در فرآیند برش اغلب با مشکلات زیادی از جمله دقت برش، پایداری خواص فیزیکی محصول نهایی، صاف بودن سطح برش، سختی جداسازی کاتر از مواد و جدا شدن سطح برش و مواد در هنگام جداسازی، میزان مواد باقیمانده در دستگاه های سخت مواجه می شویم. هنگامی که مشخصات مواد مشخص نیست، برآوردن الزامات فوق برای ما دشوار است.
به عنوان مثال، برای موادی با سختی بالا، شکنندگی قوی و ویسکوزیته قوی، تکمیل روش برش سنتی دشوار است. همانطور که عدم قطعیت مواد محصول افزایش می یابد، دشواری کار برش بیشتر و سخت تر می شود. برش مواد غذایی اولتراسونیک بهینه سازی برش سنتی است. برش مواد اولتراسونیک نه تنها سرعت برش را افزایش می دهد، بلکه پیشرفت زیادی در بهبود ساختار، شکل و عملکرد مواد غذایی دارد.
اگرچه برای اکثر محصولات، برش مواد غذایی با امواج مافوق صوت می تواند نیروی برش مورد نیاز برای فرآیند برش را کاهش دهد، اما برای برخی از محصولات، مواد نیز در نظر گرفته می شود. معمولا ضریب برش بین 0.1-1.0 است. اگر ساختار کلان و خواص مکانیکی مواد غذایی در فرآیند برش را مطالعه می کنید، انواع مواد را برای برش غذا در نظر بگیرید. بنابراین، سه نوع مواد زیر را از هم تشخیص دهید.
1. برای مواد یکنواخت و متراکم، مانند غذاهای پرچرب، پنیر و غیره. این غذاها با ساختار غیر متخلخل و فشرده مشخص می شوند. در فرآیند برش سنتی، اغلب اصطکاک زیادی ایجاد می شود و بزرگی اصطکاک به ویسکوزیته مواد مربوط می شود. برش اولتراسونیک می تواند نیروی تعامل بین برش و مواد را در طول فرآیند برش کاهش دهد و در نتیجه از تغییر شکل پلاستیک جلوگیری کند. از طرفی مصرف انرژی این سازه فشرده و غیر متخلخل در طول فرآیند برش نیز به میزان قابل توجهی افزایش می یابد.
2. برای غذاهای متخلخل مانند نان، کیک، مارشمالو و سایر مواد غذایی با ساختار مشابه، ویژگی مشترک آنها ساختار اسفنج مانند چند سوراخ است. علاوه بر این، فشرده شدن و تغییر شکل آن بسیار آسان است. اگر از ابزار برش سنتی استفاده شود، تنها می تواند به بخشی از ترک برسد. اگر بیشتر بریده شود، پیچ خورده یا شکسته می شود. اما اگر از برش اولتراسونیک استفاده کنید به نتایج خوبی خواهید رسید. از آنجایی که برش اولتراسونیک می تواند اصطکاک ایجاد شده در طول فرآیند برش را کاهش دهد، کار برش را می توان با نیروی برش کمی تکمیل کرد. در نهایت، یک سطح برش منظم و صاف به دست می آید. در مقایسه با برش مواد متراکم، تأثیر اصطکاک بر فرآیند برش در حین برش مواد متخلخل نسبتاً کم است. زیرا سطح تماس واقعی بین کاتر و مواد در حین برش بسیار کوچکتر از سطح هندسی مواد است. علاوه بر این، در فرآیند ورود ابزار به مواد، مواد متخلخل به انرژی بیشتری نسبت به مواد متراکم نیاز دارند.
3. بافت های حیوانی و گیاهی همگی سلولی شکل و با اندازه ها یا ترکیبات مختلف هستند. به دلیل تشکیل یک فیلم روان کننده و محتوای آب بالای آن، مقاومت اصطکاک در حین برش اهمیتی ندارد. سفتی مواد سفت و سخت، نیروی برش را تعیین می کند. برای اکثر بافت های گیاهی، نیروی برش مورد نیاز به طور قابل توجهی توسط تحریک اولتراسونیک کاهش می یابد. اما برای ساختارهای رشته ای سخت (مانند بافت گوشت)، ممکن است برخی مشکلات ایجاد شود. این نیاز به یخ زدگی، پیش تنیدگی یا پختن دارد تا ساختار به درستی عمل کند. با این درمان ها می توان به هدف کاهش مقاومت برشی دست یافت.
