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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


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


Bäckereitechnik – früher

Mahlen, kneten, formen, backen

– alles Handarbeit


Backstube um 1900

Museum für Brotkultur, Ulm


Moderne Brotbereitungsmaschinen


Getreidearten


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.


Brotgetreide - Weizen und Roggen

Weizen Roggen


• 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


Getreide - Anforderung für die Technologie

• Mikrobiologisch unbedenklich• Rückstandsfrei• Proteinzusammensetzung• Lipidzusammensetzung• Stärkegehalt• Enzymaktivität

• Backeigenschaften


Getreidetechnologie im Überblick

MahlenGetreide Kneten Teig Gärung

Trocknen Backen

Teigware Backware

Verpackung

Wasser

Zusatzstoffe

Energie

Temperatur

Feuchte

Packstoff


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


Müllereitechnik


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.


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.


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 %


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


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.


Farinograph – Standardisiertes Kneten


Extensograph – Standardisiertes Ziehen


Amylograph - Verkleisterungstest


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


Teigentwicklung unter dem Mikroskop

ungeknetet

geknetet

optimal geknetet

überknetet

(Quelle Belitz/Grosch)



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


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


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


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


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.


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


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.


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


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



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


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


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


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)


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


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


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


Teiglockerung

• Injektion von Luft oder Kohlendioxid

• Zugabe von ‚gasenden‘Chemikalien

• Biologische Lockerung durch Backhefe


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


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


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]


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⋅ ,


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.)


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


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


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 ⋅


• 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


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


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.


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


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


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


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⎯ →⎯⎯⎯


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


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


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%)


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


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


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).


Volumenänderung während der Teigbearbeitung


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


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)


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


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;


Backverlust und Temperaturverlauf

Backzeit (min)

Tem

pera

tur (

°C)

Backverlust (%

)

20

20

80

80604020

5

1mm unter der Oberfläche

4mm unter der Oberfläche

Krumenmitte


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


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


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


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)


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.


Backtechnik


• 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.


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


Backtechnik - Realisierungen


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


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


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


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


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


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


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


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.


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


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.


Das technologisch ‚Besondere‘ von Getreide

ProteineKohlenhydrateLipide

Energie(Zusätze)

Viskoelastisches, kohäsives drei-dimensionales Netzwerk

Weizen Roggen


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.


Brotkonsum in Deutschland

Roggenmischbrot

Roggenbrot

Mehrkornbrot

Toastbrot

Weizenmischbrot Weizenbrot


Teigentwicklung im Detail


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


Teiglockerung

• Injektion von Luft oder Kohlendioxid

• Zugabe von ‚gasenden‘Chemikalien

• Biologische Lockerung durch Backhefe


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



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


Bedeutung der Kruste nach dem Backen


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


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


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


Backmittel

Backmittel sind meistens Mischungen aus mehreren Substanzen, die in der Kombination zur gewünschten Gebäckverbesserung führen (z.B. Erhöhung der Volumenausbeute)

(Quelle: Backmittelinstitut)


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.


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


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


Wirkung von Emulgatoren in Backwaren

Emulgatoren erhöhen das Gashaltenvermögen der Krume…

… und macht sie haltbar und elastisch.

(Quelle: Backmittelinstitut)

bedeutung des getreides - redaktion.tu-berlin.de · allgemeine lebensmitteltechnologie...

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