Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Analyse des Gär- und Backprozesses durch Dynamic Laser Speckle Imaging

In der Backwarenherstellung beeinflusst der Gärprozess, die Gare, Volumenzuwachs, Struktur, Aroma und Frischhaltung der Produkte. Die Bestimmung des optimalen Reifezustands eines Teiglings in der Gare erfolgt bislang in der Regel durch die visuelle und taktile Kontrolle von erfahrenem Fachpersonal. Beim anschließenden Backprozess erfolgt die Kontrolle hinsichtlich Ofentrieb und Krustenfarbe ebenfalls zumeist visuell, d. h. indirekt und subjektiv. Durch den Mangel an Fachkräften steht hierfür in der Praxis zunehmend weniger geschultes Personal zur Verfügung. Die Gare und das Backen laufen daher oft nach fest vorgegebenen Programmen ab, wobei es zur Produktion von Backwaren kommen kann, die weder den Hersteller- noch den Kundenerwartungen entsprechen.

Ziel des Vorhabens ist es deshalb, auf Basis des Dynamic Laser Speckle Imagings (DLSI) ein Verfahren zu entwickeln, um den Gär- und Backprozess zu überwachen. Mit DLSI kann während der Gare die räumliche Verteilung expandierender Gasblasen direkt unter der Teigoberfläche visualisiert und beim Backen durch die Erfassung der Gaspermeabilität die Krustenbildung überwacht sowie die Krustenfestigkeit bestimmt werden.

Der Einsatz dieser nicht-invasiven, direkten, echtzeitfähigen, kostengünstigen und einfach auf existierende Systeme nachrüstbaren Technik würde die Hersteller in ihren Produktionsabläufen und in ihrer Qualitätssicherung unterstützen. Die deutsche Backwarenindustrie ist durch eine Vielzahl handwerklicher und mittelständischer Betriebe geprägt, denen durch den Mangel an Fachkräften zunehmend weniger geschultes Personal zur Verfügung steht.

Ergebniszusammenfassung:

Mit der Analyse des Gär- und Backprozesses durch Dynamic Laser Speckle Imaging wurde eine innovative Methode entwickelt, die der Backbranche neue Möglichkeiten der Prozessüberwachung während der Herstellung von Backwaren eröffnet. Das laseroptische Messsystem ist in der Lage, die Entstehung größerer Gasblasen unterhalb der Kruste, die vor allem ab einer einsetzenden Übergare auftreten, zu detektieren und damit das Ende der Gare anzuzeigen. Zudem kann während des Backens die Bildung der Kruste inklusive kleiner eingeschlossener Bläschen, durch die eine verstärkte Gaspermeabilität stattfindet, mitverfolgt werden. Mithilfe diesen Informationen lassen sich Aussagen über das Ende des Backprozesses treffen. Dem Anwender wird dadurch die Möglichkeit gegeben, auf Prozessstörungen zu reagieren und schwankenden Produktqualitäten entgegenzuwirken. Dadurch können die Qualität verbessert und Ausschuss, Energieverbrauch und Entsorgungs-sowie Retourenkosten reduziert werden. Das entwickelte laseroptische Messsystem ist zurzeit für den Einsatz im Batchbetrieb konzipiert, könnte jedoch auch in kontinuierliche Gär- und Backprozesse integriert werden. Durch diese Flexibilität und einfache Nachrüstbarkeit wird gewährleistet, dass das Messsystem auch in kleinen und mittleren Unternehmen eingesetzt werden kann. Dies ist besonders dort sinnvoll, wo keine Fachkräfte zur Produktion zur Verfügung stehen, etwa beim Gären und Backen von Teiglingen in Backfilialen oder bei der vollautomatischen Fertigung in Großbäckereien.