EP1232793B1 - Weizenmehle mit erhöhter Wasseraufnahmefähigkeit, sowie Verfahren und Vorrichtung zu deren Herstellung - Google Patents

Weizenmehle mit erhöhter Wasseraufnahmefähigkeit, sowie Verfahren und Vorrichtung zu deren Herstellung Download PDF

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EP1232793B1
EP1232793B1 EP02000504A EP02000504A EP1232793B1 EP 1232793 B1 EP1232793 B1 EP 1232793B1 EP 02000504 A EP02000504 A EP 02000504A EP 02000504 A EP02000504 A EP 02000504A EP 1232793 B1 EP1232793 B1 EP 1232793B1
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EP
European Patent Office
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flour
ball mill
grinding
stirring device
flours
Prior art date
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EP02000504A
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English (en)
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EP1232793A2 (de
EP1232793A3 (de
Inventor
Oskar Dipl.-Ing. Degant (Fh)
Dieter Dr.-Ing. Schwechten
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hosokawa Alpine AG
Original Assignee
Hosokawa Alpine AG
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Publication date
Application filed by Hosokawa Alpine AG filed Critical Hosokawa Alpine AG
Priority to DK02000504T priority Critical patent/DK1232793T3/da
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Publication of EP1232793A3 publication Critical patent/EP1232793A3/de
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Publication of EP1232793B1 publication Critical patent/EP1232793B1/de
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    • B02C17/00Disintegrating by tumbling mills, i.e. mills having a container charged with the material to be disintegrated with or without special disintegrating members such as pebbles or balls
    • B02C17/16Mills in which a fixed container houses stirring means tumbling the charge
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B02CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
    • B02CCRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
    • B02C11/00Other auxiliary devices or accessories specially adapted for grain mills
    • B02C11/08Cooling, heating, ventilating, conditioning with respect to temperature or water content
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B02C17/00Disintegrating by tumbling mills, i.e. mills having a container charged with the material to be disintegrated with or without special disintegrating members such as pebbles or balls
    • B02C17/18Details
    • B02C17/1815Cooling or heating devices
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B02CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
    • B02CCRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
    • B02C9/00Other milling methods or mills specially adapted for grain
    • B02C9/04Systems or sequences of operations; Plant

Definitions

  • the invention relates to wheat flour for dough preparation for the baker's Application but also for other applications inside and outside of the Food processing, a process for the production of these wheat flours and a device for carrying out the method.
  • the Dough stability is measured in minutes and is the time starting with the Reaching 500 Brabender Farinogrammtechniken until falling below 500 Brabender Farinogrammüen.
  • the dough softening is in Brabender farinogram units (FE) measured as the difference between 500 Brabender farinogram units and the value on Brabender farinogram units 12 Minutes after the start of the drop below 500 Brabender Farinogrammmaschineen.
  • FE Brabender farinogram units
  • a high water absorption or dough yield of a flour is for bakers Applications first important because they relate to the used Flour high pastry yields allowed.
  • GB-A-1 265 735 discloses a stirred ball mill having a double-walled ball mill water-cooled housing known.
  • British Patent No. 1,108,911 describes a process in which high-level flours Proportion of damaged starch. In principle, they are suitable for damage to the starch Roller mills. In the usual production of "light" flour but not at first Strength damage, but an energetically favorable and effective separation of Aspired shell ingredients, with the aim of a low-mineral flour with as possible high yield with a correspondingly low proportion of mineral-rich as possible bran and To win over products. To increase the already given Starch damage is changed in this grinding process, the roller speed. The Relative speed of the rolls of a pair of rolls to each other (overfeed) is increased, The nip is reduced, the contact pressure of the rollers is increased.
  • German Auslegeschrift DE-AS 26 22 748 relates to a method by which a Compaction of a rye flour by at least 10 percent, followed by comminution of the compacted material, an improvement of the baking properties of the flour and the To achieve freshness properties of the baked goods to be produced therefrom.
  • the Water absorption of a rye flour considerably increased.
  • Application of the procedure wheat flour affects according to the local revelations in a similar way.
  • the scored Effect was limited due to the change in the protein and the resulting resulting improvement of the adhesive properties to an increase in the Pastries volume. Data on the water absorption of untreated and treated wheat flours are not disclosed, even values for the assumed damage to starch is neither for wheat nor for Rye flours in front.
  • European patent EP 0 919 294 B1 describes a dry one Agitator ball mill for processing cereal flours. That's where it comes from the conditions used do not cause damage to the starch. These intended task is the detachment of the protein from the starch granules, which achieved with very high efficiency. The proteins can be separated by a Separate downstream sighting in high enrichment.
  • the invention relates to a novel wheat flour, which starting from a normal, by means of a conventional roller mill grinding process obtained wheat flour with a likewise claimed as invention Method was modified so that it is compared to the starting flour one order has more than 10 percentage points increased water absorption, the Dough stability and the dough softening of the dough made therefrom the corresponding values of the dough from the starting flour significantly negatively influenced or even improved.
  • flours according to the invention are also doughs with high dough yield, ie high water content, still stable and do not stick, so they despite the use the usual processing plants for an optimal pastry can be processed.
  • the influences caused by the grinding process on those in the Farinographen measured parameters (water absorption, dough stability and dough softening) a flour are not limited to the Starch damage.
  • the protein component can also be changed; here is to think about an oxidative adhesive fortification, but also a damage of the Protein by shear and temperature effects is possible.
  • the fineness of Flour particles produced also play a role.
  • different Milling systems affect the above parameters in different way. In consequence, that means that one Grinding system the strength "selectively" damaged and at the same or even leads to a higher water absorption than another milling system damaging effects on other components, e.g. Proteins and Pentosans lead to lower dough stability and higher dough softening.
  • the inventive Agitator ball mill is possible, e.g. commercial baker's flour of the type 550 to change so that compared to the starting flour an increase in the Water absorption of significantly more than the previously known 10 percentage points is reached.
  • the water absorption by up to 29 percentage points increased compared to the starting flour.
  • Table 1 shows a comparison between different flours, grinded from the same starting flour by means of pin mill (type CW) and by means of a stirred ball mill (type ATR). At about the same registered specific energy and fineness, there are clear differences in water absorption and starch damage in favor of the ground in the agitator ball mill flour. Even with significantly higher enlisted energy, the water-picking effect of the pin mill can not approach that of the ball mill. Effects of pin mill and ball mill treatment Starting flour. pin mill 1 ball mill 1 pin mill 2 ball mill 2 spec.
  • Fig. 1 shows the inventive stirred ball mill
  • Fig. 2 shows a plant scheme with continuous grinding
  • 3 shows a plant scheme with Kreislaufmahlung.
  • FIGS. 4 to 6 show the evaluations of the test results in FIG Dough stability diagrams (FIG. 4), the damaged starch (FIG Teigerweichung ( Figure 6) for test series each in an inventive Agitator ball mill (Alpine ATR) with steel balls and aluminum oxide balls (Ceramics), and a comparative test series on a pin mill (Alpine CW) According to the state of the art.
  • the mill is a continuous or discontinuous, ie batchwise dry agitator ball mill.
  • the agitator ball mill 11 is driven by a drive unit consisting of motor 7, clutch 8 and bevel gear 9 , which is arranged on a bracket 10 .
  • the drive energy of the motor 7 is introduced via the clutch 8 and the angle gear 9 in the agitator shaft 5 and transferred as grinding energy through the attached to the agitator shaft 5 agitators 6 in the foundry container 1 bed of ground material and grinding balls.
  • the stress of the ground material for comminution in the stirred ball mill 11 takes place in a complex manner by a combination of pressure, shock, shear and shear between the grinding balls. These have a size of preferably less than 7 mm, usually between 1 and 5 mm. Although even smaller grinding balls would be advantageous from a process engineering point of view (higher number of contact points), smaller balls than 1 mm are not used because economic aspects speak against it.
  • the grinding balls must be separated from the material to be ground in a separating stage following the grinding, for example in a screening machine 14 (FIGS. 2 and 3).
  • a screening machine 14 For the separation of very fine grinding balls, however, very large, fine-meshed screen surfaces are required, which are very expensive and therefore not very economical.
  • the vertical grinding vessel 1 which has a tapered lower part 2 of material to be ground and grinding balls, starting from the mill inlet 3 in the direction of the mill outlet 4 flows through evenly, with one at the end of the tapered lower part 2 of the grinding vessel 1 is a horizontal discharge screw 12 is arranged to control the residence time of the material in the grinding vessel 1 .
  • the speed of the discharge screw 12 is variably adjustable via an adjustable worm drive 13 and thus the throughput through the mill in wide ranges adjustable.
  • the speed of the agitator shaft 5 is variably adjustable via the variable motor 7 .
  • the agitator shaft and discharge screw speed determine the specific energy (kWh / t) entered into the material to be ground.
  • the material to be ground can either be placed directly on the agitator ball mill 11 , or it is - as shown - abandoned from a Mahlgutvorrat 25 via a feed screw 26 in the bucket elevator 23 .
  • the flour treated in a passage in the agitator ball mill 11 is fed by the screw discharge 12 from the lower reaches of the agitator ball mill 11 coming the sieving machine 14 and separated into a fine fraction and a coarse fraction.
  • the fine fraction is tapped off directly at the outlet material outlet 18 and represents the end product.
  • the coarse fraction consists of the balls and is returned to the collecting container 15 .
  • the balls from the collecting container 15 are combined with the newly abandoned grinding material from the ground stock 25 in the area of the bucket elevator 23 and conveyed through the bucket elevator 24 into the agitator ball mill 11 .
  • the material to be ground is first transported from a Mahlgutvorrat 25 via a feed screw 26 in the intermediate container 19 .
  • the newly added ground material is mixed in the intermediate container with recirculated coarse material and fed via a feed screw 27 via the bucket elevator 23 to the bucket elevator 24 .
  • the abandoned ground material mixture passes through the bucket elevator 24 to the mill inlet 3 of the agitating ball mill 11.
  • the flour treated in the agitating ball mill 11 is fed to the screening machine 14 after the screw discharge 12 from the underflow of the agitating ball mill 11 and into a flour fraction and a ball fraction separately.
  • the ball is again fed to the collecting tank 15 , from here the balls as well as the combined with the recirculated coarse material in the intermediate container 19 new ground material in the bucket elevator 23 of the bucket elevator 24 are promoted.
  • the flour fraction is fed coming from the screening machine 14 by means of conveying air 17 an air classifier 16 and separated there into a fine and a coarse flour fraction.
  • the coarse flour fraction is fed via the coarse material line 28 and the return screw 29 to the intermediate container 19 .
  • the air required for air classification is generated by the blower 22 and at the same time conveying air 17 for the sieved on the screening machine 14 Kreislaufgut.
  • the fine flour fraction is guided together with the classifying air into the filter 20 , deposited there and is discharged via the product outlet 21 .

Description

Grundlage der Erfindung:
Die Erfindung betrifft Weizenmehle zur Teigbereitung für die bäckerische Anwendung aber auch für andere Anwendungen innerhalb und außerhalb des Lebensmittelgewerbes, ein Verfahren zu der Herstellung dieser Weizenmehle und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Bei der Teigbereitung wird einem Mehl soviel Wasser hinzugefügt, dass ein plastischer, trockener, gut verarbeitungsfähiger Teig entsteht. Die dazu notwendige Wasserzugabe wird in Prozent bezogen auf die Ausgangsmenge Mehl angegeben und als Wasseraufnahme (WA) bezeichnet. Die objektive Messung der Wasseraufnahme erfolgt im sogenannten Brabender-Farinographen nach der international anerkannten Methode ICC-Standard Nr. 115/1. Die Summe aus der Wasseraufnahme in Prozent und der zugrundeliegenden Mehlmenge (mit 14% Feuchte), letztere beträgt stets 100%, wird als Teigausbeute (TA) bezeichnet.
Weitere im Farinographen gemessene Parameter, die zur Beurteilung der Qualität eines Mehl dienen, sind die Teigstabilität und die Teigerweichung. Die Teigstabilität wird in Minuten gemessen und ist die Zeit beginnend mit dem Erreichen von 500 Brabender-Farinogrammeinheiten bis zum Abfallen unter 500 Brabender-Farinogrammeinheiten. Die Teigerweichung wird in Brabender-Farinogrammeinheiten (FE) gemessen, als Differenz zwischen 500 Brabender-Farinogrammeinheiten und dem Wert an Brabender-Farinogrammeinheiten 12 Minuten nach Beginn des Abfalls unter 500 Brabender-Farinogrammeinheiten.
Eine hohe Wasseraufnahme bzw. Teigausbeute eines Mehls ist für bäckerische Anwendungen zunächst deshalb wichtig, weil sie bezogen auf das eingesetzte Mehl hohe Gebäckausbeuten erlaubt.
Weil Mehl in den letzten Jahren ein eher preiswerter Rohstoff geworden ist und deshalb die erzielbare Gebäckausbeute in ihrer Bedeutung zurückgegangen ist, haben andere Vorteile, die sich aus einer erhöhten Wasseraufnahme ergeben, deutlich an Bedeutung gewonnen.
Vorteile für den Endverbraucher sind etwa ein deutlich besserer Geschmack der Gebäcke, eine bessere Lockerung, damit verbunden ein größeres Volumen, eine verlängerte Frischhaltung und Verzögerung des Altbackenwerdens, damit längere Haltbarkeit bzw. Verzehrfähigkeit. Auch pasteurisiertes Schnittbrot, das durch den Pasteurisationsvorgang Krumenfeuchtigkeit und damit Geschmacksqualität verliert, profitiert von einer möglichst hohen Feuchtigkeit in der Krume, mit der der Feuchtigkeitsverlust vorkompensiert wird.
Für die Verwender im Backgewerbe bringt die erhöhte Wasseraufnahmefähigkeit der Mehle, wenn die gleiche Teigausbeute wie bei einem anderen Mehl angewandt wird, trockenere, weniger klebende Teige. Bei Laugenbrezeln ist es z.B. wichtig, einen festen Teig zu verwenden, der beim Brezelschlingen und beim darauf folgenden Belaugen formstabil ist. Dies wird normalerweise durch eine geringere Wasserschüttung erreicht mit der Folge einer unbefriedigenden Frischhaltung der gebackenen Brezel. Eine erhöhte Wasseraufnahme des Mehls trägt beiden Notwendigkeiten (Teigfestigkeit und gute Frischhaltung des Gebäcks) Rechnung und macht einen Kompromiss überflüssig. Weiter können in die Teigrezeptur bestimmte Bestandteile (Schrote, Ölsamen, getrocknete Früchte u.ä.) eingebracht werden, ohne dass eine zu trockene Gebäckkrume resultiert. Diese Bestandteile müssen normalerweise erst mit Wasser vorquellen (in Form eines sog. Quell- oder Brühstücks), bevor sie dem Teig zugefügt werden können.
Für bestimmte Backwaren (z.B. Ciabatta) ist eine sehr hohe Teigausbeute nötig, um sie in optimaler Qualität herzustellen. Die Verarbeitung solcher Teige ist in der Vergangenheit nur von Hand möglich gewesen; seit neuem kann sie auch mit speziellen Maschinen erfolgen, deren teigberührende Flächen mit einer Anti-Haft-Beschichtung versehen sind und deren Elemente zur Portionierung und Förderung des Teiges diesen mechanisch nur minimal beanspruchen. Bei Teigen mit hohem Wassergehalt, die trotzdem trocken und stabil sind, können auch die üblichen und regelmäßig im Backgewerbe vorgehaltenen Anlagen verwendet werden.
Neuere Anwendungen erfordern eine möglichst hohe Wasseraufnahme der Teige. So gibt es inzwischen ein Verfahren zur Vakuumkühlung von vorgebackenem Brot, das diesem natürlich einen gewissen Wasseranteil entzieht und in der Konsequenz zu trockenerem Brot führt, wenn der Wasserverlust nicht vorkompensiert wird.
In Anbetracht dieser Situation, die prinzipiell schon sehr lange so besteht, ist bereits versucht worden, Mehle mit einer erhöhten Wasseraufnahme herzustellen. Es ist auch bekannt, dass die Wasseraufnahme eines Mehles überwiegend durch seine Inhaltsstoffe Protein, Pentosan und beschädigte Stärke bestimmt wird.
Stand der Technik: Aus der GB-A-1 265 735 ist eine Rührwerkskugelmühle mit einem doppelwandigen wassergekühlten Gehäuse bekannt.
Das britische Patent Nr. 1,108,911 beschreibt ein Verfahren, bei dem sich Mehle mit hohem Anteil an beschädigter Stärke ergeben. Prinzipiell eignen sich zur Beschädigung der Stärke Walzenstühle. Bei der üblichen Herstellung von "hellem" Mehl wird aber zunächst nicht eine Stärkebeschädigung, sondern eine energetisch günstige und effektive Abtrennung der Schalenbestandteile angestrebt, mit dem Ziel, ein mineralstoffarmes Mehl mit möglichst hoher Ausbeute bei entsprechend geringem Anteil an möglichst mineralstoffreicher Kleie und Nachprodukten zu gewinnen. Zur Erhöhung der ohnehin schon gegebenen Stärkebeschädigung wird bei diesem Mahlprozess die Walzengeschwindigkeit verändert. Die Relativgeschwindigkeit der Walzen eines Walzenpaares zueinander (Voreilung) wird erhöht, der Walzenspalt wird verkleinert, der Anpressdruck der Walzen wird erhöht. Weiter werden statt Glattwalzen angeraute Walzen und Riffelwalzen verwendet, deren Riffelung und Anstellwinkel modifiziert sind. Es werden dabei extrem hohe Walzenrelativgeschwindigkeiten (Voreilung 1:8 bis 1:80) angegeben, wobei der Riffelungskonstellation eine große Bedeutung zukommt.
Die deutsche Auslegeschrift DE-AS 26 22 748 betrifft ein Verfahren, mit dem sich durch eine Verdichtung eines Roggenmehls um mindestens 10 Prozent, gefolgt von einer Zerkleinerung des verdichteten Guts, eine Verbesserung der Backeigenschaften des Mehls und der Frischhalteeigenschaften des daraus herzustellenden Backgutes erreichen lässt. Dabei wird die Wasseraufnahme eines Roggenmehls erheblich erhöht. Die Anwendung des Verfahrens auf Weizenmehle wirkt sich laut der dortigen Offenbarungen in ähnlicher Weise aus. Die erzielte Wirkung beschränkte sich aufgrund der Veränderung des Proteins und die daraus resultierende Verbesserung der Klebereigenschaften auf eine Erhöhung des Gebäckvolumens. Angaben über die Wasseraufnahme von unbehandelten und behandelten Weizenmehlen sind nicht offenbart, auch Werte für die angenommene Stärkebeschädigung liegen weder für Weizen- noch für Roggenmehle vor. Die entscheidende Wirkung dieses Verfahrens liegt neben der Druckerhöhung in der gleichzeitigen Temperaturerhöhung des Gutes während des Vermahlungsprozesses. Der Hinweis auf eine Keimreduzierung um mehr als zwei Zehnerpotenzen zeigt eine Temperatur an, die bereits zu Pasteurisationseffekten führt. Daraus erklärt sich eine thermische Enzyminaktivierung und gleichzeitig eine beginnende Stärkeverkleisterung, die beide zu der beobachteten erhöhten Wasseraufnahme führen.
Das europäische Patent EP 0 919 294 B1 beschreibt eine trockene Rührwerkskugelmühle zur Verarbeitung von Cerealienmehlen. Dort kommt es bei den angewandten Bedingungen nicht zu einer Schädigung der Stärke. Die dort beabsichtigte Aufgabe ist die Ablösung des Proteins von den Stärkekörnern, was mit sehr hoher Effektivität erreicht wird. Die Proteine lassen sich durch eine nachgeschaltete Sichtung in hoher Anreicherung abtrennen.
Dieser Stand der Technik verweist auch darauf, dass die Verwendung von Prallmühlen zur Zerlegung der Mehlteilchen in Stärkekörnchen und Proteinkomponenten bekannt ist, wobei es durch irreversible Verformungen an den Stärkekörnchen zu einer Beschädigung kommt. Typenmehle aus der Prallvermahlung weisen jedoch eine niedrigere Stärkebeschädigung auf, als die entsprechenden Mehle aus der Walzenstuhlvermahlung, obwohl sie feiner sind. Selbst mit hohem Energieaufwand lässt sich mit diesen Mühlen eine nennenswerte Stärkebeschädigung nicht erreichen. Durch die Prallvermahlung von Mehl, das im Walzenstuhlverfahren hergestellt wurde, wird eine Erhöhung der Wasseraufnahme von max. 10 Prozent gegenüber der Wasseraufnahme des Ausgangsmehles erreicht.
Ein weiteres Verfahren ist aus der GB 474 359 A bekannt.
Nachteile im Stand der Technik:
Zahlreiche Backbetriebe, vor allem aber Fertigmehlhersteller, setzen verschiedene Quellstoffe ein, um eine Erhöhung der Wasseraufnahme über die durch den natürlichen Rohstoff Mehl bisher gegebenen Grenzen hinaus zu erreichen. Verwendet werden neben Quellmehlen aus unterschiedlichen Getreidearten Quellstärken und andere pflanzliche Hydrokolloide, wie etwa die Zusatzstoffe E 412 Guarkernmehl, E 411 Johannisbrotkernmehl, E 401 Natriumalginat.
Mit dem Einsatz dieser Stoffe geht eine "Verdünnung" des backwirksamen Getreideeiweißes (Kleber, Gluten) einher, die durch getrennten Zusatz von getrocknetem Vitalkleber ausgeglichen werden muss. Statt Vitalkleber können auch proteinreiche Mehle, die z.B. durch das Verfahren gemäß EP 0 919 294 B1 gewonnen wurden, in der Mischung verwendet werden. Diese Verfahrensweisen führen regelmäßig zu erhöhten Kosten, zu größerem logistischen Aufwand und zu einer verlängerten Zutatenliste, in der die verwendeten Zusatzstoffe gegebenenfalls kenntlich gemacht werden müssen.
Es ist bekannt, dass allgemein ein Zusammenhang besteht zwischen der Stärkebeschädigung und der Wasseraufnahme. Prinzipiell ist eine hohe Wasseraufnahme gewünscht, eine sehr hohe Stärkebeschädigung kann jedoch auch zu negativen Effekten führen. Dies sind etwa nachlassende Teige, geringes Brotvolumen, grobe Porung. Derartige unerwünschte Effekte ergeben sich, unabhängig von der Stärkebeschädigung, auch dann, wenn die Erhöhung der Wasseraufnahme durch sehr feine Vermahlung von Weizenmehlen aus weichen Weizen erreicht wird. Das schnell aufgenommene Wasser wird im Laufe der Teigknetung nicht gehalten, so dass sich klebrige Teige mit schlechtem Stand ergeben.
Aufgabe und Lösung der Erfindung:
Die Erfindung betrifft ein neuartiges Weizenmehl, das ausgehend von einem normalen, mittels eines üblichen Walzenstuhl-Vermahlungsverfahrens gewonnenen Weizenmehl mit einem ebenfalls als Erfindung beanspruchten Verfahren so modifiziert wurde, dass es gegenüber dem Ausgangsmehl eine um mehr als 10 Prozentpunkte erhöhte Wasseraufnahme aufweist, wobei die Teigstabilität und die Teigerweichung des daraus hergestellten Teiges gegenüber den entsprechenden Werten des Teiges aus dem Ausgangsmehl nicht nennenswert negativ beeinflusst bzw. sogar verbessert werden.
Mit den erfindungsgemäßen Mehlen lassen sich außerordentlich komfortabel die Aufgaben lösen, die eingangs beschrieben wurden: Ersatz von Quellmehlen, Quellstärken und Hydrokolloiden aus dem Zusatzstoffkatalog und Realisierung aller genannter Vorteile für Verbraucher, Weiterverarbeiter im Backgewerbe und Vorlieferanten (Fertigmehl- und Backmittelhersteller).
Bei den erfindungsgemäßen Mehlen sind auch Teige mit hoher Teigausbeute, also hohem Wassergehalt, noch stabil und kleben nicht, so dass sie trotz des Einsatzes der allgemein üblichen Aufbereitungsanlagen zu einem optimalen Gebäck verarbeitet werden können.
Beschreibung der Erfindung:
Die Einflüsse, die durch den Vermahlungsvorgang auf die im Farinographen gemessenen Parameter (Wasseraufnahme, Teigstabilität und Teigerweichung) eines Mehls ausgeübt werden, beschränken sich nicht auf die Stärkebeschädigung. Auch die Proteinkomponente kann verändert werden; hier ist etwa an eine oxidative Kleberstärkung zu denken, aber auch eine Schädigung des Proteins durch Scher- und Temperatureffekte ist möglich. Die Feinheit der erzeugten Mehlpartikel spielt auch eine Rolle. Unterschiedliche Vermahlungssysteme beeinflussen die oben angeführten Parameter in unterschiedlicher Weise. In der Konsequenz heißt das, dass ein Vermahlungssystem die Stärke "selektiv" beschädigt und zur gleichen oder sogar zu einer höheren Wasseraufnahme führt, als ein anderes Vermahlungssystem, bei dem schädigende Einflüsse auf andere Komponenten, wie z.B. Proteine und Pentosane zu geringerer Teigstabilität und höherer Teigerweichung führen.
Zwar findet bei der bekannten Walzenstuhlvermahlung ein Quetschvorgang statt, höhere Stärkebeschädigungen erfordern jedoch neben hohen Anpressdrücken offenbar auch Schereinflüsse, die durch eine Erhöhung der Relativgeschwindigkeit erreicht werden. Als Folge sind die bereits diskutierten Schädigungen möglich, die weitgehend auf thermische Probleme zurückzuführen sind.
Es wurde gefunden, dass eine Behandlung der Mehle in einer trockenen Rührwerkskugelmühle die Wasseraufnahme wesentlich zu erhöhen vermag. Auch die Werte der Stärkebeschädigung, gemessen nach der international anerkannten Methode ICC-Standard Nr. 164, liegen immer, zum Teil um mehr als 8 Prozentpunkte, deutlich höher als die des Ausgangsmehles. Überraschenderweise geht die resultierende Wasseraufnahmeerhöhung aus der Behandlung in einer trockenen Rührwerkskugelmühle nicht mit den sonst bei anderen Mahlverfahren beobachteten Nachteilen (Verringerung der Teigstabilität und Erhöhung der Teigerweichung) einher.
Die Verwendung einer Rührwerkskugelmühle erlaubt bei der erfindungsgemäßen Aufgabenstellung eine hohe Wasseraufnahme bei hohen spezifischen Energieeinträgen zu erzielen, ohne dass die bekannten Nachteile auftreten. Indem die Temperatur des behandelten Mehls während der Mahlung unter 60°C, vorzugsweise zwischen 30°C und 50°C, gemessen am Austritt aus der Rührwerkskugelmühle, gehalten wird, ist eine thermische Schädigung des Proteins und der weiteren Inhaltsstoffe ausgeschlossen. Bei sehr hohem Energieeintrag kann sinnvollerweise eine direkte oder indirekte Kühlung der Mahlkugeln vorgenommen werden, beispielsweise mit Luft, flüssigem Stickstoff oder auch flüssigem oder festem Kohlendioxid. Tatsächlich wurde gefunden, dass bei den meisten Betriebsbedingungen eine Luftkühlung der Kugeln ausreicht, wobei schon durch die Erhöhung der im Kugelreservoir vorgehaltenen Menge an Kugeln eine Verlängerung der Auskühlzeit erreicht wird.
Überraschenderweise zeigte sich, dass es mit der erfindungsgemäßen Rührwerkskugelmühle möglich ist, ein z.B. handelsübliches Bäckermehl der Type 550 so zu verändern, dass gegenüber dem Ausgangsmehl eine Erhöhung der Wasseraufnahme von deutlich mehr als den bisher bekannten 10 Prozentpunkten erreicht wird. Ohne weiteres wird durch Einbringen der entsprechenden spezifischen Energie die Wasseraufnahme um bis zu 29 Prozentpunkten gegenüber dem Ausgangsmehl erhöht.
Erläuterung der Zeichnungen:
Diagramm 1 zeigt deutlich auf, dass im untersuchten Bereich die eingetragene spezifische Energie sehr gut linear mit der resultierenden Wasseraufnahme des Mehls korreliert (R=0,96). Ohne Schwierigkeiten lassen sich mit verstärktem Rührerantrieb und einer zusätzlichen Kugelkühlung oder einer mehrfachen Passagenbehandlung noch wesentlich höhere Wasseraufnahmen realisieren.
Figure 00090001
Dabei ist der Charakter der Kugelvermahlung, nicht der spezifische Energieeintrag und auch nicht die Feinheit des resultierenden Mehls entscheidend für das erfindungsgemäße Verfahren. Tabelle 1 zeigt einen Vergleich zwischen verschiedenen Mehlen, ermahlen aus dem gleichen Ausgangsmehl mittels Stiftmühle (Typ CW) und mittels einer Rührwerkskugelmühle (Typ ATR). Bei etwa gleicher eingetragener spezifischer Energie und Feinheit zeigen sich deutliche Unterschiede in Wasseraufnahme und Stärkebeschädigung zugunsten des in der Rührwerkskugelmühle vermahlenen Mehls. Selbst bei deutlich höherer eingetragener Energie kann der die Wasseraufnahme erhöhende Effekt der Stiftmühle nicht annähernd den der Kugelmühle erreichen.
Effekte von Stiftmühlen- und Kugelmühlenbehandlung
Ausgangsmehl. Stiftmühle 1 Kugelmühle 1 Stiftmühle 2 Kugelmühle 2
spez. Energie (kWh/t) - 82,3 86,3 183,5 132,2
D 10 (µ) 13,3 6,4 5,3 4,0 4,9
D 50 (µ) 64,7 28,5 21,7 17,4 21,3
D 90 (µ) 174,0 98,8 53,7 47,8 48,8
Wasseraufnahme (%) 59,2 61,6 80,3 65,1 88,3
Stärkebeschädigung (%) 6,1 8,0 9,9 11,4 12,7
Bei der weiteren Auswertung der Farinogramme zeigten die Teige der in der Kugelmühle verarbeiteten Mehle mit dem deutlich veränderten Mehl/Wasser-Verhältnis (max. Differenz: 100:59 zu etwa 100:88) keine erheblichen Änderungen, d.h. Verschlechterung der Teigstabilität und der Teigerweichung gegenüber dem Teig aus dem Ausgangsmehl. Die erhöhte Teigerweichung bei verschiedenen Versuchen hängt regelmäßig mit einer durch die Bestimmungsmethode vorgegebenen längeren Knetzeit in diesen Fällen ab. Interpretationen des Parameters Teigerweichung haben dies ggf. zu berücksichtigen.
Ein weiterer Versuch zur Erhöhung der Wasseraufnahme (und der Stärkebeschädigung) eines Mehls ging von einem Mehl aus, das aus einer Weizenmischung mit einem 50%igen Anteil an sehr hochwertigem sogenanntem E-Weizen (Sorte "Bussard") ermahlen wurde. Hier wurde allerdings nicht im "Durchlauf" mit der Kugelmühle ATR gemahlen, sondern in einem Kreislauf, aus dem das Feingut mittels eines Feinstsichters ATP ausgeschleust wurde. Ausgangsmehl und ausgeschleustes Feinmehl wiesen die in Tabelle 2 dargestellten Werte auf:
Ausgangsmehl behandeltes Mehl
Feuchte (%) 15,0 9,6
Protein (%) 12,7 12,5
Far.-Wasseraufnahme (%) 59,6 79,8
Far.-Teigstabilität (min.) 10,7 17,6
Far.-Teigerweichung (BE) 46,0 -16,0
beschädigte Stärke ICC 164 7,2 8,8
Obwohl der Erfindungsgegenstand durch die erreichte Erhöhung der Wasseraufnahme charakterisiert wird, sind auch die erreichten Stärkebeschädigungen bestimmt worden und zwar nach der Standardmethode ICC-Standard 164 (Bestimmung des Gehalts an beschädigter Stärke mittels des Enzym-Kits der Firma Megazym). Diese Methode wird voraussichtlich künftig wegen ihrer schnellen, bequemen Durchführung und den leicht verfügbaren standardisierten Reagenzien die international am meisten angewandte sein, so dass die damit gewonnenen Werte zum Quervergleich mit anderen Untersuchungen dienen können.
Detaillierte Erklärung der Ausführungsformen, Beispiele:
In den Zeichnungen gemäß Figuren 1 bis 3 ist die Erfindung an Hand von Ausführungsbeispielen schematisch erläutert. Fig. 1 zeigt die erfindungsgemäße Rührwerkskugelmühle; Fig.2 zeigt ein Anlagenschema mit Durchlaufmahlung; Fig.3 zeigt ein Anlagenschema mit Kreislaufmahlung.
Die Figuren 4 bis 6 zeigen die Auswertungen der Versuchsergebnisse in Diagrammen für die Teigstabilität (Fig.4), die beschädigte Stärke (Fig.5) und die Teigerweichung (Fig.6) für Versuchsreihen jeweils in einer erfindungsgemäßen Rührwerkskugelmühle (Alpine ATR) mit Stahlkugeln und mit Aluminiumoxidkugeln (Keramik), sowie eine Vergleichsversuchreihe auf einer Stiftmühle (Alpine CW) nach dem Stand der Technik.
Fig.1 zeigt eine Rührwerkskugelmühle vom Typ ATR der Hosokawa Alpine AG & Co. OHG. Die Mühle ist eine kontinuierlich oder diskontinuierlich d.h. batchweise betreibbare trockene Rührwerkskugelmühle. Die Rührwerkskugelmühle 11 wird über eine Antriebseinheit bestehend aus Motor 7, Kupplung 8 und Winkelgetriebe 9 angetrieben, welche auf einer Konsole 10 angeordnet ist.
Die Antriebsenergie des Motors 7 wird über die Kupplung 8 und das Winkelgetriebe 9 in die Rührwerkswelle 5 eingeleitet und als Mahlenergie über die auf der Rührwerkswelle 5 befestigten Rührorgane 6 in die im Mahlgefäß 1 befindliche Schüttung aus Mahlgut und Mahlkugeln übertragen. Die Beanspruchung des Mahlgutes zur Zerkleinerung in der Rührwerkskugelmühle 11 erfolgt in komplexer Weise durch eine Kombination von Druck, Schlag, Schub und Scherung zwischen den Mahlkugeln. Diese haben eine Größe von vorzugsweise weniger als 7 mm, meist zwischen 1 und 5 mm. Obwohl noch kleinere Mahlkugeln aus verfahrenstechnischer Sicht vorteilhaft wären (höhere Zahl von Kontaktstellen), werden kleinere Kugeln als 1 mm nicht verwendet, da wirtschaftliche Aspekte dagegen sprechen. Die Mahlkugeln müssen nämlich in einer der Mahlung nachfolgenden Trennstufe z.B. in einer Siebmaschine 14 (Fig.2 und Fig.3) vom Mahlgut abgetrennt werden. Zur Abtrennung von sehr feinen Mahlkugeln sind jedoch sehr große, feinmaschige Siebflächen erforderlich, die sehr teuer und damit wenig wirtschaftlich sind.
Bei kontinuierlicher Arbeitsweise der Rührwerkskugelmühle 11 wird das vertikale Mahlgefäß 1, das einen konisch zulaufenden unteren Teil 2 aufweist von Mahlgut und Mahlkugeln ausgehend vom Mühleneinlass 3 in Richtung des Mühlenauslasses 4 gleichmäßig nach unten durchströmt, wobei eine am Ende des konisch zulaufenden unteren Teils 2 des Mahlgefäß 1 eine horizontale Austragsschnecke 12 angeordnete ist, um die Verweilzeit des Gutes in dem Mahlgefäß 1 zu steuern. Die Drehzahl der Austragsschnecke 12 ist über einen regelbaren Schneckenantrieb 13 variabel einstellbar und somit der Durchsatz durch die Mühle in weiten Bereichen regelbar. Die Drehzahl der Rührwerkswelle 5 ist über den regelbaren Motor 7 variabel einstellbar. Die Rührwerkswellen- und Austragssschneckendrehzahl bestimmen die in das Mahlgut eingetragene spezifische Energie (kWh/t).
Da die eingetragene Energie zu einem großen Teil in Wärme umgesetzt wird, erfahren Mahlgut und Kugeln selbst bei einem einzigen Durchgang durch die Rührwerkskugelmühle 11 eine deutliche Temperaturerhöhung. Um die Temperatur in der Mühle auf einem niedrigen Niveau zu halten, ist zum einen das Mahlgefäß 1 doppelwandig ausgeführt und von Kühlwasser umströmt und zum anderen werden die Kugeln nach Verlassen und vor dem erneuten Eintritt in die Rührwerkskugelmühle 11 gekühlt. Im einfachsten Fall reicht eine Luftkühlung während des Kugeltransports aus um die Kugeln ausreichend abzukühlen. Wirkungsvoller ist es jedoch, die Kugeln im Sammelbehälter 15 länger verweilen zu lassen und den Sammelbehälter 15 von Kaltluft durchströmen zu lassen. Bei besonders hoher Anforderung an die Kälteleistung können statt Luft andere Kälteträger wie z.B. flüssiger Stickstoff (LN2) oder Trockeneis (CO2) im Sammelbehälter 15 zugemischt werden.
Bei der kontinuierlichen Betriebsweise der Rührwerkskugelmühle 11 kann unterschieden werden zwischen Durchlaufmahlung, wie in Fig. 2 dargestellt und Kreislaufmahlung, wie in Fig. 3 dargestellt. In beiden Fällen werden die Kugeln kontinierlich über die Rührwerkskugelmühle 11, der Austragsschnecke 12, die Siebmaschine 14, den Sammelbehälter 15 und das Becherwerk 24 im Kreislauf gefördert.
Im Falle der Durchlaufmahlung von Fig. 2, kann das Mahlgut entweder direkt auf die Rührwerkskugelmühle 11 aufgegeben werden, oder es wird - wie dargestellt ist - aus einem Mahlgutvorrat 25 über eine Aufgabeschnecke 26 in den Becherwerksfuß 23 aufgegeben. Zusammen mit den Kugeln aus dem Sammelbehälter 15 gelangt das aufgegebene Mahlgut über das Becherwerk 24 an den Mühleneinlaß 3 der Rührwerkskugelmühle 11. Das in einem Durchgang in der Rührwerkskugelmühle 11 behandelte Mehl wird nach dem Schneckenaustrag 12 vom Unterlauf der Rührwerkskugelmühle 11 kommend der Siebmaschine 14 aufgegeben und in eine Feinfraktion und eine Grobfraktion getrennt. Die Feinfraktion wird direkt am Durchlaufgut-Auslass 18 abgegriffen und stellt das Endprodukt dar. Die Grobfraktion besteht aus den Kugeln und wird wieder dem Sammelbehälter 15 zugeführt. Die Kugeln aus dem Sammelbehälter 15 werden mit dem neu aufzugebenden Mahlgut aus dem Mahlgutvorrat 25 im Bereich des Becherwerksfuß 23 zusammengeführt und über das Becherwerk 24 in die Rührwerkskugelmühle 11 gefördert.
Bei der Kreislaufmahlung von Fig. 3, wird das Mahlgut zunächst aus einem Mahlgutvorrat 25 über eine Aufgabeschnecke 26 in den Zwischenbehälter 19 transportiert. Das neu hinzugeführte Mahlgut wird im Zwischenbehälter mit rückgeführtem Grobgut vermischt und über eine Zuführschnecke 27 über den Becherwerksfuß 23 dem Becherwerk 24 zugeführt. Zusammen mit den Kugeln aus dem Sammelbehälter 15 gelangt das aufgegebene Mahlgutgemisch über das Becherwerk 24 an den Mühleneinlaß 3 der Rührwerkskugelmühle 11. Das in der Rührwerkskugelmühle 11 behandelte Mehl wird nach dem Schneckenaustrag 12 vom Unterlauf der Rührwerkskugelmühle 11 kommend der Siebmaschine 14 aufgegeben und in eine Mehlfraktion und eine Kugelfraktion getrennt. Die Kugelfraktion wird wieder dem Sammelbehälter 15 zugeführt, von hier werden die Kugeln ebenso wie das mit dem zurückgeführten Grobgut im Zwischenbehälter 19 vereinigte neue Mahlgut in den Becherwerksfuß 23 des Becherwerks 24 gefördert.
Die Mehlfraktion wird kommend von der Siebmaschine 14 mit Hilfe von Förderluft 17 einem Windsichter 16 zugeführt und dort in eine feine und eine grobe Mehlfraktion getrennt. Die grobe Mehlfraktion wird über die Grobgutleitung 28 und die Rückführschnecke 29 dem Zwischenbehälter 19 zugeführt. Dadurch wird das noch nicht ausreichend gemahlene grobe Mahlgut dem Kreislaufprozess wieder zugeführt. Die zur Windsichtung erforderliche Luft wird erzeugt vom Gebläse 22 und ist gleichzeitig Förderluft 17 für das an der Siebmaschine 14 abgesiebte Kreislaufgut. Die feine Mehlfraktion wird zusammen mit der Sichtluft in das Filter 20 geführt, dort abgeschieden und wird über den Produktauslass 21 ausgetragen.
Bezugszeichenliste:
1
Mahlgefäß
2
konischer Teil
3
Mühleneinlass
4
Mühlenauslass
5
Rührwerkswelle
6
Rührorgane
7
Motor
8
Kupplung
9
Winkelgetriebe
10
Konsole
11
Rührwerkskugelmühle
12
Austragsschnecke
13
Schneckenantrieb
14
Siebmaschine
15
Sammelbehälter
16
Windsichter
17
Förderluft
18
Durchlaufgut-Auslass
19
Zwischenbehälter
20
Filter
21
Produktauslass
22
Gebläse
23
Becherwerksfuß
24
Becherwerk
25
Mahlgutvorrat
26
Aufgabeschnecke
27
Zuführschnecke
28
Grobgutleitung
29
Rückführschnecke

Claims (16)

  1. Verfahren zur Behandlung von Weizenmehlen durch trockene Vermahlung eines Ausgangsmehls zur Erhöhung der Wasseraufnahmefähigkeit dadurch gekennzeichnet, dass die Vermahlung in einer trockenen Rührwerkskugelmühle unter Eintrag von 20 bis 300 kWh Mahlenergie pro Tonne Ausgangsmehl bei einer Temperatur des Mehles von weniger als 60°C durchgeführt wird, wodurch eine Erhöhung der Wasseraufnahmefähigkeit von mehr als 10 Prozentpunkten gegenüber dem Ausgangsmehl erreicht wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhöhung der Wasseraufnahmefähigkeit zwischen 10 und 40 Prozentpunkten gegenüber dem Ausgangsmehl beträgt.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Weizenmehle in der Rührwerkskugelmühle im Durchlauf vermahlen werden.
  4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Weizenmehle in der Rührwerkskugelmühle im Kreislauf vermahlen werden.
  5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Vermahlung bei einer Temperatur zwischen 30°C und 50°C durchgeführt wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Weizenmehle in der Rührwerkskugelmühle batchweise vermahlen werden.
  7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kühlmittel direkt dem Rührwerkskugelmühleninhalt zugegeben wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Rührwerkskugelmühle mit im Kreislauf geführten Mahlkugeln betrieben wird, die durch ein Kühlmittel gekühlt sind.
  9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlmittel Luft, flüssiger Stickstoff oder flüssiges/festes Kohlendioxid ist.
  10. Verfahren nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Rührwerkskugelmühle ein doppelwandiges wassergekühltes Gehäuse aufweist.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Rührwerkskugelmühle Mahlperlen aus Aluminiumoxid oder Stahl beinhaltet.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Mahlkugeln einen Durchmesser kleiner als 7 mm, vorzugsweise 1 mm bis 5 mm, aufweisen.
  13. Verfahren nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den Weizenmehlen um Mehle der Type 405 oder 550 handelt.
  14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Weizenmehl eine Wasseraufnahmefähigkeit von mehr als 70% und einen Gehalt an beschädigter Stärke von mehr als 8% aufweist.
  15. Verfahren nach Anspruch 13 dadurch gekennzeichnet, dass das Weizenmehl eine Wasseraufnahmefähigkeit von mehr als 70% und eine Teigstabilität von mehr als 1,3 min aufweist.
  16. Verfahren nach Anspruch 13 , dadurch gekennzeichnet, dass das Weizenmehl eine Wasseraufnahmefähigkeit von mehr als 70% und eine Teigerweichung von weniger als 130 Brabender-Farinogrammeinheiten aufweist.
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