W procesie cięcia często spotykamy się z wieloma problemami, takimi jak dokładność cięcia, stabilność właściwości fizycznych produktu końcowego, gładkość powierzchni cięcia, trudność oddzielenia frezu od materiału, oddzielenie powierzchni cięcia od materiału podczas separacji, ilość materiałów resztkowych w urządzeniach twardych. Gdy charakterystyka materiałów nie jest jasna, trudno jest nam spełnić powyższe wymagania.
Na przykład w przypadku materiałów o dużej twardości, dużej kruchości i dużej lepkości tradycyjna metoda cięcia jest trudna do wykonania. Wraz ze wzrostem niepewności co do materiałów produktu, trudność obróbki skrawaniem staje się coraz większa. Ultradźwiękowe cięcie żywności jest optymalizacją tradycyjnego krojenia. Ultradźwiękowe cięcie żywności nie tylko zwiększa prędkość cięcia, ale także powoduje ogromny postęp w poprawie struktury, kształtu i wydajności żywności.
Chociaż w przypadku większości produktów ultradźwiękowe cięcie żywności może zmniejszyć siłę cięcia wymaganą w procesie cięcia, ale w przypadku niektórych produktów brany jest również pod uwagę materiał. Zwykle współczynnik skrawania wynosi od 0,1 do 1,0. Jeśli badasz makrostrukturę i właściwości mechaniczne żywności w procesie krojenia, rozważ rodzaje materiałów do krojenia żywności. Dlatego rozróżnij następujące trzy rodzaje materiałów.
1. Do materiałów jednolitych i gęstych, takich jak żywność wysokotłuszczowa, sery itp. Produkty te charakteryzują się nieporowatą i zwartą strukturą. W tradycyjnym procesie cięcia często generowane jest duże tarcie, którego wielkość jest powiązana z lepkością materiału. Cięcie ultradźwiękowe może zmniejszyć siłę interakcji pomiędzy nożem a materiałem podczas procesu cięcia, unikając w ten sposób odkształceń plastycznych. Z drugiej strony znacznie wzrasta również zużycie energii tej zwartej i nieporowatej struktury podczas procesu cięcia.
2. W przypadku żywności porowatej, takiej jak chleb, ciasta, pianki i inne produkty spożywcze o podobnej strukturze, ich wspólną cechą jest wielootworowa struktura przypominająca gąbkę. Ponadto bardzo łatwo ulega skompresowaniu i odkształceniu. Jeśli używane jest tradycyjne narzędzie tnące, może ono dotrzeć tylko do części pęknięcia. Jeśli będzie dalej cięty, zostanie skręcony lub złamany. Ale jeśli zastosujesz cięcie ultradźwiękowe, osiągniesz dobre wyniki. Ponieważ cięcie ultradźwiękowe może zmniejszyć tarcie powstające podczas procesu cięcia, cięcie można wykonać przy użyciu małej siły cięcia. Wreszcie uzyskuje się schludną i gładką powierzchnię cięcia. W porównaniu do cięcia materiałów gęstych, wpływ tarcia na proces cięcia podczas cięcia materiałów porowatych jest stosunkowo niewielki. Ponieważ rzeczywista powierzchnia styku frezu z materiałem podczas cięcia jest znacznie mniejsza niż powierzchnia geometryczna materiału. Ponadto w procesie wnikania narzędzia w materiał materiał porowaty wymaga więcej energii niż materiał gęsty.
3. Wszystkie tkanki zwierzęce i roślinne mają kształt komórkowy, różnią się wielkością i składem. Ze względu na tworzenie się filmu smarnego i dużą zawartość wody, opory tarcia nie mają znaczenia podczas cięcia. Sztywność sztywnych materiałów określa siłę skrawania. W przypadku większości tkanek roślinnych wymagana siła cięcia jest znacznie zmniejszona przez wzbudzenie ultradźwiękowe. Jednak w przypadku twardych struktur włóknistych (takich jak tkanka mięsna) mogą pojawić się pewne problemy. Wymaga to szronu, wstępnego naprężenia lub gotowania, aby prawidłowo utwardzić konstrukcję. Dzięki tym zabiegom można osiągnąć cel polegający na zmniejszeniu oporów skrawania.
