Die Erfindung betrifft Messer für Fleischzerkleinerungsmaschinen, sogenannte Kutter, die zur
Zerkleinerung von Fleisch verwendet werden.
The invention relates to knives for meat grinders, so-called cutters, which are used for
Meat shredding can be used.
Stand der TechnikState of the art
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.
Cutters are used in meat processing for fine and very fine comminution, with meat particle sizes ranging from several millimeters to less than 0.1 mm being achieved, depending on the mode of operation. Correspondingly used cutter knives usually have a sickle-shaped contour. The cutting edge forms the convex side of the sickle. The main advantage of a pulling cut at low cutting speeds is the low force that drives the wedge of the cutting edge into the material to be cut and thus leads to an improved cutting effect. Disadvantages of sickle-shaped cutter knives are their relatively large side faces, which contribute significantly to the frictional heat at high cutting speeds, and their low vibration rigidity, which leads to material fatigue fractures. These problems were to be solved as early as 1936 by a cutter knife with a straight cutting edge at an angle of attack of approximately 15 ° enclosed by it and the flight radius, patent application DE 67 42 698 [1]. This resulted in less heat development and shorter cutter time. These statements made in the patent application are confirmed by the tests carried out by G. Bakunz at the "central scientific research laboratory of the Ministry of Meat and Dairy Industry of the Armenian SSR", the results of which were published in 1967 [2] and 1987 [3]. In the published patent application DE 22 35 262 from 1974, corresponding knife shapes and angles of attack are recommended [4]. The advantages of the knife shape presented by Bakunz were justified in 1992 with the tests shown in utility model application G 92 02 236.7 [5]. The cutter time was about 15% less and the homogenization and emulsification were better. Cutting in particular with the advantages mentioned has also proven itself in laboratory grinders of the "Grindomix" type from the Retsch company for chopping meat [6]. Because of the smaller friction surface and the shorter duration of the cutting, the heat input and thus the heating rate are lower. Another way to reduce heat and increase vibration resistance is described in patent DE 198 23 413 [7]. Crescent-shaped cutter knives have through openings on the side surfaces and, in its cutting area, follow the cutting edge in order to dampen surface stabilizers. As the material for the stabilizers, CrV6 and CrV15 are applied by welding in corresponding recesses.
Nachteile des Standes der TechnikDisadvantages of the prior art
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.
The functionality of the crescent-shaped cutter knives described above is optimally designed in terms of its functionality for chopping frost-sized, fist-sized pieces of meat and / or minced meat, i.e. granules, at low cutting speeds, approx. 30 ms -1 . With increasing shredding of the pieces or the granulate, the speed is increased to approx. 155 ms -1 . The sausage meat changes into a viscous fluid. Cutting is only carried out at the beginning, later the boundary layer processes, which are triggered by the friction of the knives in the material to be cut, predominate. From a certain degree of dispersion, the cutter process becomes a flow problem. As a result of the high viscosity of the sausage meat, shear stresses form which lead to a drop in speed and thus to friction within the sausage meat. The meat particles are increasingly crushed by the internal friction, more dispersed and bind more water [8]. This is the speed range where the straight-edged knives work more effectively than sickle-shaped knives in terms of lower heat input and the internal friction generated. The friction on the knife side surfaces leads to heating in the contact zone. The knives reach temperatures of approx. 70 ° C and more. The protein denatured. In the case of the knives with a straight cutting edge, the heating rate is lower because of the smaller side surfaces. In both knife types, the heating is caused by the plane-parallel side surfaces and unavoidably by the bevel. The protein denaturation can be seen in particular on the meat inlet side and on the beet through the formation of deposits on the knife.
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.
The conventional heat treatment of the cutter knives in the area of the clamping leads to
Chromium depletion in the matrix. Thus, foci become intergranular, pitting and
crack-bound corrosion initiated. With those resulting from the knife vibrations
These foci are stresses and the associated swelling tensions
Starting points for premature fatigue-related cracks and breaks. Because the knives and the
Swing crescent-shaped knives in particular twistily, here are vibration ranges from
4 to 10 mm possible, these knives often break before the end of their life.
Aufgabe der ErfindungObject of the invention
Es sind durch eine erfindungsgemäße Lösung der Kuttermesser die Bruchresistenz zu erhöhen
und der Wärmeeintrag ins Brät zu verringern.
The break resistance is to be increased by a solution of the cutter knife according to the invention
and to reduce the heat input into the meat.
Ausführungsbeschreibung der ErfindungEmbodiment description of the invention
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.
The cutter knife, Fig. 1 or z. B. Fig. 2, for comminuting raw material on which the sausage meat is based and for destroying the sausage meat structure is provided with a clearance angle ( 1 ) and a flow-correct, vibration-resistant, ie with respect to the knife cross-section, Fig. 3, curved profile ( 2 ). The clearance angle ( 1 ) is calculated from the ratio of the slice of sliced meat with respect to the maximum bowl and knife cutting speed and the re-sharpening reserve distance ( 5 ). The leg of the clearance angle ( 1 ) has twice the length of the resharpening reserve section ( 5 ), which is required for repeated resharpening with regard to the total usage time. The partial surface of the side surface ( 7 ) following the bevel ( 8 ) is slightly curved, so that the profile of the knife tapers towards the knife back ( 9 ). The knife blade is overall tempered and therefore has a homogeneous, tough remuneration structure. In the area of the cutting edge (s) ( 4 ), it is hardened on the meat inlet side ( 6 ) on the leg length of the clearance angle ( 1 ) in accordance with the re-sharpening reserve section ( 5 ).
Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention
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.
Compared to conventional knives, the introduced cutter profile reduces the heat input and increases the vibration rigidity and breaking strength in the cutter knife presented. The clearance angle ( 1 ) means that the sausage meat does not press or only slightly presses against the facing knife side surface ( 6 ) on the inlet side. As a result of the tapering of the profile ( 2 ) following the bevel ( 8 ), the cross section of the knife is approximately designed as an airfoil profile of an aircraft. This limits the friction to the area of the bevel ( 8 ).
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.
With the complete coating of the knife blade and the exclusive hardening of the cutting edges ( 4 ), fatigue cracks are nipped in the bud by the coating structure and thus breaks are avoided.
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
The liability of the knives is reliably extended to the total usage time, which is determined by the number of possible sharpenings along the resharpening reserve path ( 5 ). Literature [1] Vogel, Josef: Patent application DE 67 42 698 from 08/02/1936
[2] The theory of minced meat processing in meat cutters and miners, the shape of the cutter knife; G. Bakunz; Mjasnaja Industrija; USSR; 1969; No. 6
[3] The effectiveness of using straight knives in the cutter; G. Bakunz; Mjasnaja Industrija; USSR; , 1987; No. 8
[4] Prof. Dr.-Ing. Bauer: Patent application DE 22 35 262 from July 19, 1972
[5] Krämer & Grebe: utility model application G 92 02 236.7 from February 21, 1992
[6] H. Beck, C. Schlegel, S. Günther: saved at the wrong corner; Food design; 1/99
[7] Haack, Eberhardt: Patent application DE 198 23 413 from May 26, 1998
[8] Mialki: chemical engineer. Techn. 23, 473; 1951