Die Erfindung betrifft ein Maschinenmesser für die Lebensmittelherstellung. In der lebensmittelverarbeitenden Industrie werden unterschiedliche Rohstoffe in Form von Fleisch, Speck, Obst, Gemüse, Milch etc. genutzt, um daraus unter Zugabe von Gewürzen und Hilfsstoffen ein sogenanntes Brät herzustellen, aus dem dann nach der Weiterverarbeitung Fertigprodukte wie z.B. unterschiedliche Wurstsorten entstehen. Hierfür werden häufig sogenannte Kutter eingesetzt. Das sind Maschinentypen, die seit Jahrzehnten hier- für im Einsatz sind.

In einem Kutter werden in einer drehbaren Schüssel die Lebensmittelrohstoffe, Hilfsstoffe und Gewürze durch rotierende Messer zerkleinert und je nach Bedarf auch emulgiert. In speziellen Kochkuttern können zu verarbeitende Schüsselinhalte auch noch thermisch behandelt werden. Entsprechend der herzustellenden Produkte wurden im Laufe der Zeit verschiedene Messerformen entwickelt, die besondere Vorteile für die Herstellung von z.B. Rohwurst, Kochwurst, Brühwurst etc. aufweisen. Die Nachfrage nach qualitativ hochwertigen aber auch preiswerten Lebensmitteln hat dazu geführt, dass die für deren Herstellung genutzten Kutter unter hygienischen und wirtschaftlichen Aspekten ständig weiterentwickelt wurden. Derzeit haben die größten Kutter einen Schüsselinhalt von teilweise mehr als 10001 und die zum Einsatz gelangenden Messer rotieren mit Umfangsgeschwindigkeiten von bis zu 180m/s. Die Antriebsleistung der größten Maschinen liegt bei knapp 400kW.

Die zum Einsatz gelangenden Maschinenmesser werden satzweise auf einer zentralen Messerwelle montiert. Bei mittleren und großen Kuttern werden häufig Messersätze mit 6 oder 8 Messern verwendet. Egal um welche Größen es sich handelt, die Messer müssen in der Lage sein, die Motorleistung auf die zu zerkleinernden Produkte zu übertragen. Entsprechend groß (und größer werdend) sind die Belastungen, die auf die Messer wirken.

So kommt es vor, dass Kuttermesser auf Grund von Überlastungen Risse bekommen und schlimmstenfalls sogar brechen. Teilweise entstehen sehr hohe Folgeschäden.

Ziel der Erfindung ist es, Maschinenmesser, insbesondere Kuttermesser zu schaffen, die Belastungen besser standhalten.

Erfindungsgemäß wird dieses Ziel mit einem Maschinenmesser erreicht, das einen Schneidkörper und einen Befestigungsabschnitt zum Befestigen des Schneidmaschinenmessers an einen Rotationsantrieb aufweist. Der Schneidkörper weist einen von zwei wenigstens annähernd parallel zueinander verlaufende Seitenflächen definierten Zentralbereich und an diesen angrenzende Randbereiche auf, wobei die Dicke des Schneidkörpers in einem jeweiligen Randbereich ausgehend von dem Zentralbereich hin zu einer jeweiligen Kante des Schneidkörpers abnimmt. Außerdem weist der Schneidkörper wenigstens eine Schneide mit einer Schneidkante an einer in Bezug auf eine im Betrieb vorgesehene Rotationsrichtung vorderen Kante des Schneidkörpers auf. Das Maschinenmesser ist dazu ausgebildet, im Betrieb um eine Rotationsachse drehend angetrieben zu werden. Ein Radius des Maschinenmessers erstreckt sich ausgehend von der Rotationsachse bis zu einer Außenkante des Maschinenmessers.

Erfindungsgemäß ist der Schneidkörper ausgehend von der Rotationsachse über 3/5 des Radius frei von Öffnungen oder Durchbrüchen und weist ausschließlich im Zentralbereich des Schneidkörpers eine oder mehrere Entlastungsöffnungen auf, die sämtlich in einem äußeren Abschnitt des Zentralbereichs angeordnet sind, der sich jenseits von 3/5 des Radius aus erstreckt.

Die Erfindung schließt die Erkenntnis ein, dass die Belastbarkeit des Maschinenmessers nicht nur dadurch erreicht werden kann, dass nicht an hochbelasteten Messerarealen Material zugegeben wird. Vielmehr wird die Belastbarkeit des Maschinenmessers dadurch erhöht, dass an gering belasteten Bereichen Material entnommen wird. Dabei ist es möglich, die auf dem Markt befindlichen Messerkonturen, die über viele Jahre hinweg optimiert wurden, um qualitativ hochwertige Bräteigenschaften bei effektiver Verarbeitung zu erreichen, beizubehalten.

Die Erfindung schließt die Erkenntnis ein, dass das verringerte Material zu geringeren Fliehkräften führt, wodurch sich speziell im Messerrücken die Materialspannungen senken lassen. Weiterhin wird durch die gezielte Materialentnahme in Form von Durchbrüchen die Messerfläche verkleinert, so dass die durch das gegendrückende Brät verursachte Gegenkraftkomponente ebenfalls geringer ausfällt.

In der Vergangenheit wurden bereits Kuttermesser mit Öffnungen vorgestellt. Dabei ging es um die Erhöhung der Effizienz und Leistungsfähigkeit. So sind aus DE 10 2015 200 878 A1 , EP 0 850 689 A1 und DE 20 2019 001 935 U1 verschiedene Kuttermesser mit Öffnungen oder Durchbrüchen bekannt. Die aus dem Stand der Technik bekannte Anordnung von Öffnungen in Kuttermessern ist jedoch nicht geeignet, deren Belastbarkeit zu erhöhen.

Um die Belastbarkeit des Schneidkörpers weiter zu erhöhen und gleichzeitig eine gewünschte lebensmittel-technologische Wirkung auf das zu zerkleinernde Gut zu haben, sind die die Entlastungsöffnungen umschließenden Kanten vorzugsweise wie folgt ausgebildet:

Dort, wo im Betrieb eine hohe Materialbeanspruchung vorliegt, insbesondere hohe Materialspannungen vorliegen, sind die Kanten spannungsminimiert ausgebildet, insbesondere abgerundet. Dort, wo im Betrieb geringe Materialspannungen auftreten, sind die Kanten als Schlagkante für eine effektivere Brätbearbeitung scharfkantig ausgeführt und erhalten somit eine technologische Funktion. Vorzugsweise weist der Schneidkörper einen vorderen Randbereich auf, der sich in Rotationsrichtung hin zu der vorderen Kante mit der Schneidkante erstreckt, wobei zwischen dem Zentralbereich und dem vorderen Randbereich ein Anschliffbereich vorgesehen ist, in dem die Dicke des Schneidkörpers bei einem noch unbenutzten Maschinenmesser zunächst nicht abnimmt. Der Anschliffbereich ist dazu vorgesehen, dass die Dicke des Schneidkörpers in dem zum Zentralbereich zählenden Anschliffbereich durch Anschleifen zum Nachschärfen des Maschinenmessers abnehmen kann.

Vorzugsweise ist die Entlastungsöffnung oder sind die Entlastungsöffnungen rund oder oval.

Vorzugsweise beträgt das kleinste Querschnittsmaß einer jeweiligen Entlastungsöffnung mindestens 6 mm.

Vorzugsweise ist die Anzahl der Entlastungsöffnungen höchstens 12 und vorzugsweise nicht größer als 9.

Die Erfindung soll nun anhand von in den Figuren schematisch abgebildeten Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Von den Figuren zeigen:

Fig. 1 a-1 b: eine erste Variante eines erfindungsgemäßen Maschinenmessers;

Fig. 2: eine Illustration der Spannungen in einem Maschinenmesser während des

Betriebs;

Fig. 3a-3d: weitere Varianten eines erfindungsgemäßen Maschinenmessers; und

Fig. 4: eine Aufsicht auf erste Variante eines erfindungsgemäßen Maschinenmessers entsprechend Figur 1 a;

Fig. 5: eine geschnittene Ansicht durch das Maschinenmesser im Bereich einer Entlastungsöffnung um die unterschiedliche Ausführung der die Entlastungsöffnung umschließenden Kanten zu illustrieren;

Fig. 6: eine Aufsicht auf eine Variation der ersten Variante eines erfindungsgemäßen

Maschinenmessers; und Fig. 7: eine Unteransicht auf die Variation der ersten Variante eines erfindungsgemäßen Maschinenmessers.

Ein Beispiel für ein Maschinenmesser 10 in Form eines Kuttermessers mit einer die Belastbarkeit erhöhenden Öffnung 40 ist in Figur 1 dargestellt. Figur 1 a ist eine Aufsicht auf das Maschinenmesser 10 und Figur 1 b ein Querschnitt durch das Maschinenmesser 10 im Bereich der die Belastbarkeit erhöhenden Öffnung 40.

Das Maschinenmesser 10 weist einen Befestigungsabschnitt 12 auf, der dazu dient, das Maschinenmesser 10 an einer Messeraufnahme eines Kutters zu befestigen. Zu diesem Zweck sind in dem Befestigungsabschnitt 12 zwei Öffnungen 14 vorgesehen. Eine halbkreisförmige Ausnehmung 16 umschließt im Betrieb eine Antriebswelle des Kutters, die sich um eine Rotationsachse 18 dreht.

In radialer Richtung nach außen schließt sich an dem Befestigungsabschnitt 12 ein Schneidkörper 20 des Maschinenmessers 10 an. Zum Schneiden von zu zerkleinerndem Gut, beispielsweise von Brät, weist der Schneidkörper 20 an seiner Vorderkante 22 eine Schneidkante 24 auf. Die Schneidkante 24 bildet die Außenkontur einer Schneidphase 26. Im Bereich der Schneidphase 26 nimmt die Dicke des Schneidkörpers 12 bis hin zur Schneidkante 22 ab, wobei der Übergang vorzugsweise ballig ausgeführt ist. Die Schneidphase 26 bildet somit einen ersten Randbereich 28 des Schneidkörpers 20. Ein weiterer, äußerer Randbereich 30 endet in einer Außenkante 32 des Maschinenmessers 10. Die Außenkante 32 befindet sich in dem Befestigungsabschnitt 12 entfernten radialen Ende des Maschinenmessers 10. Auch im Bereich einer im Betrieb der Schneidkante 22 nachlaufenden Hinterkante 34 befindet sich ein hinterer Randbereich 36, in dem sich der Schneidkörper 20 zur hinteren Kante 34 hin leicht verjüngt.

In einem Zentralbereich 38 weist der Schneidkörper 20 eine in tangentialer Richtung weitestgehend gleichmäßige und in radialer Richtung nach außen hin leicht abnehmende Dicke auf, wobei der Zentralbereich 38 von der Entlastungsöffnung 40 durchbrochen ist. Außer im Bereich der Entlastungsöffnung 40 wird der Zentralbereich 38 des Schneidköpers 12 von zwei wenigstens annähernd parallel zueinander verlaufenden Seitenflächen 42 und 44 gebildet. Vorzugsweise verläuft der Zentralbereich außerhalb des mit dem Kreisbogen abschließenden Befestigungsabschnittes 12 konisch bis zum Beginn des balligen Übergangs zur Außenkante 32. Der äußere Randbereich 30 und der hintere Randbereich 36 schließen sich unmittelbar an den Zentralbereich 38 an. Der die Schneidphase 26 bildende vordere Randbereich 28 schließt sich an einen Anschliffbereich 46 an, der beim Schleifen zum Nachschärfen des Maschinenmessers 10 peu ä peu zu einer Schneidphase umgebildet werden kann. Die strichpunktierte Linie 50 deutet die nach mehrmaligem Nachschärfen verbleibende Minimalkontur an. Im Bereich des Anschliffbereichs 46 hat der Schneidkörper 20 im Neuzustand ebenfalls die gleiche Dicke wie der Zentralbereich 38. Allerdings zählt der Anschliffbereich 46 nicht zum Zentralbereich 38, weil die Dicke des Schneidkörpers 20 in dem Anschliffbereich 46 beim Nachschärfen des Maschinenmessers 10 abnehmen kann. Beim Nachschärfen des Maschinenmessers 10 wird im Bereich der Vorderkante 24 des Maschinenmessers 10 Material abgenommen, sodass sich die Kontur des Maschinenmessers 10 im Bereich der Vorderkante 24 bei jedem Nachschärfen ändert, sodass sich eine verschobene Vorderkante 24‘ ergibt. Das Nachschärfen des Maschinenmessers 10 kann solange erfolgen, bis die Vorderkante 24‘ einer vorgegebenen Minimalkontur folgt. Befindet sich die verschobene Vorderkante 24‘ im Bereich der vorgegebenen Minimalkontur, kann das Maschinenmesser 10 nicht weiter nachgeschärft werden. Dann ist auch der gesamte Anschliffbereich 46 zu einer - verschobenen - Schneidphase umgearbeitet.

Die Entlastungsöffnung 40 ist in einem äußeren Abschnitt des Zentralbereichs 38 des Maschinenmessers 10 angeordnet und befindet sich in Bezug auf die Rotationsrichtung des Maschinenmessers 10 zwischen dem Anschliffbereich 46 und dem hinteren Randbereich 36. In Bezug auf die radiale Richtung des Maschinenmessers 10 befindet sich die Entlastungsöffnung 40 jenseits von dreifünftein des von der Rotationsachse 18 ausgehenden Radius des Maschinenmessers 10.

Die Entlastungsöffnung 40 ist in dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel oval. Die Richtung der größten Ausdehnung der ovalen Entlastungsöffnung 40 erstreckt sich in einem Winkel von weniger als 30 Grad zu einem von der Rotationsachse 18 ausgehenden Radius. Die Entlastungsöffnung 40 hat eine elliptische Form mit einer langen Symmetrieachse, deren Länge etwa 1/3 bis 1/5 des Maßes von Rotationsachse 18 bis zur Außenkante 32 aufweist und die drei- bis fünfmal länger ist als die kurze Symmetrieachse.

Die Entlastungsöffnung 40 ist so angeordnet, dass sie sich in einem Bereich des Schneidkörpers 20 befindet, in dem im Betrieb geringere Materialspannungen herrschen. Figur 2 zeigt ein Maschinenmesser 10‘ ähnlich dem in Figur 1 dargestellten Maschinenmesser 10, bloß ohne Entlastungsöffnung 40. In Figur 2 sind grafisch Bereiche mit unterschiedlichen Materialspannungen dargestellt, die in dem Maschinenmesser 10 während des Betriebs in einem Kutter herrschen. Im Bereich des Befestigungsabschnitts 12 und in einem äußeren Bereich des Schneidkörpers 20 sind die Materialspannungen im Betrieb gering (Schraffur mit 45°). Die Erfinder haben erkannt, dass sich die Bereiche des Schneidkörpers 20, in denen im Betrieb geringe Materialspannungen herrschen, von der Rotationsachse 18 ausgehend jenseits von dreifünftein des Radius des Maschinenmessers 10‘ befinden. Dieser Bereich ist in Figur 2 mit groß A gekennzeichnet. Wenn das Maschinenmesser 10' im Zentralbereich des mit groß A bezeichneten Bereichs eine Entlastungsöffnung wie beispielsweise die Entlastungsöffnung 40 aus Figur 1 aufweist, hat dies zur Folge, dass auch die Materialspannungen in denen der Rotationsachse 18 näheren Bereichen des Schneidkörpers 20 geringer werden, sodass die Belastbarkeit des Maschinenmessers 10 insgesamt erhöht wird. Insbesondere lassen sich durch eine oder mehrere Entlastungsöffnungen 40 die Spannungen in denjenigen Bereichen des Schneidkörpers 20 verringern, in denen im Betrieb typischerweise hohe Materialspannungen herrschen. Diese Bereiche sind in Figur 2 dargestellt.

Typischerweise wird das Material des Kuttermessers während des Kutterprozesses unterschiedlich belastet. Die Belastungshöhe hängt von verschiedenen Faktoren ab wie der Zusammensetzung des Brätes, der Temperatur beim Befüllen und die Temperaturentwicklung während der Bearbeitung, den gewählten Drehzahlen, den Eigenschaftsveränderungen des Brätes während des Prozesses usw. usf. Daraus ist erkennbar, dass genaue Berechnungen bzw. Simulationen solcher Werkzeuge äußerst anspruchsvoll sind. Tendenziell ist aber rechnerisch nachgewiesen, dass die in Figur 2 dargestellten Spannungsbereiche in einem Kuttermesser auftreten.

Auch die praktischen Erfahrungen zeigen, dass bei Überlastung der Werkzeuge das Materialversagen meist an den durch Berechnungen ermittelten hoch belasteten Bereichen auftritt.

Mit dem in Figur 1 und den in Figuren 3a, b, c und d dargestellten Maschinenmessern sind die Spannungen in den gekreuzt schraffierten Zonen minimiert. Dazu sind eine oder mehrere Entlastungsöffnungen in der 45° schraffierten Fläche (A) vorgesehen. Die Spannungen im dreieckig schraffierten Abschnitt liegen auf einem mittleren Niveau und sind unproblematisch. Auch die in Figuren 3a bis 3d dargestellten Messer können auf Grund von Materialreduzierungen an wenig belasteten Bereichen deutlich höher beansprucht werden bzw. haben eine höhere Betriebssicherheit.

Die in dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 vorgesehene elliptische Entlastungsöffnung 40 bewirkt, dass die Flieh- und Beschleunigungskräfte geringer werden. Außerdem wird durch die Drehbewegung der Kutterschüssel Brät gegen das Maschinenmesser 10 gedrückt. Dieses kann durch die Entlastungsöffnung 40 strömen und damit den seitlichen Andruck auf das Maschinenmesser 10 minimieren.

In der Summe beider Effekte ist die Materialbeanspruchung derartig gestalteter Maschinenmesser 10 deutlich geringer. Damit ergibt sich eine höhere Sicherheit in Bezug auf die zulässige Materialspannung. Materialermüdung wird später eintreten und kurzzeitige Überlastungen werden bis zu einem gewissen Grad schadensfrei toleriert.

Die Entlastungsöffnungen können unterschiedlich gestaltet sein. Die jeweilige Ausführung richtet sich nach der Form des Kuttermessers, der auftretenden Belastungen und der Optimierung der Spannungsverläufe unter Berücksichtigung der hygienischen Anforderungen an das mit dem Lebensmittel in Kontakt tretende Werkzeug.

Die Ausführungsbeispiele gemäß der Figuren 3a bis 3d zeigen, dass anstelle von einer einzigen Entlastungsöffnung 40 wie in dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 eine Vielzahl kleinerer Entlastungsöffnungen 40' (Figur 3a), 40" (Figur 3b), 40"' (Figur 3c) und 40"" (Figur 3d) vorgesehen sein können.

In den in Figuren 3a bis 3c gezeigten Ausführungsbeispielen sind Entlastungsöffnungen 40' (Figur3a), 40" (Figur 3b) oder40'" (Figur 3c) jeweils sämtlich gleich groß, gleich geformt und gleichmäßig verteilt. Die Entlastungsöffnungen 40"" (Figur 3d) haben unterschiedliche Größen, ähnliche Formen und sind symmetrisch angeordnet.

In dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 3a sind insgesamt neun Entlastungsöffnungen 40' vorgesehen, die oval - und zwar konkret: elliptisch - geformt sind. Die langen Symmetrieachsen der elliptischen Entlastungsöffnungen 40' verlaufen sämtlich parallel zueinander und sind annähernd parallel zur radialen Richtung des Maschinenmessers 10' ausgerichtet. Das Verhältnis von langer zu kurzer Symmetrieachse der elliptischen Entlastungsöffnungen 40' beträgt etwa 2 bis 3. Anstelle von neuen Entlastungsöffnungen 40' können auch 7, 8, 10, 11 oder 12 Entlastungsöffnungen 40' vorgesehen sein, die auch langgestreckter oder kürzer sein können.

Figur 3b zeigt als Spezialfall elliptischer Entlastungsöffnungen kreisförmige Entlastungsöffnungen 40". Deren Anzahl beträgt ebenfalls neun und auch die Verteilung ist ähnlich oder identisch der Verteilung der elliptischen Entlastungsöffnungen 40' aus Figur 3a. Anstelle von neuen Entlastungsöffnungen 40" können auch hier 7, 8, 10, 11 oder 12 Entlastungsöffnungen 40" vorgesehen sein.

In dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 3c sind insgesamt neun Entlastungsöffnungen 40'" vorgesehen, die sechseckig sind und im Übrigen ähnlich verteilt sind wie die Entlastungsöffnungen 40' oder 40" in den Ausführungsbeispielen gemäß der Figuren 3a und 3b. Die sechseckigen Entlastungsöffnungen 40'" sind derart gleichmäßig verteilt, dass die zwischen Ihnen verbleibenden Stege 48 sämtlich gleich breit sind. Dies führt zu einer gleichmäßigen Spannungsverteilung.

Figur 3d zeigt 10 Entlastungsöffnungen 40"", die an der Messerkontur derartig angeordnet sind, dass sie zwischen dem hinteren Randbereich 36 und dem Nachschleifbereich bis zur Minimalkontur 50 liegen. Praktikabel sind 1 bis 15 Entlastungsöffnungen 40"".

Figur 4 illustriert in einer Draufsicht auf das Maschinenmesser 10 analog zu Figur 1 a, dass die die Belastbarkeit erhöhende Öffnung 40 sich jenseits von 3/5 des Radius des Maschinenmessers 10 erstreckt.

Figur 5 zeigt eine geschnittene Ansicht durch das Maschinenmesser 10 im Bereich einer Entlastungsöffnung 40 analog zu Figur 1 b, um die unterschiedliche Ausführung der die Entlastungsöffnung umschließenden Kanten 52 zu illustrieren. In demjenigen Abschnitt 54, in dem im Betrieb eine hohe Materialbeanspruchung vorliegt, insbesondere hohe Materialspannungen vorliegen, ist die jeweilige Kante 52 spannungsminimiert ausgebildet, insbesondere abgerundet. In demjenigen Abschnitt 56, in dem im Betrieb geringe Materialspannungen auftreten, sind die Kanten 52 als Schlagkante für eine effektivere Brätbearbeitung scharfkantig ausgeführt und erhalten somit eine technologische Funktion.

Den Figuren 6 (Ansicht von oben auf das Maschinenmesser 10) und 7 (Ansicht von unten auf das Maschinenmesser 10) ist zu entnehmen, wo sich der Abschnitt 54, in dem im Be- trieb eine hohe Materialbeanspruchung vorliegt und die jeweilige Kante 52 spannungsminimiert ausgebildet, insbesondere abgerundet ist, und wo sich der Abschnitt 56 befinden kann, in dem im Betrieb geringe Materialspannungen auftreten und die Kanten 52 als Schlagkante für eine effektivere Brätbearbeitung scharfkantig ausgeführt sind. Die Darstellung in den Figuren 6 und 7 ist beispielhaft. Die Bereiche 54 mit erhöhter Belastung, die in den Figuren 6 und 7 exemplarisch oben und unten gleich dargestellt sind, können im konkreten Fall in verschiedener Größe und Lage auftreten. Es ist beispielsweise möglich, dass in einem anderen Ausführungsbeispiel eine Schlagkante (Funktionskante) und eine abgerundete Kante einander gegenüber liegen.

Bezugszeichenliste

Maschinenmesser

12 Befestigungsabschnitt

18 Rotationsachse

20 Schneidkörper

22 Schneidkante

24, 32, 34 Kante

26 Schneidphase

28, 30, 36 Randbereich

38 Zentralbereich

40, 40‘, 40“, 40‘“, 40““ Entlastungsöffnung

42, 44 Seitenflächen

46 Anschliffbereich

48 Steg

50 Minimalkontur

52 Entlastungsöffnung umschließende Kante

54 abgerundeter Abschnitt der die Entlastungsöffnung umschließenden Kante

56 als Schlagkante wirkender Abschnitt der die Entlastungsöffnung umschließenden Kante

RR Rotationsrichtung