-
Hintergrund der Erfindung
Gebiet der Erfindung
-
Die
Erfindung betrifft das Drucken auf Esswaren mit tintenstrahlverträglicher
Tinte. Die Erfindung betrifft insbesondere das Modifizieren der
Oberflächeneigenschaften
von Esswaren, um das Drucken mit wasserbasierten Tinten zu erleichtern,
die üblicherweise
beim Tintenstrahldrucken Verwendung finden. Die Erfindung kann insbesondere
bei Verfahren des Druckens von hochaufgelösten Bildern auf weiche dragierte
und harte dragierte Zuckergusssüßigkeiten
verwendet werden.
-
Beschreibung des Standes der
Technik
-
Es
ist bekannt, identifizierende oder dekorative Bilder auf Esswaren
zu drucken, so unter anderem auf harte dragierte Zuckergusssüßigkeiten
wie das aus Erdnüssen
und Schokolade bestehende Naschwerk der Marke M&M®. Das
Tintenstrahldrucken beseitigt die Notwendigkeit, das essbare Substrat
mit einem Berührelement,
so beispielsweise mit einem Stempel oder einer Walze, in Berührung zu
bringen. Da das Tintenstrahldrucken ein berührfreies Drucksystem darstellt,
haben geringfügige
Abweichungen bei der Größe der Esswaren
keine negativen Auswirkungen auf die Druckqualität, wie dies üblicherweise
bei stempel- oder walzenbasierten Systemen der Fall ist. Zudem ist
das Tintenstrahldruckerbild in Form von Daten gespeichert und nicht an
dem Berührelement
fixiert. Infolgedessen nehmen die Gesamtgeschwindigkeit und der
Durchsatz beim Drucken auf Esswaren zu, wenn ein Tintenstrahldrucker
verwendet wird, wobei Bilder viel einfacher ausgewählt, verändert, übertragen
etc. werden können,
als dies beim Stempeldrucken oder Offsetdrucken der Fall ist.
-
Ein
Verfahren zum Tintenstrahldrucken auf Esswaren ist in der mitanhängigen US-Patentanmeldung mit
der Nummer 09/557,108 beschrieben. Ein Verfahren zum Drucken von
mehrfarbigen Bildern auf den Oberflächen von geformten Esswarenstücken ist
in der mitanhängigen
US-Patentanmeldung mit der Nummer 09/479,549 beschrieben. Zudem
ist aus der Druckschrift
US-6,274,162 ein
Verfahren zum Drucken auf der Hydrokolloidbeschichtung einer Tablette
bekannt.
-
Das
Tintenstrahldrucken auf Esswaren, insbesondere das hochauflösende Drop-on-Demand-Tintenstrahldrucken
(drop an demand, Tropfenbildung bei Bedarf), erfordert üblicherweise
die Verwendung von niederviskosen Tinten, die leicht durch die winzigen
Düsenöffnungen
des Tintenstrahldruckkopfes ausgestoßen werden können. Darüber hinaus
müssen
die Tinten selbst essbar sein. Die Farbstoffe und Farbmittel, die
laut Gesetz für
Lebensmittel, Arzneimittel und Kosmetika (Fond, Drug and Cosmetic
Act, FD&C Act)
von der Verwaltung für
Lebensmittel und Arzneimittel der USA (Fond and Drug Administration
FDA) für
den menschlichen Verzehr zugelassen sind, sind alle wasserlöslich, wie
dies bei allen FDA-seitig zugelassenen natürlichen Farbmitteln der Fall
ist, weshalb man bei derartigen Anwendungen im Wesentlichen auf
die Verwendung von wasserbasierten Tinten beschränkt ist.
-
Im
Allgemeinem sind diese essbaren niederviskosen Tinten, die bei Tintenstrahlprozessen
zum Drucken auf Esswaren von Nutzen sind, notwendigerweise wasserbasiert.
Infolge des Umstandes, dass sie wasserbasiert sind, weisen bekannte
lebensmitteltaugliche Tintenstrahltinten eine vergleichsweise hohe
Polarität im
Vergleich zu lösungsmittelbasierten
Tinten auf.
-
Üblicherweise
wird eine schutztechnische und dekorative Glasur an der Oberfläche von
zahlreichen harten dragierten Zuckergusssüßwaren aufgeschichtet. Oftmals
sind diese zusätzlichen
Beschichtungen aus niedrige Polarität aufweisenden Materialien,
so beispielsweise aus Carnaubawachs. Das Drucken mit niedrige Viskosität aufweisenden
Tinten auf geformten, nichtplanaren Oberflächen mit hohen Erzeugungsraten,
insbesondere auf Süßigkeiten
mit niedrige Polarität
aufweisenden Oberflächen,
bereitet beträchtliche
Probleme. Die wasserbasierten Tinten laufen tendenziell an der Oberfläche zusammen,
weshalb eine Trocknung schwierig ist, was wiederum zu einer Verschmierung
führt.
-
Es
besteht daher in der Industrie weiterhin Bedarf an Verfahren zum
Tintenstrahldrucken auf Esswaren, die Oberflächenabschlüsse aufweisen, die schwer zu
bedrucken sind.
-
Zusammenfassung der Erfindung
-
Gemäß einem
Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Tintenstrahldrucken
auf einem essbaren Substrat, das umfasst: ein Überziehen der Oberfläche eines
essbaren Substrates mit einer Wasser, Hydrokolloid und Zucker enthaltenden
hydrophilen Substanz und Zucker, um eine polaritätsmodifizierte Oberfläche zu erhalten;
und ein Drucken eines Bildes auf die polaritätsmodifizierte Oberfläche unter
Verwendung von wasserbasierter Tinte.
-
Das
Verfahren kann bei essbaren Substraten angewendet werden, die üblicherweise
mit niedrige Polarität
aufweisenden Abschlüssen,
so beispielsweise mit Wachs, endbehandelt werden. Derartige essbare Substrate
beinhalten weiche und harte dragierte Zuckergusssüßigkeiten.
Bei bevorzugten Ausführungsbeispielen
ist das essbare Substrat eine harte dragierte Zuckergusssüßigkeit,
und die hydrophile Substanz ist ein Glanzgummi oder eine wasserbasierte
Glasur, wobei, sobald die wasserbasierte Tinte gebildet ist, ein
herkömmlicher
Wachsabschluss aufgebracht wird.
-
Das
Bild wird vorzugsweise mit einem Tintenstrahldrucker aufgebracht
und kann ein Einkomponentenbild oder ein zusammengesetztes Bild
mit einer einzelnen Farbe oder mehreren Farben sein. Ein zusammengesetztes
Bild umfasst wenigstens zwei mittels Tintenstrahl aufgebrachte Bilder
in wechselseitiger Ausrichtung derart, dass das Bild dem Auge als
einziges zusammengesetztes Bild erscheint. Die polaritätsmodifizierende wasserbasierte
Glasur oder der Glanzgummi stellen eine Oberfläche bereit, die für das Drucken
mit wasserbasierter Tinte besser geeignet ist. Das gedruckte Bild
oder das zusammengesetzte Bild können
anschließend mit
herkömmlichen
Wachsabschlüssen
beschichtet werden. Bei besonders bevorzugten Ausführungsbeispielen
weist das Druckbild eine fotografische oder nahezu fotografische
Auflösung
in der Größenordnung
von 360 Punkten pro Inch (dots per inch) auf.
-
Gemäß einem
weiteren Aspekt ist die Erfindung nicht auf die Verwendung von wasserbasierten
Tinten beschränkt
und umfasst ein Beschichten einer Essware mit einer hydrophilen
Substanz, die Wasser, Hydrokolloid und Zucker umfasst, um eine polaritätsmodifizierte
Oberfläche
zu bilden, ein Tintenstrahldrucken eines Bildes auf die polaritätsmodifizierte
Oberfläche
mit lösungsmittelbasierter
oder wasserbasierter Tinte und ein Beschichten der Essware mit einem
hydrophoben Abschluss. Bekannte lebensmitteltaugliche lösungsmittelbasierte
Tinten sind üblicherweise
pigmentierte Tinten, die Pigmentteilchen enthalten, die eine geringe
Teilchengröße aufweisen,
wenn sie mit Tintenstrahldruckern verwendet werden sollen. Das Verfahren
ist wiederum bei harten dragierten Zuckergusssüßigkeiten besonders gut anwendbar.
-
Ein
weiteres Ausführungsbeispiel
der Erfindung betrifft eine Süßware, umfassend:
ein essbares Substrat mit einer dragierten Zuckergussoberfläche, eine
polaritätsmodifizierte
Beschichtung, die Wasser, Zucker und Hydrokolloid umfasst, das an
der Zuckergussoberfläche
getrocknet worden ist, ein mittels Tintenstrahl aufgebrachtes Bild
auf der polaritätsmodifizierten
Beschichtung und einen hydrophoben Abschluss über dem mittels Tintenstrahl
aufgebrachten Bild.
-
Bei
wieder einem anderen Ausführungsbeispiel
umfasst die hydrophobe Beschichtung mehrere Wachsschichten, wobei
das Bild ein Einkomponentenbild oder ein zusammengesetztes Bild
mit einer Farbe oder mehreren Farben sein kann. Zwischenschichten
aus einer polaritätsmodifizierenden
Substanz können auf
dem Bild aus wasserbasierter Tinte hinzugefügt werden, um das Bild zu fixieren,
sowie zwischen Komponentenbildern eines mehrere Komponenten umfassenden
zusammengesetzten Bildes, um die Verträglichkeit der Oberfläche mit
dem anschließend
aufgebrachten Bild zu verbessern.
-
Zusätzlich zur
Bereitstellung einer polaritätsmodifizierten
Oberfläche
zum Drucken hält
die hydrophile Substanz das Farbmittel an der Oberfläche und
unterstützt
die Aufrechterhaltung einer definierten Form an den Punkten, aus
denen das Bild zusammengesetzt ist. Darüber hinaus verleiht die hydrophile
Beschichtung einen glänzenden
reflektierenden Hintergrund für
das Drucken und verbessert die optische Gesamtqualität des bedruckten
Naschwerkes wie auch anderer bedruckter Esswarenerzeugnisse.
-
Beschreibung der bevorzugten
Ausführungsbeispiele
-
Im
Sinne der vorliegenden Druckschrift enthalten „wasserbasierte" Mittel mehr Wasser
als ein nichtwässriges
Lösungsmittel,
das im Allgemeinen ein im Wesentlichen weniger nichtwässriges
Lösungsmittel
ist, als dies bei herkömmlichen
lebensmitteltauglichen Tinten der Fall ist, die als „lösungsmittelbasiert" bezeichnet werden.
-
Wasserbasierte
Tinten enthalten üblicherweise
einige Polyole und können
organische Lösungsmittel (so
beispielsweise Alkohol) in vergleichsweise kleinen Mengen enthalten.
Lösungsmittelbasierte
Tinten enthalten üblicherweise
einiges Wasser, jedoch viel weniger als wasserbasierte Tinten. Meistens,
jedoch nicht durchweg sind lebensmitteltaugliche lösungsmittelbasierte
Tinten pigmentierte Tinten. Für
den Fachmann auf dem einschlägigen
Gebiet zeichnen sich wasserbasierte Tinten durch einen ausreichend
hohen Flammpunkt aus, sodass sie versandt werden können, ohne
dass sie Warnetiketten für
gefährliche
Materialien tragen müssten. Lösungsmittelbasierte
Tinten benötigen
derartige Etiketten.
-
Ein
beliebiges essbares Substrat, das mit einer polaritätsmodifizierten
Beschichtung beschichtet werden kann, um die Verträglichkeit
der Oberfläche
mit wasserbasierter Tinte zu verbessern, kann bei der Erfindung
verwendet werden, darunter Pharmazeutika, Snacks, Süßigkeiten
und Tierfutter. Das essbare Substrat kann filmbeschichtet werden.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele
betreffen das Drucken auf einer dragierten Zuckergusssüßigkeit,
die oftmals weiche dragierte Süßigkeiten
umfasst, so beispielsweise Geleebohnen, die darauf aufgehäuften Zuckerguss
aufweisen, wie auch harte dragierte Zuckergusssüßigkeiten, so beispielsweise das
aus Erdnüssen
und Schokolade bestehende Naschwerk der Marke M&M®. Bei
den bevorzugten Ausführungsbeispielen
weist die Oberfläche
der Süßigkeit
eine nichtplanare Form auf, so beispielsweise die Form einer Linse
oder eines Sphäroids.
Diese Süßigkeiten
stellen als Drucksubstrate ein spezielles Problem beim Drucken von
hochaufgelösten
zusammengesetzten Bildern dar, und zwar insbesondere dann, wenn
Abweichungen bezüglich
Größe und/oder
Form bei den Süßigkeiten
gegeben sind.
-
Üblicherweise
werden bei der Herstellung eines harten dragierten Zuckergussnaschwerkes
aufeinanderfolgende Schichten von Sirup in einer rotierenden Pfanne
auf einem Kernmaterial aufgeschichtet und getrocknet. Die Einzelheiten
dieses Hartdragierprozesses sind aus dem Stand der Technik bekannt
und werden hier nicht weiter ausgebreitet. Nach Beenden des Aufbringens
der Sirupschichten entwickelt eine Nasswachsbeschichtung, gefolgt
von einer Trockenwachsbeschichtung einen stark glänzenden
Abschluss an der harten dragierten Oberfläche. Entsprechend dem Stand
der Technik wird sodann auf der Wachsbeschichtung unter Verwendung
von Druckprozessen vom Berührtyp,
so beispielsweise mittels Stempel- oder Offsetprozessen, das Drucken
ausgeführt.
In diesen Fällen
kann den Problemen, die durch die niedrige Polarität aufweisende Oberfläche auftreten,
entsprechend dem Stand der Technik durch Verwendung von höher viskosen
Tinten begegnet werden. Wird eine tintenstrahlverträgliche wasserbasierte
Tinte verwendet, so weisen die niedrigere Viskosität aufweisenden
Tinten gleichwohl die Tendenz auf, an der nichtpolaren Oberfläche zusammenzulaufen,
was ein Zerlaufen des gedruckten Bildes bewirkt, was wiederum zu
einer Verschmierung führen
kann.
-
Das
Aufbringen einer dünnen
Schicht aus einer Wasser, Zucker und ein Hydrokolloid enthaltenden
hydrophilen Substanz vor dem Drucken eines Bildes und vor dem Aufbringen
eines Endwachsabschlusses verbessert die Verträglichkeit der Oberfläche der
harten dragierten Süßware für ein Tintenstrahlbild,
insbesondere für
ein wasserbasiertes Tintenstrahlbild. Im Sinne der vorliegenden
Beschreibung bezeichnet „hydrophil" stärker hydrophil
als ein Carnaubawachsabschluss, der üblicherweise als Abschlussbeschichtung
auf harten dragierten Süßwaren Verwendung
findet. Die hydrophile Substanz enthält etwa 30 bis 75 Gew.-% Wasser,
etwa 5 bis etwa 50 Gew.-% Zucker, etwa 5 bis etwa 25 Gew.-% Hydrokolloid,
kann jedoch auch andere Zutaten enthalten, darunter Geschmacksmittel,
Farbmittel, Mikronährstoffe,
auslaufhemmende Mittel, Konservierungsmittel und Öle. Der
Zucker kann ein Gemisch aus Zuckern sein, und das Hydrokolloid kann
ein Gemisch aus Hydrokolloiden sein. Die bevorzugte hydrophile Substanz
ist eine wasserbasierte Glasur oder Glanzgummi. Selbstredend betrifft
die Zusammensetzung der hydrophilen Substanz die Zusammensetzung
vor deren Trocknung an der Oberfläche des essbaren Substrates,
wobei im Wesentlichen das gesamte Wasser vor dem Drucken ausgedampft
wird. Die hydrophile Substanz macht die Zuckeroberfläche glatter
und weniger porös,
wodurch die Rauheit zwischen den Zuckerkörnchen effektiv beseitigt oder
verringert wird, um eine bessere Druckoberfläche bereitzustellen.
-
Der
Begriff „Hydrokolloid" bezeichnet im Sinne
der vorliegenden Druckschrift einen essbaren Nahrungsbestandteil,
der zum Erreichen von oberflächentechnischen,
strukturellen oder funktionellen Eigenschaften von Nahrungsmittelerzeugnissen
eingesetzt wird, so beispielsweise dazu, Emulsionen, Suspensionen
und Schäume
zu erhalten, oder auch als Verdickungsmittel. Die meisten Hydrokolloide
sind im Wasser stark lösbar und
weisen Gelbildungseigenschaften auf. Die meisten Hydrokolloide sind
Polysaccharide, darunter unter anderem Gummiarabikum, Guargummi,
Zyklodextrin, Karboxymethylzellulose, Karrageenschleim, Agar, Stärke und
Pektine. Gleichwohl kann auch Gelatine, ein aus Kollagen abgeleitetes
Protein, die Eigenschaften eines Hydrokolloids aufweisen und ist
daher innerhalb des Schutzumfanges des Begriffes gemäß Verwendung
in vorliegender Druckschrift angesiedelt.
-
Wasserbasierte
Glasuren, die zur Verwendung in Verbindung mit der vorliegenden
Erfindung geeignet sind, umfassen etwa 30 bis etwa 75 Gew.-% Wasser,
bevorzugt etwa 45 bis etwa 75 Gew.-% Wasser; etwa 5 bis 25 Gew.-%
Hydrokolloide, bevorzugt etwa 10 bis etwa 25 Gew.-% Hydrokolloide;
und etwa 5 bis etwa 45 Gew.-% Zucker, bevorzugt etwa 5 bis 25 Prozent
Gew.-% Zucker. Die am meisten bevorzugten wasserbasierten Glasuren
umfassen etwa 10 bis etwa 20 Gew.-% Zucker, etwa 15 bis etwa 25
Gew.-% Hydrokolloide und etwa 45 bis etwa 75 Gew.-% Wasser. Obwohl
theoretisch ein beliebiger geeigneter Zucker und/oder ein nichtkalorisches
Süßungsmittel
für die
Glasur verwendet werden können,
wird hierfür
Saccharose bzw. Rohrzucker bevorzugt. Die am meisten bevorzugten
Glasuren beinhalten eine Kombination aus etwa 11 bis etwa 15 Gew.-%
Saccharose bzw. Rohrzucker, etwa 1 bis etwa 3 Gew.-% Glucose bzw.
Traubenzucker und etwa 0,1 bis etwa 1,1 Gew.-% Fructose bzw. Fruchtzucker.
Die Hydrokolloide können
unter denjenigen Stoffen ausgewählt
werden, die einem Fachmann auf dem einschlägigen Gebiet zu diesem Zweck
bekannt sind. So enthalten die am meisten bevorzugten Glasuren beispielsweise
etwa 15 bis etwa 25 Gew.-% einer Kombination aus Gummiarabikum,
Xanthangummi und Stärken.
Zusätzliche
optionale Bestandteile können
in die Glasur aufgenommen werden, darunter Geschmacksstoffe, Farbmittel,
Mikronährstoffe,
auslaufhemmende Mittel, Konservierungsmittel und Öle, darunter
hydrogenierte Öle,
ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen. Im Allgemeinen sind derartige
Bestandteile in einer Menge vorhanden, die geringer als 15 Gew.-%
ist. Bei bevorzugten Glasuren ist das hydrogenierte Öl in einer
Menge von bis zu etwa 10 Gew.-% vorhanden, während Zitronensäure und
Sorbinsäure
als Konservierungsmittel in einer kombinierten Menge von bis zu
etwa 0,2 Gew.-% vorhanden sind. Exemplarische wasserbasierte Glasuren
beinhalten unter anderem Glasuren der Marke Capol®, das
bei der Firma Centerchem Foods, Norwalk, Connecticut erhältlich ist.
-
Geeignete
Glanzgummis enthalten etwa 30 bis etwa 75 Gew.-% Wasser, bevorzugt
etwa 30 bis etwa 50 Gew.-% Wasser; etwa 35 bis etwa 50 Gew.-% Zucker,
bevorzugt etwa 35 bis etwa 45 Gew.-% Zucker (wobei Saccharose bzw.
Rohrzucker bevorzugt wird); und etwa 5 bis etwa 25 Gew.-% Hydrokolloid,
bevorzugt etwa 10 bis etwa 25 Gew.-% Hydrokolloid (wobei Dextrin
bevorzugt wird). Bei dem am meisten bevorzugten Ausführungsbeispiel
enthält
ein Glanzgummi entsprechend der Erfindung etwa 30 bis etwa 45 Gew.-%
Wasser, etwa 35 bis 45 Gew.-% Zucker und etwa 15 bis etwa 25 Gew.-% Hydrokolloid. Zusätzlich zu
Zucker, Wasser und Hydrokolloid kann der Glanzgummi einen der nachfolgend
aufgeführten
weiteren Zusatzstoffe in kleinen Mengen enthalten.
-
Der
Glanzgummi oder die wasserbasierte Glasur werden mittels Sprühen oder
anderen geeigneten Mitteln aufgebracht und vorteilhafterweise getrocknet,
bevor das Bild aus wasserbasierter Tinte aufgebracht wird. Bei den
am meisten bevorzugten Ausführungsbeispielen
wird die hydrophile Substanz auf die Süßwaren aufgebracht („rolled-in"), während sich
diese in der Pfanne befinden.
-
Im
Anschluss an die Aufbringung der Glasur oder des Glanzgummis werden
die Esswaren aus der Pfanne entfernt, und es wird ein Bild auf das
Substrat mittels Tintenstrahldrucken, bevorzugt mit wasserbasierter
Tinte aufgebracht. Im Sinne der vorliegenden Beschreibung beinhaltet
das „Tintenstrahldrucken" Drop-on-Demand-Systeme, so beispielsweise
Thermalstrahl- oder Piezostrahlsysteme und Stetigstrahltintenstrahlsysteme.
Im Allgemeinen betrifft die Erfindung die Verbesserung der Verträglichkeit
von Oberflächen
des essbaren Substrates mit der wasserbasierten Tinte, wobei das
jeweilige spezielle Verfahren des Aufbringens der Tinten sekundär ist. Gleichwohl
erschließt
sich einem Fachmann auf dem Gebiet, dass signifikante Unterschiede
zwischen den Tintenstrahlsystemen bestehen.
-
Tintenstrahldrucksysteme
sind im Allgemeinen von zwei Arten, nämlich Stetigstrahl und Drop-on-Demand.
Bei Stetigstrahltintenstrahlsystemen wird Tinte in einem stetigen
Strom unter Druck durch wenigstens eine Düse ausgestoßen. Der Strom wird in einem
festen Abstand von der Düse
in Tröpfen
unterteilt. Im Allgemeinen werden Tintentröpfchen in Stetigtintenstrahlsystemen
mittels eines in der Nähe
des Tintenstrahles befindlichen piezoelektrischen Kristalls gebildet,
der mit gesteuerter Frequenz in Vibration versetzt wird. Zur Steuerung
des Flusses der Tintentröpfchen
werden die Tinten durch Zugabe von Salzen oder anderen leitfähigen Mitteln
aufgeladen und entsprechend digitalen Datensignalen weitergeleitet.
Die Tröpfchen
werden durch ein elektrostatisches Feld geführt, das die Trajektorie jedes
Tröpfchens
verändert.
Die Tröpfchen
werden entweder zurück
in eine Fangrinne zwecks Rezirkulation oder an eine spezifische
Stelle auf dem Substrat zur Bildung des gewünschten Bildes geleitet. Eine
typische Maximalauflösung
für ein
Stetigstrahldruckerbild auf einem essbaren Substrat liegt bei Verwendung
eines einzelnen Druckkopfes und beim Drucken mit einem Durchgang bei
etwa 70 bis 90 Punkten pro Inch (dots per inch, dpi).
-
Bei
Drop-on-Demand-Systemen wird ein Tröpfchen unter Druck von einem
Ventil direkt an eine Position auf dem Substrat entsprechend den
digitalen Datensignalen ausgestoßen. Ein Tröpfchen wird erst dann gebildet
oder ausgestoßen,
wenn es auf das Substrat aufgebracht werden soll. Die Bildung der
Tröpfchen
in Drop-on-Demand-Systemen
kann entweder mittels eines piezoelektrischen Kristalls (ähnlich den Stetigstrahlsystemen)
oder durch eine thermische Technik (Blasenbildungsstrahl) vorgenommen
werden. Letztgenannte Technik beinhaltet die Bildung von Tintentröpfchen durch
thermisches Erwärmen
der Tinte in der Kartuschenkammer, wodurch die Tinte auf „On-Demand-Basis" ausgestoßen wird. Üblicherweise
drucken Drop-on-Demand-Systeme mit einer niedrigeren Rate als Stetigstrahlsysteme
(aufgrund der Zeit, die zur Herstellung der Tröpfchen bei Bedarf von Nöten ist),
erzeugen jedoch höher
aufgelöste
Bilder. Gleichwohl erreichen einige der im Handel erhältlichen
Druckkopfeinheiten, so beispielweise diejenigen der Firmen Xaar,
Trident, Picojet und Spectra, hohe Durchsatzraten auch bei Drop-on-Demand-Systemen.
Da darüber
hinaus Drop-on-Demand-Systeme keine Tintenrückgewinnung, Aufladung oder
Ablenkung benötigen,
sind diese Systeme einfacher als Stetigstrahlsysteme. Die mit einem
Drop-on-Demand-Tintenstrahisystem
erreichbare Auflösung
eines auf einem geformten Esswarenstück aufgebrachten Bildes liegt
bei mehr als etwa 100 dpi, bei mehr als etwa 200 dpi und in einigen
Fällen
bei mehr als etwa 300 dpi, bis hin zu fotografischer oder nahezu
fotografischer Auflösung
(in der Größenordnung
von 360 dpi). Im Sinne der vorliegenden Beschreibung bezeichnet „hochauflösend" Werte von mehr als
100 dpi.
-
Sowohl
Stetigstrahl- wie auch Drop-on-Demand-Systeme können beim mehrere Durchgänge umfassenden
Drucken verwendet werden, wobei der Druckkopf denselben Bereich
an der Oberfläche
der Essware zum Zwecke des Bedruckens in mehreren Durchgängen zur
Erzeugung eines Einzelbildes bearbeitet.
-
Bei
bevorzugten Ausführungsbeispielen
wird ein Mehrfarbentintenstrahldruckkopf verwendet, so beispielsweise
ein Standarddruckkopf mit Zyan/Gelb/Magenta/Schwarz. Hochaufgelöste mehrfarbige
zusammengesetzte Bilder können
ebenfalls in im Wesentlichen vorhandener wechselseitiger Ausrichtung
durch Drucken eines ersten Komponentenbildes aus einer oder mehreren
Farben und anschließendes
Drucken eines zweiten Komponentenbildes auf einer glasierten Oberfläche des
essbaren Substrates über
dem ersten Komponentenbild gedruckt werden. Im Sinne der vorliegenden
Beschreibung bezeichnet der Begriff „in im Wesentlichen vorhandener
wechselseitiger Ausrichtung" den
Umstand, dass zwei oder mehr Komponentenbilder eines zusammengesetzten
Bildes für
das menschliche Auge scheinbar ein einziges erkennbares Bild bilden.
-
Zum
Zwecke des Druckens zusammengesetzter Bilder ist es notwendig, die
Stücke
in Ausrichtung zueinander zu halten, damit sie sich während der
Aufbringung der Komponentenbilder nicht bewegen. Verfahren zum Erreichen
dieses Ziels sind in der vorgenannten US-Patentanmeldung mit der
Nummer 09/479,549 offenbart.
-
Tintenformulierungen,
die bei der vorliegenden Erfindung verwendet werden, sind mittels
Tintenstrahl aufbringbar. Die Begriffe „mittels Tintenstrahl aufbringbar" oder „tintenstrahlverträglich" werden hierbei synonym
verwendet und beinhalten wasserbasierte und lösungsmittelbasierte Tinten,
die durch einen Stetigstrahl- oder Drop-on-Demand-Tintenstrahldruckkopf
ausgestoßen
werden können.
-
Bevorzugte
wasserbasierte nichtpigmentierte Tinten beinhalten Wasser in einer
Menge zwischen etwa 30 und etwa 95 Gew.-%, bevorzugt zwischen etwa
30 und etwa 85 Gew.-%,
sowie ein lösbares
Farbmittel in einer Menge zwischen etwa 100 ppm und etwa 5 Gew.-%,
bevorzugt zwischen etwa 100 ppm und etwa 2 Gew.-%. Wasserbasierte
nichtpigmentierte Tinten, die zur Verwendung in Verbindung mit der
vorliegenden Erfindung geeignet sind, sind bei der Firma Colorcon,
Inc. aus West Point, Pennsylvania unter den Produktnummern CI 15050-D,
CI 10572-D und CI 12022-D erhältlich.
Weitere Serien von Tintenstrahldrucktinten sind im Handel bei der
Firma PhotoFrost Decorating Systems aus Blytheville, Arizona erhältlich.
-
Es
ist zudem sehr wünschenswert,
wenn auf einer essbaren Oberfläche
unter Verwendung pigmentierter Farben gedruckt werden kann, die
eine größere Farbopazität bereitstellen.
Bevorzugte wasserbasierte pigmentierte Tinten beinhalten Wasser
(typischerweise entionisiertes Wasser) in einer Menge von etwa 30
bis etwa 85 Gew.-%, bevorzugt von etwa 30 bis etwa 75 Gew.-% und
Feststoffe (Pigmente) in einem Menge von etwa 3 bis etwa 45 Gew.-%,
bevorzugt von etwa 3 bis etwa 35 Gew.-%. Derartige Tinten erfordern
im Allgemeinen ein Mittel zum Dispergierthalten der Pigmente, wie
aus dem Stand der Technik bekannt ist. Üblicherweise wird ein Dispergiermittel,
so beispielsweise Glycerin oder ein anderer Polyol, so beispielsweise
Polyethylenglykol, in einer Menge zwischen 1,0 Gew.-% und 50 Gew.-%
verwendet. Wasserbasierte pigmentierte Tinten können ebenfalls einige nichtwässrige Lösungsmittel
enthalten, und zwar in einer geringeren Menge als die Menge von
Wasser in der Farbe, bevorzugt in einer Menge von weniger als etwa
40 Gew.-%. Bevorzugte wasserbasierte pigmentierte Farben können optional
einen oder mehrere Farbstoffe in einer Menge von 100 ppm bis etwa
2 Gew.-% enthalten.
-
Eine
als Beispiel angegebene wasserbasierte weiße pigmentierte Tinte, die
zur Verwendung in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung geeignet
ist, umfasst etwa 10 bis etwa 45 Gew.-% Titandioxid, etwa 1 bis etwa
48 Gew.-% Dispergiermittel (bevorzugten Glycerin); etwa 5 bis etwa
40 Gew.-% eines ein niedriges Molekulargewicht aufweisenden Alkohols
(bevorzugt Ethanol); etwa 30 bis etwa 75 Gew.-% Wasser und weniger als
etwa 1 Gew.-% eines grenzflächenaktiven
Mittels. Andere wasserbasierte pigmentierte Tinten, so beispielsweise
diejenigen, die in der vorgenannten US-Patentanmeldung mit der Nummer 09/557,108
beschrieben sind, können
ebenfalls Verwendung finden. Pigmentierte Tinte muss eine Teilchengröße aufweisen,
die zur Verwendung mit einem Tintenstrahldruckkopf geeignet ist,
der üblicherweise
eine Düse
von etwa 50 μm
oder weniger aufweist. Es wird daher vorgezogen, wenn die Pigmentteilchen
in derartigen Tinten eine Teilchengröße von weniger als etwa 50 μm, stärker bevorzugt
von weniger als etwa 30 μm
und am stärksten
bevorzugt von zwischen etwa 1 und etwa 5 μm aufweisen.
-
Lösungsmittelbasierte
Tinten, die derzeit zum Drucken auf Zuckergussbeschichtungen mit
einer hydrophoben Oberfläche
verwendet werden, können
ebenfalls zum Tintenstrahldrucken auf einer polaritätsmodifizierten
Oberfläche
einer Essware vor dem Aufbringen der hydrophoben Beschichtung geeignet
sein. Die Verwendung der lösungsmittelbasierten
Tinten ist nicht aus dem Schutzumfang der Erfindung ausgeschlossen.
Das Präparieren
einer Beschichtung einer polaritätsmodifizierenden
Glasur oder eines Glanzgummis zum darauf erfolgenden Drucken vor
dem Beschichten einer Süßigkeit
mit Wachs stellt eine wesentliche Verbesserung gegenüber dem
Stand der Technik dar. Im Sinne der vorliegenden Beschreibung ist
eine „lösungsmittelbasierte
Tinte" eine Tinte,
die mehr nichtwässriges
Lösungsmittel
als Wasser enthält.
Lösungsmittelbasierte Tinten
beinhalten pigmentierte und nichtpigmentierte lösungsmittelbasierte Tinten
und beinhalten zudem im Wesentlichen vollständig auf Fett oder Öl basierende
Tinten. Lösungsmittelbasierte
pigmentierte Tinten beinhalten ein nichtwässriges Lösungsmittel, das in einem Bereich
von etwa 15 bis etwa 80 Gew.-% vorhanden ist, sowie Schwebstoffe,
die in einer Menge zwischen etwa 5 und etwa 50 Gew.-% vorhanden
sind.
-
Lösungsmittelbasierte
nichtpigmentierte Tinten können
in manchen Fällen
ebenfalls zum Drucken auf einer polaritätsmodifizierten Oberfläche entsprechend
der Erfindung geeignet sein. Diese Tinten sind nicht aus dem Schutzumfang
der vorliegenden Erfindung ausgeschlossen, vorausgesetzt, dass sie
mittels Tintenstrahlverfahren aufgebracht werden können. Lösungsmittelbasierte
nichtpigmentierte Tinten enthalten ein nichtwässriges Lösungsmittel bzw. nichtwässrige Lösungsmittel
in einer Menge zwischen etwa 70 und etwa 99 Gew.-% und ein Farbmittel,
das in dem Lösungsmittel
lösbar
ist, in einer Menge zwischen etwa 1 und etwa 30 Gew.-%.
-
Die
essbare Tintenzusammensetzung entsprechend der Erfindung kann zudem
ein grenzflächenaktives
Mittel enthalten, um die Verträglichkeit
der Tinte mit der polaritätsmodifizierten
Oberfläche
des beschichteten Esswarenstückes
zu verbessern. Die grenzflächenaktiven
Mittel, die in der Farbe der vorliegenden Erfindung Verwendung finden
können,
beinhalten beispielsweise anionische grenzflächenaktive Mittel, kationische grenzflächenaktive
Mittel und amphotere grenzflächenaktive
Mittel. Das verwendete grenzflächenaktive
Mittel muss selbstredend in den verwendeten Mengen essbar sein.
Polyglycerololeate, Monostearate, Polysorbate, Mono- und Diglyceride
sowie die Phospholipidfamilie der grenzflächenaktiven Mittel, darunter
unter anderem Lecithin, können
zu diesem Zweck verwendet werden. Im Allgemeinen ist ein grenzflächenaktives
Mittel in Mengen von weniger als etwa 1,0 Gew.-% vorhanden. Am meisten
bevorzugt ist das grenzflächenaktive
Mittel in einer Menge zwischen etwa 0,001 und etwa 0,5 Gew.-% (auf
Grundlage der fertigen Tintenformulierung).
-
Sämtliche
der vorgewärmten
Tinten können
zudem herkömmliche
Zusatzstoffe enthalten, so beispielsweise Geschmacksstoffe, Konservierungsmittel,
aufschäumungshemmende
Mittel, Mikronährstoffe,
Dispersionsstabilisatoren, filmbildende Mittel, Bindemittel und
dergleichen mehr, die aus dem Zustand der Technik bekannt sind.
-
Es
wird vorgezogen, wenn die wasserbasierte oder lösungsmittelbasierte Tinte,
die in Verbindung mit der Erfindung verwendet wird, tintenstrahlverträglich ist.
Im Sinne der vorliegenden Beschreibung weisen „tintenstrahlverträgliche Tinten" eine Viskosität von etwa
1 bis etwa 45 Centipoise und eine Oberflächenspannung von etwa 15 bis
etwa 50 dynes/cm auf. Bei einer pigmentierten Tinte wird die Durchschnittsteilchengröße durch den
Druckkopfkanal bestimmt und liegt bevorzugt bei weniger als etwa
50 μm, besonders
bevorzugt bei weniger als etwa 30 μm, ganz besonders bevorzugt
bei weniger als etwa 15 μm
und außerordentlich
besonders bevorzugt bei weniger als etwa 5 μm.
-
Die
Oberflächenchemie
der Tinte und die Oberfläche
des zu bedruckenden Esswarenstückes
spielen bei der Bestimmung der Qualität des fertigen Bildes wie auch
der Auflösung
eine Rolle. Die Temperatur des Substrates oder der Tinte kann unter
Verwendung eines Stromes von Trockengas modifiziert werden, um eine schnelle
Trocknung der Tintentröpfchen
an der Oberfläche
des Esswarenstückes
zu unterstützen.
Die Temperaturmodulation hat Auswirkungen auf die Oberflächenenergieeigenschaften
der Tinte und der Esswarenoberfläche,
wobei niedrigere Temperaturen die Oberflächenenergie und die Tendenz
einer Tinte, sich an der Oberfläche
des essbaren Substrates auszubreiten, verringern. Die Anwendung
eines sehr wenig Feuchtigkeit aufweisenden Gases oder von Luft verbessert
die Trocknungsrate der Tintentröpfchen.
Die Temperaturmodulation der Tintenkartusche kann ebenfalls vorteilhafterweise
verwendet werden, um das Tintenfließverhalten zu modifizieren
oder zu steuern, damit die Druckleistung maximiert wird. Eine Optimierung
dieser Parameter liegt im Fachwissen eines Durchschnittsfachmanns
auf dem Gebiet der Herstellung von Süßwaren.
-
Das
Tintenbild kann optional einfach dadurch getrocknet werden, dass
das bedruckte Stück
Luft ausgesetzt wird, ohne dass das Bild während einer Zeitdauer zwischen
30 Sekunden und fünf
Minuten berührt wird.
Vorteilhafterweise bewirkt eine Konvektionstrocknung mit erwärmter Luft
eine Ausdampfung der Lösungsmittel
aus der Tinte in weniger als 30 Sekunden, bevorzugt in weniger als
10 Sekunden. Nach dem Drucken und Trocknen, oder einfach nur nach
dem Drucken, wird eine weitere Beschichtung aus einer wasserbasierten
Glasur oder Glanzgummi oder Schellack zum Setzen des Bildes aufgebracht.
Man hat herausgefunden, dass dies eine Fixierung des Bildes bewirkt,
was die Wahrscheinlichkeit einer Zerstörung des Bildes verringert.
Eine berührfreie
Art des Aufbringens der Glasur, des Gummis oder des Schellacks wird
verwendet, so beispielsweise Sprühen
oder Air-brushing, damit das Bild nicht verschmiert wird.
-
Sollen
Mehrkomponentenbilder aufgebracht werden, um ein zusammengesetztes
Bild zu bilden, so verbessert die weitere Beschichtung mit der wasserbasierten
Glasur oder dem Glanzgummi die Verträglichkeit der bedruckten Oberfläche für die Aufbringung
eines oder mehrerer zusätzlicher
mittels Tintenstrahl aufgebrachter Bilder.
-
Nach
dem Drucken werden bei bevorzugten Ausführungsbeispielen die Süßwaren in
die Pfanne zurückgegeben,
damit ein hydrophober Abschluss aufgebracht werden kann.
-
Vorzugsweise
wird der hydrophobe Abschluss in zwei Schichten aufgebracht, nämlich einer
Nasswachsbeschichtung mit Triglyceriden und Carnaubawachs und einer
Trockenwachsbeschichtung, die im Wesentlichen aus Carnaubawachs
besteht. Da die Aufbringung eines Wachsabschlusses aus dem Stand
der Technik bekannt ist, werden Details dieser Schritte hier nicht
weiter ausgebreitet.
-
Die
nachfolgenden qualitativen Beispiele und Vergleichsbeispiele demonstrieren
die Wirksamkeit beim Drucken auf einer harten dragierten zuckergussbeschichteten
Süßigkeit,
so beispielsweise dem aus Schokolade und Erdnüssen bestehenden Naschwerk
der Marke M&M.
Zuckerguss dieser Art umfasst im Allgemeinen: (a) einen Kaltsirupzuckerguss,
der durch wiederholtes Aufbringen eines kalten Zuckersirups gebildet
wird; und (b) einen Warmsirupzuckerguss, der durch wiederholtes
Aufbringen eines warmen Zuckersirups mit Färbung gebildet wird. Bei einem
herkömmlichen
Vorgang zum Polieren von hartem dragiertem Zuckergussnaschwerk schließt sich
an die vorgenannte Kalt- und Warmsirupaufbringung an: (c) eine Nasspolitur
(so beispielsweise eine Politur mit Gummiarabikum/Dextrin und Carnaubawachs),
die auf die mehrschichtige Zuckergussbeschichtung aufgebracht und
anschließend
dort getrocknet wird; (d) eine Trockenpolitur, die üblicherweise
ein Carnaubawachspulver ist, das als dünne Politur auf das Naschwerk
aufgebracht wird, um einen gewünschten
Glanz zu erzeugen.
-
Zur
Durchführung
der Vergleichstests wurden die folgenden Proben vorbereitet: (1)
die ausschließliche
Verwendung einer Kaltsirupaufbringung (Schritt (a)) ohne Verwenden
einer Warmsirupbeschichtung oder einer Färbung; (2) die Verwendung von
Kalt- und Warmsirupaufbringungen (Schritte (a) und (b)) mit gelber
Färbung;
(3) die Verwendung von Kalt- und Warmsirupaufbringungen (Schritte
(a) und (b)) und eine Nasspolitur (Schritt (c)) mit gelber Färbung; (4)
die Verwendung von sämtlichen
Schritten (a) bis (d) einschließlich
der Nass- und Trockenpolitur mit gelber Färbung; und (5) die Verwendung
der Schritte (a) und (b) ohne Verwendung einer Färbung.
-
Die
vorgenannten Proben (außer
einer Kontrollgruppe) wurden händisch
bei einem Luftdruck von 2,76 bar (40 psi) mit einer wasserbasierten
Glasur aus der Capol-Serie (Capol 1200, Capol 127C, Capol 1400 und Capol
149C) beschichtet, gefolgt von einem 10 bis 45 Minuten andauernden
Trocknen. Anschließend
wurden die Proben unter Verwendung des Druckers Canon 6000 mittels
Tintenstrahl bedruckt. Die Proben wurden mit einem Testmusterbild,
das aus dünnen
Linien und Blöcken
deckender Farbe bestand, unter Verwendung der drei Standardtintenstrahlkartuschenfarben
Zyan, Magenta und Gelb bedruckt. Der zum Drucken verwendete Druckmodus
war der „schwarze" Druckmodus auf dem
Canon-Drucker. Dieser Druckmodus steht für hochqualitative Drucktechniken
zur Verfügung.
Der Prozess bedient sich gleicher Anteile von Zyan, Magenta und
Gelb, um einen Punkt in schwarzer Farbe zu erzeugen.
-
Nachdem
die Proben unter Verwendung der vorgenannten Technik bedruckt worden
waren, ließ man sämtliche
Probleme trocknen und die Farben aushärten. Das Trocknen bzw. Aushärten dauerte
10 bis 15 Minuten. Die lebensmitteltauglichen Tinten stammten von
PhotoFrost und enthielten FD&C-konforme
Lebensmittelfarben, Wasser, Ethanol und Propylenglykol.
-
Vor
der Beschichtung mit einer schutztechnischen schellackbasierten
Deckschicht (Capol 153C) wurde jede der Proben und die Kontrollgruppe
auf einer fünf
Punkte umfassenden Skala (0 bis 4) bezüglich der Verschmierung bewertet.
Auf dieser Skala bezeichnete der Wert 4 den Umstand, dass die bedruckte
Probe nicht verschmiert war, wenn sie mit einer nassen Hand berührt worden
war. Ein Wert von 3 gab an, dass eine Verschmierung auftrat, wenn
die Probe mit einer feuchten Hand berührt worden war. Ein Wert von
2 bezeichnete den Umstand, dass die Probe nicht verschmierte, wenn
sie mit einer trockenen Hand berührt
worden war. Ein Wert von 1 bezeichnete den Umstand, dass die Proben
nicht verschmierten, wenn sie aneinander gerieben worden waren,
während
ein Wert von 0 den Umstand bezeichnete, dass die Proben verschmierten,
wenn sie aneinander gerieben worden waren.
-
Die
bedruckten Proben wurden anschließend händisch mit Capol 153C besprüht, das
eine schellackbasierte Glasur darstellt, um die Naschwerkoberfläche und
die Bilder zu schützen.
Die Proben wurden anschließend
entsprechend den Auflösungsparametern
und der Farbintensität
auf einer 4 Punkte umfassenden Skala mit 1 als schlechtestem Wert
und 4 als bestem Wert bewertet. Die Proben wurden mit bloßem Auge
sowie unter einem Mikroskop mit Blick auf die Druckqualität und die
dpi-Auflösung
bewertet. Die Ergebnisse dieser Bewertungen sind nachstehend tabellarisch
angegeben. Tabelle 1
| | Kontrollgruppe |
| Probe | Farbintensität | Auflösung | Verschmierung |
| (1) | 4 | 2 | 2 |
| (2) | 4 | 2 | 1 |
| (3) | 4 | 4 | 0 |
| (4) | 3 | 4 | 0 |
| (5) | 4 | 2 | 2 |
Tabelle 2
| | Capol 120C |
| Probe | Farbintensität | Auflösung | Verschmierung |
| (1) | 2 | 3 | 3 |
| (2) | 2 | 3 | 3 |
| (3) | 2 | 3 | 3 |
| (4) | 2 | 3 | 3 |
| (5) | 2 | 3 | 3 |
Tabelle 3
| | Capol 127C |
| Probe | Farbintensität | Auflösung | Verschmierung |
| (1) | 3 | 3 | 3 |
| (2) | 3 | 3 | 3 |
| (3) | 3 | 4 | 3 |
| (4) | 3 | 4 | 3 |
| (5) | 3 | 3 | 3 |
Tabelle 4
| | Capol 140C |
| Probe | Farbintensität | Auflösung | Verschmierung |
| (1) | 2 | 3 | 3 |
| (2) | 2 | 3 | 3 |
| (3) | 2 | 3 | 3 |
| (4) | 2 | 3 | 3 |
| (5) | 2 | 3 | 3 |
Tabelle 5
| | Capol 149C |
| Probe | Farbintensität | Auflösung | Verschmierung |
| (1) | 2 | 3 | 3 |
| (2) | 2 | 2 | 3 |
| (3) | 2 | 2 | 3 |
| (4) | 2 | 3 | 3 |
| (5) | 2 | 2 | 3 |
-
Aus
den vorgenannten Beispielen wird deutlich, dass die Bildauflösung und
die Verschmierungsfestigkeit wesentlich verbessert werden, wenn
eine polaritätsmodifizierende
Beschichtung vor dem Tintenstrahldrucken aufgebracht wird, im Vergleich
zu einem Drucken auf einer fertigen zuckergussbeschichteten Süßware. Eine
merkliche Verbesserung tritt (im Vergleich zur Kontrollgruppe) auch
dann auf, wenn das Drucken in verschiedenen Phasen während des
Zuckergussbeschichtungsprozesses vorgenommen wird.
-
Obwohl
die vorliegende Erfindung nur unter Bezugnahme auf Beispiele beschrieben
worden ist, die gegenwärtig
als bevorzugte Ausführungsbeispiele
angesehen werden, ist die Erfindung nicht auf diese offenbarten
Ausführungsbeispiele
beschränkt.
Die vorliegende Erfindung umfasst vielmehr verschiedene Abwandlungen
und Äquivalente,
die im Schutzumfang der beiliegenden Ansprüche enthalten sind. Der Schutzumfang der
beiliegenden Ansprüche
soll breitestmöglich
ausgelegt werden, damit alle derartigen Modifikationen und äquivalenten
Materialien und Funktionen eingeschlossen sein.