CN101175415A - 具有高可靠性和高图象质量的小吃喷墨印刷 - Google Patents

具有高可靠性和高图象质量的小吃喷墨印刷 Download PDF

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Abstract

一种制作可食用基质的方法，该方法包括以下步骤：形成具有上表面的基质；提供至少一台喷墨印刷机；用喷墨印刷机将图象印刷到基质上以形成印刷的基质；以及烹饪印刷的基质。

Description

具有高可靠性和高图象质量的小吃喷墨印刷
发明领域
本发明涉及其上设置有图象的可食用基质，尤其涉及用于改进在可食用基质上设置图象的可靠性的方法。
发明背景
食品不仅仅提供身体所需的营养。食品的味道和外观也为人们提供享受。许多大众化食品如饼干、蛋糕和糖果具有某种使食品更具有视觉吸引力的装饰。在诸如小吃之类的可食用基质上进行印刷可提供超出食用小吃本身的附加刺激效果。印刷内容可呈图形、文本或二者组合的形式，并且它可用来传递如游戏、故事、笑话和教育事实。数字印刷系统提供在连贯的可食用基质如小吃片或饼干上连续印刷许多不同图象以保持消费者的兴趣的方法。然而，数字印刷系统是敏感设备，其在典型地制造食品的环境中容易受损或出现故障。这种设备的可靠性常常决定总生产过程的可靠性，并且可确定批量方式的食品印刷在商业上和经济上的生存能力。
在需作进一步处理(例如，油炸)的食品上进行印刷会带来附加困难。例如，过剩墨水会残留在可食用基质的表面上并且浸析到炸油中，或其可在加工设备上形成涂层。浸析到油中的墨水可改变油的颜色，这会随着时间使所有产品着色。这将造成负面的美观问题或影响炸油的老化稳定性。日本专利公布10-166545描述了在油炸以前在食品上进行印刷的印刷设备和方法，其使用旋转网版印刷机，接着使用油涂敷的辊，所述辊从被印刷食品上移除过剩墨水以促进印刷的含水墨水的干燥，并且防止过剩墨水浸析到后续炸油工序中。但此移除方法需添加附加工序和附加设备。这两种方法均会增加生产过程的成本和出现故障的可能性。此外，油涂敷的辊易于随着运行时间的延长而产生聚合反应，使得其对于更长时间的生产运行是不可取的。
旋转网版印刷也具有其它严重的缺点，如有限的多样性。可印刷的图象的数目仅限于可贴合在印刷机辊的有限表面积上的那些。这就限制了可提供给消费者的印刷图象的多样性。而且，如果需要更大数目的图象，则必须更换辊。这除了添加新辊的花费之外，还导致代价昂贵的生产停车。另一个缺点是，要求印刷机辊接触可食用基质，这会带来难以减轻的负面卫生影响。
因此，需要能够在可食用基质上印刷清晰的图象而无需附加工序的方法。也就是讲，期望排除附加工序，例如过剩墨水的移除。通过这种做法，可延长设备运行和产品损坏以及生产停车之间的时间量。最小化设备停机时间将改进任何工业过程的经济生存能力。另外，有利的是可用这种方法来改进卫生，并且灵活控制可印刷的不同图象的量，而无需中断生产过程。本发明的产品和方法提供优于现有产品和方法的这些和其它优点。
发明概述
在本发明的一个方面，提供了一种用于制作印刷的可食用基质的方法。该方法包括以下步骤：形成具有上表面的基质；提供至少一台喷墨印刷机；用喷墨印刷机将图象印刷到基质上以形成印刷的基质；烹饪印刷的基质。优选地，喷墨印刷机为具有至少一个喷嘴的按需喷墨(DOD)式压电喷墨印刷机。在一个优选的实施方案中，喷墨印刷机将图象设置在生面团片上，所述生面团片被切割成单个的小片，然后油炸以形成加工的小吃片。
在本发明的另一个方面，从基质的上表面到喷嘴的最下表面的距离为约0mm至约10mm，优选约0.2mm至约8mm，甚至更优选约0.5mm至约5mm，并且最优选约1mm至约3mm。
在本发明的另一个方面，喷墨印刷机通过可控制地分配墨水将图象印刷在基质上，并且其中墨水在大于约40℃的温度下分配。优选的是，墨水以大于邻近喷嘴的空气的露点的温度分配。在本发明的另一个方面，墨水在施用温度下的粘度小于约0.03Pa.s(30厘泊)。
在本发明的另一个方面，使用至少两个喷墨印刷机以相互备份，并且当印刷机均可运行时，两个印刷机均被不时地用来进行印刷以足以保持喷嘴处于随时可以喷墨的状态并且接近它们的运行温度。
本发明的方法和产品改进了可食用基质上的印刷操作的可靠性。在一个实施方案中，印刷操作的可靠性通过依靠双印刷单元来改进。所述双印刷单元分担印刷工作量，并且如果单一印刷单元出现故障，可以此方式来消除使备用印刷单元处于随时可以工作状态的必要。即，在使用两个或更多个分担工作量的印刷单元的情况下，所有单元均处于随时可以工作的状态且处于实际运行中，并且在任何时候它们中的任何一个均能够在另一单元发生故障的情况下承接全部的印刷工作量，而无需停止生产流程。此外，印刷操作的可靠性通过检测系统得到改进。如果此类检测系统检测到可食用基质中的异常情况(例如可食用基质较厚、基质中的尘粒、皱纹)将影响印刷头单元而很可能导致需修理的损坏和停机，则它们会发出警示并自动从印刷位置移除印刷单元。在另一个实施方案中，印刷操作的可靠性通过避免印刷头上的冷凝而得到改进，即通过将印刷头保持在环境露点以上的温度。它们在所述温度下运行以避免可损坏印刷头、产生图象质量问题或卫生问题的水分冷凝。本领域的技术人员将会知道，上述方法的组合可用来进一步改进可食用基质上的印刷操作的可靠性。
附图简述
虽然本说明书包括本发明的描述并且以要求保护本发明的权利要求书结束，但据信通过附图可更好地理解这两者，其中：
图1和图2为适用于本发明的图象文件的示意图；和
图3为如本发明所述的基质印刷过程的局部示意图。
发明详述
本文所有引用的文献均全文引入以供参考。任何文献的引用均不可解释为是对其作为本发明的现有技术的认可。
虽然本文的发明一般将通过在生面团片上印刷来描述本发明，但应当理解，任何合适的可食用基质片均在本发明的保护范围内。
本文所用“薄片”可包括在基质上提供平展表面的方式成形、挤出或辊轧的基质。
本文所用“流”是指一个连续的基质源。例如，基质流可包括诸如由一个传送带提供的或者用一种连续的、半连续的或间歇方法供给的多个基质。
本文所用“可食用基质”或“基质”包括任何能够在其上设置图象的适于食用的材料。任何合适的可食用基质均可用于本文的发明。合适的可食用基质的例子可包括但不限于生面团片。此外，合适的可食用基质可包括小吃片、加工的小吃(例如，加工的小吃片例如未经发酵的玉米片、炸薯片、炸薯脆)、挤压的小吃、饼干、蛋糕、口香糖、糖果、面包、水果、干果、牛肉干、薄脆饼干、意大利面食、肉片、干酪片、薄烤饼、华夫饼干、干果片、早餐谷类食物、以及烤焙糕点。
本文所用的“加工的小吃片”或“小吃片”的涵义范围足以包括仍未从一个面团分离(切割)的小吃片。例如，在一个实施方案中，一个图象被设置在一个生面团片上，然后该生面团片稍后被切成单个的小片。此外，“加工的小吃片”或“小吃片”的涵义范围足以包括熟的(例如，炸过的)或生的(例如，生面团)这两种基质。
A.提供可食用基质
根据本发明，提供了可食用基质片。可食用基质片可呈由可食用材料构成的连续片或流的形式，其随后被分割成许多所得单个的小片。在一个实施方案中，可食用基质片为生面团片。
在一个优选的实施方案中，可食用基质包括生面团片，所述生面团片用来生产加工的小吃件，优选加工的小吃片，并且更优选加工的炸薯脆。适用的小吃片包括1970年7月14日授予MacKendrick的美国专利3,520,248“Chip Frying Machine”、1971年4月27日授予Liepa的美国专利3,576,647“Preparation of Chip-Type Products”、1971年9月28日授予Liepa的美国专利3,608,474“Apparatus for PreparingChip-Type Products”和1971年12月7日授予Liepa的美国专利3,626,466“Molding Device for Preparing Chip-Type Products”、Lodge在美国专利5,464,643以及Villagran等人的美国专利6,066,353和美国专利5,464,642中所描述的那些。在一个实施方案中，加工的小吃片是如Lodge在美国专利5,464,643以及Villagran等人在美国专利6,066,353和美国专利5,464,642中所描述的加工的炸薯脆。本文可采用的其它小吃片包括1987年2月24日授予Lee，III等人的美国专利4,645,679“Process for Making a Corn Chip withPotato Chip Texture”中所描述的那些。
此外，可食用基质可包括宠物食品，例如但不限于狗饼干和狗食。
可食用基质可以是任何适宜的形式。例如，基质可以是即可食用的最终食品、食用前需要进一步制备的食品(如，小吃片生面团、干意大利面食)、或它们的组合。此外，基质可为刚性的(例如，加工的小吃片)或非刚性的(例如，干果片)。在一个实施方案中，可食用基质彼此相连(例如，在切成单个的小片之前呈生面团片的形式)。
B.提供图象源
本文所用“图象源”包括一个或多个图象的任何集合。例如，图象源可为电子(例如，基于计算机的)数据库、多个数据库、或硬拷贝图象的集合。图象可以是单色或多色的。图象可包括染料、颜料、其它天然物质或合成物质、风味剂或它们的组合。图象可在烹饪过程之前或之后(例如，在生面团片被烘焙或油炸之前或之后)设置在可食用基质上。此外，图象可在生面团片被切割成单个的小片之前或之后(例如，在生面团片被切割成单个饼干或小吃片/件之前或之后)设置在可食用基质上。在一个优选的实施方案中，将喷墨图象印刷在加工的小吃片上。可食用基质的多于一个表面可具有设置在其上的图象。可采用多个图象设置装置，每个图象设置装置用来将图象设置在可食用基质的不同侧面(例如，顶部、底部、和/或侧面)上。
图象设置装置包括喷墨印刷机。优选地，图象通过数字印刷设置，例如喷墨印刷系统(例如，连续喷墨、按需喷墨)，例如2001年12月13日公布的Willcocks等人的WO 01/94116中所描述的那些。使用喷墨印刷头来印刷小吃可提供这样的可能：在多重连贯的可食用产品上连续印刷许多不同的图象以引起消费者对这些食品的兴趣。另外，已实现的非接触印刷可改进持续运行时满足卫生条例的能力，而无需停止生产来清洁设备。使用喷墨印刷机也会产生新的难题，而解决这些难题则可提供经济生存能力所需的可靠运行。
图象可为任何合适的形式，优选为电子介质的形式，例如使用计算机软件产生的并且存储在电子存储装置例如计算机、计算机磁盘、RAM或ROM上的那种，或呈视觉显示的形式。本领域所熟知的任何适用的计算机系统均可被采用。
图象设置装置可以任何合适的序列(例如以重复序列、随机或任何预定次序)使用源自所述图象源的图象。
优选地，图象源中的所有图象均互不相同。然而，在一个实施方案中，图象源中的至少两个图象是相同的。
可使用任何适宜的图象。图象可包括一个或多个图象元素、一个或多个文本元素、或它们的组合。本文所用“文本”是指一个或多个包括文本与数字的符号。文本可包括字母、数字、单词、以及它们的组合。
本文所用“图形”是指绘画作品。例如，图象可包括物体、符号、场景、人物、动物、玩具或人物角色。合适的人物角色可包括卡通人物和获得许可的人物角色，以及与媒体、广告中的流行人物相联系的或在特定文化中熟知的人物角色。
合适的图象的非限制性例子包括字母、数字、单词、动物、卡通人物、媒体公众人物、漫画、历史事件、以及照片。
此外，图象可以为完整或部分的单词、数字、线索、暗示、笑话、启示、小测验、照片、图画、谜语、故事、游戏或事件序列(如动画)的形式。例如，图象可包括小测验的问题部分。在一个实施方案中，图象描绘了一组拼图玩具。
当在可食用基质上印刷多重图象时，有必要指示印刷机何时开始印刷每个图象。提供这些指示的一个这样的方法为通过使用触发脉冲信号。触发脉冲信号印刷详细描述于2005年4月7日提交的共同未决的美国专利申请60/669,094中，在此引入其全部公开内容以供参考。本领域的技术人员将会知道，存在适用于本方法的用于图象配准的本领域已知的其它方法。
C.使用冗余的、连续地随时可喷墨状态的印刷头
喷墨印刷头要求定期维护，通常以墨水吹扫或大扫除的形式维护，从而维持100％的喷嘴能够喷墨。这种维护需从运行中取出印刷头，导致生产损失和停产。具有备用、冗余的印刷头可使操作者使用备用印刷头在继续生产产品的同时进行此项维护。
但不在使用中的喷墨印刷头需要预热的时间，并且在可运行前必须使其进入随时可喷墨状态。为了最大化生产的正常运行时间，迅速地切换到冗余的印刷头是有利的。这就要求备用印刷头必须是处于随时可喷墨状态，并且处在用于印刷的正确温度下。同样重要的是，需使备用印刷头处于距基质适当距离的工作位置中，并且已被校准以对准基质上的适当点。然而，用既有弯液面保持印刷头中的墨水并且准备喷墨对于DOD喷墨系统来讲是个潜在的问题。
达到此目的的一个方法是在生产中以“切换”模式同时使用两个印刷头，从而使这两个印刷头分担印刷工作量。在切换模式的一个实例中，第一印刷头每隔一个可食用基质印刷，而第二印刷头印刷剩余的可食用基质。在另一个实施方案中，第一印刷头印刷某个固定时间量(例如30秒钟)，并且第二印刷头在第一印刷头完成印刷之后印刷相同的时间量，然后第一印刷头又开始印刷，如此循环。在另一个实施方案中，第一印刷头印刷给定时间段的约50％，并且第二印刷头印刷约该时间的另外50％。切换不仅能保持备用印刷头随时可用，而且也通过减小对每个印刷头所要求的负荷而增加平均无故障时间(MTBF)。也就是讲，如果每个印刷头在无法随时可以喷墨之前可产生平均一千万个液滴，则现在在印刷头出现故障之前可产生总数为两千万个液滴。另外，当两个装置同时发生故障时，整个印刷系统的MTBF显著地大大高于两千万个液滴的情形。尽管前文的描述是基于将印刷头的数目从一个增加至两个，但本领域的技术人员将会理解让三个或更多个印刷头以切换模式运行时的有益效果。
实现两个印刷头(例如图3所示并且下文将更详细描述的印刷头42和142)之间的切换的一种简单方法依靠图象信息文件的设计、以及多重图象信息文件在序列中如何排序。在一个实施方案中，图象信息文件10包括可由印刷头根据操作模式(即，切换模式对印刷所有图象的专用装置)而独立地访问的四个明显不同的部分，其中所述部分中的每个均用于某种不同的目的。图1和图2显示图象信息文件10和20的示意图，所述文件包括四个部分或存储库1、2、3和4。当将操作设定到切换模式时，使用存储库1和存储库2；而当选择专用印刷头时，使用存储库3和存储库4。当处于切换模式时，第一印刷头42始终访问存储库1，并且第二印刷头142始终访问存储库2。当选择专用印刷头(第一印刷头42或第二印刷头142)时，专用印刷头始终访问存储库3，并且非活动印刷头访问存储库4。因此，发送给印刷头的图象包含所有以切换模式和专用模式印刷所需的信息。通过此方法，在被切换的印刷头和一个专用印刷头之间切换不要求改变图象程序。
更具体地讲，对于给定图象信息文件，存储库1或存储库2将具有图象，并且其它的存储库(即存储库2或存储库1)将分别保持空白。另外，存储库3将具有与存储库1或存储库2中的图象相同的图象，并且存储库4将始终保持空白。给定此方法，我们现在可排序图象信息文件，使得在第一图象信息文件10中，存储库1携载图象11，而存储库2保持空白；并且使得在第二连贯的图象信息文件20中，存储库2携载图象21，而存储库1保持空白。在存储库1和存储库2之间交替选用存储库来携载图象信息文件序列中的图象可使第一印刷头42和第二印刷头142随着时间的过去相互切换或分担印刷工作量。需要注意的是，在此方法中图象信息文件用于指定被印刷的每一个可食用基质，但究竟使用哪个印刷头来实际印刷图象信息则要通过指定哪个存储库实际具有图象来选定。同样需要注意的是，如果存储库1和存储库2两者均要携载图象(无论是相同还是不相同的图象)，则在模式设定到存储库1和存储库2为被访问存储库的切换模式时，第一印刷头42和第二印刷头142两者均将印刷它们各自存储库中的相应图象。
操作者可根据自己的判断来选择切换或不切换。当选择切换而非使用专用印刷头时，旨在用于在多重可食用基质上印刷的图象信息文件序列将确定墨水是否从用于给定可食用基质的特定印刷头喷射出来。
在一个可供选择的实施方案中，待印刷图象的第一部分定位在图象信息文件的存储库1中，而第二部分定位在图象信息文件的存储库2中。以此方式，两个印刷头分担单一图象的印刷工作。在此情形中，存储库3包括分别定位在存储库1和2中的第一和第二部分的复合，而存储库4保持空白，因此当模式设定到专用印刷头印刷时，印刷头可印刷整个图象。
D.异常检测和避免
当用喷墨技术工作时，一个关键难题是保持印刷头孔口不被堵塞。当用于粘弹性或粘性性质的基质(例如生面团片)时，此问题变得更为严重，因为印刷头必须与待印刷的基质相距短距离。DOD喷墨印刷头(42或142)的喷嘴38的最下表面36和生面团片的上表面64(即待印刷的基质)之间的优选距离“d”(图3)为约0mm至约10mm，优选约0.2mm至约8mm，更优选约0.5mm至约5mm，并且最优选约1mm至3mm。此短距离“d”最小化小滴轨迹从印刷头孔口朝待印刷的基质偏离的影响，所述轨迹可蔓延更长距离，因而导致不良的图象质量。然而，此短距离使印刷头孔口经受生面团片生产中常见的且可影响印刷头的偏离和异常情况(例如62)。示例性异常情况包括但不限于生面团片厚度变化、生面团片皱纹、生面团片撕裂处或折出、以及突出在生面团片上的面颗粒。
再参见图3，其描绘本发明所述的生面团印刷过程30，这样的一种异常62示于生面团片60上。所述生面团片在箭头所示的方向上朝第一印刷头42并且随后朝第二印刷头142行进。如果生面团片60的异常62影响印刷头42或142中的任何一个，则很可能发生短期喷墨中断，也很可能对设备具有潜在的长期损害。这可包括从短期的图象质量变化到要求停机以修正问题或置换印刷头的印刷头故障，这两种情况对于生产时间成本和设备成本而言均是代价昂贵的。为了避免此问题，表面轮廓读出器52使用生面团片的上表面64上方的轮廓传感器54来监视异常情况，例如62。轮廓传感器54优选平行于生面团片的上表面64，其以不高于距离“d”的距离定位(图3)，并且跨越至少生面团片的对应于旨在由印刷头覆盖的位置的宽度。轮廓读出器可为激光检测器，其检测是否有某个物体横过激光通道，从而指示某个异常可能影响印刷头42或142。可供选择地，轮廓传感器54可通过其它已知的方法检测异常情况，例如相对于某个固定不动的点测量生面团片的上表面64的高度。轮廓读出器必须一定放置在印刷头之前。也就是讲，在生面团片60被印刷之前。
表面轮廓读出器52通过与信号处理器48通讯的表面轮廓信号50与喷墨印刷头42和142连通。信号处理器可为多种已知处理装置中的任一种，例如简单的膝上型或台式计算机即可。信号处理器48发送印刷头信号46和146给印刷头42和142。同样，信号处理器48可接收图象信号58，并且通过印刷头信号46和146将它传送给印刷头42和142。本领域的技术人员将会知道，尽管只显示了一个信号处理器，但可使用多重处理器。
印刷头42和142必须能够响应由表面轮廓读出器52产生的表面轮廓信号50而背离或朝着生面团片的上表面64移动。优选地，印刷头42和142在垂直于生面团片60的方向上移动。应当理解，表面轮廓读出器52和第一印刷头42之间的距离“S”必须足够大以给予印刷头42和142足够的时间在被异常62接触之前移动。距离“S”可由本领域的技术人员容易地确定，并且将基于生面团片60行进的速度和印刷头42和142被提升的速度。
应当理解，尽管异常62被显示为可能接触第一印刷头42的生面团片60上的突出，但异常也可能为生面团片60中的凹陷。由于当距离“d”保持在恒定值时可实现最佳印刷效果，印刷头42和142优选地应能够朝着或背离生面团片60移动。然而最重要的是，印刷头42和142可背离生面团片60移动以避免与突出的异常例如62碰撞。也应当理解，喷嘴38和138可通过以下方式在背离生面团片60的方向上，优选地在垂直方向上移动：移动喷墨印刷机、缩回喷嘴、延伸喷嘴或这些方式的组合。
任何这样的提升机构(未示出)均可用于本发明。所述提升机构在基质上方将印刷头42和142提升至安全距离以避免碰撞。例如，印刷头42和142可安装在由伺服马达控制的机架上。当接收到印刷头信号46和146时，所述伺服马达启动。印刷头42和142的移动速度必须要考虑以避免使喷嘴38和138无法随时喷墨。当印刷头移动的加速度较高时，尤其是当这种加速度大于约10m/s2时，所述情况可能会发生。这对于保持印刷头在异常一旦被清除时即可印刷是很重要的。
在另一个实施方案(未示出)中，印刷头和基质之间的距离可通过降低印刷头下面的基质传送带而增加，从而为异常让出空间。在这种情况下，印刷头可保持固定，因而也排除了印刷头的高加速度。在另一个实施方案中，表面轮廓信号50可用来停止生面团片60在印刷头60下面的移动，从而能够在进一步生产之前清除异常62。在上述的任何一个实施方案中，生产系统可任选地配置成能废弃任何由于处理异常而导致的没有被印刷的食品。
处理面团异常情况的一种可供选择的方法是在印刷之前进行操作以确保将均匀基质提供给印刷头。一个这样的实例为设置在基质上方用以压平基质中的任何不规则处的辊。可供选择地，可将空气流对准基质以移除基质中的任何大颗粒或修正其中的任何折叠。
E.防止冷凝
喷墨印刷设备对高温和潮湿环境的敏感性、以及对高速制造过程(例如用来生产可食用基质的那些)的敏感性加重了印刷设备的负担。下文描述改进印刷设备的可靠性的方法，所述方法可单个地使用或组合使用以进一步改进可靠性。
可食用基质典型地包含某些量的水。尤其是生面团片可包含高含量的水，并且取决于生面团片的温度，这种水分中的基本量会从生面团片60的表面以蒸汽56的形式离析出来。这给对这种基质使用喷墨印刷机带来了附加难题。具体地讲，蒸汽56会将40和140冷凝在印刷头42和142的外表面32和132上的任何位置。印刷头42和142上的冷凝40和140将导致若干问题，包括图象质量问题、卫生问题和可靠性问题。由于冷凝水会阻塞印刷头喷嘴孔口37和137，墨水小滴34的喷射会受到负面影响。喷射可能完全停止，或墨水小滴的轨迹可能改变，这两种情况均将对图象质量产生负面影响。另外，由于水聚集或长期保持停滞，可能会在印刷头的外表面32和132上生长微生物。这些问题中的任何一个结果均将要求停机以修正故障。
为了避免水分冷凝在印刷头42和142上，将印刷头的温度升高到邻近印刷头42和142的空气的露点以上。任何常用的加热元件41和141均可用来升高印刷头的外表面32和132的温度。加热元件41或141可设置在外表面32或132上，或设置在喷墨组合件42或142之内，或同时以这两种方式设置。将印刷头42和142中使用的墨水34配制成能在此升高的印刷头温度下工作。用于在可食用基质上印刷的优选的印刷头温度为约40℃至约90℃，优选约50℃至约80℃，最优选约55℃至约70℃。减少冷凝可进一步通过降低基质的温度和控制从所述基质离析出来的蒸汽量来实现，例如通过降低周围空气的温度或通过在面团中使用较少的水。但如下文所述，这对墨水、特别是墨水的干燥/凝结时间会产生负面影响。因此，降低周围温度可帮助解决一个问题，但又带来另一个问题。此外，本领域的技术人员将会知道，高运行温度会如下减少印刷设备中的电气组件的使用寿命：温度每升高10℃，使用寿命将减少约50％。因此，希望将基质上方的环境的露点保持尽可能低，而同时如下文所述保持良好的墨水流动。
F.印刷、切割和烹饪可食用基质
当图象信号58被压电印刷头42和142接收到时，墨水34周期性地喷射到生面团片的上表面64上。所述印刷头通过印刷头孔口37和137启动墨水喷射。这继而在印刷生面团片66上产生印刷图象35。印刷生面团片66然后可切割成加工的小吃片(未示出)。如上所述，切割可在印刷之前发生。可使用任何合适的切割机。例如，可使用转刀或模压切割机。同样，可将一个或多个图象印刷在每个加工的小吃片上。然后烹饪加工的小吃片，例如，通过烘、炸、煮、烤等等。优选地，加工的小吃片在油中油炸以生产小吃片。
G.用于可食用基质的快速凝结墨水
当在可食用基质如生面团片上进行高可靠性的印刷时，除了上文所述的难题之外，墨水还带来不同类型的问题。必要地，墨水必须为可食用且无毒的，这就很大程度的限制了可用在可食用基质上的墨水制剂。墨水主要为双组分体系，即着色剂(例如，染料或颜料)、以及载体或溶剂。这两种组分均必须为可食用且无毒的。墨水的一个关键参数为其凝结时间。可食用基质典型地以高速连续方法生产、印刷并随后烹饪。如果墨水在其完全干燥之前被烹饪(例如在油中油炸)，则图象质量将变坏。此外，墨水在干燥时具有扩展倾向，从而使图象变得模糊不清。因此，由于干燥时间减少，因此扩展得以减少，从而提高了图象质量。因此，具有当放置在可食用基质上时其可尽快干燥的墨水是有利的。
此外，为了保持图象质量，墨水的快速凝结很重要，其可防止墨水粘附到与被印刷可食用基质接触的设备表面上，或避免墨水在生面团片的后续油炸步骤的炸油中消失。如果墨水能够在接触时转移到其它设备表面上，则这也会导致不可取的墨水玷污或化色，并且也会导致停机以清洁设备。如果凝结时间较慢，则也会要求印刷头和接触生面团片的被印刷侧面的后续单元操作之间的较长距离，以避免墨水发生向其它设备表面的不可取的转移。如果所述单元操作是必须与生面团片上的被印刷部分配准的生面团片切割操作，则印刷头和后续单元操作之间的较大距离也会成为问题。2005年4月7日的提交的标题为“Image Registration On EdibleSubstrates”的共同未决的申请60/669,094中描述了实现图象配准的方法。所述方法通过在生面团片上印刷使得印刷图象配合后续面团切割步骤的切割机模。如果印刷头和生面团片切割机之间的距离增加，则在带有生面团片切割部分的图象的配准中会产生附加可变性，这是不可取的。
为了解决这些问题，我们已确认了可使可食用墨水快速凝结的因素，并且发现了用于工作的最佳参数。这些快速干燥因素包括：着色剂的性质；用于着色剂的溶剂或载体的类型；当施用到基质上时墨水的粘度；以及可食用基质的状况，特别是其含水量和温度。这些因素在下文中依次讨论，并且将一种示例性墨水组成描述于下文的实施例中。
着色剂的性质：染料和颜料为用于墨水的常见着色剂。其中，染料为用于印刷可食用基质例如生面团片的优选着色剂。染料溶解在典型的墨水溶剂中并且保持为溶液状态，从而最小化印刷头喷嘴的堵塞。另外，染料在施用时保持溶液状态，可与剩余的墨水一起渗透到生面团片中，从而牢固地粘附到生面团片上。颜料为不可溶解的，因此必须分散并且保持在悬浮液中。颜料颗粒的附聚或大颗粒尺寸可导致喷嘴堵塞，这将影响图象质量和方法的可靠性。另外，当施用到生面团片上时，即使剩余的墨水已被吸收到生面团基质中，颜料也有可能驻留在基质的表面上。这可导致与印刷的基质接触的设备表面的染色。
用于着色剂的溶剂或载体：大多数墨水均包括用于着色剂的溶剂或载体。我们已发现，为了达到快速凝结时间，重要的是使用与待印刷的基质相容的溶剂或载体。在典型地携载基本量水的生面团片的情形中，重要的是溶剂或载体显示具有极性特性。二元醇类溶剂(如丙二醇)或吸湿组分(如甘油)为适于在可食用基质如生面团片上印刷的极性溶剂的例子。在与生面团片接触时，它们将吸收面团中的一部分水并且产生与生面团片的强粘结。所述强粘结导致染料甚至在干燥之前就已牢固地粘结到面团上。
生面团片的状况：生面团片的温度和含水量可影响墨水在所述生面团片的表面上的凝结时间和可能发生的化色的量。基质温度影响墨水在表面上的粘度。具体地讲，随着基质的上表面的温度增加，墨水粘度减小，从而使其更迅速地进入表面。约30℃至约75℃，优选约40℃至约70℃，更优选约45℃至约65℃，并且最优选约50℃至约60℃的生面团片温度将充分改进墨水的凝结。然而应当理解，如上文所述，面团状况对印刷头喷嘴上的冷凝的可能性具有显著的影响。
实施例
墨水组成
一种适用于本发明的示例性墨水组成在下文的表1中给出。此组成在约52℃下用DOD压电喷墨印刷头成功地递送而在用来制作可堆放炸薯片的马铃薯类生面团片上印刷。
表1
材料        按重量计(％)
丙二醇        92％
甘油          4％
异丙醇        2％
FD&C蓝色#1    2％
墨水凝结/干燥时间
将表1中定义的墨水在约27℃的温度下施用到马铃薯类生面团片上，根据下文给定的方法所测量的凝结时间为约15秒钟。在另一个例子中，用相同的墨水印刷类似的生面团片，其中生面团片的温度为60℃，并且凝结时间为约3秒钟，其基本短于当生面团片温度为27℃时的凝结时间。
不受任何理论的约束，据信在较高温度下淀粉颗粒会溶胀，并且产生附加羟基粘结位点。这些粘结位点可改进面团的粘附性和墨水(尤其是由丙二醇和染料组成的墨水)的极性组分。还据信在生面团片的较高温度下，墨水会经历粘度减小，所述粘度减小通过毛细作用促进墨水流动到面团基质中。另外，在较高温度下形成生面团片还帮助加速游离水从生面团片的表面蒸发的速率。这是很重要的，因为潮湿表面可导致墨水化色，并且减慢凝结和干燥。
用于测量墨水凝结/干燥时间的分析方法
此方法确定印刷的墨水是否已凝结在基质上。
印刷面团基质，然后在预定时间量之后用设备表面材料接触它。然后使设备表面材料接触纸巾以通过目视检查方式确定是否有任何墨水已转移。在此之前和之后，可测量纸巾的重量，前后的重量差即指示转移的墨水重量。
物质：
1.一块安装在手压模上的特氟隆表面的材料。材料的表面积足够大以覆盖测试中的印刷图象的面积。具有特氟隆表面的材料的手压模借助其自身重量在某个表面上施加的力为0.68kPa(每平方英寸45克)。
2.配置DOD喷墨印刷机在预期的可食用基质上印刷，并且使得印刷的基质在生产过程中的各种时间均可用于测试。
3.可食用基质。
4.使用约3.18cm(1.25英寸)边长的正方形格板图象，其具有每2.54cm(1英寸)203个点的墨水密度的印刷矩形和未印刷矩形，从而提供邻近无墨水区域的密集的有墨水区域。图象包含其宽度中的八列矩形和其高度中的五行矩形。
操作者校准：操作者应当按压克单位数字天平上的手压模，直到他可再现所列数字。压模压力已指定为
a.重力(-0.68kPa(45g/in2))：不具有源自操作者的添加力的压模的重量。
b.轻压(-1.06kPa(70g/in2))：压模和操作者的手的重量。
c.重压(-6.84kPa(450g/in2)至13.68kPa(900g/in2))：用手和手臂用力按压。
基质要求：产生以连续速度在印刷头下通过的一致基质的连续流。
印刷头单元设置在基质上方：印刷机应当设置成使得在基质的移动速度下具有足够的带长度，以便在墨水沉积到基质上之后采样可进行1秒钟、5秒钟和15秒钟。
从印刷测试1秒钟、5秒钟和15秒钟：
1.确定从墨水沉积开始1秒钟时的印刷头下游的位置。如果基质速度为每分钟X英尺，则这将对应于距印刷头X/60英尺的距离。
2.使用清洁且干燥的压模，在印刷图象上接触一次，并且立即将压模按压到纸巾上，不要有侧向运动或涂污。
3.确定从墨水沉积开始5秒钟时的印刷头下游的位置。如果基质速度为每分钟X英尺，则这将对应于距印刷头X/12英尺的距离。
4.使用清洁且干燥的压模，在印刷图象上接触一次，并且立即如前所述将压模按压到纸巾上。
5.确定从墨水沉积开始15秒钟时的印刷头下游的位置。如果基质速度为X英尺每分钟，则这将对应于距印刷头X/4英尺的距离。
6.使用清洁且干燥的压模，在印刷图象上接触一次，并且立即如前所述将压模按压到纸巾上。
7.比较各种时间点时转移到纸巾上的墨水，并且也与其它面团基质和状况的结果作对比。测试可用除所指明的时间点以外的其它时间点重复进行，从而更精确地确定没有墨水从基质转移到压模再到纸巾的时间点。另外，压模压力也可在重力、轻压和重压之间变化，从而理解特定方法条件的影响。当没有可见墨水转移到纸巾上时，墨水即“凝结”。
尽管已用具体实施方案来说明和描述了本发明，但显对于本领域的那些技术人员而易见的是，在不背离本发明的精神和保护范围的情况下可作出许多其它的变化和修改。因此，有意识地在附加的权利要求书中包括属于本发明范围内的所有这些变化和修改。

Claims (11)

1.一种制作可食用基质的方法，所述方法涉及以下步骤：
a)形成具有上表面的基质；
b)提供至少一台喷墨印刷机；
c)用所述喷墨印刷机将图象印刷到基质上以形成印刷的基质；和
d)烹饪所述印刷的基质。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述喷墨印刷机为按需喷墨(DOD)式压电喷墨印刷机。
3.如权利要求1所述的方法，其中所述喷墨印刷机具有至少一个具有最下表面的喷嘴，并且其中从所述基质的上表面到所述喷嘴的最下表面的距离为约0毫米至约10毫米，优选约0.2毫米至约8毫米，甚至更优选约0.5毫米至约5毫米，并且最优选约1毫米至约3毫米。
4.如权利要求1所述的方法，其中所述喷墨印刷机通过可控制地分配墨水将图象印刷在基质上，并且其中所述墨水在大于约40℃的温度下分配，优选地所述墨水在大于邻近喷嘴的空气的露点的温度下分配。
5.如权利要求1所述的方法，其中所述喷墨印刷机通过可控制地分配墨水将图象印刷在基质上，并且其中所述墨水在施用温度下的粘度小于约30厘泊。
6.如权利要求3所述的方法，其中还提供了表面轮廓读出器，所述读出器用来确定当所述基质的上表面的理论高度为离开印刷头喷嘴的预定距离时，基质的上表面的实际高度是否不同于上表面的理论高度，并且优选地所述表面轮廓读出器与移动喷墨印刷机的喷嘴的部件连通，并且所述喷嘴可响应由表面轮廓读出器检测到的基质的上表面高度的任何变化在背离且优选垂直于基质的方向上移动。
7.如权利要求6所述的方法，其中所述表面轮廓读出器距离足够远，以致当所述表面轮廓读出器检测到基质的上表面的高度变化并且发送信号给移动喷墨印刷机的喷嘴的部件时，可拥有足够的时间来相应地调整喷嘴的高度，优选地所述喷嘴通过以下方式在垂直于基质的方向上移动：移动喷墨印刷机、缩回喷嘴、延伸喷嘴或这些方式的组合。
8.如权利要求1所述的方法，其中设有至少两台喷墨印刷机，并且当所述两台印刷机均可运行时，两个印刷机均被不时地用来进行印刷以足以保持喷嘴处于随时可喷墨状态并且接近它们的运行温度。
9.如权利要求1所述的方法，其中将所述基质在面团被烹饪之前切割成单个加工的小吃片，而且其中每个加工的小吃片均具有至少一个印刷在其上的图象。
10.如权利要求9所述的方法，其中所述单个的加工的小吃片通过在油中油炸而烹饪，从而生产小吃片。
11.一种小吃片，其根据权利要求10所述的方法制作。
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