本發(fā)明涉及對威化類食品裝飾的裝置和方法，這類食品包括用于冷凍甜食的可食用容器，例如冰激凌錐筒。特別地，本發(fā)明涉及利用激光技術(shù)來裝飾這種食品的裝置和方法。
背景技術(shù)：
：威化深受消費(fèi)者的喜愛，消費(fèi)者們發(fā)現(xiàn)它是包括烘焙食品、甜食和冷凍產(chǎn)品在內(nèi)的各種食品中吸引人的一部分。威化能夠用于將吸引人的紋理特征、結(jié)構(gòu)和香味添加到產(chǎn)品上成為它們的一部分。威化由主要是面粉、糖、油脂和/或油和水組成的面糊制作而成。一旦混合好上述配料，就將面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(qū)散成為水蒸汽。由于威化的含糖量較高，它們在烘焙盤的高溫下是相對塑性和柔性的。烘焙之后立即將威化留成扁平狀以提供威化片，威化片可以用作產(chǎn)品的夾層或用作產(chǎn)品的表面裝飾?；蛘?，通過使用比如心軸的成形元件對柔性的威化成形來制成容器，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(jié)構(gòu)用以防止威化面糊粘著在表面上。盡管受到消費(fèi)者的喜愛，但威化是非常熟知的食品，消費(fèi)者仍在不斷尋找新的食用體驗。傳統(tǒng)的威化感覺有些過時，不那么吸引人。因此，技術(shù)在發(fā)展以便通過在表面提供裝飾來增強(qiáng)威化產(chǎn)品的外觀。這種技術(shù)的例子是壓印或壓花，用于將裝飾壓印到威化的表面結(jié)構(gòu)內(nèi)。然而，改變威化的表面會損壞消費(fèi)者所期望的華夫結(jié)構(gòu)，同時，壓花和壓印也是費(fèi)時的工藝，需要在威化在烘焙盤的高溫下仍然處于塑性和柔性的同時實施，因此會干擾到后續(xù)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涂、噴墨印刷、轉(zhuǎn)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(shù)。然而，這種技術(shù)引入添加劑會破壞威化的正常天然成分，會是消費(fèi)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(chǎn)品(比如錐筒)上引入裝飾并不簡單易行，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(shù)將導(dǎo)致進(jìn)一步出現(xiàn)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(guān)的問題，并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(chǎn)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(chǎn)生形成對照的圖案或裝飾。然而，該方法仍然遇到與傳統(tǒng)壓印相同的缺陷，例如其仍然是費(fèi)時的方法，在不改變壓印本身的情況下，在改變裝飾設(shè)計方面沒有靈活性，并且也會干擾到后續(xù)的威化成形步驟。還公開了其它的方法，其采用激光技術(shù)直接加熱威化自身的表面，進(jìn)一步烹調(diào)威化使材料變暗并產(chǎn)生形成對比的圖案或裝飾。DE3836821和DE3803261公開了利用激光實施的熱處理進(jìn)行表面標(biāo)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，然后施加激光穿過掩膜。當(dāng)激光穿過開口時，其與產(chǎn)品的表面相互作用，引起加熱并因此改變顏色。然而，掩膜或蠟紙的使用限制了所能夠?qū)崿F(xiàn)的裝飾——每種不同的設(shè)計必須采用不同的掩膜。它們還需要額外的裝置和加工步驟以便在激光加熱之前將掩膜放置到產(chǎn)品上以及之后將其移除，這導(dǎo)致費(fèi)用上的增加和生產(chǎn)線速度的下降。此外，不僅需要為每個不同的設(shè)計提供不同的掩膜，也需要為要裝飾的每個不同產(chǎn)品形狀提供不同的掩膜裝飾。例如，當(dāng)裝飾扁平的威化時，可以采用扁平的掩膜，而當(dāng)產(chǎn)品例如為錐形時，則掩膜的形狀必須對應(yīng)于這類產(chǎn)品的彎曲表面和錐形形狀。因此，優(yōu)選不采用掩膜來裝飾產(chǎn)品?，F(xiàn)在，激光技術(shù)的改進(jìn)使得在稱之為激光雕刻的工藝中可以不利用掩膜來產(chǎn)生特定的圖像。激光雕刻裝置通常由兩個主要部件構(gòu)成：激光源和控制器。激光源發(fā)射激光束，控制器控制待雕刻表面上激光束的運(yùn)動的方向、強(qiáng)度、速度以及傳播。在更為常見的結(jié)構(gòu)中，激光和待裝飾表面均固定不動，檢流計反射鏡使激光束在表面上移動。使用這種技術(shù)的激光雕刻能夠以光柵模式或向量模式工作。在激光雕刻中，激光接觸表面的點為激光的焦點，即待裝飾表面定位在激光束的焦平面內(nèi)側(cè)，在這里激光光斑尺寸最小，能量最大。這種焦點非常小，例如小于50μm，當(dāng)激光束越過表面時只有焦點內(nèi)的區(qū)域受到影響。激光的能量將位于焦點下的表面加熱，隨后由于材料的汽化或者由于材料破碎剝落，材料被燒蝕。由于表面材料被燒蝕，必須清除表面上的碎屑以允許激光繼續(xù)雕刻。由于激光的位置是由控制器確定，因此在激光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激光偏離待裝飾的圖案。因此這些技術(shù)允許以快速、可控的方式產(chǎn)生大范圍的細(xì)節(jié)裝飾。然而，激光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(chǎn)品的結(jié)構(gòu)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(biāo)準(zhǔn)的激光雕刻技術(shù)，這是因為激光將穿透威化的松脆的結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生過燒區(qū)域，使威化穿孔，損壞或破壞待裝飾的產(chǎn)品。因此需要對這種技術(shù)進(jìn)行本質(zhì)上的改進(jìn)才能用于威化食品。某些技術(shù)試圖利用激光雕刻類技術(shù)加熱威化產(chǎn)品表面來產(chǎn)生裝飾。WO2006/129078利用變色基底，并公開了通過將激光束導(dǎo)引在待標(biāo)記的目標(biāo)區(qū)域上來標(biāo)記目標(biāo)的方法，其中那些區(qū)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，并公開了通過將激光束導(dǎo)引在待標(biāo)記的目標(biāo)區(qū)域上來標(biāo)記目標(biāo)的方法，其中那些區(qū)域至少包括藻酸鹽。US2008/0131563公開了一種包含糖和氨基酸的可食用的涂層，其中在利用激光源輻射時，糖和氨基酸反應(yīng)，在該可食用的涂層中形成棕色。然而，這些技術(shù)都需要采用包含改變顏色的添加劑的額外涂層，破壞了威化的正常天然成分，并且可能不被消費(fèi)者接受，如上面已經(jīng)論述的。此外，這些公開都沒有解釋在不導(dǎo)致任何損壞的情況下如何利用激光技術(shù)裝飾產(chǎn)品。JP2006248237涉及一種對觀賞物品(例如烘焙的糖果)進(jìn)行激光束裝飾的方法，其中利用激光束輻射表面來制作表面裝飾。然而，該方法需要激光是特定配置的，以便在限定的時間內(nèi)向待裝飾表面的限定區(qū)域傳送限定的能量。因而該裝置需要對激光源和控制器仔細(xì)校準(zhǔn)以便于操作。上述技術(shù)的進(jìn)一步特征在于待裝飾表面被定位在激光束的焦平面內(nèi)部，從而激光接觸表面的點為激光束的焦點。結(jié)果是能被裝飾的表面區(qū)域受到裝置的焦平面的尺寸和形狀的限制，因此上述技術(shù)主要用于平坦的平面。相反地，本發(fā)明旨在使用的威化類可食用容器被成形為異構(gòu)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(chǎn)品的實際表面通常具有華夫格紋理，這引入了當(dāng)試圖施加裝飾時需要進(jìn)行處理的進(jìn)一步特征。因此，使用激光類技術(shù)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涉及一種使用激光束在食品的彎曲表面上標(biāo)記的裝置和方法。該發(fā)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(qū)域?qū)潭ㄔ诮o定位置的靜止的食品進(jìn)行標(biāo)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(biāo)記。通過從至少兩個立體角區(qū)域照亮食品，DE102006037922旨在相對于得到的各種焦平面優(yōu)化目標(biāo)表面的位置，使它可以標(biāo)記目標(biāo)曲面上更大的相鄰區(qū)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：激光束利用反射鏡或棱鏡被分成至少2束獨(dú)立的光束，這導(dǎo)致了散射和效率損失，特別是使用CO2激光時；額外的棱鏡或反射鏡引入裝置的復(fù)雜性；裝置只能用于在該裝置下被分度和保持靜止的產(chǎn)品，這是因為分光器是靜態(tài)的，不能用于裝飾在操作中的移動產(chǎn)品；以及最后，DE102006037922特別披露了待裝飾表面定位在分裂的激光束的焦平面內(nèi)部。如上所述，威化類產(chǎn)品不能抵抗燒蝕，采用DE102006037922中特別指定的聚焦激光束并不適宜，這是因為激光將穿孔威化的松脆的結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生過燒區(qū)域，穿透威化，損壞或破壞待裝飾的產(chǎn)品。JP2002113585A披露了一種根據(jù)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，并且提供了由該方法制造的食品。根據(jù)給定的圖像圖案使用激光束選擇性地輻射食品表面，并在食品表面上形成該圖像圖案。DE19646813A披露了借助二氧化碳激光圖像投影和塑造系統(tǒng)，在食品上的可食用糊劑的表面上產(chǎn)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(jī)控制，并留下被掃描向量系統(tǒng)捕獲的圖像。DE19851379A披露了一種容納在封閉箱中的二氧化碳激光器，連同能夠從數(shù)據(jù)庫和/或掃描儀中選擇各種設(shè)計的處理器、用于激光響應(yīng)于這些輸入的驅(qū)動器和用于食品(所述食品能夠精確地定位在激光器下方)的托架。激光窗口設(shè)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，并且通過杯狀物實施抽吸，從而沒有油煙能夠進(jìn)入管中。該設(shè)計用于零售商店，員工或消費(fèi)者能夠使用標(biāo)記，消費(fèi)者可以通過自動販賣機(jī)支付該服務(wù)。該系統(tǒng)能夠再現(xiàn)從簡單線條到照片的設(shè)計范圍。EP1604572A披露了一種借助激光束為熏制食品標(biāo)記的工藝，所述激光束在程序控制下被引導(dǎo)在熏制食品的表面上，使激光束遵循著待重現(xiàn)的標(biāo)記的圖案，激光束僅作用在位于食品表面的熏制層的顆粒上，不會明顯侵蝕到食品本身的表面。US5897797披露了一種農(nóng)產(chǎn)品(例如水果和蔬菜)標(biāo)記系統(tǒng)，其在產(chǎn)品的表層蝕刻出可識別的標(biāo)記。該系統(tǒng)的第一實施例使用激光器發(fā)射高強(qiáng)度光束以形成可識別的標(biāo)記。該系統(tǒng)的第二和第三實施例使用點陣打印機(jī)針頭。在第二實施例中，打印機(jī)針頭的針直接接觸農(nóng)產(chǎn)品的表層，對表層區(qū)域蝕刻，形成可識別的標(biāo)記。在第三實施例中，一導(dǎo)熱帶部件放置在打印機(jī)針頭和農(nóng)產(chǎn)品之間。打印機(jī)針頭撞擊導(dǎo)熱帶部件，借此在導(dǎo)熱帶部件上形成熱點，這又蝕刻農(nóng)產(chǎn)品的表層以形成可識別的標(biāo)記。因此本發(fā)明的目的是利用激光雕刻類工藝在威化類產(chǎn)品上形成裝飾。本發(fā)明進(jìn)一步的目的是利用激光雕刻類工藝在威化類產(chǎn)品上形成裝飾而沒有前述缺陷。本發(fā)明另外的目的是利用激光雕刻類工藝在威化類產(chǎn)品上形成裝飾，雖然是采用激光雕刻，但不需要對裝置進(jìn)行復(fù)雜的再校準(zhǔn)。本發(fā)明進(jìn)一步的目的是利用激光雕刻類工藝在具有不均勻或不平坦表面的威化類產(chǎn)品上形成裝飾。技術(shù)實現(xiàn)要素：現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)現(xiàn)通過使用特定的裝置和工藝能夠?qū)崿F(xiàn)上述目的。因此，在第一方面，本發(fā)明提供了一種威化產(chǎn)品裝飾裝置，其包括激光器、準(zhǔn)直儀、至少一個檢流計驅(qū)動反射鏡和非球面掃描透鏡，該裝置可相對于待裝飾產(chǎn)品定位，其中所述裝置被構(gòu)造為提供激光束，所述激光束具有-在待裝飾威化產(chǎn)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，其特征在于-該焦平面具有5mm至20mm的景深，以及-該激光束的焦平面高于或低于待裝飾的威化產(chǎn)品表面5mm至30mm。本發(fā)明的裝置能夠在威化類產(chǎn)品上形成精細(xì)的、高分辨率的裝飾。此外，其能夠這樣做而不會對威化類產(chǎn)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。激光器優(yōu)選是CO2激光器。光斑尺寸優(yōu)選至少150μm，更優(yōu)選至少250μm，更優(yōu)選仍至少300μm，最優(yōu)選至少350μm。光斑尺寸優(yōu)選至多700μm，更優(yōu)選至多600μm，更優(yōu)選仍至多550μm，最優(yōu)選至多500μm。威化類產(chǎn)品優(yōu)選是卷、殼或杯。威化類產(chǎn)品最優(yōu)選是錐筒。激光束的焦平面優(yōu)選在待裝飾威化類產(chǎn)品表面之上至少7.5mm處，更優(yōu)選至少10mm，更優(yōu)選仍至少12.5mm，再更優(yōu)選至少15mm。激光束的焦平面優(yōu)選高于待裝飾威化類產(chǎn)品表面至多27.5mm，更優(yōu)選至多25mm，更優(yōu)選仍至多20mm，再更優(yōu)選至多17.5mm。在一可選實施例中，激光束的焦平面優(yōu)選在待裝飾威化類產(chǎn)品表面之下至少7.5mm，更優(yōu)選至少10mm，更優(yōu)選仍至少12.5mm，再更優(yōu)選至少15mm。在該實施例中激光束的焦平面優(yōu)選低于待裝飾威化類產(chǎn)品表面至多27.5mm，更優(yōu)選至多25mm，更優(yōu)選仍至多20mm，再更優(yōu)選至多17.5mm。焦平面的景深優(yōu)選至少為5.5mm，更優(yōu)選至少6mm，更優(yōu)選仍至少7.5mm，再更優(yōu)選至少10mm。焦平面的景深優(yōu)選至多17.5mm，更優(yōu)選至多15mm，更優(yōu)選仍至多12.5mm。在進(jìn)一步的方面，本發(fā)明提供了一種裝飾威化產(chǎn)品的工藝，包括步驟：將威化產(chǎn)品定位在第一方面的裝置的下方，操作裝置使激光束的焦平面高于或低于待裝飾威化類產(chǎn)品表面5mm至30mm，其中激光束焦平面的景深為5mm至20mm。威化類產(chǎn)品優(yōu)選是卷、殼或杯。威化類產(chǎn)品最優(yōu)選是錐筒。激光束的焦平面優(yōu)選在待裝飾威化類產(chǎn)品表面之上至少7.5mm處，更優(yōu)選至少10mm，更優(yōu)選仍至少12.5mm，再更優(yōu)選至少15mm。激光束的焦平面優(yōu)選高于待裝飾威化類產(chǎn)品表面至多27.5mm，更優(yōu)選至多25mm，更優(yōu)選仍至多20mm，再更優(yōu)選至多17.5mm。在一可選實施例中，激光束的焦平面優(yōu)選在待裝飾威化類產(chǎn)品表面之下至少7.5mm，更優(yōu)選至少10mm，更優(yōu)選仍至少12.5mm，再更優(yōu)選至少15mm。在該實施例中激光束的焦平面優(yōu)選低于待裝飾威化類產(chǎn)品表面至多27.5mm，更優(yōu)選至多25mm，更優(yōu)選仍至多20mm，再更優(yōu)選至多17.5mm。焦平面的景深優(yōu)選至少為5.5mm，更優(yōu)選至少6mm，更優(yōu)選仍至少7.5mm，再更優(yōu)選至少10mm。焦平面的景深優(yōu)選至多17.5mm，更優(yōu)選至多15mm，更優(yōu)選仍至多12.5mm。附圖說明圖1示出了典型的激光雕刻裝置。圖2示出了根據(jù)本發(fā)明裝置的示意性表示。圖3示出了采用根據(jù)本發(fā)明的裝置施加在錐筒上的各種裝飾。具體實施方式本發(fā)明涉及對威化類產(chǎn)品進(jìn)行裝飾的激光技術(shù)的使用。威化是常見的食品構(gòu)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、干的餅干制品。它們能夠被用于在其作為一部分的產(chǎn)品上添加吸引人的紋理特征、結(jié)構(gòu)和味道。威化由主要是面粉、糖、油脂和/或油和水混合成的面糊制作而成。一旦混合好上述配料，就將面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(qū)散成為水蒸汽。由于威化的含糖量高，它們在烘焙盤的高溫下是相對塑性和柔性的，并能夠形成可食用的容器，例如卷、殼和錐筒?？梢圆捎矛F(xiàn)有技術(shù)中已知的方法對威化成形。用威化制成可食用容器的一種方法是通過模制工藝。該工藝包括步驟：將面糊沉積到模具中；將芯插入到模具中，面糊被迫呈現(xiàn)出芯和模具之間的空腔的形狀；將模具加熱持續(xù)一段適宜的時間；在指定時間結(jié)束時從模具中取出錐筒。在填料、儲存和分配之前優(yōu)選將制備的容器放置到傳送裝置上以用于修整、包裝和裝飾。通過該方法，可以制作各種形狀包括但不限于錐形的容器或不同尺寸和外形的杯。另一種制備冰激凌錐筒的方法是滾壓法。該方法包括步驟：將面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。用這種方法制作的冰激凌錐筒有時候被稱作糖卷錐筒。威化類產(chǎn)品可以包含45-80wt％的小麥粉。優(yōu)選的成分包含48-80wt％的小麥粉。更優(yōu)選的成分包含50-75wt％的小麥粉。進(jìn)一步優(yōu)選的成分包含55-70wt％的小麥粉，最優(yōu)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(yōu)選的成分包含至少17％，更優(yōu)選至少19％，仍更優(yōu)選至少21％，甚至是至少25％，但優(yōu)選不超過45％，更優(yōu)選不超過40％，仍更優(yōu)選不超過35％，甚至是更優(yōu)選不超過30％重量的含糖量。還可以包含1至30wt％的食用油。優(yōu)選的成分包含1-15wt％的食用油。更優(yōu)選的成分包含1-8wt％的食用油。進(jìn)一步優(yōu)選的成分包含1.5-6wt％的食用油。仍然進(jìn)一步優(yōu)選的成分包含2-5.5wt％的食用油，最優(yōu)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(yōu)選是C12-C18食用油。食用油優(yōu)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(yōu)選的成分包含0.1-2wt％的卵磷脂。更優(yōu)選的成分包含0.2-0.8wt％的卵磷脂。進(jìn)一步優(yōu)選的成分包含0.3-0.7wt％的卵磷脂。仍進(jìn)一步優(yōu)選的成分包含0.35-0.65wt％的卵磷脂，最優(yōu)選的成分包含0.4-0.6wt％的卵磷脂。最后，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(yōu)選基本不含水。基本不含水是指不超過3％，更優(yōu)選不超過2％，仍更優(yōu)選不超過1％，甚至更優(yōu)選不超過0.5％，再更優(yōu)選不超過0.2％，甚至是少于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(jìn)行仔細(xì)控制的熱處理而制作出來的，所述含糖材料例如是葡萄糖、轉(zhuǎn)化糖、乳糖、麥芽糖、糖蜜、蔗糖、淀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(diào)味萃取物、糖果、湯羹、烘焙制品和大量其它食品中給予了琥珀色陰影。當(dāng)含有焦糖時，可食用容器優(yōu)選包含大約0.2wt％的焦糖。威化類可食用錐筒形容器還優(yōu)選包含鹽。鹽優(yōu)選是氯化鈉。當(dāng)含有鹽時，錐筒優(yōu)選包含大約0.2wt％的鹽。本發(fā)明已經(jīng)發(fā)現(xiàn)激光類技術(shù)能夠在這種威化上形成裝飾。本發(fā)明的裝置包括激光器、準(zhǔn)直儀、至少一個檢流計驅(qū)動反射鏡和非球面掃描透鏡。激光器可以是與有機(jī)材料相容的任意適宜的激光器，但在優(yōu)選實施例中是氣體激光器，優(yōu)選是調(diào)諧半導(dǎo)體激光器，更優(yōu)選是CO2激光器。激光器優(yōu)選為25-100瓦特，更優(yōu)選為30-70瓦特，更優(yōu)選仍為50-60瓦特，最優(yōu)選是55瓦特。波長高于3微米以確保它可以吸收在威化類產(chǎn)品的表面上，并且波長少于12微米以保持在激光作用的范圍內(nèi)。在一優(yōu)選實施例中，波長為6-11.5微米，更優(yōu)選為8-11微米，最優(yōu)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，然而如果激光通過表面被傳遞到產(chǎn)品主體中，則會產(chǎn)生表面下加熱導(dǎo)致不均勻的著色和裝飾，還會導(dǎo)致?lián)p害產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)，削弱產(chǎn)品的表面和內(nèi)部結(jié)構(gòu)。此外，這一波長最大化電到激光功率成本。優(yōu)選采用密封的CO2激光器，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(huán)。由于需要在食品生產(chǎn)環(huán)境中操作裝置，因此激光器可以容納在IP54密封的食品級不銹鋼殼體中。激光器可以由空氣冷卻，但由于其在制造環(huán)境中的尺寸約束，激光器可以采用水冷以最小的復(fù)雜度和尺寸除去來自激光系統(tǒng)的熱量。激光器可以是直流激勵，但優(yōu)選是射頻激勵，這是因為相比于直流激勵的激光器，其提供了改善的電極使用壽命。激光源發(fā)射的激光束穿過準(zhǔn)直儀，準(zhǔn)直儀用于使激光束平行并限制光能的傳播。通常使用略凹的反射鏡校準(zhǔn)來自于激光器的激光以確保功率輸出的穩(wěn)定性。在一優(yōu)選實施例中，激光束的發(fā)散度小于1毫弧度。激光束由至少一個檢流計驅(qū)動反射鏡控制，優(yōu)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(zhuǎn)檢流計使反射鏡旋轉(zhuǎn)，從而使激光束偏轉(zhuǎn)成兩個正交的角度。在傳統(tǒng)的系統(tǒng)中，經(jīng)過校準(zhǔn)的激光束穿過透鏡(其適用于CO2激光器)，將反射鏡的這些角運(yùn)動轉(zhuǎn)化成標(biāo)記平面上的線性位移。在這些傳統(tǒng)的系統(tǒng)中，標(biāo)記平面是位于透鏡下方的平面，激光束在該平面上聚焦成其最小直徑。在這些系統(tǒng)中，透鏡可以由ZnSe材質(zhì)的球面凹凸透鏡制成，其具有兩個球面，其中凹面面向著激光器和檢流計掃描系統(tǒng)，凸面面向待裝飾的表面。然而，如圖1所示，這種透鏡產(chǎn)生彎曲的標(biāo)記平面。由檢流計反射鏡2控制的激光束1進(jìn)入傳統(tǒng)的透鏡3，并沿著如圖所示彎曲的焦平面4聚焦。結(jié)果是很難對這樣的系統(tǒng)校準(zhǔn)，以便在待標(biāo)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(biāo)記的表面形狀精確地對應(yīng)于焦平面的形狀，否則激光束的強(qiáng)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(guān)聯(lián)的問題。能夠產(chǎn)生180mm標(biāo)記區(qū)域的球面透鏡將具有大約400mm的焦距和可接受的小于0.35弧度半角的掃描角。這種透鏡產(chǎn)生的焦平面使得整個標(biāo)記區(qū)域上的高度變化超過3mm，這導(dǎo)致所施加的標(biāo)記的顏色出現(xiàn)顯著的且不能接受的變化。此外，在整個標(biāo)記區(qū)域上聚焦的激光光斑的形狀也發(fā)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，而位于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(tǒng)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(dá)1:1.2。這進(jìn)一步增大了激光光斑的面積，使得能量密度下降，并因此導(dǎo)致裝飾的質(zhì)量下降。光斑的橢圓形形狀還降低了標(biāo)記的視覺質(zhì)量，這是因為在標(biāo)記區(qū)域的邊緣處激光產(chǎn)生的線寬在水平軸和豎直軸上不同。能夠理解的是，當(dāng)諸如威化錐筒類產(chǎn)品和類似本發(fā)明處理的產(chǎn)品的待裝飾表面是非線性的時，這些問題被大大惡化。最后，為了用于裝飾本發(fā)明處理的威化類產(chǎn)品的易碎結(jié)構(gòu)，傳統(tǒng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)還必須是非常小心地控制。構(gòu)造為使用標(biāo)準(zhǔn)材料(例如金屬、塑料、木材等)的任何系統(tǒng)在用于威化類材料時都將是過于強(qiáng)大的，至少聚焦在圖1所示的A點處將導(dǎo)致?lián)p壞。因此本發(fā)明采用了一種能夠在整個標(biāo)記平面上提供基本平坦的焦平面的透鏡類型。術(shù)語焦平面是指激光束聚焦在這樣的區(qū)域，使得激光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(biāo)記區(qū)域上在高度上的變化至多為1mm，優(yōu)選至多0.5mm。在本發(fā)明的基本平坦的焦平面中，在180mm的標(biāo)記區(qū)域的焦平面中，激光光斑的長短軸的橢圓度比至多1:1.1，優(yōu)選至多1:1.05。由非球面掃描透鏡提供的焦平面相比于傳統(tǒng)透鏡的具有本質(zhì)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，并且在橫跨180mm的標(biāo)記區(qū)域，由這種透鏡形成的焦平面中的誤差高度變化僅為0.5mm，并且長短軸的橢圓度比減小至1:1.05。本發(fā)明的裝置還利用了聚焦的景深。術(shù)語景深是指跨過這樣區(qū)域的距離，在該區(qū)域中激光輸送的光斑具有最大能量密度的90-100％。傳統(tǒng)的系統(tǒng)僅具有淺的1至2.5mm的景深，待裝飾目標(biāo)定位在該景深中。相反，本發(fā)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(chǎn)品的激光類裝飾提出了獨(dú)特的挑戰(zhàn)，必須要克服該挑戰(zhàn)以確保在不損壞產(chǎn)品的情況下實現(xiàn)高質(zhì)量的裝飾。本發(fā)明驚奇地發(fā)現(xiàn)待裝飾的威化類產(chǎn)品的表面必須放置成高于或低于激光束的焦平面5mm至30mm。也就是說當(dāng)激光接觸到待裝飾表面時激光實質(zhì)上是散焦的。因此本發(fā)明的裝置利用了這一發(fā)現(xiàn)，即若采用特定類型的透鏡以及若將待裝飾產(chǎn)品放置在激光的焦平面外部5mm至30mm的散焦區(qū)域，則能夠在不導(dǎo)致結(jié)構(gòu)損壞的情形下向威化實施高質(zhì)量的裝飾，而且該裝置可用于裝飾不均勻的、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(chǎn)品在焦平面外部的特定定位確保了激光輸送的能量足以改變顏色而不會導(dǎo)致進(jìn)一步的生化變化，否則該生化變化將導(dǎo)致威化產(chǎn)品受到損壞。此外，深的焦平面在諸如錐筒、杯形等形狀的產(chǎn)品的整個非平面表面提供能量的均勻分布?，F(xiàn)在參照圖2描述本發(fā)明，圖2示出了本發(fā)明裝置的一個實施例，其中提供了與上述有機(jī)材料相容的激光器6。激光源穿過準(zhǔn)直儀7，使激光束平行成發(fā)散度優(yōu)選少于1毫弧度。然后通過一組檢流計驅(qū)動反射鏡8控制激光束，所述檢流計驅(qū)動反射鏡8轉(zhuǎn)動以將激光束偏轉(zhuǎn)呈兩個正交的角度。之后激光束穿過一非球面的掃描透鏡9，該掃描透鏡用于將光束聚焦到基本平坦的焦平面(由虛線A表示)。該裝置構(gòu)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。因此激光沿著焦平面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”，激光光斑變大，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(nèi)的任何物體都將承受激光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(yōu)選的實施例中，焦平面的景深至少為5.5mm，更優(yōu)選至少為6mm，更優(yōu)選仍至少為7.5mm，再更優(yōu)選為至少10mm。焦平面的景深優(yōu)選至多17.5mm，更優(yōu)選至多15mm，更優(yōu)選仍至多12.5mm。如上所述，待裝飾的威化類產(chǎn)品的表面必須定位成高于或低于激光束的焦平面5mm至30mm。在圖2所示的情形中，待裝飾的威化類產(chǎn)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(chǎn)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激光束發(fā)散遠(yuǎn)離焦點，在待裝飾威化類產(chǎn)品的表面上形成的光斑尺寸為100至750μm。光斑尺寸優(yōu)選為至少150μm，更優(yōu)選為至少250μm，更優(yōu)選仍為至少300μm，最優(yōu)選為至少350μm。光斑尺寸優(yōu)選至多700μm，更優(yōu)選至多600μm，更優(yōu)選仍至多550μm，最優(yōu)選至多500μm。當(dāng)光斑尺寸增大時，能量減少。因此，在待裝飾威化類產(chǎn)品的表面上的激光光斑的能量密度小于最大能量密度的90％，更優(yōu)選小于89％，更優(yōu)選仍小于87.5％，再更優(yōu)選小于85％，最優(yōu)選小于80％。待裝飾威化類產(chǎn)品的表面上的激光光斑的能量密度優(yōu)選大于25％，更優(yōu)選大于50％，更優(yōu)選仍大于75％。在圖2的表示中，定位在線A’或A”表示的區(qū)域之上或之下5mm至30mm處的待裝飾的表面將承受小于激光光斑最大能量密度的90％。相比于傳統(tǒng)的激光蝕刻技術(shù)，本發(fā)明的裝置在待裝飾威化類產(chǎn)品的表面上形成了較大的激光束光斑。該光斑尺寸的直徑為100至750μm。該激光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(dāng)激光光斑顯示出一定程度的橢圓度時，在正被裝飾表面上激光光斑的最長直徑處測量激光光斑的直徑。光斑尺寸優(yōu)選為至少150μm，更優(yōu)選為至少250μm，更優(yōu)選仍為至少300μm，最優(yōu)選為至少350μm。光斑尺寸優(yōu)選至多700μm，更優(yōu)選至多600μm，更優(yōu)選仍至多550μm，最優(yōu)選至多500μm。因此應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明采用的參數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了傳統(tǒng)激光裝飾技術(shù)的規(guī)范，包括采用較大的激光光斑尺寸，以及將待裝飾表面實際定位在激光的焦平面外部。然而，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)這些特征確保了所述裝置能夠在威化類產(chǎn)品上提供高分辨率的細(xì)節(jié)裝飾。此外，在不損壞酥脆的威化表面的情形下形成裝飾，并且所述裝置能夠用來裝飾任意形狀的威化類產(chǎn)品包括平坦的表面，但是特別適用于裝飾非平面的表面，所以威化類產(chǎn)品可以是卷、殼、杯、錐筒等。在使用中，待裝飾的威化類產(chǎn)品定位在裝置下方。可以采用任何適宜的裝置來定位產(chǎn)品，例如機(jī)械臂、分度器或傳送帶。激光器構(gòu)造成提供波長大于3微米、小于12微米的激光束。在一優(yōu)選實施例中，波長為6-11.5微米，更優(yōu)選為8-11微米，最優(yōu)選為10.6微米。激光束穿過準(zhǔn)直儀，變成平行的從而限制光能的傳播，如此激光束的發(fā)散度優(yōu)選小于1毫弧度。然后通過至少一個檢流計驅(qū)動反射鏡控制激光束的運(yùn)動，所述檢流計驅(qū)動反射鏡使激光束偏轉(zhuǎn)呈兩個正交的角度，并因此控制激光束在待裝飾表面上的運(yùn)動。激光束聚焦穿過非球面掃描透鏡，該非球面掃描透鏡用于使激光束聚焦在深度為5至20mm的基本平坦的焦平面上。然后將待裝飾威化類產(chǎn)品的表面定位在激光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(chǎn)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激光束發(fā)散遠(yuǎn)離焦點。在一可選實施例中，當(dāng)被裝飾的威化類產(chǎn)品表面定位在焦平面上方時，所述激光束會聚。在任一實施例中，激光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，使反射鏡移動激光束穿過特定的路徑，如此提供不同的圖案。能夠仔細(xì)地調(diào)整激光束的路徑以實現(xiàn)能量的一致輸送，由此整個裝飾產(chǎn)生一致的顏色變化。例如，應(yīng)避免交叉路徑以確保正在裝飾的表面區(qū)域只暴露于激光一次，從而所有的材料區(qū)域都受到相同量的激光能量的影響。此外，本發(fā)明的裝置可以用于裝飾在裝置下方分度的物體——即該物體定位在裝置的下方并且是靜止的，同時反射鏡使激光束掃描整個表面以形成裝飾?？蛇x的并且有利的是，所述裝置可用于在物體被操作時順便裝飾物體，即物體在裝置下方連續(xù)通過，控制反射鏡使激光同時跟蹤物體并掃描整個表面以形成裝飾?，F(xiàn)在結(jié)合以下非限制性實施例進(jìn)一步描述本發(fā)明。實施例根據(jù)表1給出的配方制備面糊，并形成含糖的錐形卷筒，所述錐形卷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馬鈴薯淀粉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---威化的面糊成分采用的激光器為Razor55W激光標(biāo)記系統(tǒng)：CDRH級別IV，為CO2激光器類型，最大平均輸出功率為55W，波長為10.6·m的已調(diào)制的CW，功率穩(wěn)定性±5％，模態(tài)質(zhì)量(M2)＜1.2，工作頻率&占空比0-25kHz，標(biāo)記速度5000mm.s-1，光束輪廓TEM00*，水冷源自Electrox，AvenueOne，TheBusinessPark,LetchworthGardenCity,HertfordshireSG62HB,UnitedKingdom。采用數(shù)控15mm高速檢流計，來源于II-VIInfrared，375SaxonburgBlvd.，Saxonburg，PA。所述激光器殼體為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(biāo)記區(qū)域。焦平面距離透鏡約為310mm，焦深約15mm。錐筒設(shè)置在以6m/min的速度移動的傳送裝置上，并定位在焦平面下方約20mm處。在這一構(gòu)造中，待裝飾產(chǎn)品表面上的光斑尺寸的直徑約為400μm。錐筒上待裝飾區(qū)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(fā)明的激光類技術(shù)能夠在不使用顏色變化添加劑的情況下在威化類產(chǎn)品上產(chǎn)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(xì)的表面的錐筒食品上形成一致地詳細(xì)的、高分辨率的裝飾。此外，該裝置能夠在這些威化錐筒產(chǎn)品上形成裝飾而不會對表面造成任何損壞。當(dāng)前第1頁1 2 3