Kuttern: Kräfte am Messer, Temperatur und Leistung
42. Kulmbacher Woche - Kurzfassung Vortrag
Während der KULMBACHER WOCHE 2005 wurde berichtet, dass es die Hauptaufgabe scharfer Zerkleinerungswerkzeuge ist, das Bindegewebe zu zerkleinern. Das restliche Fleisch wird auch von Messern ohne angeschmiedete Schneide destruiert und ist dann am Anschnitt der Wurst nicht sichtbar. Der Einfluss der Messergeometrie auf die Wasser- und Fettbindung von Konserven erwies sich als nicht eindeutig. Denn zwei in ihrer Form wesentlich unterschiedliche Messer, Standardmesser und Hackmesser, die entweder keine Schneide besaßen, Messer ohne Schneide und angeschliffen waren, Hackmesser, ließen ein ähnliches Wasserbindungsvermögen der Bräte entstehen. Bei Kuttern mit Messern ohne Schneide entstanden Bräte mit geringerem Rotton als beim Kuttern mit scharfen Messern. Das deuteten wir so, dass es beim Kuttern mit stumpfen Messern zum Zerstören des Muskelfarbstoffes kommen kann. Weiterhin wurden Ergebnisse von rheologischen Untersuchungen dargestellt. Mit zunehmender Brättemperatur nimmt die Zähflüssigkeit des Bräts, seine Viskosität, ab. Wurde der Zusatzstoff Diphosphat verwendet, stellte sich das Umgekehrte ein. Mit zunehmender Brättemperatur verbindet sich, wenn keine besonderen Maßnahmen zum Kühlen des Bräts während des Kutterns getroffen werden, im Allgemeinen eine intensivere Brätzerkleinerung. Es wurde auch eine Eintauchgeometrie, eine Sonde, konstruiert und diese während des Kutterns in das Brät eingetaucht. Zusätzlich erfolgte die Aufzeichnung der Leistung der Messerwelle während des Kutterns. Es stellte sich heraus, dass das Brät mit einer von 0 auf etwa 200 Sekunden zunehmenden Kutterdauer beim Anströmen an die Sonde eine immer größere Kraft entfaltete. Wurde die Kutterdauer länger ausgedehnt, fiel die Anströmkraft wieder ab.
Die Kutterleistung nahm von Beginn des Kutterns bis etwa 50 Sekunden zu, blieb dann zwischen 50 und 250 Sekunden konstant und nahm bei weiterem Kuttern bis 450 Sekunden ab. Mit einer IR-Kamera konnte gezeigt werden, dass der Temperaturunterschied zwischen Brät und Kuttermesser nicht größer als 5 bis 6°C war. Anhand von Modellrechnungen konnten wir zeigen, dass nur eine Messerebene das Brät während des Kutterns fördert. Welches Messer bei welcher Umdrehungszahl der Messerwelle im Langsam- und im Schnellgang der Schüssel fördert, ließ sich errechnen.
Es stellte sich nun die Frage, wie Leistung und der Temperaturgang des Bräts während des Kutterns überhaupt zusammenhängen. Sicherlich bestimmt primär die Kutterleistung den Temperaturgang, wenn alle anderen Parameter konstant gehalten werden.
Die Leistungskurve ihrerseits wird beeinflusst von den auf die Messer wirkenden Kräften sowie von der Viskosität und der Klebrigkeit des Bräts. Diese Bräteigenschaften ändern sich ja im Verlauf des Kutterns mit zunehmender Brättemperatur und zunehmendem Zerkleinerungsgrad des Bräts. Deshalb sollte der Gang der Brättemperatur modelliert werden. Die Modellierung gelang. Es zeigte sich, dass zwischen Kutterleistung und Steigerung der Temperatur ein Zusammenhang besteht. Dieser Zusammenhang ist zu formulieren, wenn eine bestimmte Konstante bekannt ist. Diese hängt ab von der Temperatursteigerung, der Brätmasse, der Kutterleistung und der Zeit für eine Umdrehung der Schüssel.
Die Konstante ergab sich zu
Die Verbindung zwischen Leistung und Temperatur ist linear:
Dabei bedeutet T(t) die Temperatur zum Zeitpunkt t, T0 die Ausgangstemperatur, Θ ist die genannte Konstante, der spezifische Koeffizient des Temperaturanstiegs, m die Brätmasse, Q(t) die Kutterleistung zum Zeitpunkt t und t die Zeit.
Nach Anbringen von 4 Rosetten mit jeweils 3 Dehnungsmessstreifen an einem Kuttermesser wurden die abgeleiteten Signale bereinigt, weiter ausgewertet und zerlegt. Die größte erhaltene Vergleichsspannung lag zwischen 26 und 31 MPa. Der Drehwinkel war bei diesem Maximum zwischen 180 und 220 Grad.
Quelle: Kulmbach [ STOYANOV, S., G.F. HAMMER, Kulmbach und T. SOMMER, Remscheid ]
