Prüfsysteme fürLebensmittel und Verpackungen

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Die Zwick Roell AG - über ein Jahrhun-dert Erfahrung in der Materialprüfung

Die mechanisch-technologische Prüfung ist die ältesteDisziplin in der Materialprüfung. So stellten bereits im15. 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. Jahrhundert 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 vonGeräten, Maschinen und Systemen für die mechanisch-technologische Werkstoffprüfung. Lange vorher, nämlichim Jahr 1876 hatte Prof. Seger bereits ein chemischesLaboratorium als wissenschaftlich-technologischesBeratungsunternehmen für die Steine und ErdenIndustrie gegründet. Daraus entwickelte sich im Laufedes 20. Jahrhunderts die heutige Toni Technik alsführender Spezialist für Baustoffprüfsysteme. Hervorra-gende Leistungen erbrachte auch das UnternehmenMFL (Mohr & Federhaff), dessen Gründung schon 1870erfolgt war, und zu dessen Mitarbeitern übrigens CarlBenz zählte.

Seit 1992 bilden diese Firmen die UnternehmensgruppeZwick Roell, zu der in den folgenden beiden Jahren dieFirmen Dartec, Rosand, Kelsey und Indentec in Großbri-tannien hinzukam.

Im Juli 2001 wurde die Zwick Roell Unternehmens-gruppe in einer Aktiengesellschaft, der Zwick Roell AG,neu organisiert. Sie umfasst die Firmen Zwick, ToniTechnik, Indentec Ltd. und Zwick Roell Controllers Ltd.Diese Unternehmen liefern ein umfassendes Programmfür Material-, Bauteil- und Funktionsprüfungen - vommanuell bedienten Härteprüfgerät bis zum komplexenPrüfsystem für die prozessbegleitende Anwendung. Mitder Aufnahme des französischen Unternehmens AcmelLabo im Jahr 2002 wurde das Produktprogramm derZwick Roell AG um verschiedene Laborprodukte für dieZement-, Gips- und Kalkindustrie ergänzt.

Zwick verfügt über langjährige Erfahrung mit einerVielzahl von gelieferten Ausrüstungen. Sie wird durchdie ständige Kommunikation mit den Anwendern laufendergänzt. Auf dieser soliden Basis liefert das Unterneh-men ein breites Programm leistungsfähiger Produkte -von der wirtschaftlichen Standardmaschine bis zurspeziellen 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 nurdie Lieferung von Produkten. Bereits 1994 wurde dasUnternehmen nach DIN EN ISO 9001 zertifiziert undbürgt damit für gleich bleibend hohe Produkt- undServicequalität. Mit akkreditierten DKD(1- bzw. UKAS(2-Kalibrierlaboratorien sind die Firmen der Zwick Roell AGaußerdem autorisiert, Prüfeinrichtungen zu überprüfenund zu kalibrieren und dies mit international anerkanntenZertifikaten zu dokumentieren.

(1 DKD: Deutscher Kalibrier-Dienst(2 UKAS: United Kingdom Accreditation Service

Bild 1: Zwick Hauptgebäude

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3333333

1. Lebensmittelprüfung

1.1 Allgemeines zur Lebensmittelprüfungund Begriffsdefinition

Lebensmittel sind die rohen oder bearbeiteten Grund-stoffe unserer Ernährung. Es gibt tierische und pflanzli-che Nahrungsmittel.

Tierische Nahrungsmittel sind Fleisch, tierische Fette,Milch, Eier und die daraus bereiteten Nahrungsmittel,wie Käse, Butter, Wurst, Konserven.

Pflanzliche Nahrungsmittel sind die Körnerfrüchte(bzw. die daraus bereiteten Mehle und Backwaren), Obst,Nüsse, Gemüse, Stärkefrüchte (Kartoffeln, Sojabohnen,

usw.) und die daraus bereiteten Präparate und Konserven.Neben den Lebensmitteln gibt es auch noch Genussmittel,diese sind im Unterschied zu den Lebensmitteln, Stoffe vongeringem oder keinem Nährwert, die nicht der Ernährungdes menschlichen Körpers dienen, sondern über dasZentralnervensystem eine anregende Wirkung, z. T. eineSteigerung der körperlichen und geistigen Leistungen,zur Folge haben. Zu den Genussmitteln gehören Stoffewie Tabak, Kaffee, Tee, Cola und alkoholhaltige Getränke.

Lebensmittel haben je nach Art, Zusammensetzung,Rezeptur und Aggregatzustand unterschiedlichste“Materialeigenschaften”, die die rheologischen, viskosenund Textur-Eigenschaften eines Lebensmittels imwesentlichen bestimmen.

Inhalt

1. Lebensmittelprüfung .............................................................................................................................................. 31.1 Allgemeines zur Lebensmittelprüfung und Begriffsdefinition ............................................................................... 31.2 Übersicht: Lebensmittel und typische Prüfverfahren ......................................................................................... 61.3 Typische Messkurven aus der Lebensmittelprüfung mit Ergebnisbeschreibung ................................................. 81.4 Zwick Roell Prüfeinrichtungen mit Anwendungsbeispielen ................................................................................. 9

2. Verpackungsprüfung ............................................................................................................................................ 152.1 Allgemeines zur Verpackungsprüfung ............................................................................................................. 152.2 Zwick Roell Prüfeinrichtungen mit Anwendungsbeispielen ............................................................................... 16

3. Prüfmaschinen .................................................................................................................................................... 233.1 Lastrahmen ................................................................................................................................................... 233.2 Meß-, Steuer- und Regelsysteme .................................................................................................................. 263.3 Prüfsoftware testXpert® ............................................................................................................................................................................................................................... 273.4 Kraftaufnehmer .............................................................................................................................................. 293.5 Prüfeinrichtungen und Prüfwerkzeuge ............................................................................................................ 293.6 Temperier- und Klimakammern ...................................................................................................................... 313.7 Längenänderungsaufnehmer ......................................................................................................................... 31

Bild 3: Gelatine

Bild 2: Optische und sensorische Pizzaprüfung

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RheologieDie rheologischen Eigenschaften eines Lebensmittelskönnen wie folgt definiert werden: Rheologie ist dieWissenschaft vom mechanischen Verhalten der flüssi-gen, pastenartigen und plastischen Stoffe bei ihrerVerformung.

Eine eher technische Definition von Rheologie ist dieRelation zwischen Spannung und Dehnung bzw. dasMaterialverhalten, das durch Spannung, Dehnung undZeiteffekte ausgedrückt wird.

Tscheuschner schreibt zu den grundlegendenrheologischen Eigenschaften: Lebensmittel dienen alsNahrung des Menschen und müssen rheologischeEigenschaften besitzen, die den Anforderungen desAbbeissens, Kauens, Schluckens genügen und dabeiSinneseindrücke hervorrufen, die als Textur der Lebens-mittel bezeichnet werden und eine sensorische Qualitätdarstellen.

Rheologische Untersuchungen können sehr vielfältigsein und haben oftmals unterschiedlichste Ursachen.So werden heutzutage Prüfungen an Lebensmittel u. a.aus folgenden Gründen durchgeführt:

• Bewertung der Qualitäts- und Verarbeitungs-eigenschaften von Lebensmittelrohstoffen

• Kennzeichnung der Struktur und strukturellerÄnderungen im Verlauf technologischer Prozesse

• Rheologische Prozesskontrolle für rheologisch relevan-te Zustandsänderungen

• Prozessgestaltung und Anlagenberechnung fürrheologisch relevante Prozesse

• Erzeugung von Lebensmitteln mit einer gefordertenTextur

• Qualitätskontrolle der Fertigprodukte bezüglichrheologischer Eigenschaften und Textur

TexturTextur sind die Merkmale eines Lebensmittels, die auseiner Kombination von physikalischen Eigenschaftenund den wahrgenommenen Eindrücken wie Berührung(einschliesslich dem Mundgefühl), Aussehen und akusti-schem Verhalten festgestellt werden können. Dabeihaben Größe, Form, Anzahl und Zellstruktur desLebensmittels entscheidenden Einfluß auf die Textur-eigenschaften.

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

Bild 5: Viskositätsprüfung an Senf

Bild 4: „Zwick penetrates the food market!“

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Textur- und Viskositätsprüfung an LebensmittelnDie Lebensmitteltextur beschreibt die physikalischeBeschaffenheit eines jeweiligen Lebensmittels, die sichaus dem Strukturaufbau ergibt und durch mechanischeVerformung ermittelt wird.

Textureigenschaften sind abhängig von der aufgebrach-ten Belastung, dem Zusammenbruch der Molekular-struktur und den Fliesseigenschaften unter Krafteinfluss.Sie werden als Funktion der Zeit, Masse und Verformungdargestellt.

Viskosität kann als die innere Reibung einer Flüssigkeit,oder der Neigung einer Flüssigkeit entgegen dasFliessen bezeichnet werden.

Die Rheologie befasst sich mit beiden Teilbereichen derLebensmittel Technologie, der Viskositäts- und Textur-prüfung. Der Unterschied zwischen Textur und Viskositätfindet sich in den zugrundeliegenden Materialien. DieTextur wird an festen Lebensmitteln gemessen, Viskosi-tät wird an flüssigen bzw. pastösen Lebensmittelngemessen.

Textureigenschaftenvon Nahrungsmitteln

Härte

Zusammenhalt,Kohäsion

Elastizität

Klebrigkeit

Viskosität

Sensorische Bezeich-nung von Nahrungs-mitteleigenschaften

weichfesthart

krümeligknackigspröde

plastischelastisch

haftendklebrigzähklebrig

dünnflüssigdickflüssig

Bild 6: Prüfungen an Lebensmitteln sind von der Praxis abgeleitet

Bild 7: Mit Zwick Prüfwerkzeugen können Sie Lebensmittel allerKategorien prüfen

Tabelle 1: Textureigenschaften mit entsprechenden sensorischenBezeichnungen von Nahrungsmitteln

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1.2 Übersicht: Lebensmittel und typische Prüfverfahren

Tabelle 2: Übersicht der Prüfverfahren (1 American Association of Cereal Chemists

Lebensmittel Prüfungsart Werkzeug/Prüfeinrichtung SensorischeEigenschaft

Brot und BackwarenBrot Druck-, Kompressionstest Prüfeinrichtung, Festigkeit

Eindringprüfung Druckstempel (AACC(1 74-09:Zylinderstempel Ø 36 mm)

Kuchen, Gebäck, Kekse, Eindring-, Biege-, Druckstempel (Kugel), Festigkeit, Härte,Waffeln Scherprüfung 3-Punkt-Biegeeinrichtung, Bruchfestigkeit

Warner-Bratzler PrüfeinrichtungCroutons Druckprüfung Kompressionstest Prüfeinrichtung, Härte, Knusprigkeit

OTMS Prüfeinr. mit Stab-SchneidenTeige Zug-, Druckprüfung Teig-Zug Prüfeinrichtung, Elastizität, Klebrigkeit

Kompressionstest Prüfeinrichtung,Salzgebäck (Knabber- Druck-, Biegeprüfung Kompressionstest Prüfeinrichtung, Biege-, Bruchfestigkeit,gebäck, z.B. Salzstangen) OTMS Prüfeinr. (Stab-Schneiden), Knusprigkeit

3-Punkt-BiegeeinrichtungErdnussflips Druck-, Kompressionstest Prüfeinrichtung, Knusprigkeit, Härte

Extrusionsprüfung Kramer Scher-Test PrüfeinrichtungChips, Reiscracker Druck-, Kompressionstest Prüfeinrichtung, Knusprigkeit, Härte

Extrusionsprüfung OTMS Prüfeinr. mit Stab-SchneidenNudel- und ReisprodukteGekochte Spaghetti Scher-, Druckprüfung Scher- und Druckprüfeinrichtung Härte, Klebrigkeit,

(Klebrigkeitsprüfung) (AACC(1 66-50) FestigkeitRohe Nudelprodukte Biegeprüfung 3-Punkt-Biegeprüfeinrichtung Biege-, BruchfestigkeitGekochte Gnocchi Druckprüfung Druckeinrichtung Härte, Festigkeit,

KlebrigkeitGekochte Nudelprodukte Druckprüfung Warner-Bratzler Prüfeinrichtung Härte, Festigkeit,

Kompressionstest Prüfeinrichtung KlebrigkeitGekochter Reis Druckprüfung Kompressionstest Prüfeinrichtung Härte, Festigkeit,

KlebrigkeitMilchreis Eindringprüfung Druckstempel (Zylinder) FestigkeitSüssigkeitenFrühstücks-Cerealien Kompressionsprüfung OTMS Prüfeinrichtung mit Knusprigkeit, Härte

AbdichtplatteKaugummi-Dragees, Druckprüfung Messerschneide Härte, (Schneid-)

Kau-Bonbons ZähigkeitKaugummi Zugprüfung Teig-Zug Prüfeinrichtung ElastizitätEiscreme Eindringprüfung Druckstempel (Kugel) FestigkeitSchokoriegel Druck-, Kompressionstest Prüfeinrichtung, Härte, Festigkeit,

Extrusionsprüfung Kramer Scher-Test Prüfeinrichtung KnusprigkeitSchokoladencreme Eindringprüfung Druckstempel (Kugel, Pyramide) Festigkeit,

Streichbarkeit, HärteSchokolade (Rohmasse) Viskositätsprüfung Rückextrusionstest Prüfeinrichtung Viskosität, Konsistenz

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Lebensmittel Prüfungsart Werkzeug/Prüfeinrichtung SensorischeEigenschaft

MilchprodukteButter, Margarine Schneid-, Streich-, Butter-Schneideinrichtung, Festigkeit,

Eindringprüfung Druckstempel (Kugel, Pyramide) Streichbarkeit, HärteStreichkäse, Weichkäse Streich-, Druckstempel (Kugel, Pyramide) Streichbarkeit,

Eindringprüfung Festigkeit, HärteHartkäse Eindringprüfung Druckstempel (Kugel, Zylinder) HärteJoghurt, Mousse, Eindringprüfung, Druckstempel (Zylinder), Festigkeit (Oberfläche),Erdnussbutter Viskositätsprüfung Rückextrusionstest Prüfeinrichtung ViskositätSaucen, Pasten, Gelees, Öl, ...Mayonnaise, Senf, Ketchup, Viskositätsprüfung Rückextrusionstest Prüfeinrichtung Viskosität, KonsistenzSpeiseöl, Marmelade, HonigMayonnaise, Senf, Ketchup, Eindringprüfung Druckstempel (Zylinder) Festigkeit, KonsistenzSpeiseöl, Marmelade, HonigGelatine Druckprüfung nach Bloom Eindringstempel (Ø 1/2") Bloom Härte

BloomObst, GemüseÄpfel, Birnen Eindringprüfung Druckstempel (Kugel, Zylinder), Festigkeit, Härte

Eindringtest PrüfeinrichtungTrauben, Beerenfrüchte Eindringprüfung Eindringtest Prüfeinrichtung Oberflächenhärte,

Druckstempel (Zylinder) ElastizitätKartoffeln Scherprüfung Warner-Bratzler Prüfeinrichtung Festigkeit, ScherarbeitKartoffelsalat, Kartoffelbrei Extrusionsprüfung OTMS Prüfeinrichtung mit Extrusionsarbeit,

Locheinsatz FestigkeitErbsen Druckprüfung, Eindring- Kompressionstest, Eindringtest, Festigkeit (Oberfläche),

prüfung, Scherprüfung Kramer Scher-Test Prüfeinrichtung HärteMais Druckprüfung, Kompressionstest Prüfeinrichtung, Festigkeit, Härte

Scherprüfung Kramer Scher-Test PrüfeinrichtungBohnen Extrusionsprüfung OTMS Prüfeinrichtung mit Extrusionsarbeit,

Stab-Schneiden FestigkeitEssiggurken, Eingemachtes Scherprüfung Kramer Scher-Test Prüfeinrichtung Festigkeit,

ScherfestigkeitWurst- Fleisch und FischprodukteHühnchen Scherprüfung Warner-Bratzler Prüfeinrichtung, Scherfestigkeit,

Kramer Scher-Test Prüfeinrichtung ZähigkeitKrabben Scherprüfung Kramer Scher-Test Prüfeinrichtung ScherfestigkeitFleisch, Fisch Scherprüfung, Warner-Bratzler Prüfeinrichtung, Scherfestigkeit,

Eindringprüfung Druckstempel (Zylinder) ZähigkeitWiener Würstchen Eindringprüfung, Eindringtest Prüfeinr. (Nadel), Knackig,

Scherprüfung Warner-Bratzler Prüfeinrichtung ScherfestigkeitWurst Eindringprüfung, Druckstempel (Zylinder, Kugel) Festigkeit,

Scherprüfung Warner-Bratzler Prüfeinrichtung ScherfestigkeitTierfutterDosenfutter Extrusionsprüfung OTMS Prüfeinrichtung mit Extrusionsarbeit

Stab-SchneidenTrockenfutter Druckprüfung, Kompressionstest Prüfeinrichtung, Härte, Festigkeit

Eindrückprüfung Druckstempel (Zylinder)

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F11

F12

F13

F14

Fv

- Fv

F15

s11 s12 s13 s14s15s16 s20 s21 s24s25s26

F23

F24

Fv

- Fv

F25

S11

S21

E11 E12

E13E14

E21 E22

E23E24

1.3 Typische Messkurven aus derLebensmittelprüfung mitErgebnisbeschreibung

Englisch Deutsch Versuchsergebnis

Modulus Steigung s11, s21

Specimen height Probenhöhe H0

Fracturability Bruchneigung F11

Brittleness Sprödigkeit F11 - F12

Hardness Härte F13

Indentation Stauchweg S13

Cohesion strength Bindekraft F15

Adhesiveness Klebneigung E13 + E14

Springiness Rückfederung (S23-S20) / (S13)Gumminess Zäh-elastisch, klebrig F13 * (E21 + E22) / (E11 + E12)Chewiness Kauverhalten F13 * (E21 + E22) / (E11 + E12) * (S23-S20) / (S13)

Erster Zyklus Zweiter Zyklus

Bild 8: Typische grafische Auswertung einer Texturprüfung mit 2 Zyklen, mit Einzel-Meßwerten des testXpert®-Texturanalyse-Programms

Kraft Kraft

Tabelle 3: Meßergebnisse des Zwick-Prüfprogramms zur Texturanalyse

Weg Weg

In der folgenden Tabelle und der beispielhaft dargestell-ten Messkurve (Kraft-Weg-Diagramm) eines typischenTexturversuchs, sind die wesentlichen Kenngrössen, diezur Bestimmung von Lebensmitteln entscheidend sinddargestellt.

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1.4 Zwick Roell Prüfeinrichtungen mitAnwendungsbeispielen

Rückextrusionstest PrüfeinrichtungRückextrusionstestBeim Rückextrusionstest wird ein Stempel in flüssigemProbenmaterial auf- und abbewegt. Die gemessenenKräfte kennzeichnen bei definierten Geschwindigkeitendie Viskosität.

Aufbau & VersuchsdurchführungDie Rückextrusionszelle besteht aus einem zylindrischenGefäß und einem ebenfalls zylindrischen Druckstempel.Das Gefäß wird am Maschinentisch befestigt um einAnheben beim Rückfahren zu verhindern. Ein bestimm-tes Volumen (mind. 75% des Gefäßvolumens) desProbenmaterials wird in die Zelle eingefüllt. Der Stempeldringt mit definierter Geschwindigkeit in die Probe einund fährt bis auf eine vorher festgelegte Position. Wenndiese Position erreicht ist, fährt der Stempel wieder aufseine Ausgangsposition zurück. Während dieser Bewe-gung fliest das Probenmaterial durch einen Ringspaltzwischen Becher und Kolben in den jeweils anderenBecherbereich. Über die notwendige Kraft lassen sichAussagen zur Viskosität machen.

Kramer Scher-Test PrüfeinrichtungKramer Scher-TestDie Kramer Scher-Zelle wurde 1959 von Kramer & Twiggentwickelt und ist eine der gebräuchlichsten Versuchs-anordnungen im Bereich der Lebensmittelprüfung.Sie simuliert näherungsweise den einmaligen Biß vonvorzerkleinerten Nahrungsmitteln.

Aufbau & VersuchsdurchführungDie Kramer Scher-Zelle besteht aus einer Box, derenBoden schlitzförmige Öffnungen hat, in die das Proben-material gefüllt wird. Die rechteckigen Schneidenwerden über Führungen unten seitlich fixiert (die KramerScher-Zelle gibt es in 2 Ausführungen, mit 5 oder mit10 Schneiden). Die Zelle wird auf eine Grundplattformmontiert, so daß unten ein Freiraum bleibt, in demherausgedrücktes Probenmaterial gut aufgefangenwerden kann. Der Vorteil der Kramer Scher-Zellebesteht darin, daß nicht nur an einer Stelle gemessenwird, sondern an 5 bzw. 10 Stellen gleichzeitig. Dadurchwerden lokale Texturabweichungen ausgeglichen. DieSchneiden fahren mit konstanter Geschwindigkeit durchdas eingelegte Probenmaterial, komprimieren undscheren das Probenmaterial bis dieses durch den Bodender Zelle gedrückt wird. Als Ergebnis erhält man denKraft-Weg- bzw. Kraft-Zeit-Verlauf, mit dem sich Rück-

Anwendungsbereich• Prüfung der Viskosität, Konsistenz oder Kohäsion von

flüssigen und pastösen Massen, z.B. Joghurt, Pud-ding, Senf, Tomatenmark, Öle

schlüsse auf das Kauverhalten, die Knusprigkeit oder dieFrische der Probe ergeben.

Anwendungsbereich• Näherungsweise Simulation eines einmaligen Bisses

von zerkleinerten Nahrungsmitteln• Texturverhalten von kleinstückigen Obst- und

Gemüseprodukten, Cerealien, etc.

Bild 9: Viskositätsprüfung anKetchup mit der Rück-extrusionstest Prüfeinrichtung

Bild 10: Scherprüfung an Cerealien mit der5-schneidigen Kramer Scher-Test Prüfeinrichtungzur Ermittlung der Knusprigkeit

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OTMS PrüfeinrichtungOttawa Texture Measuring System (OTMS) TestEntwickelt wurde die Ottawa Texture Messung vomEngineering Research Service of Agriculture, Canadaunter P. Voisey, 1971. Der Versuch simuliert das Kau-verhalten durch die Kompression und Verdrängung derProbe.

Aufbau & VersuchsdurchführungDie OTMS-Zelle besteht aus einem rechteckigenBehälter mit offenem Boden, in den verschiedeneEinsätze eingebaut werden können. Hierzu gibt esunterschiedliche Einsätze (siehe Bild 11), z.B. mitStab-Schneiden, mit Lochmaske, mit Draht-Schneidenoder einen geschlossenen Einsatz (Abdichtplatte). Einrechteckiger oder runder Stempel drückt das Proben-material durch die verschiedenen Einsätze. Die OTMS-Zelle gibt es in Ausführungen mit unterschiedlichenVolumina (abhängig von den jeweiligen Reduktions-einsätzen bzw. den eingesetzten Stempeln).Der Stempel bewegt sich mit konstanter Geschwindig-keit (z.B. 200 mm/min) nach unten, komprimiert dieProbe und drückt sie durch den Einsatz. Als Ergebniserhält man den Kraft-Zeit- oder Kraft-Weg-Verlauf. Ausder Art der Kurve können Parameter wie z.B. die

Knusprigkeit, die Härte, der Reifegrad oder dieExtrusionsarbeit bestimmt werden.

Anwendungsbereich• Bestimmung der Härte/Zartheit von Gemüse• Bestimmung der Härte/Knusprigkeit von Müsli,

Cornflakes etc.• Näherungsweise Simulation des Kauverhaltens durch

Kompression und Verdrängung der Probe

Warner-Bratzler Test PrüfeinrichtungWarner-Bratzler TestDer Warner-Bratzler Test wurde 1932 vonL.J. Bratzler an der Masters Thesis Kansas StateUniversity Manhattan entwickelt und ist seit den 50erJahren in Gebrauch. Der Versuch gibt Aufschluss überdie Zartheit/Zähigkeit von Fleisch- und Fischproduktenund Backwaren.Die Schneide simuliert die Ecken von Zähnen beim Biß.Duch die gute Reproduzierbarkeit der Ergebnisse wirdder Versuch sehr häufig benutzt und dient als eine Art„Standard”.

Aufbau & VersuchsdurchführungDie Warner-Bratzler Test Prüfeinrichtung besteht auseiner geschlitzten Platte, auf die runde oder auchrechteckige Proben gelegt werden können, und zu-sätzlichen Schneiden. Die Schneiden (gerade Schneidefür rechteckige Proben oder Schneide mit Kerbform fürrunde Proben) haben eine Dicke von 3 mm. Die Probewird auf die Grundplatte gelegt und die Schneide fährtmit konstanter Geschwindigkeit nach unten und durch-trennt die Probe. Als Ergebnis erhält man den Kraft-Weg- oder Kraft-Zeit-Verlauf, aus dem das Scher-verhalten ersichtlich ist.

Anwendungsbereich• Näherungsweise Simulation des Bißverhaltens

(„Eckzähne”) bei Fisch, Fleisch, Backwaren• Bestimmung der Zartheit/Zähigkeit von Fleisch- und

Fischprodukten• Bestimmung des Scherverhaltens von Backwaren

Bild 11: OTMS-Extrusionsprüfung an Frischkäse

Bild 12: Warner-Bratzler Test mitgekerbter Schneide an Salami,zur Simulation des Bissverhaltens

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Kompressionstest PrüfeinrichtungKompressionstestMit dem Kompressionstest wird u.a. das Stapelverhaltenvon Obst simuliert. Der Test eignet sich außerdem zurÜberprüfung der Frische (Alterungsverhalten) von Brotoder von Früchten, Käse, Fisch u.a.

Aufbau & VersuchsdurchführungDer Versuchsaufbau besteht aus einer Grundplattesowie einem Druckstempel. Es ist darauf zu achten,dass die Probe kleiner als der Druckstempel ist. DieProbe wird bis zu einem bestimmten Grad komprimiertund (im zyklischen Versuch) wieder entlastet. In einerKraft-Weg- bzw. Kraft-Zeit-Messung werden Kompressi-ons- und Entlastungsverhalten aufgezeichnet. Darauskönnen Rückschlüsse auf die Rezeptur, Frische oderReifegrad der Produkte gezogen werden.

Anwendungsbereich• Prüfung von Brot, Früchten, Käse, Fisch• Testen der Druckempfindlichkeit von Produkten,

die gestapelt gelagert werden

Eindringtest PrüfeinrichtungEindringtestDer Eindringtest, auch „puncture test“ oder „Kraft-penetration“ genannt, wurde erstmals 1925 zur Beurtei-lung von Gelatinemassen verwendet. Mittlerweile wird ervermehrt zur Überprüfung des Reifegrads von Früchtenund Gemüsen verwendet.

Aufbau & VersuchsdurchführungDer Eindringkörper (Nadel) wird bis zu einer bestimmtenEindringtiefe in die Probe gedrückt.Der Kraft-Weg- und Kraft-Zeit-Verlauf werden aufge-zeichnet. Die Kraft steigt zunächst stark an. Sobald dieNadel in die Probe eindringt, nimmt die Kraft wieder ab,da die Schale (größte Festigkeit) durchdrungen wurde.Aus der aufgezeichneten Kurve läßt sich der Frischegradablesen.

Anwendungsbereich• Bestimmung des Frischegrades bei Früchten

und Gemüse• Bestimmung der Frische von Backwaren

Bild 13: Druckprüfung an Hartkäse,zur Ermittlung des Reifegrades

Bild 14: Eindringprüfung an Obst, zurErmittlung des Frischegrades

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ButterprüfeinrichtungButterschneidtestDieser Test dient zur Bestimmung der Streichfähigkeitund Festigkeit von Butter oder Käseproben nachDIN 10331 / ISO 16305. Ein Edelstahldraht mit Durch-messer 0,3 mm durchtrennt einen Butterblock, dabeiwird die benötigte Kraft von der Prüfmaschine aufge-nommen. Die Prüfung ist stark temperaturabhängig undsollte nur unter definierten Temperaturen durchgeführtwerden (siehe Temperiereinrichtung, Seite 14, Bild 21).

Aufbau & Versuchsdurchführung:Ein kompletter Block Butter (500g) wird auf die univer-selle Arbeitsplattform plaziert. An der Fahrtraverse derPrüfmaschine ist der Schneidbügel befestigt, der denkompletten Butterblock durchtrennt. Beim Durchtren-nen der Butter wird die benötigte Kraft aufgenommen.Über den Kraft-Weg-Verlauf können Aussagen zuButtereigenschaften wie Härte und Streichfähigkeitgetroffen werden.

Anwendungsbereich:• Bestimmung der Härte und Schneidfähigkeit von

Butter• Bestimmung der Härte und Schneidfähigkeit von

Käse, Eiern, Gemüse, Obst

Bild 15: Teig-Zug Prüfung zurErmittlung der Verarbeitungs-eigenschaften von Teigen

Bild 16: Butterschneidtestnach ISO 16305

Teig-Zug PrüfeinrichtungTeig-Zug TestDer Teig-Zug Test wird an Teigen und Gluten(Eiweissklebern) durchgeführt. Die spezielle Teig-ZugPrüfeinrichtung ermöglicht Teig- und Backwarenherstel-lern Materialeigenschaften von Teigen zu bestimmen.So können Aussagen zur Elastizität und Festigkeitunterschiedlicher Teige und Kleber gemacht werden.Durch die maschinelle Prüfung von Teigen könnenmeßtechnisch belegte Aussagen zu Teigeigenschaftengemacht werden. Unterschiedliche Rezepturen,Verarbeitungsarten und –zeiten als auch Zusatzstoffekönnen verbessert werden, um ein möglichst optimalesEndprodukt zu erhalten.Eine zunehmend automatisierte Teigverarbeitung benö-tigt möglichst konstante Produkteigenschaften, aufwelche die jeweiligen Maschinenparameter eingestelltwerden. Durch eine ständige Überwachung dieserEigenschaften mittels der Teig-Zug Prüfeinrichtungkönnen sowohl Produktqualität als auch Verarbeitungs-prozesse optimiert werden.

Aufbau & VersuchsdurchführungDie Teig-Zug Prüfeinrichtung besteht aus einem Proben-tisch, auf dem die Teigprobe gehalten wird und einemZughacken, zur Verformung der Probe. Zur Herstellungidentischer Proben (Teigsträngen), wird eine Probenvor-bereitungseinheit verwendet.Probenvorbereitung: Ca. 200 bis 300 g Teig wird in diespeziell mitgelieferte Probenvorbereitungseinheit gefüllt.Durch Kompression werden mehrere identische Proben-

streifen geformt, die mit Hilfe eines Papierstreifens in derPrüfeinrichtung platziert werden.Prüfung: Nachdem die Probe im Prüftisch eingelegt undder Tisch in der Prüfeinrichtung fixiert wurde, wird derTeig mit einem Haken gedehnt. Dabei werden Kraft undDehnung von der Prüfmaschine aufgenommen undausgewertet.

Anwendungsbereich:• Bestimmung von Teigeigenschaften für Brot- und

Backwaren• Bestimmung der elastischen Eigenschaften von

Kaugummi

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3-Punkt BiegeprüfeinrichtungAufbau & VersuchsdurchführungDie 3-Punkt Biegeprüfeinrichtung besteht aus einemBiegetisch, auf dem 2 Auflager mit variablem Abstandbefestigt werden können. Auf diesen Auflagern wird dieProbe platziert und mit einer Biegefinne zentrischbelastet.

Anwendungsbereich:• Bestimmung der Biegefestigkeit (Brucheigenschaft)

von Gebäck, (Kekse, Waffeln, Salzgebäck, ...) Teig-produkten (Nudeln, Lasagne, ...), Schokoladenriegelnund Früchten

Druckstempel für die Härte-EindringprüfungEindringprüfungDie Bestimmung der Härte von Lebensmitteln mittelseiner Eindringprüfung ist für die Qualitätsprüfung unter-schiedlichster Lebensmittel von großer Bedeutung.Da die Härte eines Lebensmittels großen Einfluß aufdie sensorischen Eigenschaften eines Produktes hat,ist diese Prüfung weit verbreitet und findet bei vielenLebensmitteln Anwendung.Um der Vielzahl an Lebensmitteln gerecht zu werden,bietet Zwick Eindringstempel mit unterschiedlichenDurchmessern und Materialien (Edelstahl, Plexiglas, Alu,...) in zylindrischer, kugeliger, kegeliger oder konischerAusführung an.

Aufbau und Versuchsdurchführung:Bei der Eindringprüfung ist nach Möglichkeit zu beach-ten, daß die Probe eine möglichst plane Auflageflächebesitzt und wiederum auf einer ebenen Unterlage liegt.

Anwendungsbereich:• Bestimmung der Härte an Früchten, Gemüse, Milch-

produkten, Wurst, Teigprodukten, Gelatine durchge-führt

Bild 17: 3-Punkt Biegeprüfungan einer Waffel zur Bestim-mung der Knusprigkeit

Bild 18: Eindringprüfungan Butter zur Bestim-mung der Festigkeit

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Bloom – Prüfeinrichtung(Härteprüfung an Gelatine)Die Härteprüfung an Gelatine nach Bloom wurde inder Britischen Norm BS 757 eindeutig beschrieben.Der Versuch ist über die Grenzen Grossbritaniens hinausanerkannt und wird standardmässig von vielen Gelatine-herstellern bzw. Gelatineverarbeitern durchgeführt.

Aufbau und Versuchsdurchführung:Bei der Prüfung dringt ein zylindrischer Druckstempel mitkonstanter Geschwindigkeit in die Gelatine ein. Diemaximal Kraft, die für das 4 mm tiefe Eindringen in dieGelatine benötigt wird, gibt Aufschluss über die Festig-keit (“Bloomwert”) der Gelatine.

Anwendungsbereich:• Ermittlung der “Bloom-Festigkeit” an Gelatine

Härteprüfung an WurstproduktenDas Wursthärteprüfgerät stellt ein modifiziertes analogesShore A-Härteprüfgerät dar. Als Eindringkörper wird einDruckzylinder mit einer Fläche von 1 cm² verwendet.Insbesondere in der Qualitätssicherung von Fleisch- undBrühwurst wird das Gerät eingesetzt. Durch verglei-chende Messungen kann durch die Ermittlung der Härteeiner Wurst eine vergleichende Qualitätskontrolle durch-geführt werden.

Lebensmittelprüfung unter definierterTemperaturLebensmittel sind zumeist sehr temperaturempfindlicheProdukte. Um reproduzierbare und vergleichbareMeßergebnisse von Lebensmitteln zu erhalten, isteine Prüfung unter definierter, konstanter Temperatursehr wichtig, da sie die Produkteigenschaften oftmalsentscheidend beeinflusst.Speziell für diese Anforderungen bietet die Firma Zwickeine Temperierkammer passend für Texturprüfmaschinen(zwicki).Die Kammer umfasst einen Temperaturbereichvon -30°C bis +130°C. In diesem Bereich könnenweitestgehend alle Lebensmittel geprüft werden. DieKühlung erfolgt mittels Stickstoff, erwärmt wird dieTemperiereinrichtung mit einer Stabheizung. TypischePrüfungen unter definierter Temperatur sind beispielsweisedie Prüfung von Eiscreme bei Lagertemperatur von –20°C, oder die Prüfung von Pizzakäse bei ca. +80°C.

Bild 19: Bloomprüfungan Gelatine zur Ermitt-lung der Bloom-Härte

Bild 20: Wursthärteprüfungmit einem Shore A Härte-prüfgerät

Bild 21: Lebensmittelprüfung in einer Temperier-kammer

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2. Verpackungsprüfung

2.1 Allgemeines zur VerpackungsprüfungDie Entwicklung von Verpackungen wird sehr starkdurch die Bedürfnisse der Lebensmittelindustrie beein-flußt. So fordert die Lebensmittelindustrie stets verbes-serte Lager- und Transporteigenschaften von Verpak-kungen. Diese sollten möglichst folgendermaßen be-schaffen sein:• Stabil• Praktisch• Kostengünstig• Einfach zu ver- und bearbeiten• Temperaturunempfindlich• Ungiftig• Sicher• Benutzerfreundlich• Leicht• Lagerfähig / stapelbar• Dicht• Gut bedruckbar• Leicht zu öffnen

Doch nicht nur die Lebensmittelindustrie, sondern fastalle anderen produzierenden Industrien benötigenVerpackungen, die auf ihre speziellen Bedürfnisse hinmöglichst optimale Eigenschaften erfüllen. Hierbei sindnicht nur die originären Eigenschaften der Verpackung,nämlich ein Produkt zu schützen, von Bedeutung:Weitere Faktoren, z.B. Produktmarketing und Umwelt-verhalten, bekommen in der Verpackungsindustrie stetshöhere Gewichtungen.Da Verpackungen mittlerweile aus den unterschiedlich-sten Materialien gefertigt werden und unterschiedlichsteAnforderungen erfüllen müssen, ist im folgenden einekleine Übersicht zu den wichtigsten Verpackungsmate-rialien aufgeführt.

Verpackungen aus Papier/Pappe• Kartonagen• Papierverpackungen (Papiersäcke, Papiertüten)• WellpappeDie wichtigsten Anwendungen: Lebensmittel, Genuss-mittel, Industrieverpackungen, Transportverpackungen.

Verpackungen aus Kunststoff• Folien• Flaschen, Kanister• Kisten, Dosen, Eimer• BecherDie wichtigsten Anwendungen: Lebensmittel, Chemi-kalien, Industrieverpackungen, Transportverpackungen.

Verpackungen aus Metall• Dosen• Fässer• ContainerDie wichtigsten Anwendungen: Getränke, Chemikalien,Industrieverpackungen.

Verpackungen aus Glas• FlaschenDie wichtigsten Anwendungen: Getränke, Lebensmittel,Chemikalien, Kosmetika.

Sonstige Verpackungen• Verpackungen aus Textilien, Verbundstoffen (Beutel,

Taschen, Big Bag)• Verpackungen aus Holz (Kisten, Paletten)

Damit die aufgeführten Verpackungen möglichstoptimiert eingesetzt werden können, sind stetigeMaterialprüfungen erforderlich. Im folgenden sinddie wichtigsten Prüfungen an fertigen Verpackungenaufgeführt. In diesem Prospekt wird überwiegendauf die mechanische Prüfung von fertigenVerpackungsgütern eingegangen Informationen zumaterialspezifischen Prüfungen finden Sie in weiterenProspekten zu den jeweiligen Basismaterialien (Kunst-stoff, Metall, Papier, Textil).

Bild 23: Verpackungen von Lebensmitteln

Bild 22: Unter-schiedlicheVerpackungen

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2.2 Zwick Roell Prüfeinrichtungen mitAnwendungsbeispielen

Prüfung von Kunststoffverpackungen

Druckversuch an Kunststoffbechern, Kisten,

Stapelversuch (ISO 12048, DIN 35526-1)Beim Stapelversuch werden die Verpackungen mit einerKraft belastet, die der Gewichtskraft einer definiertenAnzahl an Verpackungseinheiten entspricht, die aufeiner einzelnen, ”untersten” Verpackungseinheit gesta-pelt werden sollen.In diesem Versuch kann auch überprüft werden, obdie vorgesehene Stapelhöhe erreicht wird. EineVerpackungseinheit wird dabei bis zum Versagenbelastet, die Kraft, die zur Zerstörung der Verpackungs-einheit notwendig ist kann in die maximale Stapelhöheeiner Verpackung umgerechnet werden.Oftmals wird dieser Versuch nicht nur an der einzelnenVerpackung durchgeführt. Kunststoffbecher werdenfast immer in sogenannten Trays (Pappaufnahmen fürBecher, z. B. Joghurt) transportiert. Um praxisnahePrüfergebnisse zu erhalten, werden komplett gefüllteTrays im Druckversuch belastet.

schiedlich sind, bestehen oftmals auch keine Normen.Deshalb orientiert man sich an allgemeinen Material-normen und versucht, die Fertigteilfunktionen oderProduktionsprobleme auf Prüfmaschinen nachzubilden.

Bestimmung der EigensteifigkeitHierbei wird die Verpackungseinheit bis zum Versagenbelastet. Der Versuch gibt vor allem Aufschluss für denVerarbeitungsprozess von Verpackungen, da diese beimVerschließen (Aufdeckeln) mit einer bestimmten Kraftbelastet werden und die Verpackungseinheit diesenArbeitsvorgang unbeschadet überstehen muß.

Bild 24: Stapelstauchversuch an Kunststoffeimern

Bild 25: Druckversuch anKunststoffverpackungen(Kunststofffaß, Joghurtbecher)

Kanistern, Eimern und FässernDer Druckversuch ist einer der am gebräuchlichstenVersuche in der Verpackungsbranche. Da sehr vieleVerpackungen aus Kunststoffen bestehen, ist es auchäußerst verständlich, daß eine Vielzahl Druckversucheeben auch an diesen Kunststoffverpackungen durchge-führt werden. Da die Verpackungsformen sehr unter-

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Prüfung von Verpackungsfolien

Zugversuch an KunststofffolienDer Zugversuch an Kunststofffolien ist in der NormDIN EN ISO 527-3 eindeutig beschrieben. Er dient zurgenauen Bestimmung des einachsigen Spannungs-Dehnungs-Verhaltens. Wichtig dabei ist, daß die Prüf-geschwindigkeiten genau eingehalten werden, weilKunststoffe auch viskoelastische Eigenschaften haben.Dadurch ändert sich das Spannungs-Dehnungs-Verhal-ten teilweise beträchtlich.Kunststofffolien können eine starke Anisotropie aufwei-sen (das Spannungs-Dehnungs-Verhalten ist abhängigvon der Richtung, in der die Probe aus dem Grundmate-rial entnommen wird).Weitere Aussagekraft erhält das Spannungs-Dehnungs-Diagramm, wenn die Prüftemperatur variiert wird. InFällen, bei denen die Folie im praktischen BetriebTemperaturschwankungen unterliegt und im Versagens-fall ein erhöhtes Risiko auftritt, sind Versuche unterTemperatur unerlässlich.

NahtfestigkeitDer Nahtfestigkeitsversuch wird in der Norm DIN 55543beschrieben.Bei der Prüfung der Nahtfestigkeit von Verpackungs-folien wird die Festigkeit von geklebten oder geschweiß-ten Längsnähten von Verpackungsbeuteln und -säckenbestimmt.

WeiterreissversuchZum Weiterreissversuch an Kunststofffolien existierendie Normen DIN 53515 und DIN 53363. Der Versuchsimuliert das Verhalten von Verpackungsfolien beimÖffnen von Verpackungen.Beim Öffnen eines Folienbeutels soll die Einreisskraftetwa gleich hoch wie die Weiterreisskraft sein. Ist die

Maximalkraft 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,weil der Weiterreisswiderstand (ebenso wie die Zugkraft)bei verstreckten Folien sehr richtungsabhängig ist.

Bild 26. Zugversuch anKunststofffolien mit unter-schiedlicher Elastizität

Bild 27: Nahtfestigkeitsprüfung an verschweissten Verpackungsfolien

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Bild 28: Die Einrichtung zur Prüfung des Reibungsverhaltenseingebaut in eine zwicki

Bild 29: Durchstoßprüfung an Folienstreifen

Bild 30: Abzugprüfungan verklebten Becher-verschlüssen/Ausdrückprüfung anArzneiverpackungen

Reibungsversuch:Der Reibungsversuch wird in den Normen ISO 8295,ASTM D 1834 und DIN 53375 beschrieben.Die Reibungszahl ist eine Grösse zur Bestimmung derFolienqualität. Sie dient aber auch zum Abschätzen desVerhaltens einer Folie in Verpackungs- oder Druckma-schinen. Es können bestimmt werden:• Die Haftreibungszahl µS und/oder• die Gleitreibungszahl µD

und zwar als Reibungszahl Folie gegen Folie oder Foliegegen ein anderes Material.

Kundenspezifische Prüfvorrichtungen fürFunktionsprüfungen an FolienAuf Basis kundenspezifischer Anforderungen könnenkurzfristig unterschiedlichste Prüfvorrichtungen undWerkzeuge für die Prüfung von Kunststoffverpackungenaber auch sonstiger Bauteile entwickelt und realisiertwerden.Beispielhaft sind in Bild 30 eine Vorrichtung zur Ermitt-lung der Ausdrückkraft an Blisterverpackungen und einePrüfvorrichtung zur Ermittlung der Abzugkraft anVerpackungsbechern dargestellt.

Durchstichprüfung an VerpackungsfolienDie Durchstichprüfeinrichtung wurde für die Ermittlungdes Durchstichwiderstands von elastischen Verpak-kungsmaterialien entwickelt. Hiermit können Durchstich-versuche an Folien nach DIN EN 14477 einfach undschnell durchgeführt werden. Die Möglichkeit, Endlos-Streifenproben in die Einrichtung einzulegen uind zuprüfen, gewährleistet ein kostengünstiges Prüfen. Übereine Spannzange können unterschiedliche Prüfspitzenmit wenigen Handgriffen exakt eingesetzt werden.

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Prüfung von Papierverpackungen

Schachtelstauchversuch und Stapelversuch anWellpappenschachtelnDer Schachtelstauchversuch/Stapelversuch wird in derNorm ISO 12048 beschrieben.Beide Versuche dienen zur Ermittlung der Festigkeit undder Stapelfähigkeit von Wellpappenkartons. Der kom-plette Karton wird auf Druck bis zum Versagen oder biszu seiner Nennbelastbarkeit beansprucht. BeimSchachtelstauchversuch wird der Wellpappenkartonzügig bis Nennlast oder bis zum Versagen belastet, beimStapelversuch wird eine vereinbarte Maximallast übereine vereinbarte Dauer oder bis zum Versagen derSchachtel konstant gehalten.

Bild 31: Schachtelstauchversuch an großen Wellpappen-schachteln

Bild 32: 4-Punkt Biegeversuch an Wellpappe

Biegeprüfung an WellpappeDer 4-Punkt-Biegeversuch an Wellpappe wird in derNorm ISO 5628 beschrieben.Der 4-Punkt-Biegeversuch wird zur Prüfung von ein-und mehrlagiger Wellpappe, Schwerwellpappe, starkerVollpappe oder Wellpappe mit Faserverstärkung und zurPrüfung von Strukturwerkstoffen wie z. B. Waben-konstruktionen eingesetzt.Die in der Prüfeinrichtung integrierten Auflager sindspeziell für die Wellpappenprüfung ausgerichtet undhaben keinen Einfluss auf die Messung. Mit der Einrich-tung können Proben von 200 mm bis ca. 400 mmeinfach und exakt geprüft werden.

Druckprüfung an PapierverbundschachtelnDer Druckversuch an vollen und leeren Papierverbund-schachteln dient zur Ermittlung der Festigkeit dieserVerpackungen. In einer speziellen horizontalen Prüf-maschine können unterschiedlichste Schachtelformeneinfach und effizient geprüft werden. Durch zweiFührungseinheiten können die Proben exakt und schnellin der Prüfeinrichtung platziert werden.

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Prüfung von Metallverpackungen

Druckprüfung an Metallfässern, Dosen,Kanistern etc.Die Druckprüfung an Metallfässern, Kanistern etc. wirdin unterschiedlichen Verordnungen (z. B. der Verordnungzu Bau- und Prüfvorschriften für Verpackungen, Groß-packmittel, Großverpackungen...) definiert.Danach müssen Metallverpackungen 5 Minuten miteiner Kraft belastet werden, die dem 1,8-fachen dermaximalen Brutto-Gewichtskraft entspricht, mit dereine entsprechende Verpackung belastet werdendarf. Die Verpackungen dürfen nach der Prüfungkeine dauerhaften Verformungen aufweisen.Ebenso ist es oftmals von Interesse, die maximalmögliche Belastung einer Verpackungseinheit zu ermit-teln. Hierbei werden die Verpackungen bis zum Versa-gen belastet und dabei die maximal notwendige Kraftermittelt.

Abzugprüfung an Verpackungsbechern mitAluminiumdeckelMit der flexiblen Prüfeinrichtung für Abzugprüfungen anLebensmittelbechern (z. B. Joghurt, Weichkäse, Kaffee-sahne, ...) können die Abziehkräfte ermittelt werden, diefür das Öffnen von verklebten Becherverschlüssennotwendig sind.Mit der variabel einstellbaren Vorrichtung können unter-schiedlich große und geformte Becher gehalten werden.Eine Klemme wird an der Abziehlasche des Deckelsbefestigt, über ein dünnes Seil und eine Umlenkrolle istdiese mit der Fahrtravese am Kraftaufnehmer verbun-den. Beim Hochfahren der Traverse wird nun der Deckelabgezogen und die hierfür notwendige Kraft ermittelt.

Bild 34: Druckprüfung an einem Metallfaß

Bild 35: Abzugprüfung an Verpackungsbechern

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Prüfung von sonstigen Verpackungsmaterialien

Torsionsprüfung an VerpackungsmaterialienSchraubverschlüsse werden in der Verpackungsindustrieimmer wichtiger und finden zunehmend Anwendung.So werden Flaschen, Kanister, Papierverbundschachtelnetc. mit Schraubverschlüssen versehen. Zur Prüfungdieser Verschlüsse ist eine Prüfmaschine zur Torsions-prüfung notwendig.Aber auch die Torsionsprüfung an kompletten Verpak-kungsmaterialien (z. B. Zigarettenschachteln) wirdimmer wichtiger.Genau für diese Anwendungen bietet Zwick einevariabel einsetzbare Prüfmaschinenreihe für unterschied-lichste Probengrössen und benötigte Drehmomente.

Prüfungen an textilen Verpackungsmaterialien(Säcke, Taschen, ”Big Bag”, ...)Verpackungsmaterialien aus textilen Werkstoffen werdennicht am Endprodukt, sondern an definierten Probendurchgeführt.Der wichtigste Versuch an diesen Materialien ist derZugversuch. Angelehnt an die Normen EN ISO 13934,13935 und 13937 werden die Proben im Zugversuch biszum Riss belastet.Ein weiterer wichtiger Versuch an solchen textilenFlächengebilden ist der Stempeldurchdrückversuch.Angelehnt an die Norm EN ISO 12236 wird einDurchstosskörper durch eine Probe gedrückt. Die hierfürnotwendige Kraft, als auch die ermittelte Dehnung desProbenmaterials gibt wichtige Auskunft zur Beschaffen-heit des Endprodukts.

Auszugprüfung an Weinflaschen-KorkenDer Auszugversuch an Korken aus Weinflaschen ist eineganz spezielle Prüfung, die nur für einen kleinen Anwen-derkreis entwickelt wurde. Doch ist sie ein gutes Beispielfür die flexible und kundenorientierte Ausrichtung vonZwick.

Bild 36: Torsionsprüfung an Pappschachteln

Bild 37: Zug- undDurchstossprüfung anTextilien

Bild 38: GraphischeDarstellung des Korken-Auszugversuch an einerWeinflasche

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Flexible Prüfkomponenten zurLebensmittelprüfung/Verpackungsprüfung

BasicLine Werkzeugkasten: SchnellspannfutterFür flexible Druck- und Eindringprüfungen könnenunterschiedlichste Eindringnadeln bzw. Druckstempeleinfach, genau und präzise mit dem Schnellspannfuttereingespannt werden. Das Schnellspannfutter wird andas Zwick-Anschlußsystem adaptiert und gibt somit demKunden die Möglichkeit, seine eigenen Prüfwerkzeugeschnell und einfach in den Prüfaufbau einzubinden.

BasicLine Werkzeugkasten: T-NutenplattenDie T-Nutenplatte dient zur universellen Aufnahmeunterschiedlichster Prüfwerkzeuge. Sowohl Zwick RoellWerkzeuge, als auch kundenspezifische Vorrichtungenund Werkzeuge können hierüber adaptiert werden. AlsBeispiel können hier Verschiebeeinrichtungen, Gelenk-sätze, Schraubstöcke und vieles mehr genannt werden.

Bild 39: Abzugprüfung an einem Marmeladenbecher, der in einenParallelschraubstock eingespannt ist. Der Abzug erfolgt mit einerkleinen Schraubklemme, befestigt an einer Schnur.

Bild 40a/b:Einstichprüfungenan Lebensmittel-verpackungen

BasicLine Werkzeugkasten: SchraubstockMehrere universell einsetzbare Schraubstöcke ermögli-chen das Spannen unterschiedlichster Proben undBauteile. Je nach Anwendung kann ein hochpräziserParallelschraubstock, ein schnell zu öffnender undschliessender Schnellspannstock, oder ein Universal-schraubstock für möglichst vielseitigen Einsatz an diePrüfmaschine adaptiert werden.

BasicLine Werkzeugkasten: SchraubklemmeEine vielseitig verwendbare Klemme findet in derLebensmittelprüfung ihren Einsatz bei Abzieh-, Zug- undAusreissversuchen. Die Klemme, die über ein dünnesSeil mit der Fahrtraverse verbunden ist, kann z. B.flexibel für Ausreissversuche am Obststiel, als auch füreinen Abziehversuch am Joghurtbecher verwendetwerden.

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3. Prüfmaschinen

Zwick Roell entwickelt und produziert Prüfmaschinenfür Kräfte ab dem mN-Bereich bis über 6000 kN hinaus.Im Gegensatz zu sonst häufig angebotenen Einzweck-Prüfgeräten bietet Zwick Roell Prüfmaschinen mitindividueller Ausrüstung für den jeweiligen Bedarfsfall. Fürdie Prüfung jeder Anwendung wird kundenspezifisch einePrüfmaschine zusammengestellt.

Im Folgenden wird Ihnen ein Überblick über unterschied-liche Varianten von Lastrahmen, die Vielfalt der Prüf-werkzeuge und -einrichtungen, die Vorteile der Prüf-software testXpert® sowie einige der Optionen gegeben.

Auch für Ihre Anwendung stellen wir Ihnen gerne diepassende Prüfmaschine zusammen.

3.1 Lastrahmen

GrundkonzeptDas Programm von Zwick Roell umfaßt Tisch- undStandprüfmaschinen mit verschiedenen Meß-, Steuer-und Regelsystemen, Antrieben und vielseitigem Zubehör.

Um für jede Anforderung die richtige Maschine mitoptimalem Preis-Leistungsverhältnis bieten zu können,enthält das Zwick Roell Maschinenkonzept drei Maschi-nen-Baureihen, die sich in ihrer Ausstattung, ihrenLeistungsmerkmalen und in ihrer Ausbaufähigkeitdeutlich unterscheiden:

Bild 43a/b: Prüfmaschinen der Allround-Reihe: Eine 1-säuligeTischprüfmaschine (links) und eine Standprüfmaschine (rechts)

Bild 42a/b: Prüfmaschinen der BasicLine: Eine 1-säulige (links)und 2-säulige (rechts) Tischprüfmaschine

Bild 41a/b: Prüfmaschinen der Standard-Reihe: Eine 1-säulige(links) und 2-säulige (rechts) Tischprüfmaschine

• Die BasicLine ist besonders geeignet für Routine-und Funktionsprüfungen an Bauteilen und für einfacheMaterialprüfungen.

• Mit der Standard-Reihe erhält der Anwender, dernormgerechte Prüfaufgaben zuverlässig gelöst habenmöchte, eine kostengünstige, solide Lösung.

• Die Allround-Reihe ist die erweiterungsfähigeMaschine für anspruchsvolle Prüfaufgaben in For-schung und Entwicklung. Sie ermöglicht den Anschlußspezieller Sensoren, erlaubt Mehrkanal-Meßtechnikund ist modular ausbaubar.

In jeder dieser Reihen werden angeboten:• 1-säulige Tischprüfmaschinen („zwickis“)

• 2-säulige Tischprüfmaschinen

• Standprüfmaschinen (nicht in der BasicLine)

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Bild 44: Durch das Einrichten mehrerer Prüfplätze in einer Prüf-maschine wird ein maximaler Nutzungsgrad bei niedrigen Kostenerreicht

1-säulige TischprüfmaschinenDieser transportable Lastrahmen basiert auf einem sehrbiegesteifen Aluminium-Strangpreßprofil. Sein Arbeits-raum ist von drei Seiten frei zugänglich, das prädestiniertihn auch für Funktions- und Bauteilprüfungen an Probenmit geringer Einbautiefe. Die Kraftuntergrenze wird vomeingesetzten Kraftaunfnehmer bestimmt - sie beginnt immN-Bereich und reicht bis 2,5 kN.

2-säulige TischprüfmaschinenDiese Lastrahmen sind mit Stahlsäulen (BasicLine) oderTrag- und Führungssäulen aus patentierten Aluminium-Strangpreßprofilen (Standard- und Allround-Reihe)ausgeführt.

Die Lastrahmen der BasicLine sind einfacher konzipiert,d.h. mit weniger Funktionalitäten aber ebenso qualitativ,und bieten eine kostengünstige Alternative zur Stan-dard- und Allround-Reihe. Bild 45: Die BasicLine-Reihe bietet konstengünstige Lösungen für

einfache Versuche

Die Lastrahmen der Standard- und Allround-Reihe sinddurch die Aluminium-Strangpreßprofile sehr leicht undsehr biegesteif. Die Profile dienen gleichzeitig als Spindel-führung und Spindelschutz. T-Nuten an den Aussen-seiten ermöglichen den einfachen Anbau von Zubehör.Zur optimalen Positionierung des Arbeitsraums in einerbedienderfreundlichen Höhe, können diese Lastrahmenmit Standfüssen versehen werden.

StandprüfmaschinenDie Lastrahmen der Standprüfmaschinen sind mit zweioder vier hartverchromten Rundsäulen und zwei Präzisi-ons-Kugelgewindetrieben ausgestattet. Sie eigenen sichvor allem für Prüfungen mit hohen Kräften, Werkstoffemit großen Dehnungen, großen Proben oder Bauteilen.

Elektro mechanischer AntriebAlle elektromechanischen Antriebe basieren auf spielfrei-en und verschleissarmen Kugelgewindetrieben unddigital geregelten Antrieben. Sie werden mit Lastrahmenfür Prüfkräfte bis 600 kN eingesetzt. Zusammen mit demdigitalen Mess-, Steuer- und Regelsystem bieten siefolgende Vorteile:

• Extrem großer, stufenloser Geschwindigkeitsbereich

• Sehr kleine Geschwindigkeit einstellbar(ab ca. 0,5 µm/min)

• Hochgenaue und exakt reproduzierbare Positionenund Geschwindigkeiten

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Übersicht über die Zwick Roell Lastrahmen-Reihen und ihre Ausstattung/Funktionen

BasicLine Standard-Reihe Allround-ReiheAusstattung/Funktion

Lastrahmen• Ausführung

- Tischprüfmaschine (Nennkraft) 500 N bis 20 kN 1 bis 100 kN 1 bis 100 kN- Standprüfmaschine (Nennkraft) - 50 bis 250 kN 50 bis 600 kN

• Anzahl Arbeitsräume 1 1, optional 2 1, optional 2• Verbreiterte und/oder

erhöhte Ausführungen - √ √

Antriebssystem• Elektro-mechanisch

- Anzahl Kugelgewindetriebe 1 oder 2 1 oder 2 1 oder 2- DC-Motor √ nur „zwicki“ nur „zwicki“- AC-Motor - √ (außer „zwicki“) √ (außer „zwicki“)

Meß-, Steuer- und Regelsystem• BasicLine (Stand Alone / PC-Betrieb) √ - -• testControl (PC-Betrieb) - √ √• testControl Stand Alone - optional optional

Prüfsoftware• Prüfsoftware testXpert® (für PC-Betrieb) optional optional optional

- mit Standard-Prüfvorschriften √ √ √- mit Master-Prüfvorschriften - √ √

Meßwertaufnehmer• DMS-Kraftaufnehmer 1 (wechselbar) 1 (optional bis 2) 1 (optional bis 3)• Digitaler Traversenwegaufnehmer integriert integriert integriert

Anschluß und Steuerung externerMeßsysteme - √ √

Steuerung externer Systeme• Probenhalter (motorisch,

pneumatisch, hydraulisch) - √ √• Längenänderungs-Meßsysteme - teilautomatisch vollautomatisch

Optionales Zubehör für besondere Anwendungen• Torsionsantriebe - - optional• Drehmomentaufnehmer - optional optional• Temperier- und Klimakammern - optional optional

Tabelle 4: Übersicht Zwick Roell Lastrahmen

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3.2 Mess-, Steuer- und RegelsystemeDie Prüfmaschinen-Komponente, die über Leistungsfä-higkeit und Funktionsumfang der Prüfmaschine ent-scheidet, ist das Mess-, Steuer- und Regelsystem. SeinLeistungsumfang bestimmt, welcher Antrieb damitgeregelt, welche Sensoren angeschlossen und welcheFunktionen damit gesteuert werden können. Es be-stimmt damit die Anwendungsbreite und die Ausbaufä-higkeit der Prüfmaschine.

Mess-, Steuer- und Regelsystem testControl derStandard- und Allround-ReiheFür die funktionsumfangreichere Standard- und Allround-Reihe wird das von Zwick Roell eigenentwickelte Mess-,Steuer- und Regelsystem „testControl“ eingesetzt.Durch den Einsatz modernster Technologien undhöchster Qualitätsstandards bietet testControl langfristi-ge Investitionssicherheit und ein Höchstmaß an techni-scher Leistung:

• Zeitsynchrone Messwerterfassung mit hoher Auflösungund Messfrequenz

• Echtzeitverarbeitung der Messwerte mit 500 HzErfassungsrate

• Adaptive Regelung für exakt reproduzierbare Ge-schwindigkeiten und Positionen

Beim Einsatz mit PC können alle Vorteile der Zwick RoellPrüfsoftware testXpert® genutzt werden. Optional ist dieElektronik als „Stand Alone Variante“ erhältlich, bei derdie Bedienung auch ohne PC mit einer 10er Tastatur undwenigen Funktionstasten einfach und sicher erfolgt. EinDrucker kann zur Ausgabe der Prüfergebnisse ange-schlossen werden.

Mess-, Steuer- und Regelsystem der BasicLineDie für die BasicLine verwendete, bewährte Elektronikkann für einfache Versuche, z.B. an Bauteilen, mit undohne PC (Stand Alone) betrieben werden. Beim Einsatzmit PC können alle Vorteile der Zwick Roell PrüfsoftwaretestXpert® im Zusammenhang mit den normgerechtenStandard-Prüfvorschriften genutzt werden.

Bild 46: Das Meß-, Steuer- und Regelsystem zur BasicLine ist mitund ohne PC bedienbar

Bild 47: Das Mess-, Steuer- und Regelsystem testControl wird überPC bedient, oder mit Option „Stand Alone“ auch ohne PC (siehekleines Foto)

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3.3 Prüfsoftware testXpert® BaukastensystemAnhand einer Auswahl von mehreren hundert Software-bausteinen werden von Zwick Roell die Prüfvorschriftenerstellt. Die Bausteine sind in Klassen eingeteilt wiePrüfparameter, Prüfablaufphasen, Bildschirmansichtenusw. Sie werden laufend mit neuen Erkenntnissen underforderlichen Ergänzungen aktualisiert und erweitert.Dies macht testXpert®, zur intelligenten Software undermöglicht somit die Realisierung von sowohl strengnormgerechten als auch praxisorientierten Prüfvor-schriften (Bild 48). Ihre Vielfalt ermöglicht es, testXpert®

universell für ein breites Anwendungsspektrum undverschiedenste Prüfmaschinen einzusetzen.

PrüfvorschriftenDie Prüfvorschriften geben vor, wie geprüft wird. IhreBasis sind ausgewählte Softwarebausteine, die entspre-chend den benötigten Funktionen miteinander verknüpftund durch feste Parameter vorkonfiguriert werden. DerBenutzer erhält damit von Zwick Roell eine fertige„Prüfschablone“, in die er nur noch variable Parametereingeben muß.

Für die unterschiedlichen Anforderungen der Praxis sindfolgenden drei Varianten verfügbar:• Master-Prüfvorschriften• Standard-Prüfvorschriften• Kundenspezifische Prüfvorschriften

testXpert® ist dieuniverselle Prüfsoftwarevon Zwick für Werk-stoff-, Bauteil- undFunktionsprüfungen. IhrEinsatzbereich erstrecktsich von Werkstoffprüf-maschinen (Zug-,Druck-, Biege- undMaterialprüfmaschinen)über Härteprüf-maschinen, Pendelschlagwerke, Fliessprüfgeräte,Waagen, automatische Prüfsysteme usw. bis zurModernisierung von Prüfmaschinen unterschiedlichsterBauart und Fabrikate.

Aufgaben und FunktionenDie Grundfunktionen von testXpert® sind:• Vorbereiten und Umrüsten der Prüfmaschine• Parametrierung der Prüfung bzw. der Prüfserie• Durchführung der Prüfung, Auswertung und Doku-

mentation• Datenmanagement• Qualitätsmanagement• Datenaustausch zwischen testXpert® und anderen

Anwendungen (Word, Excel u.a.)

testXpert® unterstützt den Benutzer bei allen Aufgabenmit Software-Assistenten und Editoren, erklärendenBildern und Videosequenzen, situationsspezifischenBenutzerhinweisen, Warnungen, Fehlermeldungen undOnline-Hilfen.

Zukunftsorientiertes KonzeptDie Prüfsoftware testXpert® nutzt die Eigenschaften derobjektorientierten Programmierung für eine klare Gliede-rung nach Aufgaben und Funktionen. Struktur undAusführung sind bestimmt vom Anwendungs- undSoftware-Know-How von Zwick Roell. Das testXpert®-Konzept ist deshalb Garant für höchste Flexibilität undFunktionssicherheit sowie einfache Benutzbarkeit. Diewesentlichen Merkmale sind:• Einheitliche Basissoftware für alle Anwendungen,• Softwarebausteine für Prüfvorschriften• Softwarewerkzeuge zur Benutzerunterstützung.

Bild 48: Screenshot in testXpert®: Eindringprüfung an Brot

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Internationaler Qualitätsstandard Einfachste BedienungBei Standardanwendungen reduziert sich der Bedien-aufwand auf eine Einknopfbedienung, d. h. die Betäti-gung der Starttaste. Dies ist möglich, weil testXpert® dieMesswerte automatisch erfasst, abhängig davon denPrüfablauf steuert und überwacht und die Prüf-ergebnisse ermittelt und dokumentiert.

Die Vorbereitung einer Prüfungsserie erfordert nur 2Schritte:• Aufruf der Prüfvorschrift• Eingabe der variablen Parameter

Optimale Benutzer-InformationAlle Anzeigen, die für die Durchführung von Prüfungenerforderlich sind, können übersichtlich in nur einerBildschirmeinstellung zusammengefasst werden. Dazugehören:• Eingabefelder für probenspezifische Prüfparameter• Einzel- oder Mehrfach-Kurvendiagramme• Tabelle für Prüfergebnisse• Tabelle für die Ergebnis-Statistik

Datenspeicherung zur weiteren NutzungEntsprechend der Vorgabe in der Prüfvorschrift könnensowohl alle Daten als auch nur ausgewählte Ergebnis-daten einer Prüfung oder Prüfserie gespeichert werden.Die Speicherung aller Daten bietet die Möglichkeit, dieEntstehung der Ergebnisdaten zurückzuverfolgen bis zurKonfiguration und Einstellung der Prüfmaschine. DieMessdaten können im Simulationsmode wiederholtangezeigt und auch nach anderen Kriterien ausgewertetwerden.

RückverfolgbarkeitDie Systemdaten werden zusammen mit den anderenPrüfdaten gespeichert. Damit kann gemäß ISO 9000 ffrückverfolgt werden, mit welcher Prüfmaschine, inwelcher Konfiguration und mit welchen Einstellungen diePrüfungen durchgeführt wurden.

Video-CapturingtestXpert®unterstützt den Benutzer nicht nur mit „Hilfe“-Videos, sondern auch mit Videosequenzen, die zeit-gleich zur Prüfung aufgenommen werden. Mit einerVideokamera und einer Video-capture card kann auchmultimedial geprüft werden. Die Videoaufnahmen laufensynchron zu den jeweiligen Messwerten. Sie werdendamit auswertbar und beliebig wiederholbar.

Ein Softwareprodukt genügtinternationalen Qualitätsstan-dards nur, wenn jede Versiondurchgängig und in allenEntwicklungsphasen doku-mentiert und für 10 Jahrearchiviert wird. Die Prüf-software testXpert® erfülltdiese Anforderungen undsogar die der besondersstrengen Richtlinien der Good Manufacturing Practices(GMP).Der gesamte Entwicklungsprozess der Software undihrer Komponenten wird für jede Version und für jedePhase von der Analyse über Spezifikation, Design,Implementierung bis zum Test sorgfältig dokumentiertund archiviert, vom Quellcode bis zu den eingesetztenSoftwarewerkzeugen. Die Konformität mit der Norm ISO9000-3 wurde mit dem Auditreport Nr.QM-F-96/1016 bestätigt.testXpert® ist in verschiedenen Sprachen verfügbar, zumBeispiel in Deutsch, Englisch und Französisch.

Sicherheit im DetailtestXpert® übernimmt mit der Überwachung und Steue-rung von Maschinen eine sicherheitsrelevante Aufgabe:Maschinenbeschädigungen und Gefährdung von Men-schen müssen ausgeschlossen werden. Deshalb gibt esbei testXpert® im Prüfmodus keine überlappendenFenster, wie aus Windows bekannt, die wichtige Anzei-gen oder Tastenfelder überdecken könnten.

Automatische Übernahme der SystemdatenUnterschiedliche Prüfaufgaben erfordern unterschiedli-che Prüfmaschinen mit verschiedenen, meist auswech-selbaren Komponenten. Ihre spezifischen Eigenschaftenwerden durch die Systemdaten gekennzeichnet (Nenn-kraft, Hub, Geschwindigkeitsbereich, Einbauhöhe,Kalibrierfaktoren usw.). Dazu gehören auch organisatori-sche Daten, wie z. B. die Seriennummer oder dasDatum der letzten Kalibrierung.

testXpert® übernimmt direkt nach Programmstartautomatisch die Daten• für die erforderlichen Einstellungen,• zur Festlegung der Sicherheitsgrenzwerte,• zur richtigen Bewertung der Meßsignale.

Außerdem prüft testXpert®, ob• die Prüfung mit dieser Konfiguration ausführbar ist,• alle Einstellungen durchgeführt sind,• die Daten für die aktuelle Prüfung geändert wurden.

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3.4 KraftaufnehmerKraftaufnehmer sind für Nennkräfte von 5 N bis2.000 kN lieferbar. Zusammen mit dem digitalen Meß-,Steuer- und Regelsystem bieten Sie einige vorteilhafteMerkmale:

• Automatische Identifikation und Erfassung aller Ein-stell- und Kalibrierparameter über den Sensor-An-schlußstecker. Damit ist der Wechsel von Kraftauf-nehmern sehr einfach und erfordert weder die Eingabevon Einstelldaten, noch eine Kalibrierung.

• Automatischer Nullpunkt- und Empfindlichkeitsabgleich

• Temperaturschwankungs-Kompensation

• Hohe Messfrequenz

• Hohe Messwertauflösung

• Messgenauigkeiten:Klasse 0,5 (0,5% vom Messwert) von 1 bis 100% derNennkraftKlasse 1 (1% vom Messwert) von 0,2 bis 120% derNennkraft (1 bis 100% für Kraftaufnehmer mit Nenn-kraft ≤ 500 N)

• Überlastschutz

• Hersteller-Prüfzertifikat zum Nachweis der Werks-kalibrierung

Bild 49: Ein Kraftaufnehmer aus dem umfangreichen Sortiment:Der Kraftaufnehmer vom Typ „KAF“ für Kräfte bis max. 5 kN

3.5 Prüfeinrichtungen und PrüfwerkzeugePrüfeinrichtungen und Prüfwerkzeuge teilen sich auf in:

• Probenhalter

• Prüfwerkzeuge für Druck-, Biegeversuche und spezi-elle Anwendungen

• Werkzeugelemente für variable Probenaufnahmen(„BasicLine Werkzeugkasten“)

Da in den Kapiteln 1 und 2 genau auf die häufig für dieLebensmittel- und Verpackungsprüfung verwendetenPrüfeinrichtungen und - werkzeuge eingegangen wird,erfolgt an dieser Stelle nur ein grober Überblick.

ProbenhalterMit einem breiten Spektrum von Probenhaltern decktZwick vielfache Anwendungsbereiche ab. Die Qualitäteines Probenhalters und seine Abstimmung auf dieProbe bestimmt ganz wesentlich die Qualität der Prü-fung.

Nach folgenden Kriterien werden die Probenhalterunterschieden:

• Kraftschlüssige und formschlüssige Probenhalter: Beimkraftschlüssigen Spannprinzip wird die Probe durchAufbringung einer Spannkraft gehalten, beim form-schlüssigen Spannprinzip hält sich die Form der Probeim Probenhalter selbst, also ohne Krafterzeugungdurch den Probenhalter.

• Fremdbetätigte und selbstklemmende Probenhalter:Probenhalter, die mittels Fremdenergie betätigt wer-den, weisen stets ein paralleklemmendes Spannprinzipauf, wobei die Spannkraft unabhängig von der Zug-kraft ist, Beispiele sind Schraub- und Pneumatik-Probenhalter. Bei den selbstklemmenden Proben-haltern wird die Spannkraft aus der Prüfkraft abgeleitetund über Hebel, Keile, Exzenter oder dergleichenverstärkt und auf die Backen übertragen, Beispielehierfür sind Keil- und Zangen-Probenhalter.

• Nennkraft: Innerhalb der unterschiedlichen Kategorienan Probenhaltern liegen auch unterschiedliche Maxi-mal-Nennkräfte vor, beispielsweise gibt es Schraub-Probenhalter mit Fmax von 20 N bis 50 kN.

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Wesentliches Kriterium ist auch die Auswahl der passen-den Backeneinsätze von deren Oberfläche das sichereund rutschfeste Halten der Probe abhängig ist. Es gibtbeispielsweise Backen mit Vulkollanoberfläche oder ausStahl gewellt, glatt, mit V-Nut...

Prüfwerkzeuge für Druck-, Biegeversuche undspezielle AnwendungenFür die Durchführung von Druck- und Biegeversuchengibt es eine Vielzahl von Prüfwerkzeugen in verschiede-nen Ausführungen und Abmessungen, sowie für unter-schiedliche Prüfkraftbereiche. Es stehen Komplett-Druck- und Biegeeinrichtungen zur Verfügung so wieauch Elemente, mit denen die Einrichtungen ganzspeziell auf die Anwendung abgestimmt werden können.Für spezielle Anwendungen gibt es Prüfwerkzeuge, dieexplizit für diese Prüfung entwickelt sind, beispielsweisedie Einrichtung zur Prüfung des Reibungsverhaltens(siehe Bild 28).

Bild 51: Die „Mc Kee-Prüfmaschine“ beinhaltet unterschiedlichstePrüfeinrichtungen speziell für die Verpackungs-/Papierprüfung

Bild 50: Eine individuell zusammengestellte Prüfanordnung: Obenein Probenhalter, unten Elemente des BasicLine Werkzeugkastens

Werkzeugelemente für variable Probenauf-nahmenFür einige „unförmige“ Proben stellt sich die Frage nacheiner geeigneten Probenaufnahme, wenn kein speziellesPrüfwerkzeug zur Verfügung steht.Zwick Roell bietet hierzu den „BasicLine Werkzeugka-sten“, ein Produktprogramm, das zahlreiche, miteinan-der kombinierbare Elemente beinhaltet. Bildbeispieledazu finden Sie auf Seite 22.

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3.7 LängenänderungsaufnehmerTraversenwegaufnehmerAlle Zwick Roell Materialprüfmaschinen sind standard-mäßig mit digitalen Traversenwegaufnehmern ausgestat-tet, mit denen die Wegänderung der Fahrtraversehochgenau und exakt reproduzierbar gemessen wird.Für viele Anwendungen in der Lebensmittel- undVerpackungsprüfung kann damit die Dehnung indirektgemessen werden (ohne zusätzlichen Aufnehmer direktan der Probe).

Direkte Längen- und BreitenänderungsmessungEinige Prüfungen erfordern eine Messung der Längen-änderung direkt an der Probe, um Messfehler auszu-schalten, die evtl. durch Maschinenverformung, Nach-lauf des Prüfwerkzeugs oder durch ein partielles Nach-gleiten der Probe entstehen.Für die Messung der Längenänderung gibt es unter-schiedliche Meßsysteme:

• Mechanische Längenänderungsaufnehmer für dieberührende Messung direkt an der Probe, auch fürlange Messwege.

• Berührungslose Längenänderungsaufnehmer, die dieProben nicht beeinflussen und die Längenänderungdurch optische Messmethoden ermitteln.

• Ansetzaufnehmer, die mit hoher Auflösung messenund direkt an der Probe klemmen.

3.6 Temperier- und KlimakammernLebensmittel und viele Verpackungen verändern ihreEigenschaften in Abhängigkeit von Luftfeuchtigkeit undUmgebungstemperatur in wesentlichem Maße.

Je nach Verwendung des „Werkstoffs“ kann dieseVeränderung bedeutende Auswirkungen haben. BeimAbfüllen von erhitzten Soßen beispielsweise beeinflußtdie Temperatur auch den Produktionsprozess.

Zwick Roell bietet eine komplette Produktpalette vonTemperierkammern entsprechend der Vielzahl unter-schiedlichster Anforderungen.

Bild 52: Eine Temperierkammer speziell für die zwicki, hiereingesetzt zur Prüfung an Lebensmitteln

Bild 53: Mechanischer Längenänderungsaufnehmer zur hochauf-lösenden, direkten Wegmessung an der Probe