Infotag Backwaren / 9. VDB - Forum Nord
in der Staatlichen Fachschule für Lebensmitteltechnk Berlin


Beim Infotag Backwaren / 9. VDB-Forum Nord in Berlin informierten sich die Teilnehmer über die Grundlagen der Knetprozesse und die neuesten Entwicklungen aus dem Bereich Maschinenbau.


Auditorium

Thema: Kneten – eine Schlüsseltechnologie

Prof. Dr. Klingler

Prof. Dr. Rudolf W. Klingler

Einen Nachmittag lang drehte sich um das Thema Kneten. 110 Besucher diskutierten in Berlin über die Schlüsseltechnologie der Backwarenherstellung.
Die VDB-Landesgruppen Sachsen/Thüringen, Niedersachsen/Bremen, Mecklenburg/Vorpommern und Berlin/Brandenburg veranstalteten zusammen mit der Staatlichen Fachschule für Lebensmitteltechnik in Berlin den Infotag Backwaren / 9.VDB-Forum Nord. Prof. Dr. Rudolf W. Klingler, Technische Fachhochschule Berlin, Fachbereich Lebensmitteltechnologie, leitete die Tagung und übernahm die Diskussionsleitung.

Kneten in Prozessstufen

Dipl. Ing. Frank Zehle

Dipl. Ing. Frank Zehle

„Kontinuierliches Kneten: Teigtheoretische Grundlagen perfekt umgesetzt“, lautete das Thema von Dipl. Ing. Frank Zehle vom Institut für Getreideverarbeitung (IGV) GmbH, Bergholz Rehbrücke. „Wir können mit allen Knetsystemen vernünftige Ergebnisse erzielen“, stellte Zehle gleich am Anfang seines Referats klar. Die Schlüsseltechnologie Kneten ließe sich allgemein in vier Prozesse einteilen:

„Die Prozesse laufen teilweise nach- und nebeneinander ab. Zudem bedingen sie sich,“ erklärte Zehle. Bei der Betrachtung des Knetprozesses müsse man zwischen Weizenteig- und Roggenteigbereitung unterscheiden. Die Ursache liege in der unterschiedlichen inhaltsstofflichen Zusammensetzung der beiden Getreidearten. Bei Weizenteigen ließen sich die wesentlichen physikalischen und biochemischen Prozesse jeweils bestimmten Teigbildungsphasen zuordnen. Die erste Teigbildungsphase sei durch das Mischen der Rezepturbestandteile und die Benetzung der Mehlpartikel mit Wasser gekennzeichnet. Das Teigwasser werde im Mischprozess fein unter die Mehlpartikel dispergiert, deren hydrophile Eigenschaften die Adsorption des Wassers auf der Oberfläche des Mehlpartikels ermöglichten. Es komme zum Verkleben der Mehlpartikel. Der zweiten Phase ließen sich die eigentlichen Lösungs- und Quellungsvorgänge der Mehlinhaltsstoffe, wie z.B. der Salze und Eiweißstoffe, zuordnen. In der dritten Phase komme es zur Strukturierung des Glutens. Durch die eingebrachte Knetenergie ändere sich die Struktur der gequollenen Mehlproteine. Aus einem relativ kompakten Molekül bildeten sich lamellenartige, filmbildende Polypetidketten. Die dabei wesentlichen chemischen Reaktionen seien der Abbruch und die Neubildung von Disulfidbindungen, Wasserstoffbrückenbindungen sowie hydrophoben Bindungen. Der Teig erhalte seine viskoelastischen Eigenschaften.

„In neuerer Literatur beschränkt man sich bei der Beschreibung der Teigbildung auf zwei Teigbildungsphasen“, erklärte Zehle. Während in der ersten Phase durch das homogene Vermischen der Rohstoffe die Mehlpartikel mit Wasser benetzt würden, setzten bereits Lösungs- und Quellungsprozesse ein. Das Teigwasser dringe zwischen die Mehlteilchen. Während dieses Vorgangs lösten sich Einfachzucker, Doppelzucker, einfache Dextrine, Albumine und Globuline. Die Mehlbestandteile beginnen zu quellen. Durch die Benetzung verwandeln sich 10 – 15% des Mehls in ein Hydrogel.

In der zweiten Phase werde durch den Eintrag von Knetenergie der Teig raumnetzartig mit strukturbildenden Inhaltsstoffen durchzogen. Aus Gliadin und Glutenin entstehe durch Reaktion der funktionellen Gruppen der Kleber. Es bilde sich eine dreidimensionale schwammartige Struktur, in der die Stärkekörner eingebettet seien. In dieser Form seien ebenfalls die Luftkeime eingebettet, die beim Kneten in die Teigphase eingearbeitet würden.

Optimierung des Knetprozesses

Die Knetphasen für einen optimalen Weizenteig-Knetprozess beschreibt Zehle folgendermaßen:

1. Mischphase

Beschreibung der Knetphase: Optimierung der Mehlbenetzung und –hydratation
Ziel der Knetphase:
Optimale „Erstverknüpfung“ zelluläre Klebernetzwerke;
Vermeidung störender Einflussfaktoren auf die Vernetzung durch z.B. Weglassen entsprechender Zutaten

2. Knetphase

Beschreibung der Knetphase: Ausstrukturieren der Teigmatrix
Ziel der Knetphase:
Minimierung des durch Ausstrukturierung der Teigmatrix notwendigen Knetenergie durch Einleitung eines optimalen Knetenergiegradienten

Teig beeinflussen

Prof. Dr. Klaus Lösche

Prof. Dr. Klaus Lösche

Vor allem über die chemischen Einflüsse der Teigherstellung sprach Prof. Dr. Klaus Lösche, Bremerhavener Institut für Lebensmitteltechnologie und Bioverfahren (BILB). Das Thema des Referenten: „Die Beeinflussung der plastischen und elastischen Eigenschaften bei der Teigbereitung“.

„Die Beziehung Backfähigkeit und Teigverarbeitungseigenschaften korreliert eng mit den rheologischen Teigeigenschaften“, so Lösche. Beim Weizenteig spiele der Kleber eine dominierende Rolle bei der Bildung des Klebernetzwerks. Primär die schwefelhaltigen Aminosäuren prägten die Teigeigenschaften. Die rheologischen Eigenschaften eines Weizenteigs ließen sich auf unterschiedliche Art und Weise beeinflussen.

Durch Maßnahmen, die die Oxidation beeinflussten, wie z.B. die Zugabe von L-Ascorbinsäure oder die Beaufschlagung mit O2 entstünden elastische Teige, die aber sehr scherempfindlich seien. Aus elastischen Teigen könnten Gebäcke mit einer guten Volumenausbildung gebacken werden. Zudem werde durch die Oxidation eine gute Gefrier-Tau-Resistenz der Teiglinge erreicht. Die Reduktion der Teige (z.B. L-Cystein-Zugabe) mache sie plastisch bis viskos. Der Weizenteig sei dadurch nicht scherempfindlich. Eine weitere Möglichkeit, maßgeschneiderte Teige zu entwickeln, sei die Variation des Drucks beim Knetprozess. Durch einen Überdruck beim Kneten entstünden große, unregelmäßige Poren im Gebäck. Werde dagegen ein Vakuum erzeugt, bildeten sich in den Backwaren feine und gleichmäßige Poren. „Grundsätzlich können sowohl stoffliche Einflussmöglichkeiten wie Backmittel, als auch apparative bzw. verfahrensseitige Einflüsse die Teigeigenschaften ändern“, so Lösche.

Abschließend hat Herr Dr. Lösche die mit u.a. mit der Firma Werner&Pleiderer Industrietechnik neu entwickelte Möglichkeit der kontinuierlichen Druck- Vakuumknetung vorgestellt.

Stand der Technik

Dr. Ing. Paolo Bosso

Dr. Ing. Paolo Bosso

Dr. Ing. Paolo Bosso, Leiter Verkauf Sancassiano S.p.A., Piemont/Italien, leitete den Technikteil der Veranstaltung ein. Mit seinem Referat „Technologie und Technik der Knetung: Ein Blick über den heutigen Standpunkt“ erklärte Bosso die Vor- und Nachteile verschiedener Knetersysteme.

Die Kneter-Produktion von Sancassiano ( Hub-, Gabel-, Spiral-, Doppelspiralkneter, Global-Force-Kneter, Hydra-Kneter, Doppelwerkzeugen-Planetenmischer, Bodenaustragungsknetmaschinen, Kontikneter, Horizontale Vakuum-Kneter ) spiegelt nach Meinung des Referenten den heutigen Stand der Kneterproduktion wider. „Die Globalisierung ist in der Backbranche noch nicht angekommen,“ erklärte Bosso. Die Bäckereibetriebe blieben meistens der nationalen Kultur z.B. der Gabelkneter in Frankreich, treu und die Hersteller müssten sich anpassen.

Die Italiener liefern verschiedene technische Lösungen:

Im Januar 2004 präsentierte der Kneterhersteller ein neues Konzept (Hydra-Kneter, s. brot + backwaren 4/2003), bei dem die Knetprinzipien des Hubkneters und des Spiralkneters technologisch vereint wurden. Die Knetgruppe besteht aus zwei geraden, vertikalen Barren, die sich synchron drehen. Eine entgegengesetzt zu den Werkzeugen drehende Schale bringt den zu knetenden Teig zu den Knetbarren. Dank der geringen mechanischen Reibungen, ist die Teigerwärmung durchschnittlich ca. 1 – 3°C geringer als im Vergleich zu anderen Knetsystemen.

Die Vorteile des Hydra-Kneters:

Kontikneter

Bei Sancassiano reifte ein Konzept, das die Spiralknetung und die kontinuierliche Herstellung miteinander vereint. Der kontinuierlicher Prozessablauf lässt sich schematisch so darstellen

Die eigentliche Knetung erfolgt mit dem Einsatz „normaler“ Spiralen. Den diskontinuierlichen Arbeitslauf der Spiralknetung wandelten die Italiener durch den Einsatz eines kreisförmigen Zirkulationskanals in einen quasi-kontinuierlichen Ablauf um. Zu den Spiralen gehört ein patentierter Abschaber, der den fließenden, vorgemischten Teig in „Minichargen“ teilt. Eine Minicharge wiegt zwischen 30 und 80 kg. Jede Minicharge wird von einer Knetspirale durch den Knetraum befördert und geknetet. Nach ca. 300° Kreislauf erreicht der Teig eine Austragungsöffnung und fällt auf ein Austragungsband. Von dort wird er an die Teigaufarbeitungslinie gegeben.

Konti-Kneter mit Teigruhe

Dipl.-Ing. Hartmut Grahn

Dipl.-Ing. Hartmut Grahn

Dipl.-Ing. Hartmut Grahn, Ismar Technology GmbH Köln, sprach über das 2-stufige Knetverfahren mit integrierter Teigruhestrecke (CODOS). Das kontinuierliche Knetverfahren CODOS ist für alle Teigarten einsetzbar. „Der Vorteil des Verfahrens ist die schnelle und intensive Durchmischung aller Rezepturbestandteile“, erklärte Grahn. Auch der Zugabezeitpunkt der einzelnen Rezepturbestandteile lasse sich exakt steuern.

Dieses geschehe mittels kontinuierlicher Dosiereinrichtung. Die Teigtemperatursteuerung sei wegen der Mantelkühlung sehr exakt. „Dank der intensiven Vermischung, dem definierten Energieeintrag und der gleichmäßigen Temperaturführung erhält man gut maschinengängige Teige“, erläuterte Grahn. In der ersten Stufe mische die Anlange alle trockenen und nassen Rezepturbestandteile miteinander. In der zweiten Stufe werde der Teig bedarfsgerecht ausgeknetet. Der Vorteil des CODOS-Knetverfahrens sei, dass Rezepturbestandteile zu verschiedenen Zeiten des Knetprozesses zugegeben werden könnten. Man habe so einen auch im Ablauf definierten Prozess, der konstante Verfahrensparameter ermögliche. Das CODOS-Knetverfahren lasse sich mit einer Mehlbenetzung vor dem Kneter und der kontinuierlichen Teigruhestrecke BICOS nach dem Kneter erweitern. Die Benetzung intensiviere die Wasseraufnahmefähigkeit des Mehls und reduziere die Staubemission. Die kontinuierliche Teigruhestrecke ermögliche eine kontinuierliche Teigruhe ohne mechanische Beanspruchung des Teigs. Die Ruhestrecke befinde sich in einem horizontalen Tank, der mit einer Schnecke ausgerüstet sei. „Mit dem System sind Teigruhezeiten von bis zu einigen Stunden möglich“, erklärte Grahn.

Qualität steigern

Dr. Ing. Theo Koch

Dr. Ing. Theo Koch

Dr. Ing. Theo Koch, Diosna Dierks & Söhne GmbH, Osnabrück, referierte über die Automatisierungskonzepte der Teigbereitung. Die Knettechnik gerate immer mehr in den Focus von Personaleinsparung und Rationalisierung. „Neben der Einsparung von Arbeitskraft kommt eine Automatisierung vor allem der Qualität zugute“, erklärte Koch. Die Abläufe der Teigbereitung seien mit der steigenden Automatisierung standardisiert und reproduzierbar.

Gründe für eine Automatisierung:

„Eine gleich bleibende Endproduktqualität wird durch eine konstante Rohstoffqualität und eine einheitliche Fahrweise der einzelnen Prozessschritte erreicht“ erläuterte Koch. Die Automatisierung sorge dafür, dass nur die definierten Prozessparameter zugelassen seien. Ein manueller Eingriff sei ausgeschlossen. Eine Verbesserung der Auslastung lasse sich durch die Optimierung des Ablaufs der einzelnen Prozessschritte erzielen, wenn z.B. keine Bottiche mehr manuell bewegt werden müssten. Der Automatisierungsgrad lasse sich auch bei „Stand Alone Knetern“ erhöhen. Bei Einzelapparaten sei die Automatisierung möglich, wenn die Rezepturen, Misch- und Knetzeiten speicher- und abrufbar seien. Durch die höhere Komplexität von Knet- und Aufarbeitungsanlagen komme dem Automatisierungsgrad in dem Bereich „Work together“ eine höhere Bedeutung zu.

Die Gruppe „Work together“ bietet Diosna in folgenden Grundvarianten

  1. Kneter mit automatischer Entleerung
  2. Das Karussell-System
  3. Das Teigruhe-System
  4. Das Linear-Transport-System.

Anders kneten

Dr. Ing. Bernhard Noll

Dr. Ing. Bernhard Noll

Dr. Ing. Bernhard Noll, RAPIDOJET Dr. Bernhard Noll & Willi Priwitzer GdbR, Walldürn, referierte über: „RAPIDOJET: Kontinuierliche, staubfreie und energiesparende Teigbereitung durch einen Hochdruckwasserstrahl – Theorie und Praxis“. Die Herstellung von Teig könne mit der vereinfachten Formel „Teig = Mehl + Wasser + Energie“ beschrieben werden.

Beim RAPIDOJET-Verfahren werde Mehl im freien Fall (Fallstrecke von ca. 30 cm ) in eine Mischkammer dosiert und von einem schräg nach unten gerichteten Wasserstrahl benetzt. Der Wasserstrahl (Druck von bis zu 140 bar) werde über eine Hochdruckdüse erzeugt und zeichne sich durch Geschwindigkeiten der Wassertröpfchen zwischen 200 und 500 km/h aus. Die beschleunigten Wassertropfen träfen nun in der Luft die aufgrund des freien Falls vereinzelten Mehlpartikel, benetzten diese, rissen sie mit und klatschten sie gegen die Mischkammerwand. Hier würden die benetzten Mehlpartikel mit hohem Druck auf einander gepresst und die Geschwindigkeit auf fast Null reduziert. Aufgrund der schrägen Anordnung des Strahls werde der Teig automatisch aus der Mischkammer befördert. Die Zeit zwischen Eintritt des Mehls in die Mischkammer und Austritt sei kurz (<1 Sekunde). „Nach Verlassen der Mischkammer sorgen Quellungsvorgänge für eine weitere Verfestigung des Teigs“, erklärte Noll.

Im unteren Drittel der ca. 50 cm hohen Mischkammer befänden sich zwei Düsen. Die Hauptdüse sei für die Wasserdosierung zuständig. Die zweite Düse könne Öl in den Hauptstrahl sprühen, so dass sich die beiden Produktströme vermischten bevor das Mehl in diesen Produktstrom eintrete. Über einem Vormischbehälter ließen sich Wasser, Hefe, Salz und ggf. Flüssigbackmittel dosieren. Das Verfahren und die daraus hergestellten Gebäcke präsentierte Noll anschließend im Technikum der Staatlichen Fachschule für Lebensmitteltechnik Berlin.


Teigherstellung mit dem Rapidojet (1)

Teigherstellung mit dem Rapidojet (2)

Verkostung der mit dem Rapidojet hergestellten Produkte

Dr. Noll im Gespräch mit Tagungsteilnehmern