Steigerung der Wasseraufnahmefähigkeit von Weizenmehl durch ...

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Steigerung der Wasseraufnahmefähigkeit von Weizenmehl 

durch Attritionsbehandlung 

J. Bode, Seevetal, O. Degant, Augsburg, und D. Schwechten, Konstanz 

1. Einleitung 

(Increase of water absorption of wheat flour by attrition treatment) 

Eine hohe Wasseraufnahme (WA) bzw. Teigausbeute eines Mehls war für bäckerische 

Anwendungen deshalb wichtig, weil sie bezogen auf das eingesetzte Mehl hohe Gebäckausbeuten 

erlaubt. Da Mehl in den letzten Jahren ein eher preiswerter Rohstoff geworden ist, haben jetzt aber 

andere Vorteile der erhöhten Wasseraufnahme deutlich an Bedeutung gewonnen. Vorteile für den 

Endverbraucher sind etwa ein deutlich besserer Geschmack der Gebäcke, eine bessere 

Lockerung, verbunden mit einem größeren Volumen, eine verlängerte Frischhaltung und eine 

Verzögerung des Altbackenwerdens, damit längere Haltbarkeit bzw. Verzehrsfähigkeit. 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, trocknere, 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. Quelloder 

Brühstücks), bevor sie dem Teig zugefügt werden können. Zahlreiche Backbetriebe, vor allem 

aber Fertigmehlhersteller, setzen verschiedene Quellstoffe ein, um zum o.a. Zweck eine Erhöhung 

der Wasseraufnahme über die durch den natürlichen Rohstoff Mehl bisher gegebenen Grenzen 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 kann. Statt Vitalkleber 

können auch besonders proteinreiche Mehle in der Mischung verwendet werden. Diese 

Verfahrensweisen führen regelmäßig zu erhöhten Kosten, zu größerem logistischen Aufwand und 

zu einer verlängerten Zutatenliste, in der ggf. die verwendeten Zusatzstoffe für den Verbraucher 

kenntlich gemacht werden müssen. 

Immer mehr neue Anwendungen erfordern eine möglichst hohe Wasseraufnahme der Teige. So 

gibt es inzwischen ein Verfahren zur Vakuumkühlung von vorgebackenem Brot (1), das diesem 

natürlich einen gewissen Wasseranteil entzieht und in der Konsequenz zu trocknerem Brot führt, 

wenn nicht auch hier der Wasserverlust vorkompensiert wurde. Für bestimmte Backwaren 

(Ciabatta u.ä.) ist eine sehr hohe Teigausbeute nötig, um sie in optimaler Qualität herzustellen. Die 

Aufarbeitung solcher Teige ist bisher nur von Hand möglich gewesen oder seit neuem mit 

gesondert zu beschaffenden Maschinen, deren teigberührende Flächen mit „Anti-Haft- 

Beschichtung“ versehen sind und deren Elemente zur Portionierung und Förderung des Teiges 

diesen mechanisch nur minimal beanspruchen (2). Bei Mehlen mit sehr hoher 

Wasseraufnahmefähigkeit sind auch Teige mit hoher Teigausbeute, also hohem Wassergehalt,

2 

noch stabil und kleben nicht, so daß sie trotz des Einsatzes der üblichen Aufbereitungsanlagen zu 

einem optimalen Gebäck verarbeitet werden können. 

2. Stand der Technik 

In Anbetracht dieser Situation, die prinzipiell schon sehr lange besteht, wenn vielleicht auch nicht 

in der oben dargestellten Ausprägung der letzten 10 Jahre, ist oft und intensiv versucht worden, 

Mehle mit einer erhöhten Wasseraufnahme herzustellen. Die Wasseraufnahme eines Mehls wird 

wesentlich durch seine Inhaltsstoffe Protein, Pentosane und beschädigte Stärke bestimmt. Dabei 

soll ein Teil Protein zwei Teile Wasser, ein Teil beschädigte Stärke ebenfalls zwei Teile Wasser 

und ein Teil Pentosan 10 Teile Wasser binden (3). Es versteht sich, daß diese Angabe nur eine 

Faustregel sein kann, die je nach Weizensorte und analytischer Bestimmungsmethode ggf. einer 

deutlichen Korrektur zu unterwerfen ist. Gehalte an Weizenprotein und Weizenpentosan im Mehl 

sind wohl langfristig züchterisch zu beeinflussen, aber wenn das Getreide beim Müller zur 

Verarbeitung ansteht, kann nur über eine Steigerung des Anteils an beschädigter Stärke die 

Wasseraufnahme erhöht werden. 

Sehr hohe Stärkebeschädigungen können auch zu negativen Effekten führen. Dies sind etwa 

nachlassende Teige, geringes Brotvolumen, grobe Porung. Derartige Effekte sind wohl aus 

verschiedenen Experimenten (4) bekannt; die praktische Müllerei kann Stärkebeschädigungen in 

der dafür notwendigen Größenordnung bisher jedoch nicht darstellen. Zu unterscheiden von der 

WA-Erhöhung durch Stärkebeschädigung ist die WA-Erhöhung infolge einer unerwünschten sehr 

feinen Vermahlung von Weizenmehlen aus weichen Weizen. Das schnell aufgenommene Wasser 

wird im Laufe der Teigknetung nicht gehalten, so daß sich Teige mit schlechtem Stand ergeben (5, 

6). 

Bei einigen wissenschaftlichen Untersuchungen zur Stärkebeschädigung mit negativen 

Auswirkungen auf Teig und Gebäck mag eine mit der entsprechenden Behandlung einhergehende 

Überoxidation oder Denaturierung des Weizenklebers eine Rolle gespielt haben. Dies ist jedoch 

nicht generell zu vermuten. Man kann annehmen, daß nur eine bestimmte Menge an Stärke in die 

Klebermatrix des Teiges eingelagert werden kann, wenn diese ihre Kontinuität behalten soll. Da 

die beschädigte Stärke im Teig durch Quellvorgänge ein höheres Volumen und eine höhere 

Oberfläche aufweist als unbeschädigte, muß der Kleberanteil ggf. höher sein. Solange der 

Kleberanteil ausreicht, die Gesamtstärke (unbeschädigte und beschädigte) zu bedecken bzw. zu 

integrieren, führt eine Erhöhung des Anteils an beschädigter Stärke zu besserer Backfähigkeit im 

o.a. Sinne (7, 8). Dieses Modell ist plausibel und wird durch andere Untersuchungen gestützt (9). 

Aus vorliegenden Untersuchungen wurde auch ein mathematisches Modell abgeleitet, das 

aussagt, wie hoch bei gegebenem Proteingehalt der Anteil an beschädigter Stärke für ein 

optimales Backergebnis sein dürfte. Da neben enzymatischen Einflüssen und der Art des 

Backverfahrens auch die Weizensorte (damit die Proteinqualität) und auch das 

Vermahlungsverfahren mit Korrekturfaktoren berücksichtigt werden müßten, ist das Modell wohl zu 

komplex geworden und wurde nicht mehr weiterentwickelt. 

Viele ältere Angaben zur erreichten Stärkebeschädigung können wegen der etwas zweifelhaften 

Bestimmungsmethoden (soweit diese überhaupt angegeben oder beschrieben wurden) nicht im 

Vergleich zu neueren Angaben beurteilt werden. Inzwischen dienen etablierte Methoden zur 

Messung der Stärkebeschädigung. Diese Methoden wurden miteinander verglichen und aus 

Untersuchungen der letzten Jahre sind Korrelationen verfügbar, die es erlauben, die mit der einen 

Methode erhaltenen Werte einigermaßen verläßlich in Einheiten einer anderen Methode 

umzurechnen (10, 11). 

Die Stärkebeschädigung korreliert mit der Wasseraufnahme. Es gibt jedoch Hinweise, daß bei der 

gleichen Methode je nach Mahlverfahren und Weizensorte die Korrelationen zu einer anderen 

Methode und damit auch zur Wasseraufnahme unterschiedlich sein können (10, 12, 13).

3 

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 eine oxidative Kleberstärkung zu vermuten (14), aber auch eine Schädigung 

des Proteins durch Scher- und Temperatureffekte ist denkbar (4, 15, 16, 17). Ebenso spielt die 

Feinheit der erzeugten Mehlpartikel eine Rolle. Über den Aufschluß unlöslicher Pentosane durch 

bestimmte Mahlverfahren zu löslichen würde sich auch eine Erhöhung der Wasserbindung 

ergeben; dies ist, jedenfalls zur Zeit, Spekulation. Im Farinogramm lassen sich diese Einflüsse 

nicht getrennt erkennen. Es ist aber wahrscheinlich, daß unterschiedliche Vermahlungssysteme 

und/oder unterschiedliche Weizensorten die o.a. Parameter in unterschiedlicher Weise 

beeinflussen. In der Konsequenz kann das heißen, daß ein Vermahlungssystem „selektiv“ die 

Stärke beschädigt und zur gleichen oder sogar zu einer höheren Wasseraufnahme führt als ein 

anderes, bei dem schädigende Einflüsse auf andere Komponenten zu geringerer Teigstabilität und 

höherer Teigerweichung führen. 

Prinzipiell eignen sich zur Beschädigung der Stärke die in einer modernen Mühle vorhandenen 

Walzenstühle. Bei der üblichen Herstellung von „hellem“ Mehl wird aber nicht eine 

Stärkebeschädigung, sondern die 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 schon gegebenen Stärkebeschädigung kann der 

Mahlprozeß jedoch nur in gewissen Grenzen modifiziert werden. Es werden etwa die 

Walzengeschwindigkeit gesteigert; die Relativgeschwindigkeit der Walzen eines Walzenpaares 

zueinander (Voreilung) wird erhöht, der Walzenspalt wird verkleinert, der Anpreßdruck der Walzen 

wird erhöht. Weiter können statt Glattwalzen angeraute Walzen und Riffelwalzen verwendet 

werden, bei letzteren deren Riffelung und der Anstellwinkel der Riffeln modifiziert werden. Das 

britische Patent Nr. 1108 911 (18) beschreibt ein Verfahren als Gegenstand der Erfindung, bei 

dem sich Mehle mit hohem Anteil an beschädigter Stärke ergeben sollen. Es werden dabei 

teilweise extrem hohe Walzenrelativgeschwindigkeiten (Voreilung 1:8 bis 1:80) angegeben. 

Daneben soll der Riffelungskonstellation eine große Bedeutung zukommen. Die angeführten 

Ergebnisse lassen sich nicht beurteilen. Die Methode zur Bestimmung der Stärkebeschädigung 

wird nicht ausreichend beschrieben. Wasseraufnahmen der resultierenden Mehle werden nicht 

aufgeführt (bzw. wurden nicht bestimmt?). Die Realisierbarkeit des patentierten Verfahrens wird 

angezweifelt. Allenfalls Voreilungen von 1:6 werden für machbar gehalten. Außerdem ist mit 

erheblicher Flockenbildung und einer unakzeptablen Temperaturerhöhung zu rechnen (9, 19). 

Die deutsche Auslegeschrift DE-AS 26 22 748 (20) betrifft ein Verfahren, mit dem sich durch eine 

Verdichtung (Kompaktierung) eines Roggenmehles mittels einer Presse um mindestens 10%, 

gefolgt von einer Zerkleinerung des verdichteten Guts, eine Verbesserung der Backfähigkeit 

erreichen läßt. Danach wird die Wasseraufnahme eines Roggenmehls erheblich („30 % und mehr“) 

erhöht. Nach welcher Methode diese Erhöhung gemessen wurde, ist nicht beschrieben. Es ist 

anzunehmen, daß sich die Erhöhung auf die Wasseraufnahme vor der Behandlung bezieht und 

keine Angabe in Prozentpunkten im Sinne der Farinogramm-Wasseraufnahme darstellt. Die 

Anwendung des Verfahrens auf Weizenmehle wirkt sich laut Auslegeschrift in ähnlicher Weise aus. 

Angaben über die dabei erzielte Wirkung beschränken sich auf eine Erhöhung des 

Gebäckvolumens. Der Erfinder führt selbst aus, daß bei Weizenmehl eine weniger große 

Stärkebeschädigung als bei Roggenmehl auftritt und daß eine Veränderung des Eiweißes und die 

daraus resultierende Verbesserung der Klebereigenschaften Ursache für die Verbesserung ist. 

Angaben über die Wasseraufnahme von unbehandelten und behandelten Weizenmehlen finden 

sich nicht, auch Werte für die angenommene Stärkebeschädigung liegen weder für Weizen- noch 

für Roggenmehle vor. Als entscheidend für die Wirkung des erfundenen Verfahrens sieht der 

Erfinder neben der Druckerhöhung die gleichzeitige Temperaturerhöhung des Gutes im Prozeß an. 

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 u.U. gleichzeitig eine beginnende Stärkeverkleisterung (bei Roggen), die

4 

beide mindestens einen erheblichen Beitrag zu der beobachteten erhöhten Wasseraufnahme 

leisten. 

Dagegen haben andere Autoren unter Bezug auf die o.a. Auslegungsschrift festgestellt, daß selbst 

durch erheblich größere Kompaktierungen keine wesentliche Veränderung der Eigenschaften der 

Stärkekörner erfolgt (21). Die Annahme der Stärkebeschädigung als Ursache für die 

beschriebenen Wirkungen ist deshalb unwahrscheinlich. Verschiedene Autoren berichten über 

Versuche, bei Mehl mittels Walzenverfahren eine Stärkebeschädigung zu erzielen. Die Methoden, 

mit denen die Stärkebeschädigung gemessen wurde, werden bei vielen Arbeiten nicht beschrieben 

(22). Korrelationen zu bewährten und/oder Standardmethoden sind nicht angegeben. Gelegentlich 

sind die Ergebnisse durch die Angaben der erzielten Wasseraufnahme, also des Primärziels, 

ergänzt und damit eigentlich zu Vergleichen geeignet. Leider werden auch zur Feststellung der 

Wasseraufnahme oft Methoden benutzt, die nicht der ICC-Standardmethode (33) entsprechen, so 

daß die Aussagen isoliert dastehen. Es gibt aber durchaus Ergebnisse, die bei praxisnahen 

Versuchsanordnungen die maximalen Möglichkeiten der Erhöhung der Wasseraufnahme von 

Mehlen durch die Walzenvermahlung darstellen (9). Danach liegt die erreichbare Erhöhung der 

Wasseraufnahme gegenüber einem Mehl vor der zusätzlichen Behandlung durchweg unter 10 

Prozentpunkten. 

Stiftmühlen und andere Prallmühlen sind sehr effektive Mühlen, die aber eher dazu geeignet sind, 

Mehlteilchen in Stärkekörnchen und Proteinkomponenten zu zerlegen als durch irreversible 

Verformung an Stärkekörnchen eine Beschädigung zu verursachen. Typenmehle aus der 

Prallvermahlung weisen eine niedrigere Stärkebeschädigung auf als die entsprechenden aus der 

Walzenvermahlung, obwohl sie feiner sind (23, 24). Mit entsprechendem Energieaufwand lässt 

sich mit diesen Mühlen eine nennenswerte Stärkebeschädigung erreichen. Allerdings wird auch 

hierbei die beim Walzenverfahren genannte Grenze von max. 10 Prozentpunkten Erhöhung der 

Wasseraufnahme nicht überschritten. 

Daß Kugelmühlen bzw. Kugelschwingmühlen und Schwingmühlen geeignete Instrumente zur 

Erzeugung von beschädigter Stärke in Mehlen sein können, ist schon einige Zeit bekannt. Es ist 

gedanklich ohne weiteres nachzuvollziehen, daß das Quetschen eines Stärkekorns in einer 

Kugelmühle eher zu einer irreversiblen Zerstörung der Struktur eines Stärkekorns führt als ein 

deutlich kürzerer, meist elastischer Stoßvorgang von Partikeln in einer Prallmühle. Letzterer führt 

eher zu einem Bruch des Korns als zu einer mechanischen Verformung und Stärkebeschädigung 

im vorgenannten Sinne (4). Zwar findet auch bei einer Walzenmühle ein Quetschvorgang statt, 

höhere Stärkebeschädigungen erfordern jedoch neben hohen Anpreßdrucken offensichtlich auch 

Schereinflüsse, die durch eine Erhöhung der Relativgeschwindigkeit erreicht werden. Als Folge 

sind die bereits diskutierten Schädigungen nicht auszuschließen, die komplexe mechanisch / 

thermische Ursachen haben mögen. 

Es finden sich Hinweise, z.T. explizit, z.T. aus graphischen Darstellungen ableitbar, daß eine 

Behandlung in einer Kugelmühle die Stärkebeschädigung zu erhöhen vermag und die daraus 

resultierende erhöhte Wasseraufnahme überraschenderweise nicht mit den sonst bei anderen 

Verfahren beobachteten Nebeneffekten (Verringerung der Teigstabilität und Erhöhung der 

Teigerweichung) einhergehen muß (25, 26). Entsprechende Untersuchungen sind diesbezüglich 

nicht vertieft worden. Möglicherweise ergeben sich mit den bisher eingesetzten Mühlen dieser Art 

praktische Schwierigkeiten. So wird etwa empfohlen, die Effektivität dieser Mühle zur Bearbeitung 

von Stärke einzusetzen, die dann zur Erhöhung der Wasseraufnahme von Mehl diesem 

beigemischt werden soll (21). Auch durch die Behandlung mit Kugelmühlen war bislang keine 

größere Erhöhung der Wasseraufnahme bei Mehlen als 10 Prozentpunkte darstellbar. 

Soweit eine größere Wasseraufnahmeerhöhung als die bei den vorangegangen Ausführungen 

genannten 10 Prozentpunkte in einer Veröffentlichung aufscheint, ist von Grieß, nicht von Mehl 

ausgegangen worden (27, 12, 28) und/oder das erzeugte Mehl war mineralstoffreicher und damit 

pentosanreicher (29, 16) als das Vergleichsmehl, das über eine Walzenmühle erhalten worden 

war, und / oder es sind Vollkornmehle unterschiedlichen Ursprungs miteinander verglichen worden

5 

(28) und / oder es sind andere Verfahren als ICC 115/1 zur Bestimmung der Wasseraufnahme 

angewandt worden (12, 30). 

3. Rührwerkskugelmühle als Instrument zur gezielten Stärkebeschädigung 

Die Rührwerkskugelmühle vom Typ ATR der Hosokawa Alpine AG, Augsburg ist eine 

kontinuierliche, trocken arbeitende Rührwerksmühle. Das vertikale Mahlgefäß wird von Mahlgut 

und Mahlperlen gleichmäßig durchströmt, wobei eine unter dem Mahlgefäß am Auslaß 

angeordnete horizontale Austragsschnecke für den kontrollierten Abzug von Gut und Mahlperlen 

sorgt. Damit ist also die Verweilzeit des Gutes in der Mühle bestimmt. Die Mahlperlen werden im 

Kreislauf geführt. Die Drehzahl der Schnecke ist variabel, so daß der Durchsatz in weiten 

Bereichen einstellbar ist. Gleichzeitig ist die Rührerdrehzahl regelbar. Diese ist der benötigten 

elektrischen Leistung regelmäßig proportional. Variation von Rührerdrehzahl und Durchsatz 

eröffnet also die Möglichkeit, einen weit gespreizten Bereich in das Mahlgut eingetragener 

spezifischer Energie (kWh/t) zu untersuchen und danach die erzielte Wirkung zu erfassen. Über 

die Mahltechnik ist bereits ausführlich berichtet worden (34). Sie soll deshalb nur kurz dargestellt 

werden. 

Die Beanspruchung der Mahlgutpartikel in der Rührwerkskugelmühle erfolgt durch Druck, Schlag, 

Schub und Scherung zwischen den Mahlperlen. Diese haben eine Größe bis 7 mm, meist 1 bis 5 

mm. Obwohl kleinere Mahlperlen aus verfahrenstechnischer Sicht vorteilhaft wären (höhere Zahl 

von Kontaktstellen), werden sie meist nicht verwendet, weil in einer nachfolgenden Trennstufe 

Mahlgut und Mahlperlen - meist mittels einer Siebmaschine - separiert werden müssen. Feinere 

Mahlperlen erfordern aber eine größere Siebfläche; somit stellt die Mahlperlengröße einen 

Kompromiß dar. Als Mahlperlenmaterial können keramische Werkstoffe (z.B. Al2O3), Stahl oder 

andere geeignete Materialien verwendet werden. 

Die Verwendung einer derartigen Rührwerkskugelmühle erlaubte bei der gegebenen 

Aufgabenstellung, nämlich einer hohen Stärkebeschädigung mit der Folge einer möglichst hohen 

Wasseraufnahme, trotz z.T. hoher spezifischer Energieeinträge problemlos die Bearbeitung von 

Weizenmehlen, ohne daß die befürchteten praktischen Schwierigkeiten (s.o.) auftraten. Dabei 

konnten die Temperaturen des behandelten Mehls sicher unter 40°C gehalten werden, so daß 

thermische Schädigungen des Weizenproteins und ggf. anderer Inhaltsstoffe ausgeschlossen sind. 

Bei noch höherem Energieeintrag könnte eine Kühlung der separierten Mahlkörper notwendig 

werden, etwa mit Luft (direkt oder indirekt), flüssigem Stickstoff oder auch flüssigem oder festem 

Kohlendioxid (was aus wirtschaftlichen Gründen weniger realistisch erscheint) Tatsächlich ergab 

sich bei den meisten Betriebsbedingungen, daß eine Luftkühlung ausreicht, wobei ggf. die im 

Mahlkörperreservoir vorgehaltene Menge an Mahlperlen erhöht und damit eine Verlängerung ihrer 

Auskühlzeit erreicht wurde. 

4. Versuchsbeschreibung 

Die beschriebene Rührwerkskugelmühle (Abb. 1) wurde in zwei unterschiedlichen 

Versuchsanordnungen eingesetzt. Bei der ersten Versuchsanordnung (Abb. 2) wurde das 

bearbeitete Mehl im Kreislauf geführt, und die bei der Vermahlung angefallenen Feinanteile 

wurden mittels eines Alpine Turboplex-Windsichters ATP/GS aus dem Kreislauf herausgenommen. 

Eine entsprechende Menge unbearbeiteten Mehls wurde zugeführt. Hierbei lag die Überlegung zu 

Grunde, daß vorzugsweise die entstandenen Feinanteile beschädigte Stärke enthalten könnten, 

die noch im Kreislauf befindlichen Mehlanteile jedoch nicht oder nur in geringerem Maße. 

Bei der zweiten Versuchsanordnung wurde das Mehl bei unterschiedlichen Bedingungen in einem 

Durchgang durch die Anlage geführt (Abb. 3). Dieses Verfahren würde ausreichen, wenn die 

Stärkebeschädigung nicht auf die Feinanteile des bearbeiteten Mehls beschränkt wäre, sondern im 

gleichen Maße auch bei den gröberen Bestandteilen gegeben wäre. Natürlich ist eine Anlage mit

6 

diesem Prozeßprinzip von der Investition und auch von den Energiekosten her deutlich 

kostengünstiger als die „Kreislaufvariante“. 

5. Ergebnisse und Diskussion 

Die Erhöhung der Wasseraufnahme bei den eingesetzten Mehlen war selbstverständlich das Ziel 

der beschriebenen Arbeiten. Konsequenterweise war dann auch die Messung der Farinogramm- 

Wasseraufnahme nach ICC 115/1 (33) der beste Gradmesser für die Erreichung dieses Ziels. Es 

besteht wohl kein Zweifel daran, daß eine Erhöhung der Wasseraufnahme durch die hier 

beschriebene Behandlung überwiegend durch eine entsprechende Beschädigung der Stärke im 

Mehl zu erklären ist. Allerdings gibt es eine gewisse Unsicherheit darüber, ob die gemessenen 

Werte der Stärkebeschädigung nach ICC 164 (31) stets unabhängig von anderen möglichen 

Einflußgrößen sind (10, 12, 13). Insofern wurde die gemessene Stärkebeschädigung nur bedingt 

als Maßstab für die Effektivität des Verfahrens angesehen. 

5.1 Auswahl des Mahlverfahrens (Kreislauf/Durchlauf) 

Es ist bekannt, daß bei Weizenmehlen der Feinanteil ≤ 15μ grundsätzlich einen höheren 

Proteingehalt aufweist als die restlichen Anteile. Beim „Kreislaufverfahren“ (Abb. 2) ist deswegen 

zu erwarten, daß in der Anfangsphase des Versuchs über den Windsichter eine Feinfraktion 

abgetrennt wird, die einen gegenüber dem Ausgangsmehl erhöhten Proteingehalt aufweist. 

Proteinverarmung des Kreislaufmehls, Ausgleich des Massenverlusts durch Zugabe 

unbearbeiteten Mehls und Austrag der Feinfraktion sind erst dann in einem Gleichgewicht, wenn 

der Proteingehalt des ausgetragenen Feinmehls dem des Ausgangsmehls entspricht. Nur in dieser 

Phase lassen sich verläßlich die Veränderungen beurteilen, die bei kontinuierlicher Produktion zu 

erwarten sind. Die Einstellung des Gleichgewichts muß deshalb abgewartet werden. Tabelle 1 

zeigt die Gleichgewichtswerte des Ausgangsmehls („Aufgabe“), des Kreislaufmehls („grob“) und 

des über den Windsichter ausgetragenen Feinmehls („fein“) im Vergleich. 

Tabelle 1: Mehlparameter von Ausgangsmehl, Austragsmehl und Kreislaufmehl bei 

Gleichgewichtszustand der Mahlanlage 

Protein i.TS % besch. Stärke i. TS % Farinogramm-WA % 

48421-Aufgabe 12,7 7,2 59,6 

48421/9 180'-grob 9,4 8,8 78,0 

48421/9 180'-fein 12,5 8,8 79,8 

Der Gleichgewichtszustand, erreicht nach 180 Minuten, ist belegt durch die gleichen 

Proteingehalte von Ausgangsmehl und ausgetragenem Mehl. In diesem Arbeitszustand hat das 

Kreislaufmehl einen deutlich erniedrigten Proteingehalt. Interessanterweise weisen Kreislaufmehl 

und Austragsmehl einen identischen Gehalt an beschädigter Stärke und, wichtiger, eine fast 

gleiche Wasseraufnahme auf. Der kleine Unterschied läßt sich zwanglos durch den im Vergleich 

zum Kreislaufmehl höheren Proteingehalt des Austragsmehls erklären. 

Die Schlußfolgerung liegt auf der Hand: bei der gegebenen Anordnung erfahren das gröbere 

Kreislaufmehl und das feinere Austragsmehl die gleiche Stärkebeschädigung. Wenn die 

Bearbeitung nicht etwa auf Proteinverschiebung, sondern nur auf die höhere WA bzw. 

Stärkebeschädigung zielt, ist es nicht notwendig, das beschriebene Kreislaufverfahren 

anzuwenden. Die weiteren Versuche erfolgten deshalb im Durchlaufverfahren entsprechend Abb. 

3. Das dabei verwendete Mehl ist durch die Werte in Tabelle 2 charakterisiert. 

Durch unterschiedliche Einstellung der Drehzahl des Rührers und der Austragsschnecke (und 

damit des Materialdurchsatzes) wurde der spezifische Energieeintrag in das Mehl in weitem 

Rahmen variiert:

Rührerdrehzahl: 60-280 Upm 

Drehzahl der Austragsschnecke: 3-7,3 Upm 

Materialdurchsatz: 85,5-480 kg/h 

Tabelle 2: Eigenschaften des Ausgangsmehls 

Feuchte (%) 13,3 

Mineralstoffe i. TS (%) 0,60 

Protein i. TS (%) 12,1 

Beschädigte Stärke nach ICC Nr. 164/TS(%) 6,1 

Fallzahl 265 

Farinogramm - Wasseraufnahme (%) 59,2 

- Teigentwicklungszeit (Min.) 1,9 

- Teigstabilität (Min.) 2,4 

- Teigerweichung (FE) 86,0 

Viskogramm (RVA-3D) Anfang Visk. (cp) 5,0 

Max Visk. (cp) 549,0 

Max Temp. (°C) 77,1 

Max. Zeit (Min.) 31,5 

Tiefster Punkt nach Verkl. (cp) 67,0 

Diff. Visk.Max. zum tiefsten Punkt (cp) 482,0 

Diff. End.Visk. zum tiefsten Punkt (cp) 750,0 

Endvisk. (cp) 817,0 

5.2 Farinogramm-Wasseraufnahme 

7 

Es ist plausibel, daß die Eigenschaftsänderungen des Mehles mit dem spezifischen Energieeintrag 

korrelieren. In Abbildung 4 wurde die erzielte Farinogramm-Wasseraufnahme gegen die 

eingetragene spezifische Energie aufgetragen. Dabei sind die Versuchswerte, die mit Al2O3– 

Mahlperlen und die, die mit Stahlmahlperlen erhalten wurden, unterschiedlich kenntlich gemacht. 

Um einen Vergleich zur Wirkung einer Stiftmühle zu haben, sind weiter noch zwei solche Werte in 

die Darstellung aufgenommen worden, die bei der Behandlung des gleichen Mehls erhalten 

wurden. 

Die „Al2O3“- und die „Stahl“-Werte liegen gut auf der Ausgleichsgeraden. Diese Mahlperlen haben 

also die gleiche Mahleffektivität. Die Werte der mit der Stiftmühle behandelten Mehle zeigen 

jedoch an, daß dieses Mahlsystem die eingebrachte Energie nicht annähernd in diesem Maße in 

eine Erhöhung der Wasseraufnahme umsetzt. 

Bei der gegebenen Versuchsanlage war die Leistung des Antriebsmotors begrenzt. Dadurch 

konnten Versuche mit noch höheren spezifischen Energieeinträgen nicht realisiert werden. Bei den 

hohen spezifischen Energieeinträgen stieg die Temperatur des Mahlguts bis auf 40°C an. Bei noch 

höheren Temperaturen könnte u. U. eine unerwünschte Kleberschädigung eintreten. Die 

Installation eines stärkeren Motors und die Integration einer effektiveren Mahlperlenkühlung würde 

diese Einschränkungen aufheben, so daß vermutlich noch deutlich höhere Farinogramm- 

Wasseraufnahmen realisiert werden können. Dies deutet die Lage der Meßpunkte an; in ihrem 

oberen Bereich lässt die Ausgleichsgerade noch keinerlei Abflachungstendenz erkennen. 

Die beiden mit dem Rasterelelektronenmikroskop erhaltenen Aufnahmen erklären die Wirkung des 

Attritionsverfahrens. Bei der geringeren Vergrößerung fallen zunächst keine spektakulären 

Veränderungen der Stärkekörnchen im Weizenmehl auf. Allenfalls lassen sich Abflachungen 

erkennen, die mit einiger Phantasie als Veränderung hin zu einer polyedrischen Gestalt gedeutet 

werden können (Abb. 5).

8 

Bei einer deutlich stärkeren Vergrößerung zeigen sich jedoch ganz deutlich durch den Mahldruck 

erzeugte Fissuren. In diese Risse kann ohne weiteres Teigwasser eindringen, sich an Stärke 

anlagern und zu einer Quellung und damit deutlichen Volumenvergrößerung des Stärkekorns 

führen. Mit dem Wasser können natürlich auch neben anderen darin gelösten Inhaltsstoffen 

amylolytische Enzyme in das Stärkekorn eindringen und zu einem erheblich beschleunigten 

Stärkeabbau führen. Ohne daß der Enzymgehalt des Mehles erhöht wird, kommt es so im Teig 

und in der ersten Phase des Backvorganges zu einer verstärkten Dextrinierung mit deren Vorteilen 

(Geschmack, Frischhaltung, Bräunung) und ggf. auch deren Nachteilen (Abb. 6). 

Mischt man das Ausgangsmehl mit einem behandelten Mehl ab, so weist das Mischmehl auch in 

der Praxis genau die Farinogramm-WA auf, die nach der proportional zur Zugabemenge sich 

ergebenden eingetragenen spezifischen Energie zu erwarten war. Dies ist insofern wichtig, als in 

der bäckerischen Anwendung nicht die hoch behandelten Mehle, sondern regelmäßig 

Abmischungen mit „normalen“ Mehlen eingesetzt werden dürften. Bei der weiteren Auswertung der 

Farinogramme zeigten die Teige der in der Rührwerkskugelmühle modifizierten Mehle mit dem 

deutlich veränderten Mehl/Wasser-Verhältnis (max. Differenz: 100:59 zu etwa 100:88) keine 

erheblichen Änderungen bei Teigstabilität und Teigerweichung gegenüber dem Teig aus dem 

Ausgangsmehl. 

5.3 Stärkebeschädigung 

Mit hoher Wahrscheinlichkeit ist die gefundene deutliche Erhöhung der Wasseraufnahme eines 

Mehls auf die mechanische Beschädigung der enthaltenen Stärke zurückzuführen. Die Meßwerte 

für deren Anteil sollten deshalb ähnlich wie die Farinogramm-WA mit der eingetragenen 

spezifischen Energie korrelieren. Abbildung 7 stellt den gefundenen Zusammenhang dar. 

Gegenüber dem Ausgangswert zeigt sich bei allen Versuchsbedingungen eine Erhöhung des 

Gehalts an beschädigter Stärke. Betrachtet man die „Stiftmühlen“-Werte und die 

„Stahlmahlperlen“-Werte separat, so ergibt sich jeweils eine recht gute, aber deutlich voneinander 

abweichende Korrelation. Die „Al2O3-Mahlperlen“-Werte streuen jedoch stark, ohne daß aus der 

Überprüfung der Versuchsbedingungen irgendeine Ursache oder gar Gesetzmäßigkeit erkennbar 

wäre. Auch Unsicherheiten bei der Messung sind auszuschließen; alle Werte resultieren aus 

höchstens geringfügig voneinander abweichenden Mehrfachbestimmungen. Möglicherweise haben 

sich bei der Behandlung des Mehls Struktureffekte ergeben, die die Angreifbarkeit der 

beschädigten Stärke durch die bei der Methode ICC 164 (31) verwendeten Enzyme beeinflussen. 

Diese Interpretation ist natürlich unter großem Vorbehalt zu sehen. 

5.4. RVA-Viskogramm 

Die Messungen im RVA-3D wurden mit folgendem Temperatur/Zeit-Profil durchgeführt: 

00:00:00 Temp. (°C) 30 

00:00:00 U/Min 960 

00:00:17 U/Min 160 

00:01:00 Temp. (°C) 30 

00:43:00 Temp. (°C) 95 

01:01:00 Temp. (°C) 95 

01:44:00 Temp. (°C) 30 

Folgende Viskogramm-Parameter wurden festgehalten: 

• Anfangsviskosität (cp) 

• Maximale Viskosität (cp) 

• Temperatur im Viskositätsmaximum (°C) 

• Zeitablauf bis zum Viskositätsmaximum (Min.) 

• Tiefster Punkt nach Verkleisterung (cp)

• Diff. Viskositätsmaximum zum tiefsten Punkt (cp) 

• Diff. Endviskosität zum tiefsten Punkt (cp) 

• Endviskosität (cp) 

9 

Damit sind ähnliche Aussagen möglich wie auf Grund eines Brabender-Amylogramms. Die 

erhaltenen Werte sind in Tabelle 3 aufgeführt. 

Tabelle 3: RVA-3D-Werte von Mehlen aus „ATR-“- und „Stift“-Vermahlung 

Versuchsnr. 48572/B 48572/B4 48572/B6 48572/C2 48572/B2 48572/B5 48572/D2 48572/D1 

Mahlsystem - 

(Aufgabe) 

ATR/ 

Al²O³ 

ATR/ 

Al²O³ 

ATR/ 

Stahl 

ATR/ 

Al²O³ 

ATR/ 

Al²O³ 

Stiftmühle 

CW 

Stiftmühle 

CW 

Spez. Energie kWh/t 31,2 66,3 67,9 86,3 132,2 82,3 183,5 

Anfangsviskosität 

(cp) 

5,0 13,0 14,0 15,0 28,0 20,0 -9,0 -16,0 

maximale Viskosität 

(cp) 

Temp. i. Visk. Max. 

(°C) 

Zeit bis Visk. Max. 

(Min.) 

Tiefster Punkt 

nach Verkl. (cp) 

Diff. Visk.Max. zum 

tiefsten Punkt (cp) 

Diff. End.Visk. zum 

tiefsten Punkt (cp) 

549,0 505,0 497,0 499,0 435,0 358,0 575,0 566,0 

77,1 77,9 76,8 77,5 76,1 75,4 78,8 78,5 

31,5 32,0 31,3 31,7 30,7 30,3 32,5 32,4 

67,0 42,0 45,0 51,0 62,0 29,0 42,0 33,0 

482,0 463,0 452,0 448,0 373,0 329,0 533,0 533,0 

750,0 601,0 559,0 527,0 363,0 296,0 762,0 833,0 

Endviskosität (cp) 817,0 643,0 604,0 578,0 425,0 325,0 804,0 866,0 

Die mit der Stiftmühle vermahlenen Mehle zeigen bei den meisten Parametern eine leichte 

Erhöhung der Werte. Dies ist vermutlich auf den verbesserten Wasserzugang zu allen 

Inhaltsstoffen des Mehles und deren dadurch erreichte vollständige Hydratisierung 

zurückzuführen. Dieser Effekt könnte die erwartete Viskositätserniedrigung auf Grund des 

enzymatischen Abbaus der beschädigten Stärke überkompensieren. Eine Enzyminaktivierung bei 

den im Prozeß allenfalls geringfügig erhöhten Temperaturen ist jedenfalls nicht anzunehmen. Bei 

den in der Rührwerkskugelmühle gemahlenen Mehlen zeigt sich bei den meisten Parametern 

(Ausnahme: Temperatur im Viskositätsmaximum und, logischerweise, Zeitablauf bis zum 

Viskositätsmaximum) eine klare, mehr oder weniger starke negative Korrelation zur eingetragenen 

spezifischen Energie. 

Abbildung 8 zeigt beispielhaft die Abhängigkeit der maximalen Viskosität von der eingetragenen 

spezifischen Energie. Alle weiteren Diagramme (Ausnahme: s.o.), würden die Abhängigkeit der 

aufgenommenen Werte von der eingetragenen spezifischen Energie mit einem sehr ähnlichen 

Verlauf darstellen. 

5.5 Fallzahl 

Die Fallzahl (32) ist ein Maß für die Enzymaktivität eines Mehls. Diese äußert sich indirekt in der 

Viskosität einer durch sehr schnellen Temperaturanstieg verkleisterten Stärkesuspension. Eine 

hohe Viskosität und damit hohe Fallzahlen zeigen niedrige Enzymaktivität an, niedrige Viskosität 

und niedrige Fallzahlen eine hohe Enzymaktivität. Da sich durch die Beschädigung der Stärke 

auch deren Angreifbarkeit durch Enzyme erhöht, könnten die behandelten Mehle u. U. eine 

niedrigere Fallzahl als das Ausgangsmehl aufweisen.

10 

Abbildung 9 zeigt ganz klar, daß die Fallzahl nicht durch die Behandlung mit der Mahlperlenmühle 

oder der Stiftmühle beeinträchtigt wurde. Anders als beim Viskographen ist der kritische 

Temperaturbereich, in dem die beschädigte Stärke offen für den Enzymangriff war, so schnell 

durchschritten worden, daß kein nennenswerter Stärkeabbau stattfinden konnte. 

6. Zusammenfassung 

Durch Behandlung von Weizenmehl mit einer Rührwerkskugelmühle ATR wurde bei 

Weizenmehlen eine Erhöhung der Farinogramm-Wasseraufnahme um bis zu 29 Prozentpunkte 

erreicht. Diese korreliert sehr gut positiv mit der über Mahlperlen eingetragenen spezifischen 

Energie (kWh/t). Eine deutliche negative Korrelation besteht zwischen der Höhe des 

Viskositätsmaximums aus einem RVA-3D-Viskogramm und der spezifischen Energie. Auch die 

Stärkebeschädigung stieg grundsätzlich mit der eingetragenen spezifischen Energie an, 

wenngleich die erwartete klare Korrelation nicht gefunden wurde. Eine schlüssige Interpretation 

dafür konnte nicht gegeben werden. 

Mehle aus Vergleichsmahlungen mit einer Stiftmühle zeigten erwartungsgemäß bei gleicher oder 

sogar deutlich höherer eingetragener spezifischer Energie nicht annähernd die Erhöhungen der 

Farinogramm-Wasseraufnahme, die mit der Rührwerkskugelmühle zu erreichen waren. Durch 

Verstärkung des Rührwerksantriebs werden in der Praxis noch deutlich höhere Wasseraufnahmen 

realisiert werden können. Entsprechende Anlagen, ausgelegt auf unterschiedliche Durchsätze, 

werden zur Zeit bei der Hosokawa Alpine AG & Co. OHG konzipiert. 

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Standard Nr.107/1: Untersuchungsmethode: Fallzahl.- Detmold: Moritz Schäfer 


Standard Nr.115/1: Untersuchungsmethode: Brabender Farinograph.- Detmold: Moritz 

Schäfer 

34. Schwechten, D., und O. Degant: Entwicklungsansätze zur Attritionsmahlung von Mehlen.- 

Bericht über die Tagung für Müllerei-Technologie 51. 2000 (2001)

Anschrift der Verfasser: 

Dr. Jochen Bode 

Ansgarstr. 2 

D-21220 Sevetal und 

Oskar Degant und Dr. Dieter Schwechten 

Hosokawa Alpine AG 

Postfach 101 109 

D-86001 Augsburg 

Abbildung 1: Rührwerkskugelmühle ATR 

12

Abbildung 2: Mehlbehandlung in kontinuierlicher Kreislaufschaltung 

Abbildung 3: Mehlbehandlung in kontinuierlicher Durchlaufschaltung 

13

Abbildung 4: Farinogramm-WA in Abhängigkeit von der eingetragenen Energie 

Abbildung 5: REM-Aufnahme von Weizenmehl nach der Attritionsbehandlung I 

14

Abbildung 6: REM-Aufnahme von Weizenmehl nach der Attritionsbehandlung II 

Abbildung 7: Gehalt an beschädigter Stärke in Abhängigkeit von der eingetragenen Energie 

15

Abbildung 8: Maximale Viskosität in Abhängigkeit von der eingetragenen Energie 

Abbildung 9: Abhängigkeit der Fallzahl von der eingetragenen Energie 

16

Steigerung der Wasseraufnahmefähigkeit von Weizenmehl durch ...

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