Brevet FR3007943A1 — publié le 20150109

La présente invention se rapporte à un procédé de gravure d'un motif sur un pain à hamburger ou pain « buns ». Elle se rapporte plus particulièrement à un procédé de gravure par application sur la surface du pain à hamburger d'un faisceau laser émis à partir 5 d'une unité de gravure équipée d'une source laser. Il est connu, notamment des documents US2011/012986 DE102006037922, EP1747838, DE19730887, FR2652541 et DE3803261, de procéder à une gravure laser d'un motif sur un article alimentaire du type poisson, viande, fruit, légume, produit de charcuterie, fromage, pain, pâtisserie 10 ou gâteau. De tels procédés mettent généralement en oeuvre une source laser et un système de guidage et de focalisation du faisceau laser pour réaliser la gravure du motif souhaité sur la surface de l'article alimentaire. Cependant, les procédés de gravure laser divulgués dans ces 15 documents sont inefficaces pour graver de manière durable un motif sur un pain du type buns ou pain à hamburger produit industriellement et mis sous emballage. En effet, avec un pain à hamburger (autrement appelé « buns » en anglais), on observe que le motif gravé tend à disparaître une fois le pain sous 20 emballage étanche, sous l'effet de la levure qui, même après cuisson de la pâte, poursuit légèrement son processus de fermentation. Dans un emballage étanche, on observe que les conditions particulières d'humidité et de température à l'intérieur de l'emballage contribuent à ce que la levure continue d'interagir avec les composants organiques présents dans la pâte qui continue 25 ainsi de lever, certes légèrement mais suffisamment pour dégrader voire faire disparaître le motif gravé sur la surface du pain. Ainsi, lorsqu'on grave les pains à hamburger après cuisson selon les techniques classiques, puis qu'on emballe les pains à l'intérieur d'emballages étanches, l'atmosphère à l'intérieur des emballages s'avère 30 suffisamment humide pour que la fermentation se poursuive légèrement et fasse disparaître au moins en partie le motif gravé. Il est d'ailleurs à noter que, dans le cas particulier des pains à hamburger mis sous emballage, cette poursuite de la fermentation contribue à un rééquilibrage des couleurs (autrement dit une uniformisation de la couleur) de la surface externe (ou 35 croûte) du pain. De plus, pour les pains à hamburger fabriqués industriellement, il est primordial d'opérer un emballage rapide après cuisson pour éviter qu'ils ne sèchent et ainsi maintenir le moelleux des pains. La présente invention a pour but de proposer un procédé de gravure qui permette de graver de manière pérenne un motif sur un pain à hamburger, après la cuisson du pain et avant sa mise sous emballage étanche, sans que le phénomène de fermentation qui se poursuit légèrement dans l'emballage ne fasse disparaître le motif gravé. A cet effet, elle propose un procédé de gravure d'un motif sur une surface d'un pain à hamburger ou pain « buns », après cuisson du pain, par application sur la surface du pain d'un faisceau laser émis à partir d'une unité de gravure équipée d'une source laser, ledit procédé mettant en oeuvre les étapes suivantes : - focalisation du faisceau laser en sortie de l'unité de gravure, avec une distance focale réglable entre la sortie de l'unité de gravure et un point de 15 focalisation du faisceau laser ; - réglage de la distance focale du faisceau laser pour que la surface à graver du pain ne coïncide pas avec le point de focalisation ; - passage du faisceau laser sur la surface à graver du pain pour réaliser les lignes de gravure du motif, avec plusieurs passes du faisceau laser sur chaque 20 ligne de gravure ; - mise sous emballage étanche du pain après gravure. Cette combinaison d'étapes contribue à l'obtention d'une gravure durable d'un motif sur la surface du pain à hamburger, qui forme une marque définitive ne disparaissant pas sous l'effet de la levure qui poursuit légèrement 25 sa fermentation à l'intérieur de l'emballage étanche. En multipliant le nombre de passes du faisceau laser, on garantit une gravure (par brûlure de la croute du pain) suffisamment profonde et sombre pour obtenir un motif visible et qui dure. Etant donné que l'on multiplie le nombre de passes du faisceau laser, le faisceau laser n'est pas focalisé sur la surface à graver du pain (autrement dit 30 la surface à graver se situe au-dessus ou en-dessous du point focal, dans une zone défocalisée du faisceau laser) afin d'éviter que le faisceau laser ne découpe le pain du fait des passages successifs. Ainsi, grâce à l'invention, la mise sous emballage ne conduit pas à la disparition du motif gravé, quand bien même l'atmosphère dans l'emballage 35 contribue à la poursuite du phénomène de fermentation, notamment avec le phénomène de rééquilibrage des couleurs de la croûte. Dans une réalisation particulière, la gravure du motif est réalisée sur le pain avant la fin complète de la fermentation. Conformément à d'autres caractéristiques avantageuses de l'invention : - on sélectionne une puissance de la source laser entre 10 et 400 watts, de préférence entre 10 et 250 watts, et encore de préférence entre 30 et 150 watts ; - on pilote la vitesse de déplacement du faisceau laser sur la surface du pain entre 10 et 40000 millimètres par seconde, de préférence entre 10 et 18000 10 millimètres par seconde, et encore de préférence entre 100 et 12000 millimètres par seconde ; - la distance focale est réglée entre 50 et 1500 millimètres, de préférence entre 50 et 1200 millimètres, et encore de préférence entre 80 et 900 millimètres ; 15 - le nombre de passes du faisceau laser sur chaque ligne de gravure du motif est compris entre 10 et 300 passes, de préférence entre 10 et 60 passes ; - on applique le faisceau laser sur la surface du pain pendant une durée comprise entre 0,2 et 20 secondes ; - on règle la distance focale du faisceau laser pour que la surface à graver du 20 pain soit située à une distance de l'unité de gravure comprise entre 0,8 et 1,2 fois la distance focale ; - on règle la distance focale du faisceau laser pour que la surface à graver du pain soit située à une distance de l'unité de gravure non comprise entre 0,95 et 1,05 fois la distance focale. 25 L'invention se rapporte également à une installation de gravure d'un motif sur une surface d'un pain à hamburger ou pain « buns », après cuisson du pain, ladite installation comprenant une unité de gravure équipée d'une source laser, ladite unité de gravure comprenant un moyen de réglage de la distance focale du faisceau laser entre la sortie de l'unité de gravure et un 30 point de focalisation du faisceau laser, et un moyen de réglage du nombre de passes du faisceau laser sur chaque ligne de gravure du motif. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée ci-après, d'un exemple de mise en oeuvre non limitatif, faite en référence aux figures annexées suivantes : 35 - la figure 1 qui illustre schématiquement une installation de gravure conforme à l'invention ; et - la figure 2 qui correspond à un zoom sur la zone II de la figure 1. En référence à la figure 1, l'installation 1 de gravure comporte : - une unité de gravure 2 par laser ; - une unité de convoyage 3 de pains P à hamburger, présentant une surface 5 S supérieure ou externe formant la croûte dorée du pain. L'unité de gravure 2 est positionnée après le four de cuisson (non illustré) des pains P, voire même après une unité de refroidissement (non illustrée) des pains conçue pour refroidir les pains A en sortie du four, et notamment pour ramener la température des pains A à température ambiante. 10 L'unité de gravure 2 comporte successivement : - une source laser 20 du type laser au dioxyde de carbone émettant un faisceau laser ; - un système de renvoi 21 à 180° du faisceau laser, intégrant des miroirs et/ou des lentilles 210 qui retournent de 180° l'orientation du faisceau laser ; 15 - un système motorisé 22 de réglage de la distance focale du faisceau laser en sortie de l'unité de gravure 2, ce système motorisé 22 comprenant une lentille 220 piloté en translation par un moteur 221 ; - une tête galvanométrique 23 comprenant deux miroirs 230 redirigeant le faisceau laser selon deux axes X, Y, ces deux miroirs 230 étant pilotés en 20 position par des moteurs 231 respectifs ; - une unité de contrôle 24 contrôlant à la fois la source laser 20, le moteur 221 du système motorisé 22 et les moteurs 231 de la tête galvanométrique 23. L'unité de convoyage 3 comporte un tapis s'étendant selon un plan horizontal parallèle aux axes X, Y, sur lequel les pains P sont transportés 25 linéairement. En sortie de l'unité de gravure 2, autrement dit en sortie de la tête galvanométrique 23, le faisceau laser s'étend selon un axe vertical Z, perpendiculaire au tapis de transport 30. La mise en oeuvre du procédé de gravure d'un motif (texte et/ou 30 dessin) est réalisée avec les six contraintes ou conditions suivantes. La première contrainte concerne la puissance de la source laser 20 qui est comprise entre 10 et 400 watts, et notamment entre 30 et 150 watts comme par exemple de l'ordre de 100 watts. La puissance de la source laser 20 est ainsi au minimum de 10 35 watts si l'unité de gravure 2 est très proche du pain P en travaillant avec une distance focale courte, mais peut aller jusqu'à 400 watts. Lors de la gravure du motif, l'unité de contrôle 24 peut piloter la source laser 20 pour faire varier la puissance en fonction de la ligne de gravure du motif (le motif gravé étant constituer d'une pluralité de lignes de gravure, rectilignes ou courbes), car les traits ou lignes du motif peuvent nécessiter des puissances différentes car telle ou telle ligne doit être plus ou moins prononcée dans le motif. La deuxième contrainte concerne la vitesse de déplacement du faisceau laser sur la surface du pain P qui est comprise entre 10 et 40000 millimètres par seconde. Cette vitesse de déplacement, ou vitesse de gravure, est directement donnée par la fréquence de la source laser 20 et la vitesse de déplacement des miroirs 230 pilotés par les moteurs 231 de la tête galvanométrique 23. La fréquence de la source laser 20 est un paramètre intrinsèque à la source et cette fréquence est avantageusement fixée entre 1 et 20 kHz pour obtenir une gravure satisfaisante et durable. En outre, l'unité de contrôle 24 peut piloter les moteurs 231, et donc contrôler les vitesses des miroirs 230 et ainsi la vitesse de déplacement du faisceau laser dans le plan X, Y pour faire varier cette vitesse en fonction de la forme et des dimensions du motif à graver. A titre d'exemple, la vitesse de déplacement peut diminuer avec le diamètre d'un cercle à graver. Pour un pain à mie aéré, tel qu'un pain du type buns ou pain à hamburger, la vitesse de déplacement est avantageusement comprise entre 10 et 18000 millimètres par seconde, de préférence entre 100 et 12000 millimètres par seconde comme par exemple de l'ordre de 10000 millimètres par seconde. La troisième contrainte concerne la distance focale du faisceau laser en sortie de l'unité de gravure 2 (selon l'axe vertical Z) qui est comprise entre 50 et 1500 millimètres ; cette distance focale étant réglée par le système motorisé 22. La distance focale correspond à la distance entre la sortie de la tête galvanométrique 23 et le point focal PF du faisceau laser (point virtuel de convergence sur lequel le faisceau est le plus concentré, et qui correspond en réalité à une zone non ponctuelle de convergence). Il est à noter que la distance focale est liée à la puissance de laser, se traduisant par une relation entre la distance focale et la puissance qui permet d'optimiser la puissance et l'effet thermique sur le pain P et ainsi optimiser la durée de gravure. Cette distance focale est avantageusement comprise entre 50 et 1200 millimètres, de préférence entre 80 et 900 millimètres comme par exemple de l'ordre de 800 millimètres. La quatrième contrainte concerne le réglage de la distance focale du faisceau laser en sortie de l'unité de gravure 2 pour que la surface S du pain P soit positionnée à une distance de l'unité de gravure 2 (ou distance par rapport à la sortie de la tête galvanométrique 23) comprise entre 0,8 et 1,2 fois la distance focale, tout en s'assurant que la surface S à graver du pain P ne coïncide pas avec le point de focalisation PF, ainsi qu'illustré sur la figure 2 ; ce réglage dépendant bien entendu de la distance entre la surface S des les pains P et la sortie de l'unité de gravure 2. Autrement dit, comme visible sur la figure 2, la surface S à graver du pain P n'est pas positionnée exactement sur le point focal PF du faisceau laser, pour éviter une découpe laser au lieu d'une gravure, mais dans une zone autour de ce point focal, dans une fourchette de plus ou moins 20% de la distance focale autour du point focal PF. On parle alors d'une défocalisation qui permet d'utiliser l'effet thermique du faisceau laser, sans découper le pain P. On choisira avantageusement de régler la distance focale pour que la surface S à graver du pain P ne soit pas située à une distance de l'unité de gravure 2 comprise entre 0,95 et 1,05 fois la distance focale. Au bilan, la surface S du pain P est située à une distance de l'unité de gravure 2 comprise entre 0,8 et 0,95 fois la distance focale ou bien à une distance comprise entre 1,05 et 1,2 fois la distance focale. Cette distance aura bien entendu une influence sur l'épaisseur du trait, car plus on est proche du point focal et plus le trait est fin, et plus on est loin du point focal et plus le trait est épais. A titre d'exemple, pour une distance focale de 800 millimètres, la surface à graver du pain P est située à une distance de la sortie de la tête galvanométrique 23 comprise entre 640 et 760 millimètres ou entre 840 et 960 millimètres. La cinquième contrainte concerne la durée de gravure qui est comprise entre 0,2 et 20 secondes ; cette durée de gravure étant directement liée aux dimensions du motif et aux longueurs de ses lignes. L'unité de contrôle 24 contrôle la source laser 20 pour régler cette durée de gravure. La sixième contrainte concerne le nombre de passes du faisceau laser sur chacune des lignes du motif à graver sur la surface du pain P qui est compris entre 10 et 300 passes. Pour créer un effet thermique optimal de la gravure laser, une même ligne ou contour du motif fait l'objet de plusieurs passages du faisceau laser, ce nombre de passes étant optimisé pour marquer durablement la surface avec un marquage fin et précis, sans creuser ou abîmer le pain P. L'unité de contrôle 24 contrôle la source laser 20 pour régler ce nombre de passes. Bien entendu l'exemple de mise en oeuvre évoqué ci-dessus ne présente aucun caractère limitatif et d'autres améliorations et détails peuvent être apportés à l'installation selon l'invention, sans pour autant sortir du cadre de l'invention où d'autres moyens de contrôle du faisceau laser et/ou moyens de convoyage des articles alimentaires peuvent par exemple être réalisées. REVENDICATIONS1. Procédé de gravure d'un motif sur une surface (S) d'un pain (P) à hamburger ou pain « buns », après cuisson du pain (P), par application sur la surface du pain (P) d'un faisceau laser émis à partir d'une unité de gravure (2) équipée d'une source laser (20), ledit procédé mettant en oeuvre les étapes suivantes : - focalisation du faisceau laser en sortie de l'unité de gravure (2), avec une distance focale réglable entre la sortie de l'unité de gravure (2) et un point de focalisation (PF) du faisceau laser ; - réglage de la distance focale du faisceau laser pour que la surface (S) à graver du pain (P) ne coïncide pas avec le point de focalisation (PF) ; - passage du faisceau laser sur la surface (S) à graver du pain (P) pour réaliser les lignes de gravure du motif, avec plusieurs passes du faisceau laser sur chaque ligne de gravure ; - mise sous emballage étanche du pain (P) après gravure. 2. Procédé de gravure selon la revendication 1, dans lequel la gravure du motif est réalisée sur le pain (P) avant la fin complète de la fermentation de la levure du pain (P). 3. Procédé de gravure selon les revendications 1 ou 2, dans lequel on sélectionne une puissance de la source laser (20) entre 10 et 400 watts, de préférence entre 10 et 250 watts, et encore de préférence entre 30 et 150 watts. 4. Procédé de gravure selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel on pilote la vitesse de déplacement du faisceau laser sur la surface (S) du pain (P) entre 10 et 40000 millimètres par seconde, de préférence entre 10 et 18000 millimètres par seconde, et encore de préférence entre 100 et 12000 millimètres par seconde. 5. Procédé de gravure selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la distance focale est réglée entre 50 et 1500 millimètres, de préférence entre 50 et 1200 millimètres, et encore de préférence entre 80 et 900 millimètres. 6. Procédé de gravure selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le nombre de passes du faisceau laser sur chaque ligne de gravure du motif est compris entre 10 et 300 passes, de préférence entre 10 et 60 passes. 7. Procédé de gravure selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel on applique le faisceau laser sur la surface (S) du pain (P) pendant une durée comprise entre 0,2 et 20 secondes. 8. Procédé de gravure selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel on règle la distance focale du faisceau laser pour que la surface (S) à graver du pain (P) soit située à une distance de l'unité de gravure (2) comprise entre 0,8 et 1,2 fois la distance focale. 9. Procédé de gravure selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel on règle la distance focale du faisceau laser pour que la surface (S) à graver du pain (P) soit située à une distance de l'unité de gravure (2) non comprise entre 0,95 et 1,05 fois la distance focale. 20 10. Installation (1) de gravure d'un motif sur une surface (S) d'un pain (P) à hamburger ou pain « buns », après cuisson du pain (P), ladite installation (1) comprenant une unité de gravure (2) équipée d'une source laser (20), ladite unité de gravure (2) comprenant un moyen de réglage (22) de la 25 distance focale du faisceau laser entre la sortie de l'unité de gravure (2) et un point de focalisation (P) du faisceau laser, et un moyen de réglage du nombre de passes du faisceau laser sur chaque ligne de gravure du motif. 30 15