У процесі різання ми часто стикаємося з багатьма проблемами, такими як точність різання, стабільність фізичних властивостей кінцевого продукту, гладкість ріжучої поверхні, складність відділення різця від матеріалу та відокремлення поверхні різця від матеріалу під час відділення Кількість залишкових матеріалів у твердих пристроях. Коли характеристики матеріалів незрозумілі, нам важко виконати вищевказані вимоги.
Наприклад, для матеріалів з високою твердістю, сильною крихкістю та високою в'язкістю традиційний метод різання важко виконати. Оскільки невизначеність матеріалів виробу зростає, складність різання стає дедалі складнішою. Ультразвукове різання продуктів є оптимізацією традиційного різання. Ультразвукове розрізання харчових продуктів не тільки збільшує швидкість різання, але й робить значний прогрес у покращенні структури, форми та характеристик харчових продуктів.
Хоча для більшості продуктів ультразвукове різання харчових продуктів може зменшити силу різання, необхідну для процесу різання, але для деяких продуктів також враховується матеріал. Зазвичай коефіцієнт різання становить 0,1-1,0. Якщо вивчати макроструктуру та механічні властивості харчових продуктів у процесі нарізання, розглянемо види матеріалів для нарізання харчових продуктів. Тому розрізняють наступні три типи матеріалів.
1. Для однорідних і щільних матеріалів, таких як продукти з високим вмістом жиру, сир тощо. Ці продукти характеризуються непористою та компактною структурою. У традиційному процесі різання часто створюється велике тертя, і величина тертя пов’язана з в’язкістю матеріалу. Ультразвукове різання може зменшити силу взаємодії між різцем і матеріалом під час процесу різання, тим самим уникаючи пластичної деформації. З іншого боку, енергоспоживання цієї компактної та непористої структури під час різання також значно зростає.
2. Для пористих харчових продуктів, таких як хліб, тістечка, зефір та інші продукти з подібною структурою, їхньою спільною рисою є губчаста структура з кількома отворами. Крім того, його дуже легко стиснути і деформувати. Якщо використовується традиційний ріжучий інструмент, він може досягти лише частини тріщини. Якщо його далі розрізати, він буде перекручений або зламаний. Але якщо ви використовуєте ультразвукове різання, ви досягнете хороших результатів. Оскільки ультразвукове різання може зменшити тертя, що виникає під час процесу різання, роботу різання можна завершити з невеликою силою різання. Нарешті, досягається акуратна і гладка поверхня різу. У порівнянні з різанням щільних матеріалів, вплив тертя на процес різання під час різання пористих матеріалів відносно невеликий. Оскільки фактична площа контакту між різцем і матеріалом під час різання набагато менша, ніж геометрична площа матеріалу. Крім того, в процесі входження інструменту в матеріал пористий матеріал потребує більше енергії, ніж щільний матеріал.
3. Усі тканини тварин і рослин мають клітинну форму, різного розміру або складу. Завдяки утворенню мастильної плівки та високому вмісту води опір тертю не має значення під час різання. Жорсткість твердих матеріалів визначає силу різання. Для більшості рослинних тканин необхідна сила різання значно знижується ультразвуковим збудженням. Але для жорстких ниткоподібних структур (таких як м’ясна тканина) можуть виникнути деякі проблеми. Це вимагає глазурі, попереднього напруження або варіння для належного затвердіння конструкції. За допомогою цих обробок можна досягти мети зменшення опору різанню.
