Autoren: Zuleyka Rodriguez Gutierrez, Bühler Food Equipment, und Markus Löns, Brabender
Waffeln sind Feingebäcke, die neben Wasser und wenigen anderen Zutaten hauptsächlich aus Mehl bestehen. Die Charakterisierung des Mehls ist für ein optimales Endprodukt daher unerlässlich. Eine Gegenüberstellung der Standardanalyse mit dem „Rapid Flour Check“ und der „Low Protein Check“ (LPC)-Methode.
Bei der industriellen Produktion von Waffeln werden die Massen durch Rohrleitungssysteme gepumpt. Dadurch wird eine mechanische Energie in die Masse eingetragen, welche beim Vorhandensein von Glutenproteinen zu einer Veränderung in der Viskosität führen kann. Das wiederum kann die Dosierung und Gebäckqualität negativ beeinflussen. Ebenfalls drohen Verstopfungen der Dosierdüsen durch Klumpenbildung.
Eine schnelle und zuverlässige Methode zur Charakterisierung der wichtigsten Mehlparameter (Feuchtkleber- und Proteingehalt sowie Wasseraufnahme (WA)) ist daher ein „Rapid Flour Check“, z. B. mit dem GlutoPeak von Brabender. Dabei werden geringe Mengen von Mehl und Wasser unter kontrollierten Bedingungen vermischt, analysiert und mittels Monitoring überwacht. Als Weiterentwicklung steht die „Low Protein Check“ (LPC)-Methode zur Verfügung, die besonders auf die Eigenschaften proteinarmer Mehle abgestimmt ist. In dem hier beschriebenen Projekt wurden diese GlutoPeak-Methoden an 20 verschiedenen Mehlen getestet. Das Ziel der Untersuchung war zu überprüfen, ob die Methoden in Bezug auf ihre Zuverlässigkeit und die Möglichkeit, Informationen über das Mischen und Backen von Waffelprodukten in kurzer Zeit zu gewinnen, mit Standard-Routineanalysen vergleichbar sind.
1. Material und Methoden
Für das Projekt standen 20 verschiedene Weizenmehle zur Verfügung, die als Waffelmehl, waffeltypisches Mehl oder Keksmehl bezeichnet wurden. Als Backversuch wurden Standard-
Eistüten hergestellt und anschließend getestet. Alle Mehle wurden vor dem Mischen des Waffelteigs und dem Backen der Eistüten mittels GlutoPeak und der Standard-Laboranalysen (nach ICC) analysiert. Bis auf eine Ausnahme erfüllten alle Muster die grundsätzlichen an Waffelmehl gestellten Anforderungen.
1.1 Laboranalyse mit dem Brabender GlutoPeak
Die Analyse mit dem GlutoPeak wurde zunächst mit der Standardmethode „Rapid Flour Check“ und den mitgelieferten Auswertealgorithmen im Bühler Technikum durchgeführt.
Nach der Messung des Feuchtigkeitsgehalts der Mehlprobe wurden ca. 9 g Wasser (abhängig vom Wassergehalt des jeweiligen Mehls) in den Messtopf gefüllt, und dieser wurde anschließend in den GlutoPeak eingesetzt. Mittels eines angeschlossenen Thermostats erfolgte vorher die Temperierung der Aufnahme für den Probentopf (36°C), um gleichbleibende Versuchsbedingungen zu gewährleisten und um eine homogene Temperaturverteilung im Gefäß zu erhalten. Nach 2 Minuten, in denen sich ein Temperaturgleichgewicht in dem mit Wasser gefüllten Messtopf einstellen konnte, wurde die entsprechende Mehlmenge (abhängig vom Wassergehalt des jeweiligen Mehls) zugegeben.
Abhängig von den Eigenschaften eines Mehls dauerte die Messung 2–5 Minuten bei 2750 min-1. Durch den hohen Energieeintrag bildete sich je nach Kleberqualität und -quantität in Abhängigkeit von der Zeit ein Klebernetzwerk aus, welches einen Peak (Gluten Peak) als Höchstwert (Drehmoment) zeigt. Anschließend wird das Netzwerk durch die mechanisch darauf einwirkende Kraft zerstört, die Kurve fällt ab und der Versuch wird beendet.
Nach Beendigung des Versuchs werden das höchste Drehmoment, dargestellt als Peak (BEM/Maximales Drehmoment), und die dafür erforderliche Zeit (PMT/Peak Maximum Time) ausgewertet. Zusätzliche Messpunkte sind das Drehmoment jeweils 15 Sekunden vor und nach dem Maximum (AM/PM). Mit der „Rapid Flour Check“-Auswertung ist es zudem möglich, Korrelationen zu anderen Messverfahren zu erhalten. Diese sind der Proteingehalt, der Feuchtklebergehalt, die Wasseraufnahme und der W-Wert (Alveograph-Verfahren), wobei Letzterer für diese Studie nicht berücksichtigt wurde. In einem zweiten Schritt wurde die „Low Protein Check“ (LPC)-Methode angewandt, die im Zuge des Projektes entwickelt wurde. Bei dieser Methode werden ca. 12 g Wasser pro 11 g Mehl (jeweils abhängig vom Wassergehalt des jeweiligen Mehls) eingewogen. Durchgeführt wurde diese Methode mit einer reduzierten Drehzahl von 2500 min-1 und bei 35°C. Die bereits beschriebene Auswertung änderte sich bei Verwendung dieser Methode nicht. Alle Messungen wurden als Dreifachbestimmung durchgeführt und anschließend mit der mitgelieferten Software (MetaBridge) zusammengefasst und ausgewertet.
Abb.13: Korrelation des Proteingehalts gemessen mit GlutoPeak „Low Protein Check“
und ICC-Standardanalyse
1.2 Laboranalyse gemäß ICC-Standardmethoden
Um eine genaue Aussage über die vorliegenden Qualitäten zu erhalten, wurden für alle Mehlmuster in einem akkreditierten Labor in Österreich Standardanalysen gemäß den ICC- Methoden durchgeführt.
1.3 Herstellung der Waffelmasse
Das Rezept mit den Zutaten für die Zubereitung der Waffelmasse: Wasser 300 g, Natriumbicarbonat 2 g, Mehl 200 g, Sonnenblumenöl 2 g, Soja-Lecithin 2 g. Nach der Vermischung von Wasser und Natriumbicarbonat erfolgte die schrittweise Zugabe des Mehls, wobei gleichzeitig die Rührgeschwindigkeit erhöht wurde. Es folgte ein weiteres Mischen der Waffelmasse bis zur erneuten Homogenität sowie die Zugabe der Vormischung aus Sonnenblumenöl und Soja-Lecithin. Direkt nach dem Mischen wurde die Viskosität der Masse unter Verwendung eines Fließbechers mit einem Volumen von 100 ml und einem Düsendurchmesser von 8 mm gemessen (gemäß ASTM D 333). Sofern sich bei der gemessenen Viskosität eine Abweichung im Vergleich zu der definierten Viskosität von 20 sec (+/- 1 sec) ergab, wurde die Wassermenge in der Rezeptur angepasst und eine neue Waffelmasse hergestellt. Durch die Einstellung der Viskosität jedes Teigs auf 20 sec
(+/- 1 sec) kann das mechanische Verhalten beim Backen für alle Mehle als ähnlich angenommen werden, sodass die Eigenschaften der Produkte nur von den Mehleigenschaften selbst abhängen. Das für die Ausbildung einer bestimmten Viskosität notwendige Wasser/Mehl-Verhältnis ist daher ein wichtiger Parameter des Mehls und wurde für alle Versuchsmassen protokolliert.
Abb. 14: Korrelation des Feuchtklebers gemessen mit GlutoPeak „Low Protein Check“
und ICC-Standardanalyse
1.4 Backen der Waffeln (Gegossene Tüten)
Das Backen der Waffeltüten wurde auf einem elektrisch beheizten Laborgerät LB-SWAK_STAK mit einer industriellen Backform und einer entsprechenden Kernplatte durchgeführt. Die Form wurde auf 180°C, die Kerne jeweils auf 190°C aufgeheizt. Mit einer Spritze wurden 7 ml Waffelmasse dosiert und die Backzeit betrug 80 Sekunden. Vor dem Verschließen der Trägerzange für den eigentlichen Backvorgang wurde sie geschlossen und anschließend zweimal kurz geöffnet (sog. Atmen: 2 Sek. offen, 2 Sek. geschlossen), um Dampf aus dem System abzulassen. Nach dem Backen erfolgte die Entnahme der Tüten aus der offenen Form und eine etwa 10-minütige Abkühlung bei Raumtemperatur. Nach dem Abkühlen wurden die Waffeltüten in eine PE-Verpackung gelegt, heiß versiegelt und bis zur Texturanalyse bei 8°C gelagert.
1.5. Texturanalyse der Waffeln
Die Texturanalyse erfolgte auf einem TA.XT.plus Texture Analyzer (Stable Micro Systems) unter Verwendung einer Eistütenform (A/ICC). Mit diesem Werkzeug kann die Kraft gemessen werden, die erforderlich ist, um einen Bruch zu verursachen. Für die Texturanalyse wurden für jedes Mehl zehn visuell vorgeprüfte Tüten getestet. Die erhaltenen Ergebnisse wurden anschließend zusammengefasst und ausgewertet.
