Bedeutung des Getreides

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1 Bedeutung des Getreides Beträchtliche Substanzvermehrung aus einem Korn Problemlose Haltbarkeit und Lagerfähigkeit Ausgewogene Nährstoffzusammensetzung Hohe Energiedichte Vielseitige Zubereitungs- und Anwendungsmöglichkeiten Allgemeine Lebensmitteltechnologie

2 Getreidearten - Technologische Relevanz Getreide mit Eigenbackfähigkeit Roggen Weizen Dinkel Getreide ohne Eigenbackfähigkeit Gerste Hafer Mais Hirse Allgemeine Lebensmitteltechnologie

3 Getreideprodukte Geschichtliche Eckdaten - Nutzung von Getreide seit Jahren erste Produkte: geröstete Körner, Getreidebrei. - Haltbarmachung des Getreidebreis durch Trocknung (heiße Steine, Asche) - Herstellung von Fladenbrot in Öfen seit ca Jahren, Teig muss dafür geknetet werden. - erste Brote vor ca Jahren, geschlossene Öfen mit Erhitzung von allen Seiten, Teiggärung. - bis 1000 n. Chr. Entwicklung einer Vielzahl von Brotsorten und formen. Technische Entwicklung vorerst abgeschlossen : 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 Allgemeine Lebensmitteltechnologie

4 Bäckereitechnik früher Mahlen, kneten, formen, backen alles Handarbeit Allgemeine Lebensmitteltechnologie

5 Backstube um 1900 Museum für Brotkultur, Ulm Allgemeine Lebensmitteltechnologie

6 Moderne Brotbereitungsmaschinen Allgemeine Lebensmitteltechnologie

7 Getreidearten Allgemeine Lebensmitteltechnologie

8 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. Allgemeine Lebensmitteltechnologie

9 Brotgetreide - Weizen und Roggen Weizen Roggen In allen Kontinenten verbreitet Hohe Bodenqualität erforderlich Wichtigstes Brotgetreide Anbau seit 9000 Jahren Allgemeine Lebensmitteltechnologie Als Brotgetreide nur in Mitteleuropa weit verbreitet. Geringere Ansprüche an Boden und Klima 3 % der Weltgetreideproduktion erstes Auftreten in Deutschland vor 3000 Jahren

10 Getreideinhaltsstoffe Wasser Fett Eiweiß Stärke Mineralstoffe Rest Analyse und Qualitätssicherung in der LM-Produktion Teil Getreidetechnologie Hohenheim

11 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. Getreide Wasser Eiweiß Lipide Mineralstoffe Kohlenhydrate Rohfaser Mais 13,5 9,0 3,8 70,0 2,2 1,3 Hafer 13,5 13,5 7,0 62,5 1,6 2,9 Reis, unpol. 13,5 7,0 2,2 75,0 0,7 1,2 Weizen 13,5 13,5 2,0 69 2,0 1,8 Roggen 13,5 11,5 1,7 69,5 2,1 1,9 Gerste 13,5 12,0 2,1 70,0 1,6 2,3 Zusammensetzung in %, Quelle: Grundlagen der Getreidetechnologie, Getreide als Rohstoff

12 Gegenüberstellung von Weizen und Roggen Quellstoffe Wasserbindungsvermögen der Quellstoffe wasserlösliche Stoffe Roggen 7-9 % Pentosane 7-13 % Proteine Weizen 6-8 fach ca. 2 fach viel % 7-13 % Kleberprotein 6-7 % Pentosane wenig 7-9 % Stärkeverkleisterung C C enzymatische Angreifbarkeit der Stärke groß geringer Auswuchsgefährdung groß vorhanden Teigverarbeitung mit Sauerteig oder Säuerungsmittel ph-wert 4,5 ± 0,5 5,5 ± 0,5 ohne Säuerung, u.u. mit Vorteig; Wasser oder Milch Allgemeine Lebensmitteltechnologie

13 Getreide - Anforderung für die Technologie Mikrobiologisch unbedenklich Rückstandsfrei Proteinzusammensetzung Lipidzusammensetzung Stärkegehalt Enzymaktivität Backeigenschaften Allgemeine Lebensmitteltechnologie

14 Getreidetechnologie im Überblick Getreide Mahlen Kneten Teig Gärung Wasser Zusatzstoffe Energie Trocknen Backen Temperatur Feuchte Packstoff Teigware Verpackung Backware Allgemeine Lebensmitteltechnologie

15 Brotgetreide Weizen Dinkel Roggen (Triticale) Alle Brotgetreideprodukte bilden mit Wasser und mit einem Lockerungsmittel Teige, die CO 2 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 g Roggenbrot 350 cm³/100 g Roggenvollkornbrot 225 cm³/100 g 1 Getreide als Rohstoff

16 Getreidevermahlung Ziel und Typisierung Auftrennung in die einzelnen Kornkompartimente Einstellen der Partikelgrössenverteilung Erhaltung der Zellbestandteile Typisierung Aschegehalt, Ausmahlungsgrad Partikelgrößenverteilung Allgemeine Lebensmitteltechnologie

17 Müllereitechnik H 2 0 Benetzen Konditionieren Druck Scherung Schneiden Sichtung Auftrennung nach Partikelgrößen P a s s a g e - 1 n Allgemeine Lebensmitteltechnologie

18 Produktdefinitionen Auszugsmehl Ein Mehl mit niedrigem Aschegehalt, das nur einen Teil der totalen Mehlausbeute darstellt (enthält praktisch keine Anteile aus der Aleuronschicht). Durchgezogenes Mehl Es wird hauptsächlich nur ein Mehl hergestellt. Alle Einzelmehle der verschiedenen Passagen laufen zusammen. Grieße Saubere Endospermanteile zwischen 1100 und 350 µm. Dunste Reine Endospermanteile zwischen 350 und 150 µm. Sie sind besonders gut für Teigwaren geeignet, da sie besser abbinden als Grieße. 4 Müllereitechnologie

19 Produktdefinitionen Speisekeime Möglichst kleiefreie Keimflocken, üblicherweise größer 1000 µm. Futterkeime Keimflocken zweiter Qualität mit erhöhtem Anteil an Feinkleie. Futtermehl Nachmehl mit einem hohem Aschegehalt und unterschiedlicher Granulation, meist kleiner 400 µm. Kleie Schalenteile des Getreides Feinkleie Kleieteile in der Größenordnung 400 bis 1100 µm. Grobkleie Kleieteile üblicherweise größer 1000 µm. 4 Müllereitechnologie

20 Zerkleinerung in einem Walzenstuhl In Walzenstühlen wird das Getreide durch Druck-, Scher und Schneidkräfte zerkleinert. Man bedient sich dabei glatter und verschieden geriffelter Walzen, die sich mit gleicher oder mit unterschiedlicher Geschwindigkeit (Voreilung) und in definiertem Abstand zueinander drehen. 4 Müllereitechnologie

21 Mahlprodukte am Beispiel des Weizens Type bzw. Aschegehalt und Mehlfarbe WVKM Ausmahlungsgrad Type Vollkorn Aschegehalt <500 g/100kg Trockenmasse Ballaststoffe 3,2 % 3,5 % 5,2 % 10 % Allgemeine Lebensmitteltechnologie

22 Mehl und seine Qualität P a s s a g e - 1 n Wassergehalt Säuregrad Feuchtklebergehalt Sedimentationswert Fallzahl Maltosezahl Knetwiderstand Dehnwiderstand Amylogramm Laboruntersuchung Rheologische Untersuchung Backversuche Rückvermischung einzelner Passagen Einsatz von Backmittel Allgemeine Lebensmitteltechnologie

23 Mehltypen Es ist bekannt, dass die Mineralstoffe im Korn in der Hauptsache in den äußeren Bereichen des Kornes lokalisiert sind, also in der Aleuronschicht und in der Frucht- und Samenschale. Daraus ergibt sich, dass mit zunehmender Ausmahlung der Mineralstoffgehalt größer wird. Geregelt sind die Mehltypen nach der DIN Müllereitechnologie

24 Farinograph Standardisiertes Kneten Allgemeine Lebensmitteltechnologie

25 Extensograph Standardisiertes Ziehen Allgemeine Lebensmitteltechnologie

26 Amylograph - Verkleisterungstest Allgemeine Lebensmitteltechnologie

27 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 2 Funktionelle Eigenschaften der Kornbestandteile

28 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.

29 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 maßgeblich aus Weizenprolamin (Gliadin) und Weizenglutelin (Glutenin). Kleber aus Mehl mit Type 405, 550, Funktionelle Eigenschaften der Kornbestandteile

30 Teigentwicklung unter dem Mikroskop ungeknetet geknetet optimal geknetet überknetet (Quelle Belitz/Grosch) 2 Funktionelle Eigenschaften der Kornbestandteile

31 Weizenmahlerzeugnisse Mehle Brot Kleingebäck Feine Teigwaren Backwaren 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

32 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

33 Teigbereitung Alle Backwaren werden in ähnlichen Verfahrenschritten hergestellt: Mischen mit Flüssigkeit (H 2 O, 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 (CO 2, Luft, H 2 O-Dampf, seltener NH 3 ) oder Triebmittel (Hefe, Sauerteig - Lactobacillen, Backpulver Hirschhornsalz, Pottasche) Rund und/oder Längswirken zur gleichmäßigeren Verteilung der großen CO 2 -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 % H 2 O Krume % H 2 O

34 Teigbereitung mit Weizenmehl Mischen, Kneten Ruhen Formen Stückgare Verflechtung verschiedener Mikroprozesse: Desintegrieren Benetzung, Quellung, Orientieren, Katalyse, Biokatalyse, Aggregieren, Assoziation Teigfestigkeit Quellung Mischen Optimale Knetzeit Kleberbildung Kneten Kleberüberdehnung Knettoleranz Überknetung Kleberausbildung Allgemeine Lebensmitteltechnologie Knetzeit

35 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 Kriterium Stärke Kleber Pentosane Masseanteil (%) ,4 Spez. Wasserbindung (g/g) 0, Gebundenes Teigwasser (%)

36 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 Stärke Enzymarme 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.

37 Wasserbindung im Teig (3) Pentosane Pentosane ändern ihre Eigenschaften während der Brotherstellung nicht Wasserbindung Stärke Kleber Proteine denaturieren und geben dabei Wasser ab Stärke quillt und verkleistert und nimmt mehr Wasser auf Teigphase Backphase

38 Teigbereitung Die Teigherstellung erfolgt durch Vermischen von Mehl mit Wasser mit den übrigen Bestandteilen sowie durch Kneten bzw. Energieeinleitung 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. Links: gekneteter Weizenteig Rechts: gekneteter Roggenteig

39 Vorgänge beim Kneten Wasseraufnahme durch quellfähige Mehlbestandteile (Eiweiß, Stärke, Pentosane, Schalenteilchen) Klebernetzbildung durch die im Mehl verschieden stark vorkommenden Eiweißstoffe, insbesondere durch Gliadin, Glutenin. Während dessen muss die Kleberstruktur bis zum Erreichen des rheologischen Optimums entwickelt werden. Verteilung Der nichtbindenden Mehlbestandteile und der Zutaten, so dass eine homogene Verteilung alles Bestandteile, insbesondere der Luft- und Gasverteilung erreicht werden. Hohlraumbildung Durch Einschlagen von Luft und Gasbildung durch die Hefe (siehe weiter hinten

40 Vorgänge beim Kneten

41 Vorgänge beim Kneten Unterknetung Dabei bildet das gequollene Kleberprotein eine relative kompate Masse, 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 Breitlaufen Überbeanspruchung 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 ausgleichen Stark überknetete Teige jedoch sind mit den in der Bäckerei anwendbaren Mitteln nicht mehr rückbildbar

42 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 Unterknetung Die Volumenausbeute wird mit zunehmender Drehzahl des Knetwerkzeuges größer, verbunden mit einer abnehmenden Knettoleranz Beim 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 Krustenbildung Unter einer aktivierten bzw. chemischen Teigentwicklung wird die Verwendung von Cystein in Kombination mit einer oxidieren wirkenden Substanz, wie Ascorbinsäure oder Bromat verstanden

43 Knettechnik 1) 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

44 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

45 Knettechnik Drehhebelknetmaschine Knetarm: vertikale Drehbewegung, Knetschüssel: horizontale Drehung, geringe Intensität, daher für Weizenteige nicht geeignet, ähnlich dem Stosshebelkneter Spiralkneter rel. geringe Beanspruchung des Teiges, rel. geringe Erwärmung des Teiges, universal einsetzbar, Intensivkneter, Spirale nicht mittig angebracht. Wendelkneter Hochleistungskneter, entgegensetzte Drehung zweier aussermittig angeordneten Wendel, hoher Energieeintrag, daher für Weizenteige geeignet Rundaufschlagkneter Mischen und Kneten in einer geschlossenen Trommel, schnell rotierendes Werkzeug, Teigerwärmung ist extrem hoch Drehhebelknetmaschine (Dierks & Söhne)

46 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

47 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: T Schüttwasser ( C)=(2 * T Teig )-T Mehl -T Erwärmung Knetsystem Drehzahl (U/min) Teigerwärmung ( C) Teigtemperatur ( C) Langsamkneter Schnellkneter Intensivkneter

48 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

49 Teiglockerung Injektion von Luft oder Kohlendioxid Zugabe von gasenden Chemikalien Biologische Lockerung durch Backhefe

50 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 CO 2

51 Teiglockerung durch Hefe Ziel: Bildung von möglichst viel CO 2 in Weizenmehlteigen Die CO 2 -Bildung erfolgt v.a. während der Ruhephase, wobei aus 285 mg Hefe-TS ca ml CO 2 entstehen. Aber das gebildete CO 2 dient nur dann zur Teiglockerung, wenn ein gutes Mehl mit einem guten Gashaltevermögen vorliegt. Hefeaktivität im Teig

52 Hefe 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] 2 Maltose 1 Sacccharose Gärzeit [Std.]

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54 Hefe Saccharose (α-d-glucopyranosyl-β-d-fructofuranosid) C 6 H 12 O 6 2 C 2 H 5 OH + 2 CO 2 H < g/mol 2 46 g/mol g/mol 2 22,4 l/mol 1 g Hefe-TS vergärt 1 bis 3 g Saccharose / h 2 224, l CO 2 / mol 2 g Saccharose = 0,5 l CO 2 /h 180 g / mol

55 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 CO 2 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.)

56 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

57 Backtriebmittel 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 HCO 3- + H 2 P 2 O CO 2 + P 2 O H 2 O

58 Backtriebmittel Backpulver weitere Säuerträger sind: CaH 2 P 2 O 7 Ca(H 2 PO 4 ) 2 Citronensäure wasserfrei Glucono-δ -lacton + H 2 O - H 2 O Die Wirksamkeit eines Säureträgers charakterisiert man anhand des Neutralisationswerts (NW): Menge NaHCO3 100 Menge Säureträger 'starke' Säureträger: NW ca schwache' Säureträger: NW ca. 50.

59 Backtriebmittel - Backpulver Der NW wird durch Trennmittel (Stärke, Mehl) zeitlich verzögert, so dass CO 2 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 CO 2 in der für 500 g Mehl bestimmten Menge enthalten. Dies entspricht einem Gasvolumen von 1200 bzw ml CO 2 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

60 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. NH 4 HCO 3 thermisch NH 3 + CO 2 + H 2 O (NH 4 ) 2 CO 3 2 NH 3 + CO 2 + H 2 O H 2 N-COO - /NH NH 3 + CO 2 Ammoniumcarbaminat

61 Backtriebmittel Hirschhornsalz Die Säure schützt den Teig vor Fremdgärungen und verhindert die Ansiedlung von Schimmelpilzen. Sauerteiggebäcke sind deshalb lange haltbar Aufgrund des NH 3 -Geruchs Anwendung nur für Flachgebäcke (z.b. Lebund Honigkuchen, Amerikaner) aus denen NH 3 vollständig ausgetrieben wird.

62 Backtriebmittel Pottasche `Einkomponenten-Backpulver` Abspaltung von Kohlendioxid erst nach Lagerung des Teigs. Entwicklung von Milchsäure aus Lactobacillen besteht aus Kaliumcarbonat (K 2 CO 3 ) Anwendung für Lebkuchen und Honigkuchen (K 2 CO 3 reagiert mit Milchsäure) Treibt den Teig vor allem in die Breite und weniger in die Höhe CO H + CO 2 + H 2 O

63 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 ausschliesslich Volumenteiler 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

64 Portionieren Brötchen: - erfolgt volumetrisch (meist mittels einer Teigteil- und Rundwirkmaschine) - Partysonnen werden auch auf einer Teigteilund Rundwirkmaschine gefertigt (nur ohne Wirken) jedes Schneiden eines Teiges erzeugt einen CO 2 -Verlust (Austritt aus den Poren); die Schnittstellen sind feucht (Trocknen durch kurzes Stehenlassen) In der Industrie ist stets eine kontinuierliche Arbeitsweise notwendig

65 Formgebung Durch Rundwirken wird die Oberfläche geschlossen. Streumehl an die Oberfläche verhindert Abtrocknung der Oberfläche. Durch das Wirken wird eine Vereinheitlichung der Porengröße erreicht. Wirken 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

66 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) Gärtoleranz 300 Erwartungsbereich Übergare: freigeschobene Ware läuft breit; Kastenbrote werden großporig; Porenwände werden dünn Teigentwicklungszeit [Std.]

67 Formgebung 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 Wirkautomat

68 Zwischen- und Endgare 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%) Zwischengare Zeit 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 Minuten) beeinflußt zu ca. 80 % das Volumen des abgebackenen Stückes das Restvolumen entsteht durch die Volumenzunahme im ersten Backabschnitt

69 Verschiedene Gärführungen Gründe für die verschiedenen Temperaturführungen zur Einstellung des Gärverlaufes: Ausgleich von Produktionsspitzen und -senken Räumliche Entfernung zwischen Produktion und Verkauf Wachsende Qualitätsansprüche des Konsumenten Kurzzeitführung als direkte Gärführung Langzeitführung bei Raumtemperatur Gärverzögerte Führung durch Kühllagerung Gärunterbrochene Führung Durch Tiefkühlen vorgegarter Teiglinge Durch Tiefkühlen ungegarter Teiglinge

70 Gärunterbrechung 1. Brötchenteige mit speziellen Backhefen praktisch keine CO 2 -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 C

71 Gärverzögerung Mit der Temperaturerniedrigung werden alle chemischen und biochemischen Reaktionen langsamer Tiefere Temperaturen bedeuten in der Regel ein geringeres Wasserbindungsvermögen, die spezifische Beweglichkeit des Wassers nimmt ab Tiefgefroren 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).

72 Volumenänderung während der Teigbearbeitung

73 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

74 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. Krustenbildung Das Krusten-Krumen-Verhältnis ist bei Brötchen höher als bei Broten bei Broten: ca. 20 % Krustenanteil bei Brötchen: ca. 40 % Krustenanteil 3. Krumenbildung Ausbildend einer stabilen schaumartigen Struktur (siehe unten)

75 Vorgänge beim Backen 200 C 180 C 160 C 150 C 140 C Verkohlung Bildung von Röstbitterstoffen Bildung dunkler Dextrine Couleurbildung Karamellisierung der Zuckerstoffe 120 C 100 C 80 C 60 C 50 C 40 C Bildung heller Dextrine Vollständige Verkleisterung der Krume Starke Ausdehnung der Gärgase Hefezellen sterben ab Starke Gasentwicklung Wasser verdampft Verdampfen des Alkohols Proteindenaturierung, Wassergabe Maillard Reaktion Verkleisterung der Roggenstärke Hohe Enzym- und Hefeaktivität 30 C

76 Backtechnik - Vorgänge beim Backen C Intensive Gärung (Ofentrieb) und verstärkte Enzymaktivität ab 50 C allmähliche Hemmung der Gärtätigkeit der Hefen, kaum noch neue CO 2 -Bildung ab 65 C einsetzende Kleber-Denaturierung und Beginn der Stärkeverkleisterung ab 80 C Gebäck hat max. Volumen erreicht und die endgültige Form angenommen ca. 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 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;

77 Backverlust und Temperaturverlauf 1mm unter der Oberfläche 80 4mm unter der Oberfläche 20 Temperatur ( C) Krumenmitte Backverlust (%) Backzeit (min)

78 Physikalische Prozesse beim Backen Die dominierenden Veränderungen sind die Denaturierung der Protein und Verkleisterung der Stärke In der Backatmosphäre sind die gequollenen Stärkekörner weich und deshalb leicht verformbar. Sie werden durch die auftretenden Spannungen verformt Die Krustenbildung von Gebäcken beruht hauptsächlich auf Veränderungen der Kohlenhydrate mit assoziierten Wasserentzug Teig δ = 1,1 g/cm³ / spez. Volumen = 0,9 cm³/g beim Backen 2,5- 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

79 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 Formlinge findet eine partielle Dextrierung der Stärke statt: die Gebäckoberfläche wird glänzend. 10 % H 2 O 35 % H 2 O

80 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 H 2 O-Gehalt in der Kruste). Die entstandenen Aromastoffe diffundieren auch teilweise in die Krume. Pyrazin Pyrrol Hydroxymethylfurfural HMF (Hauptkomponente des typischen Backgeruchs; bekanntestes Furan-Derivat) Maltol (Pyrron-Derivat)

81 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)

82 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.

83 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.

84 Backtechnik Verschiedene Öfen Elektrobackofen 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

85 Backtechnik - Realisierungen

86 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

87 Backtechnik - Ofentypen Baumerkmale Wärmenutzung [%] spez. Brennstoffverbrauch pro 100 kg Mehl Holzofen gemauerter Stein kg Buchenholz Altdeutscher Ofen Schamotte-Steine kgbraunkohlebriketts Dampfbackofen Stahlskelettkonstruktion kgbraunkohlebriketts Umwälz- Etagenofen (Cyclotherm) Stahlmantel, isoliert kgbraunkohlebriketts Gasbackofen Stahlmantel, isoliert m³ Erdgas (je nach Brennwert) Elektrobacköfen Gehäuse doppelwandig, sehr gut isoliert bis 75 22,5-27,5 kwh/100 kg Brot (bei BV 10 %)

88 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

89 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

90 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 Weizenmehlteige. 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

91 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. Feines, helles Roggenmehl (z.b. T550) kann aufgrund einer anderen Aktivität 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 Ansäuern ph

92 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 CO 2 -Gashaltevermögen ist viskositäts- und quellungsbedingt zufrieden stellend. Die Lactobacillen des Sauerteigs produzieren Milchsäure neben geringeren Anteilen an Essigsäure, Ethanol und CO 2.

93 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) Weizenbrötchen (Kaisersemmel) Rosinenbrötchen Laugenbrötchen Allgemeine Lebensmitteltechnologie

94 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. Allgemeine Lebensmitteltechnologie

95 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 Allgemeine Lebensmitteltechnologie

96 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. Allgemeine Lebensmitteltechnologie

97 Das technologisch Besondere von Getreide Kohlenhydrate Lipide Proteine Energie (Zusätze) Viskoelastisches, kohäsives dreidimensionales Netzwerk Weizen Roggen Allgemeine Lebensmitteltechnologie

98 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. Allgemeine Lebensmitteltechnologie

99 Brotkonsum in Deutschland Mehrkornbrot Roggenbrot Toastbrot Weizenmischbrot Weizenbrot Roggenmischbrot Allgemeine Lebensmitteltechnologie

100 Teigentwicklung im Detail Allgemeine Lebensmitteltechnologie

101 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 Allgemeine Lebensmitteltechnologie

102 Teiglockerung Injektion von Luft oder Kohlendioxid Zugabe von gasenden Chemikalien Biologische Lockerung durch Backhefe Allgemeine Lebensmitteltechnologie

103 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 Allgemeine Lebensmitteltechnologie

104 Vorgänge beim Backen 200 C Verkohlung 180 C 160 C 150 C 140 C Bildung von Röstbitterstoffen Bildung dunkler Dextrine Couleurbildung Karamellisierung der Zuckerstoffe 120 C 100 C 80 C 60 C 50 C 40 C Bildung heller Dextrine Vollständige Verkleisterung der Krume Starke Ausdehnung der Gärgase Hefezellen sterben ab Starke Gasentwicklung Wasser verdampft Verdampfen des Alkohols Proteindenaturierung, Wassergabe Maillard Reaktion Verkleisterung der Roggenstärke Hohe Enzym- und Hefeaktivität 30 C Allgemeine Lebensmitteltechnologie

105 Bedeutung der Kruste nach dem Backen Allgemeine Lebensmitteltechnologie

106 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 Allgemeine Lebensmitteltechnologie

107 Brotfehler dichte Porung Abbacken der Kruste unelastische Krume Feuchtkrümel senkrechte Krumenrisse Wasserstreifen Wasserring ungleichmäßige Porung Analyse und Qualitätssicherung in der LM-Produktion Teil Getreidetechnologie Hohenheim

108 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: Hefekleingebäck Brot mit mehr als 10% Roggenmehlanteil Toast- und Weizenbrot Hefefeingebäck Gärverzögerung und Gärunterbrechung Verlängerung der Frischhaltung Sand- und Biskuitmassen 8 Backmittel

109 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: Oberflächenbeschaffenheit Volumen Porung Krumenelastizität Schneidbarkeit Bestreichbarkeit Kaubarkeit Geschmack Frischhaltung Daneben stellen Backmittel sicher, dass Teige besser verarbeitet werden können: maschinelles Kneten kontinuierliches Teilen und Wirken Ab- und Umsetzen Gärunterbrechung- und Verzögerung 8 Backmittel

110 Backmittel Backmittel sind meistens Mischungen aus mehreren Substanzen, die in der Kombination zur gewünschten Gebäckverbesserung führen (z.b. Erhöhung der Volumenausbeute) (Quelle: Backmittelinstitut) 8 Backmittel

111 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. 8 Backmittel

112 Übersicht Backmittelkomponenten für Weizengebäcke, ihre Wirkung und Auswirkung im Teig und Gebäck Backmittelkomponente Lecithine Fettsäuremono- und Diglyceride Ascorbinsäure Cysteinhydrochlorid Gluten (Kleber) Vitalkleber Wirkung Erhöhung des Gashaltevermögens via Dehydroascorbinsäure Dehydrierung von SH- Gruppen Reduktion von S-S-Bindungen des Klebers Erhöhung des natürlichen Klebergehaltes Auswirkung am Teig und Gebäck Teigstabilisierung, Porenverfeinerung, vergrößertes Gebäck Volumen Teigstabilisierung durch S-S-Brücken Knetzeitverkürzung, verbesserte Verarbeitungseigenschaften des Teiges Verbesserung der Teigstabilität und Volumenerhöhung 8 Backmittel

113 Übersicht Backmittelkomponenten für Weizengebäcke, ihre Wirkung und Auswirkung im Teig und Gebäck Backmittelkomponente Saccharose, Glucose Malzmehl mikrobielle Analysen Proteolytische Enzyme Schleimstoffabbauende Enzyme Sojamehl (Lipoxigenase) Wirkung Hefenahrung, Reaktion mit Aminosäuren (während des Backprozesses) Stärkeabbau durch Erhöhung der Amylaseaktivität im Teig. Viskositätserniedrigung des Teiges während des Back-Prozesses Kleberabbau Abbau von Pentosan Lipidoxidation Auswirkung am Teig und Gebäck Verkürzung der Gärzeit, größeres Gebäckvolumen, bessere Krustenbräunung und Geschmack Stärkerer Ofentrieb, grösseres Gebäck-volumen, Geschmacks-verbesserung Teigerweichung, bessere Bearbeitungseigenschaften der Teige Teigerweichung Teigstabilisierung, Krumenaufhellung 8 Backmittel

114 Wirkung von Emulgatoren in Backwaren Emulgatoren erhöhen das Gashaltenvermögen der Krume und macht sie haltbar und elastisch. (Quelle: Backmittelinstitut) 8 Backmittel