Die geometrischen Abmessungen von Lebensmitteln werden auf eine für den Verzehr geeignete Größe reduziert. Für diesen Vorgang wird oft das Zerschneiden der Lebensmittel zur Anwendung gebracht. Neben der manuellen Ausführung des Schneidens durch den Endkonsumenten oder den Betrieb des Lebensmittelhandwerks wird in der industriellen Konsumgüterproduktion das Schneiden mit hohen Geschwindigkeiten und relativ hoher Ausbringung von Maschinen umgesetzt. Mit den hohen Verarbeitungsgeschwindigkeiten gehen Herausforderungen einher, die vor allem auf das visko-elastische Verhalten der Lebensmittel und das geschwindigkeitsabhängige Verhalten der Wirkpaarung aus Messer und Schneidgut zurückzuführen sind. Auftretende Probleme sind Oberflächenschäden an der Schnittfläche in Form von Ausbrüchen, Deformationen und im Extremfall Denaturierungen. Für die Deformation und die Denaturierung ist das Reibungsverhalten der Wirkpaarung entscheidend, weshalb in dieser Arbeit eine Methode zur besseren Charakterisierung des Reibungsverhaltens beim Schneiden entwickelt und in Experimenten zur Anwendung gebracht wird.
Als Basis wird ein Modell zur Abbildung der relevanten Größen entworfen, welches auf Modellen aus dem Schneiden von Lebensmitteln und Metallen aufbaut. Zur Anwendung des Modells wird ein Ablauf zur Auswertung von Schneidkraftverläufen entwickelt. Zur Prüfung der Methode werden Schneidversuche mit verschiedenen Geschwindigkeiten, Messerbeschichtungen und Schneidgütern durchgeführt. Aus Permutationen dieser Versuchsparameter gehen verschiedene Wirkpaarungen hervor, für deren Schneidkraftverläufe die entwickelte Methode zur Anwendung gebracht wird.
Im Ergebnis stehen Kennwerte jedes durchgeführten Schnitts, welche das Schneidverhalten charakterisieren, zur Verfügung. In genormten Experimenten werden mechanische Kennwerte der Schneidgüter und Reibungskennwerte der Messeroberflächen bestimmt und mit den Kennwerten der Methode statistisch abgeglichen. Abschließend wird die entwickelte Methode in Bezug zu den genormten Kenngrößen diskutiert und die Bedeutung für die Verarbeitungstechnik eingeordnet. / The geometric dimensions of foods need to be reduced to a size suitable for consumption. Cutting of food is often brought to application for this purpose. In addition to the manual execution of cutting by the consumer, cutting is implemented in industrial consumer goods production at high speeds and relatively high output rates of the machines. The high processing speeds are accompanied by challenges, which are mainly due to the visco-elastic behavior of the food and the speed-dependent behavior of the active pairing consisting of knife and material to be cut. Emerging problems are surface damage on the cut surface in the form of chipping, distortion and denaturation. The frictional behavior of the active pairing is decisive for the deformation and denaturation. Therefore a method for better characterization of the frictional behavior during cutting is developed in this work and applied in experiments.
A model representing the relevant variables builds the basis, which is derived from models for cutting of foodstuffs and metals. A procedure for evaluating cutting force curves is developed in order to apply the model. Cutting tests with different speeds, knife coatings and cutting materials are carried out to test the newly developed method. The permutations of these test parameters give rise to various active pairings. For cutting force curves of these generated pairings the developed method is applied.
In the results characteristic values of each performed cut are presented. They characterize the cutting behavior of the active pairing. Mechanical parameters of the cutting materials and friction parameters of the knife surfaces are determined in accompanying standardized experiments and statistically compared with the parameters of the method. Finally, the developed method and the significance for processing technology are discussed in relation to the standardized parameters.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:DRESDEN/oai:qucosa:de:qucosa:89169 |
| Date | 22 January 2024 |
| Creators | Witt, Tilman |
| Contributors | Majschak, Jens-Peter, Rohm, Harald, Brosius, Alexander, Technische Universität Dresden |
| Source Sets | Hochschulschriftenserver (HSSS) der SLUB Dresden |
| Language | German |
| Detected Language | German |
| Type | info:eu-repo/semantics/updatedVersion, doc-type:doctoralThesis, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis, doc-type:Text |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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