neue methode zur bestimmung der wasseraufnahme von ... · • lange verquellung, mehr als 2 minuten...
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Neue Methode Neue Methode zur Bestimmung der zur Bestimmung der
Wasseraufnahme Wasseraufnahme von Roggenmehlenvon RoggenmehlenDr. Mun-Yong KimProf. Dr. Walter Freund Leibniz Universität HannoverTagung für GetreidechemieDetmold 2007
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GliederungGliederung
• Empirie ohne Ende?Wasseraufnahme von Roggenmehlen
• Plastisch, nicht viskoelastisch!Ein neues Messinstrument ist erforderlich!
• Der Roggen gibt sein Geheimnis preis: Das Verfahren zur Bestimmung der Wasseraufnahme
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Empirie ohne Ende?Empirie ohne Ende?• Die Bäcker ermitteln die Menge an Wasser
(Teigausbeute) für die Roggenteige aufgrund eigener Erfahrungen.
• Die Wassermenge wird oft niedriger als möglich dosiert, damit die Teige sich leichter aufarbeiten lassen.
• Die Teigausbeute muss bei fast jeder Lieferung und bei Auslieferung der neuen Ernte erneut festgelegt werden.
• Ergebnis: Die Qualität der Roggenbackwaren entspricht sehr oft nicht mehr den Verbraucherwünschen.
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Roggenbrot ?Roggenbrot ?
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TrockenrisseTrockenrisse
• Teigausbeute zu gering• Roggenqualität „trockenbackend“• Zu wenig Vorteig• Zu viel Säure
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Gründe:Gründe:
• Die Enzymaktivität der Roggenmahlerzeugnisse ist infolge züchterischer Bemühungen deutlich reduziert.
• Die Vorteigmengen wurden durch Verwendung von Sauerteigen mit hohen Säuregraden geringer.
• Die hohe Säuremenge wird technologisch nicht mehr benötigt, sie führt zu schnell alternden Krumen.
• Die Mühlen können keine Empfehlungen für die Wasseraufnahme geben, wie bei den Weizenmahlerzeugnissen.
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Folgen:Folgen:
• Die Vermahlungsmenge von Roggen geht seit Jahren beständig zurück.
• Es gibt inzwischen wohl eine ganze Generation von Menschen, die überhaupt nicht mehr an saure Roggenbrote gewöhnt sind.
• Roggenbrote werden im Land der Brotvielfalt immer seltener.
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Vermahlungsmenge: Vermahlungsmenge: RoggenRoggen
Roggen
0200400600800
100012001400
1990
/9119
91/92
1992
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93/94
1994
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95/96
1996
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97/98
1998
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99/00
2000
/0120
01/02
2002
/0320
03/04
2004
/0520
05/06
Jahr
1000
Ton
nen
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Vermahlungsmenge:Vermahlungsmenge:WeizenWeizen
Weizen
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91/92
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/9519
95/96
1996
/9719
97/98
1998
/9919
99/00
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/0120
01/02
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Jahr
1000
Ton
nen
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Was ist zu tun?Was ist zu tun?
• Der Bäcker braucht mehr Informationen über den Rohstoff Roggen.
• Der Bäcker muss das Verfahren zur Herstellung von Roggenbroten grundsätzlich überdenken.
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Mehr Informationen seitens Mehr Informationen seitens der Mühleder Mühle
• Bisherige Angaben beim Roggenmehl:– Feuchtigkeitsgehalt– Mineralstoffgehalt– Fallzahl– Amylogramm
• Notwendige zusätzliche Information– Wasseraufnahme
• Angaben zum Weizenmehl:– Feuchtigkeitsgehalt– Mineralstoffgehalt– Fallzahl– Feuchtkleber– Sedimentationswert– Farinogramm
• Wasseraufnahme
– Extensogramm
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Wasseraufnahme von Wasseraufnahme von RoggenmehlenRoggenmehlen
• Sicherheit bei Teigbereitung• Qualitätssicherung der Roggenbrote• Weichere Teige für bessere
Roggenbrote mit längerer Frischhaltung
• Kalkulationssicherheit bei der Herstellung von Roggenbroten
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Bisherige LösungBisherige Lösung
• Vorschlag von Brümmer (1988) mit dem Fariongraphen:–Roggentypenmehle, 300 g, 14 %
Feuchtigkeit–Teigkonsistenz von 300 FE–Konsistenz sollte nach 10 Minuten
erreicht sein–Bewährung der Methode durch zwei
Ringversuche
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RoggenRoggen--FarinogrammFarinogramm
• Lange Verquellung, mehr als 2 Minuten• Stabilität der Kurve erst nach 10 Minuten
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DiskussionDiskussion
• Die Methode von Brümmer eignet sich zur Bestimmung der Wasseraufnahme.
• Es können Teigbrücken auftreten.• Der Farinograph mit dem Sigmakneter ist
ein Gerät, das visko-elastische Eigenschaften gut messen kann, aber weniger gut plastische Merkmale von Roggenteigen aufzeigen kann.
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Farinograph für die Farinograph für die Messung von WeizenteigenMessung von Weizenteigen
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FarinographkneterFarinographkneter
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FarinographkneterFarinographkneter mit mit WeizenteigWeizenteig
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Teigbrücken beim Kneten von Roggenteigen Teigbrücken beim Kneten von Roggenteigen im Weizenkneter des im Weizenkneter des FarionographenFarionographen
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Plastisch, Plastisch, nicht viskoelastischnicht viskoelastisch
• Roggenteige sind plastisch!• Die Konsistenzmessung muss mit
einem für plastische Teige geeigneten Werkzeug erfolgen.
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Weitere ProblemeWeitere Probleme
• Die Verquellung dauert deutlich länger als beim Weizen
• Die geeignete Wassermenge kann man nicht beim Kurvenmaximumzu ermitteln, weil sich die Konsistenz durch die Eintragung mechanischer Energie kontinuierlich deutlich verändert.
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Farinograph für Farinograph für Roggenteige?Roggenteige?
• Der Farinograph mit Sigmakneter eignet sich sehr gut für visko-elastische Weizenteige.
• Infolge der Klebrigkeit des Roggenteiges kann es zu Fehlmessungen kommen.
• Die langsame Wasseraufnahme kann ebenfalls zu Fehlmessungen führen.
• Roggenteige sollten gemischt und nicht intensiv geknetet werden.
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Das Geheimnis des Das Geheimnis des RoggensRoggens
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Messsystem für Messsystem für plastischeplastischeTeigeTeige
• Für die Qualitätssicherung bei Kunststoffen hat sich seit Jahren der Planetenmischer P 600 bewährt.
• Der Mischer wird anstelle des Kneters an den Farinographen angeschlossen.
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Farinograph E mit P 600 Farinograph E mit P 600 AufsatzAufsatz
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Farinograph mit Planeten-mischer P 600 und Tropftrichter, Rechner und Thermostat
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Anschluss des Mischers P 600 an Anschluss des Mischers P 600 an den Farinographen Eden Farinographen E
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WerkzeugeWerkzeugeKnethaken GitterrührerKnethaken Gitterrührer
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Technische DatenTechnische Daten
• Knetkessel doppelwandig mit Temperierung
• Thermoelement am Boden • Kessel kann leicht gereinigt werden• Aufnahme und Auswertung der
Messergebnisse durch eine Software
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P 600 mit KnethakenP 600 mit Knethaken
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Die Lösung:Die Lösung:Methode zur WasseraufnahmeMethode zur Wasseraufnahme
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Projekt: Projekt: Standardisierung der Wasseraufnahme von Standardisierung der Wasseraufnahme von
RoggenmehlenRoggenmehlen
• Entwicklung eines Verfahrens wie beim Weizenmehl:–Werkzeug–Menge–Umdrehungszahl–Temperatur–Zeit–Prüfung der Konsistenz durch
Backversuch
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Untersuchungen zur Untersuchungen zur WasseraufnahmeWasseraufnahme
• Festlegung Werkzeug: Knethaken• Festlegung der Mehlmenge: 600 g• Festlegung der Umdrehungszahlen:
63 min-1
• Festlegung der Wassertemperatur: 25 °C
• Festlegung der Endtemperatur: 30°C• Prüfung der Verarbeitbarkeit
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Werkzeug: KnethakenWerkzeug: Knethaken
• Im Vergleich zum Gitterrührer ist der Knethaken deutlich besser geeignet, weil der noch sehr feste Teig am Gitterrührer klebte und somit nicht bearbeitet werden konnten.
• Der Knethaken entspricht auch dem üblichen Mischwerkzeug bei der professionellen Teigherstellung
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Mehlmenge: 600 gMehlmenge: 600 g
• Die Größe des Mischers P 600 verlangt eine größere Mehlmenge als sie im Farinographkneter benötigt wird
• Mit der üblichen Wasseraufnahme von 450 ml ergibt sich eine Teigmenge von 1050 g
• Der Mischer ist damit ausreichend gut gefüllt
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Umdrehungszahl: 63 Umdrehungszahl: 63 rpmrpm
• Die Umdrehungszahl entspricht der des Farinographen für Weizenmehl
• Sowohl Spiral- als auch Hubkneter haben grundsätzlich die gleiche Anzahl an Werkzeugbewegungen
• Somit sind praxisnahe Bedingungen gegeben
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Temperatur des Temperatur des Schüttwassers: 25°CSchüttwassers: 25°C
• Temperatur des Knetbottichs 25°C• Die Erwärmung des Teiges während
der Untersuchung wurde mit 5 bis 6°C gemessen
• Die Endtemperatur von 30 bis 31°C entspricht einer praxisnahen Teigtemperatur von Roggenteigen
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GesamtzeitGesamtzeit
• Roggenmahlerzeugnisse benötigen im Vergleich zum Weizen mehr Zeit das Wasser zu absorbieren.
• Auch die Ergebnisse von Brümmer zeigen, dass eine Knetzeit von 10 Minuten notwendig ist.
• Einschließlich der Mischphase wurde eine Untersuchungsdauer von 15 Minuten festgelegt.
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Prüfung der TeigkonsistenzPrüfung der Teigkonsistenz
• Die im P 600 ermittelte Wasseraufnahme der Roggenteige wurde im Backversuch geprüft
• Die Teigkonsistenz war hinsichtlich der Klebrigkeit und der Verarbeitungseigenschaften gut geeignet, maschinell aufgearbeitet zu werden
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Verfahren Wasseraufnahme Verfahren Wasseraufnahme Roggenmehl IRoggenmehl I
• Zugabe von 450 ml Wasser innerhalb von 2 Minuten
• Teig kneten 1 Minute• Teig abschaben vom Rand 1 Minute• Teig 10 Minuten kneten lassen• Teigviskosität bestimmen• Abweichungen von 6 Nm berechnen:
0,15 Nm entspricht 1 % Wasseraufnahme
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Kurvenverlauf Wasseraufnahme Kurvenverlauf Wasseraufnahme RoggenmehlRoggenmehl
Viskositätsmax.
M
Konsistenzmax.
Teigentwicklungszeit
Konsistenzabfall
Endkonsistenz
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Vorschlag: Wasseraufnahme von Vorschlag: Wasseraufnahme von Roggentypenmehlen IRoggentypenmehlen I
• Titel: Methode zur Bestimmung der Wasseraufnahme von Roggentypenmehlen mit dem Knetkessel P 600 angeschlossen am Brabender Farinographen E.
• Anwendungsgebiet: Festlegung der Wassermenge für Roggenteige oder Teigen mit überwiegendem Roggenanteil zur Sicherung der Verarbeitungsfähigkeit und der Optimierung der Brotqualität.
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Vorschlag: Wasseraufnahme von Vorschlag: Wasseraufnahme von Roggentypenmehlen IIRoggentypenmehlen II
• Definition: Die notwendige Wassermenge wird berechnet aus den Abweichungen von der Endkonsistenz von 6 Nm nach einer Knetzeit von 10 Minuten.
• Prinzip der Methode: Der Farinograph ermittelt den Widerstand des Teiges aus Mehl und Wasser nach der Teigbildung und der für Roggenteige typischen Erweichung nach insgesamt 15 Minuten. Bei Abweichungen der Endkonsistenz von 6 Nm wird die Wassermenge pro 0,15 Nm um 1 Prozent erhöht oder verringert. Eine zweite Messung wird mit der korrigierten Wassermenge durchgeführt.
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Vorschlag: Wasseraufnahme von Vorschlag: Wasseraufnahme von Roggentypenmehlen IIIRoggentypenmehlen III
• Geräte: Brabender Farinograph E mit Planetenmischer P 600 mit Knethaken und der Auswertungssoftware, Thermostat, Waage
• Durchführung der Untersuchung:– Temperierung von Gerät und Mehl auf 25 °C– Einwaage 600 g Roggenmehl, 14 %
Feuchtigkeit– Mischen, temperieren des Mehles, eine Minute– Zugabe von 450 ml destilliertem Wasser
innerhalb von 2 Minuten– Teig knetet eine weitere Minute
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Vorschlag: Wasseraufnahme von Vorschlag: Wasseraufnahme von Roggentypenmehlen IVRoggentypenmehlen IV
– Abschalten des Motors, Behälterwand und Abstreifer werden abgekratzt
– Motor wird wieder angeschaltet und der weitere 10 Minuten geknetet
– Die Entwicklung der Konsistenz wird auf dem Bildschirm laufend angezeigt
– Nach insgesamt 15 Minuten wird die Endkonsistenz angezeigt
– Aus den Abweichungen von 6 Nm wird die korrigierte Wasseraufnahme berechnet
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Vorschlag: Wasseraufnahme von Vorschlag: Wasseraufnahme von Roggentypenmehlen VRoggentypenmehlen V
–Behälter wird gereinigt und getrocknet–Eine zweite Messung wird mit der
korrigierten Wassermenge durchgeführt–Bei Abweichungen muss eine dritte
Messung erfolgen
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Beispiel: Untersuchungen zur Beispiel: Untersuchungen zur Wasseraufnahme von RoggenmehlenWasseraufnahme von Roggenmehlen
• 4 verschiedene Roggenmehle• Erntejahr 2004• Unterschiedliche Feuchtigkeitsgehalte• Festlegung der Wasseraufnahme mit
dem P 600• Abzug von 4 % für Hefe und Salz• Teigherstellung und Backen von
Broten
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Analysendaten der Analysendaten der untersuchten Roggenmehleuntersuchten Roggenmehle
Roggenmehl A B C DMehlfeuchte, % 13,5 13,7 11,0 11,7Mineralstoffg.,% 1,216 1,187 1,199 1,267
Fallzahl, sec 188 213 237 236
AmylogrammTemp. Max., °C 71,4 73,0 72,9 73,4Visk. Max., AE 497 519 617 465Erntejahr 2004 2004 2004 2004/5
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Wasseraufnahme Mehl CWasseraufnahme Mehl C
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MesswerteMesswerte
• Teigentwicklungszeit: TEZ• Konsistenzmaximum: KM• Konsistenzabfall: KA• Endkonsistenz: EK
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Proben-Nr.
TEZ [min]
KM [Nm]
KA [Nm]
EK [Nm]
Wasser-auf-nahme[%]
Korrigierte Wasser-auf-nahme
[%]A 4:42 8,81 2,75 6,06 73,6 74,0
B 4:40 8,80 2,77 6,03 73,0 73,2
C 4,32 8,19 2,20 5,99 77,3 77,4
D 4:26 7,56 1,49 6,07 72,9 73,4
Ergebnisse Wasseraufnahme der Roggenmehle
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Grundrezeptur BrotteigGrundrezeptur BrotteigGesamtmehlmenge [g] 2500
Teigausbeute [%],P 600,
Mehl A 174 Mehl C 177Mehl B 173 Mehl D 173
Versäuerungshöhe [%] 30, Detmolder Einstufen-Führung
Hefe u. Salz [%] 2
Knetzeit (Hubkneter) [min] 10/ 5 5 Kesselreife
Teigtemperatur [°C] 30
Teigruhe [min] 20
Teigeinlage [g] 1150
Stückgare [min] 60
Backtemperatur [°C] Oberhitze: 260 >220, Unterhitze 240 >200
Backzeit [min] 50
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ErgebnisseErgebnisse
Mehl/ Brot A
Mehl/ Brot B
Mehl/ Brot C
Mehl/ Brot D
Volumen [ml] 1880 2040 2000 1950
Form noch gut gut gut gut
Bräunung normal etw. kräftig noch normal normal
Lockerung noch gut gut gut noch gut
Porengleich-mäßigkeit
zieml. gleichm.
zieml. gleichm.
gleichm. gleichm.
Elastizität gut gut gut gut
pH-Wert/ S° 4,3/ 10,0 4,2/ 10,5 4,3/ 10,0 4,2/ 10,5
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Brotkrumen der getesteten Brotkrumen der getesteten 4 Roggenmehle4 Roggenmehle
A B
C D
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ErgebnisseErgebnisse
• Es ist möglich, mit dem P 600 die Wasseraufnahme von Roggenmehlen zu bestimmen und damit das rheologische Optimum der Roggenteige einzustellen.
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Vorteile des P 600Vorteile des P 600
• Genaue Erfassung des Drehmoments• Reproduzierbare Ergebnisse• Möglichkeiten zur Untersuchung der
Wirksamkeit von Zusätzen oder Verfahren zur Veränderung der Teigeigenschaften
• System für plastische Teige
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AusblickAusblick
• Messungen der Änderungen der Konsistenz bei Führung von Sauerteigen
• Festlegung der Konsistenz für die Verarbeitungseigenschaften der Teige (Qualitätssicherung)
• Einflüsse von Zusätzen (wasserbindenden Stoffen bei der Teigbereitung)
• Untersuchungen der mechanischen Einflüsse auf die Konsistenz von Roggenteigen
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ZusammenfassungZusammenfassung
• Die vorgeschlagene Methode eignet sich zur Festlegung der Wasseraufnahme von Roggenmahlerzeugnissen
• Zusätzlich eignet sich die Untersuchungseinheit zur Überprüfung der Eigenschaften von Roggenteigen
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DanksagungDanksagung
• Herrn Dipl.-Ing. Andreas Moog• Herrn Dipl.-Ing. Markus Löns• Brabender OHG, Duisburg
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Vielen Dank für Ihre Vielen Dank für Ihre AufmerksamkeitAufmerksamkeit