Rheologisch definierte Einsatzgrenzen für das Ultraschall-Schneiden von Lebensmitteln
Mittlere relative Schneidarbeit von Backwaren als Funktion der maximalen Schwinggeschwindigkeit. aus: Zahn S, Schneider Y, Zücker G, Rohm H (2005) Impact of excitation and material parameters on the efficiency of ultrasonic cutting of bakery products. Journal of Food science 70, E510-E513
Beim Schneiden von strukturell empfindlichen Lebensmitteln, Produkten mit ausgeprägter Kompressibilität, hoher Elastizität oder starker Adhäsivität werden häufig die Einsatzgrenzen von konventionellen Schneidverfahren erreicht. In ausgewählten Fällen kann durch den Einsatz von Ultraschall-Schneidtechnik ein technologisch befriedigendes Ergebnis erzielt werden. Ziel des Projektes war es, anhand stofflicher Parameter die Einsatzgrenzen des Ultraschallschneidens - dabei ist der Vorschubbewegung zwischen Werkzeug und Schneidgut eine hochfrequente Schwingung überlagert - im Lebensmittelbereich qualitativ und quantitativ abzuschätzen. Die aus der Ultraschall-Anregung resultierenden hohen Beanspruchungsgeschwindigkeiten und der Wechsel von Ablöse- und Kontaktphasen zwischen Schneide und Schneidgut werden als Ursache für die verringerte Produktdeformation und qualitativ verbesserten Schnittflächen angesehen.
Die jeweilige Wirkung des Ultraschalls auf das Schneidergebnis beruht auf dem komplexen Zusammenwirken chemischer, physikalischer und biologischer Materialeigenschaften. In der Trennzone sind vorrangig die rheologischen Eigenschaften von Bedeutung, während im Bereich der Messerflanken vor allem die Freisetzung von gleitschichtbildenden Flüssigkeiten (Wasser, Fette) zu einer Verminderung der Reibeffekte und damit zur Verbesserung der Schnittflächenqualität führt. Problematisch ist die Anwendung bei instabilen, kavitationsanfälligen und thermolabilen Stoffen. Durch gezielte Auswahl der Schneidengeometrie und damit auch der Einleitungsrichtung des Ultraschalls sowie eine sorgfältige Anpassung der Verfahrensparameter Amplitude, Frequenz und Vorschubgeschwindigkeit sind auch für diese Produkte optimale Schneidergebnisse möglich.
Projektfinanzierung:
- Deutsche Forschungsgemeinschaft
Projektbearbeitung und Kontakt:
- Rohm
© Surber
Dr.-Ing. Yvonne Schneider
Produkttechnologien: Süßwaren; Verfahrenstechnik: Schneiden
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© Surber
Dr.-Ing. Susann Zahn
Ernährungsverhalten und Sensorik; Verfahrenstechnik: Reinigung
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