Auf die richtige Temperatur gebracht

17.02.2021

Zeppelin Systems optimiert die Qualität von Backwaren

Für ein optimales und vor allem reproduzierbares Backergebnis müssen die Rahmenbedingungen konstant sein. Eine wesentliche Rolle spielt dabei die Teigtemperatur die insbesondere von den Rohstoffen (Mehl und Wasser) beeinflusst wird. Dazu kann das Pneumotherm-Batch-Verfahren zur Mehlkühlung wirtschaftlich angewendet werden.

Großbäckereien produzieren eine breite Palette an Backwaren, die aus unterschiedlichen Teigsorten hergestellt werden. Damit die erzeugten Backwaren immer die gleiche Qualität aufweisen, sollten Teige nach dem Kneten eine bestimmte Zieltemperatur haben. Dies gelingt am besten, wenn Mehle und Flüssigkeiten vor der Verarbeitung gleichmäßig temperiert werden. Insbesondere wenn Mehle in Außensilos gelagert werden, sollten diese vor der Verarbeitung erst einmal auf die richtige Temperatur gebracht werden.

Ermittlung der optimalen Teigtemperatur
Bei Weizenteigen zum Beispiel, die mit einer Teigausbeute TA165 hergestellt werden, ist eine optimale Teigtemperatur von ca. 24-26°C einzustellen. Die dafür normalerweise verwendete Wassertemperatur (Leitungswassertemperatur) beträgt 10-12°C und die korrespondierende Mehltemperatur 20°C.  Bei standardmäßig eingesetzten Intensivknetern wird eine hohe Energiemenge in den Teig eingeleitet, so dass sich ein großer Teil der mechanischen Energie in thermische Energie umformt und man eine Erwärmung des Teigs um 8-10 °C erhält.

Leider beträgt die Mehltemperatur oftmals nicht die hier erwähnte, optimale Temperatur von 20°C.  In Mitteleuropa oder generell in Mittelmeerländern wird diese in den Sommermonaten häufig überschritten und kann in manchen Fällen sogar 40°C erreichen. Dieser Effekt resultiert aus dem Umstand, von sehr warmen Umgebungstemperaturen und langen Transportwegen, die das Mehl in Tankwagen zur Bäckerei zurücklegt. Außerdem erhitzt sich das Mehl während der Lagerung in nicht isolierten Silos, die unmittelbar in der Sonne stehen. In solchen Fällen reicht nicht einmal der Einsatz von Eiswasser mit 2°C, was die oben genannte Bäckerformel umgestellt auf die Temperaturwerte beweist. 

Die hier ausgerechnete Teigtemperatur von 31°C ist für Weizenteige viel zu hoch. Der Teig, und damit die Backwaren, würden nicht den gewünschten Qualitätskriterien entsprechen und müssten aussortiert werden. Aus diesem Grund setzen viele Kunden im Mittelmeerraum das Pneumotherm-Batch-Verfahren zur Mehlkühlung ein, mit dem die Mehltemperatur schnell und einfach heruntergekühlt werden kann. Für den Einsatz bei besonderen Teigen, wie z.B. bei Krapfen, deren Teiglinge nach der Gärzeit tiefgefroren werden, sollte die maximale Teigtemperatur 16°C nicht überschreiten. Hier kann nur mit Hilfe von Eiswasser (2°C) und einer Mehltemperatur von 8°C die optimale Teigtemperatur erreicht werden.

Generell kann gesagt werden: Schwankende und zu hohe Teigtemperaturen verursachen einen schlechter zu verarbeitenden, klebrigen Teig und führen zu unerwünschten Backergebnissen. Der Teig geht nicht gleichmäßig auf und das Produkt wird unterschiedlich groß. In der Verpackungsanlage kommt es womöglich zu Bruch durch die unterschiedlichen Größen.

Kühlverfahren für Mehle
Zu den beliebtesten Kühlverfahren zählen hier das Absenken der Teigtemperatur mit Eis, Flüssigstickstoff oder kalte laminare Luftströmungen. Das Verfahren mit Scherbeneis oder Flockeneis hat hygienische Nachteile und es ist schwer zu regulieren. Sehr häufig wird das Mehl vor dem Eintritt in den Knetkessel mit flüssigem Kohlendioxid gekühlt, was jedoch relativ kostenintensiv ist.

Zeppelin entwickelte daher das Pneumotherm-Batch-Verfahren, das sich mittlerweile in vielen Einsätzen weltweit bewährt hat. Viele Jahre wurde es vor allem in wärmeren Gegenden, wie im mittleren Osten, Asien oder Südamerika sowie Italien oder Spanien eingesetzt. Zunehmend gibt es aber auch Anlagen in Deutschland. Aufgrund schwankender Temperaturen in den Außenlagersilos im Tag/Nacht-Wechsel ergeben sich Unterschiede über 10 Grad. Auch können in Anlagen mit Außensilos im Sommer leicht Temperaturen von mehr als 30 Grad entstehen, während sie in der Nacht stark absinken.

Wie funktioniert’s?
Im Pneumotherm-Batch-Verfahren wird eine bestimmte Menge Mehl von einer Eintrittstemperatur auf eine selbst zu bestimmende Endtemperatur (üblich sind 15°C) in einer definierten Zeit (z.B. 10 Minuten) gekühlt. Dies geschieht hierbei mit Hilfe eines eingebauten Fließbetts. Das Mehl wird dabei in einem Vorbehälter verwogen und von dort in den Temperierbehälter überführt. Dann wird kalte Luft mithilfe eines Ventilators von unten durch das Fließbett eingeblasen, so dass eine Wirbelschicht entsteht. Dieses Vorgehen führt zu einer optimalen Durchmischung von Mehlpartikeln und kalter Fluidisierluft und wieder in den Temperierbehälter geleitet. Die Fluidisierluft wird solange im Kreislauf gefahren und in einem Wärmetauscher wieder gekühlt, bis die gewünschte Endtemperatur des Mehls erreicht ist. Durch das eingesetzte Verfahren wird die Staubbelastung der Umgebung minimiert und der Prozess ist unabhängig von schwankenden Umgebungsbedingungen. Nach der Temperierung wird das Mehl entweder direkt pneumatisch in den Zielbehälter gefördert oder in einen Nachbehälter ausgetragen, damit eine zeitliche Entkopplung der nachfolgenden Systeme erreicht werden kann. Über den Nachbehälter wird im Automatikbetrieb eine neue Charge angefordert, sobald genügend Platz dafür ist. Damit ist gewährleistet, dass der Behälter nach der Kühlung direkt entleert wird. Für Anlagen, die eine tiefe Mehltemperatur von min 5°C benötigen, bietet Zeppelin Sonderausführungen mit einem Kühlkreis an, die zwei Wärmetauscher beinhalten, wodurch eine Fluidisierluft unter 0 °C ermöglicht wird.

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Leistungsbeispiele in Abhängigkeit der gewünschten Eintritts- und Austrittstemperatur

Schnelles, hygienisches und flexibles Verfahren
Dank der jahrelangen Erfahrung mit diesen Fließbettbehältern ist eine exakte Auslegung über die Software und eine betriebssichere Führung gewährleistet. Die Vorteile bestehen in einer genauen Temperaturführung, den geringen Betriebskosten, einem bewährten Verfahren sowie einer langen Lebensdauer. Die laufenden Betriebskosten und die Umweltbelastung sind gering im Gegensatz zur CO2-Kühlung, da nur Strom und Kühlwasser benötigt wird.

Gleichzeitig ist das Wirbelschichtverfahren sehr hygienisch. Es gibt keine Einbauten, daher ist der Behälter sehr leicht zu reinigen. Da der Wärmeübergang direkt vom Partikel auf das Gas und nicht über Kühlflächen geschieht, entsteht außerdem keine Kondensation innerhalb des Temperierbehälters.

Ein weiterer Vorteil ist, dass das Pneumotherm-Batch-Verfahren sich an plötzliche Lastwechsel durch Zu- und Abschalten von nachgelagerten Linien über einen Stopp der Nachfüllung des Kühlers anpasst und nicht wie bei kontinuierlich arbeitenden Systemen hoch- und runtergefahren werden muss. Damit stellt auch ein Wechsel der Mehlsorte kein Problem dar - es wird also nur ein System für verschiedene Produkte benötigt, welches die Produkte dann in separate Nachbehälter oder Linien befördert. Damit kann extrem flexibel auf alle Eventualitäten in der Produktion reagiert werden.

Fazit
Das Pneumotherm-Batch-Verfahren zum Kühlen von Mehlen von ca. 30 auf 16 bzw. 20°C bewährt sich seit Jahrzehnten rund um den Globus. Dabei kommt es nicht mehr nur in tropischen Ländern zum Einsatz, sondern ist auch für Anlagen in Europa interessant. Neben energetischen Vorteilen und niedrigen Betriebskosten führt das Verfahren vor allem zu einem gleichmäßigen Backergebnis und damit zu besseren Backwaren. Zeppelin bietet derzeit vier modular aufgebaute Baugrößen an. Damit kann präzise auf die unterschiedlichsten Anforderungen von wenigen 100 kg bis zu 3 – 4 t/h Kühlleistung bei verschiedenen Eintritts -und Endtemperaturen reagiert werden. 

Funktionsdiagramm Mehlkühlung

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