Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Mechanisch/elektrische Stimulation zur Optimierung der Teigruhezeiten bei Weizengebäck

Die direkte Verarbeitbarkeit von Teigen ist nach einem mechanischen Energieeintrag, wie beispielsweise dem Kneten, durch ein gestrafftes Glutennetzwerk eingeschränkt. Erst durch die anschließende Ruhephase restrukturiert sich das Glutennetzwerk und die Teige gewinnen wieder an Dehnbarkeit. Dieser Spannungsabbau und die Zunahme an Dehnbarkeit ist Voraussetzung für die erfolgreiche Weiterverarbeitung der Teige und eine einwandfreie maschinelle Teigteilung bzw. Formgebung. Für den Herstellungsprozess bedeutet dies eine komplexe und aufwendige Anlagengestaltung, um Ruhezeiten unter definierten Klimabedingungen zu gewährleisten Zwar gibt es bereits einige verfahrenstechnische Lösungen zur kontinuierlichen Teigverarbeitung ohne Entspannungsphasen, allerdings sind diese zum einem für KMU aufgrund der Anlagengröße meist ungeeignet, zum anderen stellen diese häufig Speziallösungen für spezifische Anwendungen dar.

Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung eines steuerbaren Prozesses zum Spannungsabbau von Weizenteigen durch mechanische Belastungen im Glutennetzwerk. Durch Anwendung mechanischer/elektrischer Impulse soll ein vereinfachter und verkürzter Prozess der Teigbearbeitung und -verarbeitung entwickelt werden. Eine mikro- und makrostrukturelle Analyse soll zur Aufklärung der zugrundeliegenden Mechanismen der Teigentspannung beitragen. Eine forcierte Teigentspannung würde den Prozess der Teigverarbeitung für KMU vereinfachen und effektiver gestalten.

Das Vorhaben wird damit Basiswissen über mikro- bzw. makromolekulare Aspekte der Teigeigenschaften bei der Weizenbrotherstellung in Bezug auf den Prozessschritt der "Teigruhezeiten" liefern. Der Einfluss von mechanischen Stimulationen auf die Struktur des Glutens wurde bisher nicht untersucht und stellt den erwarteten Erkenntnisgewinn des Vorhabens dar.

Für die Wirtschaft von Hauptinteresse dürfte die erwartete Vereinfachung des bekanntermaßen aufwändigen Prozesses der Teigbereitung sein.

Das Innovationspotential des Vorhabens ist hoch. Der potentielle Nutzerkreis besteht in der gesamten backenden Zunft der deutschen Bäcker. Durch das Vorhaben wird ein weiterer Schritt in die Standardisierung und Qualitätsverbesserung von Backwaren getan.

Ergebniszusammenfassung:

Sowohl Messmethoden zur objektiven Beurteilung der Teigentspannung über die Messung der Dehnungseigenschaften, der Nachgiebigkeit und der Elastizität der Teige, als auch Methoden zur Forcierung der Teigentspannung über Wechselspannungsimpulse bzw. Ultraschallbehandlungen konnten erfolgreich etabliert werden. Vor allem die Anwendung von kurzen Wechselspannungsimpulsen von 1-5 Sekunden im Bereich von 110-260 Volt zeigte für alle verwendeten Messmethoden äquivalente Veränderungen in den Teigeigenschaften zu Ruhezeiten zwischen 20 und 50 Min. Ultraschall wirkt sich hingegen nur auf die Dehnbarkeit, nicht aber die Nachgiebigkeit des Teiges, entsprechend einer Ruhezeit, aus. Die Behandlung mittels Vibrationen zeigte keine Auswirkung auf die Teigeigenschaften.

Anhand von Backversuchen der forciert entspannten Teige konnten keine wesentlichen Änderungen in der Krumenstruktur/-textur, dem Volumen und der Sensorik im vgl. zu herkömmlich geruhten Teigen festgestellt werden. Folglich können hemmende Effekte auf Hefen bzw. schädigende Einflüsse auf die Teigbestandteile durch die forcierte Entspannung ausgeschlossen werden.

Die Mehlqualität (proteinstarke/-schwache Mehle) nimmt sowohl Einfluss auf die Intensität der gemessenen Veränderungen über die Ruhezeit, als auch auf die Effektivität der forcierten Entspannung. Hierbei hat sich gezeigt, dass kleberstarke Mehle deutlich höhere Effekte über die Ruhezeit an sich als auch über die forcierte Entspannung aufweisen.

Die neue Technologie und die gewonnenen Erkenntnisse lassen sich zwischen vielen Prozessschritten (Teigteilung, -portionierung, Laminier-/Pressvorgänge, Aufarbeitungsschritte) der Backwarenherstellung einsetzten, um dem Gesamtprozess effizienter zu gestalten. Erste Versuche im industriellen Maßstab zeigten am Beispiel des Laminier Prozesses das Potential der Methodik um Effizienz und gleichzeitig Produktqualität zu steigern.