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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

/9319

93/94

1994

/9519

95/96

1996

/9719

97/98

1998

/9919

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

01000200030004000500060007000

1990

/9119

91/92

1992

/9319

93/94

1994

/9519

95/96

1996

/9719

97/98

1998

/9919

99/00

2000

/0120

01/02

2002

/0320

03/04

2004

/0520

05/06

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