EA 032160B1 20190430

	Патентная документация ЕАПВ
Запрос:	ea000032160b*\id
Результат:	ID\|Номер и дата охранного документа

больше ...

Термины запроса в документе

Реферат

[RU]

1. Устройство для лазерного гравирования вафельного продукта, содержащее лазер (6), коллиматор (7), по меньшей мере одно зеркало (8) с гальванометрическим приводом и асферическую развертывающую линзу (9), причем устройство выполнено с возможностью позиционирования относительно вафельного продукта и с возможностью обеспечения лазерного луча, имеющего размер пятна, составляющий от 100 до 750 мкм в диаметре, на поверхности вафельного продукта и, по существу, плоскую фокальную плоскость, отличающееся тем, что глубина поля фокальной плоскости составляет от 5 до 20 мм, а фокальная плоскость лазерного луча расположена на 5-30 мм выше или ниже поверхности вафельного продукта.

2. Устройство по п.1, в котором лазер представляет собой CO ₂ лазер.

3. Устройство по п.1 или 2, в котором размер пятна составляет от 150 до 700 мкм в диаметре.

4. Устройство по любому из пп.1-3, в котором размер пятна составляет от 250 до 600 мкм в диаметре.

5. Устройство по любому из пп.1-4, в котором продукт на вафельной основе представляет собой конусный стаканчик.

6. Устройство по любому из пп.1-5, в котором фокальная плоскость лазерного луча расположена на 7,5-27,5 мм выше поверхности продукта на вафельной основе.

7. Устройство по любому из пп.1-5, в котором фокальная плоскость лазерного луча расположена на 7,5-27,5 мм ниже поверхности продукта на вафельной основе.

8. Устройство по любому из пп.1-7, в котором глубина поля фокальной плоскости составляет от 5,5 до 17,5 мм.

9. Способ лазерного гравирования вафельного продукта, включающий этапы, согласно которым размещают вафельный продукт под устройством по любому из пп.1-8, и управляют устройством таким образом, чтобы расположить фокальную плоскость лазерного луча на 5-30 мм выше или ниже поверхности вафельного продукта, и причем глубина поля фокальной плоскости лазерного луча составляет от 5 до 20 мм в глубину.

10. Способ по п.9, в котором продукт на вафельной основе представляет собой конусный стаканчик.

11. Способ по п.9 или 10, в котором фокальная плоскость лазерного луча расположена на 7,5-27,5 мм выше поверхности продукта на вафельной основе.

12. Способ по п.9 или 10, в котором фокальная плоскость лазерного луча расположена на 7,5-27,5 мм ниже поверхности продукта на вафельной основе.

13. Способ по любому из пп.9-12, в котором глубина поля фокальной плоскости составляет от 5,5 до 17,5 мм.

Полный текст патента

(57) Реферат / Формула:

2. Устройство по п.1, в котором лазер представляет собой CO ₂ лазер.

3. Устройство по п.1 или 2, в котором размер пятна составляет от 150 до 700 мкм в диаметре.

4. Устройство по любому из пп.1-3, в котором размер пятна составляет от 250 до 600 мкм в диаметре.

5. Устройство по любому из пп.1-4, в котором продукт на вафельной основе представляет собой конусный стаканчик.

8. Устройство по любому из пп.1-7, в котором глубина поля фокальной плоскости составляет от 5,5 до 17,5 мм.

10. Способ по п.9, в котором продукт на вафельной основе представляет собой конусный стаканчик.

13. Способ по любому из пп.9-12, в котором глубина поля фокальной плоскости составляет от 5,5 до 17,5 мм.

Евразийское
патентное
ведомство
032160
(13) B1
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ЕВРАЗИЙСКОМУ ПАТЕНТУ
(45) Дата публикации и выдачи патента 2019.04.30
(21) Номер заявки 201692156
(22) Дата подачи заявки
2015.06.02
(51) Int. Cl.
A23G 3/28 (2006.01) A23G 3/34 (2006.01)
(54) УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ЛАЗЕРНОГО ГРАВИРОВАНИЯ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ
(31) 14174672.7
(32) 2014.06.27
(33) EP
(43) 2017.06.30
(86) PCT/EP2015/062288
(87) WO 2015/197323 2015.12.30
(71) (73) Заявитель и патентовладелец:
ЮНИЛЕВЕР Н.В. (NL)
(72) Изобретатель:
Лич Джеймс Ричард Хьюз, Морли Джонатан Дэвид (GB)
(74) Представитель:
Нилова М.И. (RU)
(56) DE-A1-102006037922 JP-A-2002113585 DE-A1-19646813 DE-A1-19851379 EP-A1-1604572 US-A-5897797
(57) Предложено устройство для украшения вафельного продукта, содержащее лазер, коллиматор, по меньшей мере одно зеркало с гальванометрическим приводом и асферическую развертывающую линзу, выполненное с возможностью расположения его относительно вафельного продукта, подлежащего украшению, и с возможностью образования лазерного луча, имеющего размер пятна, составляющий от 100 до 750 мкм в диаметре, на поверхности продукта, подлежащего украшению, и, по существу, плоскую фокальную плоскость, отличающееся тем, что глубина поля фокальной плоскости составляет от 5 до 20 мм, и тем, что фокальная плоскость лазерного луча расположена на 5-30 мм выше или ниже поверхности продукта, подлежащего украшению. Также предложен способ украшения вафельного продукта.
Область техники
Настоящее изобретение относится к устройству и способу украшения пищевых продуктов на вафельной основе, включая съедобные емкости для замороженных кондитерских изделий, такие как конусные стаканчики для мороженого. В частности, изобретение относится к устройству и способу украшения таких пищевых продуктов с использованием лазерной технологии.
Уровень техники
Потребителям нравятся вафли, которые считаются интересной составляющей различных пищевых продуктов, включая хлебобулочные изделия, кондитерские изделия и замороженные продукты. Вафли могут быть использованы для придания интересных свойств текстуры, структуры и вкуса продуктам, часть которых они составляют. Вафли изготавливают из теста, которое главным образом состоит из муки, сахара, жира и/или масла и воды. После смешивания ингредиентов тесто наливают на подовую плиту, обычно металлическую поверхность, нагретую до температуры, превышающей 200°C. Во время выпекания большая часть воды удаляется в виде пара. Вследствие высокого содержания сахара в вафлях они являются относительно пластичными и гибкими в условиях высокой температуры подовой плиты. Непосредственно после выпекания плоская форма вафель может быть сохранена для образования вафельных листов, которые могут быть использованы в качестве чередующихся слоев или в качестве украшения поверхности продуктов. Альтернативно, из них может быть образована емкость путем придания гибкой вафле формы посредством формирующего элемента, такого как раскатка, для образования таких съедобных емкостей, как лепешки "тако", ракушки, стаканчики или конусные стаканчики. Поверхность вафли может быть гладкой и плоской, но обычно она имеет текстуру вафли, обусловленную подовыми плитами, имеющими сетчатую структуру на своих поверхностях для предотвращения прилипания к ним теста для вафель.
Хотя вафли нравятся потребителям, они являются хорошо известным продуктом, а потребители постоянно находятся в поиске новых вкусовых ощущений. Известные вафли могут быть восприняты, как в некотором роде устаревшие и неинтересные. Следовательно, были разработаны технологии для улучшения внешнего вида продуктов на вафельной основе путем выполнения украшений на поверхности. Примером такой технологии является штампование или нанесение рельефного узора, которое используют для впечатывания украшения в структуру поверхности вафли. Однако изменение поверхности вафли может ухудшить вафельную структуру в восприятии потребителей, а нанесение рельефного узора и штампование также являются длительными процессами и требуют осуществления, пока вафля сохраняет пластичность и гибкость при высокой температуре подовой плиты, и, следовательно, могут препятствовать последующим этапам придания вафле таких форм, как конусные стаканчики. Другие способы украшения вафли включают напыление, струйную печать, перевод узора на другую поверхность и такие способы, которые могут быть использованы для нанесения дополнительных окрашенных материалов и ингредиентов на поверхность вафли. Однако такие способы вводят дополнительные компоненты, которые могут ухудшить восприятие обычных натуральных ингредиентов вафли и могут быть неприемлемыми для потребителей, особенно в отношении продуктов для детей. Кроме того, процесс нанесения украшений на вафельные продукты, выполненные в такой форме, как конусные стаканчики, не является простым, так как в дополнение к сетчатому узору типа вафли, как указано выше, поверхности будут также изогнуты и наклонены, что усложняет осуществление этих способов.
Следовательно, существует необходимость в создании способа, при использовании которого не возникает проблем, связанных со штампованием и нанесением рельефного узора, и который обеспечивает возможность создания украшений на поверхности вафель посредством использования изменений цвета или оттенков без использования добавок. Один способ, позволяющий изменять цвет поверхности вафли без использования добавок, включает использование способа выжигания, в котором горячее клеймо прикладывают к поверхности вафли таким образом, что в углеводородах и сахарах в вафле происходит изменение цвета на более темный, и, следовательно, из узора клейма может быть образован контрастный узор или украшение. Однако этот способ имеет те же недостатки, что и традиционное штампование, например он также занимает много времени, отсутствует гибкость изменения вида украшения без изменения самих клейм и он может препятствовать последующим этапам придания формы вафле.
Были раскрыты другие способы, в которых используется лазерная технология для непосредственного нагревания поверхности самой вафли, дальнейшего приготовления вафли для затемнения материала и образования контрастного узора или украшения. DE 3836821 и DE 3803261 раскрывают маркирование поверхности путем термической обработки, осуществляемой посредством лазера, в котором для определения формы наносимого украшения используют маскирующие покрытия. Маскирующие покрытия содержат отверстия наподобие трафарета, и затем лазер направляют по всему маскировочному покрытию. При прохождении лазера над отверстием он взаимодействует с поверхностью продукта, вызывая нагревание и, следовательно, изменение цвета. Однако использование маскирующих покрытий или трафаретов ограничивает виды украшений, которые можно получить, и для каждого отдельного узора требуется использование отдельного маскирующего покрытия. Также требуется дополнительное устройство и этапы обработки для расположения маскирующего покрытия на продукте перед нагреванием лазером и его последующего удаления, что приводит к увеличению затрат и уменьшению производительности техно
логической линии. Кроме того, требуется не только обеспечение отдельного маскирующего покрытия для каждого отдельного узора, но и отдельного маскирующего покрытия для каждой отдельной формы продукта, подлежащего украшению. Например, при украшении плоской вафли может быть использовано плоское маскирующее покрытие, но если продукт представляет собой, например, конусный стаканчик, то форма маскирующего покрытия должна соответствовать изогнутой поверхности и сужающейся форме продукта этого типа.
Следовательно, предпочтительно осуществлять украшение продуктов без использования маскирующих покрытий. Усовершенствования лазерной технологии в настоящее время позволяют создавать определенные изображения без использования маскирующих покрытий в способе, именуемом лазерное гравирование. Устройство для лазерного гравирования обычно состоит из двух основных частей: источник лазерного излучения и контроллер. Источник лазерного излучения излучает лазерный луч, а контроллер управляет направлением, интенсивностью, скоростью перемещения и расходимостью лазерного луча по поверхности, подлежащей гравированию. В более типичной конфигурации лазер и поверхность, подлежащая украшению, выполнены неподвижно, а гальванометрические зеркала перемещают лазерный луч по поверхности. Устройства для лазерного гравирования, использующие эту технологию, могут работать в растровом или векторном режиме. В лазерном гравировании точка, в которой лазер касается поверхности, является фокальной точкой лазера, т.е. поверхность, подлежащая украшению, расположена внутри фокальной плоскости лазерного луча там, где пятно излучения лазера имеет наименьший размер и максимальную силу. Размер этой фокальной точки очень мал, например менее 50 мкм, и только область внутри этой фокальной точки подвергается воздействию при прохождении лазерного луча по поверхности. Энергия лазера нагревает поверхность под фокальной точкой, и затем обеспечивается удаление материала вследствие его испарения или разлома и откалывания. После удаления материала поверхности его осколки должны быть удалены с поверхности для обеспечения возможности продолжения гравирования лазером. Так как положение лазера определено контроллером, в лазерном гравировании не требуется использование каких-либо маскирующих покрытий, а также не требуется выполнение ограждений на поверхности для предотвращения отклонения лазера от узора украшения, подлежащего нанесению. Эти способы, следовательно, обеспечивают возможность изготовления широкого разнообразия детализированных украшений быстрым и управляемым способом. Однако лазерное гравирование обычно осуществляют на твердых упругих материалах, таких как дерево, пластик, эмали и металлы, для которых возможно удаление слоев поверхности посредством абляции без повреждения структурной целостности исходного продукта. Однако следует понимать, что продукты на вафельной основе не являются устойчивыми к абляции, и что использование стандартных способов лазерного гравирования не является подходящим, так как лазер будет проникать в хрупкую структуру вафли, создавая выжженные области, образуя отверстия в вафле и повреждая или уничтожая продукт, подлежащий украшению. Следовательно, для обеспечения возможности применения таких способов на пищевых продуктах на вафельной основе требуется существенная модификация.
При создании некоторых способов предпринимались попытки использования технологий на основе лазерного гравирования для нагревания поверхности продуктов на вафельной основе для создания украшений. WO 2006/129078 использует подложку, изменяющую цвет, и раскрывает способ маркирования предмета путем направления лазерного луча на участки предмета, подлежащие маркированию, причем эти участки, по меньшей мере, содержат малонат, глюконат или гептонат. Аналогично, WO 2006/129086 также использует подложку, изменяющую цвет, и раскрывает способ маркирования предмета путем направления лазерного луча на участки предмета, подлежащие маркированию, причем эти участки, по меньшей мере, содержат альгинат.
US 2008/0131563 раскрывает съедобный слой покрытия, содержащий сахар и аминокислоты, причем после облучения посредством источника лазерного излучения сахар и аминокислоты реагируют с образованием коричневого цвета в съедобном слое покрытия. Однако все эти способы требуют использования дополнительных покрытий, содержащих добавки, изменяющие цвет, которые могут ухудшить восприятие обычных натуральных ингредиентов вафли, и могут быть неприемлемыми для потребителей, как было указано выше. Кроме того, эти изобретения не объясняют то, как использовать лазерную технологию для украшения продуктов без какого-либо повреждения.
JP 2006248237 относится к способу украшения лазерным лучом фигурных предметов, таких как выпекаемые кондитерские изделия, в которых поверхности подвергают излучению лазерного луча для образования украшений поверхности. Однако указанный способ требует выполнения лазера с возможностью подачи определенного количества энергии за определенный период времени на определенный участок поверхности, подлежащий украшению. По существу, для работы устройства требуется тщательная повторная калибровка источника лазерного излучения и контроллера.
Еще одна отличительная черта вышеуказанных способов заключается в том, что поверхность, подлежащая украшению, расположена внутри фокальной плоскости лазерного луча таким образом, что точка, в которой лазер касается поверхности, является фокальной точкой лазерного луча. Вследствие этого область поверхности, которая может быть украшена, ограничена размером и формой фокальной плоскости устройства, и, следовательно, вышеуказанные способы в основном предназначены для использова
ния на плоских планарных поверхностях. В отличие от этого съедобным емкостям на вафельной основе, на которых предназначено использование настоящего изобретения, придают неоднородные формы, такие как лепешки "тако", ракушки, стаканчики или конусные стаканчики, поверхности которых могут быть изогнутыми, выпуклыми, вогнутыми, или иметь другие неравномерные формы. Кроме того, фактическая поверхность этих продуктов обычно имеет вафельную текстуру, которая привносит дополнительные элементы, которые следует учитывать при попытке нанесения украшений. Следовательно, существует проблема, связанная с использованием способов на основе лазера для украшения продуктов на вафельной основе с неплоскими или неравномерными поверхностями.
DE 102006037922 относится к устройству и способу для изготовления изогнутых поверхностей пищевых продуктов посредством лазерного луча. Задача изобретения заключается в создании способа и устройства, которые обеспечивают возможность маркирования неподвижного пищевого продукта, закрепленного в определенном положении, по меньшей мере из двух областей телесного угла для обеспечения возможности маркирования изогнутой поверхности пищевого продукта без необходимости изменения положения пищевого продукта. Путем облучения пищевого продукта по меньшей мере из двух областей телесного угла DE 102006037922 стремится к оптимизации положения поверхности предмета относительно различных фокальных плоскостей, получаемых для обеспечения возможности маркирования большей смежной области изогнутой поверхности предмета, в частности, в случае, по существу, цилиндрической или сферической поверхностей. Однако это изобретение имеет определенные недостатки: лазерный луч разделяют по меньшей мере на 2 отдельных луча с использованием зеркала или призмы, что приводит к рассеянию и потере эффективности, в частности с CO2 лазерами; дополнительная призма или зеркала усложняют устройство; устройство может быть использовано только для продуктов, индексированных и удержанных в неподвижном состоянии под устройством, так как светоделительное устройство является неподвижным и не может быть использовано для динамического украшения движущихся продуктов; и в заключение, DE 102006037922, в частности, раскрывает, что поверхность, подлежащая украшению, расположена внутри фокальных плоскостей разделенных лазерных лучей. Как описано выше, продукты на вафельной основе не устойчивы к абляции, а использование фокусированного лазерного луча, как указано в DE 102006037 922, является неподходящим, так как лазер будет образовывать отверстия в хрупкой структуре вафли, образуя выжженные области, проходя через вафлю и повреждая или уничтожая продукт, подлежащий украшению.
JP 2002113585 A раскрывает способ и устройство для мгновенного образования структуры изображения на поверхности пищевого продукта в соответствии с информацией о произвольной структуре изображения и обеспечивает пищевой продукт, изготовленный посредством этого способа. Поверхность пищевого продукта избирательно облучают лазерным лучом в соответствии с данной структурой изображения, и структуру изображения образуют на поверхности пищевого продукта.
DE 19646813 A раскрывает способ создания изображения или надписи в поверхности съедобных масс на таких пищевых продуктах, как мясо, мучные изделия или кондитерские изделия и других готовых к употреблению продуктах, посредством системы проецирования и создания изображения лазером на диоксиде углерода. Процесс управляется компьютером и позволяет получить изображение, захватываемое системой сканирования с векторной разверткой.
DE 19851379 A раскрывает лазер на диоксиде углерода, расположенный в закрытом корпусе вместе с процессором, выполненным с возможностью выбора различных узоров из базы данных и/или устройства развертки, приводом для лазера, выполненным с возможностью реагирования на эти вводы информации, и подставкой для пищевого продукта, которая может быть расположена точно под лазером. Лазерное окно установлено сверху на трубке, нижний открытый конец которой обычно закрыт пластиной. При эксплуатации пластину отодвигают в сторону, воздух нагнетают по направлению вниз через сопла, и обеспечивают втягивание через чашечки таким образом, чтобы исключать проникновение загрязненных жиром паров в трубку. Выполненное для использования в магазинах розничной торговли устройство маркирования может быть использовано персоналом или покупателями, оплачивающими услугу через монетный автомат. Система может воспроизводить различные узоры от простых линий до фотографий.
EP 1604572 A раскрывает способ изготовления копченых пищевых продуктов посредством лазерного луча, который направляют под программируемым управлением на поверхности копченого пищевого продукта таким образом, что луч определяет узор маркирования, воспроизведение которого требуется, лазерный луч воздействует только на частицы копченого слоя, расположенные на поверхности пищевого продукта, без ощутимого воздействия на саму поверхность пищевого продукта.
US 5897797 раскрывает систему маркирования продуктов (например, фруктов и овощей), используемую для вытравления идентификационной метки на кожуре сельскохозяйственного продукта. Первый вариант реализации системы использует лазер для излучения светового луча высокой интенсивности для образования идентификационной метки. Второй и третий варианты реализации системы используют головку матричного печатающего устройства. Во втором варианте реализации иглы головки печатающего устройства непосредственно контактируют с кожурой сельскохозяйственного продукта для травления области кожуры с целью образования идентификационной метки. В третьем варианте реализации тепло-проводящую ленту располагают между головкой печатающего устройства и сельскохозяйственным про
дуктом. Иглы головки печатающего устройства воздействуют на ленту, таким образом образуя горячее пятно на ленте, что, в свою очередь, обеспечивает травление кожуры сельскохозяйственного продукта для образования идентификационной метки.
Следовательно, задача настоящего изобретения заключается в использовании технологий на основе лазерного гравирования для создания украшений на продуктах на вафельной основе. Еще одна задача изобретения заключается в использовании технологий на основе лазерного гравирования для создания украшений на продуктах на вафельной основе без вышеуказанных недостатков. Дополнительная задача настоящего изобретения заключается в использовании технологий на основе лазерного гравирования для создания украшений на продуктах на вафельной основе посредством использования лазерного гравирования без необходимости в сложном повторном калибровании устройства. Еще одна задача настоящего изобретения заключается в использовании технологий на основе лазера для создания украшений на продуктах на вафельной основе с неравномерной или неплоской поверхностью.
Сущность изобретения
Было установлено, что вышеуказанные задачи могут быть решены посредством использования определенного устройства и способа. Следовательно, в первом аспекте настоящего изобретения предложено устройство для украшения вафельного продукта, содержащее лазер, коллиматор, по меньшей мере одно зеркало с гальванометрическим приводом и асферическую развертывающую линзу, причем устройство выполнено с возможностью позиционирования относительно продукта, подлежащего украшению, и с возможностью образования лазерного луча, имеющего
размер пятна, составляющий от 100 до 750 мкм в диаметре, на поверхности вафельного продукта, подлежащего украшению, и, по существу, плоскую фокальную плоскость,
отличающееся тем, что
глубина поля фокальной плоскости составляет от 5 до 20 мм, а
фокальная плоскость лазерного луча расположена на 5-30 мм выше или ниже поверхности вафельного продукта, подлежащего украшению.
Устройство согласно настоящему изобретению выполнено с возможностью создания детализированных украшений с высоким разрешением на продукте на вафельной основе. Кроме того, оно выполнено с возможностью осуществления указанной операции без какого-либо повреждения продукта на вафельной основе. Кроме того, устройство выполнено с возможностью создания украшения по всей поверхности, подлежащей украшению, даже если поверхность является неплоской, например изогнутой, наклонной поверхностью конуса.
Предпочтительно лазер является CO2 лазером.
Предпочтительно размер пятна составляет по меньшей мере 150 мкм, более предпочтительно по меньшей мере 250 мкм, еще более предпочтительно по меньшей мере 300 мкм, наиболее предпочтительно по меньшей мере 350 мкм. Предпочтительно размер пятна не превышает 700 мкм, более предпочтительно не превышает 600 мкм, еще более предпочтительно не превышает 550 мкм, наиболее предпочтительно не превышает 500 мкм.
Предпочтительно продукт на вафельной основе представляет собой лепешку "тако", ракушку или стаканчик. Наиболее предпочтительно продукт на вафельной основе представляет собой конусный стаканчик.
Предпочтительно фокальная плоскость лазерного луча расположена по меньшей мере на 7,5 мм выше поверхности продукта на вафельной основе, подлежащего украшению, более предпочтительно по меньшей мере на 10 мм, еще более предпочтительно по меньшей мере на 12,5 мм, еще более предпочтительно по меньшей мере на 15 мм. Предпочтительно фокальная плоскость лазерного луча расположена не более чем на 27,5 мм выше поверхности продукта на вафельной основе, подлежащего украшению, более предпочтительно не более чем на 25 мм, еще более предпочтительно не более чем на 20 мм, еще более предпочтительно не более чем на 17,5 мм.
В альтернативном варианте реализации фокальная плоскость лазерного луча предпочтительно расположена по меньшей мере на 7,5 мм ниже поверхности продукта на вафельной основе, подлежащего украшению, более предпочтительно по меньшей мере на 10 мм, еще более предпочтительно по меньшей мере на 12,5 мм, еще более предпочтительно по меньшей мере на 15 мм. Предпочтительно фокальная плоскость лазерного луча в этом варианте реализации расположена не более чем на 27,5 мм ниже поверхности продукта на вафельной основе, подлежащего украшению, более предпочтительно не более чем на 25 мм, еще более предпочтительно не более чем на 20 мм, еще более предпочтительно не более чем на 17,5 мм.
Предпочтительно глубина поля фокальной плоскости составляет по меньшей мере 5,5 мм, более предпочтительно по меньшей мере 6 мм, еще более предпочтительно по меньшей мере 7,5 мм, еще более предпочтительно по меньшей мере 10 мм. Предпочтительно глубина поля фокальной плоскости не превышает 17,5 мм, более предпочтительно не превышает 15 мм, еще более предпочтительно не превышает 12,5 мм.
Согласно еще одному аспекту изобретения предложен способ украшения вафельного продукта, включающий этапы расположения вафельного продукта под устройством по первому аспекту и управле
ния устройством таким образом, что фокальная плоскость лазерного луча расположена на 5-30 мм выше или ниже поверхности продукта на вафельной основе, подлежащего украшению, и при этом глубина поля фокальной плоскости лазерного луча составляет от 5 до 20 мм в глубину.
Краткое описание чертежей На фиг. 1 изображено типичное устройство для лазерного гравирования.
На фиг. 2 изображен схематический вид устройства в соответствии с настоящим изобретением.
На фиг. 3 изображены различные украшения, нанесенные на конусные стаканчики с использованием устройства в соответствии с настоящим изобретением.
Осуществление изобретения
Настоящее изобретение относится к использованию лазерной технологии для украшения продуктов на вафельной основе. Вафли являются обычными компонентами пищевых продуктов, в частности составных замороженных кондитерских изделий. Вафли обычно представляют собой хрустящие сладкие тонкие сухие бисквитные кондитерские изделия. Вафли могут быть использованы для придания интересных свойств текстуры, структуры и вкуса продуктам, частью которых они являются. Вафли изготовлены из теста, которое главным образом состоит из муки, сахара, жира и/или масла и воды. После смешивания ингредиентов тесто наливают на подовую плиту, обычно металлическую поверхность, нагретую до температуры, превышающей 200°C. Во время выпекания большую часть воды удаляют в виде пара. Вследствие высокого содержания сахара в вафлях они являются относительно пластичными и гибкими в условиях высокой температуры подовой плиты, и им может быть придана форма съедобных емкостей, таких как лепешки "тако", ракушки и конусные стаканчики. Придание формы вафлям может быть осуществлено посредством любых способов, известных в данной области техники. Один способ формирования съедобной емкости из вафли осуществляют посредством формования.
Этот способ включает этапы, согласно которым тесто помещают в форму, подают сердечник в форму таким образом, чтобы тесто приняло форму полости, образованной между сердечником и формой, подвергают форму нагреванию в течение подходящего времени, и извлекают конусные стаканчики из формы после истечения определенного времени. Подготовленные емкости предпочтительно извлекают на конвейер для подрезания, упаковки и украшения перед наполнением, хранением и транспортировкой. Емкости различных форм, включая без ограничения конусообразные формы или стаканчики различных размеров и конфигураций, могут быть изготовлены посредством этого способа. Другой способ приготовления конусного стаканчика для мороженого осуществляют посредством процесса скручивания. Этот способ включает этапы, согласно которым располагают тесто между двумя подовыми плитами, выпекают плоскую вафлю между плитами, перемещают лист плоской вафли на устройство скручивания, и скручивают плоскую вафлю в конусообразную форму. Конусные стаканчики для мороженого, изготовленные посредством этого способа, иногда именуют скрученными сахарными конусными стаканчиками.
Продукты на вафельной основе могут содержать 45-80 мас.% пшеничной муки. Предпочтительные составы содержат 48-80 мас.% пшеничной муки. Более предпочтительные составы содержат 50-75 мас.% пшеничной муки. Еще более предпочтительные составы содержат 55-70 мас.% пшеничной муки, а оптимальные составы содержат 58-65 мас.% пшеничной муки. Съедобные емкости на вафельной основе также содержат 15-50 мас.% сахара. Предпочтительные составы содержат по меньшей мере 17 мас.%, более предпочтительно по меньшей мере 19 мас.%, еще более предпочтительно по меньшей мере 21 мас.% или даже по меньшей мере 25 мас.%, но предпочтительно не больше чем 45 мас.%, более предпочтительно не больше чем 40 мас.%, еще более предпочтительно не больше чем 35 мас.%, еще более предпочтительно не больше чем 30 мас.% сахара. Они также могут содержать 1-30 мас.% пищевого масла. Предпочтительные составы содержат 1-15 мас.% пищевого масла. Более предпочтительные составы содержат 1-8 мас.% масла. Более предпочтительные составы содержат 1,5-6 мас.% масла. Еще более предпочтительные составы содержат 2-5,5 мас.% пищевого масла, а оптимальные составы содержат 2,5-4,5 мас.% пищевого масла. Пищевое масло может быть выбрано из любых известных источников. Предпочтительно пищевое масло является пищевым маслом C12-C18. Предпочтительно пищевое масло является пальмовым маслом или кокосовым маслом. Также съедобные емкости на вафельной основе могут содержать 0-3 мас.% лецитина. Предпочтительные составы содержат 0,1-2 мас.% лецитина. Более предпочтительные составы содержат 0,2-0,8 мас.% лецитина. Более предпочтительные составы содержат 0,3-0,7 мас.% лецитина. Более предпочтительные составы содержат 0,35-0,65 мас.% лецитина, а оптимальные составы содержат 0,4-0,6 мас.% лецитина. В заключение, съедобная емкость на вафельной основе может содержать небольшое количество воды. Однако для сохранения хрустящих свойств конусного стаканчика во время хранения предпочтительно съедобная емкость, по существу, не содержит воды. Под "по существу, не содержит воды" следует понимать не больше чем 3 мас.%, более предпочтительно не больше чем 2 мас.%, еще более предпочтительно не больше чем 1 мас.%, еще более предпочтительно не больше чем 0,5 мас.%, еще более предпочтительно не больше чем 0,2 мас.% или даже меньше чем 0,1 мас.% воды.
Используемые при необходимости ингредиенты для съедобных емкостей на вафельной основе включают карамель, выполняющую функцию красящего вещества при добавлении в съедобную емкость. Это аморфный темно-коричневый материал, изготовленный посредством тщательно контролируемой обработки нагреванием сахаросодержащих материалов, таких как декстроза, инвертный сахар, лактоза,
мальтозная патока, кормовая патока, сахароза, гидролизаты крахмала и их фракции и т.д. Почти черная патока, имеющая густую консистенцию, содержит красящие компоненты, придающие янтарный оттенок, характерный для газированных напитков, фармацевтических и ароматизирующих настоев, конфет, супов, хлебобулочных изделий и множества других пищевых продуктов. При наличии карамели съедобная емкость предпочтительно содержит приблизительно 0,2 мас.% карамели. Съедобная емкость на вафельной основе, выполненная в форме конусного стаканчика, может также предпочтительно содержать соль. Хлорид натрия является предпочтительной солью. При наличии, конусный стаканчик предпочтительно содержит приблизительно 0,2 мас.% соли. Настоящим изобретением было установлено, что технологии на основе лазера могут быть использованы для создания украшений на таких вафлях.
Устройство по настоящему изобретению содержит лазер, коллиматор, по меньшей мере одно зеркало с гальванометрическим приводом и асферическую развертывающую линзу. Лазер может быть любым подходящим лазером, совместимым с органическими материалами, однако в предпочтительном варианте реализации он представляет собой газовый лазер, предпочтительно перенастраиваемый полупроводниковый лазер, более предпочтительно CO2 лазер. Предпочтительно мощность лазера составляет 25-100 Вт, более предпочтительно 30-70 Вт, еще более предпочтительно 50-60 Вт, наиболее предпочтительно 55 Вт. Длина волны составляет больше 3 мкм для обеспечения ее поглощения на поверхности продукта на вафельной основе и меньше 12 мкм для предотвращения выхода за пределы диапазона лазерного излучения. В предпочтительном варианте реализации длина волны составляет 6-11,5 мкм, более предпочтительно 8-11 мкм, наиболее предпочтительно 10,6 мкм. Эти значения длины волны обеспечивают поверхностное поглощение, которое является предпочтительным, так как оно увеличивает эффективность процесса, тогда как при прохождении лазера через поверхность в основную часть продукта происходит нагревание находящегося под поверхностью материала, что приводит к неравномерному цвету и украшению, а также обуславливает повреждение структуры продукта, ослабляя поверхность и внутреннюю структуру продукта. Кроме того, эта длина волны увеличивает расход на электрически-лазерную энергию. Отпаянные CO2 лазеры являются предпочтительными вследствие их длительного срока службы и недорогой и надежной газовой рециркуляции. Вследствие необходимости работы устройства в окружающей среде изготовления пищевых продуктов лазер может быть расположен в герметичном корпусе, выполненном из пищевой нержавеющей стали, со степенью защиты от проникновения IP54. Лазер может быть выполнен с воздушным охлаждением, но вследствие ограничений по размеру в производственном окружении лазер предпочтительно выполнен с водяным охлаждением для отведения тепла от лазерной системы с минимальной сложностью и размером. Лазер может быть выполнен с возбуждением постоянным током, но предпочтительно лазер выполнен с возбуждением радиочастотами, так как это обеспечивает увеличенные сроки службы электрода по сравнению с лазерами с возбуждением постоянным током.
Луч, излученный источником лазерного излучения, проходит через коллиматор, обеспечивающий параллелизование лазерного луча и ограничение рассеяния световой энергии. Лазерное излучение лазеров обычно коллимируют с использованием незначительно вогнутых зеркал для обеспечения устойчивости выходной мощности. В предпочтительном варианте реализации отклонение лазерного луча составляет менее 1 миллирадиан.
Управление лазерным лучом осуществляют, по меньшей мере, посредством одного зеркала с гальванометрическим приводом, предпочтительно двух зеркал, соединенных с двумя гальванометрическими развертывающими устройствами, установленными перпендикулярно относительно друг друга. Поворот гальванометрического устройства вызывает поворот зеркал, что обеспечивает отклонение лазерного луча в двух перпендикулярных углах.
В известных системах коллимированный лазерный луч проходит через линзу, подходящую для CO2 лазера, которая преобразует эти угловые перемещения зеркал в линейные смещения на маркировочной плоскости. В этих известных системах маркировочная плоскость является плоскостью, расположенной ниже линзы, в которой лазерный луч фокусируется до минимального диаметра. В этих системах линза может быть изготовлена из ZnSe в форме сферической выпукло-вогнутой линзы с двумя сферическими поверхностями с вогнутыми поверхностями, обращенными к лазеру и системе гальванометрического развертывания, и выпуклыми поверхностями, обращенными к поверхности, подлежащей украшению. Однако, как показано на фиг. 1, такие линзы образуют изогнутую маркировочную плоскость. Лазерный луч 1, управляемый гальванометрическим зеркалом 2, проникает в известную линзу 3 и фокусируется, как показано, вдоль изогнутой фокальной плоскости 4. В результате, калибрование такой системы для обеспечения точных и последовательных положений на поверхности, подлежащей маркировке, затруднено, так как, следует понимать, что если форма поверхности, подлежащей маркировке, не в точности соответствует форме фокальной плоскости, то интенсивность и форма лазерного луча будут в высокой степени неоднородными по поверхности, подлежащей украшению. На фиг. 1 изображены особенности, связанные с украшением простой плоской поверхности 5. Сферическая линза, выполненная с возможностью обеспечения 180 мм маркировочной области, должна иметь фокусное расстояние, приблизительно составляющее 400 мм, и допустимый угол развертки, составляющий менее 0,35 радиан угла полураствора. Фокальная плоскость, образованная этой линзой, будет отличаться по высоте более чем на 3 мм по маркировочной области, что обуславливает заметные и недопустимые изменения в цвете наносимой
метки. Кроме того, форма фокусированного пятна излучения лазера также изменяется по маркировочной области. А именно в примере, изображенном на фиг. 1, пятно в точке A будет фокусированным и, следовательно, круглым с минимальным размером и максимальной интенсивностью энергии, а пятна в точках B и C будут расфокусированными и, следовательно, с меньшей энергией. Кроме того, с системой, описанной в этом варианте, пятна, образованные в точках B и C, будут иметь форму эллипса, а соотношение длинной оси к короткой может равняться 1:1,2. Это дополнительно увеличивает область пятна излучения лазера, уменьшая интенсивность энергии и, следовательно, качество украшения. Эллиптическая форма пятна также уменьшает визуальное качество знака, так как ширина линии, образованной лазером, отличается в горизонтальной и вертикальной осях на краях маркировочной области. Следует понимать, что эти особенности значительно усложняются в случае нелинейной поверхности, подлежащей украшению, как и в случае с продуктами, такими как вафельные конусные стаканчики и т.п., которые рассматриваются в настоящем изобретении. В заключение, конфигурация известных систем также должна быть очень тщательно управляема для использования с целью украшения хрупкой структуры продуктов на вафельной основе, которые рассматриваются в этом изобретении. Любая система, настроенная для использования со стандартными материалами, такими как металл, пластик, дерево и т.п., будет слишком мощной для использования на материале на вафельной основе, и будет приводить к повреждению, по меньшей мере, в точке фокуса, обозначенной точкой A на фиг. 1.
Следовательно, в настоящем изобретении использован тип линзы, обеспечивающий, по существу, плоскую фокальную плоскость на маркировочной плоскости. Термин "фокальная плоскость" относится к области, в которой лазерный луч сфокусирован таким образом, что пятно излучения лазера образует от 90 до 100% максимальной плотности энергии. Под "по существу, плоским" следует понимать, что высота фокальной плоскости, образованной линзой, варьируется не более чем на 1 мм, предпочтительно не более чем на 0,5-180 мм маркировочной области. По существу, в плоской фокальной плоскости настоящего изобретения коэффициент эллиптичности длинной оси к короткой пятна излучения лазера в фокальной плоскости 180 мм маркировочной области составляет не более чем 1:1,1, предпочтительно не более чем 1:1,05. Эта фокальная плоскость, образованная асферической развертывающей линзой, имеет существенные преимущества над известными линзами. Например, асферическая развертывающая линза может иметь увеличенный угол развертки, составляющий 0,44 радиан угла полураствора, что позволяет уменьшить требуемое фокусное расстояние линзы до 300 мм, а высота ошибки в фокальной плоскости, образованной этой линзой, варьируется только на 0,5-180 мм маркировочной области с коэффициентом эллиптичности длинной оси к короткой, уменьшенным до 1:1,05. В устройстве по настоящему изобретению также использовано глубокое поле фокуса. Термин "глубина поля" означает расстояние поперек области, в которой лазер доставляет пятно, имеющее от 90 до 100% максимальной плотности энергии. Обычные системы имеют небольшую глубину поля, составляющую от 1 до 2,5 мм, в котором расположены предметы, подлежащие украшению. В отличие от этого устройство по настоящему изобретению имеет значительно большую глубину поля, составляющую от 5 до 20 мм в глубину.
Однако, как указано выше, лазерное украшение вафельных продуктов представляет уникальные сложности, которые должны быть преодолены для создания высококачественных украшений без повреждения продукта. В настоящем изобретении было неожиданно установлено, что поверхность продукта на вафельной основе, подлежащая украшению, должна быть расположена на 5-30 мм выше или ниже фокальной плоскости лазерного луча. То есть лазер фактически расфокусирован при контакте с поверхностью, подлежащей украшению.
Устройство по настоящему изобретению, следовательно, имеет преимущество открытия того, что используется определенный тип линз, и что если продукт, подлежащий украшению, разметить в области расфокусирования, то есть 5-30 мм за пределами фокальной плоскости лазера, то очень высококачественное украшение может быть нанесено на вафлю без повреждения структуры, и что, кроме того, устройство может быть использовано для украшения неравномерных, изогнутых и неплоских поверхностей. Без ограничения теорией, следует полагать, что конкретное положение вафельного продукта за пределами фокальной плоскости обеспечивает доставку энергии лазером, достаточной для изменения цвета без других физиохимических изменений, которые в противном случае повредили бы вафельный продукт. Кроме того, глубокая фокальная плоскость обеспечивает равномерное распределение энергии по неплоским поверхностям таких форм продукта, как конусные стаканчики, стаканчики и т.п.
Далее изобретение будет описано со ссылкой на фиг. 2, на которой изображен пример устройства по настоящему изобретению, в котором предложен лазер 6, совместимый с органическими материалами, как указано выше. Источник лазерного излучения проходит через коллиматор 7 для параллелизации лазерного луча до отклонения предпочтительно меньше чем 1 миллирадиан. Затем лазерным лучом управляют посредством набора зеркал 8 с гальванометрическим приводом, который поворачивают для отклонения лазерного луча на два перпендикулярных угла. Затем луч проходит через асферическую развертывающую линзу 9, обеспечивающую фокусирование луча, по существу, в плоскую фокальную плоскость, обозначенную прерывистой линией A. Устройство выполнено с возможностью образования фокальной плоскости, имеющей глубину от 5 до 20 мм, верхняя и нижняя границы которой обозначены точечными линиями, обозначенными A' и A" соответственно. Следовательно, лазер полностью сфокусирован вдоль
фокальной плоскости A, в которой пятно имеет наименьший размер и 100% максимальной плотности энергии. Вдоль линий A' и A" пятно излучения лазера больше и имеет 90% максимальной плотности энергии. Следовательно, в изображении на фиг. 2 любой предмет, расположенный внутри глубины фокальной плоскости, обозначенной A' и A", будет подвержен по меньшей мере 90% максимальной плотности энергии пятна излучения лазера.
Глубина поля фокальной плоскости составляет от 5 до 20 мм, то есть расстояние между A' и A" составляет от 5 до 20 мм. В предпочтительном варианте реализации глубина поля фокальной плоскости составляет по меньшей мере 5,5 мм, более предпочтительно по меньшей мере 6 мм, еще более предпочтительно по меньшей мере 7,5 мм, еще более предпочтительно по меньшей мере 10 мм. Предпочтительно глубина поля фокальной плоскости не превышает 17,5 мм, более предпочтительно не превышает 15 мм, еще более предпочтительно не превышает 12,5 мм.
Как указано выше, поверхность продукта на вафельной основе, подлежащая украшению, должна быть расположена на 5-30 мм выше или ниже фокальной плоскости лазерного луча. В случае, показанном на фиг. 2, поверхность продукта на вафельной основе, подлежащая украшению, расположена на 5-30 мм ниже линии A". На изображении по фиг. 2 продукт, подлежащий украшению, представляет собой конусный стаканчик 10, перемещаемый в положение на конвейере 11, перемещающемся справа налево в направлении, указанном стрелкой. Конусный стаканчик, следовательно, расположен ниже фокальной плоскости, а лазерный луч, взаимодействующий с поверхностью конусного стаканчика, отклоняется по направлению от точки фокуса и образует пятно, имеющее размер от 100 до 750 мкм, на поверхности продукта на вафельной основе, подлежащей украшению. Предпочтительно размер пятна составляет по меньшей мере 150 мкм, более предпочтительно по меньшей мере 250 мкм, еще более предпочтительно по меньшей мере 300 мкм, наиболее предпочтительно по меньшей мере 350 мкм. Предпочтительно размер пятна не превышает 700 мкм, более предпочтительно не превышает 600 мкм, еще более предпочтительно не превышает 550 мкм, наиболее предпочтительно не превышает 500 мкм. При увеличении размера пятна уменьшается энергия. Следовательно, плотность энергии пятна излучения лазера на поверхности продукта на вафельной основе, подлежащей украшению, составляет менее 90% максимальной плотности энергии, более предпочтительно менее 89%, еще более предпочтительно менее 87,5%, еще более предпочтительно менее 85%, наиболее предпочтительно менее 80%. Предпочтительно плотность энергии пятна излучения лазера на поверхности продукта на вафельной основе, подлежащей украшению, составляет больше чем 25%, более предпочтительно больше чем 50%, еще более предпочтительно больше чем 75%. В изображении по фиг. 2 поверхность, подлежащая украшению, расположенная на 5-30 мм выше или ниже поля, очерченного A' или A", будет подвержена менее чем 90% максимальной плотности энергии пятна излучения лазера.
Устройство согласно настоящему изобретению образует большее пятно лазерного луча на поверхности продукта на вафельной основе, подлежащей украшению, в отличие от известных технологий лазерного травления. Размер пятна составляет от 100 до 750 мкм в диаметре. Идеальная круглая форма пятна лазерного луча не требуется, и определенный уровень эллиптичности является допустимым. При наличии уровня эллиптичности пятна излучения лазера диаметр пятна излучения лазера измеряют на наиболее длинном диаметре пятна излучения лазера на украшаемой поверхности. Предпочтительно размер пятна составляет по меньшей мере 150 мкм, более предпочтительно по меньшей мере 250 мкм, еще более предпочтительно по меньшей мере 300 мкм, наиболее предпочтительно по меньшей мере 350 мкм. Предпочтительно размер пятна не превышает 700 мкм, более предпочтительно не превышает 600 мкм, еще более предпочтительно не превышает 550 мкм, наиболее предпочтительно не превышает 500 мкм.
Следовательно, следует понимать, что настоящее изобретение использует параметры, выходящие далеко за пределы нормы известных технологий украшения лазером, включая использование пятна излучения лазера большего размера и фактическое расположение поверхности, подлежащей украшению, за пределы фокальной плоскости лазера. Однако было установлено, что эти особенности обеспечивают возможность создания детализированных украшений с высоким разрешением посредством устройства на продуктах на вафельной основе. Кроме того, создание украшений происходит без повреждения хрупкой поверхности вафли, и устройство может быть использовано для украшения продукта на вафельной основе любой формы, включая плоские поверхности, но, в частности, подходит для украшения неплоских поверхностей, и, таким образом, продукт на вафельной основе может также представлять собой лепешку "тако", ракушку, стаканчик, конусный стаканчик или т.п.
При эксплуатации продукт на вафельной основе, подлежащий украшению, располагают под устройством. Продукт может быть расположен с использованием любого подходящего средства, такого как механический манипулятор, устройство шагового перемещения или конвейерная лента. Лазер выполнен с возможностью обеспечения лазерного луча, длина волны которого составляет более 3 мкм и менее 12 мкм. В предпочтительном варианте реализации длина волны составляет от 6 до 11,5 мкм, более предпочтительно от 8 до 11 мкм, наиболее предпочтительно 10,6 мкм. Лазерный луч проходит через коллиматор и становится параллельным для ограничения рассеяния световой энергии таким образом, что отклонение лазерного луча предпочтительно составляет меньше 1 миллирадиан. Затем перемещением лазерного луча управляют посредством по меньшей мере одного зеркала с гальванометрическим приводом, которое от
клоняет лазерный луч на два перпендикулярных угла и, таким образом, управляет перемещением лазерного луча по поверхности, подлежащей украшению. Луч фокусируют через асферическую развертывающую линзу, обеспечивающую фокусирование лазерного луча, по существу, в плоскую фокальную плоскость, глубина которой составляет от 5 до 20 мм.
Затем поверхность продукта на вафельной основе, подлежащую украшению, располагают на 5-30 мм выше или ниже фокальной плоскости лазерного луча. На изображении по фиг. 2 продукт, подлежащий украшению, представляет собой конусный стаканчик 10, который перемещают в положение на конвейере 11, перемещающемся справа налево в направлении, указанном стрелкой. В этом варианте реализации конусный стаканчик расположен ниже фокальной плоскости, и, таким образом, лазерный луч, взаимодействующий с поверхностью конусного стаканчика, отклоняется по направлению от точки фокуса. В альтернативном варианте реализации при расположении поверхности на вафельной основе, подлежащей украшению, выше фокальной плоскости, лазерный луч сужается. В любом варианте реализации лазерный луч образует пятно размером от 100 до 750 мкм на поверхности, подлежащей украшению.
Различные узоры могут быть созданы посредством программирования контроллера для обеспечения перемещения лазерного луча зеркалами по определенному пути. Путь лазерного луча может быть тщательно регулирован для достижения равномерной подачи энергии и, следовательно, равномерного изменения цвета на украшении. Например, пересекающиеся пути предотвращают для обеспечения только одноразового воздействия лазера на области на поверхности, подлежащей украшению, таким образом, что все области материала подвергаются одинаковому количеству лазерной энергии. Кроме того, устройство по настоящему изобретению может быть использовано для украшения предметов, расположенных под устройством - предмет расположен под устройством и является неподвижным во время того, как зеркала обеспечивают развертывание лазера по поверхности для создания украшения. Альтернативно и преимущественно устройство может быть использовано для динамического украшения предметов, т.е. предметы непрерывно проходят под устройством, а зеркалами управляют для обеспечения одновременного отслеживания предметов и развертывания по поверхности для создания украшения посредством лазера.
Далее настоящее изобретение будет описано со ссылкой на следующие неограничивающие примеры.
Примеры
Тесто было изготовлено в соответствии с составом, указанным в таблице, и из него были образованы скрученные сахарные конусные стаканчики, имеющие наиболее широкий диаметр, составляющий приблизительно 50 мм в верхней части, и длину, составляющую приблизительно 250 мм.
Состав теста вафли
Ингредиент
масс.
Пшеничная мука
35,46
Картофельный крахмал
1,88
Сахароза
15,53
Соль
0,56
Кокосовое масло (полностью рафинированное)
14,35
Ванильный ароматизатор
0,05
Подсолнечный лецитин
0,23
Карамелизованный сахарный сироп (57% общего количества сухих веществ)
0,38
Вода
31,57
Был использован лазер Razor 55w, система маркировки лазеров: CDRH класс IV, с типом лазера CO2, максимальная средняя выходная мощность которого составляет 55 Вт, модулированного непрерывного излучения с длиной волны, составляющей 10,6 мкм, стабильностью излучения ±5%, фактором качества (M2) <1,2, рабочей частотой и рабочим циклом 0-25 кГц, скоростью маркировки 5000 мм-с-1, профилем луча TEM00*, с водяным охлаждением, предоставленным компанией Electrox, Авеню Уан, Бизнес парк, Летчуэрт-Гарден-Сити, Хартфордшир, SG6 2HB, Соединенное Королевство. Были использованы 15 мм высокоскоростные гальванометры с цифровым управлением от компании II-VI Infrared, бульвар Сак-сонбург, 375, Саксонбург, Пенсильвания, США. Корпус лазера имел коэффициент 12 по классификации Национальной ассоциации изготовителей электрооборудования (National Electrical Manufacturers' Association, "NEMA") и степень защиты от проникновения IP 55, и был уплотнен посредством интегральных резонаторных пылезащитных уплотнителей.
Линза была 300 мм линзой с плоским полем, образующей маркировочную область с диаметром 210 мм. Фокальная плоскость находилась на расстоянии приблизительно 310 мм от линзы с фокальной глубиной, составляющей приблизительно 15 мм. Конусные стаканчики подавали на конвейере, движущемся
со скоростью 6 м/мин, расположенном приблизительно на 20 мм ниже фокальной плоскости. В этой конфигурации размер пятна составлял приблизительно 400 мкм в диаметре на поверхности продукта, подлежащей украшению. Размеры области, подлежащей украшению, на конусных стаканчиках составляли приблизительно 25x25 мм.
Это устройство было использовано для нанесения различных украшений на конусные стаканчики, изображенные на фиг. 3, на которой видно, что технология по настоящему изобретению на основе лазера обеспечивает создание украшений на продуктах на вафельной основе без использования добавок, изменяющих цвет. Кроме того, это устройство позволяет создать однородно детализированные украшения с высоким разрешением на продуктах, выполненных в форме конусных стаканчиков, имеющих поверхность, которая была неоднородной, изогнутой, наклонной и сужающейся. Кроме того, это устройство позволяет наносить такие украшения на продукты, выполненные в форме вафельных конусных стаканчиков, без какого-либо повреждения поверхности.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Устройство для лазерного гравирования вафельного продукта, содержащее лазер (6), коллиматор (7), по меньшей мере одно зеркало (8) с гальванометрическим приводом и асферическую развертывающую линзу (9), причем устройство выполнено с возможностью позиционирования относительно вафельного продукта и с возможностью обеспечения лазерного луча, имеющего
размер пятна, составляющий от 100 до 750 мкм в диаметре, на поверхности вафельного продукта и, по существу, плоскую фокальную плоскость, отличающееся тем, что
глубина поля фокальной плоскости составляет от 5 до 20 мм, а
фокальная плоскость лазерного луча расположена на 5-30 мм выше или ниже поверхности вафельного продукта.
2. Устройство по п.1, в котором лазер представляет собой CO2 лазер.
3. Устройство по п.1 или 2, в котором размер пятна составляет от 150 до 700 мкм в диаметре.
4. Устройство по любому из пп.1-3, в котором размер пятна составляет от 250 до 600 мкм в диамет-
ре.
5. Устройство по любому из пп.1-4, в котором продукт на вафельной основе представляет собой конусный стаканчик.
6. Устройство по любому из пп.1-5, в котором фокальная плоскость лазерного луча расположена на 7,5-27,5 мм выше поверхности продукта на вафельной основе.
7. Устройство по любому из пп.1-5, в котором фокальная плоскость лазерного луча расположена на 7,5-27,5 мм ниже поверхности продукта на вафельной основе.
8. Устройство по любому из пп.1-7, в котором глубина поля фокальной плоскости составляет от 5,5 до 17,5 мм.
9. Способ лазерного гравирования вафельного продукта, включающий этапы, согласно которым
размещают вафельный продукт под устройством по любому из пп.1-8, и
управляют устройством таким образом, чтобы расположить фокальную плоскость лазерного луча на 5-30 мм выше или ниже поверхности вафельного продукта, и
причем глубина поля фокальной плоскости лазерного луча составляет от 5 до 20 мм в глубину.
10. Способ по п.9, в котором продукт на вафельной основе представляет собой конусный стаканчик.
11. Способ по п.9 или 10, в котором фокальная плоскость лазерного луча расположена на 7,5-27,5 мм выше поверхности продукта на вафельной основе.
12. Способ по п.9 или 10, в котором фокальная плоскость лазерного луча расположена на 7,5-27,5 мм ниже поверхности продукта на вафельной основе.
13. Способ по любому из пп.9-12, в котором глубина поля фокальной плоскости составляет от 5,5
до 17,5 мм.
Евразийская патентная организация, ЕАПВ Россия, 109012, Москва, Малый Черкасский пер., 2
032160
- 1 -
032160
- 1 -
032160
- 1 -
032160
- 1 -
032160
- 4 -
032160
- 11 -