Das Projektteam mit Industriepartnern. Foto: TH OWL/Nele Jantz.
So hören Forschende, was im Teig los ist
Wer selbst gern backt, kennt die Herausforderung: Auch wenn die Zutaten ähnlich sind, ist das Backergebnis nicht immer das gleiche. Gründe dafür können beispielsweise schwankende Eigenschaften der Rohstoffe sowie Vermischung der Zutaten, Gehzeit, Knetdauer, Teilen des Teigs und Backtemperatur sein. Schnell kann hier etwas daneben gehen. In der industriellen Bäckerei enden so bis zu zehn Prozent der Rohstoffe als Ausschuss und können nicht verkauft werden.
Ein Forschungsteam aus der Future Food Factory OWL der Technischen Hochschule Ostwestfalen-Lippe wirkt diesem Problem gemeinsam mit Industriepartnern entgegen und untersucht hierfür die Prozessschritte vom Teigmischen bis zum fertigen Brötchen. Die Herausforderungen sind groß: Teig ist weder richtig fest noch flüssig und nicht durchsichtig, er ist „viskoelastisch“. Es gibt es viele Wechselwirkungen zwischen den einzelnen Zutaten, die sich stark auf die Eigenschaften des Teiges auswirken.
Für eine moderne und sparsame Produktion müssen viele Daten direkt während des Produktionsprozesses gesammelt und ausgewertet werden. So kann man prüfen, ob die Produktion dadurch besser gesteuert werden kann. Das Team rund um Professor Dr. Björn Frahm aus dem Fachgebiet Biotechnologie und Seniorprofessor Dr. Ulrich Müller aus dem Fachgebiet Verfahrenstechnik untersuchte deshalb verschiedene Lösungen: Sie hören in den Teig hinein und werten das Backergebnis per 3D-Scan aus.
Projektmitarbeiter André Blome beschreibt das Vorgehen: „Das Geräusch des Kneters ändert sich leicht, wenn sich die Konsistenz des Teigs ändert. Für das menschliche Ohr ist das kaum wahrnehmbar, aber mit einem guten Mikrofon können wir das messen. Gleichzeitig nehmen wir auch Maschinendaten mit in unsere Beobachtungen auf. Beim Kneten des Hauptteigs messen wir beispielsweise auch den Energieverbrauch.“
Bei der abschließenden Beurteilung des fertigen Brötchens spielen dagegen optische Merkmale eine größere Rolle. Die Forschenden haben dafür selbst einen 3D-Scanner entwickelt, mit dem sie Bräunung, Form und Volumen des Teigstücks objektiv beurteilen können. Die Apparatur besteht aus einem Kasten mit einer Probenhalterung, einer guten Beleuchtung und einer Kamera mit einem weit schwenkbaren Arm. So kann das Brötchen in allen Details als 3D-Modell aufgenommen werden. „In der Regel bewerten heute noch Mitarbeitende die fertigen Brötchen – gerade in einer industriellen Großproduktion ist das aber ein sehr monotoner Arbeitsschritt“, so Blome.
Wie aber sieht es mit der Praxisrelevanz der Ergebnisse aus? Die Forschenden arbeiten dafür im vom Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt geförderten Projekt „qcBak3D“ gemeinsam mit Partnern aus der Industrie. Neben Dr. Oetker als Lebensmittel verarbeitenden Unternehmen sind auch WP Kemper als Anlagenbauer für Bäckereien, Anton Paar als Messtechnikunternehmen und Jungheinrich als IT-Spezialist an Bord. So ist sichergestellt, dass die Projektarbeiten anwendungsnah sind und die Lösungen für den Einsatz in der Industrie optimiert werden können.
Für Betriebe soll es damit in Zukunft möglich sein, Unregelmäßigkeiten schon im Prozess zu erkennen und schnell reagieren zu können. So kann Ausschuss vermieden werden – das schont Ressourcen und den Geldbeutel.
Pressemeldung: TH OWL
