Bäckerei- und Getreidetechnologie Arbeitsgemeinschaft Getreideforschung e. V. 59. Tagung für Bäckerei-Technologie vom 4. - 6. November 2008 in Detmold

Bäckerei- und Getreidetechnologie

Arbeitsgemeinschaft Getreideforschung e. V.59. Tagung für Bäckerei-Technologievom 4. - 6. November 2008 in Detmold

„„Mikrotec“: Innovatives Feuchte-Mikrotec“: Innovatives Feuchte-gesteuertes Kühlen und Gefrieren gesteuertes Kühlen und Gefrieren heißer heißer Backwaren zur Qualitätsverbesserung Backwaren zur Qualitätsverbesserung und Energieeinsparungund Energieeinsparung

K. Lösche & M. Füchsel


Neues Verfahren „MIKROTEC“

Stufe 1Adiabatische Kühlung durch Intervall - Adiabatische Kühlung durch Intervall - Ultraschallbefeuchtung (Ultraschallbefeuchtung (Batch -Verfahren) Heiße Backwaren, von ca. 95°C (Kerntemp.) auf ca. 30 °C kühlenVorteil:- Qualitätserhöhung- Erhöhung der Leitfähigkeit = Energieeinsparung - Zeiteinsparung

Stufe 2Frostung v. Backwaren mithilfe einer Intervall -Ultraschallbefeuchtung Auf ca. 30 °C vorgekühlte Backwaren auf bis -7°C im Kern frosten.Vorteil:- Erhöhung der Leitfähigkeit = Energieeinsparung - Qualitätserhöhung- Kein Gewichtsverlust - Gewichtszunahme bis zu 3%


Standard Verfahren Schockfroster

Frostung von Backwaren mithilfe von Kältemaschinen

Die ca. 90 °C heißen Backwaren werden bei – 40°C gefrostet (bis ca. -7°C im Kern) und anschließend bei ca. - 22 °C gelagert.

Vorteile:- Schnelles Abkühlen der Backwaren

Nachteile:- Hoher Energieaufwand- Qualitätsverluste durch Absplittern der Kruste- Gewichtsverlust bis zu 4%


Gefrieren von Backwaren „Heute“

Probleme:

• Gefrierbrand

• Austrocknung

• Gewichtsverlust

• Hoher Energieaufwand

• Abplatzen der Kruste

Ursachen:

• Hohe Luftgeschwindigkeit

• geringe Feuchte

• Austrocknung

• Schlechte Wärmeleitfähigkeit

• thermomechanische Spannungsproblematik


Abplatzen der Kruste bei gefrosteten halbgebackenen Brot

Abplatzen der Kruste:- Abplatzen der Kruste wird nach dem finalen Backvorgang sichtbar- Enden und Seiten des Produktes sind offen- Lagerzeit erhöht die Abplatzrate - Rezeptseitig vorteilhaft: Einsatz von Amyloglucosidase


Ursachen : Abplatzen der Kruste

Mechanische Probleme

THERMOMECHANISCH

Thermomechanisches Probleme

WASSERAUSDEHNUNGEN, WENN ES GEFRIERT

HALBGEBACKENES BROT SCHRUMPFT, WENN ES GEFRIERT

1. mechanisches Problem verursacht durch Eiskonzentration unter der Kruste 2. thermomechanisches Problem verursacht durch differentiale Belastungen

(Verformung)


Verringerung des Abplatzen der Kruste von der Krume

Möglichkeiten, zur Verringerung des Abplatzen der Kruste bei

Backwaren

- Vor dem Gefrieren unter feuchten Bedingungen kühlen (z.B.

adiabatisch, Ultraschall)

- Benutzung von Enzymen um die Krumen –

Minderung zu verringern - Einsatz bestimmter Enzyme verzögert den

Glasübergang in der Kruste -Einhaltung bestimmter delta-Werte bei Temperatur-Unterschieden

( heiße Ware zu Umgebungstemp. - des Gefrierraumes)-Je mehr eine Kruste ausgebildet wird umso größer die Gefahr des

Abplatzens…


Entstehung bzw. Verhinderung von Gefrierbrand ( atmosphärische Gefriertrocknung)

Verfärbung von Teilbereichen der Oberfläche von Lebensmitteln, die sich im gefrorenen oder tiefgefrorenen Zustand befinden. Gefrierbrand tritt bei unsachgemäßem Tiefgefrieren und einer anschließenden unsachgemäßen Lagerung ein. Es beeinflusst physikalische, mikrobielle und chemische Prozesse, die u. a. energetischen oder zu sensorischen Veränderungen führen.

Das süddeutsche Produkt „Oliven Seele“ wird mit sehr viel Wasser aufgearbeitet und reagiert daher bei einem Standard- Gefrierprozess ( – 40 °C) sensitiv und generiert Gefrierbrand . Eine spezielle adiabatische Ultraschall- Intervall-Befeuchtung verhindert diese unerwünschte Qualitätsveränderung.

„Seelen“ : Standard gefrostet bei – 40°C

„Seelen“ : „Microtec“ gefrostet bei – 20°C


Verringerung des Abplatzens der Kruste von der Krume

Möglichkeiten, zur Verringerung des Abplatzen der Kruste bei

Backwaren

- Vor dem Einfrieren Herunterkühlen (adiabatisch)

- Benutzung von Enzymen um die Krumen –

Minderung zu Verringern - Benutzung bestimmter Enzyme erhöht den

Glasübergang von der Kruste

- Verwendung bestimmter Temperatur bei

hyperthermophysischen Enzymen


Was heißt adiabatische Kühlung ?

Bei der adiabatischen Kühlung besteht der Kälteeffekt in der Verdunstung einer Flüssigkeit -Wasser- in ein ungesättigtes Gas –Luft-.

Die Adiabate Kühlung oder Verdunstungskühlung ist ein Verfahren um mit Verdunstungskälte (z.B. heißen Backwaren) zu kühlen . Das Verfahren wird angewandt, indem ein anderer Luftstrom als der zu kühlende Luftstrom befeuchtet wird und so der Umgebung Wärme entzieht. Verdunstungskälte ist eine erneuerbare Energie, da zur Kälteerzeugung nur Luft und Wasser als Quellen genutzt werden.


Anlagenschema / Batch Verfahren : Microtec


Einfluss von Sauerteigen auf die Gefriergeschwindigkeit von Brot


Einfluss verschiedener Feuchtigkeitsbedingungen auf den Wärmetransport von Backwaren während des Kühlens

Den Daten der Abb. kann entnommen werden (Abkühlkurve im Kern von 600g Weißbroten), dass durch ein Abkühlen mit Aerosol (Ultraschallnebel) offensichtlich eine adiabate Kühlung eintritt, da deutlich höhere Kühlraten ermittelt werden. Man erkennt, das beispielsweise nach einer Kühlphase von 42 Minuten unter adiabaten Bedingungen (USK 90 %) eine Temperatur von 30 °C erhalten wird, während unter Vergleichsbedingungen noch 60 °C vorliegen (Raumtest).Daraus kann primär abgleitet werden, dass bemerkenswerte Energieeinsparungen durch Verdunstungskühlung zugänglich sind.


Bild 2: Brot nach 30 min in einer Microtec- Kammer bei +1°C (Umgebungstemp.: - 20 °C)

Bild 1: Brot nach 30 min in einem Schockerfrosterbei +1°C ( Umgebungstemp.: -20 °C)

Bild 2: Brotlaib nach 30 minütiger Abkühlung bei einer Soll-Temperatur-Einstellung von +1°C und 95 % rel. Feuchte in einer Microtec –Kammer.

Thermografische Aufnahmen bei Abkühlprozessen von

Weizenmischbroten im Vergleich

27,3 °C 21,5 °C


Einfluss von Ultraschallkaltnebel auf die Abkühlrate heißer Broten

Abb.: Abkühlgeschwindigkeit von heißen Broten von +95 °C im Kern auf +20 °C im Kern im Vergleich. Die Kühlzellen sind jeweils auf -10 °C eingestellt , die Microtec- Kammer realisiert eine rel. Feuchte von 95 % in einem Intervall von 3 Min. zu je 1 Min .


Kühlraten heißer Backwaren im Vergleich

Abb.: Die Abkühlkurve bei – 3 °C im Schocker, wie auch in der Microtec-Kammer. Wobei in der Microtec-Kammer noch 95 % rel. Feuchte aus der Ultraschallanlage erzeugt werden (im Intervall). Bei gleichen Temperaturen ist aus der Grafik deutlich sichtbar, dass der Unterschied mit bzw. ohne Ultraschallnebel der die Wärmeleitfähigkeit erhöht und damit das heiße Produkt schneller abkühlen lässt.



Anlagenschema / kontinuierliches VerfahrenAnlagenschema / kontinuierliches Verfahren

Einsatz der Ultraschallvernebelung (adiabatische Kühlung) zum Abkühlen von Backwaren = UltraCool


Ultracool: kann durch Nanotröpfchen jede Art von Backwaren schonend kühlen und gegebenenfalls anschließend gefrieren.

Einsatzmöglichkeit von Ultracool


Prof. Dr. Klaus Löschettz Bremerhaven Am Lunedeich 1227572 BremerhavenTel. : +49 471 97297-0 Fax.: +49 471 97297-22

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