Backwaren zur Qualitätsverbesserung und Energieeinsparung Arbeitsgemeinschaft Getreideforschung e. V. 59. Tagung für Bäckerei-Technologie vom 4. - 6. November 2008 in Detmold „Mikrotec“: Innovatives Feuchte-gesteuertes Kühlen und Gefrieren heißer Backwaren zur Qualitätsverbesserung und Energieeinsparung K. Lösche & M. Füchsel

Neues Verfahren „MIKROTEC“ Stufe 1 Adiabatische Kühlung durch Intervall - Ultraschallbefeuchtung (Batch -Verfahren) Heiße Backwaren, von ca. 95°C (Kerntemp.) auf ca. 30 °C kühlen Vorteil: - Qualitätserhöhung Erhöhung der Leitfähigkeit = Energieeinsparung Zeiteinsparung Stufe 2 Frostung v. Backwaren mithilfe einer Intervall -Ultraschallbefeuchtung Auf ca. 30 °C vorgekühlte Backwaren auf bis -7°C im Kern frosten. 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 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 1. mechanisches Problem verursacht durch Eiskonzentration unter der Kruste 2. thermomechanisches Problem verursacht durch differentiale Belastungen (Verformung) Mechanische Probleme Thermomechanisches Probleme THERMOMECHANISCH WASSERAUSDEHNUNGEN, WENN ES GEFRIERT HALBGEBACKENES BROT SCHRUMPFT, WENN ES GEFRIERT

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. „Seelen“ : „Microtec“ gefrostet bei – 20°C „Seelen“ : Standard gefrostet bei – 40°C 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.

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.

Thermografische Aufnahmen bei Abkühlprozessen von Weizenmischbroten im Vergleich 27,3 °C 21,5 °C Bild 2: Brot nach 30 min in einer Microtec- Kammer bei +1°C (Umgebungstemp.: - 20 °C) Bild 1: Brot nach 30 min in einem Schockerfroster bei +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.

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.

Einsatz der Ultraschallvernebelung (adiabatische Kühlung) zum Abkühlen von Backwaren = UltraCool Anlagenschema / kontinuierliches Verfahren

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

Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Bäckerei- und Getreidetechnologie Prof. Dr. Klaus Lösche ttz Bremerhaven Am Lunedeich 12 27572 Bremerhaven Tel. : +49 471 97297-0 Fax.: +49 471 97297-22