Ultraschall unterstütztes Schneiden

In vielen Bereichen der Lebensmittel verarbeitenden Industrie ist das Schneiden ein wesentlicher qualitätsbestimmender Verfahrensschritt. Bei konventionellen Schneidtechniken kann eine unzureichende Abstimmung von Schneidparametern und Produkteigenschaften zu Qualitätsproblemen führen: Produktseitig sind eine ungenügende Schnittflächenqualität, Schneidgutdeformationen, Materialverluste sowie mangelnde Genauigkeit von Abschnittsgröße und Stückgewicht zu nennen. Verfahrenstechnische Nachteile sind vor allem unbefriedigende Schneidenstandzeiten sowie die Notwendigkeit oftmaliger Reinigung.

Bei Wahl geeigneter Verfahrensparameter bietet das ultraschallunterstützte Schneiden folgende Vorteile gegenüber herkömmlichen Schneidtechnologien:

• Qualitativ einwandfreie Schnittflächen auch bei stark adhäsiven und schichtförmig aufgebauten Produkten
• Verringerung der aufzuwendenden Schneidkräfte und der Gutdeformationen
• Reduzierung des Krümelns und Brechens der Produkte und damit von Materialverlusten
• Ausdehnung der Reinigungsintervalle und
• Verringerung von Ausfallzeiten aufgrund langer Schneidenstandzeiten

Ziel des Projektes ist es, die Einsatzmöglichkeiten des Ultraschallschneidens in der Lebensmittelindustrie zu erweitern. Dabei stehen Schneidaufgaben im Vordergrund, bei denen mit konventionellen Schneidtechniken kein befriedigendes Schneidergebnis im Hinblick auf die Qualität der Schnittflächen und die produktbedingte und mikrobielle Verschmutzung der Schneide und der gesamten Schneidanlage erzielt werden kann. Schwerpunkte bilden

• die Abschätzung des qualitätsverbessernden Einflusses durch Ultraschallanwendung
• der “Selbstreinigungseffekt” der Schneide und dessen Auswirkungen auf die Keimverschleppung
• die mögliche Inaktivierung von Mikroorganismen beim Schneiden feuchter Lebensmittel
• der Einfluss verschiedener Messergeometrien sowie
• das Schneiden von gefrosteten und heißen Produkten mit Ultraschallunterstützung

Für mikrobielle Kontaminationen während des Schneidens ist nicht nur keimbelastete Luft, sondern auch das Anhaften von Produktresten in der Schneidanlage bedeutsam. Verbleiben diese Produktreste länger an den Schneidwerkzeugen und somit in der Schneidanlage, können ungünstige Bedingungen zu einer Vermehrung von Mikroorganismen und dadurch zu Verschleppungen und Kontaminationen nachfolgender Produkte führen. Geklärt werden soll, inwieweit durch eine geringere Verunreinigung der Schneidanlage der Kontamination mit Mikroorganismen vorgebeugt wird und ob die Ultraschallschwingung des Messers eine “Selbstreinigung” der Schneide fördert. In wasserreichen Produkten soll zudem eine Inaktivierung von an der Schneide anhaftenden Mikroorganismen durch Kavitation überprüft werden.