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23.05.2012 Von: Ralf Schmalfeld

Kaliber – Bezeichnung und Physik

Im Kunstdarmbereich kann man kaum mehr Verwirrung stiften als mit dem Begriff „Kaliber“, was einerseits geschichtlich bedingt ist, zum Teil aber auch physikalische Gründe hat.


Je nach Durchmesser stellen sich andere Anforderungen an Darm und Clip

Die Größte Auswahl gibt es dabei im Bereich Cellulose Faserdärme. In Europa werden diese Därme üblicherweise mit einem Nominalkaliber (namengebendem Kaliber) bezeichnet, welches geschichtlich so gewachsen ist und nicht unbedingt logisch mit dem späteren Füllkaliber zusammenhängt. Im englischsprachigen Raum wird stattdessen ein Kaliber-Code eingesetzt (z.B. 2S oder 6G), der noch weniger verständlich, dafür aber bei manchen Herstellern auf den Darm aufgedruckt ist, was die Unterscheidung bei eng beieinander liegenden Kalibern enorm erleichtert. Um hier den Überblick zu behalten, gibt es Übersichtstabellen, in denen dann auch vom empfohlenen Füllkaliber (RSD, Recommended Stuffing Diameter) gesprochen wird, was letztlich einen gesunden Mittelwert wiederspiegelt. Je nach Anwendung, kann man von dieser Empfehlung abweichen, bei Rohwürsten füllt man eher leicht über diesen Wert, bei Brühwürsten leicht darunter, da sich eine Thermische Behandlung, mit einer gewissen erforderlichen Dehnfähigkeit anschließt. Um die Verwirrung perfekt zu machen, gibt es z.T. auch noch den Begriff des Referenzkalibers, was sich eher am RSD orientiert und eher selten verwendet wird. Für den Wurstproduzenten ist aber eigentlich das Füllkaliber oder das Kaliber der fertigen Wurst entscheidend, damit sich die Ware gut verpacken läßt und attraktiv für den Endverbraucher erscheint.

 

Bei Hautfaser-Kollagendärmen ist die Situation etwas durchschaubarer, da diese im allgemeinen nur mit dem Nominalkaliber bezeichnet werden und ein recht logischer Zusammenhang zwischen Nominalkaliber und Füllkaliber besteht. Auch hier gibt es Tabellen, die Übersicht schaffen, denn genauso wie der Cellulose-Faserdarm ist auch der Hautfaserdarm nicht stufenlos im Kaliber einstellbar, sondern es gibt fest definierte Kaliberstufen. Somit stellt sich für den Wurstwarenproduzenten die Frage, welches Kaliber er schlussendlich einsetzen bzw. bestellen muß, wenn er ein bestimmtes Endkaliber erhalten will. Bei Rohwurstanwendungen kommt erschwerend hinzu, dass nach dem Füllen ein Gewichtsverlust auftritt, bei dem das Kaliber wieder schrumpft. Als erste Annäherung kann man sich mit folgender Formel helfen, die auf der Annahme basiert, dass mit dem Feuchteverlust ein ebenso großer Volumenverlust einhergeht.

 

 

Im Kunststoffdarmsektor ist wiederum alles ein wenig anders, da man hier mit Granulaten arbeitet, die im geschmolzenen Zustand extrudiert werden und wo man durch die Steuerung der Massenströme praktisch stufenlos jedes gewünschte Kaliber herstellen kann, sofern es im Arbeitsbereich des jeweiligen Extruders liegt. Somit kommt nun noch ein weiterer Begriff hinzu, die „Flachbreite“. Sie stellt die Breite dar, die man erhält, wenn man einen Darm flach hinlegt, bzw. das Kaliber mit der Kreiszahl „Pi“ multipliziert und durch zwei teilt. Umgekehrt multipliziert man die Flachbreite mit zwei und teilt den Wert durch „Pi“ und erhält ein „Nullkaliber“ welches letztlich nur ein theoretischer Wert ist, denn die Hülle muß durch einen Fülldruck gedehnt werden, um eine pralle und ansprechende Wurst zu erhalten. Wie hoch diese Dehnung ausfallen muss, liegt zum Teil am Darm selbst und an der Anwendung. Därme die trocken gefüllt werden müssen, dehnen sich oft nur um 2-3%, nass gefüllte Därme um 4-8% und Kugelanwendungen bringen es sogar auf bis zu 15% und mehr Dehnung bezogen auf die trockene Flachbreite.

 

 

 

 

Als wenn dies nicht schon verwirrend genug wäre kommt noch ein ganz elementarer physikalischer bzw. geometrischer Effekt hinzu, nämlich der Zusammenhang zwischen Fläche und Umfang. Bei einem Darm steht die Energiemenge, die sich aus dem Fülldruck im Inneren der Wurst und der Zugspannung in dem sie umgebenden Darm im Gleichgewicht. Steigt nun das Kaliber bei gleichbleibendem Druck, so steigt die Fläche des Darms proportional, sofern man den Darm nicht in seiner Wandstärke verändert. Die Fläche der Wurst steigt aber als quadratische Gleichung. (siehe Bild Graph 1). Dies hat zur Folge, dass der Darm überproportional mehr Energie abfangen muß, was ihn mit steigendem Kaliber flexibler macht. Graph 2 zeigt dies an Hand von praktischen Messungen der Dehnungsdifferenz von unterschiedlichen Kalibern (Flachbreiten) bezogen auf den Startpunkt der jeweiligen Druckdehnungskurve. Obwohl das Darmmaterial in allen Fällen gleich stabil ist, verhält sich der Darm je nach Ausgangsflachbreite anders, je größer das Kaliber, desto flexibler verhält sich der Darm.

 

Dieser Graph erklärt dann auch, warum man eine 1m lange Wurst im kleinen Kaliber z. B. um 50 mm durchaus vertikal im Hängen Brühen kann, die gleiche Wurst im Kaliber 100 aber in jedem Fall horizontal im Liegen gekocht werden sollte. Grund hierfür ist die Schwerkraft, die bei einer 100cm langen Wurst im Hängen für einen Druckunterschied von ca. 0,1 bar sorgt. Wird üblicher Weise im Kaliberbereich von 50-60 mm mit einem Fülldruck von 0,2-0,3 bar gearbeitet, so kann dieser bei einem Kaliber 38 auch mal bei 0,4 bar liegen und bei einem Kaliber 100 nur bei 0,1 bar. Bei kleinen Kalibern fällt dieser Druckunterschied zwischen oben und unten kaum ins Gewicht und die Wurst kann im Hängen gekocht werden, ohne dass ein großer Kaliberunterschied an der fertigen Ware festgestellt werden kann. Würde man dies mit einen Kaliber 100 mm tun, so kommt es unweigerlich zu großen Kaliberunterschieden zwischen Kopf und Fußbereich der Wurst, der sog. Birnenform.

 

Der Fläche-Umfang Zusammenhang hat aber nicht nur Einfluss auf das Kaliberverhalten, sondern auch auf das Clipverhalten, so kann es durchaus passieren, dass ein Clip, der bei Kaliber 40 noch wunderbar hält, bei Kaliber 44 nicht mehr funktioniert, obwohl er groß genug ist und den Darm gut umschließt. Will man nun nicht locker füllen und eine „schlappe“ Ware erhalten, so wird ein stabilerer Clip benötigt, da die Last die der Clip zu tragen hat, nicht um 10%, wie das Kaliber, sondern um 21% wie die Querschnittsfläche gestiegen ist. Die Darmhersteller reagieren auf diesen Effekt in dem sie für kleine Kaliber andere Hüllen mit unterschiedlichen Wandstärken anbieten, als für große Kaliberanwendungen. Weiterhin kann man auch intern die Materialstärke der tragenden Schichten der jeweiligen Anforderung anpassen. Bei unverstreckten Polyamid-Därmen ist dies sogar offensichtlich, da diese meist mit der Dickenangabe gehandelt werden und die Materialstärke auch direkt mit der Stabilität des Darms zusammenhängt.

 

Im Cellulose und Hautfaserdarmbereich ist dies eine schon lange gelebte Tradition, da die Kaliber sich langsam im Laufe der letzten 75 Jahre mit den jeweiligen Anwendungen entwickelt haben.

 

Fazit: Es gibt nicht nur viele Möglichkeiten ein und dasselbe Kaliber zu bezeichnen, sondern auch noch einige physikalische Einflussgrößen, die die Kaliberbestimmung erschweren. Eine genaue Kenntnis des gewünschten Endkalibers in Kombination mit dem zu erwartenden Prozessverlauf stellt daher die Grundlage für eine erfolgreiche Kaliberauswahl da. Hierbei ist eine enge Zusammenarbeit zwischen Wurstproduzent und Darmlieferant unabdingbar, sie erfordert qualifiziertes Personal auf beiden Seiten. Eine goldene Regel, welches Kaliber wann einzusetzen ist gibt es daher nicht, eine praktische Erprobung ist letztlich immer notwendig, wobei Erfahrungswerte eine wesentliche Hilfestellung bei der Erstauswahl schaffen.

 

Graph 1: Übersicht kleines Kaliber / großes Kaliber

 

 

 

 

 

 

 

 

Graph 2: Druckdehnung bezogen auf den das Kaliber bei 0,03 bar bei unterschiedlichen Flachbreiten desselben Kunststoffdarmtyps

 

 

 

 

 

Graph 3 Einfluss der Schwerkraft