DE10124301A1

DE10124301A1 - Messer für Fleischzerkleinerungsmaschinen, sogenannte Kutter, die zur Zerkleinerung von Fleisch verwendet werden

Info

Publication number: DE10124301A1
Application number: DE2001124301
Authority: DE
Inventors: Marko Reich; Sylvio Simon
Original assignee: ASTOR SCHNEIDWERKZEUGE GmbH
Current assignee: ASTOR SCHNEIDWERKZEUGE GmbH
Priority date: 2001-05-15
Filing date: 2001-05-15
Publication date: 2003-01-09

Abstract

Kuttermesser, Figur 1, für Fleischzerkleinerungsmaschinen, sogenannte Kutter zum Zerkleinern von Brät zugrundeliegenden Rohmaterials und zur Zerstörung der Brätstruktur, dadurch gekennzeichnet, dass das Messer mit einem Freiwinkel (1) und einem strömungsgerechten, schwingungssteifen, d. h. bezüglich des Messerquerschnitts mit einem gewölbten Profil (2) versehen ist und das vergütete Messerblatt (3) nur im Bereich der Schneide/n (4) entsprechend der Nachschärfreservestrecke (5) gehärtet ist, so dass die Reibung zwischen dem anströmenden sowie abströmenden Brät und den Seitenflächen (6 und 7) sowohl bei sichelförmiger, Figur 1, als auch sonstiger Messerkontur, z. B. Figur 2, reduziert wird, womit der Wärmeeintrag in das Brät geringer ist und demzufolge bei geringerer Kühlung gekuttert werden kann und die dabei verursachten Korrosionsstellen und Schwingungen nicht zu Ermüdungsbrüchen führen.

Description

Die Erfindung betrifft Messer für Fleischzerkleinerungsmaschinen, sogenannte Kutter, die zur Zerkleinerung von Fleisch verwendet werden.

Stand der Technik

Kutter werden in der Fleischverarbeitung zur Fein- und Feinstzerkleinerung eingesetzt, wobei je nach Betriebsweise Brätpartikelgrößen von mehreren Millimetern bis kleiner 0,1 mm erreicht werden. Entsprechend eingesetzte Kuttermesser haben in der Regel eine sichelförmige Kontur. Die Schneide bildet dabei die konvexe Seite der Sichel. Der wesentliche Vorteil beim ziehenden Schnitt ist bei niedrigen Schnittgeschwindigkeiten die geringe Kraft, die den Keil der Schneide in das Schneidgut eintreibt und somit zu einer verbesserten Schneidwirkung führt. Nachteilig bei sichelförmigen Kuttermessern wirken ihre verhältnismäßig großen Seitenflächen, die bei hohen Schnittgeschwindigkeiten erheblich zur Reibungswärme beitragen, und ihre geringe Schwingungssteifigkeit, die zu Materialermüdungsbrüchen führt. Diese Probleme sollten schon 1936 durch ein Kuttermesser mit gerader Schneide bei einem von ihr und dem Flugradius eingeschlossenen Anstellwinkel von ca. 15° gelöst werden, Patentanmeldung DE 67 42 698 [1]. Damit wurden eine geringere Wärmeentwicklung und kürzere Kutterzeit erreicht. Bestätigt werden diese in der Patentanmeldung getroffenen Aussagen durch die am "zentralen wissenschaftlich forschenden Labor des Ministeriums für Fleisch und Milchindustrie der Armenischen SSR" von G. Bakunz ausgeführten Untersuchungen, deren Ergebnisse 1967 [2] und 1987 [3] veröffentlicht wurden. In der Offenlegungsschrift DE 22 35 262 von 1974 werden sinngemäß entsprechende Messerformen und Anstellwinkel empfohlen [4]. Die Vorteile der von Bakunz vorgestellten Messerform werden 1992 mit den in der Gebrauchsmusteranmeldung G 92 02 236.7 ausgewiesenen Versuchen begründet [5]. Die Kutterzeit war ca. 15% geringer und die Homogenisierung sowie Emulgierung besser. Gerade Schneiden mit den genannten Vorteilen bewähren sich auch in Labormühlen des Typs "Grindomix" der Firma Retsch zur Zerkleinerung von Fleisch [6]. Wegen der geringeren Reibfläche sowie der geringeren Dauer des Kutterns sind der Wärmeeintrag und damit auch die Erwärmungsgeschwindigkeit geringer. Einen anderen Weg zur Wärmereduzierung und Erhöhung der Schwingungsfestigkeit beschreibt das Patent DE 198 23 413 [7]. Sichelförmige Kuttermesser haben auf den Seitenflächen Durchtrittsöffnungen und in seinem Schneidenbereich der Schneide folgend schwingungsdämpfende Flächenstabilisatoren. Als Material für die Stabilisatoren wird CrV6 und CrV15 in entsprechend eingearbeitete Vertiefungen schweißtechnisch aufgetragen.

Nachteile des Standes der Technik

Die zuvor beschriebenen sichelförmigen Kuttermesser sind in ihrer Funktionalität auf das Zerkleinern von -10°C gefrostete, faustgroße Fleischstücke und/oder gewolftes Fleisch, also Granulat, bei niedrigen Schnittgeschwindigkeiten, ca. 30 ms^-1, optimal ausgelegt. Mit zunehmender Zerkleinerung der Stücken bzw. des Granulats wird die Geschwindigkeit auf ca. 155 ms^-1 erhöht. Das Brät verändert sich dabei zu einem zähflüssigen Fluid. Nur zu Beginn wird geschnitten, später überwiegen die Grenzschichtvorgänge, die durch die Reibung der Messer im Schneidgut ausgelöst werden. Von einem gewissen Dispersionsgrad ab wird der Kutterprozess zum Strömungsproblem. Infolge der hohen Viskosität des Bräts bilden sich Schubspannungen aus, die zu einem Geschwindigkeitsgefälle und damit zu Reibungen innerhalb des Bräts führen. Dabei werden die Fleischpartikel zunehmend durch die innere Reibung zerkleinert, dispersiver und binden mehr Wasser [8]. Das ist der Geschwindigkeitsbereich, wo die Messer mit gerader Schneide hinsichtlich des geringeren Wärmeeintrags und der erzeugten inneren Reibung effektiver als sichelförmige Messer arbeiten. Die Reibung an den Messerseitenflächen führt in der Kontaktzone zur Erwärmung. Die Messer erreichen Temperaturen von ca. 70°C und mehr. Das Eiweiß denaturiert. Bei den Messern mit gerader Schneide ist die Erwärmungsgeschwindigkeit wegen der kleineren Seitenflächen geringer. Bei beiden Messerformen wird die Erwärmung durch die planparallelen Seitenflächen und nicht vermeidbar durch die Wate verursacht. Insbesondere auf der Brätzulaufseite und auf der Wate wird die Eiweißdenaturierung durch die Belagbildung auf dem Messer erkennbar.
Die konventionelle Wärmebehandlung der Kuttermesser im Bereich der Einspannung führt zur Chromverarmung in der Matrix. Somit werden Herde interkristalliner, lochfraß- und spaltgebundener Korrosion initiiert. Mit den aus den Messerschwingungen resultierenden Belastungen und den damit verbundenen schwellend wirkenden Spannungen sind diese Herde Startpunkte für vorzeitige ermüdungsbedingte Risse und -brüche. Da die Messer und die sichelförmigen Messer insbesondere tordierend schwingen, hier sind Schwingungsweiten von 4 bis 10 mm möglich, brechen diese Messer öfters vor Ablauf der Lebenszeit.

Aufgabe der Erfindung

Es sind durch eine erfindungsgemäße Lösung der Kuttermesser die Bruchresistenz zu erhöhen und der Wärmeeintrag ins Brät zu verringern.

Ausführungsbeschreibung der Erfindung

Das Kuttermesser, Fig. 1 oder z. B. Fig. 2, zum Zerkleinern von Brät zugrundeliegenden Rohmaterials und zur Zerstörung der Brätstruktur ist mit einem Freiwinkel (1) und einem strömungsgerechten, schwingungssteifen, d. h. bezüglich des Messerquerschnitts, Fig. 3, gewölbtem Profil (2) versehen. Der Freiwinkel (1) wird aus dem Verhältnis von Brätscheibenschnittdicke bezüglich maximaler Schüssel- sowie Messerschnittgeschwindigkeit und der Nachschärfreservestrecke (5) berechnet. Der Schenkel des Freiwinkels (1) weist die doppelte Länge der Nachschärfreservestrecke (5) auf, welche für das mehrmalige Nachschärfen bezüglich der Gesamtnutzungszeit erforderlich ist. Die der Wate (8) folgende Teilfläche der Seitenfläche (7) ist schwach gekrümmt, so dass das Profil des Messers verjüngend zum Messerrücken (9) geführt wird. Das Messerblatt ist insgesamt vergütet und hat daher ein homogenes, zähes Vergütungsgefüge. Im Bereich der Schneide/n (4) ist es auf der Brätzulaufseite (6) auf der Schenkellänge des Freiwinkels (1) entsprechend der Nachschärfreservestrecke (5) gehärtet.

Vorteile der Erfindung

Im Vergleich zu konventionellen Messern werden bei dem vorgestellten Kuttermesser durch das vorgestellte Strömungsprofil und den Freiwinkel der Wärmeeintrag verringert, die Schwingungssteifigkeit und Bruchfestigkeit erhöht. Der Freiwinkel (1) bewirkt, dass das Brät zulaufseitig nicht oder nur gering gegen die zugewandte Messerseitenfläche (6) drückt. Durch die der Wate (8) folgenden Verjüngung des Profils (2) ist das Messer im Querschnitt betrachtet angenähert wie ein Tragflächenprofil eines Flugzeuges gestaltet. Dadurch wird die Reibung auf die Fläche der Wate (8) begrenzt.
Mit der kompletten Vergütung des Messerblattes und der ausschließlichen Härtung der Schneiden (4) werden Ermüdungsrisse durch das Vergütungsgefüge im Keim erstickt und damit Brüche vermieden.
Die Haftbarkeit der Messer wird auf die Gesamtnutzungszeit, die von der Anzahl der möglichen Schärfungen entlang der Nachschärfreservestrecke (5) bestimmt ist, zuverlässig ausgedehnt. Literatur [1] Vogel, Josef: Patentanmeldung DE 67 42 698 vom 02.08.1936
[2] Zur Theorie der Hackfleischverarbeitung in Fleischkutter und -menger, die Form der Kuttermesser; G. Bakunz; Mjasnaja Industrija; UdSSR; 1969; Nr. 6
[3] Die Effektivität der Verwendung von geraden Messern im Kutter; G. Bakunz; Mjasnaja Industrija; UdSSR; 1987; Nr. 8
[4] Prof. Dr.-Ing. Bauer: Patentanmeldung DE 22 35 262 vom 19.07.1972
[5] Krämer & Grebe: Gebrauchsmusteranmeldung G 92 02 236.7 vom 21.02.1992
[6] H. Beck, C. Schlegel, S. Günther: Am falschem Eck gespart; Food Design; 1/99
[7] Haack, Eberhardt: Patentanmeldung DE 198 23 413 vom 26.05.98
[8] Mialki: Chemie-Ing. Techn. 23, 473; 1951

Claims

1. Kuttermesser, Fig. 1 oder z. B. Fig. 2, für Fleischzerkleinerungsmaschinen, sogenannte Kutter zum Zerkleinern von Brät zugrundeliegenden Rohmaterials und zur Zerstörung der Brätstruktur, dadurch gekennzeichnet, dass das Messer mit einem Freiwinkel (1) versehen ist.

2. Kuttermesser beliebiger Form, dadurch gekennzeichnet, dass das gesamte Messerblatt (3) vergütet ist und somit ein homogenes Vergütungsgefüge aufweist und nur die Schneide (4) entsprechend der Nachschärfreservestrecke (5) auf der Brätzulaufseite (6) gehärtet wird.

3. Kuttermesser nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Messer mit einem strömungsgerechten, schwingungssteifen, d. h. bezüglich des Messerquerschnitts mit einem gewölbten Profil (2) versehen ist.

4. Kuttermesser nach Anspruch 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Freiwinkel (2) aus dem Verhältnis von Brätscheibenschnittdicke bezüglich maximaler Schüssel- sowie maximaler Messerschnittgeschwindigkeit und der Nachschärfreservestrecke (5) berechnet wird, die für das mehrmalige Nachschärfen bezüglich der Gesamtnutzungszeit erforderlich ist.

5. Kuttermesser nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die der Wate (8) folgende Seitenfläche (7) schwach gekrümmt und das Messerprofil verjüngend zum Messerrücken (9) geführt wird.