DE2906082A1 - Vorrichtung und verfahren zur bearbeitung von teigigen massen, insbesondere fuer baeckereiprodukte, und unter verwendung des verfahrens hergestellte baeckereiprodukte, wie brot u.dgl. - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zur bearbeitung von teigigen massen, insbesondere fuer baeckereiprodukte, und unter verwendung des verfahrens hergestellte baeckereiprodukte, wie brot u.dgl.

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DE2906082A1 DE19792906082 DE2906082A DE2906082A1 DE 2906082 A1 DE2906082 A1 DE 2906082A1 DE 19792906082 DE19792906082 DE 19792906082 DE 2906082 A DE2906082 A DE 2906082A DE 2906082 A1 DE2906082 A1 DE 2906082A1
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Description

PFENNING · MAAS · MEINIG · SPOTT Patentanwälte - Kurfürstendamm 170. D 1000 Berlin 15
225P34698
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Pf/schu
/S06G82
PATENTANWÄLTE BERLIN · MÜNCHEN
J. Pfenning, Dipl.-Ing Berlin Dr. I. Maas, Dipl.-Chem. München K. H. Meinig, Dlpl.-Phys. · Berlin Dr. G. Spott. Dipl.-Chem. München
Zugelassene Vertreter beim Europäischen Palentamt
BÜRO BERLIN:
I Kurfürstendamm 170
I D 1000 Berlin 15
Telefon:
030/8812008/8812009 Telegramme:
Seilwehrpatent Telex: 52 15880
Bertin Date
15. Februar 19 78
BAKER PERKINS HOLDINGS LIMITED Westfield Road, Peterborough PE3 6TA, England
Vorrichtung und Verfahren zur Bearbeitung von teigigen Massen, insbesondere für Bäckereiprodukte, und unter Verwendung des Verfahrens hergestellte Bäckereiprodukte, wie Brot und dergleichen
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Bearbeitung von teigigen Massen, insbesondere für Bäckereiprodukte, und unter Verwendung des Verfahrens hergestellte Bäckereiprodukte, wie Brot und dergleichen.
Die Erfindung bezieht sich auf die Bearbeitung von Teigen zum Zwecke ihrer mechanischen Entwicklung, und ist insbesondere geeignet zur Bearbeitung von Brotoder Kuchenteigen; sie kann jedoch auch für die Bearbeitung anderer geeigneter Teigmassen für andere Zwecke verwendet werden, beispielsweise für das Mischen von Farben oder Chemikalien und für die Behandlung halbfester Materialien. Die Vorrichtung kann andere Operationen als das bloße Mischen oder zusätzliche Operationen durchführen, beispielsweise zur Hydratisierung einer Brotteigmischung oder zur Entwicklung eines Brotteiges.
Bei der Mischung und Bearbeitung eines Brotteiges ergeben sich vier verschiedene Zustände, die nicht in genau definierten Stufen erzielt werden. Diese Zustand sind das Mischen, die Hydratisierung, eine erste und eine zweite Entwicklunasstufe.
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Das Mischen der Bestandteile erfolgt mechanisch zum Zwecke der gleichmäßigen Verteilung der einzelnen Partikel oder Molekel. Bei der Hydratisierung wird das in der Mischung vorhandene Wasser durch die beschädigten Stärkekömehen des Hehles absorbiert, da sämtliche geeigneten Mehle einen bestimmten Anteil an beschädigten Stärkekörnchen besitzen, so daß sie in der Lage sind, Wasser in dieser Weise zu absorbieren. Die nicht beschädigten Stärkekörnchen absorbieren etwas Wasser sehr viel langsamer. Die erste Entwicklungsstufe des Teiges besteht in der Aufschließung der klebrigen Molekel des Mehles, die auch als klebriges Fibrill bezeichnet werden. Die klebrigen Molekel liegen ursprünglich in dicht gepackter, enger Spiralform vor und können zu reinen kurzen Spiralen mit Kreuzbindungen aufgeschlossen werden.
Die zweite Entwicklungsstufe des Teiges besteht in dera Brechen und der Wiederanfügung der Kreuzbindungen. Diese Kreuzbindungen werden sehr leicht aufgebrochen, und die gebrochenen Enden können wieder aneinandergefügt werden in jeder beliebigen Kombination. Während des Aufbrechens und der Wiederanfügung werden freie Atome, beispielsweise Sauerstoff oder Stickstoff, zwischen die gebrochenen Enden eingebracht, was zur Bildung einer Teigmasse mit langen Molekeln führt, die sich dehnen und Gasblasen einschließen
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können. Die Wiederanfügung der Kreuzbindungen wird im Wege der Katalyse erzielt durch Enzyme, die im Mehl natürlich vorhanden sind.
Die Entwicklung eines Teiges in der ersten und zweiten Stufe kann festgestellt werden durch seine Elastizität; der Teig wird elastischer je weiter die Entwicklung fortschreitet, und der Grad der Entwicklung kann durch Abfühlen des Teiges beurteilt werden. Der Teig kann jedoch auch überentwickelt werden, wenn er zu zäh ist, um durch die während des Backens entstehenden Gase in ausreichenden Maße aufgetrieben zu werden, und daher ist eine optimale Entwicklung des Teiges anzustreben, bei der allgemein gesehen die maximale Volumenvergrößerung beim Backen entsteht.
Die Theorie und mikroskopischen Änderungen, die sich bei den vorgenannten vier Zuständen ergeben, sind vorstehend zur Erläuterung aufgezeigt worden; trotzdem diese Erläuterungen wahrscheinlich richtig sind, ist die Erfindung hierauf nicht beschränkt. Eine Abhandlung der Entwicklung des Teiges ist in dem Anhang zum Report No. 13 (März 1968) of the Flour Milling and Baking Research Association, veröffentlicht bei Chorleywood, England, enthalten.
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Die Ausdrücke "Roh-Scheren" (gross shear) und "Nutz-Scheren (nett shear) werden hier benutzt. Unter dem Begriff "Roh-Scheren" wird die Deformierung der Teigmasse durch Quetschung und Druck verstanden, die entstehen, wenn der Teig einer Kompression oder einer Streckung unterworfen wird, wobei ein Gleiten zwischen einer großen Zahl von einzelnen Glutein-Molekeln sich ergibt, da viele Molekel übereinander gleiten, wobei insbesondere Gluteine mit langen Ketten entstehen in Vorbereitung für ihre Rückbildung in eine mehrtellengleiche Struktur. Allgemein gesprochen entsteht ein Roh-Scheren durch ein Mischelement, das keine Schneid- oder Scherwirkung ausübt. Das Nutz-Scheren ergibt sich, wenn der Teig geschnitten oder zerrissen wird durch ein mit hoher Geschwindigkeit betätigtes Messer oder eine Schere, wobei sich ein hohes Brechen der Molekülketten ergibt. Das Nutz-Scheren kann erzielt werden durch ein Bearbeitungselement, das eine Schneidwirkung ausübt und mit feststehenden Elementen zusammenarbeitet, um eine Scherwirkung nach Art einer Schere zu erzielen. Das Rohscheren und das Nutzscheren stehen auch in Beziehung zu der Energieaufnahme des Teiges oder zum Drehmonent und zur Geschwindigkeit der Knetvorrichtung des Teiges.
Die Ausdrücke "hohe Energie", "niedrige Energie" und
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"kritische Energiehöhe", die hier ebenfalls benutzt werden beziehen sich auf die Größe der dem Teig verliehenen Energie. Wenn der Teig durch ein Bearbeitungselement deformiert wird, unterliegt er sowohl einer plastischen als auch einer elastischen Deformierung, und aufgrund seiner elastischen Eigenschaften erhält der Teig seine Form bis zu einem gewissen Grade zurück, was als Relaxation bezeichnet wird. Die anfängliche Relaxation erfolgt sehr schnell, eine vollständige Relaxation benötigt jedoch eine lange Zeit, die auch abhängt von dem stoßartigen Aufschlag des Arbeitselementes auf den Teig. Wenn ein sich wiederholendes Schlagen oder Rühren stattfindet, wie es bei allen mechanischen Teig-Knetvorrichtungen der Fall ist, wird niedrige Energie in den Teig gegeben, wobei eine wesentliche Relaxation zwischen aufeinanderfolgenden Schlägen entsteht; bei hoher Energie erfolgt keine wesentliche Relaxation, und die kritische Energiehöhe ist diejenige, bei der die hohe Energie in die langsame Energie übergeht oder umgekehrt, wobei zu bemerken ist, daß diese Höhe nur näherungsweise bestimmbar ist und von Teig zu Teig sich ändert. Wenn ein Teig lediglich unterhalb der kritischen Höhe bearbeitet wird, wird wahrscheinlich niemals eine optimale Entwicklung erreicht.
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Die übliche kommerzielle Methode zur Vorbereitung des Brotteiges bestand darin, daß die Bestandteile durch geringe Energie in der Masse bei einem Rohscheren zusammeijigemischt wurden, daß die Mischung ca. drei Stunden lang in der Masse fermentieren gelassen wurde, und daß dann die Mischung zum Backen unterteilt wurde. Währen des Fermentationsstadiums veranlaßten die natürlichen Enzyme des Mehls den Ablauf der Entwicklung.
Um das Jahr 1963 fand in England eine Umstellung statt, die bekannt wurde als "Chorleywoodprozeß" oder als "mechanische Teigentwicklung". In diesem Prozeß wurde ein Oxidationsmittel, wie Ascorbinsäure der Mischunrr zugegeben, und die Bestandteile wurden gemischt, die Mischung hydratisiert und durch kurze Periodenhoher Energie in der ersten und zweiten Stufe entwickelt bei einer Nutz-Scher-Mischung in einen mit rotierenden Messern ausgestatteten Mischer zur Erzielung einer kräftigen mechanischen Wirkung, wobei die intermolekularei Kreuzbindungen aufgebrochen und freie Sauerstoff- oder Stickstoffmoleküle aus der Luft inkorporiert wurden. Eine alternative vorgeschlagene Methode bestand darin, die Bestandteile in einem üblichen mit niedriger Eneraie betriebenen Grobschermischer zu mischen, und dann die Hydratisierung und die Entwicklung erster und zweiter StuJ
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der Mischung in einem mit hoher Energie betriebenen Nutz-Schermischer durchzuführen. Eine weitere alternative Methode bestand darin, das Mischen, die Hydratisierung und die zweistufige Entwicklung unter Benutzung einer einzigen mit hoher Energie betriebenen Vorrichtung durchzuführen zur gleichzeitigen Rohscherung und ,Nutzscherung.
Der Chorleywoodprozeß ergab einen wesentlichen wirtschaftlichen Vorteil insoweit, als er in weniger als fünf Minuten mit einer Gesamt-Energieaufnahme von ca. 5 Watt pro Stunde und pro Pfund des Teiges durchgeführt wurde, wobei eine Fermentationsstufe nicht erforderlich war. Die Qualität des Teiges war gut, und es konnte ein Mehl mit niedrigerem Proteingehalt von beispielsweise 11,5% w/w bis 12% w/w verwendet werden bei der traditione len Fermentationsmethode. Das erforderliche Volumen des gebackenen Gutes war jedoch nicht erreichbar nit schwache Mehl von 9% w/w Protein und weniger. Bei dieser Methode, mußte starkes, das heißt höher proteinhaltiges Mehl, aus importierter, harten Weizen benutzt werden. Ein weiter« Wachteil bestand darin, daß der Teig sich aufheizte, und daher gekühltes Wasser zugegeben werden mußte.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann das Arbeitselement entweder eine Drehbewegung um eine einzelne Achse
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oder eine planetenförmige Bewegung um zwei sich schneidende Achsen durchführen. Der Arbeitsbehälter besitzt eine einen Kugelteil bildende Innenwand, und das geometrische Zentrum des Kugelteiles liegt in dem Schnittpunkt der beiden Achsen.
Bei der Erfindung wird eine einfache Drehbewegung oder eine planetenförmige Bewegung in einem Behälter erreicht, in dem der größere Teil des zu bearbeitenden oder zu mischenden Materials der Wirkung eines Misehelerneηtes unterworfen ist, das wahlweise eine einfache Drehung oder eine planetenförmige Drehung durchführt. Bei einer bevorzugten Aus führungs form wird, wenn das Mi sehe leinen t eine bloße Drehbewegung um eine geneigte, die Achse des Behälters schneidende Achse durch das Hischelement durchführt , der größere Teil der Innenwand des Behälters durch die radiale äußere, der teilkugeligen Innenwand benachbarte Oberfläche des Arbeitselementes abgestreift.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist in der Lage, zwei verschiedene Tätigkeiten durchzuführen. Bei der Teigmisch4n< kann bei bloßer Drehbewegung die Vorrichtung dem Teig eine Nutzscherung erteilen oder Quetschwirkung, sondern durch Schneiden oder Zerreißen, und bei planetenartiger
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Bewegung kann bei sich ändernder Beziehung zwischen den Arbeitselement und dem Arbeitsbehälter den Teig eine Rohscherung erteilt werden , bei der der Behälterinhalt einer Konpression oder einer Streckung unterworfen wird. Die Rohscherung macht normalerweise geringere Kraft erforderlich, und die Scherung oder die durch die Vorrichtung aufgebrachte Energie kann geändert werden. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist insbesondere geeignet zur Durchführung des erfindungsgenäßen Verfahrens.
Die radiale äußere Oberfläche des Arbeitselementes erstreckt sich über den Boden des Arbeitsbehälters und kann sich über die halbkugelförmige Wand des Behälters praktisc über den gesamten Weg des Arbeitselementes erstrecken. Die Vorrichtung kann so ausgebildet sein, daß in Abhängigkeit von dem zu bearbeitenden oder zu mischenden Material die halbkugelförmige Innenwand, das heißt der Boden des Behälters, trotz gewisser toter Zwischenräume abgestrichen werden kann. Es ist möglich, zwei Arbeitselemente zu benutzen, jedoch ist die Verwendung eines einzelnen Arbeitselementes vorzuziehen.
Vorzugsweise ist ein in dem oberen Teil des Arbeitsbehälte: rotierender Schaber vorgesehen, der vorteilhafterweise in Drehung versetzt wird, wenn das Arbeitselement eine
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planetenförmige Bewegung ausführt, und der stillsteht, wenn das Arbeitselement eine bloße Drehung macht. Durch die Schnittstelle des feststehenden Schabers und des eine bloße Drehbewegung ausführenden Arbeitselementes wird der Schneid- oder Zerreißeffekt verbessert, und der Schaber verhindert außerdem eine Drehbewegung des Teiges als Einzelmasse.
Es ist zwar möglich, den Arbeitsbehälter in Drehbewegung zu versetzen; dies ist jedoch nicht empfehlenswert, da der Arbeitsbehälter schwer ist, große Lager benötigt und große Kraft erforderlich macht, da er ein hohes Beharrungsvermögen besitzt. Außerdem ist es zweckmäßig, den Arbeitsbehälter in vertikaler Richtung zu bewegen zur Freigabe des Arbeitselementes, und zwar vor der Entnahme des Inhaltes aus dem Behälter, und es ist einfacher, diese senkrechte Bewegung des Behälters nicht durch einen Behalterantrieb zu komplizieren.
Wenn das Arbeitselement an einem drehbaren Kopf befestigt istj, ist es vorteilhaft, den Kopf bei nicht planetenförmiger Bewegung des Arbeitselenentes in Ruhestellung zu halten, da sich hierbei zwei Probleme stellen. Beim Wechsel von der planetenförmigen in die nicht planetenförmige Bewegung muß das Arbeitselement stillgesetzt werden in korrekter Stellung zur Achse des Kopfes, und
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bei hoher Energie und nicht planetenförmiger Bewegung muß der gesamte Kopf mit hoher Geschwindigkeit rotieren.
Die Antriebsvorrichtung kann durch zwei unabhängige Krafteinheiten gespeist werden. Die gleiche Krafteinheit kann auch allein oder zusammen mit einer Hilfskrafteinhe zwei Antriebsmechanismen betätigen, die durch eine Kupplung oder durch eine Übersetzung miteinander verbunden sind. Wenn die Antriebsvorrichtung eine Hauptkrafteinheit und eine Steuereinheit besitzt, besteht die Steuereinheit vorzugsweise aus einem Motor, der so ausgebildet ist, daß er als Bremse wirkt, wenn die auf dem Motor lastende Reaktionskraft einen bestimmten Wert überschreitet. Die Steuereinheit kann jedoch auch eine Bremse sein, beispielsweise eine magnetische Bremse zur Erzeugung eines konstanten oder eines steuerbaren Brems-Drehmomentes. Wenn die Bremse mit einem nicht zu hohen Bremsdrehmoment betrieben wird, erreicht die Vorrichtung ihr niedrigstes Drehmoment und kann automatik ihre Operationsweise wechseln während ihres Arbeitslaufes, da der Widerstand der Mischung oder der Bestandteile sich ändert; so kann jeder Schlupf der Bremse dazu führen, daß die Vorrichtung die absorbierte Energie verringert, beispielsweise durch allmähliches Wechseln von der planetenförmigen Bewegung auf die bloße Dreh-
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bewegung, das heißt durch Verninderung der Geschwindigkeit der Kreisbewegung. Allgemein gesagt, die Verhältnis der Umlaufgeschwindigkeit um die beiden Achsen bestimmt das Größenverhältnis der Rohscherung und der Nutzscherun beim Mischen, das heißt, je kleiner die Drehgeschwindigkeit um die andere Achse ist, desto mehr ergibt sich die Nutzscherung. Es wurde jedoch gefunden, daß es zweckmäßig ist, eine konstante Steuereinheit der Geschwindigke zu benutzen, deren Energieaufnahme oder Energieverbrauch schwankt. Eine konstante Geschwindigkeit der Hauptkrafteinheit kann angewandt werden, während sich die Arbeitsweise der Vorrichtung ändert.
Die Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist nicht begrenzt auf das Verfahren zur Bearbeitung von Teigen. Beispielsweise kann zur Mischung eines Fruchtkuchenteiges bei bloßer Drehbewegung des Arbeitselementes die Mischung der Teigbestandteile ohne Frucht erfolgen, während bei planetenförrniger Bewegung nach Zugabe der Frucht weiter gemischt wird, wobei die Arbeitsweise entgegengesetzt ist derjenigen für Brotteig.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann in zwei verschiedenen Wegen ablaufen. Bei dem einen Verfahren wird der Teig hydratisiert und anschließend wird die Entwicklung
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- unvollendet bei einer wesentlich größeren Energieaufnahme. Bei dem anderen Verfahren erfolgt die Hydratisierung mittels eines eine planetenförmige Bewegung ausführenden Arbeitselenentes, und anschließend wird ein eine bloße Drehbev/egung durchführendes Arbeitselenent verwendet zur Vollendung der Entwicklung des Teiges bei einer wesentlich größeren Energieaufnahme durch den Teig. Grob gesprochen, ist anzunehmen, daß die Größe der Geschwindigkeit und der Energie während der ersten Behandlungsstufe unterhalb der kritischen Höhe unterhalb des für die endgültige strukturelle Entwicklung erforderlichen Minimums oder sogar unterhalb des Minimums für jede substantielle Entwicklung nach dem Verfahren lieaen. Die kritische Höhe für jeden besonderen Teig kann ermittelt werden durch Bearbeiten aufeinanderfolgender Teigmengen bei unterschiedlichen Enercrieaufnahmen, durch Vervollständigung der Bearbeitung, durch Prüfung und durch Backen des Produktes. Da sich die Energieaufnahme bei aufeinanderfolgenden Teigmengen erhöht, ergibt sich ein plötzlicher 7vbfall in den Volumen nach den Backen, wenn die Rate der Energieaufnahme die kritische Höhe überstiegen hat.
In der Praxis wurde gefunden, daß erreicht wird durch Verwendung eines Arbeitselementen mit höherer Geschwindia-
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keit„ die die sekundäre Entwicklungsstufe einleitet und dem Teig einen höheren Widerstand bei der Bewegung des Arbeitselementes erteilt.
Die Erfindung führt zu gebackenen Produkten mit vergrößertem Volumen bei gleichem Teiggewicht„ was offensichtlich zurückzuführen ist auf die größere Gasaufnahme aufgrund einer verbesserten Zellstruktur und aufgrund einer verbesserten Struktur zur Verhinderung einer erhöhten Gasexpansion. Bei Verwendung der rrleichen Bestandteile wie bei dem Chorleywoodprozeß war der nebackene Laib 25 mm größer in der Höhe und 15 mm größer hinsichtlich des Volumens, ohne daß ein mikroskopischer Wechsel in der Struktur oder in dem Aussehen feststellbar waren. Ein oxidierendes Mittel kann erforderlich sein, wie bei dem Chorleywoodprozeß, jedoch sind keine besonder^ Atmosphäre oder keine besonderen Bestandteile notwendig.
Bei Berechnung des Volumens nach den Backen wurde die Kruste berücksichtigt, obwohl sie dichter ist als die Mitte; da die Kruste jedoch dünn ist, hat dies keinen großen Einfluß.
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Ein nach der Erfindung hergestelltes Brot aus einem 8 bis 13 Gew.% Protein enthaltenden Mehl hatte nach den Backen ein Volumen, das praktisch gleich oder größer war als ein Standardbrot aus Weizenmehl mit einen Proteingehalt von 8,5% Gew.% und einen Backvolunen von 4 c /g und aus eineir ll,8Gew.% Protein enthaltenden Mehl mit einen Backvolunen von 4,2 cJ /a oder mehr. Es wurde gefunden, daß Backvolunina von ungefähr 4,1 C"Yg und ungefähr 4,3 c /g erzielt wurden bei Benutzung des erfindungsgem'ißen Verfahrens mit Mehlen mit einem Proteingehalt von 8,5 und 11,8 Gew.%, und in besonderem Falle bei einen Standard-Weizenbrot. Bei Zulassung von normalen Toleranzen von 0,1 c /σ ist anzunehmen, daß entsprechende Backvolumina von 4 c /g und 4,2 c /g oder mehr erreicht werden können in üblichen Bäckereien aus den beiden vorerwähnten Hehlen. Außerdem ist anzunehmen, daß eine definierbare Beziehung besteht zwischen den Proteingehalt des Mehles und den Volumen nach den Backen. Es ist weiter anzunehmen, daß entsprechende Backvolumina für andere Mehle und für Rollen oder Brotlaibe mit anderen Abmessungen berechnet v/erden können. Ein Standardbrot wiegt 0,878 ka, besitzt ein Backvoluren von 4 c /σ, ist kubisch mit einer L'inae von 20,2 cn und einer Breite von 12,6 cm und besitzt eine leichte Kruste.
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Bisher wurde es als unmöglich angesehen, ein Standard-Backvolumen zu erreichen mit einen weniaer als 11,5 Gewo% Protein enthaltenden Mehl; dengenenüber führt die Erfindung zu einem Brot, das aus einem weniger als 11,5 Gev;„% Protein enthaltenden Mehl hernestellt wurde, und das ein Backvolumen von 4 c /α oder nehr besitzt.
In einfachster Form kann die erste Behnndlungsstufe des erfindunnsgervißen Verfahrens durch<-tpführt werden in einem Teigmischer oder Kneter, vorzugsweise mit einer planetenförmigen Bewegung, und die zweite Entwicklungsstufe wird durchgeführt in einen Teigkneter, vorzugsweise mit einer bloßen Drehbewegung. Hierbei kann jede der beiden Vorrichtungen bis zu seinem r.nximalen Wirkungsgrad ausgenutzt werden, und es wurde gefunden, daß die Arbeitszeiten ohne Berücksichtigung der Überfährung des Teiges von der einen Vorrichtunn in die andere niedrig sind, beispielsweise ca. ? und 1/4 Minute! außerdem kann die Größe der Enci r-ie auf η ahne relativ niedrig sein, beispielsweise um 5,5 Watt/Std. pro kn Teig oder insbesondere um 8,8 Uatt/Htd.pro kn in der ersten Bchandlungsstufc und um 4,4 Watt/ftd. pro kn nach Anstieg der Knergieaufnnhne. Die i-br-raabe dc-s 'feine; von einen Behälter in den anderen ist. je doch unzw^ckm'ißig, und os wurde gefunden, daß die nosantc Teig-
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bearbeitung durchgeführt werden kann in einer einzelnen Vorrichtung, wie sie Gegenstand der Erfindung ist, bei der alternierend eine planetenförraige Bewegung und eine bloße Drehbewegung erfolgen kann. Obwohl die Kosten und die Handhabung reduziert werden konnten, benötigte ein ähnliches Verfahren 4 Minuten, und insbesondere ca. 3 und 1/2 Minute während der ersten Behändlungsstufe und ca. eine halbe Minute während der zweiten Behandlungs stufe. Die gesamte Energieaufηahne betrug ungefähr 6,6 Watt/Std. pro kg Teig, was keine übermäßige Erhöhung darstellte. Die Zeit des Arbeitszyklus war wesentlich höher als diejenige bestehender Teigkneter, die ausgelegt sind für einen Arbeitszyklus von 3 Minuten. Es wurde gefunden, daß die Zeit des Arbeitszyklus auf 3 Minuten reduziert werden konnte, wenn die Rate der Energieaufnahme unnittelbar vor der Erhöhung der Energieaufnahme gerade unterhalb der kritischen Energiehöhe lag, vorzugsweise rait einer vollständigen Entwicklung bei einer Rate der Energieaufnahme gerade oberhalb der kritischen Höhe; der Gesamtenergieverbrauch konnte der gleiche sein Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die erreichbare Rate der erforderlichen Energieaufnahme wesentlich geringer war und beispielsweise auf die Hälfte reduziert werden konnte. Bei dieser Anordnung konnten ungefähr
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75% der Energie in der ersten Stufe, in der hauptsächlich die erste Entwicklung stattfindet ,und in der zweiten Stufe der hauptsächlichen sekundären Entwicklung verwendet werden» Dies steht im Gegensatz zu den Verfahren, bei denen die erste Behandlungsstufe durchgeführt wird mit einer Energieaufnahme, die stark unter der kritischer Energiehöhe liegt, wo eine sehr geringe Entwicklung während der ersten Behandlungsstufe erfolgt. Beim Arbeiten gerade unterhalb der kritischen Höhe der Energieaufnahir.e ist keine Trennung in zwei bestimmte Entwicklungsstufen erforderlich, bei denen a) überhaupt keine Entwicklung und b) sowohl die primäre und die sekundäre Entwicklung erfolgen. Nichtsdestoweniger ergibt sich ein niedriger gesamter Energieverbrauch und auch gebackene Produkte mit großen Volumina unter der Voraussetzung, daß die Energie für die erste Behandlungsstufe progressiv übereinstimmt mit der Fähigkeit des Teiges, die Energieaufnahme anzunehmen.
Neben den großen erzielbaren Backvoluinina, den niedrigen Zeiten des Arbeitskreislaufes und der niedrigen gesamten erforderlichen Energieaufnahme besitzt die Erfindung weitere Vorteile. Es kann billigeres Weizenmehl verwendet v/erden, wenn auch iir allgemeinen die Erfindung besonders geeignet ist für starke oder weiche Weizenmehl«
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wie auch für andere Weizenmehle oder sogar für Mehle aus anderem Korn als Weizen. Außerdem ist der Tei<7 dichter, .das heißt, daß mehr Wasser, beispielsweise bis 3% w/w mehr, in den Teig inkorporiert werden kann, ohne daß dieser zu klebrig oder bei der gleichen Wassermenge weniger klebrig ist und ein trockeneres Aussehen hat. Aus einem weichen Mehl wurde ein gebackenes Brot der Standardabmessungen mit einem gebackenen Volumen von 4,0 cm /g bei 80% der Kosten für ein nach dem Chorleywoocl prozeß aus einem starken Mehl bestehenden Brot hergestellt aufgrund der niedrigeren Kosten in England des dort aus Weizen gemahlenen Weizenmehles. Aufgrund der relativ hohen Energieaufnahme in der ersten Behandlungsstufe ergibt sich keine wesentliche Steigerung der Temperatur, so daß nicht gekühltes Wasser benutzt werden kann.
Die Rohscherung kann zu einer schnellen und wirksamen Hydratisierung führen insbesondere dann, wenn eine planetenförmige Bewegung erfolgt. Außerdem bewirkt die planetenförmige Bewegung ein proaressives Kneten, das heißt eine alternierende teilweise Mischung,und dann ein Ruhelassen des Teiges zur Entspannung, wodurch die erforderliche Energie zur Vervollständigung der Entwickln reduziert wird.
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Außerdem führt die planetenförmige Bewegung zur Einführung von Luft in den Teig unter gleichmäßiger Verteilung, und es ist wahrscheinlich, daß die Inkorporierung kleinei zellenfreier Luft eine günstige Einwirkung auf die endgültige Zellenstruktur des Teiges hat. Außerdem bringt die planetenförmige Bewegung die Bestandteile in intimen Kontakt, erreicht gleichzeitig eine homogene Konzistenz. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung bewirkt die planeteinförmige Bewegung eine Rohscherung oder eine niedrige Arbeitsenergie, und die bloße Drehung bewirkt eine Nutzscherung oder eine hohe Arbeitsenergie.
Es können andere Ausführungsformen der Vorrichtung benutzt werden, beispielsweise kann anstelle der ρlanetenförmigen Bewegung ein kontinuierlicher Schraubenmischer verwendet werden mit rezirkulierenden Schleifen, in denen der Teig sich entspannen kann.
Insbesondere bei Verfahren, in denen die Rate der Energie aufnahme erhöht wird, wenn die Hydratisierung durchgeführt ist und keine wesentliche Entwicklung erfolgt ist, kann ein fachkundiges Bedienungspersonal durch Fühlen des Teiges feststellen, wann die erste Behandlungsstufe beendet werden muß. Diese Beendigung kann automatisch angezeigt und automatisch bewerkstelligt werden.
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Es wurde gefunden, daß das Drehmoment des Arbeitselernente zu steigen beginnt, wenn die Hydratisierung vollendet ist, und sogar, wenn die Hydratisierung begleitet ist von der Entwicklung. Dieser Anstieg des Drehmomentes kanr
den Umschaltpunkt bestimmen, und die automatische Anzeige kann entweder erfolgen durch den Anstieg des Drehmomentes selbst oder durch eine bestimmte Zeitdauer nach Beginn des Arbeitskreisiaufes, oder vorzugsweise nach einem bestimmten Energieverbrauch; diese Parameter werden vorzugsweise bestimmt von dem Punkt, an dem das Drehmoment zu steigen beginnt. In der Praxis wurde gefunden, daß ein geeigneter Punkt unmittelbar vor dem Beginn des Anstiegs des Drehmomentes liegt.
Die beiliegenden Zeichnungen zeigen beispielsweise Aus füh rungs forme η der erfindungsgenüißen Vorrichtung, und es bedeutet:
Fig. 1 eine Ansicht in axialem Schnitt einer ersten Ausführungsform der Vorrichtung
Fig. 2 eine Aufsicht auf das Arbeitselement in Richtung seiner geneigten Achse entsprechend dem Pfeil II der Fig. 1;
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Fig. 3 Schnitt durch das Arbeitselement in vergrößertem Maßstabe länge Linie ΙΙΙ-ΙΙΓ der Fig. 2;
Fig. 4 Kurvendarstellung des Energieverbrauche in KW in Abhängigkeit von der Zeit in Sekunden während der Arbeit der Vorrichtung zum Mischen und Bearbeiten des Teiges;
Fig. 5 Darstellung genäß Fig. 1 einer zweiten Ausführungsform der Vorrichtung;
Fig. 6 Teilansicht einer dritten Ausführungsform der Vorrichtung;
Fig. 7 Kurvendarstellung der gesamten Energieaufnahme in KW pro kg im Verhältnis zur Zeit in Minuten bei Mischung und Bearbeitung des Teiges.
Die Teigknetvorrichtung gemäß Fig. 1 bis 3 besitzt einen Ständer 1, der eine Führungssäule 2 und eine Schraubenspindel 3 trägt zur Abstützung und zur vertikalen Bewegung eines Arbeitsbehälters 4 in Form eines Bechers .
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Die Führungssäule 2, die Schraubenspindel 3 und die zugehörige Ausstattung sind üblich und sind nicht im einzelnen gezeigt. Der Arbeitsbehälter 4 besitzt einen Bodenteil 5 in Form einer Halbkugel, der in einen oberen zylindrischen Teil 6 übergeht. Der Ständer trägt einen Behälterdeckel 7, an den ein Arn 8 befestigt ist, der einen drehbaren Kopf 9 trägt. Der Kopf 9 ist um eine vertikale Achse 10 drehbar, die mit der Achse des Behälters 4 übereinstimmt. Der Kopf 9 ist über Riemen 11 mit einer Steuereinheit in Form eines Elektromotors 12 mit konstanter Geschwindigkeit verbunden. Eine statische Bremse 12· ist mit den Antrieb des Motors 12 verbunden, und die Bremse 12' kann dazu benutz werden, den Kopf 9 in ruhender Stellung zu halten, während der Motor 12 die Rotation des Kopfes 9 steuert.
Der Kopf 9 trägt ein Arbeitselenent 13, das um eine geneigte Achse 14 drehbar ist, die die vertikale Achse an dem geometrischen Mittelpunkt des Bodens 5 des Behälters 4 schneidet. Das Arbeitselement 13 kann rotiere mittels eines Kegelradgetriebes 16, das mit einer Hauptkrafteinheit 17 durch Riemen 18 verbunden ist. Das Hauptantriebsrad 19 liegt mit seiner Achse in der vertikalen Achse 10 des Behälters 4.
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Die Hauptkrafteinheit 17 ist ein Elektromotor mit konstanter Geschwindigkeit, während der Motor 12 so angeordnet ist, daß er als regenerative Bremse wirkt. Die Drehrichtungen sind derart, daß die Bewegung des Arbeitselementes 13 um die geneigte Achse 14 in entgegengesetzten Sinne erfolgt zu.der Bewegung des Kopfes 9 um die vertikale Achse 10. Der Kopf 9 und das Kegelradgetriebe 16 wirken als Differentialantrieb, der mit der Hauptkrafteinheit und mit dem Motor 12 verbunden ist, so daß bei Drehung des Kopfes 9 die Rotationsgeschwindigkeit des Arbeitselementes 13 um ihre eigene geneigte Achse 14 reduziert ist um die Hälfte der Rotationsgeschwindigkeit des Kopfes 9.
Das Arbeitselement 13 gemäß Fig. 1 und 2 ist stabförmig ausgebildet; es kann jedoch auch die Form eines Streifens oder Bandes haben, wie in Fig. 5 und 6 gezeigt ist. Das Arbeitselement 13 besitzt einen annähernd schraubenförmige: Teil 21, dessen Achse in der Achse 14 liegt. Der Teil ist aufgenommen an einem genauen schraubenförmigen und radialen Teil 20. Der Teil 21 hat einen radialen Au^ndurchmesser, dessen Mittelpunkt in dem Mittelpunkt 15 liegij:, und der eng an der Innenseite des Bodenteiles 5 des Behälters 4 angeordnet ist, so daß der schraubenförmige Teil 21 eine imaginäre Teilkugel beschreibt, die in ge-
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strichelten Linien in Fig. 1 gezeigt ist, wenn das Arbeits element 13 entweder um die vertikale Achse 10 oder die geneigte Achse 14 rotiert.
Der Endteil 22 des Arbeitselementes 13 ist konisch ausgebildet und endet nicht an der geneigten Achse 14, so daß ein schmaler toter Zwischenraum am Boden des Behälters 4 verbleibt. Wenn jedoch das gemischte oder bearbeitete Material ein Teig ist, stellt die Viskosität des Teiges sicher, daß kein ungemischter Teig in diesem toten Zwischenraum bleibt. Der Querschnitt des schraubenförmigen Teiles 21 ist derart, daß bei Drehung des Arbeitselementes 13 um die geneigte Achse 14 die radiale äußere Oberfläche über dem Bodenteil 5 bei allen Wegen des Arbeitselementes 13 liegt, so daß die gesamte Innenwand des Behälterbodens .5 überstrichen wird mit Ausnahme des vorerwähnten toten Zwischenraumes. Wie in Fig. 3 gezeigt ist, besitzt der Teil des Arbeitselementes, der die äußere radiale Oberfläche bildet, einen scharfen Vorderrand auf seiner der Innenwandung des Behälters 4 zugekehrten Seite, und dies ist auch der Fall, wenn der Teil 21 des Arbeitselementes 13 eine streifen- oder bandartige Form besitzt. Die Pfeile in den Fig. 2 und 3 zeigen die Drehrichtungen des Arbeitselementes 13 um die Achse 14 an.
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Der Kopf 9 trägt wenigstens ein Kratzelement 23, das benachbart zur Innenseite des oberen Behälterteiles 6 umläuft. Vorzugsweise sind vier in gleichen Abständen angeordnete Kratze leinen te 23 vorgesehen, die parallel zur senkrechten Achse 10 und benachbart zum Weg des Arbeitselementes 13 liegen. Un den Querschnitt des Kratzelementes 23 zu zeigen, ist das einzige in Fia. 1 und auch in den Fig. 5 und 6 gezeigte Kratzelement 2 3 in der Schnittebene dargestellt. Um zu vethindern, daß das Arbeitselement 13 mit den Kratzelementen 23 in Kontakt gelangt, muß das Kratzelement 45 um die vertikal Achse 10 versetzt sein, ebenso wie die anderen Kratzelemente 23. Jedes Kratzelement 23 ist auf einer kurzen radialen Stange 24 angeordnet, die in radialer Richtung einstellbar ist, so daß das Kratzelement 2 3 sehr eng zur Innenseite des Behälters 4 angeordnet v/erden kann.
Die Arbeitsweise der Vorrichtung wird nachfolgend im einzelnen nicht näher beschrieben, da sie im Zusammenhang mit der Beschreibung aus der Zeichnung ohne weiteres ersichtlich ist.
Der Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dargestellt durch die Kurven 25 und 26 gemäß Fig. 4.
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Die Bestandteile des Teiges werden in den Behälter 4 eingegeben, wenn dieser nach unten abgesenkt ist und reichen gerade bis zum oberen Ende des Bodentfiiles 5. Der Arbeitsbehälter 4 wird dann in die in Fig. 1 gezeigte Stellung angehoben. Die maximalen Geschwindigkeiten des Motors 12 und der Ilauptkrafteinheit 17 können gewählt werden in Abhängigkeit zu der Form den Arbeitsbehälters 4 und des Arbeitaelementes 13 und auch in Abhängigkeit von den zu mischenden Bestandteilen. Bei einen Beispiel betrug die maximale Anfangsgeschwindigkeit der Drehung un die vertikale Achse 10 22 8 rpm und 56 rpn um die geneigte Achse 14;(das Verhältnis der Geschwindigkeiten ist keine ganze Zahl) . Das Arbeitseleitient 13 rotiert um die geneigte Achse 14 und läuft um die vertikale Achse 10 um in einer planetenförmigen Bewegung; die Schaber 23 rotieren um die vertikale Achse 10. Wenn das Mischen beginnt, erzeugt der erhöhte Widerstand des Teiges eine selbst-präzedierende Reaktion in dem Arbeitselement 13, und wenn die Reaktionskraft an dem Motor einen bestimmten Wert (KW = 0 gemäß Fig. 4) überschreitet, wird der Motor 12 zu einer regenerativen Bremse und absorbiert Energie aus dem zu mischenden Teig. Wie Fig. zeigt, ist der Motor 12 verantwortlich für die Drehung des Kopfes 9 nur während der ersten 12 bis 15 Sekunden des Arbeitskreislaufes,und an dem Punkt der Kurve 26,
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wenn KW = O ist, nähern sich die einzelnen Bestandteile einem homogenen Teig. Wenn der Motor 12 Energie absorbiert, muß die Hauptkrafteinheit 17 mehr Energie aufbringen.
Bei einem Zeitpunkt von ungefähr t = 150 Sekunden, wird die statische Bremse 12' an die Antriebswelle des Motors 12 angelegt, und der Motor 12 wird von seiner elektrischen Quelle getrennt. Hierdurch wird der Kopf 9 in seiner Stellung fixiert, und das Arbeitseleinent 13 kann ausschließlich um die geneigte Achse 14 rotieren, so daß es eine bloße Drehbewegung ausführt. Die Schaber 23 sind fixiert und wirken mit dem Arbeitselement 13 zusammen zur Erzielung einer schnellen Scherwirkung. Die Schaber 23 verhindern auch jede Neigung des Teiges als Einzelmasse zu rotieren. Der Arbeitskreis wird dann fortgesetzt bis ca. 180 Sekunden und wenn die Hauptkrafteinheit 17 abgeschaltet wird, wird der Arbeitsbehälter abgesenkt und der gemischte und entwickelte Teig entnomme der bereit ist für den nächsten Arbeitskreislauf.
Der Punkt, an dem der übergang von der planetenförmigen zur reinen Drehbewegung erfolgt, kann auf verschiedene Weisen bestimmt werden, beispielsweise durch ein einfache Zeitglied oder durch Verwendung eines vollen Programmes,
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das durch Steuerung des Motors 12 die Hauptkrafteinheit 17 veranlaßt, der Energie auf nahnekurve 25 gerriß Fig. 4 zu folgen. Eine feinere Steuerung kann erhalten v/erden durch Steuerung der kleineren Einheit, das heißt des Motors 12. Es sind hierbei Mittel zur Abtastung des Kraftverbrauches der Hauptkrafteinheit 17, oder möglicher weise des Motors 12, oder zur Abtastung der Rotationsgeschwindigkeit des Motors 12 vorzusehen, und außerdem sind Mittel zur Betätigung des Überganges anzuordnen. Derartige Mittel sind in Fig. 1 bei 28 schematisch angedeutet; sie können in üblicher Weise ausgebildet sein. Gegebenenfalls kann auch eine nicht dargestellte Konsistenzsteuerung des Teiges vorgesehen werden.
Die in Fig. 5 gezeigte Vorrichtung ist im allgemeinen ähnlich derjenigen der Fig. 1, sie unterscheidet sich lediglich hinsichtlich des Arbeitselementes 31 und der beiden Antriebs-Elektromotoren 32, 33.
Das Arbeitselement 31 besitzt einen ersten und einen zweiten Teil 34, 35. Beide Achsen 10, 14 schneiden den ersten Teil 34, der kreisbogenförmig ausgebildet ist und zentrisch zum geometrischen Mittelpunkt 15 liegt.
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Der erste Teil 34 ist gerade gerichtet, vom Mittelpunkt 15 aas gesehen. Der erste Teil 34 erzeugt eine imaginäre Kugelbahn, wenn das Arbei t se leinen t 31 um eine der Achsen 10, 14 gedreht wird. Der zweite Teil 35 besitzt eine äußere Oberfläche, die nicht parallel ist zur Innenseite des Bodens 5 des Arbeitsbehälters 4, sondern parallel oder fast parallel ist zur senkrechten Achse 10. Beispielsweise kann der zweite Teil 35 mit der Achse 10 einen Winkel von nicht mehr als 10 , vorzugsweise ca. 5 , bilden. Das Arbeitselement 31 kann eine Stange, ein Band oder ein Streifen sein, wie zu dem Arbeitselement 13 vorstehend gesagt wurde.
Die Verwendung der in ihrer Leistung einander gleichen Motoren 32, 33 führt zu einer anderen Art des Antriebes der Vorrichtung, wobei zu sagen ist, daß sie weniger flexibel und weniger zweckmäßig ist als die im Zusammenhang mit Fig. 1 bis 4 beschriebenen Arbeitsweise.
Wie Fig. 5 zeigt, kann ein propellerförmiges Hilfs-Antriebselement 36 auf der Antriebswelle 37 des Arbeitselementes 31 angeordnet sein, v/o die Antriebswelle 37 den geometrischen Mittelpunkt 15 schneidet. Das Hilfs-Arbeitselernent 36 liegt in einer Ebene, die leicht geneigt ist gegenüber der senkrecht durch die Achse 14 gelegten
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Ebene. Das Hilfsarbeitseleinent 36 unterstützt die Behandlung der Teigmasse in den ArbeitsbehHlter 4 und'verhindert insbesondere, daß die Teigmasse zu hoch um die Antriebswelle 37 steigt.
Fig. 6 zeigt ein drittes Arbeitselement 41, das aus zwei schraubenförmigen Arbeitselenenten gemäß Fig. 1 besteht, deren Achsen beide in der geneigten Achse 14 liegen, und deren untere Enden miteinander verbunden sind durch einen Bodenteil 42, der geradlinig sein kann, gesehen längs der Achse 14; der Bodenteil 42 kann auch eine leichte oder ausgesprochene S-Form besitzen. Mit anderen Worten gesagt, der Bodenteil 42 ist diametral gegenüberliegend, braucht aber nicht unbedingt so zu sein. Jedes seiner Enden geht über in die entsprechenden schraubenförmigen Teile. Der Vorteil des Arbeitselementes gemäß Fig. 6 liegt darin, daß hier kein toter Raum am Boden des Arbeitsbehälters 4 entsteht. Die Motoren 32, 33 brauchen nicht unbedingt Elektromotoren zu sein; beispielsweise können auch hydrostatische Motoren verwendet werden.
Die Kurven der Fig. 7 beziehen sich auf verschiedene Arbeitsweisen der Vorrichtung. Es sind drei Kurven X, Y und Z gezeigt. Bei der Arbeitsweise nach der Kurve X wurden
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zwei übliche Vorrichtungen verwendet, n'irlich ein planetenförmig betriebener Mixer für die erste Entwicklungsstufe und eine rotierende Knetvorrichtung für die zweite Entwicklungsstufe, bei der eine bloße Rotation bewegung stattfand. Für die Arbeitsweisen nach den Kurven Y und Z wurden Vorrichtungen gemäß Fig. 1 bis 3 benutzt mit planetenförmiger Bewegung in der ersten Entwicklungsstufe und einfacher Drehbewegung in der zweiten Entwicklungsstufe.
In jedem Falle enthielt der Arbeitsbehälter 22,7 kg Teig und die Mischung erfolgte nach den folgenden Beispielen 3 bis 8. Scheinbar sind die Kurven in ihrer Form nicht sehr abhängig von der zu mischenden Teigmenge oder von dem Typ des Teiges.
Die bevorzugte Kurve für industriellen Betrieb ist die Kurve Z. Punkt Λ der Kurve Z ist derjenige Punkt, an dem eine nahezu vollkommene Homogenität erreicht wird, und der Punkt B ist der Punkt, an dem volle Hydratisierung erfolgt ist, und an dem die erste Behandlungsstufe beendet ist.
Die Hydratisierung beginnt, bevor der Punkt A erreicht ist, findet jedoch in stärkerem Maße nach dem Punkt A statt.
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Am Punkt B sind ungefähr 75% der gesamten Energieaufnahme erfolgt, obwohl die Entwicklung in der Hauptsache eine mechanische Entwicklung ist. In der ersten Stufe erfolgt die erforderliche mechanische Entwicklung, es wird jedoch so weit als möglich eine strukturelle Entwicklung vermieden, indem die Energieaufnahme unterhalb der kritischen Höhe gehalten wird, die in Fig. 7 durch die Linie C gezeigt ist. Der horizontale Teil des Kurvenabschnittes Ά-Β kann vermieden v/erden durch langsamere Erhöhung der Energieaufnahme.
Am Punkt B findet eine schnelle Erhöhung der Energieaufnahme bis oberhalb des kritischen Wertes (C) bis zum Punkt D statt, und die Rate der Energieaufnahme wird konstant gehalten, bis der Mischvorgang am Punkt E beendet ist am Spitzenpunkt der Entwicklung des.Teiges. Wie die Kurve Z zeigt, beginnt die Energieaufnahme kurz hinter den Punkt E zu fallen, wenn der Teig überentwickelt wird. Bei der besonderen Vorrichtung, die mit konstanter Geschwindigkeit umläuft, verringert sich der Widerstand des Teiges unmittelbar hinter dem Punkt E.
Es wurde gefunden, daß der Temperaturanstieg unter normalei Arbeitsbedingungen nur etwas über 9 C lag, so daß eine besondere Kühlung des für die Hydratisierung erforderliche! Wassers nicht notwendig war.
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Die Kurve S ist eine optimale Kurve, und es wurde gefunden, daß bei der Energieaufnahme gemäß dieser Kurve das größte Volumen der gebackenen Produkte erreicht wurde
Die besondere Vorrichtung besaß Motoren mit konstanter Geschwindigkeit, so daß die verbrauchte Energie ein Maßstajb der Geschwindigkeit des Arbeitselementes ist. In der Praxis wurde gefunden, daß die Energie oder das Drehmoment keine vollständig befriedigende Aussage über die Arbeitsweise der Vorrichtung ist, und daß die mit der totalen Energieaufnahme gemischten Teige unterschiedliche Volumina nach dem Backen besitzen können, wie vorstehend gesagt ist; bei Verwendung der besonderen obengenannten Vorrichtung entsprechend der optimalen Energiekurve Z ist sichergestellt, daß die Geschwindigkeit des Arbeitselementes stets optimal ist. Die totale Energieaufnahme für die Kurve Z betrug 6,6 Watt/Std pro kg Teig, und die maximale Höhe der Energieaufnahme der ersten Entwicklungsstufe betrug ungefähr 0,21 KW, während die maximale Höhe der Energieaufnahme der zweiten Entwicklungs stufe ungefähr 0,25 KW betrug, also 20% größer war aln bei dem Maximum der ersten Entwicklungsstufe.
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Die Kurve Y zeigt eine andere Methode, bei der die gleichen Bezugsbuchstäben an den entsprechenden Punkten benutzt wurden. Die totale Energieaufnahme betrug wiederum 6,6 Watt/Std. pro kg, aber die erste Entwicklungsstufe wurde beendet, wenn ungefähr ein Drittel der totalen Energieaufnahme erreicht war. Die Zeitdauer des Arbeitskreislaufes war langer und die Spitzenenergie der Krafteinheiten war offensichtlich größer, obgleich der produzierte Teig in der Qualität ähnlich war. Es ist anzunehmen, daß eine kleine Entwicklung stattfand, bevor der Punkt B erreicht war.
Die Methode nach der Kurve X wurde durchgeführt mit zv/ei verschiedenen Vorrichtungen, nämlich einem mit niedriger Energie arbeitenden Mixer und einer mit hoher Energie arbeitenden Knetvorrichtung. Die Gesamtzeit des Arbeitskreislaufes betrug 2 und 1/4 Minute, und die maximale Energieaufnahme betrug ca. 24 KW. Die Energieaufnahme in der ersten Entwicklungsstufe betrug 0,88 Watt/ Std pro kg Teig und in der zweiten Entwicklungsstufe 4,4 Watt/Std pro kg Teig.
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BEISPIELE
In jedem Beispiel wurden folgende Bestandteile verwendet:
Weizenmehl Hefe Fett Salz Ascorbinsäure Wasser
100% w/w 2,5% w/w 1% w/w
'2% w/w 0,000075% w/w =75 ppm 58% w/w
Bei den Beispielen 1 und 2, bei denen nach bekannten Methoden gearbeitet wurde, wurde ein sogenannter
"Supertex-Mixer" der Firma BAKER PERKINS benutzt bei dem Chorleywood-Verfahren mit einer Zeit des Arbeitskreislaufes von ungefähr 3 Minuten (der Prozeß wurde fortgesetzt, bis 11 Watt/Std. der Energie pro kg Teig verbraucht waren). Bei den Beispielen 3, 4; 5, 6; und 7, 8 wurden Verfahren gemäß den Kurven X, Y und Z
(Fig. 7) benutzt. Bei jedem Beispiel wurde zur Erzielung eines gebackenen Produktes der bearbeitete Teig in
Stücke von 0,9 kg unterteilt (ohne eine Fermentation in der Masse), es wurde eine Zwischenprobe genommen, die
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6 Minuten lang bei 18°C und 65% relativen Wassergehalt fermentieren und gehen gelassen und anschließend oeformt wurde; es wurde eine endgültige Probe genommen, die 55 Minuten lang bei 4O°C und 70% relativem Wassergehalt fermentieren und gehen gelassen und bei 22O°C 29 Minuten lang zu einem Brot gebacken wurde. Diese Methode wurde für alle relevanten Prüfungen benutzt.
Beispiel 1
wurde
Es weiches Mehl mit einem Proteingehalt von 8,5% w/w und auf 10°C gekühltes Wasser verwendet. Der totale Energieverbrauch betrug 11 Watt/Std. pro kg Teig. Das Volumen nach dem Backen betrug 3,92 cm /g und lag unterhalb des Standardvolumens für einen Standardbrotlaib.
Beispiel 2
Es wurde festes Mehl mit einem Proteingehalt von 11,5% w/w und auf 1O°C aekühltes Wasser benutzt. Der totale Energieverbrauch betrug 11 Watt/Std. pro kg Teig Das Volumen nach dem Backen betrug 4,0 cm~Vg entsprechen den Standvolumen eines Standard-Brotlaibes.
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Beispiel 3
Es wurde weiches Mehl mit einem Proteingehalt von 8,5% w/w und nicht gekühltes Wasser von 25 G benutzt. Der totale Energieverbrauch betrug 4,4 Watt/Std. pro kg Teig. Das Volumen nach dem Backen betrug 4,12 cn /g und lag oberhalb des Standardvolumens. Die Ersparnis gegenüber dem Beispiel 1 betrug 60% des Energieverbrauches zuzüglich der Kosten für die Wasserkühlung. Zusätzliche Ersparnisse gegenüber dem Beispiel 2 bestehen in den Mehlkosten. Es ergab sich ein größeres Volumen des Brotlaibes gegenüber den Beispielen 1 oder 2.
Beispiel 4
Es wurde festes Mehl mit einem Proteinaehalt von 11,8% w/w und nicht gekühltes Wasser von 25°C benutzt. Der totale Energieverbrauch betrug 4,4 Watt/Std. pro kg Teig. Das Volumen nach dem Backen betrug 4,33 cn /g und lag oberhalb des Standardvolumens. Die Ersparnisse gegenüber dem Beispiel 2 betrugen 60% des Energieverbrauches zuzüglich der Kosten für die Kühlungs des Wassers. Es ergab sich ein größeres Volumen des Brotlaibe
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- A3 - Beispiele 5 bis S
Die Beispiele 5 und 7 verwendeten weiches Mehl wie bein Beispiel 3 und die Beispiele 6 und 8 festes Mehl gemäß Beispiel 4. In jeden Falle betrug der totale Energieverbrauch 6,6 Watt/Std. pro kg Teig und die Volumina nach den Sacken entsprachen eng den Beispiel 3 für weiche Mehl oder dem Beispiel 4 für festes Mehl. In den Beispielen 5 bis 8 wurden die Volumina nach deir. Backen gröber gemessen durch Feststellung der Höhen der Brotlaib
In den Beispielen 3 bis 8 schienen die Teige nach der Bearbeitung und nach der Prüfung nicht von denjenigen der Beispiele 1 und 2 verschieden zu sein, abgesehen von einem leichten Anschein der Dichte. Ein Unterschied in dem Volumen trat nur beim Backen in Erscheinunrr.
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Claims (18)

  1. 2306082
    ANSPRÜCHE
    Vorrichtung zur Bearbeitung von teigigen Massen, insbesondere für Bäckereiprodukte, mit einem Arbeits-Behälter, einem drehbaren, in dem Arbeitsbehälter angeordneten Arbeitselement und einer Antriebsvorrichtung zur Drehung des Arbeitselementes, dadurch gekennzeichnet, daß der Arbeitsbehälter (4) eine eine Halbkugel bildende Innenwand besitzt, die einen wesentlichen Teil der gesamten Innenwand des Behälters (4) bildet, daß die Antriebsvorrichtung (9,11,12,16 bis 19) derart ausgebildet und angeordnet ist, daß das Antriebselement (13,31,41) relativ zum Arbeitsbehälter (4) um eine erste, den Mittelpunkt (15) der halbkugelförmigen Innenwand (5) schneidende Achse (10) und um eine zweite, zur ersten Achse (10) geneigte, den Mittelpunkt (15) schneidende Achse (14) drehbar ist, daß eine Steuervorrichtung (12',28) vorgesehen ist zur wahlweisen Drehung des Arbeitselementes (13,31,41) um eine Achse (14) zur Durchführung einer einfachen Drehbewegung oder um beide Achsen(10,14) zur Durchführung einer planetenförmicren Drehung, und daß das Arbeitselement (13,31,41) eine radiale äußere Oberfläche (21,34) besitzt, die mittig zu dem
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    Mittelpunkt {15) liegt und eng benachbart zu der halbkugelförmigen Innenwand (5) angeordnet ist und bei Drehung des Arbeitselementes (13,31,41) um die Achsen (10,14) eine imaginäre Teilkugel beschreibt.
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1 mit wenigstens einem in dem Arbeitsbehälter rotierenden Schaber, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaber (23) in dem oberen Teil (6) des Arbeitsbehälters (4) angeordnet und um die Achse (10) drehbar ist bei planetenförmiger Bewegung des Arbeitselementes (13,31,41) und bei einfacher Drehbewegung des Arbeitselementes (13,31,41) stillsteht, und daß der Schaber (23) benachbart zu dem Weg des Arbeitselementes (13,31,41) angeordnet ist.
  3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Arbeitselement (13,31,41) bei seiner planetenförmigen Bewegung in entgegengesetzten Richtungen um die Achsen (10,14) rotiert.
  4. 4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Durchführung der planetenförmigen Bewegung des ArbeitSElementes (13,31, 41) die Antriebsvorrichtung (9,11,12,16 bis 19) eine
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    Hauptkrafteinheit (17), eine Steuereinheit (12) und einen Differentialantrieb (9,16) besitzt, der mit der Hauptkrafteinheit (17) und der Steuereinheit (12) verbunden ist»
  5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (12) aus einem Motor besteht, der zwecks Absorbierung von Energie aus der zu behände! den Masse als Bremse wirkt, wenn die auf den Motor wirkende Reaktionskraft einen bestimmten Wert überschreitet.
  6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptkrafteinheit (17) und die Steuereinheit (12) konstante Geschwindigkeiten aufweisende Einheiten sind.
  7. 7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Arbeitselement (13,31,41) eine j näherte Schraubenform besitzt.
  8. 8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Arbeitselement (13,31,41) ein einzelnes langgestrecktes Element ist, dessen die radia äußere Oberfläche bildender Teil (21,34) einen scharfen
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    Vorderrand besitzt an seiner der Innenwand (5) des Arbeitsbehälters (4) benachbarten Seite.
  9. 9. Verfahren zur Mischung und Bearbeitung von Teigmassen unter Verwendung der Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 zwecks ihrer mechanischen Entwicklung, bei der die Teigmasse oder ihre Bestandteile in den Bearbeitungsbehälter eingegeben werden, und die Teigmasse einer aus wenigstens zwei Stufen bestehenden Bearbeitung unterzogen wird, dadurch gekennzeichnet , daß die eine Bearbeitungsstufe unter planetarischer Bewegung und die andere Arbeitsstufe unter einfacher Drehbewegung des Bearbeitungselementes (13,31,41) durchgeführt wird.
  10. 10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Teigmasse hydratisiert (OB) und anschließend die Entwicklung bei einer wesentlich größeren Energieaufnahme (BE) durchgeführt wird.
  11. 11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Hydratisierung (OB) bei planetenförmiger Bewegung und die Vervollständigung der Entwicklung (BE) bei einfacher Drehung ein und desselben Bearbeitungselementes durchgeführt wird.
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  12. 12. Verfahren nach Anspruch 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Teigmasse unter Verwendung eines eine planetenförmige Bewegung durchführenden Arbeitselementes hydratisiert wird (OB), und daß die Vervollständigung der Entwicklung (BE) durch ein eine einfache Drehung ausführendes Arbeitselement bei einer wesentlich größeren Energieaufnahme der Teigmasse durchgeführt wird.
  13. 13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß nach weitgehender Hydratisierung (OB) der Teigmasse die Energieaufnahme schnell erhöht wird, wobei die Energieaufnahme unmittelbar vor ihrer Erhöhung gerade unterhalb der kritischen Höhe (C) liegt.
  14. 14. Verfahren nach einem der Ansprüche IO bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Vervollständigung der Entwicklung (BE) bei einer Höhe der Energieaufnahme durchgeführt wird, die gerade oberhalb der kritischen Höhe (C) liegt.
  15. 15. Verfahren nach Anspruch 13 und 14, dadurch gekennzeichnet, daß ,nach weitgehender Durchführung der Hydratisierung (OB) die Energieaufnahme schnell um
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    weniger als 30%, vorzugsweise um 2O%, erhöht wird (BD) gegenüber der unmittelbar vorher herrschenden Energie.
  16. 16. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Teigmasse zweieinhalb Minuten lang zum Zwecke der Hydratisierung (OB) bearbeitet wird und die Energieaufnahme anschließend schnell erhöht wird, wobei die Gesamtbearbeitungszeit drei Minuten beträgt.
  17. 17. Nach dem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 10 bis 16 hergestelltes Brot aus einem 8 bis 13 Gew.% Protein enthaltenden Mehl, dadurch gekenn·· zeichnet , daß das Volumen des gebackenen Brotes gleich oder größer ist als dasjenige eines Brotes aus Standard-Weizenmehl mit 8,5 Gew.% Protein und einem Volumen von 4 c /g und aus einem Mehl mit einem Proteingehalt von 11,8 Gew.% und einem Volumen von 4,2 c /g.
  18. 18. Nach dem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 10 bis 16 hergestelltes Brot aus einem Mehl mit weniger als 11,5 Gew.% Protein, dadurch gekennzeichnet, daß das gebackene Brot ein Volumen von 4 c3/g oder mehr besitzt.
    909833/0857
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