用於食品裝飾的裝置和方法與流程
2023-05-05 01:54:42 2
本發明涉及對威化類食品裝飾的裝置和方法，這類食品包括用於冷凍甜食的可食用容器，例如冰激凌錐筒。特別地，本發明涉及利用雷射技術來裝飾這種食品的裝置和方法。
背景技術：
：威化深受消費者的喜愛，消費者們發現它是包括烘焙食品、甜食和冷凍產品在內的各種食品中吸引人的一部分。威化能夠用於將吸引人的紋理特徵、結構和香味添加到產品上成為它們的一部分。威化由主要是麵粉、糖、油脂和/或油和水組成的麵糊製作而成。一旦混合好上述配料，就將麵糊倒在通常為加熱到超過200℃溫度的金屬表面的烘焙盤上。烘焙過程中大部分水被驅散成為水蒸汽。由於威化的含糖量較高，它們在烘焙盤的高溫下是相對塑性和柔性的。烘焙之後立即將威化留成扁平狀以提供威化片，威化片可以用作產品的夾層或用作產品的表面裝飾。或者，通過使用比如心軸的成形元件對柔性的威化成形來製成容器，以形成可食用容器例如卷、殼、杯或錐筒。威化的表面可以是光滑平坦的，但更常見的是具有烘焙盤造成的華夫格紋理，烘焙盤在其表面上具有柵格狀結構用以防止威化麵糊粘著在表面上。儘管受到消費者的喜愛，但威化是非常熟知的食品，消費者仍在不斷尋找新的食用體驗。傳統的威化感覺有些過時，不那麼吸引人。因此，技術在發展以便通過在表面提供裝飾來增強威化產品的外觀。這種技術的例子是壓印或壓花，用於將裝飾壓印到威化的表面結構內。然而，改變威化的表面會損壞消費者所期望的華夫結構，同時，壓花和壓印也是費時的工藝，需要在威化在烘焙盤的高溫下仍然處於塑性和柔性的同時實施，因此會干擾到後續威化成形(例如形成錐筒形)的步驟。其它的威化裝飾方法包括噴塗、噴墨印刷、轉印和在威化表面上引入額外的彩色材料和配料的這種技術。然而，這種技術引入添加劑會破壞威化的正常天然成分，會是消費者不能接受的，特別是在兒童食品的情況下。此外，在已成型的威化產品(比如錐筒)上引入裝飾並不簡單易行，這是因為除了如上所述的華夫格圖案之外，這些表面還將被彎曲和傾斜，這些技術將導致進一步出現問題。因此，需要一種方法，該方法不會遭受與壓印和壓花相關的問題，並且能夠不使用添加劑，通過利用顏色變化或陰影在威化表面上產生裝飾。一種不使用添加劑而使威化表面的顏色變化的方法包括烙花法，其中在威化表面施加熱壓印，從而威化中的碳水化合物和糖分遭受到顏色變化，變成更深的顏色，由此由壓印的圖案能夠產生形成對照的圖案或裝飾。然而，該方法仍然遇到與傳統壓印相同的缺陷，例如其仍然是費時的方法，在不改變壓印本身的情況下，在改變裝飾設計方面沒有靈活性，並且也會干擾到後續的威化成形步驟。還公開了其它的方法，其採用雷射技術直接加熱威化自身的表面，進一步烹調威化使材料變暗並產生形成對比的圖案或裝飾。DE3836821和DE3803261公開了利用雷射實施的熱處理進行表面標記，其中使用掩膜限定待施加的裝飾的形狀。掩膜包含類似蠟紙的開口，然後施加雷射穿過掩膜。當雷射穿過開口時，其與產品的表面相互作用，引起加熱並因此改變顏色。然而，掩膜或蠟紙的使用限制了所能夠實現的裝飾——每種不同的設計必須採用不同的掩膜。它們還需要額外的裝置和加工步驟以便在雷射加熱之前將掩膜放置到產品上以及之後將其移除，這導致費用上的增加和生產線速度的下降。此外，不僅需要為每個不同的設計提供不同的掩膜，也需要為要裝飾的每個不同產品形狀提供不同的掩膜裝飾。例如，當裝飾扁平的威化時，可以採用扁平的掩膜，而當產品例如為錐形時，則掩膜的形狀必須對應於這類產品的彎曲表面和錐形形狀。因此，優選不採用掩膜來裝飾產品。現在，雷射技術的改進使得在稱之為雷射雕刻的工藝中可以不利用掩膜來產生特定的圖像。雷射雕刻裝置通常由兩個主要部件構成：雷射源和控制器。雷射源發射雷射束，控制器控制待雕刻表面上雷射束的運動的方向、強度、速度以及傳播。在更為常見的結構中，雷射和待裝飾表面均固定不動，檢流計反射鏡使雷射束在表面上移動。使用這種技術的雷射雕刻能夠以光柵模式或向量模式工作。在雷射雕刻中，雷射接觸表面的點為雷射的焦點，即待裝飾表面定位在雷射束的焦平面內側，在這裡雷射光斑尺寸最小，能量最大。這種焦點非常小，例如小於50μm，當雷射束越過表面時只有焦點內的區域受到影響。雷射的能量將位於焦點下的表面加熱，隨後由於材料的汽化或者由於材料破碎剝落，材料被燒蝕。由於表面材料被燒蝕，必須清除表面上的碎屑以允許雷射繼續雕刻。由於雷射的位置是由控制器確定，因此在雷射雕刻過程中不需要掩膜，也不需要向表面增加障礙物來防止雷射偏離待裝飾的圖案。因此這些技術允許以快速、可控的方式產生大範圍的細節裝飾。然而，雷射雕刻通常實施在硬彈性材料上，例如木材、塑料、搪瓷和金屬，在不危害原有產品的結構完整性的情況下可以通過燒蝕去除表面的層。然而，容易理解的是威化食品不能抵抗燒蝕，不適合標準的雷射雕刻技術，這是因為雷射將穿透威化的鬆脆的結構，產生過燒區域，使威化穿孔，損壞或破壞待裝飾的產品。因此需要對這種技術進行本質上的改進才能用於威化食品。某些技術試圖利用雷射雕刻類技術加熱威化產品表面來產生裝飾。WO2006/129078利用變色基底，並公開了通過將雷射束導引在待標記的目標區域上來標記目標的方法，其中那些區域至少包括丙二酸鹽、葡萄糖酸鹽或庚糖酸鹽。類似地，WO2006/129086也利用變色基底，並公開了通過將雷射束導引在待標記的目標區域上來標記目標的方法，其中那些區域至少包括藻酸鹽。US2008/0131563公開了一種包含糖和胺基酸的可食用的塗層，其中在利用雷射源輻射時，糖和胺基酸反應，在該可食用的塗層中形成棕色。然而，這些技術都需要採用包含改變顏色的添加劑的額外塗層，破壞了威化的正常天然成分，並且可能不被消費者接受，如上面已經論述的。此外，這些公開都沒有解釋在不導致任何損壞的情況下如何利用雷射技術裝飾產品。JP2006248237涉及一種對觀賞物品(例如烘焙的糖果)進行雷射束裝飾的方法，其中利用雷射束輻射表面來製作表面裝飾。然而，該方法需要雷射是特定配置的，以便在限定的時間內向待裝飾表面的限定區域傳送限定的能量。因而該裝置需要對雷射源和控制器仔細校準以便於操作。上述技術的進一步特徵在於待裝飾表面被定位在雷射束的焦平面內部，從而雷射接觸表面的點為雷射束的焦點。結果是能被裝飾的表面區域受到裝置的焦平面的尺寸和形狀的限制，因此上述技術主要用於平坦的平面。相反地，本發明旨在使用的威化類可食用容器被成形為異構的形狀，例如卷、殼、杯或錐筒，其表面可以是彎曲的、凸起的、凹陷的或其它不均勻的形狀。此外，這些產品的實際表面通常具有華夫格紋理，這引入了當試圖施加裝飾時需要進行處理的進一步特徵。因此，使用雷射類技術裝飾具有不平坦或不均勻表面的威化類食品是存在問題的。DE102006037922涉及一種使用雷射束在食品的彎曲表面上標記的裝置和方法。該發明的目的是提供一種方法和裝置，使得可以從至少兩個立體角區域對固定在給定位置的靜止的食品進行標記，從而在不必對食品重新定位的情況下在食品的彎曲表面上標記。通過從至少兩個立體角區域照亮食品，DE102006037922旨在相對於得到的各種焦平面優化目標表面的位置，使它可以標記目標曲面上更大的相鄰區域，特別是在基本呈柱面或球面的情況下。然而，這種披露包含了某些缺點：雷射束利用反射鏡或稜鏡被分成至少2束獨立的光束，這導致了散射和效率損失，特別是使用CO2雷射時；額外的稜鏡或反射鏡引入裝置的複雜性；裝置只能用於在該裝置下被分度和保持靜止的產品，這是因為分光器是靜態的，不能用於裝飾在操作中的移動產品；以及最後，DE102006037922特別披露了待裝飾表面定位在分裂的雷射束的焦平面內部。如上所述，威化類產品不能抵抗燒蝕，採用DE102006037922中特別指定的聚焦雷射束並不適宜，這是因為雷射將穿孔威化的鬆脆的結構，產生過燒區域，穿透威化，損壞或破壞待裝飾的產品。JP2002113585A披露了一種根據任意圖像圖案的信息在食品表面上立即形成圖像圖案的方法和裝置，並且提供了由該方法製造的食品。根據給定的圖像圖案使用雷射束選擇性地輻射食品表面，並在食品表面上形成該圖像圖案。DE19646813A披露了藉助二氧化碳雷射圖像投影和塑造系統，在食品上的可食用糊劑的表面上產生圖像或圖例的工藝，所述食品例如是肉、糕點或糖果以及其它即食食品。該工藝由計算機控制，並留下被掃描向量系統捕獲的圖像。DE19851379A披露了一種容納在封閉箱中的二氧化碳雷射器，連同能夠從資料庫和/或掃描儀中選擇各種設計的處理器、用於雷射響應於這些輸入的驅動器和用於食品(所述食品能夠精確地定位在雷射器下方)的託架。雷射窗口設置在一管的頂部，所述管的下部開口端通常由一板件封閉。在操作中，板被拉到一邊，空氣通過噴嘴向下吹，並且通過杯狀物實施抽吸，從而沒有油煙能夠進入管中。該設計用於零售商店，員工或消費者能夠使用標記，消費者可以通過自動販賣機支付該服務。該系統能夠再現從簡單線條到照片的設計範圍。EP1604572A披露了一種藉助雷射束為燻制食品標記的工藝，所述雷射束在程序控制下被引導在燻制食品的表面上，使雷射束遵循著待重現的標記的圖案，雷射束僅作用在位於食品表面的燻制層的顆粒上，不會明顯侵蝕到食品本身的表面。US5897797披露了一種農產品(例如水果和蔬菜)標記系統，其在產品的表層蝕刻出可識別的標記。該系統的第一實施例使用雷射器發射高強度光束以形成可識別的標記。該系統的第二和第三實施例使用點陣印表機針頭。在第二實施例中，印表機針頭的針直接接觸農產品的表層，對表層區域蝕刻，形成可識別的標記。在第三實施例中，一導熱帶部件放置在印表機針頭和農產品之間。印表機針頭撞擊導熱帶部件，藉此在導熱帶部件上形成熱點，這又蝕刻農產品的表層以形成可識別的標記。因此本發明的目的是利用雷射雕刻類工藝在威化類產品上形成裝飾。本發明進一步的目的是利用雷射雕刻類工藝在威化類產品上形成裝飾而沒有前述缺陷。本發明另外的目的是利用雷射雕刻類工藝在威化類產品上形成裝飾，雖然是採用雷射雕刻，但不需要對裝置進行複雜的再校準。本發明進一步的目的是利用雷射雕刻類工藝在具有不均勻或不平坦表面的威化類產品上形成裝飾。技術實現要素：現在已經發現通過使用特定的裝置和工藝能夠實現上述目的。因此，在第一方面，本發明提供了一種威化產品裝飾裝置，其包括雷射器、準直儀、至少一個檢流計驅動反射鏡和非球面掃描透鏡，該裝置可相對於待裝飾產品定位，其中所述裝置被構造為提供雷射束，所述雷射束具有-在待裝飾威化產品表面上的直徑為100-750μm的光斑尺寸，以及-基本平坦的焦平面，其特徵在於-該焦平面具有5mm至20mm的景深，以及-該雷射束的焦平面高於或低於待裝飾的威化產品表面5mm至30mm。本發明的裝置能夠在威化類產品上形成精細的、高解析度的裝飾。此外，其能夠這樣做而不會對威化類產品造成任何損壞。另外，即使表面不是平坦的，例如是錐體的彎曲的、傾斜的表面，該裝置也能夠在整個待裝飾表面形成裝飾。雷射器優選是CO2雷射器。光斑尺寸優選至少150μm，更優選至少250μm，更優選仍至少300μm，最優選至少350μm。光斑尺寸優選至多700μm，更優選至多600μm，更優選仍至多550μm，最優選至多500μm。威化類產品優選是卷、殼或杯。威化類產品最優選是錐筒。雷射束的焦平面優選在待裝飾威化類產品表面之上至少7.5mm處，更優選至少10mm，更優選仍至少12.5mm，再更優選至少15mm。雷射束的焦平面優選高於待裝飾威化類產品表面至多27.5mm，更優選至多25mm，更優選仍至多20mm，再更優選至多17.5mm。在一可選實施例中，雷射束的焦平面優選在待裝飾威化類產品表面之下至少7.5mm，更優選至少10mm，更優選仍至少12.5mm，再更優選至少15mm。在該實施例中雷射束的焦平面優選低於待裝飾威化類產品表面至多27.5mm，更優選至多25mm，更優選仍至多20mm，再更優選至多17.5mm。焦平面的景深優選至少為5.5mm，更優選至少6mm，更優選仍至少7.5mm，再更優選至少10mm。焦平面的景深優選至多17.5mm，更優選至多15mm，更優選仍至多12.5mm。在進一步的方面，本發明提供了一種裝飾威化產品的工藝，包括步驟：將威化產品定位在第一方面的裝置的下方，操作裝置使雷射束的焦平面高於或低於待裝飾威化類產品表面5mm至30mm，其中雷射束焦平面的景深為5mm至20mm。威化類產品優選是卷、殼或杯。威化類產品最優選是錐筒。雷射束的焦平面優選在待裝飾威化類產品表面之上至少7.5mm處，更優選至少10mm，更優選仍至少12.5mm，再更優選至少15mm。雷射束的焦平面優選高於待裝飾威化類產品表面至多27.5mm，更優選至多25mm，更優選仍至多20mm，再更優選至多17.5mm。在一可選實施例中，雷射束的焦平面優選在待裝飾威化類產品表面之下至少7.5mm，更優選至少10mm，更優選仍至少12.5mm，再更優選至少15mm。在該實施例中雷射束的焦平面優選低於待裝飾威化類產品表面至多27.5mm，更優選至多25mm，更優選仍至多20mm，再更優選至多17.5mm。焦平面的景深優選至少為5.5mm，更優選至少6mm，更優選仍至少7.5mm，再更優選至少10mm。焦平面的景深優選至多17.5mm，更優選至多15mm，更優選仍至多12.5mm。附圖說明圖1示出了典型的雷射雕刻裝置。圖2示出了根據本發明裝置的示意性表示。圖3示出了採用根據本發明的裝置施加在錐筒上的各種裝飾。具體實施方式本發明涉及對威化類產品進行裝飾的雷射技術的使用。威化是常見的食品構成，特別是組合的冷凍甜食的組成部分。威化通常是酥脆、甜美、單薄、幹的餅乾製品。它們能夠被用於在其作為一部分的產品上添加吸引人的紋理特徵、結構和味道。威化由主要是麵粉、糖、油脂和/或油和水混合成的麵糊製作而成。一旦混合好上述配料，就將麵糊倒在通常為加熱到超過200℃溫度的金屬表面的烘焙盤上。烘焙過程中大部分水被驅散成為水蒸汽。由於威化的含糖量高，它們在烘焙盤的高溫下是相對塑性和柔性的，並能夠形成可食用的容器，例如卷、殼和錐筒。可以採用現有技術中已知的方法對威化成形。用威化製成可食用容器的一種方法是通過模製工藝。該工藝包括步驟：將麵糊沉積到模具中；將芯插入到模具中，麵糊被迫呈現出芯和模具之間的空腔的形狀；將模具加熱持續一段適宜的時間；在指定時間結束時從模具中取出錐筒。在填料、儲存和分配之前優選將製備的容器放置到傳送裝置上以用於修整、包裝和裝飾。通過該方法，可以製作各種形狀包括但不限於錐形的容器或不同尺寸和外形的杯。另一種製備冰激凌錐筒的方法是滾壓法。該方法包括步驟：將麵糊沉積到兩個烘焙盤之間；在這兩個盤之間烘焙出平坦的威化；將該平坦的威化餅輸送到滾壓裝置；將該平坦的威化滾壓成圓錐形。用這種方法製作的冰激凌錐筒有時候被稱作糖卷錐筒。威化類產品可以包含45-80wt％的小麥粉。優選的成分包含48-80wt％的小麥粉。更優選的成分包含50-75wt％的小麥粉。進一步優選的成分包含55-70wt％的小麥粉，最優的成分包含58-65wt％的小麥粉。威化類可食用容器還包含重量百分比為15-50％的糖。優選的成分包含至少17％，更優選至少19％，仍更優選至少21％，甚至是至少25％，但優選不超過45％，更優選不超過40％，仍更優選不超過35％，甚至是更優選不超過30％重量的含糖量。還可以包含1至30wt％的食用油。優選的成分包含1-15wt％的食用油。更優選的成分包含1-8wt％的食用油。進一步優選的成分包含1.5-6wt％的食用油。仍然進一步優選的成分包含2-5.5wt％的食用油，最優的成分包含2.5-4.5wt％的食用油。所述食用油可以選自任何已知的來源。食用油優選是C12-C18食用油。食用油優選是棕櫚油或椰子油。此外，威化類可食用容器可以包含0-3wt％的卵磷脂。優選的成分包含0.1-2wt％的卵磷脂。更優選的成分包含0.2-0.8wt％的卵磷脂。進一步優選的成分包含0.3-0.7wt％的卵磷脂。仍進一步優選的成分包含0.35-0.65wt％的卵磷脂，最優選的成分包含0.4-0.6wt％的卵磷脂。最後，威化類可食用容器可以包含少量的水。然而，為了在存儲過程中保持錐筒的酥脆，該可食用容器優選基本不含水。基本不含水是指不超過3％，更優選不超過2％，仍更優選不超過1％，甚至更優選不超過0.5％，再更優選不超過0.2％，甚至是少於0.1％重量的水。威化類可食用容器的可選配料包含焦糖，其作為著色劑被添加到可食用容器中。它是一種無定形的深棕色材料，是通過對含糖材料進行仔細控制的熱處理而製作出來的，所述含糖材料例如是葡萄糖、轉化糖、乳糖、麥芽糖、糖蜜、蔗糖、澱粉水解物和它們的餾分等。高粘度的、幾乎呈黑色的糖漿包含顏色成分，這種顏料成分在碳酸飲料、藥用和調味萃取物、糖果、湯羹、烘焙製品和大量其它食品中給予了琥珀色陰影。當含有焦糖時，可食用容器優選包含大約0.2wt％的焦糖。威化類可食用錐筒形容器還優選包含鹽。鹽優選是氯化鈉。當含有鹽時，錐筒優選包含大約0.2wt％的鹽。本發明已經發現雷射類技術能夠在這種威化上形成裝飾。本發明的裝置包括雷射器、準直儀、至少一個檢流計驅動反射鏡和非球面掃描透鏡。雷射器可以是與有機材料相容的任意適宜的雷射器，但在優選實施例中是氣體雷射器，優選是調諧半導體雷射器，更優選是CO2雷射器。雷射器優選為25-100瓦特，更優選為30-70瓦特，更優選仍為50-60瓦特，最優選是55瓦特。波長高於3微米以確保它可以吸收在威化類產品的表面上，並且波長少於12微米以保持在雷射作用的範圍內。在一優選實施例中，波長為6-11.5微米，更優選為8-11微米，最優選為10.6微米。這些波長提供了最佳的表面吸收，這是因為它提高了工藝的效率，然而如果雷射通過表面被傳遞到產品主體中，則會產生表面下加熱導致不均勻的著色和裝飾，還會導致損害產品的結構，削弱產品的表面和內部結構。此外，這一波長最大化電到雷射功率成本。優選採用密封的CO2雷射器，這是因為其具有長的使用壽命，價格低廉以及可靠的氣體再循環。由於需要在食品生產環境中操作裝置，因此雷射器可以容納在IP54密封的食品級不鏽鋼殼體中。雷射器可以由空氣冷卻，但由於其在製造環境中的尺寸約束，雷射器可以採用水冷以最小的複雜度和尺寸除去來自雷射系統的熱量。雷射器可以是直流激勵，但優選是射頻激勵，這是因為相比於直流激勵的雷射器，其提供了改善的電極使用壽命。雷射源發射的雷射束穿過準直儀，準直儀用於使雷射束平行並限制光能的傳播。通常使用略凹的反射鏡校準來自於雷射器的雷射以確保功率輸出的穩定性。在一優選實施例中，雷射束的發散度小於1毫弧度。雷射束由至少一個檢流計驅動反射鏡控制，優選由兩個反射鏡控制，這兩個反射鏡連接兩個安裝成彼此正交的檢流計掃描儀。旋轉檢流計使反射鏡旋轉，從而使雷射束偏轉成兩個正交的角度。在傳統的系統中，經過校準的雷射束穿過透鏡(其適用於CO2雷射器)，將反射鏡的這些角運動轉化成標記平面上的線性位移。在這些傳統的系統中，標記平面是位於透鏡下方的平面，雷射束在該平面上聚焦成其最小直徑。在這些系統中，透鏡可以由ZnSe材質的球面凹凸透鏡製成，其具有兩個球面，其中凹面面向著雷射器和檢流計掃描系統，凸面面向待裝飾的表面。然而，如圖1所示，這種透鏡產生彎曲的標記平面。由檢流計反射鏡2控制的雷射束1進入傳統的透鏡3，並沿著如圖所示彎曲的焦平面4聚焦。結果是很難對這樣的系統校準，以便在待標記平面上形成精確且一致的位置，能夠理解到，這是因為除非待標記的表面形狀精確地對應於焦平面的形狀，否則雷射束的強度和形狀將會高度變化地越過待裝飾表面。圖1展示了與裝飾簡單平面5相關聯的問題。能夠產生180mm標記區域的球面透鏡將具有大約400mm的焦距和可接受的小於0.35弧度半角的掃描角。這種透鏡產生的焦平面使得整個標記區域上的高度變化超過3mm，這導致所施加的標記的顏色出現顯著的且不能接受的變化。此外，在整個標記區域上聚焦的雷射光斑的形狀也發生變化。所以，在圖1所示的實施例中，A點處的光斑將被聚焦，因此成為具有最小尺寸和最大能量密度的圓形，而位於B點和C點處的光斑則不聚焦，因此具有較低的能量。此外，在該場景下描述的系統中，B點和C點處形成的光斑將呈橢圓形，其長短軸之比高達1:1.2。這進一步增大了雷射光斑的面積，使得能量密度下降，並因此導致裝飾的質量下降。光斑的橢圓形形狀還降低了標記的視覺質量，這是因為在標記區域的邊緣處雷射產生的線寬在水平軸和豎直軸上不同。能夠理解的是，當諸如威化錐筒類產品和類似本發明處理的產品的待裝飾表面是非線性的時，這些問題被大大惡化。最後，為了用於裝飾本發明處理的威化類產品的易碎結構，傳統系統的結構還必須是非常小心地控制。構造為使用標準材料(例如金屬、塑料、木材等)的任何系統在用於威化類材料時都將是過於強大的，至少聚焦在圖1所示的A點處將導致損壞。因此本發明採用了一種能夠在整個標記平面上提供基本平坦的焦平面的透鏡類型。術語焦平面是指雷射束聚焦在這樣的區域，使得雷射光斑輸送最大能量密度的90-100％。基本平坦的含義是透鏡所形成的焦平面在橫跨180mm的標記區域上在高度上的變化至多為1mm，優選至多0.5mm。在本發明的基本平坦的焦平面中，在180mm的標記區域的焦平面中，雷射光斑的長短軸的橢圓度比至多1:1.1，優選至多1:1.05。由非球面掃描透鏡提供的焦平面相比於傳統透鏡的具有本質的改善。例如，非球面掃描透鏡能夠具有增大的0.44弧度半角的掃描角，這使得所需要的透鏡焦距減小至300mm，並且在橫跨180mm的標記區域，由這種透鏡形成的焦平面中的誤差高度變化僅為0.5mm，並且長短軸的橢圓度比減小至1:1.05。本發明的裝置還利用了聚焦的景深。術語景深是指跨過這樣區域的距離，在該區域中雷射輸送的光斑具有最大能量密度的90-100％。傳統的系統僅具有淺的1至2.5mm的景深，待裝飾目標定位在該景深中。相反，本發明的裝置具有5mm至20mm的更深的景深。然而，如上所述，對威化產品的雷射類裝飾提出了獨特的挑戰，必須要克服該挑戰以確保在不損壞產品的情況下實現高質量的裝飾。本發明驚奇地發現待裝飾的威化類產品的表面必須放置成高於或低於雷射束的焦平面5mm至30mm。也就是說當雷射接觸到待裝飾表面時雷射實質上是散焦的。因此本發明的裝置利用了這一發現，即若採用特定類型的透鏡以及若將待裝飾產品放置在雷射的焦平面外部5mm至30mm的散焦區域，則能夠在不導致結構損壞的情形下向威化實施高質量的裝飾，而且該裝置可用於裝飾不均勻的、彎曲的和非平面的表面。不希望被理論所束縛，確信的是威化產品在焦平面外部的特定定位確保了雷射輸送的能量足以改變顏色而不會導致進一步的生化變化，否則該生化變化將導致威化產品受到損壞。此外，深的焦平面在諸如錐筒、杯形等形狀的產品的整個非平面表面提供能量的均勻分布。現在參照圖2描述本發明，圖2示出了本發明裝置的一個實施例，其中提供了與上述有機材料相容的雷射器6。雷射源穿過準直儀7，使雷射束平行成發散度優選少於1毫弧度。然後通過一組檢流計驅動反射鏡8控制雷射束，所述檢流計驅動反射鏡8轉動以將雷射束偏轉呈兩個正交的角度。之後雷射束穿過一非球面的掃描透鏡9，該掃描透鏡用於將光束聚焦到基本平坦的焦平面(由虛線A表示)。該裝置構造為提供深度為5至20mm的焦平面，其上邊界和下邊界分別由虛線A』和A」表示。因此雷射沿著焦平面A完全聚焦，該焦平面上的光斑具有最小的尺寸和最大能量密度的100％。沿著線A』和A」，雷射光斑變大，具有最大能量密度的90％。因此，在圖2的表示中，放置在由A』和A」描繪的焦平面的深度內的任何物體都將承受雷射光斑的最大能量密度的至少90％。焦平面的景深為5mm至20mm，也就是說A』和A」之間的距離是5mm至20mm。在一優選的實施例中，焦平面的景深至少為5.5mm，更優選至少為6mm，更優選仍至少為7.5mm，再更優選為至少10mm。焦平面的景深優選至多17.5mm，更優選至多15mm，更優選仍至多12.5mm。如上所述，待裝飾的威化類產品的表面必須定位成高於或低於雷射束的焦平面5mm至30mm。在圖2所示的情形中，待裝飾的威化類產品的表面定位在線A」之下5mm至30mm處。在圖2的表示中，待裝飾產品是一錐筒10，其沿箭頭指示方向從右向左移動而在傳送裝置11上移動到位。因此錐筒是定位在焦平面下方，與錐筒表面相互作用的雷射束髮散遠離焦點，在待裝飾威化類產品的表面上形成的光斑尺寸為100至750μm。光斑尺寸優選為至少150μm，更優選為至少250μm，更優選仍為至少300μm，最優選為至少350μm。光斑尺寸優選至多700μm，更優選至多600μm，更優選仍至多550μm，最優選至多500μm。當光斑尺寸增大時，能量減少。因此，在待裝飾威化類產品的表面上的雷射光斑的能量密度小於最大能量密度的90％，更優選小於89％，更優選仍小於87.5％，再更優選小於85％，最優選小於80％。待裝飾威化類產品的表面上的雷射光斑的能量密度優選大於25％，更優選大於50％，更優選仍大於75％。在圖2的表示中，定位在線A』或A」表示的區域之上或之下5mm至30mm處的待裝飾的表面將承受小於雷射光斑最大能量密度的90％。相比於傳統的雷射蝕刻技術，本發明的裝置在待裝飾威化類產品的表面上形成了較大的雷射束光斑。該光斑尺寸的直徑為100至750μm。該雷射束光斑不必是完美的圓形，一定程度的橢圓度是可以接受的。當雷射光斑顯示出一定程度的橢圓度時，在正被裝飾表面上雷射光斑的最長直徑處測量雷射光斑的直徑。光斑尺寸優選為至少150μm，更優選為至少250μm，更優選仍為至少300μm，最優選為至少350μm。光斑尺寸優選至多700μm，更優選至多600μm，更優選仍至多550μm，最優選至多500μm。因此應當理解的是，本發明採用的參數遠遠超出了傳統雷射裝飾技術的規範，包括採用較大的雷射光斑尺寸，以及將待裝飾表面實際定位在雷射的焦平面外部。然而，已經發現這些特徵確保了所述裝置能夠在威化類產品上提供高解析度的細節裝飾。此外，在不損壞酥脆的威化表面的情形下形成裝飾，並且所述裝置能夠用來裝飾任意形狀的威化類產品包括平坦的表面，但是特別適用於裝飾非平面的表面，所以威化類產品可以是卷、殼、杯、錐筒等。在使用中，待裝飾的威化類產品定位在裝置下方。可以採用任何適宜的裝置來定位產品，例如機械臂、分度器或傳送帶。雷射器構造成提供波長大於3微米、小於12微米的雷射束。在一優選實施例中，波長為6-11.5微米，更優選為8-11微米，最優選為10.6微米。雷射束穿過準直儀，變成平行的從而限制光能的傳播，如此雷射束的發散度優選小於1毫弧度。然後通過至少一個檢流計驅動反射鏡控制雷射束的運動，所述檢流計驅動反射鏡使雷射束偏轉呈兩個正交的角度，並因此控制雷射束在待裝飾表面上的運動。雷射束聚焦穿過非球面掃描透鏡，該非球面掃描透鏡用於使雷射束聚焦在深度為5至20mm的基本平坦的焦平面上。然後將待裝飾威化類產品的表面定位在雷射束的焦平面之上或之下5mm至30mm處。在圖2的表示中，待裝飾產品是一錐筒10，其沿箭頭指示的方向從右向左移動而在傳送裝置11上移動到位。在該實施例中，錐筒定位在焦平面下方，因此與錐筒表面相互作用的雷射束髮散遠離焦點。在一可選實施例中，當被裝飾的威化類產品表面定位在焦平面上方時，所述雷射束會聚。在任一實施例中，雷射束都在待裝飾的表面上提供100至750μm的光斑尺寸。通過對控制器編程，使反射鏡移動雷射束穿過特定的路徑，如此提供不同的圖案。能夠仔細地調整雷射束的路徑以實現能量的一致輸送，由此整個裝飾產生一致的顏色變化。例如，應避免交叉路徑以確保正在裝飾的表面區域只暴露於雷射一次，從而所有的材料區域都受到相同量的雷射能量的影響。此外，本發明的裝置可以用於裝飾在裝置下方分度的物體——即該物體定位在裝置的下方並且是靜止的，同時反射鏡使雷射束掃描整個表面以形成裝飾。可選的並且有利的是，所述裝置可用於在物體被操作時順便裝飾物體，即物體在裝置下方連續通過，控制反射鏡使雷射同時跟蹤物體並掃描整個表面以形成裝飾。現在結合以下非限制性實施例進一步描述本發明。實施例根據表1給出的配方製備麵糊，並形成含糖的錐形捲筒，所述錐形捲筒在其頂部具有大約50mm的最寬直徑，長度約為250mm。配料wt％小麥粉35.46馬鈴薯澱粉1.88蔗糖15.53鹽0.56椰子油(全精煉)14.35香子蘭香精0.05向日葵卵磷脂0.23焦糖糖漿(57％的總固體量)0.38水31.57表1---威化的麵糊成分採用的雷射器為Razor55W雷射標記系統：CDRH級別IV，為CO2雷射器類型，最大平均輸出功率為55W，波長為10.6·m的已調製的CW，功率穩定性±5％，模態質量(M2)＜1.2，工作頻率&佔空比0-25kHz，標記速度5000mm.s-1，光束輪廓TEM00*，水冷源自Electrox，AvenueOne，TheBusinessPark,LetchworthGardenCity,HertfordshireSG62HB,UnitedKingdom。採用數控15mm高速檢流計，來源於II-VIInfrared，375SaxonburgBlvd.，Saxonburg，PA。所述雷射器殼體為NEMA12&IP55，利用一體的共振器防塵密封來密封。透鏡為平場300mm透鏡，其提供直徑為210mm的標記區域。焦平面距離透鏡約為310mm，焦深約15mm。錐筒設置在以6m/min的速度移動的傳送裝置上，並定位在焦平面下方約20mm處。在這一構造中，待裝飾產品表面上的光斑尺寸的直徑約為400μm。錐筒上待裝飾區域測量約為25mm×25mm。使用本裝置在錐筒上裝飾出各種裝飾，如圖3所示，能夠看到本發明的雷射類技術能夠在不使用顏色變化添加劑的情況下在威化類產品上產生裝飾。此外，該裝置能夠在具有不平坦的、彎曲的、傾斜的和漸細的表面的錐筒食品上形成一致地詳細的、高解析度的裝飾。此外，該裝置能夠在這些威化錐筒產品上形成裝飾而不會對表面造成任何損壞。當前第1頁1 2 3