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b+b-2018-03-Flüssigdosierung in gleichbleibender Qualität

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Die Lagerung und Bereitstellung von viskosen und flüssigen Teigzutaten für Bäckereien ist ein komplexes Thema. Die Bühler AG zeigt Lösungen für die rezeptgesteuerte und flexible Bereitstellung.

Ein „normales“ Brot enthält eine Vielzahl von Inhaltsstoffen, die zum Teil als Rohstoff (Mehl, Wasser, Hefe etc.) oder auch als Zwischenprodukt (Sole, Restbrotlösung, Quell- oder Brühstück) zugegeben werden. Das richtige Handling und die rezeptgetreue Dosierung aller Flüssigkeiten sind für die konstante Qualität des Teiges entscheidend.

Flüssigdosiertechnik

In mittelständischen Industriebetrieben und Großbäckereien wird Brot in teil- bis vollautomatisierten Prozessen hergestellt. Diese Prozesse können kontinuierlich oder batchweise stattfinden. Für die Umsetzung der verschiedenen Backrezepte in ein sauberes und hygienisch einwandfreies Produkt und für einen reproduzierbaren Prozess kommen je nach Automatisierungsgrad unterschiedliche Produktions-, Verarbeitungs- und Lageranlagen zum Einsatz. Im Fokus steht immer ein einwandfreies und verbraucherorientiertes Endprodukt.

Flüssige Rohstoffe werden in der Bäckerei oft verbrauchsfertig angeliefert. Je nach Mengenbedarf findet der Transport in Tanklastzügen, IBC-Containern, Fässern oder Kanistern statt. Für jede dieser Liefereinheiten stehen geeignete Annahme-, Förder-, Lager- und Dosiersysteme bereit. Die Konfiguration der Flüssigsysteme im Bereich Temperierung, Produktaktivierung, Reinigung usw. wird kundenspezifisch umgesetzt. Im Fokus steht immer das hygienisch einwandfreie und rezeptgetreue Handling der Rohstoffe.

Einige der Rohstoffe werden als Zwischenprodukte eingesetzt. So wird z. B. Flüssighefe direkt beim Kunden aus Blockhefe gelöst in Prozesswasser hergestellt, anschließend gelagert und dann dem nachfolgenden Prozess zugeführt. Mittels Zuckerlöseanlagen werden unterschiedliche Zuckersirupe oder Invertzucker vor Ort produziert. Eine selbst hergestellte Salzsole vermeidet den Transport von Wasser, da nur der kristalline Teil angeliefert wird. Diese Zwischenprodukte, zu denen man auch die Sauerteigherstellung zählen kann, werden anschließend bestimmungsgemäß gelagert und dem Herstellprozess in der benötigten Menge pro Zeit zugeführt.

Prozesswasser

Der zweite Hauptbestandteil eines Brotteiges ist neben dem Mehl das Wasser. Wasser kommt in unterschiedlichen Darreichungsformen zum Einsatz. Neben der direkten Zugabe als Kaltwasser, Warmwasser oder temperiertes Wasser ist unter anderem auch in Flüssighefe oder Sole ein zu berücksichtigender Anteil Wasser enthalten. Bei der Verarbeitung von Quellstücken oder beim Restbrotrecycling treten zusätzliche Wassermengen auf, die mit dem Rezept abgeglichen werden müssen. Die einfachste Umsetzung der Wasserdosierung ist direkt aus einer Ringleitung heraus. Hierbei müssen der Durchfluss und die Temperatur überwacht und entsprechend dem Rezept eingestellt werden. Für eine genaue und reproduzierbare Dosierung sollte das Wasser unter gleichbleibendem Druck und mit konstanter Temperatur in der benötigten Menge pro Zeit zur Verfügung gestellt werden. Mit der optimalen Wassertemperatur lässt sich der Teig in den nachfolgenden Prozessschritten wie gewünscht verarbeiten. Die WinCos Rezeptsteuerung errechnet die richtige Wassertemperatur durch die Auswertung der unterschiedlichen Rohstofftemperaturen bezogen auf die rezeptbezogenen Soll-Teigtemperaturvorgaben. Ebenfalls als Einflussfaktoren berücksichtigt werden die Energieabgabe im Kneter und die anschließende Ruhezeit des Teiges. Das Resultat: ein rezeptgetreuer Teig von konstanter Qualität, der für die weitere Verarbeitung optimale Charakteristiken besitzt.

Konstante Bedingungen

Bei der Brotteigherstellung wird je nach Rezept auf 100 kg Mehl ein Hefeanteil von ca. 2–4 kg Blockhefe oder 10–20 l Flüssighefe (je nach Lösungskonzentration) gegeben. Die Flüssighefe kann mittels Tanklastzug oder in kleineren Gebinden zu 1.000 l (IBC) angeliefert oder vor Ort in einer Löseanlage aus Blockhefe und Wasser hergestellt werden. In letzterer wird meistens ein Mischverhältnis von 1:4 (Hefe zu Wasser) angestrebt, um in möglichst kurzer Zeit die Hefe komplett zu lösen.

Da die Flüssighefe extrem temperaturempfindlich ist, muss das gesamte Handling unter temperaturüberwachten Zuständen stattfinden. Schon bei der Anlieferung/Herstellung der Flüssighefe wird stets die Temperatur im Rahmen der Qualitätskontrolle überprüft. Bis zum Kneter wird die Hefe bei 3–8 °C gehalten, um ein „Arbeiten“ der Hefe zu unterdrücken. Dies setzt auf der Anlagenseite eine funktionierende Kühlung und geeignete Lager-, Leitungs- und Dosiersysteme voraus. Doppelwandige und/oder isolierte Tanks und Rohrleitungen stellen die optimalen Prozessbedingungen sicher.

Nach der Einmischung in den Teig soll die Hefe aktiv werden. Im Teig erzielt man hier bei 30–38 °C die besten Ergebnisse. Durch die entstehenden Gärungsgase bilden sich im Teig Gasblasen, die später auch für die Porung des Brotes verantwortlich sind. Außerdem bildet die Hefe Gärungsnebenprodukte, die eine aromagebende Wirkung haben. Der entstehende Gärungsalkohol geht mit den Säuren aromabildende Verbindungen (Ester) ein oder verdampft rückstandlos beim Backprozess und ist im fertigen Brot nicht mehr nachweisbar.

Da die Hefe einen kritischen Hygienefaktor in der Bäckerei darstellt, muss besonders auf eine geeignete und erfolgreiche Reinigung geachtet werden. Das gesamte System wird durch eine CIP-Reinigung regelmäßig gereinigt und das Reinigungsergebnis im Zuge einer Validierung und im Rahmen der Qualitätskontrolle stetig überprüft.

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IBC-Kippmodul für die Flüssigdosierung

Rezeptbestandteile

Wie bei der Hefe ist auch bei Flüssigei oder Vollei auf die strikte Einhaltung der Kühlkette zu achten. Hier besteht ein erhöhtes Hygienerisiko, da Ei ein nahezu perfekter Nährboden für unterschiedlichste Mikroorganismen ist und das gesamte Handling dementsprechend überwacht werden muss. Bei der Produktannahme wird eine Qualitätskontrolle auf Temperatur und Keimzahl durchgeführt. Alle Anlagenteile müssen in kurzen Abständen regelmäßig gereinigt werden. Zusätzlich wird das Flüssigei über ein Sieb und einen Magneten geführt, um Schalenreste und andere Verunreinigungen aus dem Produkt zurückzuhalten. Tanks und Rohrleitungen sind doppelwandig und/oder isoliert ausgelegt und erhalten die vorgeschriebene Arbeitstemperatur von 3–8 °C.

Bei der Brotteigherstellung kommen Fette und Öle in flüssiger oder fester Form zum Einsatz. Deren Anteil liegt im Normalfall unter 1 % relativ zum Mehl. Lipide stellen eine Sonderform der Fettzugabe dar, da sie ausschließlich in geschmolzener Form Anwendung finden, bei Raumtemperatur fest sind und ab einer Temperatur von 45–50 °C denaturieren. Dementsprechend ist das Handling anspruchsvoller, da man in einem kleinen Temperaturbereich arbeiten muss, um das perfekte Ergebnis zu erzielen. Hier ist es besonders wichtig, dass geeignete Anlagen zum Einsatz kommen, die auch an der Temperaturgrenzschicht keine zu hohen Temperaturen erzeugen, um den Rohstoff nicht zu schädigen.

Zucker und Zuckerprodukte werden in der Bäckerei oft in gelöster Form eingesetzt. Bei den „flüssigen“ Zuckern wie Glukosesirup, Invertzucker, Honig oder auch anderen aroma-
tisierten Zuckerlösungen werden oft aufgrund der hohen Produkt-Viskositäten erwärmte Lager- und Transportverhältnisse geschaffen. Eine Temperatur von ca. 40 °C reduziert die Viskosität enorm und bringt eine merkliche Verbesserung im Handling und in der Dosierung der Flüssigkeiten mit sich. Bei extrem temperaturempfindlichen Rohstoffen können diese auch bei 20 °C mit speziellen Förder- und Dosiertechnologien verarbeitet werden.

Soll ein Brot durch die Zugabe von Körnern oder Flocken veredelt werden, kommt ein Prozess zum Einsatz, der für die Quellung dieser Produkte sorgt. Hintergrund ist die verbrauchsgeeignete Zugabe der Cerealien in den Teig. Wenn man diese Bestandteile nicht vorab einem Quellprozess und somit einer Wasseraufnahme zuführt, würden die Körner dem Teig und nach dem Backen auch dem Brot Wasser entziehen, was zu trockenen und brüchigen Endprodukten führt. Ein weiterer wichtiger Grund ist das Weichen der Körner. Hierzu wird auch oft ein temperiertes sogenanntes Brühverfahren genutzt, in dem durch eine Erhöhung der Temperatur sowohl die Wasseraufnahme begünstigt wird, wie auch eine leichte Denaturierung der Inhaltsstoffe im Korn zu einem weicheren Ergebnis führt.

Optimale Ressourcennutzung

Bei der industriellen Produktion von Brot fallen Abschnitte und von der Qualitätskontrolle (Größe, Aussehen, Färbung usw.) aussortierte Endprodukte an, die dem laufenden oder geplanten Herstellprozess wieder zugeführt werden können. Dieses sogenannte Restbrot wird meist getrocknet und gelagert oder manchmal auch direkt einem nachgeschalteten Löseprozess zugeführt. Hier wird das Restbrot mit Prozesswasser vermischt und unter Einbringung mechanischer Energie gelöst. Das Ergebnis ist ein Brotbrei, der dem Kneter bei der Teigbereitung zugegeben wird. Dieser Prozess ist sehr anfällig für mikrobiologische Infektionen, da der Brotbrei durch seine vielen Nährstoffe und das vorhandene Wasser das Wachstum von Keimen begünstigt. Also wird durch ein geeignetes Temperaturmanagement, eventuell ein Molchsystem und eine angepasste CIP-Reinigung das hygienisch einwandfreie Handling und die Umsetzung des Brotrecyclings bewerkstelligt.

Bei der Brotteigherstellung wird je nach Rezept auf 100 kg Mehl ein Restbrotanteil von unter 6–20 kg gegeben. Hier gibt es länderspezifische Vorgaben über Maximalmengen, die zugesetzt werden dürfen. In Deutschland sind dies z. B. max. 20 % bei Weizen- und max. 6 % bei Roggenbroten.

Bühler bietet Gesamtlösungen für die Restbrotverwertung: Der frisch produzierte Ausschuss wird zerkleinert, getrocknet und in feine Partikel vermahlen. Das so hergestellte Trocken-
Rework kann sortenrein gelagert und zusammen mit den weiteren Trockenkomponenten der Rezeptur beigefügt werden. Tests im Bakery Innovation Center von Bühler haben gezeigt, dass die Verwendung von Trocken-Rework ohne Qualitätseinbußen möglich ist, bei gleichzeitiger Erhöhung der Teigausbeute um mindestens 2 Prozenteinheiten. Zusätzlich wird der Backverlust um circa 5 % reduziert. Dabei besteht Potenzial für eine weitere Erhöhung der Teigausbeute, sodass bei gleichbleibender Produktqualität der Wassergehalt durch den Einsatz von Trocken-Rework um bis zu 10 % erhöht werden kann.

Reproduzierbare Vorteigproduktion

Weizenvorteige, Weizensauerteige oder Roggensauerteige beeinflussen die Teigstruktur und die Beschaffenheit, verbessern das Aroma des Brotes und verleihen ihm einen charakteristischen Geschmack. Zudem verlängern Vorteige die Haltbarkeit und die mikrobiologische Stabilität der Backwaren. Der neu entwickelte Bühler Vorteig-Prozess mit JetMix stellt die Herstellung und den Einsatz ein- bis mehrstufiger Vorteige bei einer gleichbleibenden Qualität und Teigausbeute sicher. Diese Vorteige werden mithilfe der zentralen Anlagensteuerung WinCos® prozess- und termingerecht „angesetzt“, bereitgestellt und direkt zum Kneter geführt.

Dabei stellt JetMix durch die 360°-Benetzung des Mehlvorhangs maximale Konsistenz und Homogenität der Teige sicher. Die Dosierung der trockenen und flüssigen Komponenten erfolgt vollautomatisch und optimal aufeinander abgestimmt. Der Teig wird direkt in den Kneter dosiert oder gelangt mittels Pumpe in die Fermentiertanks. Nach der Produktion lässt sich das gesamte System per Knopfdruck reinigen.

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 JetMix Vorteig-System

Cleaning in Place

Anlagen, die zur Herstellung von Lebensmitteln eingesetzt werden, müssen regelmäßig gereinigt werden. Diese Reinigung kann manuell, also händisch stattfinden oder es kommt eine automatische Reinigungsanlage zum Einsatz. Das von Bühler für die Bäckereiindustrie adaptierte Reinigungsverfahren „Cleaning in Place“ CIP ist ein integraler Bestandteil von Bühler-Anlagen, die flüssige Rezeptkomponenten verarbeiten. Der Einsatz von CIP stellt in risikobehafteten Prozesszonen wie zum Beispiel in den Flüssighefe- und Weizenvorteiganlagen die Hygiene und Lebensmittelsicherheit auf höchstem Niveau sicher. Die CIP-Anwendung garantiert einen sicheren und effizienten Reinigungsprozess mit validierbaren und reproduzierbaren Ergebnissen.

Die CIP-Reinigung kann in zwei unterschiedlichen Prozessen stattfinden. Die verlorene Reinigung (meist ein Ein-Tank-System) verwirft nach dem Reinigungszyklus die gesamte Reinigungslösung und das Spülwasser. Bei der Stapel-Reinigung (Mehr-Tank-System) werden die Reinigungsflüssigkeiten aufgefangen und mehrfach genutzt. Durch ein sogenanntes „Nachschärfen“ der Reinigungslösungen können diese mehrmals zum Einsatz kommen. So lange, bis die Verschmutzung zu hoch ist und eine neue Lösung angesetzt wird. Außerdem kann das letzte Spülwasser eines Reinigungszyklus als erstes Spülwasser für die nächste Reinigung verwendet werden. Mittelfristig werden der Wasserverbrauch und der Chemiebedarf und somit der Abwasserwert bei gleichem Reinigungsergebnis merklich verringert. Zusätzlich ist der Personalaufwand aufgrund des höheren Automatisierungsgrades nachweisbar niedriger.

Eine erfolgreiche Reinigung hängt von vielen unterschiedlichen Faktoren ab. Der ursprünglich für diesen Prozess erstellte Sinner’sche Kreis berücksichtigt vier Faktoren:
+ Konzentration (der Reinigungslösung / 0,5–5 %)
+ Zeit (die Einwirkzeit der Reinigungslösung)
+ Mechanik (die Fließgeschwindigkeit / 1,5–2,5 m/s)
+ Temperatur (der Reinigungslösung / 20–95 °C)

Da diese Faktoren in einer direkten Abhängigkeit zueinander stehen, müssen bei der Änderung eines Faktors ein oder mehrere andere Faktoren diese Änderung ausgleichen, um zum selben Reinigungsergebnis zu gelangen. Diese vier Faktoren werden seit einiger Zeit durch zwei weitere Faktoren ergänzt, die ebenfalls Einfluss auf das Reinigungsergebnis haben:
+ Die Verschmutzung (Art und Intensität)
+ Der Aufbau/die Reinigbarkeit der zu reinigenden Anlage (Materialien, Oberflächenbeschaffenheiten, Design).

Der Reinigungsprozess kann mithilfe von Molchsystemen oder konfektionierten Reinigungsmitteln unterstützt werden.

Bühler verfügt über langjährige Erfahrung im Bereitstellungsprozess von Flüssigkeiten in industriellen Bäckereien. Erprobte Gesamtlösungen, die zentrale auf Bäckereibedürfnisse angepasste Produktionssteuerung sowie die nach gewohnten Bühler-Standards gefertigten Anlagenteile unterstützen die industrielle Herstellung von Backwaren aller Sorten entscheidend. Bühler-Anlagen bieten eine hohe Produkt- und Produktionssicherheit, präzise auf die Flüssigkeit abgestimmte Prozesslösungen und damit auch konsistente und qualitativ hochwertige Endprodukte.

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Tanks für Brotmix und Brühstück

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