Prüfsysteme für die Texturanalyse,Viskositätsmessung undVerpackungsprüfung

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Intelligent Testing

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Bild 1: Verwaltungsgebäude der Zwick Roell AG und der ZwickGmbH & Co.KG in Ulm

Die Zwick Roell AG – über ein JahrhundertErfahrung in der Materialprüfung

Die mechanisch-technologische Prüfung ist die ältesteDisziplin in der Materialprüfung. So stellten bereits im 15.und 16. Jahrhundert Leonardo da Vinci und GalileoGalilei Überlegungen über die Biegebeanspruchung unddas elastische Verhalten von Materialien an. WeitereErkenntnisse kamen im Laufe der Zeit hinzu. Mitte des18. Jahrhunderts entstanden dann schließlich in Frank-reich die ersten Prüfmaschinen.

Seit Mitte des 19. Jahrhunderts befasst sich die FirmaAmsler (vormals in Schaffhausen, Schweiz) mit derWerkstoffprüfung und seit 1920 die Firma Roell &Korthaus.

1937 begann Zwick mit dem Bau von Geräten, Maschi-nen und Systemen für die mechanisch-technologischeWerkstoffprüfung. Lange vorher, nämlich im Jahr 1876hatte Prof. Seger bereits ein chemisches Laboratoriumals wissenschaftlich-technologisches Beratungsunter-nehmen für die Steine und Erdenindustrie gegründet.Daraus entwickelte sich im Laufe des 20. Jahrhundertsdie heutige Toni Technik als führender Spezialist fürBaustoffprüfsysteme. Hervorragende Leistungen er-brachte auch das Unternehmen MFL (Mohr & Feder-haff), dessen Gründung schon 1870 erfolgt war, und zudessen Mitarbeitern übrigens Carl Benz zählte.

Seit 1992 bilden diese Firmen die UnternehmensgruppeZwick Roell.

Im Juli 2001 wurde die Zwick Roell Unternehmens-gruppe in einer Aktiengesellschaft, der Zwick Roell AG,neu organisiert. Sie umfasst heute die Firmen Zwick,Toni Technik und Indentec Ltd. Diese Unternehmenliefern ein umfassendes Programm für Material-, Bauteil-und Funktionsprüfungen – vom manuell bedientenHärteprüfgerät bis zum komplexen Prüfsystem für dieprozessbegleitende Anwendung. Seit Mai 2002 gehörtauch Acmel Labo, ein französischer Hersteller vonLaborgeräten für die Zement-, Gips- und Kalkindustrie,zur Zwick Roell AG.

Zwick verfügt über langjährige Erfahrung mit einerVielzahl von gelieferten Ausrüstungen. Sie wird durch dieständige Kommunikation mit den Anwendern laufendergänzt. Auf dieser soliden Basis liefert das Unter-nehmen ein breites Programm leistungsfähiger Produkte– von der wirtschaftlichen Standardmaschine bis zuspeziellen Ausführungen für besondere Prüfaufgaben.

Moderne Mechanik, leistungsfähige Elektronik und dieanwendungsorientierte Software bilden die Vorausset-zung für die Vielseitigkeit und die hohe „Intelligenz“dieser modernen Prüfmaschinen und -systeme.

Die Zwick Roell AG bietet jedoch weit mehr als nur dieLieferung von Produkten. Bereits 1994 wurde dasUnternehmen nach DIN EN ISO 9001 zertifiziert undbürgt damit für gleich bleibend hohe Produkt- undServicequalität.

Mit akkreditierten Kalibrierlaboratorien sind die Firmender Zwick Roell AG außerdem autorisiert, Prüfeinrichtun-gen zu überprüfen und zu kalibrieren und dies mitinternational anerkannten Zertifikaten zu dokumentieren.

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1. Texturanalyse

1.1 Instrumentelle Texturanalyse -ein wachsender Trend in derNahrungsmittelindustrie

Was ist Textur?Textur bezeichnet die Beschaffenheit und Struktur einesLebensmittels. Darin enthalten sind alle physikalischenEigenschaften sowie wahrgenommene Eindrücke wieBerührung (einschließlich dem Mundgefühl), Aussehenund akustisches Verhalten. Dabei haben Größe, Form,Anzahl und Zellstruktur des Lebensmittels entscheiden-den Einfluß auf die Textureigenschaften.

Beispiele für Textureigenschaften sind die Knackigkeitvon Würstchen, die Festigkeit von Käse oder dieKnusprigkeit von Waffeln.

Sensorische und instrumentelle Bestimmungvon Textur-Eigenschaften

Sensorische TestsDas Nachweisen von Textureigenschaften durch diemenschlichen Sinne erfolgt durch sensorische Tests(Verkosten von Nahrungsmitteln). Hierbei werden dieTextureigenschaften nach Begriffen des Gefühls oderGeschmacks bezeichnet. Solche Bezeichnungen sindbeispielhaft in Tabelle 1 zusammengefasst.

Je nach hergestelltem Nahrungsmittel variiert dieAusdrucksweise: Eigenschaften einer Konfitüre werdenanders ausgedrückt als Eigenschaften von Cornflakes.Genormte Eigenschaftsbezeichnungen sind selten.

Textureigenschaft Sensorische BezeichnungHärte weich, fest, hartZusammenhalt, Kohäsion krümelig, knackig, sprödeElastizität plastisch, elastischKlebrigkeit haftend, klebrig, zähklebrigViskosität dünnflüssig, dickflüssig

Tabelle 1: Textureigenschaften mit entsprechenden sensorischenBezeichnungen von Nahrungsmitteln

Instrumentelle Texturanalyse / objektive Textur-messungInstrumentelle Prüfungen, auch als mechanischeTexturanalyse bekannt, bilden sensorische Tests oderden Umgang mit Lebensmitteln nach. Das Kauen kannmit einem zyklischen Versuch simuliert werden. Indiesem Versuch werden Steigungen, Kräfte, Wege undEnergiewerte von 2 oder mehreren Zyklen erfasst,miteinander verknüpft und sensorischen Eigenschaftenzugeordnet.

Inhalt

1. Texturanalyse ..................................................................................................................................................... 31.1 Instrumentelle Texturanalyse - ein wachsender Trend in der Nahrungsmittelindustrie ....................................... 31.2 Probenvorbereitung ...................................................................................................................................... 51.3 Versuchsverlauf und Ergebnisse mit der Prüfsoftware testXpert® .................................................................... 61.4 Beispiele für Lebensmittel & mögliche Prüfmethoden (Auswahl) ...................................................................... 81.5 Zwick Roell Prüfwerkzeuge .......................................................................................................................... 9

2. Viskositätsmessung ...........................................................................................................................................133. Verpackungsprüfung .........................................................................................................................................15

3.1 Anforderungen an Verpackungen.................................................................................................................153.2 Zwick Roell Prüfwerkzeuge .........................................................................................................................16

4. Textur-/Verpackungs-Prüfmaschinen und Komponenten .....................................................................................20

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Die instrumentelle Texturanalyse schließt subjektiveEinflüsse auf die Prüfung aus. Dazu werdenMessmethoden angewendet, die international einge-führt, jedoch nur in seltenen Fällen genormt sind. DieSchwierigkeit bei der Texturanalyse ist, dass Nahrungs-mittel in Form und Konsistenz sehr breit streuen.

Um reproduzierbare Prüfergebnisse zu erhalten, ist einesorgfältige Proben- und Prüfungsvorbereitung sehrwichtig. Dann erreicht man zum Teil erstaunlich hoheKorrelationen zu sensorischen Tests. Schwankungen derProduktqualität werden wesentlich deutlicher herausge-arbeitet, da die mit einem Texturprüfgerät ermitteltenErgebnisse nicht den subjektiven Bewertungen einesSensorikteams unterliegen. In Streitfällen werdensensorisch ermittelte Ergebnisse nicht anerkannt.

Die Vorteile der instrumentellen Texturanalyseauf einen Blick:• Subjektive Tests werden durch objektive abgelöst -

wichtige Prüfkritereien wie Frische, Knusprigkeit,Streichbarkeit werden objektiv ermittelt.

• Auch kleinste Abweichungen können erfasst und inZahlen ausgedrückt werden.

• Durch die Standardisierung von Prüfmethoden (Werks-normen) können verschiedene Produktionsstättendieselbe Produktqualität erzielen. Dies gilt besonders fürstark automatisierte Produktionen sowie für Zulieferervon Halbfertigprodukten, Zutaten und Food Systemen.Durch eine verbesserte, konstantere Produktqualitätwerden Reklamationen von vornherein vermieden.

• Die Prüfungen liefern reproduzierbare Ergebnisse.• Die Ergebnisse lassen sich anhand von Grafiken

darstellen, interpretieren und einfach dokumentieren.• Eine entsprechende Dokumentation der Produkt-

qualität vereinfacht Verhandlungen zwischen Herstel-lern, Zulieferanten und Kunden.

Wozu und wo wird Texturanalyse durchgeführt?

Produktforschung und -entwicklung• Bewertung der Qualitäts- und Verarbeitungs-

eigenschaften von Lebensmittelrohstoffen• Erzeugung von Lebensmitteln mit einer geforderten

Textur: Prüfen unterschiedlicher Rezepturen undInhaltsstoffe sowie ihren Einfluss auf das Produktwährend des Produktionsprozesses

• Produktvergleiche: Zur Produktoptimierung könnenneue oder alternative Inhaltsstoffe mit den bestehen-den verglichen werden - oder das eigene Produkt mitdem des Wettbewerbs (Benchmarking)

• Ermittlung des Einflusses von Verpackungen auf dieQualität von Lebensmitteln

Qualitätsprüfung• Wareneingangskontrolle: Für Zulieferungen können

Toleranzen festgelegt und Wareneingänge kontrolliertwerden. Produktveränderungen oder Qualitäts-schwankungen einzelner Hersteller können so einfachverfolgt werden.

• Vor und während der Produktion: Ermittlung struktu-reller Änderungen des Produkts während desProduktionsprozesses und des Einflusses bei Änderun-gen an Prozesskomponenten, z.B. Temperatur,Feuchtigkeit und Koch-/Backzeit. Qualitätskontrollewährend der Produktion oder an Fertigprodukten umeine gleichbleibende Qualität sicherzustellen.

• Transport/Lagerung: Durch Ermittlung von Stapelbar-keit, Festigkeit, Shelf Life und Haltbarkeit lassen sichTransport- und Lagerungseinflüsse beurteilen.

• Frische am POS (point of sale) und Haltbarkeit beimVerbraucher zu Hause: Sind die Produkteigenschaftengegen Ende der Mindesthaltbarkeit nochgewährleistet?

Bild 2: Mit Zwick Roell Prüfwerkzeugen können Sie Lebensmittelaller Kategorien prüfen

Bild 1: Einfache Auswertung und Dokumentation mit PrüfsoftwaretestXpert® II

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A B C D

1.2 ProbenvorbereitungDie Inhomogenität der Produkte ist die größte Schwie-rigkeit in der instrumentellen Texturanalyse und führt zugroßen Abweichungen zwischen den Prüfergebnissen.

Für zuverlässige und interpretierbare Prüfergebnissebrauchen Sie die geeignete Prüfmethode und einesorgfältige Probenvorbereitung. Einheitliche Probenliefern eine einheitliche Ausgangslage, um wirklich dieCharakteristik des Produkts zu ermitteln und nicht dieEigenschaften einer einzelnen Probe.

Identische Proben sind wegen der Inhomogenität vonNahrungsmitteln unmöglich. Doch mit ein paar grundle-genden Regeln schafft man eine relativ einheitlicheAusgangslage.

a) ProbengrößeWählen Sie die Größe der Probe 5-10-mal größer als diemittlere Strukturgröße. Bsp.: Ein Käsewürfel mit ausge-prägter Makrostruktur (Löcher) sollte mindestens 5-mal,besser 10-mal größer sein, als sein größtes Loch.

Ist die Erstellung einer geeigneten Probengröße nichtmöglich, so empfiehlt es sich entweder• eine größere Anzahl von Prüfungen durchzuführen, um

Ausreißer zu glätten, oder• kleinere Proben ohne Strukturstörungen zu erstellen,

wodurch allerdings das reine Material, und nicht mehrdas gesamte Produkt mit seinen typischen Eigen-schaften geprüft wird.

b) Entnahmeort/-richtungDie Probenentnahme sollte immer an derselben Stellestattfinden, also bspw. beim Käse immer im gleichenAbstand zur Rinde. Außerdem sollten Sie die Richtung der

A: Zu kleine Probengröße, da die Probe relativ zur Größe derLöcher zu klein ist. Zudem ist die Probe nicht rechtwinkligzugeschnitten. Dies führt zu Fehlinterpretationen zu Beginndes Versuchs, weil die obere Druckplatte nicht vollflächig aufder Probe aufliegt

B: Hinreichende Probengröße, sauberer ZuschnittC: Die großflächigen Druckplatten berühren die unregelmäßige

Probenoberfläche nicht vollflächig, daher empfiehlt sich DD: Anordnung mit einem Eindringstempel kleinen Durchmessers

Probenentnahme beachten, wenn das Prüfgut eineStrukturrichtung hat, wie die Fasern im Fleisch (Anisotropie).

c) Probenschnitt/-formUnsaubere Schnittkanten die durch ein unscharfesSchneidewerkzeug entstehen können, erhöhen dieInhomogenität der Probe und können so den Verlauf derPrüfung beeinflussen, z.B. den Bruch von Nudeln,Lasagnepasta. Außerdem sind parallele Schnitte wichtigfür eine homogene Spannungsverteilung während derPrüfung (siehe Grafik).

d) ProbenbelastungDie Belastung sollte so auf die Probe aufgebrachtwerden, dass nur die gewünschten Einflüsse in dasPrüfergebnis einfließen. Das lässt sich am bestem amBeispiel des Apfels erklären (siehe Bild 3).

e) Zusammenspiel Prüfwerkzeug & ProbeAuch Probe und Werkzeug müssen zusammenpassen.Beispiel Druckprüfung am Käse: Lässt sich die Oberflä-che des Käsewürfels nicht so eben herstellen, dass einevollflächige, gleichmäßige Belastung durch die Druck-platte möglich ist, so ist die Eindringprüfung durch einenkleinen Stempel geeigneter. Allerdings wichtig hier:Durch die geänderte Prüfmethode werden auch andereKräfte auf die Probe aufgebracht, in diesem Fall zusätz-lich zur Kompression Scherkräfte (siehe Bild 1 D).

Auch die Probengröße muss zum Prüfwerkzeug passen:Im Druckversuch darf sich die Probe nicht über dieKanten hinaus ausdehnen, da sonst Scherkräfte in diePrüfung miteinfließen. Hingegen darf beim Eindring-versuch an den Probenrändern keine Verformungwahrgenommen werden, da die Kräfte und Widerständeinnerhalb des Materials gemessen werden sollen.

GleichmäßigeSpannungs-verteilung

UngleichmäßigeSpannungs-verteilung

Der Apfel hat keinefeste Auflagefläche,bei der Eindringprüfungwird die Deformationdes gesamten Apfelsmitgemessen

Der Apfel hat einefeste, große Auflage-fläche, hier wird nur dieDeformation gemessen,die durch das Eindrin-gen verursacht wird.

Bild 3: Aufbringung der Kraft auf die Probe

Bild 2: Spannungsverteilung in der Probe

Bild 1: Probengröße und Zusammenspiel mit dem Prüfwerkzeug

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F13

F14

F11

F12

F15

FV

- FV

S11S12 S15 S13S16 S14

s1

F23

F24

F25

FV

- FV

S25S23S26 S24

s2

S20

E11

E13E14

E22E21

E24E23

E12

1.3 Versuchsverlauf und Ergebnisse mitder Prüfsoftware testXpert® IIDas Kauen von Lebensmitteln wird durch zyklischeVersuche simuliert (Bild 1). Die Probe wird in einer erstenDruckphase bis zu einer vorgegebenen Stauchungbelastet und in der anschließenden Zugphase entlastet.

Die Energie unter der Kraft-Weg-Kurve wird durch dasKraftmaximum in zwei Abschnitte geteilt (Bild 2). Dasgleiche Verfahren wird auch auf den zweiten Zyklusangewandt.

Je nach Probe werden zwei oder mehr Zyklen gewähltoder nur eine erste Druckphase durchgeführt. ImVersuch werden Steigungen, Kräfte, Wege und Energie-werte erfasst, miteinander verknüpft und sensorischen

Kraft

Zeit

Bild 1: Prinzipverlauf eines zyklischen Versuchs (2faches Kauen) /Schema der instrumentellen Textur-Profil-Analyse (TPA)

Druckphase 1 Zugphase 1 Druckphase 2 Zugphase 2

Eigenschaften zugeordnet. Diese Ergebnisse sind inBild 2 anhand der Kraft-Weg-Kurve dargestellt.

Erster Zyklus Zweiter ZyklusKraft Kraft

Weg Weg

Fv = Vorkraft

Versuchsergebnis Beschreibungsi (s1, s2) Steigung, Reifegrad i = Index (Nr. des Zyklus)F11 Bruchneigung / FracturabilityF11 - F12 Sprödigkeit / BrittlenessF13 Härte / HardnessS13 Stauchweg / IndentationΔFi4 Relaxation am Belastungspunkt (bei Definition einer Haltezeit am Belastungspunkt)F15 Klebkraft / Cohesion strength, adhesive forceE13 + E14 Klebneigung / AdhesivenessSpringiness Rückfederung (S23-S20) / (S13)Gumminess Zäh-Elastizität, Klebrigkeit F13 * (E21 + E22) / (E11 + E12)Chewiness Kauverhalten F13 * (E21 + E22) / (E11 + E12) * (S23-S20) / (S13)Cohesiveness Kohäsion (E21 + E22) / (E11 + E12)

Arbeitsanteilein Teilberei-chen desVersuchs

Bild 2: Ausgewählte Ergebnisse aus der testXpert® II Standard-Prüfvorschrift für die Texturprüfung

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testXpert® II Standard-Prüfvorschrift für dieTexturprüfungDieses testXpert® II Prüfprogramm ist analog zumSchema der instrumentellen Textur-Profil-Analyseaufgebaut. Die Grafik auf der vorigen Seite zeigt ausge-wählte Ergebnisse, die während des Prüfablaufs erfasstwerden. Zur besseren Übersichtlichkeit haben wir diezwei Zyklen nebeneinander dargestellt.

Die Standard-Prüfvorschrift bietet zahlreiche Ergebnisse,darunter natürlich auch die wesentlichen Kenngrößen fürdie Texturprüfung. Sie aktivieren einfach nur die Ergeb-nisse, die Sie benötigen - damit bleibt die Ergebnistabelleimmer übersichtlich. Zusätzliche Ergebnisse können Sieüber die Option Ergebnis-Editor nach Bedarf erstellen.

testXpert® II Prüfvorschriften für die Textur-analyse

Standard-Prüfvorschrift für Texturprüfungen anLebensmitteln (Typ xct054_14): Sie beinhaltet dieErgebnisse für Versuche wie auf der vorhergehendenSeite beschrieben.

Standard-Prüfvorschrift für Zugversuche zur Beurtei-lung von Teigeigenschaften (Typ xte051_47): DiesePrüfvorschrift wurde speziell für die Teigzug-Vorrich-tung entwickelt.

Für Knusprigkeitsbestimmungen mit der Kramer-Scherzelle empfehlen wir die Master-Prüfvorschrift fürWeiterreißversuche wie oben dargestellt.

Auf Anfrage bieten wir Ihnen KundenspezifischePrüfvorschriften, die speziell für Ihre Anwendungerstellt werden.

Bild 1: In der Regel sind Texturproben sehr inhomogen undergeben stark streuende Einzelkurven. Trotzdem lassen sich diecharakteristischen Merkmale unterschiedlicher Chargen oderSorten deutlich erkennen.

Bestimmung der Knusprigkeit mit testXpert® IIBei der Bestimmung der Knusprigkeit bspw. von Cereali-en, Chips, Flips oder anderen Extrudaten mit derKramer-Scherzelle empfiehlt sich eine andere Prüf-methode. Für Knusprigkeit gibt es keine einheitlicheDefinition. Ein Ansatz, wie die „Knusprigkeit“ bestimmtwerden könnte, ist die Bruchneigung des Materials zumessen.

Jeder Bruch, also jedes Knacken im Prüfmaterial bedeu-tet, dass Energie frei wird. Diese Energiefreisetzung ist inder Kurve deutlich durch sogenannte Peaks (=Kraft-spitzen) zu sehen. Die Anzahl dieser Peaks kann einaussagekräftiger Wert für die Knusprigkeit sein. Umzuverlässige Werte zu erhalten ist dazu eine Messwert-übertragungsrate von 500 Hz unbedingt erforderlich.

Bild 3: Knusprigkeits-Bestimmung über Peaks

Bild 2: An dieser Kurve lassen sich die Vorgänge in der Probewährend der Prüfung genau nachvollziehen

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(1 American Association of Cereal Chemists

Lebensmittel Prüfmethode Ermittelte EigenschaftBrot und BackwarenBrot, Kuchen Zyklische Druck- oder Eindringprüfung Festigkeit, Elastizität, RückfederungBrotscheiben AACC(1 74-09: Eindringprüfung mit Zylinderstempel Festigkeit, HärteGebäck, Kekse, Waffeln Warner-Bratzler-Scherprüfung Festigkeit, Bissverhalten

3-Punkt-Biegeprüfung Härte, Bruchneigung, SprödigkeitTeige Teigzug-Versuch Dehnbarkeit, Elastizität, Klebrigkeit

Eindringprüfung mit kugeligem Stempel Weichheit, Klebrigkeit, KohäsionSnacksErdnussflips, Chips, Scherprüfung mit der Kramer-Scherzelle Knusprigkeit, Festigkeit, BissverhaltenCroutons, Cerealien Druckprüfung an Einzel-Proben Knusprigkeit, Festigkeit

Extrusionsprüfung mit OTMS-Zelle (Stab-Schneiden) Festigkeit, ExtrusionsarbeitSalzstangen 3-Punkt-Biegeprüfung Bruchneigung, SprödigkeitNudel- und ReisprodukteGekochte Spaghetti Warner-Bratzler-Scherprüfung Festigkeit, BissverhaltenGekochte Spaghetti / Reis Druckprüfung, auch zyklischer Versuch Festigkeit, KlebrigkeitRohe Nudelprodukte 3-Punkt-Biegeprüfung Biege-, BruchfestigkeitSüßigkeitenKaugummi-Dragees, Druckprüfung, auch zyklischer Versuch Zähigkeit, FestigkeitKau-Bonbons Warner-Bratzler-Scherprüfung Festigkeit, BissverhaltenKaugummi Zugversuch mit der Teigzug-Vorrichtung Dehnbarkeit, Elastizität, KlebrigkeitSchokoriegel Warner-Bratzler-Scherprüfung Festigkeit, Bissverhalten

3-Punkt-Biegeprüfung Biege-, BruchfestigkeitMilchprodukteButter, Margarine Schneidprüfung mit dem Butterschneider Festigkeit, Schnittfestigkeit

Eindringprüfung, auch zyklischer Versuch Festigkeit, Streichfähigkeit, HärteMultipler Rückextrusionstest Work softening, Resthärte

Frischkäse, Brotaufstrich Eindringprüfung, auch zyklischer Versuch Streichfähigkeit, Härte, KlebrigkeitHartkäse Druck- oder Eindringprüfung, auch zyklischer Versuch Festigkeit, Härte

Warner-Bratzler-Scherprüfung Schnittfestigkeit, BissverhaltenObst, Gemüse, GemüseprodukteRohes Obst / Gemüse Eindringtest Reifegrad, Festigkeit (Schale/Haut)

Druck- oder Eindringprüfung Festigkeit, HärteWarner-Bratzler-Scherprüfung Festigkeit, Bissverhalten

Erbsen, Bohnen, Mais Druckprüfung an Einzel-Proben FestigkeitExtrusionsprüfung mit OTMS-Zelle Festigkeit, Konsistenz, ExtrusionsarbeitScherprüfung mit Kramer-Scherzelle Festigkeit, Bissverhalten

Kartoffelsalat, Kartoffelbrei Extrusionsprüfung mit OTMS-Zelle (Locheinsatz) Festigkeit, Konsistenz, ExtrusionsarbeitWurst-, Fleisch- und FischprodukteFleischpasteten, Hackfleisch Extrusionsprüfung mit OTMS-Zelle Zähigkeit, Zartheit, ExtrusionsarbeitRohes Fleisch, Fisch, Scherprüfung mit Kramer-Scherzelle Scherfestigkeit, Zähigkeit, Zartheit,Meeresfrüchte BissverhaltenWürstchen Warner-Bratzler-Scherprüfung Knackigkeit, Schnittfestigkeit, BissverhaltenWurst Druck- oder Eindringprüfung, auch zyklischer Versuch Festigkeit, Härte

1.4 Beispiele für Lebensmittel & mögliche Prüfmethoden (Auswahl)

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Kramer ScherzelleDie Kramer Scherzelle simuliert einen einmaligen Biss anNahrungsmitteln und gibt Aufschlüsse über Biss-verhalten, Knusprigkeit und Festigkeit. Sie wird fürFleisch- und Fischprodukte, kleinstückiges Obst undGemüse sowie Cerealien und Snacks (z.B. Kartoffel-chips) verwendet.

Die 5 oder 10 Schneiden fahren mit konstanter Ge-schwindigkeit durch das eingelegte Probenmaterial,komprimieren, scheren und extrudieren es (die Boden-platte der Zelle ist geschlitzt). Die Prüfung wird an einerdefinierten Probenmenge durchgeführt. Durch diemehrfachen Schneiden wird an mehreren Stellengleichzeitig gemessen, damit werden lokale Textur-abweichungen ausgeglichen.

1.5 Zwick Roell Prüfwerkzeuge

Warner-Bratzler SchervorrichtungBeim Warner-Bratzler-Test wird die Probe von einerSchneide durchtrennt. Durch das Scherverhalten kanndie Zartheit/Zähigkeit von Fleisch- und Fischprodukten,die Knackigkeit von Würstchen oder das Bissverhaltenvon Backwaren bestimmt werden.

Für eher quaderförmige Proben empfiehlt sich diegerade Schneide, für runde Proben die Schneide mitKerbform.

Durch die gute Reproduzierbarkeit der Ergebnisse wirdder Versuch sehr häufig verwendet.

OTMS-ZelleDie OTMS-Zelle (Ottawa Texture Measuring System)prüft die Festigkeit der Produkte durch Kompression undExtrusion. So können bspw. Reifegrad, Zartheit,Knusprigkeit oder Extrusionsarbeit an einer definiertenProbenmenge bestimmt werden. Das Verfahren eignetsich vorrangig für Produkte, die sich gut extrudierenlassen, wie bspw. Dosengemüse, Frischkäse undFleischpasteten, wird aber auch für Extrudate undCerealien verwendet.

Durch unterschiedliche Extrusionsteller und Reduktions-einsätze für die Verringerung der Volumina lässt sich dieVorrichtung an unterschiedliche Probenmaterialienanpassen. Bei Verwendung der Abdichtplatte könnenreine Kompressionskräfte gemessen werden.

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Teigzug-VorrichtungDie Teigzug-Prüfung ist ein Zugversuch im Mikro-maßstab, bei dem bereits kleine Mengen an Mehl bzw.Teig ausreichen. Ermittelt werden Verarbeitungs-eigenschaften, Dehnbarkeit, Elastizität und Klebrigkeitvon Teigen und Gluten (Eiweissklebern).

So können verschiedene Mehle und Backzutatenmiteinander verglichen und Ihr Einfluss auf das Back-ergebnis bestimmt werden. Unterschiedliche Rezep-turen, Verarbeitungsarten, -zeiten und Zusatzstoffekönnen verbessert werden, um ein möglichst optimalesEndprodukt zu erhalten.

Die Vorrichtung wird auch zur Bestimmung der elasti-schen Eigenschaften von Kaugummi verwendet.

Multiple Rückextrusions-ZelleDie Fettkristall-Strukturen von Fetten wie Butter undMargarine werden in verschiedenen Verarbeitungs-prozessen schrittweise aufgebrochen. Diese Material-veränderung lässt sich durch das Work Softening oderdie Resthärte als Wert festhalten.

Der mehrfach gelochte Rückextrusions-Stempel extru-diert das Fett in mehreren Zyklen. Ermittelt wird dieZyklenanzahl, die für eine definierte Resthärte erforder-lich ist, oder die Resthärte nach definierter Zyklenanzahl.

Mit leicht geändertem Prüfablauf wird die Vorrichtungauch für Eiscreme, Frischkäse und gekochte Pastaverwendet.

3-Punkt BiegevorrichtungFür die 3-Punkt-Biegeprüfung wird die Probe auf zweiBiegeauflager aufgelegt und von einer Biegefinnezentrisch belastet. Der Abstand der Biegeauflager wirdan die Probe angepasst.

Der Versuch ist gut geeignet für spröde Produkte, dieaußerdem durch die Herstellung gleiche Proben-Dimen-sionen erhalten, z.B. Waffeln, Kekse, Schokoriegel oderauch Nudelprodukte.

Biege- und Bruchfestigkeit, Bruchneigung und Sprödigkeitermöglichen Rückschlüsse auf unterschiedliche Rezeptu-ren. Außerdem kann der Einfluss von Feuchtigkeit, Back-dauer und -temperatur sowie Verpackung und Lagerungauf die Produkteigenschaften untersucht werden.

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EindringstempelDiese Stempel werden meist für Eindringversucheeingesetzt, um die Härte von Lebensmitteln zu bestim-men. Diese Prüfungen sind verbreitet und finden beivielen Lebensmitteln Anwendung.

Wichtig ist die Auswahl des richtigen Stempels: Währendz.B. zylindrische Stempel über die Fläche Druckspannungund die Kanten/Mantelfläche Scherspannung erzeugen,wirken kugelige Stempel ganz anders: Zu Beginn derPrüfung wirken nur Vertikalkräfte, beim weiteren Eindrin-gen kommen mehr und mehr Horizontalkräfte dazu.

Zwick Roell bietet Eindringstempel in unterschiedlichstenFormen, Größen und Materialen an, und gerne auchnach Ihren speziellen Anforderungen.

Spezial-Stempel für Normprüfungen: Festigkeitvon Brot nach AACC, Gelfestigkeit/Bloom-HärteDie Prüfung der Festigkeit von Brot nach AACC 74-09ist ein Eindringtest mit zwei Zyklen, bei dem ein zylindri-scher Stempel definierte Brotscheiben auf 40% kompri-miert. Der CFV (Compression force value) wird bei einerStauchung von 25% ermittelt.

Die Gelfestigkeit nach Bloom (GME Monograph 2005,ISO 9665) wird von vielen Gelatineherstellern und-verarbeitern ermittelt. Die Bloomhärte ist die erforderli-che Masse um einen zylindrischen Stempel mit konstan-ter Geschwindigkeit 4 mm tief in die Gelatine zu drü-cken. Das Verfahren beinhaltet eine umfangreicheProbenvorbereitung in Spezial Bloom-Gläsern.

EinstichnadelDer Eindringtest, auch puncture test oderKraftpenetration genannt, wird häufig zur Überprüfungdes Reifegrads von Früchten und Gemüsen und derFestigkeit der Haut oder Schale verwendet.

Die Einstichnadel wird bis zu einer bestimmten Eindring-tiefe in die Probe gedrückt. Je nach Schale und Konsis-tenz des Fruchtfleisches entstehen markante Kurven.

ButterschneiderDieses Prüfwerkzeug wird für die Bestimmung derFestigkeit von Butter nach ISO 16305 eingesetzt. Dabeidurchtrennt der Edelstahldraht ein definiertes Butter-stück. Da die Prüfung sehr temperaturabhängig ist, wirdsie nach Norm im temperierten Wasserbad ausgeführt.

Der Butterschneider wird auch für die Ermittlung derSchnittfestigkeit von Käse, Eiern, Gemüse und Obstverwendet.

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Härteprüfung an Wurst- und FischproduktenFür Fisch, Fleisch- und Brühwurst hat Zwick Roellspezielle Härteprüfer entwickelt. Als Eindringkörper wirdein Druckzylinder mit einer großen Fläche verwendet.Durch die Ermittlung der Härte an Wurst oder derFrische von Fisch ist eine vergleichende Qualitäts-kontrolle durchführbar.

DruckstempelBeim Druckversuch ist die Probe kleiner als der Druck-stempel. Auch unter Druck darf sie nicht über dieKanten des Stempels heraustreten.

Der Druckversuch wird an brüchigen Proben durchge-führt um Bruchneigung, Frische, Festigkeit zu messen,z.B. an Bonbons und Kaffeebohnen oder an Obst auchzur Bestimmung des Stapelverhaltens.

An elastischen Produkten wie z.B. Brot, Kuchen, Käse,Fisch und Marshmallows wird der Versuch zyklisch ausge-führt: Die Probe wird zweimal bis zu einem bestimmtenGrad komprimiert und wieder entlastet. Das Kompressi-ons- und Entlastungsverhalten zeigt die Festigkeit, Klebrig-keit, den Reifegrad und visco-elastische Eigenschaften.

Kundenspezifische PrüfvorrichtungenSie haben ein Produkt mit herausragenden Eigenschaf-ten und möchten die am besten geeignete Prüfmethodeanwenden? Das erfordert ein einzigartiges Prüf-werkzeug. Zwick Roell entwickelt und baut für Sie daspassende Werkzeug für Ihr Produkt und Ihre Prüfung.Und auf Wunsch erhalten Sie mit einer kunden-spezifische Prüfvorschrift eine Software speziell für IhrenPrüfablauf und ihre Prüfergebnisse.

Temperier- und KlimakammernLebensmittel verändern ihre Eigenschaften in Abhängig-keit von Luftfeuchtigkeit und Umgebungstemperatur. Jenach Empfindlichkeit des Produkts kann eineVortemperierung erforderlich sein oder die Durchführungder Prüfung unter definierter, konstanter Temperatur,bspw. die Prüfung von Eiscreme bei Lagertemperatur von-20 °C, oder die Prüfung von Pizzakäse bei +80 °C.

Speziell für diese Anforderungen bietet Zwick Roell eineTemperierkammer passend für die Textur-Prüfmaschinezwicki oder separate Temperier- oder Klimakammernnach Ihren Bedürfnissen.

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2. Viskositätsmessung

ViskositätMit dem Begriff „Viskosität“ wird das Fließverhaltenflüssiger Systeme bezeichnet. Verschiebt man zweiFlüssigkeits-Schichten gegeneinander, so setzt dieFlüssigkeit dieser Bewegung einen Widerstand entgegen(Zähigkeit, innere Reibung), den man als Fließwiderstandbezeichnet. Bewegen sich verschiedene Flüssigkeits-schichten mit unterschiedlicher Geschwindigkeit, sotreten viskose Kräfte auf. Sie bewirken, dass schnellerfließende Schichten verlangsamt und langsamer fließen-de Schichten beschleunigt werden. Diese Vorgängegehorchen physikalischen Gesetzmäßigkeiten undlassen sich in Gleichungen definieren, wobeiinsbesondere Schergeschwindigkeit (Geschwindigkeits-gefälle) und Schubspannung eine Rolle spielen.Viskositäten sind immer temperaturabhängig.

Viskositätsmessungen werden beispielsweise durchge-führt, um einen pastösen Stoff hinsichtlich seiner Konsis-tenz zu optimieren oder um ihn für die Produktionslinieoptimal einzustellen.

In der Nahrungsmittelindustrie sind Joghurt (mit & ohneFruchtstücken), Saucen, Senf, Tomatenmark und Ölehäufig geprüfte Produkte.

Medizinische Gele, Farben, Emulsionen, Cremes undÖle sind Beispiele aus anderen Industrien.

Die Rückextrusions-Vorrichtung als Alternativezu RotationsviskosimeternZwick Roell bietet mit der Rückextrusions-Vorrichtungeine Alternative zu Rotationsviskosimetern an.

Das Prinzip der Rückextrusions-Vorrichtung basiert aufder Verdrängung des Prüfmaterials durch einen Ring-spalt zwischen Kolben und Zelle. Die Prüfmasse wird indie Zelle eingefüllt, der Kolben fährt in der Zelle nachunten und drückt damit das Material durch den Ring-spalt nach oben. Beim Zurückfahren des Kolbens fließtdas Material erneut durch den Ringspalt in den Raumunter dem Kolben zurück.

An einem vorgewählten Wegpunkt wird beim Hin- undRücklauf die auftretende Kraft gemessen. Aus gemesse-ner Kraftdifferenz und der Fließgeschwindigkeit derFlüssigkeit im Ringspalt berechnet sich die dynamischeViskosität.

Dieser Zyklus kann mit dem Zwick Roell-System beliebigoft mit frei wählbaren Schergeschwindigkeiten wieder-holt werden. Damit können Sie die Prüfung nicht nuroptimal an Ihr Prüfgut anpassen, sondern Sie erhaltenaußerdem mit einer einzigen Prüfung die Viskositätenüber das gesamte Schergefälle.

Bild 2: Aufgrund der einfachen Austauschbarkeit der Prüf-werkzeuge kann mit der ProLine Z0.5 auch die Viskositätsprüfungdurchgeführt werden

Bild 1: Die Zwick Roell Rückextrusions-Vorrichtung

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Bild 2: Viskositätsmessung direkt im Gebinde

Die Vorteile dieser Methode• Messungen sind auch direkt in den Gebinden der

laufenden Produktion möglich. Eine Vorbeanspruchungdes Materials durch Umfüllen wird damit ausgeschlos-sen.

• Strömungseinflüsse, die in Produktionsanlagen auftre-ten, können durch Veränderung von Ringspalt undGeschwindigkeit nachgebildet werden.

• Diese Methode ermöglicht auch Prüfungen an grob-stückigen Massen, wie Fruchtzubereitungen und FoodSystemen: Fruchtstücke oder größere Partikel werdennicht nach außen weggeschleudert, sondern mit demJoghurt/der Masse gemessen.

• Durch eine variabel einstellbare Anzahl der Prüfzyklenund die Möglichkeit für jeden dieser Zyklen die Scher-geschwindigkeit individuell zu erhöhen, erhalten Siemit einer Prüfung die Viskositäten über das gesamteSchergefälle.

• Prüfergebnisse an Newton’schen Flüssigkeiten korre-lieren mit den Ergebnissen aus Messungen mitRotationsviskosimetern. Bei Nicht-Newton´schenFlüssigkeiten erhalten Sie reproduzierbare, vergleich-bare Prüfergebnisse, meist mit empfindlicheren Aus-prägungen als bei den Rotationsviskosimetern.

Bild 1: In einer einzigen Prüfung werden die Viskositäten über dasgesamte Schergefälle ermittelt und dargestellt

Der Joghurt zeigt stets am 7. Tag nach der Produktion einenEinbruch in der Viskosität, verursacht durch Reifeprozesse.Das Rotationsviskosimeter konnte die Ergebnisse nicht indieser Deutlichkeit darstellen.

Das Plus obendrauf: testXpert® II Prüfvorschriftspeziell für die ViskositätsprüfungDie spezielle Standard-Prüfvorschrift enthält zahlreicheExtras speziell für die Viskositätsprüfung, wie z.B. eineautomatische Vorkonditionierung, Festlegung derZyklenanzahl und -geschwindigkeit, Auswahl der Ergeb-nisse etc.

Die Prüfsoftware ist übersichtlich und ermöglicht Ihnenumfangreiche Auswerte- und Darstellungsmöglichkeiten,sowie auch eine Graphikauswertung undProtokollierung.

Ausführlichere Informationen finden Sie in unsereranwendungstechnischen Information „Viskositäts-prüfung“, die wir Ihnen gerne zukommen lassen.

Bild 3: Auswertungsbeispiel für Viskositätsprüfung an Joghurt

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3. Verpackungsprüfung

3.1 Anforderungen an VerpackungenUrsprünglich dienten Verpackungen zum Schutz einesProdukts oder um es transportfähig zu machen. Heutemüssen sie zahlreiche weitere Anforderungen erfüllen, jenach Art und Zweck der Verpackung.

Beispiele für die Verwendung von Verpackungen:• Lebensmittel, Genussmittel, Getränke• Kosmetika• Arzneien• Chemikalien• Transportverpackungen (z.B. Paletten, Kisten)• Industrieverpackungen (z.B. Big Bags, Container,

Fässer)• Elektronische Geräte• Konsumgüter

Verpackungen haben einerseits einen großen Einflussauf die Qualität des Inhalts, andererseits fördern sie dieKaufentscheidung der Konsumenten. Beide Ziele zuerfüllen stellt die Produktentwicklung vor große Heraus-forderungen, vor allem bei Verpackungen für Nahrungs-mittel.

Für kein anderes Produkt werden so viele Neu- undWeiterentwicklungen an Verpackungen realisiert wie fürLebensmittel. Nanotechnologie, Convenience, bioabbau-bare Verpackungen, intelligente und aktive Systeme sindSchlagworte dazu.

Intelligente Systeme zum Beispiel zeigen Bedingungendes verpackten Lebensmittels und der Umgebung auf,Gas-Indikatoren detektieren das Überschreiten einerGaskonzentration im Verpackungsinnenraum. AktiveSysteme helfen die Haltbarkeit zu verlängern, z.B.besprühter Kunststoff, der Ethylen absorbiert oder eineFilterwirkung gegen Licht und Strahlung aus dem nahenUV-Bereich erzeugt.

Dazu kommt zunehmend der Wunsch nachConvenience: Die Verpackung soll gut handhabbar sein,leicht zu öffnen, wiederverschließbar oder sie soll direktohne Umfüllen in Mikrowellen erhitzt werden können.

Leichtes Öffnen und Herausdrücken von Inhalten istauch im Bereich der Kosmetika und Arzneimittel wichtig.Verpackungen für medizinische Geräte müssen zusätz-lich dicht sein und der Sterilisierung stand halten.

Da Verpackungen in Form und Material sehr unter-schiedlich sind, erfordert dies speziell angepasste, flexible

Vorrichtungen. Daher finden Sie im Folgenden lediglicheine beispielhafte Darstellung von Prüfwerkzeugen, dieeine Vorstellung der Prüfmöglichkeiten geben sollen.

Mögliche Anforderungen an Verpackungen

HerstellungQualität des angelieferten (Roh-)MaterialsGute Ver-/Bearbeitbarkeit, hoher Durchsatz möglichStabilität für den ProduktionsprozessTemperatur- und DruckbeständigkeitBedruckbarkeit, FaltbarkeitLebensdauer (z.B. Paletten)

Transport, Produktschutz, shelf lifeSicher und resistent gegen BeschädigungenStapelbarkeitLange Haltbarkeit für das ProduktBarriereeigenschaftenWechselwirkungen zwischen Verpackung und FüllgutDichtigkeitAktive / intelligente SystemeFrischesiegel / Schutz gegen Manipulation

MarketingAussehen, Haptik, GewichtGünstige Herstellung durch günstige Materialien

BenutzerfreundlichkeitEinfach zu öffnen und WiederverschließbarkeitConvenience-AspekteEinfache und vollständige EntleerbarkeitBedürfnisse älterer VerbraucherFrei von SchadstoffenWiederverwertbarkeit, Entsorgung

Bild 1: Verschiedene Verpackungen für Lebensmittel

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3.2 Zwick Roell PrüfwerkzeugeVerschiedene Eigenschaften von Verpackungen müssensichergestellt sein, dazu sind regelmäßige Materialprü-fungen erforderlich. Im folgenden sind die wichtigsten

mechanischen Prüfungen an fertigen Verpackungendargestellt. Informationen zu materialspezifischenPrüfungen finden Sie in den Branchen-ProspektenKunststoff, Metall, Papier oder Textil.

Druckversuch an Kunststoffbechern, Eimern,Schachteln, Dosen, Fässern und ähnlichenformstabilen VerpackungenDruckversuche dienen unterschiedlichen Zwecken, z.B.• Bestimmung des Stapelverhaltens

Für diesen Versuch gibt es je nach Norm und Materialunterschiedliche Vorgehensweisen. Einzelne odermehrere Verpackungen werden bis zum Versagenbelastet, woraus die maximale Stapelhöhe errechnetwerden kann. An Kunststoff-Bechern wird dieserVersuch auch mit komplett gefüllten Trays durchge-führt. Oder es wird eine bestimmte Last über einevorgegebene Dauer oder bis zum Versagen gehalten.

• Bestimmung der EigensteifigkeitDieser Versuch gibt Aufschluss für den Verarbeitungs-prozess von Verpackungen, da diese beim Verschlie-ßen (Aufdeckeln) mit einer bestimmten Kraft belastetwerden und diesen Arbeitsvorgang unbeschadetüberstehen müssen.

• ErmüdungsversucheMit einem Hystereseversuch wird untersucht wie oftein Eimer bei einer festgelegten Kraft belastet werdenkann bis er einbricht. In der Praxis geschieht dies beimBe- und Entlagern auf die Paletten. Dargestellt wer-den nicht jeder Be- und Entlastungszyklus sondernnur der 1., 100., 500., 1000. Zyklus.

Kundenspezifische PrüfvorrichtungenAuf Basis kundenspezifischer Anforderungen entwickelnund produzieren wir kurzfristig unterschiedlichste Prüf-werkzeuge und Vorrichtungen, die optimal für IhreVerpackungsprobe und -prüfung ausgelegt werden.

Zum Beispiel Prüfvorrichtungen zur Ermittlung derAusdrückkraft an Blisterverpackungen, Haltevor-richtungen für speziell geformte Verpackungsbehälteroder Prüfwerkzeug für die Ermittlung der Auszugskräftevon Weinflaschen-Korken.

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Tack-Schlaufentest zur Prüfung der Klebekraftvon KlebebändernAls Tack wird die Soforthaftung oder Anfangshaftungbezeichnet. Definiert ist sie als Kraft, die erforderlich istum eine Schlaufe des Klebebandes sofort nach demKontakt von einer genormten Oberfläche abzuziehen.

Ein einseitig mit Klebstoff beschichteter Probestreifenwird so gehalten, dass eine Schlaufe mit der Klebeflächenach außen gebildet wird. Die Prüfmaschine setzt dieSchlaufe auf der Prüfplatte auf. Sobald eine definierteKontaktfläche erreicht ist, wird die Schlaufe wiederabgezogen.

Diese Prüfung ist in der Finat-Testmethode Nr. 9 be-schrieben

90°- / 180°-AbziehversucheMit dieser Prüfung lassen sich Klebstoffeigenschaften, wieHaft- und Trennfestigkeit kontrollieren. Es gibt vielegenormte Schäl- oder Abziehversuche mit dem gleichenPrüfprinzip. Einige Beispiele: EN 1939, EN1719, DIN30646, DIN 55475, DIN 55477, FINAT Testmethode Nr. 2.

Der Grund für die große Anzahl ist, dass verschiedensteTrägermaterialien und Klebstoffe auf die unterschiedlichs-te Anwendungen abgestimmt sind.

Um die Haftfähigkeit verschiedener Materialienmiteinander vergleichen zu können, verwendet manPrüfplatten aus Glas oder nichtrostendem Stahl, miteiner genormten Oberfläche.

Ermittelt wird die Kleb- bzw. Haftkraft, die erforderlich ist,einen Klebestreifen kontinuierlich von einer Stahl- oderGlasplatte abzuziehen. Dazu wird die ermittelte Kraft inBezug zur Breite des Streifens gesetzt.

Wichtig ist häufig auch die Anfangshaftkraft: Die Eigen-schaft auf einer Oberfläche zu haften, und eine sofortigemessbare Abzugskraft herzustellen. Die Haftung aufeinem Trägermaterial erfolgt bei Berührung bzw. gerin-gem Kontakt ohne Einwirken einer Kraft.

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Abziehen von Deckel- oder Verschlussmaterial(Peel Test)Die Peelbarkeit formstabiler oder starrer Packmittel istabhängig von Materialkombination, Maschinen-parametern, Siegelnaht- und Aufreißgeometrien. Umdies zu optimieren werden die Peelkräfte mit einerspeziellen Deckelabziehvorrichtung geprüft. Der wich-tigste Wert dabei ist die Anrisskraft, aber auch dieGleichmäßigkeit der Siegelung.

Vorteil der Zwick Roell Deckelabziehvorrichtung ist, dasssich der Abziehpunkt immer in der Prüfachse befindet:Durch einen Schlitten wird die Probe automatischnachgeführt. Das sichert eine gleichmäßige undreproduzierbare Kraftmessung, da der Abzugswinkel von90° konstant beibehalten wird. Außerdem lässt sich dieVorrichtung durch ihre Bauweise flexibel auf Verpackun-gen verschiedenster Formen und Höhen einstellen.

WeiterreißversuchZum Weiterreißversuch an Kunststofffolien gibt es unteranderen die Normen ISO 34-1, ISO 6383-1, EN 495-2und DIN 53363. Der Versuch simuliert das Verhalten vonVerpackungsfolien beim Öffnen von Verpackungen.Beim Öffnen eines Folienbeutels soll die Einreisskraftetwa gleich hoch wie die Weiterreisskraft sein. Ist dieMaximalkraft bis zum Riss der Probe zu hoch, kann dieszur Folge haben, dass Folienbeutel nach dem Einrissschlagartig weiterreißen und der Inhalt ausgeschüttetwird. Das ideale Verhalten ist nicht leicht einzustellen, dader Weiterreißwiderstand (ebenso wie die Zugkraft) beiverstreckten Folien sehr richtungsabhängig ist.

Aufdrehen von Deckeln / TorsionsprüfungFür das Aufdrehen von Verschlussdeckeln wird einTorsionsantrieb in Verbindung mit einer linearen Achseeingesetzt. Bei dieser Prüfung können Anzugs- undLösemomente sowie die Leichtgängigkeit desVerschlussdeckels unter Berücksichtigung der Gewinde-steigung überprüft werden. Dies wird über eine entspre-chende testXpert® II Master-Prüfvorschrift realisiert.

Zwick Torsionsantriebe können ein- und mehrachsigeUntersuchungen durchführen, also eine Zug- oderDruckprüfung mit Torsion kombinieren. So können z.B.Sicherheitsverpackungen geprüft werden, die zumÖffnen ein gleichzeitiges Drücken & Drehen erfordern.

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Funktionsprüfungen an VerpackungenVerpackungen sind vielfältig, und auch ihre Funktion undihre Art zu öffnen. Da zudem selten eine Norm für diePrüfung vorliegt, werden individuelle Werte ermittelt.

Beispiele solcher Prüfungen:• Einstechen von Strohhalmen in Verbundkartons für

Getränke• Einstechen von vorperforierten Öffnungen• Öffnungskräfte von Ringpull-Dosen• Abreißen von Öffnungslaschen, bspw. von Deckeln• Ausreißen von Tragegriffen• Auf- und Abdeckelversuch mit Schnappverschlüssen• Betätigungskräfte an Pumpflaschen

Reine MaterialprüfungenAn den Basismaterialien Kunststoff, Papier und Metallwerden unterschiedlichste Materialprüfungen meist nachNorm durchgeführt. Ein paar Beispiele:

• Zugversuch an Folien zur Bestimmung des Span-nungs-Dehnungsverhaltens

• Bestimmung des Reibungskoeffizienten (COF)• Durchstichprüfung an elastischen Verpackungs-

materialien für die Ermittlung des Durchstich-widerstandes

• 4-Punkt-Biegeversuch zur Prüfung von ein- undmehrlagiger Wellpappe

Ausführliche Informationen zu reinen Materialprüfungenfinden Sie in den Branchen-Prospekten zum jeweiligenBasismaterial Kunststoff, Metall, Papier oder Textil.

SiegelnahtfestigkeitDie Bestimmung der Siegelnahtfestigkeit von Siege-lungen aus flexiblen Packstoffen wird z.B. nach derNorm DIN 55529 durchgeführt.

Die Prüfung ist ein Zugversuch an 15 mm breitenStreifen mit einem Abzugswinkel von 180°. DieSiegelung muss je nach Verwendung des Packstoffeseine bestimmte Festigkeit aufweisen.

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4. Textur-/Verpackungs-Prüfmaschinenund Komponenten

Die Prüfmaschinen von Zwick Roell sind durch denflexiblen Werkzeugwechsel für unterschiedlichste An-wendungen einsetzbar. So kann die gleiche Prüfmaschi-ne für Textur- und Verpackungsprüfungen verwendetwerden - das spart Platz.

Um für jede Anforderung die optimale Prüfmaschine zubieten, enthält das Zwick Roell Maschinenkonzept dreiBaureihen (siehe Tabelle rechts).

Über die Software testXpert® kann der Bediener wichtigeEinstellungen zum Prüfaufbau speichern:• Einspannlänge/Werkzeugabstand (wichtig für

reproduzierbare Ergebnisse)• Softwareüberwachte Bereichsgrenzen für die Traverse• Position der Traverse (auch wenn Maschine ausge-

schaltet wird)• Kraft- und Weggrenzen zum Schutz von Proben-

haltern und Prüfwerkzeugen

zwicki-Line• Platzsparende, einsäulige Prüfmaschine für Prüf-

kräfte bis 0,5 / 1 / 2,5 / 5 kN• Die Prüfmaschine ist zudem in 3 unterschiedlichen

Prüfraumhöhen erhältlich• Modulares System auch für anspruchsvolle Aufga-

ben• Sehr biegesteifes, patentiertes Aluminium-Strang-

pressprofil• Optionaler 2. Arbeitraum• Optional 500 Hz Online Messwertverarbeitung zur

Elektronik testControl (für aussagekräfte Prüfungenan brüchigen/spröden Proben)

ProLine• Zweisäulige Prüfmaschinen für einfache

Verpackungsprüfungen• Attraktiver System-Preis und 2 Wochen Lieferzeit

bei Bestellung von Produkten aus dem speziellenZubehörsortiment (ProLine Pur-Portfolio)

Allround-Line• Zweisäulige Prüfmaschinen für anspruchsvolle

Prüfaufgaben• Umfangreiche Möglichkeiten der Ausstattung:

Anschluss spezieller Sensoren, Mehrkanal-Mess-technik, 2. Arbeitsraum, und viele anderen Optionen

• Tisch-Prüfmaschinen mit dem extrem biegesteifen,patentierten Aluminium-Strangpressprofil

Bild 2: Die zwicki-Line Z0.5 TS ist das ideale Textur-PrüfgerätBild 1: zwicki Z2.5 TH mit Option 2. Arbeitsraum

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Bild 2: Eine kostengünstige Lösung für Standard-Prüfungen anVerpackungen: Zweisäulige ProLine Prüfmaschinen

Xforce KraftaufnehmerXforce Kraftaufnehmer erfüllen alle fünf Kriterien derGenauigkeitsklassen in einem sehr großen Messbereich.Ein Kraftaufnehmer vom Typ Xforce HP mit Fmax 500 Nbeispielsweise kann im Messbereich von 1 bis 500 Nverwendet werden und erfüllt dabei immer noch dieAnforderungen nach ISO 7500, Genauigkeitsklasse 1.Die typische Linearität der Kraftaufnehmer Xforce HP undXforce K ist sogar wesentlich genauer als die Norm fordert(relative Anzeigeabweichung <±0,25% ab 0,4% derNennkraft bzw. <±1 % ab 0,1% der Nennkraft).

Der große Messbereich erübrigt häufig die Anschaffungeines zweiten Kraftaufnehmers, wodurch Anschaffungs-und jährliche Kalibrierkosten entfallen.

Alle Xforce Kraftaufnehmer zeichnen sich durch einehohe Unempfindlichkeit gegen Querkräfte, Biege- undTorsionsmomente aus. Sie verfügen darüberhinaus übereine einzigartige automatische Identifikation durch dieElektronik:• Keine ständigen Kalibrierungen erforderlich• Einstell- und Kalibrierparameter sowie die Werksnummer

werden automatisch erkannt und können mit denPrüfdaten gespeichert und ausgedruckt werden

• Kraftgrenzen werden automatisch eingelesen

Jeder Kraftaufnehmer wird vor der Auslieferung zusammenmit der Prüfmaschine, ihrem Antrieb und der Elektronik alsgesamtes System kalibriert. Dadurch wird eine höchst-mögliche Genauigkeit der gesamten Messkette erreicht.

Xforce Kraftaufnehmer erhalten Sie nur bei Zwick Roell.

Diese Einstellungen werden mit dem Prüfablauf gespei-chert und ermöglichen dem Anwender den Prüfaufbau zuwechseln ohne erneute Einstellungen vornehmen zumüssen. Ein großer Vorteil, vor allem wenn Anwendungund Prüfwerkzeug häufig gewechselt werden. DasPrüfsystem bietet dadurch eine deutlich höhere Sicherheitfür Bediener und Prüfaufbau als vergleichbare Systemeanderer Hersteller.

Zwick Roell Prüfmaschinen sind derzeit die präzisestenPrüfmaschinen. Die Positionierung der Traverse ist extremwichtig für reproduzierbare Werte und für die Sicherheitdes Bedieners (siehe Tabelle auf der folgenden Seite).

Alle Prüfmaschinen haben robuste, langlebige, elektrome-chanische Industrieantriebe, durch die die Prüfmaschineweitere Vorteile erhält:• Extrem großer, stufenloser Geschwindigkeitsbereich• Sehr kleine und sehr große Geschwindigkeiten sind

einstellbar - unabhängig von der gewählten Prüfkraft(ab ca. 0,5 μm/min bis über 3000 mm/min)

• Hochgenaue und exakt reproduzierbareGeschwindigkeiten und Positionen ohneÜberschwingung minimieren Streuungen in denPrüfergebnissen

Bild 1: Für anspruchsvolle und komplexere Prüfaufgaben bietet dieAllround-Line vielfältige Möglichkeiten

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Einsäulige Prüfmaschinen - ideal für die Texturprüfung

Zweisäulige Prüfmaschinen - für größere Beanspruchungen

Übersicht über die PrüfmaschinenAnwendungen in der Textur-/Viskositäts-/Verpackungsprüfung erfordern meist Prüfkräfte unter 20 kN, daher habenwir an dieser Stelle nur Prüfmaschinen innerhalb dieses Bereichs dargestellt. Darüberhinaus bieten wir standard-mäßig Lastrahmen für Belastungen bis 2.000 kN - Informationen erhalten Sie gerne auf Anfrage.

Typ zwicki-LineZ0.5 TS/TN/TH Z1.0 TS/TN/TH Z2.5 TS/TN/TH Z5.0 TN

Max. Prüfkraft 0,5 kN, 50 kg 1 kN, 100 kg 2,5 kN, 250 kg 5 kN, 500 kgMax. Prüfraumhöhe 570/1070/1370 mm 570/1070/1370 mm 570/1070/1370 mm 1030 mmPrüfraumtiefe, ca. 100 mm 100 mm 100 mm 100 mmTraversenwegauflösung 0,0002 mm 0,0002 mm 0,0001 mm 0,00004 mmPositionier-Wiederholgenauigkeit ± 2 μm ± 2 μm ± 2 μm ± 2 μmAnzahl Arbeitsräume 1 / optional 2 1 / optional 2 1 / optional 2 1 / optional 2Traversengeschwindigkeit 0,001 ... 0,001 ... 0,001 ... 0,001 ...

3000 mm/min(2 2000 mm/min 1000 mm/min 600 mm/minGenauigkeit der eingestellten Geschwindigkeit (1 0,02 % 0,02 % 0,01 % 0,02 %Gewicht ca. 57/66/71 kg 57/66/71 kg 57/66/71 kg 70 kg

Typ ProLine Allround-LineZ005 Z010 Z020 Z005 Z010 Z020

Max. Prüfkraft 5 kN 10 kN 20 kN 5 kN 10 kN 20 kN500 kg 1000 kg 2000 kg 500 kg 1000 kg 2000 kg

Max. Arbeitsraumhöhe 570/1070 mm1050 mm 1050 mm 1045/1445/1795 oder 1025/1425/1785 mmArbeitsraumbreite 440 mm 440 mm 440 mm 440 oder 640 mmTraversenwegauflösung 0,039 μm 0,038 μm 0,018 μm 0,041 μm 0,027 μm 0,014 μmPositionier-Wiederholgenauigkeit ± 2 μm ± 2 μm ± 2 μm ± 2μmAnzahl Arbeitsräume 1 1 1 1 / optional 2Traversengeschwindigkeit 0,001 ... 0,001 ... 0,001 ... 0,0005 ... 0,0005 ... 0,0005 ...

500 mm/min 1000 mm/min 500 mm/min 3000 mm/min 2000 mm/min 1000 mm/minGenauigkeit der eingestellten Geschwindigkeit 0,05 %(1 0,05 %(1

Gewicht ca. 95/110 kg 135 kg 135 kg zwischen 150 und 250 kg

Kraftaufnehmer (Auswahl)Wir bieten Kraftaufnehmer mit max. Prüfkraft ab 5 N in vielen Kraftstufen, z.B. 10 / 20 / 50 / 100 / 200 / 500 N ...Beispiele für Genauigkeit und Auflösung der Kraftaufnehmer (in Verbindung mit Elektronik testControl):

Elektronik testControlMess-, Steuer- und Regelelektronik testControlMesswert-Erfassungsrate (intern) 500 Hz/ppsMesswert-Übertragungsrate (zum PC) 100 Hz/pps, 500 Hz/pps optional(3

Datenabtastfrequenz 320.000 Hz/ppsSchnittstellen Standard PC Schnittstelle (RS 232), USB optional

(3 Die Option 500 Hz Online Messwertübertragung wird in der Texturprüfung für brüchige/kurzbrechende Proben empfohlen

(1 Gemessen über einen Traversenweg von mindestens 1 mm. Der Wert gilt ab 0,5 mm/min bis zur maximalen Geschwindigkeit fürPrüfkräfte bis zur max. Prüfkraft der Prüfmaschine. Bitte wenden Sie sich an Zwick Roell für Anforderungen außerhalb dieses Bereichs.

(2 Standard bis 2000 mm/min, optional bis 3000 mm/min

Max. Nennkraft 5 N / 500 g 100 N / 10 kg 500 N / 50 kg 2,5 kN / 250 kgGenauigkeitsklasse 1 ab 0,02 N / 2 g ab 0,4 N / 40 g ab 1 N / 100 g ab 5 N / 500 gAuflösung besser als 0,00001 N / 0,001 g 0,0002 N / 0,02 g 0,001 N / 0,1 g 0,005 N / 0,5 g

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Prüfsoftware testXpert® IIZwick Roell hat mit testXpert® und testXpert® II einenStandard für intelligente Material-Prüfsoftware gesetzt.Sie profitieren von mehr als 80 Jahren Erfahrung in derMaterialprüfung und von mehr als 15.000 erfolgreichenInstallationen weltweit.

Durch die Modulbauweise erhalten Sie Ihre speziellePrüflösung, die jederzeit mit weiteren Funktionen ausge-baut werden kann.

testXpert® II zeichnet sich vor allem durch eine denkbareinfache und intuitive Bedienung aus. AusdrucksvolleSymbole und eine klare Menüstruktur ermöglichen eineschnelle Orientierung und reduzieren signifikant dieEinarbeitungsphase. Assistenten in der Software helfenTestabläufe und Protokolle einzurichten oder zu ändern.

Ohne zusätzliche Schnittstellenkarte können SietestXpert® II auf allen handelsüblichen PCs und Laptopsinstallieren. Zudem können Sie testXpert® II auf beliebigvielen Rechnern in Ihrem Unternehmen installieren undsomit von verschiedenen Stellen auf Ihre Daten zugrei-fen. So können auf PCs ohne Anbindung an einePrüfmaschine Prüfvorschriften vorbereitet oder Prüfseriennach der Prüfung aufgerufen und weiterverarbeitetwerden.

Nützliche Optionen (Auswahl)• Sprachumschaltung: Mit nur einem Mausklick kann

die Sprache gewechselt werden. Für internationaleTeams bedeutet das eine sprachunabhängige Bedie-nung der Prüfmaschine und wesentliche Ver-einfachung der Kommunikation.

• LIMS – integriertes Labor-Informationsmanagement-System. Die Software stellt eine flexible Datenbank fürdie Administration Ihrer Prüfergebnisse zur Verfügung.Sie können langfristige Statistiken generieren undProtokolle archivieren. Alle erfassten Daten sind aufjedem Prüfsystem in Ihrer Firma verfügbar.

• Ergebnis-Editor: Wenn Sie zusätzliche Ergebnisse zurAuswertung wünschen, bietet Ihnen der Ergebnis-Editor intelligente Assistenten um diese im Handum-drehen selbst zu erstellen.

• Export-Editor: Sie wollen Ihre Ergebnisse per ODBC inunterschiedlichste Datenbanken exportieren?(ODBC = Open database connection - wird für dieDatenübertragung zwischen verschiedenen Systemenverwendet) Oder als ASCII-Format abspeichern? Mitdieser Funktion erledigen Sie das alles ganz einfachper Mausklick. Ebenso die Übertragung ganzerProtokolle in Word, die Konvertierung in ein pdf, dasautomatische Versenden per e-mail ...

• Erweiterte Nachvollziehbarkeit gemäß FDA 21 CFRPart 11: Diese Funktion bietet alle erforderlichenWerkzeuge um zusammen mit organisatorischenVerfahrensabläufen die Anforderungen der FDA 21CFR Part 11 zu erfüllen. Alle Aktionen vor, währendund nach der Prüfung werden aufgezeichnet umErgebnisse nachvollziehbar zu machen und vorManipulationen zu schützen.

Bild 1: testXpert® II gibt eine schnelle und gute Übersicht über allePrüfergebnisse. Während einer Prüfung können Sie die Kurveonline auf dem Bildschirm verfolgen.

Bild 2: testXpert® II bietet für jede Anwendung Standard-Prüfvor-schriften, in denen der spezielle Prüfablauf, Ergebnisse und andereVoreinstellungen bereits enthalten sind

Zwick Roell AGAugust­Nagel­Str. 11D­89079 UlmTel. +49 7305 10 ­ 0Fax +49 7305 10 ­ 200info@zwickroell.comwww.zwickroell.com

Unternehmen der Zwick Roell AG

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Indentec Hardness Testing Machines Ltd.www.indentec.com

Messphysik Materials Testing GmbHwww.messphysik.com

GTM Gassmann Testing and Metrologywww.gtm­gmbh.com

Latzke Härteprüfung GmbHwww.latzke.de

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