DE2906082C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bearbeiten von teigigen Massen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. dem des Anspruchs 6.

Die unter Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens und der Vorrichtung bearbeiteten Teige sind Teige für Bäckereiprodukte, wie Brot oder Kuchen, wobei die Erfindung insbesondere für die Bearbeitung von Brotteigen verwendet wird.

Bei der Mischung und Bearbeitung eines Brotteiges ergeben sich vier verschiedene Zustände, die nicht in genau definierten Stufen erzielt werden. Diese Zustände sind das Mischen, die Hydratisierung, eine erste und eine zweite Entwicklungsstufe.

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 Stärkekörnchen des Mehles absorbiert, da sämtliche geeignete 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 dem 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 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 ausreichendem 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 Fluor Milling and Baking Research Association, veröffentlicht bei Chorleywood, England, enthalten. 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 mehr zellengleiche 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 Rohrscheren und das Nutzscheren stehen auch in Beziehung zu der Energieaufnahme des Teiges oder zum Drehmoment und zur Geschwindigkeit der Knetvorrichtung des Teiges.

Die Ausdrücke "hohe Energie", "niedrige Energie" und "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 Grad 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.

Die übliche kommerzielle Methode zur Vorbereitung des Brotteiges bestand darin, daß die Bestandteile durch geringe Energie in der Masse bei einem Rohscheren zusammengemischt wurden, daß die Mischung ca. drei Stunden lang in der Masse fermentieren gelassen wurde, und daß dann die Mischung zum Backen unterteilt wurde. Während 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 Mischung zugegeben, und die Bestandteile wurden gemischt, die Mischung hydratisiert und durch kurze Perioden hoher Energie in der ersten und zweiten Stufe entwickelt bei einer Nutz-Scher-Mischung in einem mit rotierenden Messern ausgestatteten Mischer zur Erzielung einer kräftigen mechanischen Wirkung, wobei die intermolekularen 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 Energie betriebenen Grobschermischer zu mischen, und dann die Hydratisierung und die Entwicklung erster und zweiter Stufe 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 traditionellen Fermentationsmethode. Das erforderliche Volumen des gebackenen Gutes war jedoch nicht erreichbar mit schwachem Mehl von 9% w/w Protein und weniger. Bei dieser Methode mußte starkes, d. h. höher proteinhaltiges Mehl, aus importiertem harten Weizen benutzt werden. Ein weiterer Nachteil bestand darin, daß der Teig sich aufheizte, und daher gekühltes Wasser zugegeben werden mußte.

Ein bei dem Chorleywoodprozeß auftretendes Problem liegt darin, daß zur Ausnutzung seiner Leistungsfähigkeit zwei verschiedene Mischer verlangt werden. Die Notwendigkeit der Überführung des Teigs von einem Mischer zum anderen erhöht die gesamte Prozeßzeit in starkem Maße.

Aus der US 13 84 383 ist eine Vorrichtung zum Herstellen von Kuchen, Konfekt und insbesondere zum Mischen und Belüften von Teig beschrieben. Dabei ist ein halbkugelförmiges Gefäß vorgesehen, in dem ein Schläger rotiert. Dieser Schläger hat bei jedem Mischvorgang immer die gleiche Bewegung. Die Maschine weist eine konstante Geschwindigkeit auf, wobei sie für ihren Antrieb eine obenliegende Zwischenwelle verwendet. Obwohl die Maschine geeignet ist, einfache Drehbewegungen und eine Planetenbewegung durchzuführen, ist die Umstellung nur durch Handbetätigung möglich, so daß eine Stellungsveränderung langsam und umständlich ist. Außerdem ist die Eingangsleistung für eine einfache Drehbewegung geringer als für eine planetenförmige Bewegung. Wenn der Schläger eine einfache Drehbewegung ausführt, steht er senkrecht und der Teig im oberen Teil des Gefäßes wird nicht geschlagen. Dies bewirkt, daß nur ein Teil des Teiges sich entwickelt und ein anderer nicht, wodurch ein großer Nachteil entsteht. Die US 14 75 978, die GB 11 29 244 und das DE-GM 19 20 402 offenbaren Mischer, mit denen nur planetenförmige Bewegungen möglich sind. Wenn derartige Mischer für den Chorleywoodprozeß verwendet werden, muß der Teig in einen anderen Mischer überführt werden, damit seine Entwicklung vollendet werden kann.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bearbeiten von teigigen Massen zu schaffen, mit denen der Chorleywoodprozeß in wirtschaftlicher Weise und in kurzer Zeit durchgeführt werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei dem Verfahren durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 und bei der Vorrichtung durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 6 gelöst.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren kann der Chorleywoodprozeß schnell und mit bestmöglichen Ergebnissen in kostengünstiger Weise durchgeführt werden. Die Größe der Geschwindigkeit und der Energie während der ersten Behandlungsstufe liegt unterhalb der kritischen Höhe oder unterhalb des für die endgültige strukturelle Entwicklung erforderlichen Minimums oder sogar unterhalb des Minimums für jede substantielle Entwicklung nach dem Verfahren. Die kritische Höhe für jeden einzelnen Teig kann durch Bearbeiten nacheinanderfolgender Teigmengen bei unterschiedlichen Energieaufnahmen in der Hydrationsstufe, durch Vervollständigung der Bearbeitung, durch Prüfen und durch Backen des Produkts ermittelt werden. Da sich die Energieaufnahme bei aufeinanderfolgenden Teigmengen erhöht, ergibt sich ein plötzlicher Abfall in dem gebackenen Volumen, wenn die Energieaufnahmerate die kritische Höhe überstiegen hat.

In der Praxis wurde gefunden, daß eine Erhöhung der Energieaufnahmerate durch Verwendung eines Arbeitselementes mit höherer Geschwindigkeit erreicht wurde, die die zweite Entwicklung einleitet und einen größeren Widerstand des Teiges gegen die Bewegung des Arbeitselementes bewirkt.

Die Erfindung führt zu gebackenen Produkten mit vergrößertem Volumen bei gleichem Teiggewicht, was offensichtlich auf die größere Gasaufnahme aufgrund einer verbesserten Zellstruktur und aufgrund einer verbesserten Struktur für den Widerstand gegen die erhöhte Gasexpansion zurückzuführen ist. Bei Verwendung der gleichen Bestandteile wie bei dem Chorleywoodprozeß kann der gebackene Laib 25 mm größer in der Höhe und 15 mm größer hinsichtlich des Volumens werden, ohne daß eine mikroskopische Änderung in der Struktur oder in dem Aussehen feststellbar war. Ein oxidierendes Mittel kann wie bei dem Chorleywoodprozeß erforderlich sein, aber es sind keine besondere Atmosphäre oder keine besonderen Zutaten notwendig.

Bei der Berechnung des Volumens nach dem Backen wurde die Kruste mitberücksichtigt, obwohl sie dichter ist als die Mitte. Da die Kruste jedoch dünn ist, hat dies keinen großen Einfluß.

Unter Verwendung des Verfahrens nach der vorliegenden Erfindung ist es möglich, ein Brot aus einem 8 bis 13 Gew.-% Protein enthaltenden Mehl herzustellen, das nach dem Backen ein Volumen, das praktisch gleich oder größer war als ein Standardbrot aus Weizenmehl mit einem Proteingehalt von 8,5 Gew.-% und einem Backvolumen von 4 cm³/g und aus einem 11,8 Gew.-% Protein enthaltenden Mehl mit einem Backvolumen von 4,2 cm³/g oder mehr aufwies.

Es wurde gefunden, daß Backvolumina von ungefähr 4,1 cm³/g und ungefähr 4,3 cm³/g bei Benutzung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit Mehlen mit einem Proteingehalt von 8,5 und 11,8 Gew.-% und in besonderem Fall bei einem Standard-Weizenbrot erzielt wurden. Bei Zulassung von normalen Toleranzen von 0,1 cm³/g ist anzunehmen, daß entsprechende Backvolumina von 4 cm³/g und 4,2 cm³/g oder mehr in üblichen Bäckereien aus den beiden vorerwähnten Mehlen erreicht werden können. Außerdem ist anzunehmen, daß eine definierbare Beziehung zwischen dem Proteingehalt des Mehles und dem Volumen nach dem Backen besteht. Es ist weiter anzunehmen, daß entsprechende Backvolumina für andere Mehle und für Rollen oder Brotlaibe mit anderen Abmessungen berechnet werden können. Ein Stadardbrot wiegt 0,878 kg, besitzt ein Backvolumen von 4 cm³/g, ist kubisch mit einer Länge von 20,2 cm und einer Breite von 12,6 cm und besitzt eine leichte Kruste. Bisher wurde es als unmöglich angesehen, ein Standard-Backvolumen mit einem weniger als 11,5 Gew.-% Protein enthaltenden Mehl zu erreichen; demgegenüber führt die Erfindung zu einem Brot, das aus einem weniger als 11,5 Gew.-% Protein enthaltenden Mehl hergestellt wurde, und das ein Backvolumen von 4 cm³/g oder mehr besitzt.

Das Verfahren nach der Erfindung kann mit einer einzigen Vorrichtung gemäß der Erfindung durchgeführt werden. Mit einer einfachen Drehbewegung beaufschlagt die Vorrichtung den Teig mit Nutz- Scherung, in der der Teig nicht gedrückt oder gequetscht wird, sondern geschnitten oder zerrissen und mit der planetenförmigen Bewegung bringt die unterschiedliche Beziehung zwischen dem Arbeitselement und dem Behälter das Roh-Scheren auf, d. h. der Teig wird einer Druckdehnung unterworfen. Roh-Scheren absorbiert normalerweise weniger Leistung und somit kann das Scheren oder die von der Vorrichtung zugeführte Energie variiert werden.

Die radiale äußere Oberfläche des Arbeitselementes erstreckt sich über dem Boden des Arbeitsbehälters und kann sich über die halbkugelförmige Wand des Behälters praktisch über seinen gesamten Weg erstrecken. Die Vorrichtung kann so ausgebildet sein, daß in Abhängigkeit von dem zu bearbeitenden oder zu mischenden Material, das weitgehend die gesamte halbkugelförmige Innenwand überstrichen werden kann, obwohl gewisse tote Zwischenräume verbleiben können, beispielsweise am Boden des Behälters. Es ist möglich, zwei Arbeitselemente zu benutzen, jedoch ist die Verwendung eines einzelnen Arbeitselementes vorzuziehen.

Bei Verwendung des Verfahrens gemäß der Erfindung, das während des gesamten Bearbeitungsvorganges des Teigs in einer einzigen Vorrichtung durchgeführt wird, hat die Ausrüstungskosten verringert und die Handhabung verbessert, aber das Verfahren beanspruchte ursprünglich vier Minuten und insbesondere ca. 3½ Minuten während der ersten Behandlungsstufe und ca. eine halbe Minute während der zweiten Behandlungsstufe. Die gesamte Energieaufnahme betrug ungefähr 6,6 W/Std. pro kg Teig, was keine große Erhöhung darstellte.

Allerdings war die Zeit des Arbeitszyklus wesentlich höher als die bestehnder Teigkneter, die für einen Arbeitszyklus von drei Minuten ausgelegt sind. Es wurde gefunden, daß die Zeit des Arbeitszyklus auf drei Minuten reduziert werden konnte, wenn nach Beendigung der Hydration die Energiezufuhrrate unmittelbar vor der Erhöhung gerade unter dem kritischen Energieniveau sein soll (Anspruch 2) , vorzugsweise mit der Beendigung der Entwicklung, die bei einem Energiezufuhrniveau durchgeführt wird, die gerade über dem kritischen Energieniveau liegt (Anspruch 3). Nachdem die Hydration fast beendet ist, kann die Energiezufuhrrate schnell um weniger als 30% erhöht werden, vorzugsweise um 20% von dem unmittelbar vor der Erhöhung (Anspruch 4). Im allgemeinen kann der Teig für ungefähr 2,5 Minuten bearbeitet und die Energiezufuhrrate dann schnell erhöht werden, so daß die Gesamtbearbeitungszeit ungefähr fünf Minuten beträgt (Anspruch 5). Auf diese Weise kann ungefähr 75% der Energie in der ersten Stufe verwendet werden, wobei in der ersten Stufe hauptsächlich die erste Entwicklung und in der zweiten Stufe hauptsächlich die zweite Entwicklung stattfinden. Dies steht im Gegensatz zu den Verfahren, bei denen die erste Behandlungsstufe mit einer Energieaufnahme durchgeführt wurde, die wesentlich unter dem kritischen Energieniveau liegt, wo eine sehr geringe Entwicklung während der ersten Behandlungsstufe erfolgt. Beim Arbeiten gerade unterhalb dem kritischen Energiezufuhrniveau ist keine Trennung in zwei bestimmte Stufen erforderlich, bei denen a) überhaupt keine Entwicklung und b) sowohl die erste und die zweite 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 mit der Fähigkeit des Teiges, die Energiezufuhr anzunehmen, übereinstimmt.

Neben den großen erzielbaren Backvolumina, den niedrigen Zeiten des Arbeitszyklus und der niedrigen gesamten erforderlichen Energieaufnahme besitzt die Erfindung weitere Vorteile. Es kann ein kostengünstigeres Weizenmehl verwendet werden, wenn auch die Erfindung im allgemeinen besonders geeignet ist für starke oder weiche Weizenmehle wie auch für andere Weizenmehle und sogar für Mehle aus anderem Korn als Weizen.

Außerdem ist der Teig dichter, d. h., 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 trockneres Aussehen hat. Aus einem weichen Mehl wurde ein gebackenes Brot der Standardabmessungen mit einem gebackenen Volumen von 4,0 cm³/g bei 80% der Kosten für ein nach dem Chorleywoodprozeß aus einem starken Mehl bestehenden Brot hergestellt aufgrund der niedrigeren Kosten in England des dort aus Weizen gemahlenen Weizenmehls. 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 Roh-Scherung kann zu einer schnellen und wirksamen Hydration führen, insbesondere dann, wenn eine planetenförmige Bewegung erfolgt. Außerdem bewirkt die planetenförmige Bewegung ein progressives Kneten, das heißt eine alternierende teilweise Mischung, und dann ein Ruhelassen des Teiges zur Entspannung, wodurch die erforderliche Energie zur Vervollständigung der Entwicklung reduziert wird.

Außerdem führt die planetenförmige Bewegung zur Einführung von Luft in den Teig unter gleichmäßiger Verteilung, und es ist wahrscheinlich, daß die Inkorporierung kleiner 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 Konsistenz. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung bewirkt die planetenförmige Bewegung eine Rohscherung oder eine niedrige Arbeitsenergie, und die bloße Drehung bewirkt eine Nutzscherung oder eine hohe Arbeitsenergie.

Insbesondere bei Verfahren, in denen die Rate der Energieaufnahme erhöht wird, wenn die Hydration 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.

Es wurde gefunden, daß das Drehmoment des Arbeitselementes zu steigen beginnt, wenn die Hydration vollendet ist und sogar, wenn die Hydration begleitet ist von der Entwicklung. Dieser Anstieg des Drehmomentes kann den Umschaltpunkt bestimmen und die automatische Anzeige kann entweder durch den Anstieg des Drehmomentes selbst oder durch eine bestimmte Zeitdauer nach Beginn des Arbeitszyklus oder vorzugsweise nach einem bestimmten Energieverbrauch erfolgen; diese Parameter werden vorzugsweise von dem Punkt, an dem das Drehmoment zu steigen beginnt, bestimmt. In der Praxis wurde gefunden, daß ein geeigneter Punkt unmittelbar vor dem Beginn des Anstiegs des Drehmoments liegt.

Vorzugsweise rotiert das Arbeitselement in entgegengesetzten Richtungen um die zwei Drehachsen herum, wodurch das Aufbringen des Roh-Scherens auf den Teig verbessert wird. Das Arbeitselement besitzt eine angenäherte Schraubenform und in diesem Falle kann das untere Ende des in etwa schraubenförmigen Arbeitselementes in einer imaginären teilkugelförmigen Ebene gewogen sein, die ihre Mitte im Mittelpunkt der teilkugelförmigen Innenwand des Arbeisbehälters hat, so daß das Ende des Arbeitselementes eine imaginäre Teilkugel erzeugt. Dies bewirkt, daß das Arbeitselement effizient arbeitet und den gesamten teilkugelförmigen Bereich des Arbeitsbehälters überstreicht.

Wenn, wie es teilweise bevorzugt wird, das Arbeitselement als langgestrecktes Element ausgebildet ist, das einen scharfen Vorderrand benachbart zur teilkugelförmigen Innenwand des Arbeitsbehälters besitzt, kann der scharfe Vorderrand an der der Innenwand am nächstliegenden Seite angeordnet sein. Dadurch ist eine wirksame Abschabemöglichkeit gegeben.

Vorzugsweise ist ein dem oberen Teil des Arbeitsbehälters rotierender Schaber vorgesehen, der vorteilhafterweise in Drehung gesetzt wird, wenn das Arbeitselement eine planetenförmige Bewegung ausführt und der stillsteht, wenn das Arbeitselement eine reine Drehung macht, wobei der Schalter benachbart zu dem Weg des Arbeitselementes angeordnet sein sollte. Durch die Schnittstelle des feststehenden Schabers und des eine reine Drehbewegung ausführenden Arbeitselementes wird der Schneid- oder Zerreißeffekt verbessert und der Schaber verhindert außerdem eine Drehbewegung des Teigs als Masse.

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, um das Arbeitselement freizugeben und zwar vor der Entnahme des Inhalts aus dem Behälter, und es ist einfacher, diese senkrechte Bewegung des Behälters nicht durch einen Behälterantrieb zu komplizieren.

Wenn, wie es bevorzugt ist, der Arbeitsbehälter feststehend ist, kann der Antrieb einen Drehknopf umfassen, in dem das Arbeitselement drehbar aufgenommen ist. Dies könnte zwei Probleme mit sich bringen: Beim Wechsel von der planetenförmigen zur nicht planetenförmigen Bewegung müßte das Arbeitselement in der genauen Stellung zur Achse des Kopfes angehalten werden und für die nichtplanetenförmige Bewegung mit hoher Energie müßte sich der gesamte Kopf mit großer Geschwindigkeit drehen. Diese Probleme können durch Mittel zur Steuerung der Drehung des Kopfes in der Weise, daß der Kopf festgehalten wird, damit das Arbeitselement die einfache Drehbewegung durchführen kann, und daß er sich dreht, damit das Arbeitselement die planetenförmige Bewegung durchführen kann, verhindert werden.

Die Antriebsvorrichtung kann durch zwei unabhängige Krafteinheiten gespeist werden. Die gleiche Krafteinheit kann auch allein oder zusammen mit einer Hilfskrafteinheit zwei Antriebsmechanismen betätigen, die durch eine Kupplung oder durch eine Übersetzung miteinander verbunden sind. Allgemein gesagt, umfaßt der Antrieb zum Antrieb und zur Steuerung der planetenförmigen Bewegung des Arbeitselementes vorzugsweise eine Hauptkrafteinheit, eine Steuereinheit und einen Differentialantrieb, der mit der Hauptkrafteinheit verbunden ist. Die Steuereinheit kann als Motor ausgebildet sein, der als Bremse zur Absorbierung von Energie aus dem in der Vorrichtung bearbeiteten Material wirkt, wenn die auf den Motor wirkende Reaktionslust einen vorbestimmten Wert überschreitet. Allerdings kann die Steuereinheit im allgemeinen jede beliebige geeignete 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 automatisch ihre Operationsweise während ihres Arbeitslaufes wechseln; 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 einfache Drehbewegung, d. h. durch Verminderung der Geschwindigkeit der Kreisbewegung. Allgemein gesagt, stellen die Verhältnisse der Umlaufgeschwindigkeit um die beiden Achsen das Verhältnis der Rohscherung und der Nutzscherung beim Mischen, d. h. je kleiner die Drehgeschwindigkeit um die andere Achse ist, desto näher liegt die Scherung an der Nutzscherung. Es wurde jedoch gefunden, daß es zweckmäßig ist, eine Steuereinheit konstanter Geschwindigkeit zu benutzen, deren Energieaufnahme oder Energieverbrauch schwankt. Eine konstante Geschwindigkeit der Hauptkrafteinheit kann angewandt werden, während sich die Arbeitsweise der Vorrichtung ändert.

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel bildet der Drehknopf einen Teil eines Differentialantriebes, der ein mit einer Antriebseinheit verbundenes Sonnenrad, einen durch den Knopf gebildeten Planetenträger und ein mit dem Sonnenrad in Eingriff stehendes Planetenrad aufweist.

Die Differentialantriebsdanordnung gewährleistet eine außerordentlich einfache und unkomplizierte Realisierung der zwei Bewegungen nach Wunsch.

Die beiliegenden Zeichnungen zeigen beispielsweise Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung und es bedeuten:

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;

Fig. 3 Schnitt durch das Arbeitselement in vergrößertem Maßstabe längs Linie III-III der Fig. 2;

Fig. 4 Kurvendarstellung des Energieverbrauches in KW in Abhängigkeit von der Zeit in Sekunden während der Arbeit der Vorrichtung zum Mischen und Bearbeiten des Teiges;

Fig. 5 Darstellung gemäß 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.

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 1 trägt einen Behälterdeckel 7, an dem ein Arm 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 dem Antrieb des Motors 12 verbunden, und die Bremse 12′ kann dazu benutzt werden, den Kopf 9 in ruhender Stellung zu halten, während der Motor 12 die Rotation des Kopfes 9 steuert.

Der Kopf 9 trägt ein Arbeitselement 13, das um eine geneigte Achse 14 drehbar ist, die die vertikale Achse 10 an dem geometrischen Mittelpunkt des Bodens 5 des Behälters 4 schneidet. Das Arbeitselement 13 kann rotieren 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.

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 entgegengesetztem 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 17 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 das Doppelte 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 schraubenförmigen Teil 21, dessen Achse in der Achse 14 liegt. Der Teil 21 ist aufgenommen an einem genauen schraubenförmigen und radialen Teil 20. Der Teil 21 hat einen radialen Außendurchmesser, dessen Mittelpunkt in dem Mittelpunkt 15 liegt, 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 gestrichelten Linien in Fig. 1 gezeigt ist, wenn das Arbeitselement 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.

Der Kopf 9 trägt wenigstens ein Kratzelement 23, das benachbart zur Innenseite des oberen Behälterteiles 6 umläuft. Vorzugsweise sind vier in gleichen Abständen angeordnete Kratzelemente 23 vorgesehen, die parallel zur senkrechten Achse 10 und benachbart zum Weg des Arbeitselementes 13 liegen. Um den Querschnitt des Kratzelementes 23 zu zeigen, ist das einzige in Fig. 1 und auch in den Fig. 5 und 6 gezeigte Kratzelement 23 in der Schnittebene dargestellt. Um zu verhindern, daß das Arbeitselement 13 mit den Kratzelementen 23 in Kontakt gelangt, muß das Kratzelement 45° um die vertikale 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 23 sehr eng zur Innenseite des Behälters 4 angeordnet werden 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.

Die Bestandteile des Teiges werden in den Behälter 4 eingegeben, wenn dieser nach unten abgesenkt ist und reichen gerade bis zum oberen Ende des Bodenteiles 5. Der Arbeitsbehälter 4 wird dann in die in Fig. 1 gezeigte Stellung angehoben. Die maximalen Geschwindigkeiten des Motors 12 und der Hauptkrafteinheit 17 können gewählt werden in Abhängigkeit zu der Form des Arbeitsbehälters 4 und des Arbeitselementes 13 und auch in Abhängigkeit von den zu mischenden Bestandteilen. Bei einem Beispiel betrug die maximale Anfangsgeschwindigkeit der Drehung um die vertikale Achse 10 56 rpm und 228 rpm um die geneigte Achse 14; (das Verhältnis der Geschwindigkeiten ist keine ganze Zahl). Das Arbeitselement 13 rotiert um die eigene 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 12 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. 4 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, wenn KW = 0 ist, nähern sich die einzelenen 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 Arbeitselement 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 4 abgesenkt und der gemischte und entwickelte Teig entnommen, 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 einfaches Zeitglied oder durch Verwendung eines vollen Programmes, das durch Steuerung des Motors 12 die Hauptkrafteinheit 17 veranlaßt, der Energieaufnahmekurve 25 gemäß Fig. 4 zu folgen. Eine feinere Steuerung kann erhalten werden durch Steuerung der kleineren Einheit, das heißt des Motors 12. Es sind hierbei Mittel zur Abtastung des Kraftverbrauches der Hauptkrafteinheit 17, oder möglicherweise 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.

Der erste Teil 34 ist gerade gerichtet, vom Mittelpunkt 15 aus gesehen. Der erste Teil 34 erzeugt eine imaginäre Kugelbahn, wenn das Arbeitselement 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, wo die Antriebswelle 37 den geometrischen Mittelpunkt 15 schneidet. Das Hilfs- Arbeitselement 36 liegt in einer Ebene, die leicht geneigt ist gegenüber der senkrecht durch die Achse 14 gelegten Ebene. Das Hilfsarbeitselement 36 unterstützt die Behandlung der Teigmasse in dem Arbeitsbehälter 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 Arbeitselementen 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 zwei übliche Vorrichtungen verwendet, nämlich ein planetenförmig betriebener Mixer für die erste Entwicklungsstufe und eine rotierende Knetvorrichtung für die zweite Entwicklungsstufe, bei der eine bloße Rotationsbewegung 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 A 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.

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, und 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 A -B kann vermieden werden 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 normalen Arbeitsbedingungen nur etwas über 9°C lag, so daß eine besondere Kühlung des für die Hydratisierung erforderlichen Wassers nicht notwendig war.

Die Kurve Z 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 Maßstab 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 Entwicklungsstufe ungefähr 0,25 KW betrug, also 20% größer war als bei dem Maximum der ersten Entwicklungsstufe.

Die Kurve Y zeigt eine andere Methode, bei der die gleichen Bezugsbuchstaben 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 länger 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 zwei verschiedenen Vorrichtungen, nämlich einem mit niedriger Energie arbeitenden Mixer und einer mit hoher Energie arbeitenden Knetvorrichtung. Die Gesamtzeit des Arbeitskreislaufes betrug 2 und ¼ 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.

Beispiel

In jedem Beispiel wurden folgende Bestandteile verwendet:

Weizenmehl
100% w/w
Hefe	2,5% w/w
Fett	1% w/w
Salz	2% w/w
Ascorbinsäure	0,000075% w/w = 75 ppm
Wasser	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 6 Minuten lang bei 18°C und 65% relativem Wassergehalt fermentieren und gehen gelassen und anschließend geformt wurde; es wurde eine endgültige Probe genommen, die 55 Minuten lang bei 40°C und 70% relativem Wassergehalt fermentieren und gehen gelassen und bei 220°C 29 Minuten lang zu einem Brot gebacken wurde. Diese Methode wurde für alle relevanten Prüfungen benutzt.

Beispiel 1

Es wurde 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 cm³/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 10°C gekühltes Wasser benutzt. Der totale Energieverbrauch betrug 11 Watt/Std. pro kg Teig. Das Volumen nach dem Backen betrug 4,0 cm³/g entsprechend dem Standvolumen eines Standard-Brotlaibes.

Beispiel 3

Es wurde weiches Mehl mit einem Proteingehalt von 8,5% 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 4,12 cm³/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 eine größeres Volumen des Brotlaibes gegenüber den Beispielen 1 oder 2.

Beispiel 4

Es wurde festes Mehl mit einem Proteingehalt 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 cm³/g und lag oberhalb des Standardvolumens. Die Ersparnisse gegenüber dem Beispiel 2 betrugen 60% des Energieverbrauches zuzüglich der Kosten für die Kühlung des Wassers. Es ergab sich ein größeres Volumen des Brotlaibes.

Beispiele 5 bis 8

Die Beispiele 5 und 7 verwendeten weiches Mehl wie beim Beispiel 3 und die Beispiele 6 und 8 festes Mehl gemäß Beispiel 4. In jedem Falle betrug der totale Energieverbrauch 6,6 Watt/Std. pro kg Teig und die Volumina nach dem Backen entsprachen eng dem Beispiel 3 für weiches Mehl oder dem Beispiel 4 für festes Mehl. In den Beispielen 5 bis 8 wurden die Volumina nach dem Backen gröber gemessen durch Feststellung der Höhen der Brotlaibe.

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 Erscheinung.

Claims (15)

1. Verfahren zum Bearbeiten von teigigen Massen zwecks ihrer mechanischen Entwicklung unter Verwendung einer Vorrichtung mit einem Arbeitsbehälter, der eine eine Teilkugel bildende Innenwand besitzt, die mindestens einen wesentlichen Teil der gesamten Innenwand des Behälters bildet, einem drehbaren, in dem Arbeitsbehälter angeordneten Arbeitselement und einem Antrieb zur Drehung des Arbeitselementes relativ zum Areitsbehälter um eine erste, den Mittelpunkt der teilkugelförmigen Innenwand schneidenden Achse und um eine zweite, zur ersten Achse geneigten, ebenfalls den Mittelpunkt schneidenden Achse, einer Steuervorrichtung zur wahlweisen Drehung des Arbeitselementes um eine Achse zur Durchführung einer einfachen Drehbewegung oder um beide Achsen zur Durchführung einer planetenförmigen Drehung, wobei das Arbeitselement eine radiale äußere Oberfläche besitzt, deren Mitte im Mittelpunkt liegt und eng benachbart zu der teilkugelförmigen Innenwand angeordnet ist und die bei Drehung des Arbeitselementes um eine der Achsen eine imaginäre Teilkugel beschreibt, dadurch gekennzeichnet, daß die teigige Masse unter Verwendung der planetenförmigen Bewegung des Arbeitselementes hydratisiert (OB) wird und daß die Entwicklung (BE) der teigigen Masse anschließend bei einer wesentlich größeren Energieaufnahme unter Verwendung einer einfachen Drehbewegung des Arbeitselementes vollendet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach weitgehender Hydration (OB) der teigigen Masse die Energieaufnahme schnell erhöht wird, wobei die Energieaufnahme unmittelbar vor ihrer Erhöhung gerade unterhalb der kritischen Höhe (C) liegt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vollendung der Entwicklung (BE) bei einer Höhe der Energieaufnahme durchgeführt wird, die gerade oberhalb der kritischen Höhe (C) liegt.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß nach weitgehender Durchführung der Hydration (OB) die Energieaufnahme schnell um weniger als 30%, vorzugsweise um 20% erhöht wird (BD) gegenüber der unmittelbar vorher herrschenden Energie.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die teigige Masse für ungefähr 2½ Minuten (OB) bearbeitet wird und die Energieaufnahme anschließend schnell erhöht wird, wobei die Gesamtbearbeitungszeit 3 Minuten beträgt.

6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einem Arbeitsbehälter, der eine eine Teilkugel bildende Innenwand besitzt, die mindestens einen wesentlichen Teil der gesamten Innenwand des Behälters bildet, einem drehbaren, in dem Arbeitsbehälter angeordneten Arbeitselement und einem Antrieb zur Drehung des Arbeitselementes relativ zum Arbeitsbehälter um eine erste, den Mittelpunkt der teilkugelförmigen Innenwand schneidenden Achse und um eine zweite, zur ersten Achse geneigten, ebenfalls den Mittelpunkt schneidenden Achse, einer Steuervorrichtung zur wahlweisen Drehung des Arbeitselementes um eine Achse zur Durchführung einer einfachen Drehbewegung oder um beide Achsen zur Durchführung einer planetenförmigen Drehung, wobei das Arbeitselement eine radiale äußere Oberfläche besitzt, deren Mitte im Mittelpunkt liegt und eng benachbart zu der teilkugelförmigen Innenwand angeordnet ist und die bei Drehung des Arbeitselementes um eine der Achsen eine imaginäre Teilkugel beschreibt, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb (9, 11, 12, 16 bis 19) und die Steuervorrichtung (12′, 28) das Arbeitselement (13, 31, 41) derart steuern, daß es während eines ersten Teils des Arbeitsvorganges eine planetenförmige Bewegung und während eines zweiten Teils des Arbeitsvorganges eine einfache Drehbewegung mit einer wesentlich größeren Energieaufnahme durchführt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (4) feststehend ist und der Antrieb (9, 11, 12, 16 bis 19) einen Drehkopf (9), in dem das Arbeitselement (13, 31, 41) drehbar aufgenommen ist, und Mittel (11) zur Steuerung der Drehung des Kopfes umfaßt, wobei der Kopf (9) für eine einfache Drehbewegung des Arbeitselementes (13, 31, 41) feststeht und für eine planetenförmige Bewegung des Arbeitselementes rotiert.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehkopf (9) einen Teil eines Differentialantriebes bildet, der ein mit einer Antriebseinheit (17) verbundenes Sonnenrad, einen durch den Kopf (9) gebildeten Planetenträger und ein mit dem Sonnenrad in Eingriff stehendes Planetenrad aufweist, und daß die Steuervorrichtung eine Steuereinheit (12) zur Steuerung der Drehgeschwindigkeit des Kopfes (9) für die planetenförmige Bewegung des Arbeitselementes (13, 31, 41) oder zum Festhalten des Kopfes (9) für eine einfache Drehbewegbarkeit des Arbeitselementes umfaßt.

9. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Durchführung der planetenförmigen Bewegung des Arbeitselementes (13, 41) der Antrieb eine Hauptkrafteinheit (17), eine Steuereinheit (12) und einen Differentialantrieb (9, 16) aufweist, der mit der Hauptkrafteinheit (17) und der Steuereinheit (12) verbunden ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (12) als Motor ausgebildet ist, der zwecks Absorbierung von Energie aus der zu behandelnden Masse als Bremse wirkt, wenn die auf den Motor wirkende Reaktionskraft einen bestimmten Wert überschreitet.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptkrafteinheit (17) und die Steuereinheit (12) konstante Geschwindigkeiten aufweisende Einheiten sind.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Arbeitselement (13, 31, 41) für die planetenförmige Bewegung in entgegengesetzten Richtungen um die zwei Drehachsen (10, 14) rotiert.

3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 12, bei dem wenigstens ein Schaber in dem Arbeitsbehälter rotiert, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaber (23) in dem oberen Teil (6) des Arbeitsbehälters (4) angeordnet und um die Achsen (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 Areitselementes (13, 31, 41) angeordnet ist.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 13, bei der das Arbeitselement (13, 41) eine angenäherte Schraubenform besitzt, dadurch gekennzeichnet, daß das untere Ende des schraubenförmigen Arbeitselementes (13, 41) in einer imaginären teilkugelförmigen Ebene gebogen ist, die ihre Mitte im Mittelpunkt (15) der teilkugelförmigen Innenwand (5) des Arbeitsbehälters (4) hat, so daß das Ende des Arbeitselementes (13, 41) eine imaginäre Teilkugel erzeugt.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 14, bei der das Arbeitselement (13, 31, 41) als langgestrecktes Element ausgebildet ist, das einen scharfen Vorderrand benachbart zur teikugelförmigen Innenwand (5) des Arbeitsbehälters besitzt, dadurch gekennzeichnet, daß der scharfe Vorderrand an dem Arbeitselement (13, 31 oder 41) an der der Innenwand (5) am nächsten liegenden Seite angeordnet ist.