40. Kulmbacher Woche - Kurzfassung Vortrag

Die Techniken der Fleischbearbeitung durch Zerkleinern sind vielfältig. Sie gehen aus von der Handbearbeitung mit dem Messer, nutzen Maschinentechniken wie Fleischwolf, Würfelschneider, Kutter bis zum Scheibenschneider. Der Zerkleinerungsvorgang ist dabei letztlich gleich, die Fleischstruktur wird durch die verschiedenartigsten Werkzeugformen unter Krafteinwirkung aufgebrochen und damit gezielt zerstört, um das gewollte Produkt herzustellen.

Da der Rohstoff Fleisch ein sehr inhomogenes Material bildet, gibt es keine gleichbleibenden Schneidzustände. Infolge sehr verschieden hoher festigkeitsbezogener Materialkenngrößen innerhalb des Schneidgutes wechseln die Schneidbedingungen häufig. Dabei entstehen im Rohstoff Fleisch durch seine Funktion im Tierkörper hohe Spannkräfte innerhalb der Gewebearten, die vorrangig dem kollagenem Faserverlauf, den Sehnen- und Muskelgewebe folgen. Diese Kraftverteilungen im Rohstoff Fleisch senken die direkten Schnittkräfte an den Trennstellen enorm und reduzieren so die Schnittwirkungen.

40. Kulmbacher Woche - Kurzfassung Vortrag

Die Techniken der Fleischbearbeitung durch Zerkleinern sind vielfältig. Sie gehen aus von der Handbearbeitung mit dem Messer, nutzen Maschinentechniken wie Fleischwolf, Würfelschneider, Kutter bis zum Scheibenschneider. Der Zerkleinerungsvorgang ist dabei letztlich gleich, die Fleischstruktur wird durch die verschiedenartigsten Werkzeugformen unter Krafteinwirkung aufgebrochen und damit gezielt zerstört, um das gewollte Produkt herzustellen.

Da der Rohstoff Fleisch ein sehr inhomogenes Material bildet, gibt es keine gleichbleibenden Schneidzustände. Infolge sehr verschieden hoher festigkeitsbezogener Materialkenngrößen innerhalb des Schneidgutes wechseln die Schneidbedingungen häufig. Dabei entstehen im Rohstoff Fleisch durch seine Funktion im Tierkörper hohe Spannkräfte innerhalb der Gewebearten, die vorrangig dem kollagenem Faserverlauf, den Sehnen- und Muskelgewebe folgen. Diese Kraftverteilungen im Rohstoff Fleisch senken die direkten Schnittkräfte an den Trennstellen enorm und reduzieren so die Schnittwirkungen.

Diese allgemeinen Aussagen sollen detaillierter am Beispiel der Fleischbearbeitung im Wolfprozess nachgewiesen werden.

Wolfprozess

Der Vorgang der Fleischbearbeitung in einem Fleischwolf dient der kontinuierlichen Zerkleinerung von Fleisch mit den verschiedensten Werkzeugkombinationen. Dabei greifen drei Einzelvorgänge in direkter Abhängigkeit ineinander. Die Rohstoffförderung, der Schub oder Druckaufbau mit dem Rohstoff gegen das Schneidsystem und der Zerkleinerungsvorgang. Diese direkten Abhängigkeiten voneinander sind bis heute nicht vollständig aufgeklärt, obwohl die Bearbeitung mit der Fleischwolftechnik weit älter als 100 Jahre ist.

Erst mit der Feststellung, dass der Rohstoff in der Doppelfunktion als Maschinenelement zur Kraftübertragung und als Bearbeitungsgegenstand ganz bestimmte Eigenschaften erfüllen muss, gelang es, einen neuen, qualitativen Anstieg in der Schnittqualität, der Senkung der mechanischen Belastung und Steigerung der Förderleistung zu erreichen.

Die zweifache Aufgabenstellung muss folgende Anforderungen erfüllen:

1. als motorkraftübertragendes Schubelement während der Förderung und  
   Rohstoffzufuhr in den Schneidsystembereich der Werkzeuge
2. als Material, was zu bearbeiten ist, in dem es entsprechend der technologischen Aufgabenstellung im Schneidsatz zerkleinert wird

Die Geometrie des letzten Schneckenganges bestimmt den Druckaufbau, den Füllgrad der Messerräume und die Rohstoffbearbeitung im Schneidsatz. Die Messerräume werden druckmäßig durch die Messerbalken untereinander abgeriegelt und es kommt zu keinem Druckausgleich. Damit sind die Messerräume selbstständige, abgeschlossene Arbeitsräume.
Die Schneidvorgänge im Fleischwolf erfüllen zwei Abläufe. Der Rohstoff muss erstens in die Bohrungen eindringen, zweitens ist er dann auf der Scheidoberfläche durch die rotierenden Messer zu durchtrennen, um in der Bohrung weiter gefördert zu werden.

Diese beiden Bedingungen müssen sich aber bei Bohrungsdurchmessern von z. B. d = 2 mm in der Zeit von t = 0,01 sec. vollziehen. Die schnelle Verformungsarbeit im Rohstoff setzt einen hohen Druck im gesamten Messerraum voraus, um ein schlagartiges Ausdehnen in alle Bohrungen, die zu diesem Zeitpunkt im Messerbereich liegen, zu erreichen. Die mehrfach abgestufte Zerkleinerung steigert die Schnelligkeit der Verformbarkeit um das Mehrfache.

Der Unterschied zwischen einteiligen und 7-teiligen Schneidsätzen liegt im Verhältnis 1 zu 5 bis 7. Der Grund liegt in dem schrittweisen Herabsetzen der Teilegröße über verschiedene Bohrungsdurchmesser mit gleichzeitiger Strukturzerstörung. Dadurch dringt der Rohstoff ständig schneller in das nächste Bohrbild ein. Das führt zu abgestimmten Schneidzyklen zwischen Eindringvorgang des Rohstoffes in das Bohrbild und in den Druckkammern, die durch die Messerkörper gebildet werden. Hier gilt, dass je Schneidebene die Anzahl der Messerbalken ansteigen muss, um die Leistungssteigerung durch höhere Verformbarkeit und Fließfähigkeit umzusetzen.

Quelle: Kulmbach [ E. HAACK, Halle ]