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Bedeutung des Getreides
• Beträchtliche Substanzvermehrung aus einem Korn
• Problemlose Haltbarkeit und Lagerfähigkeit
• Ausgewogene Nährstoffzusammensetzung
• Hohe Energiedichte
• Vielseitige Zubereitungs- und Anwendungsmöglichkeiten
Getreidetechnologie - HohenheimAllgemeine Lebensmitteltechnologie
Getreidearten - Technologische Relevanz
Getreide mit Eigenbackfähigkeit
DinkelWeizenRoggen
Getreide ohne Eigenbackfähigkeit
HirseHafer MaisGerste
Getreidetechnologie - HohenheimAllgemeine Lebensmitteltechnologie
Getreideprodukte – Geschichtliche Eckdaten
- Nutzung von Getreide seit 13000 Jahrenerste Produkte: geröstete Körner, Getreidebrei.
- Haltbarmachung des Getreidebreis durch Trocknung (heiße Steine, Asche)
- Herstellung von Fladenbrot in Öfen seit ca. 8000 Jahren, Teig muss dafür geknetet werden.
- erste Brote vor ca. 6000 Jahren, geschlossene Öfen mit Erhitzung von allen Seiten, Teiggärung.
- bis 1000 n. Chr. Entwicklung einer Vielzahl von Brotsorten und –formen. Technische Entwicklung vorerst abgeschlossen.
- 1516: Reinheitsgebot für Bier schützt den Weizen als Brotgetreide- ab dem 19. Jahrhundert: Industrialisierung der Brotherstellung mit neuen
Maschinen für das Mahlen und die Teigherstellung sowie modernen Öfen
Getreidetechnologie - HohenheimAllgemeine Lebensmitteltechnologie
Bäckereitechnik – früher
Mahlen, kneten, formen, backen
– alles Handarbeit
Getreidetechnologie - HohenheimAllgemeine Lebensmitteltechnologie
Backstube um 1900
Museum für Brotkultur, Ulm
Getreidetechnologie - HohenheimAllgemeine Lebensmitteltechnologie
Moderne Brotbereitungsmaschinen
Getreidetechnologie - HohenheimAllgemeine Lebensmitteltechnologie
Getreidearten
Getreidetechnologie - HohenheimAllgemeine Lebensmitteltechnologie
Aufbau des Getreidekorns
Getreidekörner folgen alle dem gleichen dreiteiligen Grobaufbau:
• äußere Schicht (7-20 %)Fruchtschale, Samenschale, (Aleuronschicht)
• Mehlkörper (75-90 %) Endosperm, Aleuronschicht
• Keimanlage (3-15 %)
Botanisch zählt die Aleuronschicht nicht zur Schale. Da der Aschegehalt dort besonders hoch ist, rechnet der Müller sie aber dazu.Die Aleuronschicht wird manchmal auch als die "müllerische Schicht" bezeichnet, da bei Auszugsmehlen alles, was außerhalb der Aleuronschicht liegt, vor der Vermahlung abgetrennt wird.
Getreidetechnologie - HohenheimAllgemeine Lebensmitteltechnologie
Brotgetreide - Weizen und Roggen
Weizen Roggen
Getreidetechnologie - HohenheimAllgemeine Lebensmitteltechnologie
• Als Brotgetreide nur in Mitteleuropa weit verbreitet.
• Geringere Ansprüche an Boden und Klima
• 3 % der Weltgetreideproduktion
• erstes Auftreten in Deutschland vor 3000 Jahren
• In allen Kontinenten verbreitet
• Hohe Bodenqualität erforderlich
• Wichtigstes Brotgetreide
• Anbau seit 9000 Jahren
Getreideinhaltsstoffe
HohenheimAnalyse und Qualitätssicherung in der LM-Produktion – Teil Getreidetechnologie
Mineralstoffe „Rest“Wasser Fett Eiweiß Stärke
Getreidetechnologie - Hohenheim1 Getreide als Rohstoff
Getreideinhaltsstoffe
Die einzelnen Getreidearten setzen sich stofflich ähnlich zusammen. Die Körner bestehen in erster Linie aus Kohlenhydraten (ca. 70 %), gefolgt von Eiweißen (6-16 %), Fetten (2-7 %) und Mineralstoffen (2-5 %). Die Zusammensetzung hängt stark von der Art, der Sorte, der Witterung und der Düngung ab.
2,31,670,02,112,013,5Gerste
1,92,169,51,711,513,5Roggen
1,82,0692,013,513,5Weizen
1,20,775,02,27,013,5Reis, unpol.
2,91,662,57,013,513,5Hafer
1,32,270,03,89,013,5Mais
Mineral-stoffe
RohfaserKohlen-hydrate
LipideEiweißWasserGetreide
Zusammensetzung in %, Quelle: Grundlagen der Getreidetechnologie, 1995
Gegenüberstellung von Weizen und Roggen
Roggen WeizenQuellstoffe 7 - 9 % Pentosane
7 - 13 % Proteine7 - 13 % Kleberprotein6 - 7 % Pentosane
Wasserbindungs-vermögen der Quellstoffe
6 - 8 fach ca. 2 fach
wasserlösliche Stoffe viel13 - 16 %
wenig7 - 9 %
Stärkeverkleisterung 56 - 68 °C 60 - 88 °CenzymatischeAngreifbarkeit der Stärke
groß geringer
Auswuchsgefährdung groß vorhandenTeigverarbeitung mit Sauerteig oder
Säuerungsmittelohne Säuerung, u.U. mit Vorteig; Wasser oder Milch
pH-Wert 4,5 ± 0,5 5,5 ± 0,5
Getreidetechnologie - HohenheimAllgemeine Lebensmitteltechnologie
Getreide - Anforderung für die Technologie
• Mikrobiologisch unbedenklich• Rückstandsfrei• Proteinzusammensetzung• Lipidzusammensetzung• Stärkegehalt• Enzymaktivität
• Backeigenschaften
Getreidetechnologie - HohenheimAllgemeine Lebensmitteltechnologie
Getreidetechnologie im Überblick
MahlenGetreide Kneten Teig Gärung
Trocknen Backen
Teigware Backware
Verpackung
Wasser
Zusatzstoffe
Energie
Temperatur
Feuchte
Packstoff
Getreidetechnologie - HohenheimAllgemeine Lebensmitteltechnologie
Getreidetechnologie - Hohenheim1 Getreide als Rohstoff
Brotgetreide
• Weizen• Dinkel• Roggen• (Triticale)
Alle Brotgetreideprodukte bilden mit Wasser und mit einem Lockerungsmittel Teige, die CO2 zu halten vermögen.
Mehle: Aschegehalt (Type): 0,4 - 1,6 %
Vollkornmehle: beinhalten Keimling, Aschegehalt >1,7%, keine Type
Vollkornschrote: beinhalten Keimling, keine Type, grob-mittel-fein
Backschrot: ohne Keimling, Aschegehalt 1,7%
Volumenausbeute: Weizenbrötchen 700 cm³/100 gRoggenbrot 350 cm³/100 gRoggenvollkornbrot 225 cm³/100 g
Getreidevermahlung – Ziel und Typisierung
• Auftrennung in die einzelnen Kornkompartimente
• Einstellen der Partikelgrössenverteilung
• Erhaltung der Zellbestandteile
Aschegehalt, Ausmahlungsgrad
Partikelgrößenverteilung
Typisierung
Getreidetechnologie - HohenheimAllgemeine Lebensmitteltechnologie
Müllereitechnik
Getreidetechnologie - HohenheimAllgemeine Lebensmitteltechnologie
Druck Scherung Schneiden
Sichtung – Auftrennung nach Partikelgrößen
Benetzen KonditionierenH20
P a s s a g e - 1 … n
Produktdefinitionen
AuszugsmehlEin Mehl mit niedrigem Aschegehalt, das nur einen Teil der totalen Mehlausbeute darstellt (enthält praktisch keine Anteile aus der Aleuronschicht).
Durchgezogenes MehlEs wird hauptsächlich nur ein Mehl hergestellt. Alle Einzelmehle der verschiedenen Passagen laufen zusammen.
GrießeSaubere Endospermanteile zwischen 1100 und 350 µm.
DunsteReine Endospermanteile zwischen 350 und 150 µm. Sie sind besonders gut für Teigwaren geeignet, da sie besser abbinden als Grieße.
Getreidetechnologie - Hohenheim4 Müllereitechnologie
Produktdefinitionen
SpeisekeimeMöglichst kleiefreie Keimflocken, üblicherweise größer 1000 µm.
FutterkeimeKeimflocken zweiter Qualität mit erhöhtem Anteil an Feinkleie.
FuttermehlNachmehl mit einem hohem Aschegehalt und unterschiedlicher Granulation, meist kleiner 400 µm.
KleieSchalenteile des Getreides
FeinkleieKleieteile in der Größenordnung 400 bis 1100 µm.
GrobkleieKleieteile üblicherweise größer 1000 µm.
Getreidetechnologie - Hohenheim4 Müllereitechnologie
Zerkleinerung in einem Walzenstuhl
In Walzenstühlen wird das Getreide durch Druck-, Scher und Schneidkräfte zerklei-nert. Man bedient sich dabei glatter und verschieden geriffelter Walzen, die sich mit gleicher oder mit unterschiedlicher Geschwindigkeit (Voreilung) und in definiertem Abstand zueinander drehen.
Getreidetechnologie - Hohenheim4 Müllereitechnologie
Mahlprodukte am Beispiel des Weizens
Type bzw. Aschegehalt und Mehlfarbe
405 550 812 1050 1600 WVKM
Ausmahlungs-grad
Type 550 1050 Vollkorn405
<500 g/100kgTrockenmasse
510-630 910-1200 1700Aschegehalt
Ballaststoffe 3,2 % 3,5 % 5,2 % 10 %
Getreidetechnologie - HohenheimAllgemeine Lebensmitteltechnologie
Mehl und seine Qualität
• Wassergehalt• Säuregrad• Feuchtklebergehalt• Sedimentationswert• Fallzahl• Maltosezahl• Knetwiderstand• Dehnwiderstand• Amylogramm
P a s s a g e - 1 … n
Laboruntersuchung
RheologischeUntersuchung
Backversuche
Rückvermischung einzelner Passagen
Einsatz von Backmittel
Getreidetechnologie - HohenheimAllgemeine Lebensmitteltechnologie
Mehltypen
Es ist bekannt, dass die Mineralstoffe im Korn in der Hauptsache in den äußeren Be-reichen des Kornes lokalisiert sind, also in der Aleuronschichtund in der Frucht- und Samenschale. Daraus ergibt sich, dass mit zunehmender Ausmahlung der Mineralstoffgehalt größer wird.Geregelt sind die Mehltypen nach der DIN 10355.
Getreidetechnologie - Hohenheim4 Müllereitechnologie
Farinograph – Standardisiertes Kneten
Getreidetechnologie - HohenheimAllgemeine Lebensmitteltechnologie
Extensograph – Standardisiertes Ziehen
Getreidetechnologie - HohenheimAllgemeine Lebensmitteltechnologie
Amylograph - Verkleisterungstest
Getreidetechnologie - HohenheimAllgemeine Lebensmitteltechnologie
Verkleisterung von Stärke
Native Stärke (=Stärkekörner) ist in kalten Wasser unlöslich→ geringe Quellung→ geringe Wasserbindung→ kaum enzymatischer Abbau
Wichtigste Eigenschaft der Stärke ist die Vekleisterung in Anwesenheit von Wasser bei hohen Temperaturen
→ hohe Wasseraufnahme→ Anstieg der Viskosität→ Ausbildung von Gelstrukturen→ Auflösung der Kornstruktur→ teilweise löslich→ enzymatisch abbaubar
Getreidetechnologie - Hohenheim2 Funktionelle Eigenschaften der Kornbestandteile
Getreidetechnologie - Hohenheim7 Technologie der Brotherstellung
Wirkungsweise von Stärke
• Die Gelierung nativer Stärkekörner eingeschlossen in die Klebermatrix ist essentiell für die Ausbildung einer porösen, elastischen Krume
• Stärke löst den Kleber in die gewünschte Konsistenz und liefert den Zucker für die Hefe
• Stärke stellt eine passende Oberfläche für die Ausbildung starker Wechselwirkungen mit dem Kleber her
• Stärke wird beim Backen durch die teilweise Verkleisterung und Gelierung flexibel und erhält somit beim Trieb die nötige Dehnbarkeit
• Stärke nimmt vom Kleber Wasser auf, so dass sich ein trockener, starrer Filme entstehen kann.
Weizenproteine/Kleber
• Nur aus Weizenmehl kann nach Zugabe von Wasser ein viskoelastischer, kohäsiver Teig geknetet werden.
• Die Stabilität des Teiges ist in der Entstehung des Klebers begründet.
• Kleber besteht aus 90 % Proteinen, 8 % Lipiden (als Lipoproteine) und 2 % Kohlenhydraten (meist Pentosane).
• Kleber kann aus Teig durch Auswaschen der Stärke gewonnen werden.
• Das Klebernetzwerk besteht maßgeblichaus Weizenprolamin (Gliadin) und Weizen-glutelin (Glutenin).
Kleber aus Mehl mit Type 405, 550, 812
Getreidetechnologie - Hohenheim2 Funktionelle Eigenschaften der Kornbestandteile
Teigentwicklung unter dem Mikroskop
ungeknetet
geknetet
optimal geknetet
überknetet
(Quelle Belitz/Grosch)
Getreidetechnologie - Hohenheim2 Funktionelle Eigenschaften der Kornbestandteile
Getreidetechnologie - Hohenheim7 Technologie der Brotherstellung
Weizenmahlerzeugnisse
Mehle Brot Kleingebäck Feine TeigwarenBackwaren Nährmittel
Mehle
(ohne Keimling) x x x x
Vollkornmehle
(mit Keimling) x x (x) tws. geeignet
Vollkornschrote
(mit Keimling) x
Backschrote
(ohne Keimling) x
Grieße x x
Dunste x
Getreidetechnologie - Hohenheim7 Technologie der Brotherstellung
Prozesstufen der Brot- und Backwarenherstellung
Vorbereiten (Messen, Sieben, Temperieren, Lösen
Vorteig- Sauerteig
Teigbereitung (Mischen, Kneten, Entwickeln)
Teigruhe
Aufarbeitung (Portionieren, Formgebung, Wirken)
Stück- bzw. Endgare
Backen
Getreidetechnologie - Hohenheim7 Technologie der Brotherstellung
TeigbereitungAlle Backwaren werden in ähnlichen Verfahrenschritten hergestellt:
• Mischen mit Flüssigkeit (H2O, Milch) Zutaten u. U. Backmittel • Herstellen eines Teiges durch Kneten bzw. einer Masse durch Rühren
oder Aufschlagen• Entspannung der Teige in einer Ruhephase• Lockerung der Teige bzw. Massen durch Gase (CO2, Luft, H2O-Dampf,
seltener NH3) oder Triebmittel (Hefe, Sauerteig - Lactobacillen, Backpulver Hirschhornsalz, Pottasche)
• Rund und/oder Längswirken zur gleichmäßigeren Verteilung der großen CO2-Blasen in mehrere kleine, die für die spätere Porung des Gebäcks verantwortlich sind
• Thermische Umwandlung von Teig bzw. Masse in eine formfeste, essbare Backware aus Krume und Kruste; die Kruste muss nach dem Abkühlen schneidbar sein, die Krume bestreich- und kaubar.
Unterschiede im Wassergehalt: Kruste < 10 % H2OKrume 35 .....40 % H2O
Teigbereitung mit Weizenmehl
Quellung Kleberbildung Kleberaus-bildung
Kleberüber-dehnung
Mischen Kneten
Mischen, Kneten Ruhen Formen Stückgare
Verflechtung verschiedener Mikroprozesse:
DesintegrierenBenetzung, Quellung, Orientieren, Katalyse, Biokatalyse,Aggregieren, Assoziation
Teig
fest
igke
itOptimale Knetzeit
Knet-toleranz
Über-knetung
Getreidetechnologie - HohenheimAllgemeine Lebensmitteltechnologie Knetzeit
Getreidetechnologie - Hohenheim7 Technologie der Brotherstellung
Wasserbindung im Teig• Die Wasserbindung ist ein qualitätsbestimmender Faktor der Mehle und erfolgt mit
dem Mischen des Teiges aus seinen Bestandteilen• Es existieren zwei Arten der Wasserbindung: 1) Quellung der Inhaltsstoffe, teils
aufgrund der Oberflächensorption der Stärkekörner 2) als Tröpfchen sowie in grösseren Flächen gebunden/immobilisiert
• Die Hälfte des Wassers wird von der Stärke immobilisiert, die Rest je zur Hälfte von Kleberproteinen und den Pentosanen.
• Das auf 100 Mehlanteile bezogene Teiggewicht wird als Teigausbeute (TA) bezeichnet
262447(%)Gebundenes Teigwasser
1120,6(g/g)Spez. Wasserbindung
2,41278(%)Masseanteil
PentosaneKleberStärke Kriterium
Getreidetechnologie - Hohenheim7 Technologie der Brotherstellung
Wasserbindung im Teig (2)
Die Wasserbindungsverhältnisse im Teig verändern sich im Verlauf der Backphase:
• Proteine denaturieren unter Wasserabgabe• Stärke quillt verkleistert mehr oder weniger weitreichend
Ein hoher Verkleisterungsgrad verbessert die Frischhaltung, deshalb wird bei der Teigbereitung ein hoher Wassergehalt bei gleichzeitig hohen Stand angestrebt. Wasseraufnahme steigt mit kleiner werdenden Partikel, mit steigender Klebermenge und mit dem Anteil mechanisch beanspruchter StärkeEnzymarme Mehle mit hohen Verkleisterungstemperaturen ergeben eine kleinen Verkleisterungsgrad, was in trockenen, zum Krümeln neigenden Broten führt.Die zeitliche Veränderung der Wasserbindung resultiert aus Größe, Struktur und Benetzbarkeit der Teilchen, außerdem aus unterschiedlichen Enzymaktivitäten und chemisch aktiven Verbindungen.
Getreidetechnologie - Hohenheim7 Technologie der Brotherstellung
Wasserbindung im Teig (3)
Teigphase Backphase
Was
serb
indu
ng
Pentosane
Kleber
Stärke
Pentosane ändern ihre Eigenschaften während der Brotherstellung nicht
Proteine denaturieren und geben dabei Wasser ab
Stärke quillt und verkleistert und nimmt mehr Wasser auf
Getreidetechnologie - Hohenheim7 Technologie der Brotherstellung
Teigbereitung
Die Teigherstellung erfolgt durch Vermischen von Mehl mit Wasser mit den übrigen Bestandteilen sowie durch Kneten bzw. Energieeinleitung
Links: gekneteter Weizenteig
Rechts: gekneteter Roggenteig
Der Knetwiderstand ist während der Mischphase, steigt dann aber auf ein Maximum, bevor er früher oder später abnimmt.
Dieser ist stark von der Intensität der Energieeinleitung, der Teigstabilität bzw. der Mehlqualität abhängig.
Getreidetechnologie - Hohenheim7 Technologie der Brotherstellung
Vorgänge beim Kneten
Wasseraufnahmedurch quellfähige Mehlbestandteile (Eiweiß, Stärke, Pentosane, Schalenteilchen)Klebernetzbildungdurch die im Mehl verschieden „stark“ vorkommenden Eiweißstoffe, insbesondere durch Gliadin, Glutenin. Während dessen muss die Kleberstruktur bis zum Erreichen des rheologischen Optimums entwickelt werden.VerteilungDer nichtbindenden Mehlbestandteile und der Zutaten, so dass eine homogene Verteilung alles Bestandteile, insbesondere der Luft- und Gasverteilung erreicht werden. HohlraumbildungDurch Einschlagen von Luft und Gasbildung durch die Hefe (siehe weiter hinten
Getreidetechnologie - Hohenheim7 Technologie der Brotherstellung
Vorgänge beim Kneten
Getreidetechnologie - Hohenheim7 Technologie der Brotherstellung
Vorgänge beim KnetenUnterknetung
Dabei bildet das gequollene Kleberprotein eine relative kompateMasse, bei dem sich die Proteinstränge und –membranen noch nicht ausgebildet haben.
Die Stärkekörner liegen teilweise noch frei und nativ vor.Überknetung
Weizenteig wird feucht Teig klebt an der Knetschüssel fest überknetete Teige neigen zum BreitlaufenÜberbeanspruchung des vernetzten Klebers Kleberstruktur wird zerstört und eingelagertes Teigwasser wieder freigesetzt. Es kommt zu einer Desaggregation bis hin zur Depolymerisation.Eine geringe Überknetung lässt sich durch eine etwas längere Teigruhe ausgleichenStark überknetete Teige jedoch sind mit den in der Bäckerei anwendbaren Mitteln nicht mehr rückbildbar
Getreidetechnologie - Hohenheim7 Technologie der Brotherstellung
Vorgänge beim Kneten
Die Zeitdauer der Überknetung, die ein Teig ohne Folgemängel erdulden kann, ist die Knettoleranz Ein Überknetung liefert allerdings bessere Backergebnisse als eine UnterknetungDie Volumenausbeute wird mit zunehmender Drehzahl des Knetwerkzeuges größer, verbunden mit einer abnehmenden KnettoleranzBeim Einsatz von Intensivknetern, insbesondere bei der Vakuumknetung ist die Mitverwendung von Ascorbinsäure notwendig zur schnelleren Kleberausbildung notwendig. Dies äußerst sich im Anstieg des Ofentriebes, feineren Porung und besseren KrustenbildungUnter einer aktivierten bzw. chemischen Teigentwicklung wird dieVerwendung von Cystein in Kombination mit einer oxidieren wirkenden Substanz, wie Ascorbinsäure oder Bromat verstanden
Getreidetechnologie - Hohenheim7 Technologie der Brotherstellung
Knettechnik1) kontinuierliches Kneten:
• durch das kontinuierliche Kneten entsteht ein "Knetstrang„
• kommt der Teig aus der Maschine, so ist er noch etwas klebrig; jedoch nicht, weil er überknetet ist, sondern da er noch nicht vollständig zu Ende geknetet ist
• Gleichdrall - Schneckenkneter (ZPM = Zwei-Paddel-Mischer):aufgebaut aus Knet- und Förderelementen
Getreidetechnologie - Hohenheim7 Technologie der Brotherstellung
Knettechnik
2. diskontinuierliches Kneten (Kneten von Chargen)• zu beachtender, wichtiger Punkt: ein Teig unterliegt immer
zeitlichen Veränderungen
• Bsp.: beim Zusatz von Hefe; je länger in einem Teig Enzymaktivitäten stattfinden, desto stärker wird nachher das Gebäck gebräunt sein (durch die Zunahme von freier Maltose, die mit den frei vorliegenden Aminosäuren durch die Maillard-Reaktion die Bräunungsprodukte ergibt)
• eine Knetmaschine muß nach der Beschaffenheit des Teiges ausgerichtet werden, v.a., weil sich jeder Teig beim Kneten erwärmt
Getreidetechnologie - Hohenheim7 Technologie der Brotherstellung
Knettechnik
DrehhebelknetmaschineKnetarm: vertikale Drehbewegung, Knetschüssel: horizontale Drehung, geringe Intensität, daher für Weizenteige nicht geeignet, ähnlich dem StosshebelkneterSpiralkneterrel. geringe Beanspruchung des Teiges, rel. geringe Erwärmung des Teiges, universal einsetzbar, Intensivkneter, Spirale nicht mittig angebracht.WendelkneterHochleistungskneter, entgegensetzte Drehung zweier aussermittig angeordneten Wendel, hoher Energieeintrag, daher für Weizenteige geeignetRundaufschlagkneterMischen und Kneten in einer geschlossenen Trommel, schnell rotierendes Werkzeug, Teigerwärmung ist extrem hoch
Drehhebelknetmaschine (Dierks & Söhne)
Getreidetechnologie - Hohenheim7 Technologie der Brotherstellung
Knettechnik
weitere Formen 1 Bottichknetmaschine mit
feststehendem Bottich u. Schleifflügel
2 Flügelknetmaschine mit feststehendem Bottich (kippbar)
3 Knethandmaschine mit Rotierbottich
4 Drehhebelknetmaschine mit Rotierbottich
5 Rotierknetmaschine mit feststehendem Knetarm
6 Rotierknetmaschine mit beweglichem Knetarm
7 Spiralkneter mit Rotierbottich
8 Doppelkonuskneter mit Rotierbottich
9 Wendelkneter mit Rotierbottich
Getreidetechnologie - Hohenheim7 Technologie der Brotherstellung
Teigtemperatur
• Die Teigtemperatur ist für die Steuerung der Quell- und Lösungs-, enzymatischen sowie mikrobiologischen Prozesse wichtig.
• Grundsätzlich kann die Temperatur umso höher sein, je kürzer die Knetdauer, niedriger die Enzym- bzw. Hefeaktivität
• Die Knettechnik spielt eine große Rolle, da die Teigerwärmung mit der Intensität und Dauer der Knetung zunimmt, was dazu führen kann, dass Eiswasser verwendet werden muss:
TSchüttwasser (°C)=(2 * TTeig)-TMehl-TErwärmung
28-318-141000-3000Intensivkneter
26-283-580-120Schnellkneter
24-261-325-60Langsamkneter
Teigtemperatur (°C)
Teigerwärmung (°C)
Drehzahl (U/min)
Knetsystem
Getreidetechnologie - Hohenheim7 Technologie der Brotherstellung
Teigtemperatur
• Weizenteige sind von der Verarbeitungsfähigkeit des Klebers abhängig, welcher bei wärmeren Temperaturen an Elastizität und Dehnfähigkeit verliert
• Die Dehnfähigkeit des Teiges ist auch von der Benetzung durch das nicht verquollene, freie Wasser im Teig abhängig
• Warme Teige sind „bockig“ und trocknen an der Oberfläche aus
• Kalte Teige verquellen das Schüttwasser schlechter und lagern zusätzliche Feuchtigkeit an der Oberfläche ab (Kondenswasser) schwer zu verarbeiten
Temperaturrichtwerte: z.B. Brot und Brötchenteig = 25 °C; Brezenteig = 20 °C
Getreidetechnologie - Hohenheim7 Technologie der Brotherstellung
Teiglockerung
• Injektion von Luft oder Kohlendioxid
• Zugabe von ‚gasenden‘Chemikalien
• Biologische Lockerung durch Backhefe
Getreidetechnologie - Hohenheim7 Technologie der Brotherstellung
Hefe
Eigenschaften von Backhefe
• unsauberstes Material in der Bäckerei
• benötigt C-Quelle (bevorzugt Maltose, Glucose)
Preßhefe:
• enthält nur ca. 30 % Trockensubstanz (Rest: durch die Proteine der Hefe gebundenes Wasser, das nicht abpreßbar ist) [ca. 50 % der TS sind Proteine, dazu Lipide, Mineralstoffe, ...]
• taugliche Hefe muss brechbar sein (schmierige Hefe ist überaltert u. meist verschimmelt)
• Haltbarkeit: ca. 3 Wochen (maximal)
Trockenhefe IDY (Instant Dry Yeast):
• in einem Fließbett mit Vibration schonend getrocknete Hefe
• hat eine TS von ca. 95 %
• Vorteile: - sehr lange haltbar
- braucht keine Rehydratationszeit, d.h. sie bildet sofort CO2
Getreidetechnologie - Hohenheim7 Technologie der Brotherstellung
Teiglockerung durch Hefe
Ziel: Bildung von möglichst viel CO2 in Weizenmehlteigen Die CO2 -Bildung erfolgt v.a. während der Ruhephase, wobei aus 285 mg Hefe-TS ca. 300 - 400 ml CO2 entstehen.
Aber das gebildete CO2 dient nur dann zur Teiglockerung, wenn ein gutes Mehl mit einem guten Gashaltevermögen vorliegt.
Hefeaktivität im Teig
Getreidetechnologie - Hohenheim7 Technologie der Brotherstellung
Hefe
Sacccharose
Maltose
0
1
2
0 1 2 3Gärzeit [Std.]
Backhefe vergärt bevorzugt Saccharose mit Hilfe des Enzyms Invertase, einer β-Fructosidase (d.h. Backhefe ist an Saccharose adaptiert).
Glucose, Fructose, Saccharose und Maltose werden vollständig vergoren, Raffinose zu einem Drittel, Maltotriose sowie Galactose nur sehr langsam.
Dieses Enzym ist nicht nur eine Hydrolase, sondern kann auch Glucosyl- und Fructosylreste zum Aufbau oligomerer Zucker (z.B. Raffinose) übertragen.
Problem: Saccharose ist kein nativer Bestandteil von Mehl → evtl. Zugabe von Saccharose
Zucker [g/100 g GME]
Getreidetechnologie - Hohenheim7 Technologie der Brotherstellung
Hefe
Saccharose (α-D-Glucopyranosyl-β-D-fructofuranosid)
C6H12O6 ⎯→ 2 C2H5OH + 2 CO2 ∆H < 0180 g/mol 2 × 46 g/mol + 2 × 44 g/mol
↓2 × 22,4 l/mol
• 1 g Hefe-TS vergärt 1 bis 3 g Saccharose / h
• 2 g Saccharose = ≈ 0,5 l CO2/h l CO / mol
180 g / mol22 22 4⋅ ,
Getreidetechnologie - Hohenheim7 Technologie der Brotherstellung
Hefe
Hefemenge und Triebkraft
Roggenbrot 3 % Weizenbrötchen 5 %Hefesüßteige 6 % Zwieback bis 8 %Pizzateig bis 10 % (mind. 7 - 8 %)
• die Menge ist beim Pizzateig so groß, da diesem Teig Öl/Fett bzw. Milch zugegeben wird; ferner wird ein Pizzateig nicht geknetet, sondern geschlagen bis er Blasen bildet; oft wird der ausgewellte Teig noch durchstoßen, damit CO2 austreten kann
• Bei Fladenbrot wird wenig Hefe zugegeben (ca. 1 %), da Hefe im Orient sehr teuer ist. (Der Teig geht wie ein Ballon auf und wird anschließend wieder zusammengedrückt.)
Getreidetechnologie - Hohenheim7 Technologie der Brotherstellung
Hefe
Porengröße und Porenverteilung (idealisiert)
Knet-Ende Teigruhe-Ende Ende Rundwirken Ende Ofentrieb
Nach Formen Ende Stückgare Ende Ofentrieb
Beurteilung der Porengröße und Porenverteilung:
• Porentabelle nach Dallmann: Einteilung von 1 (grob) bis 8 (sehr fein) [sehr subjektiv]
• heute: elektronische Bildauswertung mit Scanner (Poren: schwarz; Krume: hell)
⇒ sehr objektive Erfassung über das Porenverhältnis
Getreidetechnologie - Hohenheim7 Technologie der Brotherstellung
Backpulver
• Besteht aus mindestens zwei chemischen Komponenten: Einem kohlensäurebildenden Stoff und einem Säuerungsmittel
• Durch die Bildung von Gasbläschen wird der Teig locker
• Enthalten sind die kohlensäurebildende Komponenten Natriumhydrogen-carbonat (Natron; geschmacksneutral) und ein Säuerungsmittel z.B. Natriumdiphoshat.
• Natron ist als Triebmittel für die Kohlensäurebildung zuständig. Das Säuerungsmittel reguliert den Zeitpunkt für Vor- und Nachtrieb des Teiges.
2 HCO3- + H2P2O7
-- 2 CO2 + P2O74- + 2 H2O
Backtriebmittel
Getreidetechnologie - Hohenheim7 Technologie der Brotherstellung
Backpulverweitere Säuerträger sind:
• CaH2P2O7
• Ca(H2PO4)2
• Citronensäure wasserfrei• Glucono-δ -lacton
Die Wirksamkeit eines Säureträgers charakterisiert man anhand des
Neutralisationswerts (NW):
'starke' Säureträger: NW ca. 100 - ´schwache' Säureträger: NW ca. 50.
Backtriebmittel
+ H2O ⎯ →⎯⎯⎯⎯ - H2O ← ⎯⎯⎯⎯⎯
Menge NaHCO Menge Säureträger
1003 ⋅
Getreidetechnologie - Hohenheim7 Technologie der Brotherstellung
• Der NW wird durch Trennmittel (Stärke, Mehl) zeitlich verzögert, so dass CO2 sowohl in der Teigphase als auch erst im Backofen entsteht. Heute wird dies durch Einhüllen (Coaten) eines Teils des Säureträgers mit einem höher schmelzenden Fett oder Wachs (Fp > 40 °C) erreicht.
• Nach den Richtlinien für Backpulver muss dieses - frisch hergestellt -mindestens 2,35 g und höchstens 3 g gebundenes wirksames CO2in der für 500 g Mehl bestimmten Menge enthalten. Dies entspricht einem Gasvolumen von 1200 bzw. 1500 ml CO2 für die Lockerung.
• Neuerdings haben sich 'gecoatete' Backpulver auch in Fertigmehlen für Kuchen und andere Feinbackwaren bewährt.
• Bei Bio-Backpulver wird die chemische Säuerungskomponente durch Weinstein ersetzt. Weinstein wird aus Rohweinstein aus Ablagerungen in Weinfässern gewonnen
• Backpulver eignet sich vor allem für Kuchen und Gebäck. Auch schwere Teige mit viel Fett, Zucker, Nüssen und Rosinen werden damit luftig
Backtriebmittel - Backpulver
Getreidetechnologie - Hohenheim7 Technologie der Brotherstellung
Backtriebmittel
Hirschhornsalz
• `Einkomponenten-Backpulver`
• Abspaltung von Ammoniak und Kohlendioxid
• Besteht aus: Ammoniumhydrogencarbonat und Ammoniumcarbamat
• Eignet sich besonders für Roggenteige. Sorgt hier für gute Quell- und Backeigenschaften, für die Lockerung des Teigs, großes Volumen, hohe Elastizität und den typisch würzigen Geschmack.
NH4HCO3 NH3 + CO2 + H2O(NH4) 2CO3 2 NH3 + CO2 + H2OH2N-COO-/NH4
+ 2 NH3 + CO2
thermisch
Ammoniumcarbaminat
Getreidetechnologie - Hohenheim7 Technologie der Brotherstellung
Backtriebmittel
Hirschhornsalz
• Die Säure schützt den Teig vor Fremdgärungen und verhindert die Ansiedlung von Schimmelpilzen. Sauerteiggebäcke sind deshalb lange haltbar
• Aufgrund des NH3-Geruchs Anwendung nur für Flachgebäcke (z.B. Leb-und Honigkuchen, Amerikaner) aus denenNH3 vollständig ausgetrieben wird.
Getreidetechnologie - Hohenheim7 Technologie der Brotherstellung
Backtriebmittel
Pottasche
• `Einkomponenten-Backpulver`
• Abspaltung von Kohlendioxid erst nach Lagerung des Teigs. Entwicklung von Milchsäure aus Lactobacillen
• besteht aus Kaliumcarbonat (K2CO3)
• Anwendung für Lebkuchen und Honigkuchen (K2CO3 reagiert mit Milchsäure)
• Treibt den Teig vor allem in die Breite und weniger in die Höhe
CO3-- + 2H + CO2 + H2O
Getreidetechnologie - Hohenheim7 Technologie der Brotherstellung
Portionieren
Das Portionieren orientiert sich am gewünschten oder vom Gesetzgeber geforderten Gebäckgewicht und am Ausbackverlust:
m Teig = m Brot + m Backverlust
Der Ausbackverlust beträgt in der Regel 10 – 30% Er ist abhängig von der spezifischen Oberfläche, der Backdauer, der Ofentemperatur bzw. dem Lockerungsgrad.Bei Kleingebäcken und frei geschobenen Broten ist der Backverlust deutlich höher als bei Kasten- und Grossbrot.Im industriellen Bereich werden zur Teigteilung fast ausschliesslichVolumenteiler eingesetzt. Problematisch sind die unterschiedlichen Volumina bei den unterschiedlichen Gärzuständen, dadurch ändert sich die Teigdichte. Gravimetrischen Systeme sind zu teuer und haben zu geringe Taktzahlen
Getreidetechnologie - Hohenheim7 Technologie der Brotherstellung
Portionieren
Brötchen: - erfolgt volumetrisch (meist mittels einer Teigteil- und Rundwirkmaschine)
- Partysonnen werden auch auf einer Teigteil-und Rundwirkmaschine gefertigt (nur ohne Wirken)
• jedes Schneiden eines Teiges erzeugt einen CO2-Verlust (Austritt aus den Poren); die Schnittstellen sind feucht (Trocknen durch kurzes Stehenlassen)
• In der Industrie ist stets eine kontinuierliche Arbeitsweise notwendig
Getreidetechnologie - Hohenheim7 Technologie der Brotherstellung
Formgebung
• Durch Rundwirken wird die Oberfläche geschlossen. Streumehl an die Oberfläche verhindert Abtrocknung der Oberfläche.
• Durch das Wirken wird eine Vereinheitlichung der Porengröße erreicht.
∑ Oi < ∑ Oi
• Mit dem Endformen erhält man ein Brot, das beim Backen nicht aufreißt und eine gleichmäßige Krume besitzt.
• Manchmal wird gezielt eingeschnitten. Dann ist eine Stückgare notwendig, damit ein kontrolliertes Einreißen durch Spannungsausgleich erfolgt.
• Einem evtl. stattfindenden Längswirken muss immer ein Rundwirken vorausgehen
Wirken⎯ →⎯⎯⎯
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Formgebung• Durch das Wirken werden die inneren Spannungen der Klebermembranen
vergleichmäßigt und eine glatte Oberfläche erzielt• Je größer die Krume eines Brotes, desto intensiver das Aroma; bei
altbackenen Broten geht dieses Aroma vollständig verloren• Gewirkte Teilchen können nicht sofort weiter verformt werden. Sie müssen
sich erst entspannen und wieder leicht angären.
Vol.-Ausbeute [%] (bez. auf Vol. GME)
600
500
400 Gärtoleranz
300
Teigentwicklungszeit [Std.] 1 2 3 4
Übergare: freigeschobene Ware läuft breit;Kastenbrote werden großporig;Porenwände werden dünn
Erwartungsbereich
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Formgebung
Wirkautomat
• Längswirken:rundgewirkter Teigling wird flachgedrückt und dann aufgerollt (z.B. bei Schrippen; Ausbund entsteht an der Stelle, wo sich das Ende des aufgerollten Teiges (≡Schluß) befindet)
bei Brötchen:• Rundwirk- und Teigteilmaschine (→
also zwei Verfahrensschritte in einem)
• Kegelwirker, Bandwirker
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Zwischen- und Endgare
ZwischengareZeit vom Ende des Rundwirkens bis zum Anbringen des Ausbundes
Endgare (=Stückgare)Zeit vom letzten Bearbeitungsschritt bis zum Beginn des Backprozesses
• Zeit, die ein Teigling benötigt, um aufzugehen (in der Regel 10-15 Minuten)
• beeinflußt zu ca. 80 % das Volumen des abgebackenen Stückes• das Restvolumen entsteht durch die Volumenzunahme im ersten
Backabschnitt
Während der Gare wird die Porenstruktur des Gebäckes vorgebildet, die für die Textureigenschaften ausschlaggebend ist.
Eingearbeitete Luft und die Gärgase werden vorrangig durch das Raumnetz des Klebers zurückgehalten. Das Backen und die Gare üben einen gegenseitigen Einfluss aus.
Das Gären erfolgt in Gärschränken bzw. Gärtunnel bei einer definierten Temperatur (30-45°C) und Feuchte (60-90%)
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Verschiedene Gärführungen
• Kurzzeitführung als direkte Gärführung• Langzeitführung bei Raumtemperatur• Gärverzögerte Führung durch Kühllagerung• Gärunterbrochene Führung
Durch Tiefkühlen vorgegarter TeiglingeDurch Tiefkühlen ungegarter Teiglinge
Gründe für die verschiedenen Temperaturführungen zur Einstellung des Gärverlaufes:
• Ausgleich von Produktionsspitzen und -senken• Räumliche Entfernung zwischen Produktion und Verkauf• Wachsende Qualitätsansprüche des Konsumenten
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Gärunterbrechung
1. Brötchenteige mit speziellen Backhefen praktisch keine CO2-Erzeugung in der Anteig-, Teigteil- und Wirkphase
2. Frosten bei – 40 °C und Halten bei – 20 °C. Keine Schädigung der Hefezellen
3. Auftauen nach 6 – 48 Stunden. Ab + 5 °C Beginn der Gärtätigkeit der Hefen mit Intensivierung ab 30 °C
4. Eingabe in das Backsystem Backbetrieb bis zur thermischen Inaktivierung und Denaturierung bei 55 – 65 °C
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Gärverzögerung
Mit der Temperaturerniedrigung werden alle chemischen und biochemischen Reaktionen langsamerTiefere Temperaturen bedeuten in der Regel ein geringeres Wasserbindungsvermögen, die spezifische Beweglichkeit des Wassers nimmt abTiefgefroren können die Teiglinge mehrere Tage bis Monate gelagert werden (-30°C).Teige zur Gärverzögerung sollten kleberstark, enzymschwach, ausserdem ist der Zusatz von Emulgatoren wünschenswert.Die Hefemenge sollte reduziert werden, um den Stand der Teige nicht unnötig zu gefährden. Mit dem Frosten verliert die Hefe aber an Gärkraft, auch wenn die Zahl der vegetativen Zellen nicht reduziert wird (frische Hefe).Als Folge der Frostung nimmt der Dehnwiderstand der Teige ab und die Dehnbarkeit zu.Die endgültige Backtemperatur und die Schwadenmenge sollte entsprechende reduziert werden (20-30°C).
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Volumenänderung während der Teigbearbeitung
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Backen – Ziel und Technologie
Hohe TemperaturgradientenWärmestrahlung, Wärmeleitung, WärmekonvektionWärmezuführung von allen SeitenZeitgeführte Temperatursteuerung Zugabe von SchwadenLangsamer Wärmetransport innerhalb der KrumeWasser verdampft nur in der KrusteAusdehnung der GärgaseSchnelles ‚Verschließen‘ der Kruste
Prozessführung hinsichtlich Temperatur, Zeit und Atmosphäre
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Backtechnik
Nach dem Einschießen der Teiglinge laufen drei nur sehr schlecht voneinander abgrenz-bare Phasen ab:
1. Ofengare (Ofentrieb)Der Teig erfährt eine zusätzliche Volumenzunahme.
2. KrustenbildungDas Krusten-Krumen-Verhältnis ist bei Brötchen höher als bei Broten
• bei Broten: ca. 20 % Krustenanteil• bei Brötchen: ca. 40 % Krustenanteil
3. KrumenbildungAusbildend einer stabilen schaumartigen Struktur (siehe unten)
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Vorgänge beim Backen
200°C
180°C
160°C
150°C
140°C
120°C
100°C
80°C
60°C
50°C
40°C
30°C
Starke Ausdehnung der Gärgase
Starke Gasentwicklung
Hefezellen sterben ab
Hohe Enzym- und Hefeaktivität
Proteindenaturierung, Wassergabe
Verkleisterung der Roggenstärke
Verdampfen des AlkoholsVollständige Ver-kleisterung der Krume
Wasser verdampftBildung heller Dextrine
Bildung dunkler DextrineKaramellisierung der Zuckerstoffe
Bildung von Röstbitterstoffen
Couleurbildung
Verkohlung
Maillard Reaktion
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Backtechnik - Vorgänge beim Backen
30 - 45 °C Intensive Gärung (Ofentrieb) und verstärkte Enzymaktivitätab 50 °C allmähliche Hemmung der Gärtätigkeit der Hefen, kaum noch
neue CO2-Bildungab 65 °C einsetzende Kleber-Denaturierung und Beginn der
Stärkeverkleisterungab 80 °C Gebäck hat max. Volumen erreicht und die endgültige Form
angenommenca. 95 °C Stärkeverkleisterung praktisch beendet; Kleberprotein ist
denaturiert, die Umverteilung des gebundenen Wassers vom Kleber auf die verkleisterte Stärke ist abgeschlossen, die Krumenstruktur stabilisiert
ab 100 °C Wasserdampfbildung unter Mitführung der entstehenden Backaromen
120 -140 °C Thermischer Stärkeabbau in der bis dahin elastischen Teighaut führt bei abnehmendem Wassergehalt zur Bildung von Dextrinen
ab 150 °C Bräunung der Kruste infolge Maillard-Reaktionen zwischen freien Aminosäuren und reduzierenden Zuckern;
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Backverlust und Temperaturverlauf
Backzeit (min)
Tem
pera
tur (
°C)
Backverlust (%
)
20
20
80
80604020
5
1mm unter der Oberfläche
4mm unter der Oberfläche
Krumenmitte
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Physikalische Prozesse beim Backen
Die dominierenden Veränderungen sind die Denaturierung der Protein und Verkleisterung der StärkeIn der Backatmosphäre sind die gequollenen Stärkekörner weich und deshalb leicht verformbar. Sie werden durch die auftretendenSpannungen verformtDie Krustenbildung von Gebäcken beruht hauptsächlich auf Veränderungen der Kohlenhydrate mit assoziierten Wasserentzug
Teigδ = 1,1 g/cm³ / spez. Volumen = 0,9 cm³/g
beim Backen2,5- bis 3,5-fache Volumenzunahme
Gärfertige Teiglinge besitzen noch keine Farbe. Die Bräunung beginnt erst durch die Wärme, die mittels der Schwaden auf die Teigoberfläche gelangt
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Physikalische Prozesse beim Backen
Schwadengabe• Beim Einschießen der Teigformlinge erfolgt die gesamte
Schwadengabe innerhalb der ersten Minute Erhöhung der Feuchte im Backraum.
• Der Wasserdampf schlägt sich auf der noch kühlen Teigoberfläche in einer sehr dünnen Schicht nieder, wodurch die Teighaut ca. 1 mm tief aufweicht. So wird verhindert, dass die Teighaut austrocknet. Die Oberfläche bleibt elastisch und reißt nicht unkontrolliert.
• Durch Filmkondensation auf der Oberfläche der Formlingefindet eine partielle Dextrierung der Stärke statt: die Gebäckoberfläche wird glänzend.
35 % H2O
10 % H2O
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Maillard-Reaktion, Aromastoffe
Aromastoffe
Wirken auf die Endprodukte der Maillard-Reaktion (=„Amadori-Verbindungen“) weiter höhere Temperaturen ein, so können noch andere Reaktionen ablaufen:
• Strecker – Abbau
• Entstehung von ca.14 heterocyclischen N- und O-Verbindungen (v.a. bei geringem H2O-Gehalt in der Kruste). Die entstandenen Aromastoffe diffundieren auch teilweise in die Krume.
Pyrrol Hydroxymethylfurfural HMF(Hauptkomponente des typischen Back-geruchs; bekanntestes Furan-Derivat)
Maltol (Pyrron-Derivat)Pyrazin
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Maillard-Reaktion, Aromastoffe
Maillard-Reaktion
• Ab 150 °C Backtemperatur: Bräunung der Kruste infolge Maillard-Reaktionen
• Reaktion von zwei in Mehlen enthaltenen Inhaltstoffen:
1. Maltose und Glucose (reduzierende Zucker) 2. Proteine und ein geringer Anteil an freien Aminosäuren (durch
Schwaden gelöst)
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Backtechnik- Krumenausbildung
• Dieser Prozess dauert am längsten, da das Temperaturprofil eine gewisse Zeit benötigt, um ins thermische Zentrum zu gelangen.
• Backverlust zwischen 10 % und 25 % (Brote: bis 12 %; Brötchen: bis 22 %; Zwieback: bis 70 %).
• Der Backverlust wirkt sich auch auf sensorisch auf die Produkteigenschaften aus, d.h. wenn man aus dem gleichen Teig verschieden große Brote formt, so schmeckt jedes Gebäck anders.
• Dies hängt v. a. damit zusammen, dass Aromakomponenten in großen Gebäcken viel stärker verbleiben; geringere Einflüsse kann man hierbei über die Prozess-Steuerung erreichen.
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Backtechnik
Vorgänge beim Backen
• nach dem Kneten darf sich der Teig ca. 10 Minuten entspannen• anschließend: Wirken (Rundwirken, evtl. Längswirken)• ist ein Teig reif, so spricht man von der sog. "Gärreife"
• gärtolerante Teige erlauben evtl. noch ein Liegenlassen von ca. 15 Minuten, bevor sie abgebacken werden
• nicht gärtolerante Teige müssen nach dem Wirken zügig in den Ofen gebracht werden
• "Ofentrieb" nur bis zur Denaturierungstemperatur des Eiweißes, also bis ca. 65 °C
• Elektronenmikroskopische Aufnahmen zeigen, dass insbesondere in der Kruste gut ausgebackener Brote ein großer Anteil der Stärkekörner deformiert ist; eine Verkleisterung derselben kann wahrscheinlich infolge des schnell eintretenden Wasser-Defizits nicht ablaufen, weil in der sich bildenden Kruste bevorzugt Wasserverdampfung stattfindet.
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Backtechnik – Verschiedene ÖfenElektrobackofen
Geringste lokale Umweltverschmutzung, leise, mit Wärmespeicher kann man Nachtstrom nutzen, was aber zu Mehrkosten bezüglich Ofenausstattung und Flexibilitätseinschränkungen führt, präferiert bei kleineren Öfen
Thermo-Umwälzofen
Erhitztes Öl wird in Röhren um die Backräume geleitet (300°C), im Gegensatz zu Dampfbacköfen keine Druckerhöhung, stabile und weichte Hitze, Öl altert
Stikken-Backofen
Teiglinge befinden sich auf Wägen, mit denen der Ofen bestückt wird, manchmal mit Drehvorrichtung zur gleichmäßigen Bräunung, mit nahezu allen Heizsystemen verwendbar
Netzband-Backofen
Netzbänder aus Stahl durchlaufen den Ofen, womit ein kontinuierlicher Betrieb möglich ist, Durchlaufzeit ≡ Backzeit, Nachteil: benötigt sehr viel Platz, "freigeschoben": Teiglinge berühren sich nicht, "angeschoben":Teiglinge berühren sich
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Backtechnik - Realisierungen
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Backtechnik
Backöfen: Effektiver Wärmeaufwand beim Backen
Der theoretische Wärmebedarf umfasst keine Verluste. Bei jeder technischen Nutzung treten jedoch Verluste auf.
Folgende sind hierbei zu berücksichtigen:
• Abgasverlust• Verlust durch unverbrannte Gase• Falschluftverlust• Anheizverlust• umgebendes Klima• Abstrahlungsverlust• Verlust durch Öffnungen im Gesamtsystem
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Backtechnik - Ofentypen
22,5 - 27,5 kWh/100 kg Brot(bei BV ≈ 10 %)
bis 75Gehäuse doppel-wandig, sehr gut isoliert
Elektrobacköfen
8 - 15 m³ Erdgas (je nachBrennwert)
60Stahlmantel, isoliertGasbackofen
18 - 20 kgBraunkohlebriketts50Stahlmantel, isoliertUmwälz-Etagenofen(Cyclotherm)
30 - 50 kgBraunkohlebriketts35Stahlskelettkonstruk-tion
Dampfbackofen
50 - 90 kgBraunkohlebriketts10Schamotte-SteineAltdeutscher Ofen
45 - 90 kg Buchenholz8gemauerter SteinHolzofen
spez. Brennstoffverbrauch pro 100 kg Mehl
Wärmenutz-ung [%]
Baumerkmale
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Bewertung von Brot – mögliche Fehler
• Aufplatzen im Schnitt• Flache Brotform• Aufplatzen der Seitenkruste• Krustenriß• Trockenriß und Eckenschrägriß• Waagrechter Krumenriß in der Mitte• Senkrechter Krumenriß• Hohlraumbildung im oberen Krumendrittel• Waagrechter Krumenriß über dem Boden • Unelastische Krume• Abbacken der Oberkruste• Waagrechter Streifen im angeschobenen Brot
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Brötchen• Teigbeurteilung:
• Oberflächenbeschaffenheit• Elastizität
• Ausbund (=erwünschtes Aufreißen/Aufbrechen der eingeschlagenen Teiglinge zu Beginn des Backprozesses)
• Bräunung•Rösche (=Knusprigkeit)• Porengleichmäßigkeit• Krumenelastizität•Geschmack
Kleingebäck im horizontalen Schnitt
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Unterschiede in Roggen- und Weizenverarbeitung• Die Typeneinteilung von Roggenmehl beginnt mit der Type 812 (für
Roggenbrötchen). Wollte man tiefere Typen herstellen, müsste man das Endosperm unter sehr starker Benetzung vermahlen, was nur sehr problematisch herzustellen ist. Es schließt sich die Type 1150 an (übliches Mehl für Roggenbrote). [Die Type 997 gibt es nicht mehr.]
• Roggenmehlteige neigen deutlich mehr zur Kohäsion als Weizenmehl-teige. Beim Arbeiten mit Roggenmehl vermindert man dessen hohe Klebrigkeit daher durch die Zugabe von Roggenvollkornschrot. (Schalenanteil höher Teig besser handhabbar).
• Roggen bildet beim Anteigen mit Wasser keinen Kleber. Hier sind es die Pentosane, die dafür verantwortlich sind, dass ein Teig entsteht.
• Teige aus Roggenmehl binden mehr Wasser, bilden mehr Gas und besitzen ein geringeres Gashaltevermögen
Links: Krume eines Roggenbrot
Rechts: Krume eines Weizenbrot
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Unterschiede in Roggen- und Weizenverarbeitung
• Roggenmehl enthält 65 bis 70 % Stärke (etwas weniger als Weizenmehl).• Roggenmehlteige müssen angesäuert werden, da die α-Amylase bei
Roggen deutlich aktiver ist als in Weizen. Durch die Säuerung wird die α-Amylaseaktivität vermindert. Sie besitzt ihre höchste Aktivität bei einem pH-Wert zwischen 6 und 7.
Aktivität
pH 4 5 6 7 8 9Ansäuern
• Feines, helles Roggenmehl (z.B. T550) kann aufgrund einer anderen Granulation nicht in guten Mahlausbeuten wie Weizenmehl hergestellt werden.
• Die Verarbeitungseigenschaften von Weizenmehlen verändern sich ab einem Roggenmehlanteil von 20%
• Roggenteige sind rein plastisch und besitzen keine elastische Komponente
Getreidetechnologie - Hohenheim7 Technologie der Brotherstellung
Unterschiede in Roggen- und Weizenverarbeitung• Roggen enthält nämlich einen etwas geringeren Endospermprotein-Anteil als
Weizen, jedoch einen höheren Pentosangehalt. Gliadin und Glutanin werden durch die Pentosane an der Kleberbildung behindert, alle drei zusammen binden jedoch das zugesetzte Teigwasser. Die Roggenstärkekörner sind in dieser viskos-plastischen Teigphase eingebettet.
• Der Zusammenhalt des Roggenteiges erfolgt durch die Ausbildung von Kohäsionskräften (H-Brücken, polare und unpolare Bindungen)
• Luft wird beim Kneten eingeführt und festgehalten.• Die Teigrheologie ergibt sich zunächst durch die Eigenschaften der
wässrigen Teigphase, verändert sich aber durch die Teigsäuerung (pH ca. 4,5)
• Die Teigsäuerung wirkt der α-Amylaseaktivität entgegen und ist Voraussetzung für eine gute Krume, Schnittfestigkeit und Aroma.
• Der Trieb erfolgt durch zugesetzte Backhefen und in geringerem Maße durch adaptierte Sauerteighefen.
• Das CO2-Gashaltevermögen ist viskositäts- und quellungsbedingt zufrieden stellend.
• Die Lactobacillen des Sauerteigs produzieren Milchsäure neben geringeren Anteilen an Essigsäure, Ethanol und CO2.
Getreideprodukte – Kleingebäck
Kleingebäck entspricht in der Regel den Anforderungen an Brot. Das Gewicht des Einzelstücks liegt nicht über 250 g.
Besondere Produkte sind z.B. Milchbrötchen (50 l Vollmilch auf 100 kg Mehl) oder Rosinenbrötchen (15 kg Rosinen auf 100 kg Mehl).
Laugengebäck besteht aus mehr als 50 % Weizenmehl. Die Oberfläche ist mit Natronlauge behandelt.
Weizenbrötchen(Schrippe)
RosinenbrötchenWeizenbrötchen(Kaisersemmel)
Laugenbrötchen
Getreidetechnologie - HohenheimAllgemeine Lebensmitteltechnologie
Getreideprodukte – Backmischungen
Backmischungen zur Abgabe an den Endverbraucher enthalten außer Wasser und möglicherweise Hefe alle Zutaten in den Anteilen, wie sie zur Herstellung des beschriebenen Brotes oder Kleingebäcks erforderlich sind.
Backmischungen gibt es für Feine Backwaren und Brot. Insbesondere letztere haben auf Grund der Backautomaten an Beliebtheit gewonnen.
Getreidetechnologie - HohenheimAllgemeine Lebensmitteltechnologie
Backmittel
Backmittel sind Mischungen von Lebensmitteln einschließlich Zusatzstoffen, die dazu bestimmt sind, die Herstellung von Backwaren zu erleichtern oder zu vereinfachen, die wechselnden Verarbeitungseigenschaften der Rohstoffe auszugleichen und die Qualität der Backwaren zu beeinflussen. Sie werden meist in einer Menge von weniger als 10 Prozent (auf Mehl berechnet) bei der Teigherstellung zugegeben.
Typische Bestandteile:
• Zucker
• Enzyme (Amylasen und Proteasen)
• Ascorbinsäure (meist schon dem Mehl zugegeben)
• Emulgatoren
• Aminosäuren
• Fett
Getreidetechnologie - HohenheimAllgemeine Lebensmitteltechnologie
Getreideerzeugnisse
Getreideerzeugnisse sind sämtliche Erzeugnisse aus gereinigtem Getreide, welches weiter bearbeitet wurde (z.B. durch Zerkleinern, Quetschen, Fraktionieren, Erhitzen), z.B. Mehl, Backschrot, Vollkornmehl, Vollkornschrot, Grieß und Dunst, Keime, Flocken und Speisekleie. Getreide-Vollkornerzeugnisse wie Vollkornmehl und Vollkornschrot enthalten die gesamten Bestandteile der gereinigten Körner einschließlich des Keimlings. Die Körner können jedoch von der äußeren Fruchtschale befreit sein.
Getreidetechnologie - HohenheimAllgemeine Lebensmitteltechnologie
Das technologisch ‚Besondere‘ von Getreide
ProteineKohlenhydrateLipide
Energie(Zusätze)
Viskoelastisches, kohäsives drei-dimensionales Netzwerk
Weizen Roggen
Getreidetechnologie - HohenheimAllgemeine Lebensmitteltechnologie
Getreideprodukte – Brot
Brot wird ganz oder teilweise aus Getreide und/oder Getreideerzeugnissen, meist nach Zugabe von Flüssigkeit, sowie von anderen Lebensmitteln (z.B. Leguminosen-, Kartoffelerzeugnisse) in der Regel durch Kneten, Formen, Lockern, Backen oder Heißextrudieren des Brotteiges hergestellt. Brot enthält weniger als 10 Gewichtsteile Fett und/oder Zuckerarten auf 90 Gewichtsteile Getreide und/oder Getreideerzeugnisse.
• Weizen-/Roggenbrot (mindestens 90% Weizen- bzw. Roggenmehl)• Weizen-/Roggenmischbrot (mehr als 50, jedoch weniger als 90 Prozent
Weizen- bzw. Roggenmehl)• Weizen-/Roggenvollkornbrot (mindestens 90 Prozent Weizen- bzw.
Roggenvollkornerzeugnisse; die Säure des Roggenbrotes stammt zu zwei Dritteln aus Sauerteig)
• Mehrkornbrot (Brot aus mindestens drei Getreidesorten, davon mindestens ein Brotgetreide)
• uvm.
Getreidetechnologie - HohenheimAllgemeine Lebensmitteltechnologie
Brotkonsum in Deutschland
Roggenmischbrot
Roggenbrot
Mehrkornbrot
Toastbrot
Weizenmischbrot Weizenbrot
Getreidetechnologie - HohenheimAllgemeine Lebensmitteltechnologie
Teigentwicklung im Detail
Getreidetechnologie - HohenheimAllgemeine Lebensmitteltechnologie
Besonderheiten bei Roggenmehl
• Roggenmehl bildet keinen Kleber• Zusammenspiel von Pentosanen,
Stärke und Proteinen verantwortlich für Teigbildung
• Quellung von Roggenstärke bei tieferen Temperaturen
• Enge Abhängigkeit von Enzymaktivität und Stärkeverfügbarkeit
• Teigruhe nahezu nicht nötig
Teigsäuerung zur Verbesserung der Teigqualität
Getreidetechnologie - HohenheimAllgemeine Lebensmitteltechnologie
Teiglockerung
• Injektion von Luft oder Kohlendioxid
• Zugabe von ‚gasenden‘Chemikalien
• Biologische Lockerung durch Backhefe
Getreidetechnologie - HohenheimAllgemeine Lebensmitteltechnologie
Backen – Ziel und Technologie
Prozessführung hinsichtlich Temperatur, Zeit und Atmosphäre
• Hohe Temperaturgradienten• Wärmestrahlung, Wärmeleitung,
Wärmekonvektion• Wärmezuführung von allen Seiten• Zeitgeführte Temperatursteuerung • Zugabe von Schwaden• Langsamer Wärmetransport innerhalb der
Krume• Wasser verdampft nur in der Kruste• Ausdehnung der Gärgase• Schnelles ‚Verschließen‘ der Kruste
Getreidetechnologie - HohenheimAllgemeine Lebensmitteltechnologie
Vorgänge beim Backen
200°C
180°C
160°C
150°C
140°C
120°C
100°C
80°C
60°C
50°C
40°C
30°C
Verkohlung
CouleurbildungBildung von Röstbitterstoffen
Karamellisierung der ZuckerstoffeBildung dunkler Dextrine
Bildung heller DextrineWasser verdampft
Maillard ReaktionVollständige Ver-kleisterung der Krume Verdampfen des Alkohols
Verkleisterung der Roggenstärke
Proteindenaturierung, WassergabeStarke Ausdehnung der Gärgase
Hefezellen sterben ab
Hohe Enzym- und HefeaktivitätStarke Gasentwicklung
Getreidetechnologie - HohenheimAllgemeine Lebensmitteltechnologie
Bedeutung der Kruste nach dem Backen
Getreidetechnologie - HohenheimAllgemeine Lebensmitteltechnologie
Beurteilung der Gebäcke
DLG Prüfschema
(1) Form und Herrichtung des Brotes
(1) Kruste und Oberfläche des Brotes
(3) Lockerung und Porung der Krume
(3) Elastizität der Brotkrume
(3) Struktur der Brotkrume
(9) Geruch und Geschmack
Getreidetechnologie - HohenheimAllgemeine Lebensmitteltechnologie
Brotfehler
dichte Porung
Abbacken der Kruste
unelastische Krume
Feucht-krümel
senkrechte Krumenrisse
Wasser-streifen
Wasser-ring
ungleichmäßige Porung
HohenheimAnalyse und Qualitätssicherung in der LM-Produktion – Teil Getreidetechnologie
Getreidetechnologie - Hohenheim8 Backmittel
Backmittel
Backmittel (Leitsätze für Brot und Kleingebäck)
Backmittel sind Mischungen von Lebensmitteln einschließlich Zusatzstoffen, die dazu bestimmt sind, die Herstellung von Backwaren zu erleichtern oder zu vereinfachen, die wechselnden Verarbeitungseigenschaften der Rohstoffe auszugleichen und die Qualität der Backwaren zu beeinflussen. Sie werden meist in einer Menge von weniger als 10 Prozent (auf Mehl berechnet) bei der Teigherstellung zugegeben.
Backmittel sind auf das jeweilige Produkt angepasst. Man unterscheidet Backmittel für:
• Gärverzögerung und Gärunterbrechung
• Verlängerung der Frischhaltung
• Sand- und Biskuitmassen
• Hefekleingebäck• Brot mit mehr als 10%
Roggenmehlanteil• Toast- und Weizenbrot• Hefefeingebäck
Getreidetechnologie - Hohenheim8 Backmittel
Nutzen von Backmitteln
Backmittel üben ihre Wirkung in den verschiedenen Phasen der Gebäckherstellung aus: bei der Teig- und Massenbereitung, der Gärung, der Teig- und Massenbearbeitung und während des Backprozesses. Backmittel verbessern dadurch folgende Gebäckeigenschaften:
Daneben stellen Backmittel sicher, dass Teige besser verarbeitet werden können:
• Bestreichbarkeit• Kaubarkeit• Geschmack• Frischhaltung
• Oberflächenbeschaffenheit• Volumen• Porung• Krumenelastizität• Schneidbarkeit
• Ab- und Umsetzen• Gärunterbrechung- und
Verzögerung
• maschinelles Kneten• kontinuierliches Teilen
und Wirken
Getreidetechnologie - Hohenheim8 Backmittel
Backmittel
Backmittel sind meistens Mischungen aus mehreren Substanzen, die in der Kombination zur gewünschten Gebäckverbesserung führen (z.B. Erhöhung der Volumenausbeute)
(Quelle: Backmittelinstitut)
Getreidetechnologie - Hohenheim8 Backmittel
Wirkung von Backmitteln
Backmittel werden mit einem bestimmten Ziel zusammengestellt. Bei Brötchen ist dies z.B. meist eine Erhöhung der Volumenausbeute. Da die Zusammensetzung von Hersteller zu Hersteller und von Produkt zu Produkt verschieden ist, reicht eine einfache Mengenangabe in „g Backmittel“ in der Regel nicht aus.
Getreidetechnologie - Hohenheim8 Backmittel
Übersicht
Gluten (Kleber)Vitalkleber
Cysteinhydrochlorid
Ascorbinsäure
LecithineFettsäuremono- undDiglyceride
Backmittelkomponente
Erhöhung des natürlichenKlebergehaltes
Reduktion von S-S-Bin-dungen des Klebers
via Dehydroascorbin-säureDehydrierung von SH-Gruppen
Erhöhung des Gashalte-vermögens
Wirkung
Verbesserung der Teig-stabilität und Volumen-erhöhung
Knetzeitverkürzung,verbesserte Verarbei-tungseigenschaften des Teiges
Teigstabilisierung durchS-S-Brücken
Teigstabilisierung, Porenverfeinerung,vergrößertes GebäckVolumen
Auswirkung am Teigund Gebäck
Backmittelkomponenten für Weizengebäcke, ihre Wirkung und Auswirkung
im Teig und Gebäck
Getreidetechnologie - Hohenheim8 Backmittel
Übersicht
Verkürzung der Gärzeit,größeres Gebäckvolumen,bessere Krustenbräunungund Geschmack
Hefenahrung,Reaktion mit Aminosäu-ren (während des Back-prozesses)
Saccharose,Glucose
Stärkerer Ofentrieb, grösseresGebäck-volumen, Geschmacks-verbesserung
Stärkeabbau durch Erhöhung der Amylaseaktivität im Teig. Viskositätserniedrigung des Teiges während des Back-Prozesses
Malzmehlmikrobielle Analysen
Teigerweichung, bessereBearbeitungseigenschaf-ten der Teige
Kleberabbau ProteolytischeEnzyme
TeigerweichungAbbau von PentosanSchleimstoffabbau-ende Enzyme
Teigstabilisierung,Krumenaufhellung
LipidoxidationSojamehl(Lipoxigenase)
Auswirkung am Teigund Gebäck
WirkungBackmittelkom-ponente
Backmittelkomponenten für Weizengebäcke, ihre Wirkung und Auswirkung
im Teig und Gebäck
Getreidetechnologie - Hohenheim8 Backmittel
Wirkung von Emulgatoren in Backwaren
Emulgatoren erhöhen das Gashaltenvermögen der Krume…
… und macht sie haltbar und elastisch.
(Quelle: Backmittelinstitut)