CO2 射频激光器在肉类安全中的应用

肉类是日常餐桌上的重要食材，猪肉，羊肉，牛肉是三个重要的选择。为保证广大人民群众的肉类安全， 各级政府采取了非常多的措施，取得了很好的效果。 但是，在片猪肉到人民群众的餐桌，采用的猪皮表面的蓝色证章制度，“动检章”、“质检章”在片猪肉的流转，销售过程中不清晰，观感差，重要的一点是易于被利欲熏心的人 伪造，造成病死猪，私屠乱宰猪，注水猪等各种问题猪肉流入市场。虽然国家已经对生猪实现了“耳标”监管的可追溯体系，但是由于蓝色证章易于被伪造，给犯罪分子留下了监管的漏洞。问题猪肉如果流入人民群众的餐桌，不仅危害人民群众的健康和生命安全，而且影响党和政府的声誉。

人民群众的食品安全急需一种安全有效，方便执行，方便植入已有监管追溯体系，并且信息不会在流转过程中脱落丢失的方法，堵住这一监管漏洞。经过国家政府人员的多年努力，多种方法的实验验证，最终选择了激光。在生猪屠宰完成后，猪肉表面进行激光标记。但是，在众多的激光器中， 选择何种激光器呢？

首先，肉类表面标记是屠宰行业的一部分，需求量众多， 所以，要选择工业应用技术成熟的激光器。工业应用成熟的 激光器有中红外波段的 CO2 激光器；近红外的光纤激光器， 半导体激光器，端泵激光器；可见光波段的半导体激光器， He-Ne激光器，端泵激光器；紫外波段的端泵紫外激光器等等。 有很多技术成熟，成本不高的激光器可以选择。

其次，根据激光和材料的作用机理进行选择。激光加工后的猪肉，不能变质，不可以使猪肉变性，出现危害身体健康的物质残留。紫外激光器，凭借其高能的光子，作用于有机物时，光子击断有机物的分子键，使部分材料脱落，加工 区域生成新材料，使材料变色或者形成沟槽，达到标记材料的目的。因为很难确定新形成的物质对人体的影响，且考虑到蛋白质在过量紫外线照射下会发生病变。所以，在肉类标记中不选择紫外激光器。

可见光和中红外光作用于皮肤时，可以穿透皮肤表层， 进入皮肤真皮层，在皮肤表面引起的变化很小。所以，肉类的表面标记效果不好。中红外波长的 CO2 激光作于皮肤时，皮肤中的水分迅速高效吸收激光，产生热效应，引起胶原蛋白收缩，使猪皮表面发生变色，部分组织气化，产生凹痕，形成肉眼可见的激光标识。CO2 激光灼刻猪皮，猪皮对激光吸收率高， 激光加工区发生的变化，和烤肉时产生的物质相同 , 对猪肉的加工是安全的。CO2 激光在美容和医疗上的广泛应用，也证明 CO2 激光作用于肉类，产生的物质对身体是安全的。

综合考虑以上两点，选择CO2激光器进行猪肉表面标记加工。

CO2 激光器是激光器家族中的重要一员，其可输出波长众多，并且具有电光效率高，光束质量好，输出功率高等众多优点， 在科研，军事，工业等领域有广泛的应用。其中，全金属封离型 CO2 射频激光器具有寿命长，体积小等优点，在工业上已经有了众多的应用。

对于猪肉的表面标记，需要配合屠宰场的流水线使用。所以， 选择使用中小功率的 CO2 激光器，配合扫描振镜，聚焦镜的高速激光打标机。在激光标识生猪肉这一领域，深圳市走在了前列， 2017 年深圳市发布了《片猪肉灼刻检疫标识》指导文件，对于标 识内容做了如下要求：

在指导文件中提出激光灼刻内容的外观要求：灼刻的字迹、 图案应为凹痕，清晰可辨认。色泽均匀，无局部灼刻过度现象。

不同屠宰场，处理生猪的速度不同。以深圳市生猪猪肉激 光标识内容的要求为例，如果每个小时处理速度小于 400 片，可以选用 100W 的 CO2 激光器；如 果处理猪肉速度达到 600 片以上， 应选用 300W 的 CO2 激光器。

另外，猪肉屠宰场对于激光器要求很高，要求做到免维护，安全 性高，体积紧凑。根据屠宰场对激光器的要求和生产线要求的功率范 围，可以选用封离型射频激励扩散冷却板条波导 CO2 激光器。

封离型射频激励扩散冷却板条波导 CO2 激光器的电光效率 高，易于调制，寿命长，并且无高压，免维护，可以很好的符 合屠宰场对激光器的要求。射频激励板条波导 CO2 激光器 + 前 聚焦系统 + 高速扫描振镜，可以达到非常好的加工效果。

2017 年，中国消费猪肉 5487 万吨，除去进口供应，自产生猪约 7.3 亿头。如果国家对此进行强制要求，在全国范围推 广猪肉激光检疫标识，按照每个小时每台生产线处理 700 头猪 计算，这是一个庞大的需求。如果再考虑到羊肉，牛肉的需求， 这一需求还会进一步扩大。

射频激励板条波导 CO2 激光在肉类食品安全中将发挥重要作用，同时，射频 CO2 激光在肉类食品安全标识中具有广阔的应用前景。

本文由斯派特激光提供

作者：袁建