスライスし、スライスした食品をスライス面に対して垂直にカットし、さらにこれを９０度回転させて再度カットすることで、一辺の長さが５ｍｍの立方体の形状を有するブロック状食材をゆで卵等により作ることができる。この方法は、ゆで卵やキウイフルーツなどの比較的軟らかい食品を用いる場合に適している。
【００１９】
（２）型を用いた成形によるブロック状食材
本発明で使用可能なブロック状食材を、流動性のある原料を硬化させてなるものとすることができる。このような食材としては、チョコレートやあめなど、加熱すると溶融し、冷やすと固化する固体状食品、あるいはゼリーや羊羹など、寒天やゼラチン等のゲル化剤で固めたゼリー状食品などが挙げられる。流動性のある原料を硬化させて成形する食品は、所望の寸法及び形状を有するブロックが得られるような、ブロック状食材の形状に対応する形状を有する型を用意し、流動性のある原料を流し込むなどして型に入れ、硬化させた後に型から取り出すことにより、本発明で使用可能なブロック状食材とすることができる。
また、氷やドライアイスのように、造形する際にのみ存在し、その後消滅することによって食品内に空洞を形成するブロック状食材を用意することもできる。
【００２０】
（３）ブロック状食材の予備加工
ブロック状食材には、食材同士が接合しやすいように予め食用糊を塗布しておくことができる。塗布する糊の濃度を変えることで、糊の硬さが変わり食感に変化を持たせることができる。
また、ブロック状食材を配置する際の取り扱いを容易にするような成分を配合し、あるいは塗布することもできる。
さらに、ブロック状食材に、ビタミンや糖分などの栄養分をしみこませることで、食品に機能性を持たせたり、栄養の補給を容易にしたりすることが可能になる。あるいは保存性を向上させるような成分を追加することもできる。
食品によっては、スポンジのような多孔構造を持ったブロックを作ることで、体積を持ちながらも、カロリーの少ないダイエット食品を作ることもできる。一旦ブロックを作成してから、ドリル状の加工ツールで穴を空けることもできる。加工の際に生じた粉末は、再度ゲル化剤などで固めることでブロック状食材として再成形することが可能であり、食品ロスを少なくすることもできる。
【００２１】
＜ブロック状食材の配置＞
（１）配置のためのデータの作成
ブロック状食材をどのように組み合わせて配置することにより食品を造形するかを決定するための３Ｄデータを予め作成し、予め作成された３Ｄデータに基づいてブロック状食材の所望の位置関係を決定することができる。
３Ｄデータは主に、三次元の立体形状を作成するソフトウェアである３Ｄ−ＣＡＤを使用して作成する。３Ｄ−ＣＡＤにはフリーのものから数百万円程度の高額なものまでたくさんの種類のものがある。３Ｄ−ＣＡＤで作成した３Ｄデータは、ブロック状（ボクセル）に変換することが可能であるため、変換されたデータをブロック状食材に対応させることができる。
また、例えばアンドール（株）から販売されている「ぶろっくめーかー」（登録商標）は、初めからブロックを積み重ねて３Ｄデータを作成できるものであり、初心者でも操作が簡単である。更に、YGGDRASILL SOFTにより運用されている「ドット絵ナニカ」は、平面で書いたイラストからドット絵を起こすことが可能なものである。本発明に従ってブロック状食材をどのように組み合わせて配置することにより食品を造形するかを決定する際に、以上のような多くのソフトウェアを比較的簡単に入手することが可能であるため、個人が使いやすいソフトウェアを選んで使用することが、可能である。
現在流行しているゲームソフトウェアの中には、「マインクラフト」（登録商標）のように、仮想的な３Ｄ空間の中にユーザーが自由に立方体状のブロックを組み合わせて造形物を作って楽しむジャンルがある。このようなプログラムの中で作られた３Ｄデータを用いて、本発明に従ってブロック状食材を組み合わせて配置することにより食品を造形することにより、３Ｄデータを食品として表現するようなアミューズメントとすることが考えられる。これは、ユーザーが自由にデータを作ることができる一つの在り方である。Autodesk社は、このムーブメントに合わせて、ウェブベースで無料で使うことができる３Ｄ−ＣＡＤソフトウェア（Tinkercad）を公開している。この３Ｄ−ＣＡＤは、ソフトウェアの中で作成した造形物の３Ｄデータを「マインクラフト」（登録商標）に取り込める形で保存できる。このような３Ｄデータも、本発明に従ってブロック状食材を組み合わせて配置することにより食品を造形する際のデータとすることができる。
「マインクラフト」（登録商標）については、マイクロソフト社が、「マインクラフト」（登録商標）のゲームソフトを開発したMOJANG社を買収し、教育向けの無料バージョンの「マインクラフト」（登録商標）の公開を始めている。このように、教育分野での３Ｄデータに対する取り組みも進んでいることから、教育の現場で作成された３Ｄデータを、本発明に従ってブロック状食材を組み合わせて配置することにより食品を造形する際のデータとするような応用も考えられる。
【００２２】
（２）ブロック状食材の配置
予め作成したデータに従って、ブロック状食材を順次組み合わせて配置することができる。これは、人の手によって行うことも可能ではあるが、ロボットや三次元プロッタなどにより行うこともできる。
たとえば、近年では、「DOBOT」などの比較的安価な汎用のロボットアームを入手することが可能となっている。このようなロボットアームの先に、柔らかいハンド（エンドエフェクタ）を取り付けることにより、ブロック状の食材を掴み、三次元の所望の位置に配置して、三次元構造を有する食品を自動的に構成することが可能である。
【００２３】
＜ブロック状食材の接合＞
配置された複数のブロック状食材を互いに接合させて、三次元構造を有する食品とする。接合は、ブロック状食材を組み合わせて配置する際に同時に行ってもよく、食品が造形された後に行ってもよい。さらには、ブロック状食材を組み合わせて配置する際に仮止めのような接合をし、食品が造形された後に最終的な接合を行ってもよい。
ブロック状食材の接合には、食用の糊を使用することができる。糊は食材の種類と組合せによって、食材が相互に接着しやすいものを選択するのがよい。表１に、ブロック状食材の種類と糊の組合せの例を示す。
【００２４】
表１  ブロックと糊の組み合わせの例
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【００２５】
ここで、エディブルグルーとは、増粘剤であるカルボキシメチルセルロースナトリウムを水で溶いた食用糊である。お菓子作りや乳飲料の増粘安定剤として用いられる。
羊羹やゼリーなどのべたべたしているもの同士の接着には、それほど接着力がないゼラチンを糊として使用することも可能である。ゼラチンを糊として使用しても、食感に影響を与えないため好ましい。
クッキーなどのざらざらしているもの同士の接着には、卵白と砂糖を混ぜて作るアイシングが適している。アイシングは、元々お菓子作りで糊代わりに使用されているものである。
豆腐などのすべすべしているもの同士、その他の組み合わせの接着には、より強力な接着力のエディブルグルーを使用するのが好ましい。
【００２６】
糊に味や色を付けることで、調味料の代わりとしたり、食品の見た目のデザインを向上させたりすることもできる。また、食材の接着においては、水や油をプライマーとして用いることで、接着の強度を変えたりすることもできる。これらの糊やプライマーには、栄養の要素を持たせることもできる。
【００２７】
糊の接着力の発現のさせ方については、熱可塑で冷めると接着力が出るもの、溶媒が蒸発することによって接着力が出るもの、二液混合により化学反応で接着力が出るもの、酵素などの働きにより糊だけでなく食品そのものから接着力を出すものなどを、使い分けることができる。
糊を使わずにはめ込むような凹凸構造やマジックテープ（登録商標）のような構造をあらかじめブロック状の食材に持たせる方法で物理的に接合することもできる。
【００２８】
＜造形した食品の後加工＞
所望により、造形した食品の後加工を行うこともできる。例えば食べ合わせの良い食品で、それぞれ鍵と鍵穴のような形をあらかじめブロック状食材で作っておくことで、一緒に摂取すると良い食べ物が簡単に判別できるようになり、逆に食べ合わせが悪いものの判別も簡単になる。
実際に食さなかったブロックをバラバラにして、再利用することで、食品ロスを無くすこともできる。
【実施例】
【００２９】
以下に実施例により本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。【００３０】
（実施例１）
＜ブロック状食材の作製＞
３Ｄプリンタ（MakerBot社製Replicator2）により、図１（ａ）に示すようなブロック状食材の型の原型を作製した。この原型の各凸部は、一辺の長さが５ｍｍの立方体の形状を有するものであった。立方体の数は５列１０行の５０個である。
次いで、この原型に食品用シリコーン（HTV-2000）を流し込み、図１（ｂ）に示すようなブロック状食材のシリコーン型を作製した。
さらに、このシリコーン型を用いて、次の３種類のブロック状食材を作製した。
第１に、白い羊羹によるブロック状食材を作製した（図１（ｃ））。
第２に、赤い羊羹によるブロック状食材を作製した（図１（ｄ））。
第３に、チョコレートによるブロック状食材を作製した（図１（ｅ））。
第１、２の羊羹は白あん１００ｇ、粉寒天１ｇ、水７５ｃｃを鍋に入れ、かき混ぜながら加熱した。沸騰したら、ふきこぼれない程度の火力にし、１〜２分沸騰を続け、その後シリコーン型に入れて冷やし固めて作製した。第２の羊羹は沸騰させた後に、赤色の食紅で着色した後、シリコーン型に入れて冷やし固めた。
第３のチョコレートは板状チョコレートを湯煎で溶かし、シリコーン型に入れて冷やし固めて作製した。
５ mm角のシリコーン型で作製した本実施例のブロック状食材は、一辺の長さが約４ｍｍの略立方体の形状を有するものであった。【００３１】
＜食品の造形＞
まず、１３×１４の画素数を有する領域に、食品を造形するためのデータとなる画像を作成した（図２）。データの作成は、アンドール（株）から販売されている「ぶろっくめーかー」（登録商標）を使用して行った。
次いで、上記のように作製した３種類のブロック状食材を、画像データに対応する位置関係となるように組み合わせて配置した。
さらに、エディブルグルーによって配置されたブロック状食材を互いに接合させて、三次元構造を有する食品とした（図２）。【００３２】
（実施例２）
＜ブロック状食材の作製＞
実施例１で作製したブロック状食材の型を用いて、さらに追加の第４のブロック状食材（緑色の羊羹）を作製した。作製方法は緑色の食紅を使用した点を除き、第1、2の羊羹と同じである。【００３３】
＜食品の造形＞
まず、図４（ａ）に示すような三次元画像データを作成し、これを分解して、ブロック状食材を配置する際に使用する各階層（図３Ａ〜図３Ｈ）ごとの画像データを作成した。
次いで、上記のように作製したブロック状食材のうち第１、第３及び第４のブロック状食材を、隣接するブロック状食材同士をエディブルグルーによって接合させながら、画像データに対応する位置関係となるように組み合わせて配置した（図３Ａ〜図３Ｈ）。
さらに、各階層ごとの画像データを合成して三次元画像データ（図４（ａ））とするのに対応する配置となるように、各階層ごとに配置された食材を積層して組み合わせて、図４（ｂ）に示す正面、図４（ｃ）に示す側面、及び図４（d）に示す背面を有する食品を造形した。【００３４】
（実施例３）
＜ブロック状食材の作製＞
実施例１で使用した熱溶解積層方式の３Ｄプリンタ（MakerBot社製Replicator2）に代えて、光造形方式の３Ｄプリンタ（Formlabs社Form2）を使用して、図５（ａ）に示すようなブロック状食材の型の原型を作製した。この原型の各凸部は、一辺の長さが６ｍｍの立方体の形状を有するものであった。立方体の数は５列１０行の５０個である。光造形方式の３Ｄプリンタを使用することにより、さらに歪みの少ないブロックを作製することが可能となった（図５（ｂ））。
また、この原型を設計する際（図５（ｃ））、原型に食品用シリコーンを流し込んで作製するシリコーン型のブロックの表面が表面張力により広がってしまうことを防ぐため、シリコーン型の表面の縁の内側にアールがつくように設計した（図５（ｄ））。【００３５】
次いで、この原型に食品用シリコーンを流し込み、図５（ｅ）に示すようなブロック状食材のシリコーン型を作製した。
さらに、このシリコーン型を用いて、黄色、赤色、茶色、透明の４種類のブロック状食材を作製した。
黄色のブロック状食材は、市販のりんごジュース８０ｃｃ、砂糖１０ｇ、ゼラチン１０ｇ、杏仁豆腐の素５ｇを鍋に入れ、かき混ぜながら８０℃前後になるまで加熱し、８０℃で２〜３分加熱し、その後シリコーン型に入れて作製した。
赤色及び茶色のブロック状食材は、黄色のブロック状食材と同様に加熱した後に、それぞれ赤色と茶色のジェル状着色料を入れて作製した。
透明なブロック状食材は、黄色のブロック状食材を作成する際に使用したりんごジュースの代わりに水を使用し、杏仁豆腐の素と着色料は入れずに作製した。他のブロック状食材を作製する際に杏仁豆腐の素を使用したのは、ブロックが透けないようするためである。
上記のように調製した材料をシリコーン型に入れる際には、型表面に薄く膜が張る程度に液を残したまま冷やし固め、固まった後に熱湯を含んだ紙製のウエスで型表面の膜を溶かすようにふき取った。このようにすることにより、ブロック状食材の表面が滑らかになり、ブロック状食材を積層して食品を造形する際にブロック表面の不均一に起因して生ずる問題を低減することができる。【００３６】
食品を造形する際にブロック状食材同士を接合するため、ゼラチン２．５ｇを約８０℃の熱湯６５ｃｃに溶かして、接着剤（食用糊）を準備した。このように調製した接着剤は、垂れにくく、なおかつブロック状食材の積層途中に硬化しすぎることなく使用できる。また、このような接着剤により、例えば、先に配置したブロック状食材の上に、他のブロック状食材を後述する食品造形用のロボットの吸着パッドに吸着させて配置しようとする場合に、他のブロック状食材がロボットの吸着パッドに残ってしまわない程度に十分に、先に配置したブロック状食材と他のブロック状食材とを接着させることができる。さらに、ブロック状食材を積層して食品を造形した後に冷蔵すると、接着剤による接着力が増し、造形した三次元構造を有する食品を持ち上げたり、傾けたりしても、ブロック状食材がバラバラにならないようにすることができる。
なお、この接着剤は、食用に適した味や香りを有するものであった。【００３７】
＜食品の造形＞
食品の造形を、Shenzhen Yuejiang Technology Co. Ltdから販売されている、STEM（Science, Technology, Engineering and Mathematics）教育用に開発された４軸制御のデスクトップロボットアーム「DOBOT magician」（図６）を使用して行った。このロボットアームは、０．２ｍｍの位置再現精度を有し、付属の付け替え可能な冶具を使用することにより、グリッパーや吸引式ハンド、３Dプリント、レーザー彫刻、書写やペン描写などの動作が可能なものである。本実施例では、このロボットアームの吸引の機能を使用して、ブロック状食材の積層を行った。
付属の吸引式ハンドの吸着パッドは直径２０ｍｍであるため６ｍｍ角のブロック状食材の吸着には適さない。このため、図７に示すような吸着用の冶具を新たに作製した。冶具は、３Ｄプリンタ（MakerBot社製Replicator2）を用いて、ポリ乳酸（ＰＬＡ）で作製した。ブロック状食材を吸着する際に治具によってブロック用食材に加わる力を弱めるため、治具は、ロボットアームに接続される部分とブロック用食材に接触する部分との間に輪ゴム状の緩衝部分を備える構造を有するものとした。また、ロボットアームに接続される部分及び輪ゴム状の緩衝部分からほぼ垂直に延在する支柱を設け、ロボットアームの吸引機構から延びる吸引チューブを固定させた。これは、ロボットアームが動く際にチューブが移動して治具を引っ張るのを防止するためである。さらに、治具がブロック用食材に接触する先端部分に、吸引チューブと同じ素材の直径５ｍｍのチューブを取り付けた。【００３８】
食品を造形するためのデータ作成を、フリーソフトであるVoxCADを使用して行った。マス目をクリックすることにより、図８（ａ）のようにしてりんごの３Ｄモデルをデザインし、座標データをテキストファイルとして保存した。
次に、ロボットアームを指定された座標に動かすプログラムをPythonで作成し、DOBOT専用ソフトウェアのDOBOT Studioに読み込ませた。プログラムにテキストファイルを読み込ませることで、上記４種類のブロック状食材を積層し、三次元構造を有する食品を作製した（図８（ｂ））。
４種類のブロック状食材は、図８（ｃ）に示す断面設計図からわかるように、それぞれりんごの皮（赤色）、身（黄色）、軸（茶色）に対応する部分、及び、サポート部（透明）に使用した。【００３９】
なお、DOBOTは座標データに従って動くものであるため、予め、DOBOT、ブロック状食材、及び接着剤を位置決めすることのできるプレート状のフレーム（枠）を用意した。また、ブロック状食材を１つのブロックずつ固定できるようなパレットを、３Ｄプリンタにより作製しておいた。このフレームの所定の位置に、DOBOT、パレットに入れたブロック状食材、及び接着剤を固定し、それぞれの位置がずれないようにした。
さらに、吸着パッドからブロック状食材を離す際に、離れやすくするように、ブロックをパレットに入れた後に、ブロック上面に片栗粉をまぶしておいた。
ブロック状食材の積層は、次の１）〜４）の動作の繰り返しによって行った：
１）ロボットアームの吸引機能により、ブロック状食材を吸着用治具で吸着する（圧力-35KPa）。
２）器に入った接着剤に、吸着したブロック状食材の下面を１秒程度浸す。なお、この動作は、ブロック状食材を接着させる必要が無い場合は、省略される。
３）座標データにより指定された位置へ、ブロック状食材を配置する。
４）吸着用治具から吸着されているブロック状食材に向かって圧力を排出することで、吸着用治具からブロック状食材を離す。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明は、従来の食品３Ｄプリンタと比べ、使用できる材料の種類が多く、かつ材料の食品としての性質を損なわずに積層して三次元構造を有する食品とすることが可能である。従来の食品３Ｄプリンタでは、直径１〜２ｍｍ程度のノズルの先端から食品を押し出す必要があり、食材をプリント材料としてうまく扱えない場合が多い。例えば、野菜や果物は一度すりつぶし、増粘剤を加えペースト状にする必要がある。この作業により、食材の味や栄養素、食感などの食品として性質が損なわれてしまう。
本発明では、ブロック状食材を使用して三次元構造を有する食品を構成するものであるため、食材をカットすることや、型を使用し成型することでブロック状食材を作製することができ、食品そのものの性質を損なわずに、三次元構造を有する食品に加工することが可能である。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図３Ｅ】
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【図３Ｆ】
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【図３Ｇ】
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【図３Ｈ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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