DE2726373C2

DE2726373C2 - Mikrowellen-Backverfahren

Info

Publication number: DE2726373C2
Application number: DE19772726373
Authority: DE
Inventors: Richard J. Hawthorne N.Y. Grillo; Alfred H. Nanuet N.Y. Mirman; Robert F. New York N.Y. Schiffmann
Original assignee: Deutsche ITT Industries GmbH
Current assignee: Continental Baking Co
Priority date: 1976-06-29
Filing date: 1977-06-10
Publication date: 1983-03-24
Also published as: FR2356372B3; GB1533970A; FR2356372A1; DE2726373A1; JPS533549A; JPS5533617B2

Description

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Die Priorität der Anmeldung Nr. 700 943 vom 29. Juni 1976 in den Vereinigten Staaten von Amerika wird beansprucht.

Die vorliegende Anmeldung betrifft ein Mikrowellen-Backverfahren, bei dem Backplatten aus Metall, nachstehend auch kurz als Backbleche bezeichnet, Verwendung findet.

Das Backen von Brot, das wie in vielen anderen Fällen eine konvektive/konduktive Wärmeübertragung erfordert, bringt eine große Verschwendung an Wärmeenergie mit sich. Beim Brotbacken ist es nötig, zuerst die Wände des Ofens und die Luft darin zu erwärmen, so daß die Wärmeenergie auf die Oberfläche des Brotes übertragen werden kann und dann langsam über ein konduktive, also leitende Wärmeübertragung in das Innere desselben gelangt. Das Verfahren wird weitgehend durch das Maß beschränkt, mit dem die Hitze von der Oberfläche in das Innere des Brotes weitergeleitet werden kann. Obgleich das Verfall, cn in einem herkömmlichen Ofen durch die Anwendung einer höheren Umgebungstemperatur etwas beschleunigt werden kann, wird es wiederum rasch eingeschränkt durch die Temperatur, bei der die Oberfläche zu stark braun wird und das Brot zu sehr ausgebacken wird, was die hauptsächlichen negativen Wirkungen sind. Das Ergebnis ist, daß Weißbrot gewöhnlich 17 bis 23 Minuten bei 204 bis 214°C ausgebacken wird.

Frühere Versuche zum Ausbacken von Brot umfaßten die aufeinanderfolgende Anwendung von Mikrowellen und konventioneller Hitze, d. h., zuerst wurden die Mikrowellen angewendet, um das Aufgehen im Ofen und die Bildung der Struktur zu erhallen, dann wurde der Backvorgang mit herkömmlicher Hitze zu Ende geführt, um die benötigte Krustenfarbe zu bekommen, bo Obgleich bis zu einem gewissen Grad ein Erfolg erzielt werden konnte, insbesondere bei 915MHz Frequenz, ließen die fertigen Brotlaibe doch viele Wünsche offen, da sie zum Zusammenfallen neigten, innen klebrig waren und sehr rauhe, ungewöhnliche Krusteneigen- bS schäften zeigten. Ursprünglich wurden Backschüsseln benutzt, hergestellt aus feuerfestem Glas, jedoch trat da im besonderen Maße ein Zusammenfallen auf wegen der fehlenden Seitenwandausbildung. Eine merkliche Verbesserung ließ sich durch die Verwendung von Behältern aus Pappe, der große Sprung in der Verbesserung der Produktqualität begann jedoch mit der erfindungsgemäßen Verwendung von Backgefäßen aus Metall. Dies steht jedoch völlig im Gegensatz zu der bisher angewandten Praxis bei Mikrowellen-Verfahren. Zwei Veröffentlichungen, nämlich K. Lorenz et al.. »Baking With Microwave Energy«, Food Technology, Dezember 1973, und T. H. Collings, »Exploring the Baking of Bread with Microwaves«, FMBRA Bulletin (3), S. 175, 1970, geben an, daß die Verwendung von Backgefäßen aus Metall zum Ausbacken von Brot in einem Feld von Mikrowellen unmöglich sei, da die Mikrowellen nur den Teig von oben her durchdringen und ihn nicht gleichmäßig durchbacken.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, mit dessen Hilfe beim Backen von Brot mittels Mikrowellen und herkömmlicher Ofenhitze Backplatten aus Metall verwendet werden können. Des weiteren soll die Backzeit verkürzt, damit die Energiekosten wesentlich verringert und der Ausstoß vergrößert werden.

Die Aufgabe wird durch die in Anspruch 1 wiedergegebene Erfindung gelöst.

Das Backer von Brot durch die gleichzeitige Anwendung von Mikrowellen und heißer Luft nach der Erfindung hat gezeigt, daß das Brot durch diese Technik mit Erfolg ausgebacken werden kann. Das Backen erfordert weniger als b Minuten, also eine Verringerung der Backzeit um zwei Drittel, und die Produktionssteigerung beträgt 200%. Wird das Backverfahren nach der Erfindung auf 10 Minuten eingestellt, so erzielt man eine 50%ige Verringerung der Backzeit bei gleichzeitiger Steigerung der Produktionskapazität um etwa 80%. Vorzugsweise wird das Backverfahren nach der Erfindung innerhalb von ca. !2 Minuten durchgezogen, was eine Verringerung der Backzeit um etwa 30% und eine Steigerung der Produktionskapazität um ca. 50% bedeutet. Das Ausbacken des Brotes erfolgt in herkömmlichen Backgefäßen aus Metall. Die Kontrolle über das Brot während des Ausbackens läßt sich wesentlich verbessern.

Nur nach der Entwicklung des neuen Verfahrens des gleichzeitigen Ausbackens mit Mikrowellen-Energie in Metallgefäßen und herkömmlicher Hitze ließ sich ein Fortseh, itt in der Brotherstellung erreichen. Die hohe Temperatur im Ofen bäckt die Seitenteile, die Krusten am Boden und oben auf den Brotlaiben, wobei es durch die selektive Anwendung der Mikrowcjlen-Energie mit niedrigem Pegel bei etwas höheren Ofentemperaturen möglich ist, die Mikrowellen-Energie stärker auf ein Festwerden des Teiges im Inneren der Brotlaibe zu konzentrieren. Ein allgemeiner Effekt besteht darin, daß sich die Backzeit wesentlich verkürzen läßt, was wiederum die Ofenkapazität und den Ausstoß erhöht. Die nach dem neuen Verfahren fertig ausgebackenen Brotlaibe sind wohlgeformt und zeigen gute Körnung, Krusten- und Seitenwandbildung ohne Zusammenfall.

Das erfolgreiche Verfahren zum Mikrowellen-Bakken mit Backgefäßen aus Metall erfordert eine kritische Steuerung der Mikrowellenenergie, des Hochtemperaturbereichs und der Backzeit. Frequenzen von 915 und 2450MHz und Kombinationen davon können zur Erzielung eines brauchbaren Produkts verwendet werden.

Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben.

Beispiel I

Ein Hochiemperatur-Mikrowellenofen wurde unter Anwendung einer Frequenz von 2450 MHz verwendet. Das Rezept für ein typisches Standard-Weißbrot lautet wie folgt:

Bestandteile

Prozentgewicht, ungefähr

Vorteig:

Mehl

Hefe

HefenährstofTe

Wasser

Teig:

Mehl

Salz

Rohrzucker

Dextrose

Schmalz

Wasser

fettarme Trockenmilch

34,7 1,60 0,25

21,25

18,7 1,20 2,10 2,70 1,60

13,9 2,00

15

20

25

Verfahren

Die Bestandteile wurden vereint und in einer Schüssel 30 Sekunden lang bei niedriger Geschwindigkeit mit einem Mixer und weitere 4 Minuten bei mittlerer Geschwindigkeit gemischt. Den Vorteig ließ man 4 Stunden stehen, dann wurde er mit den Teigbestandteilen vereint und 30 Sekunden bei niedriger Geschwindigkeit in demselben Mischer und 8 Minuten bei mittlerer Geschwindigkeit durchgemischt. Den Teig ließ man ca. 10 Minuten ruhen, dann wurden Portionen von 454 g ausgewogen und einzelne Brotlaibe daraus geformt. Die 454 g schweren Teigstücke wurden in herkömmliche metallene Backgefäße mit den Maßen 10 cm χ 10 cm χ 20 cm gegeben und dort eine weitere Stunde gehen gelassen. Danach wurden sie in einem Mikrowellen-Ofen ausgebacken, wobei die Mikrowellenenergie, die Backtemperatur und die -zeit variiert wurden.

Ergebnis

Die fertigen Brote, die in Metallgefäßen unter den folgenden Bedingungen ausgebacken wurden, nämlich:

Ausgangsleistung des Magnetron

- 75 -100 Watt pro Brotlaib von 454 g kalorimetrisch gemessene Backtemperatur

- 213-218°C
Backzeit

- 11-13 Minuten,

waren wohlgeformt und zeigten gute Körnung, Krusten- und Seitenwandbildung ohne Zusammenfall. Die Wirkung des neuen Verfahrens bestand darin, daß die Backzeit verkürzt wurde und daß bei einer bevorzugten Backzeit von 12 Minuten das gewünschte Ausbacken und die angestrebte Krustenfarbe erreicht wurden. Die genannte Backzeit bedeutet eine Verkürzung um ein Drittel der normalerweise erforderlichen Backzeit und ermöglicht eine bedeutende Erhöhung der Produktion.
Ändert man die Backzeit und die auf 454 g

50

55 entfallenden Watt unter Verwendung der obigen Daten in die Mikrowellen-Streuungödichte um, so entfallen 13,8 bis 21,7 Wattstunden auf 454 g.

Zum besseren Verständnis der Grundzüge des Verfahrens nach der Erfindung muß man bedenken, daß das Backen mit Mikroweüen in Metallgefäßen im allgemeinen wenn nicht als unmöglich, so doch zumindest als unpraktisch angesehen wurde. Hierfür gibt es zwei Gründe: Einmal reflektiert Metall die Mikrowellen, und die große Menge Metall im Ofen bringt Probleme für die Anwendung der Mikrowellen mit sich, die zu einer Beschädigung des Magnetrons führen können. Zweitens beschränkt die Reflexion das glatte Eindringen der Mikrowellen in die Teigmasse und behindert somit ihre Backwirkung. Das erste Problem wurde bei dem Beispiel nicht sonderlich in Betracht gezogen, da man mit einzelnen Chargen in dem Ofen arbeitete. Es gab zwar eine geringe Reflexion der Mikrowellen zurück zum Magnetron, sie war jedoch ziemlich gering und sicherlich innerhalb der Grenzen, und dadurch traten keine Probleme auf. Es versteht sich, daß die beiden genannten Probleme bei großen kommerziellen Anlagen in Betracht gezogen werden müssen; sie sollten jedoch durch entsprechende Maßnahmen überwunden werden können.

Das zweite Problem ist für das hier veranschaulichte Verfahren von größerer Bedeutung.

Die Arbeit wurde in verschiedenen Laboratorien durchgeführt, insbesondere bei der British Flour Milling and Backing Research Association, mit dem Versuch, Mikrowellen beim Brotbacken einzusetzen. Die 7 bis 8 Jahre dauernde Arbeit war vor allen Dingen deswegen erfolglos, weil man das Problem der Backgefäße nicht lösen konnte und deshalb keine metallenen Backgefäße verwendete.

Der Schlüssel zum Erfolg des Verfahrens nach der Erfindung, wo andere versagten, ist die Anwendung eines niedrigen Pegels an Mikrowellenenergie, deren Hauptfunktion es nicht ist, das Brot auszubacken, mit anderen Worten, das Wasser zu entfernen, sondern eher die Struktur durch eine beschleunigte Stärkegelierung zu festigen, was zu einem wesentlich billigeren Verfahren führt in bezug auf die Gesamtenergiekosten.

Das Verfahren nach der Erfindung nutzt zunächst die herkömmliche Aufheizung eines Ofens zum Erhitzen des Backgefäßes, der Ausbildung der Seitenwände und der Kruste, damit das meiste aufgeht und ausbäckt. Mittlerweile kommen die Mikrowellen zum Einsatz, damit das Innere sich festigt und der Transport eines Teils des freien Wassers zur Oberfläche des Teiges unterstützt wird. Versuche mit dem Ziel, die Wirkung von Backzeit, Backtemperatur und Mikrowellenenergie zu vergleichen, zeigten, daß Backzeit und -temperatur die wesentliche Rolle beim Ausbacken des Teiges spielen, z. B. bei der Verdampfung des Wassers. Da nahezu das gesamte vom Teig verdampfende Wasser von der Kruste kommt, betrifft dies nur eine Tiefe von 2,57 cm

Es muß auch in Betracht gezogen werden, daß das Mikrowellenfeld an den Metallwänden und innerhalb eines Abstands von der Wand in der Größe von einer viertel Wellenlänge (ein Abstand von ca. 3 cm in der Luft, jedoch wesentlich weniger im Teig) auf Null abfällt. Die Wirkung der Mikrowellen liegt somit im Inneren, und aus diesem Grund ist es möglich, Teig in metallenen Backgefäßen erfolgreich unter Verwendung von herkömmlicher Hitze und unter Zuhilfenahme von Mikrowellenenergie auszubacken. Es muß außerdem

noch in Betracht gezogen werden, daß die Verwendung von Mikroweilenenergie mit tiefem Pegel aus verschiedenen Gründen besonders vorteilhaft ist. Erstens einmal ist es wesentlich wirtschaftlicher, da es keinen so hohen Leistungsaufwand an Mikrowellen erfordert, so daß die Geräte- und Betriebskosten niedriger sind. Zweitens erleichtert es die Kontrolle des Backvorgangs, da bei einer zu hohen Leistungszuführung zu stark gebacken wird, wenn die Backzeit nicht scharf begrenzt wird, in welchem Fall die konventionelle Hitze nicht die für die Krustenbildung des Brotes erforderliche Zeit hat und nichi die Zeit für die Ausbildung der Seitenwände und die Herstellung der äußeren Struktur, was wiederum dazu führt, daß das Brot zusammenfallen kann und im Inneren überaus trocken ist. Ferner wird die innere Struktur un-egelmäßig, die Zellen sind nicht gleichmäßig ausgebildet, sondern das Brot enthält große Blasen und Löcher. Der dritte Vorteil bei der Verwendung von Mikrowellen mit niedrigem Pegel ist die Verringerung der Möglichkeit zur Beschädigung des Magnetrons durch die im Übermaß reflektierte und ungenutzte Mikrowellenergie.

Wie oben angeführt, besteht eine der Besonderheiten, die in Verbindung mit Mikrowellen und im Zusammenhang mit Metallbegrenzungen auftreten, darin, daß das Feld im Abstand von einer viertel Wellenlänge von der Metalloberfläche auf Null abfällt. Das bedeutet einen Abstand von ca. 3 cm bei 2450 MHz und von über 10 cm bei 915MHz, wobei beide Abstände im Brotteig wesentlich kürzer sind. Eine mögliche Erklärung für die Wirksamkeit der Mikrowellen mit niedrigem Energiepegel, die in Verbindung mit dem Verfahren nach der Erfindung Erfolg bringen, mag darin bestehen, daß die inneren reflektierenden Wände der Backgefäße gleichsam als »Spiegel« wirken und die Mikrowellen nahe dem zentralen Teil des Teiges fokussieren. Dies bewirkt einen günstigen Effekt dahingehend, daß die Mikrowellenenergie dorthin gezwungen wird, wo sie im Sinn einer Wärmeübertragung am meisten gebraucht wird, mit anderen Worten, nahe dem Zentrum des Teiges, wo die herkömmliche Hitze erst ganz zum Schluß hinkommt. Dieser »Brennpunkteffekt« ist für Fachleute, die sich mit der Ausbildung von Mikrowellen-Öfen beschäftigen, nicht neu, so daß das Tragebrett für das Gericht in einem Abstand über dem Metallboden angeordnet wird, der ein Vielfaches der halben Wellenlänge darstellt, und dieser Effekt weist den Koch darauf hin, das Gericht im Zentrum des Tragebretts und weg von den Wänden anzuordnen. Bisher hat jedoch niemand dieses Wissen zum Ausbacken von Brot in einem metallenen Backgefäß angewendet.

Beispiel II

Die Bestandteile und das Verfahren sind bis zum Ende des Gehenlassens ebenso wie bei Beispiel 1. Die aufgegangenen Brotlaibe wurden dann jedoch in Metallgefäßen ausgebacken, von denen drei gleichzeitig auf einer Glastrageplatte in einem Mikrowellen-Ofen plaziert wurden. Die Backbedingungen waren 226° C Lufttemperatur, 150 Wattsekunden Mikrowellenenergie (kalometrisch vor dem Test gemessen) bei einer Gesamtbackzeit von 12 Minuten. Dies entspricht einer Mikrowellen-Flußdichte von 10 Wattstunden je 454 g Brot. Die fertigen Brotlaibe ließ man 30 Minuten auskühlen, dann wurden sie geschnitten und überprüft. Sie zeigten gute Körnung, Krustenfarbe und Gesamterscheinung und besaßen ausgezeichnete Eßqualität. Messungen nach dem Aufbacken ergaben außerhalb des Ofens eine Veränderung von 10,7% (10,7% bake out) und eine Brothöhe von 12,7 cm, was dem Vergleich entsprach.

Beispiel IH

Die Bestandteile und das Verfahren sind bis zum Ende des Gehenlassens ebenso wie bei Beispiel I. Die aufgegangenen Brotlaibe wurden in Metallgefäßen

ausgebacken, von denen jeweils drei Stück gleichzeitig auf der Glastrageplatte im Mikrowellen-Ofen plaziert wurden. Die Backtemperatur betrug 226° C bei einer Energie von 360 Wattsekunden. Die Mikrowellen wurden nur während der ersten 6 Minuten der Gesamtbackzeit von 12 Minuten angewendet. Dies entspricht einer Mikrowellen-Stromdichte von 12 Wattstunden je 454 g Brot. Die fertigen Brotlaibe wurden 30 Minuten auskühlen gelassen, dann geschnitten und geprüft. Sie zeigten gute Körnung, Krustenfarbe

und Allgemeinerscheinung und besaßen ausgezeichnete Eßqualität. Bezüglich des Ausbackens und der Brothöhe entsprachen sie dem Vergleich.

Beispiel IV

Die Bestandteile und das Verfahren entsprachen dem Beispiel I bis zum Ende der Aufgehstufe. Die aufgegangenen Brotlaibe wurden in Metallgefäßen ausgebacken, die zu je drei Stück auf Glastrageplatten in einem Mikrowellen-Ofen plaziert waren. Die Backtemperatur betrug 226°C bei einer Mikrowellenenergie von 360 Wattsekunden. Die Mikrowellen wurden während der letzten 3 oder der letzten 6 Minuten der Gesamtbackdauer von 12 Minuten einwirken gelassen. Dies entspricht einer Mikrowellen-

Stromdichte von 6 und 12 Wattstunden je 454 g Brot. Die fertigen Brotlaibe ließ man 30 Minuten abkühlen, dann wurden sie geschnitten und geprüft. Sie zeigten gute Körnung, Krustenfarbe und Gesamterscheinung und besaßen ausgezeichnete Eßqualität. Die 3-Minuten-

Probe war genauso durchgebacken wie der Vergleich, während die 6-Minuten-Probe wesentlich stärker durchgebacken war. Die Höhe aller Brotlaibe entsprach dem Vergleich.

Zusammenfassend läßt sich sagen, daß bei den genannten Beispielen die Backzeit 10 bis 14 Minuten, vorzugsweise 12 Minuten, beträgt. Die Ofentemperatur schwankt zwischen 204 und 232°C, vorzugsweise 218 und 226° C. Die Dichte der Mikrowellen variiert zwischen 6 und 20 Wattstunden je Brotlaib mit 45^ g, und die Einwirkungszeit der Mikrowellenenergie liegt zwischen 3 und 12 Minuten, vorzugsweise bei 6 bis 9 Minuten nach dem Beispiel III oder 3 bis 6 Minuten nach dem Beispiel IV.

Das in Verbindung mit den Bespielen erläuterte Verfahren nach der Erfindung läßt sich durch Veränderung der einzelnen Variablen natürlich zur Anwendung in Großbäckereien abwandeln.

Claims

Patentansprüche:

1. Mikrowellenbackverfahren zur Herstellung von Brot und anderen Backwaren, wobei das Backgut nach dem Aufgehen in einem Ofen gebacken und sowohl einer Back>.emperatur von 204 bis 232° C als auch Mikrowellenenergie ausgesetzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Backgut auf Metallbleche aufgebracht wird, daß die Backzeit 10 bis 14 Minuten beträgt und daß gleichzeitig mit der Wärme Mikrowellen mit einem Energiepegel zwischen 6 und 22 Wattstunden je 454 g Backgut zur Einwirkung gebracht werden, wobei die Einwirkungszeit der Mikrowellenenergie zwischen 3 und 12 Minuten liegt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mikrowellenenergie eine Frequenz von 915 MHz aufweist.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die MikrowelJencnergie eine Frequenz von 2450 MHz aufweist.