Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Anwendung von atmosphärischer kalter Plasma-Technologie auf Weizenmehl mit anschließender Quantifizierung der Auswirkungen auf die Netzwerkfunktionalität von Teigen und Qualität von Backerzeugnissen

Um die Mehlfunktionalität und -qualität trotz natürlicher Schwankungen zu verbessern bzw. um Schwankungen zu kompensieren, ohne dabei nährwertbezogene und sensorische Charakteristika zu beeinträchtigen, wurde bereits eine Vielzahl an Mehlbehandlungsverfahren (Oxidationsmittel, oxidierende Enzyme, Autoklaven, Mikrowellen-, IR- und UV-Technik) untersucht. Die damit verbundenen Kosten sowie die z. T. erforderlichen, aufwändigen Verarbeitungsschritte stehen einem Einsatz der meisten dieser Behandlungsmethoden entgegen. Eine Alternative, insbesondere zur Verwendung chemischer Oxidationsmittel, bietet sich durch den Einsatz atmosphärischen kalten Plasmas. Kaltes Plasma erfordert nur einen geringen Energieeinsatz und ist rückstandsfrei.

Voruntersuchungen zeigten durch eine Verbesserung der elastischen und viskosen Eigenschaften von Mehlen Verbesserungen in der Netzwerkfunktionalität, der optimalen Knetzeit und der rheologischen Eigenschaften von Teigen. Ziel des Vorhabens ist es, aufbauend auf diesen Untersuchungen ein Betriebsfenster für eine optimierte Anwendung der kalten Plasma-Technologie auf Mehl zu ermitteln.

Die dt. Mühlenwirtschaft vermahlt pro Jahr ca. 8 Mio. t. Brotgetreide. Der Durchsatz an gemahlenem Getreide liegt, abhängig von der Größe der Anlagen, zwischen 150 und 1.000 t pro Tag, wobei eine gleichbleibende Qualität gewährleistet sein muss. Durch die Behandlung mittels kalter Plasmatechnologie ließen sich die Mehlfunktionalitäten gezielt verändern, ohne chemische Zusatzstoffe zugeben zu müssen. Hiermit würden den rd. 500 Mühlenbetrieben in Deutschland neue Marktsegmente (Clean-Label-Produkte) eröffnet und es ihnen ermöglicht, Mehle mit dem Etikett „ohne Zusatzstoffe“ zu produzieren.

Ergebniszusammenfassung:

Die Funktionsmuster für nicht-kontinuierliche Plasmabehandlung von Mehl wurde fertiggestellt und unter verschiedenen EU-Arbeitsbedingungen evaluiert. Als wichtigste Mehl- und Teigbehandlungsparameter sind Behandlungszeit, Ozonstufe und die Lagerzeit des behandelten Mehls identifiziert worden. Die plasmainduzierten Veränderungen des behandelten Mehls wurden mittels Rasterelektronenmikroskop visualisiert. Hier wurde deutlich, dass die Agglomeration und die Oberflächenmodifikation von Mehlpartikeln mit der Leistung der Plasmabehandlung zunimmt. In Hinblick auf die stofflichen Veränderungen konnten bei der Ozonbehandlung teilweise Änderungen der Verkleisterungseigenschaften beobachtet werden. Die Lagerzeit des ozonbehandelten Mehls stellt sich als wichtiger Faktor heraus, wodurch Effekte intensiviert wurden. Die plasmainduzierten Veränderungen in den Teigen zeigten, dass die G’- und die G’’-Werte im LVE-Bereich deutlich höher waren. Die rheologischen Eigenschaften sind direkt von Behandlungszeit und Mehlmenge abhängig. Die rheologischen Untersuchungen ergaben weiterhin, dass die Teigbegasung mit Luft und Ozon einen teigfestigenden Effekt hat. Die Teigfestigkeit, Stabilität und Knettoleranz konnte gesteigert werden. Die Gebäcke aus behandeltem Mehl wurden hinsichtlich qualitätsbestimmender Parameter evaluiert. Während Plasmabehandlung einen Einfluss zeigte, hatte die Behandlung mit Ozon kaum Effekte auf die Backerzeugnisse. Der Einfluss auf die Gebäcke fiel eher gering aus mit Tendenz zu höherem Volumen durch Ozon und höherer Krumenelastizität nach der Lagerung. Hierbei überwiegen jedoch die sensorischen Beeinträchtigungen.