Technische Universität Berlin Straße des 17. Juni 152 Institut für Berufliche Bildung und Arbeitslehre Veranstaltung: Projekte im Modul Produkte und Produktion Betreuer: Prof. Dr. Hans-Liudger Dienel

Welche verfahrenstechnischen

Prozesse sind erforderlich, um ein

Brot herzustellen / zu backen?

…das technische Artefakt für die Herstellung von Brot.

Gegenüberstellung eines historisch-manuellen und

eines modernen Verfahrens

Lotta Scharf

Elena Christov

Michelle Hülsemann

Abgabetermin: WS 2015/16

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1 Einleitung ……………………………………………………………… 03

1.1 Geschichte der Brot-Herstellungsverfahren ……………………. 05

1.2 Brot als Lebensmittel …………………………………………... 06

2 Der Backofen als Produktionseinrichtung …………………………… 07

2.1 Technische Konzeption eines historischen Dorfbackofens …….. 07

2.2 Planungs- und Bauunterlagen …………………………………… 09

3 Backvorgang als Fertigungsverfahren / Verfahrenstechnik ………. 18

3.1 Historisches Backverfahren …………………………………….. 22

3.2 Modernes Backverfahren ……………………………………….. 27

3.3 Gegenüberstellung der Backverfahren ………………………….. 29

3.3.1 Verfahrenstechnische Prozesse …………………………. 60

3.3.2 Vergleich Produktionstechniken ………………………... 63

3.3.3 Stoffströme im Produktionsprozess……………………… 63

3.3.4 Energetische Betrachtungen bei Stoffumwandlungen …... 64

4 Produkt und Produktion als technischer Vorgang mit sozialer Komponente……………………………………………….. 66

5 Anwendbarkeit der Projektarbeit für den WAT Unterricht ………… 67

6 Fazit ……………………………………………………………………… 68

7 Quellen und Literatur ………………………………………………….. 69

8 Abbildungsverzeichnis …………………………………………….......... 70

9 Tabellenverzeichnis …………………………………………………….. 71

10 Anlagen ………………………………………………………………….. 71

11 Eidesstattliche Erklärung………………………………………………..72

12 Danksagung……………………………………………………………… 73

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1 Einleitung

Ein Brot, das wohl bedeutendste Nahrungsmittel für den Menschen, wird innerhalb der

hier vorliegenden Projektarbeit in Bezug auf sein Herstellungsverfahren thematisiert,

vorgestellt und untersucht. Im Fokus der Untersuchungen stehen die verfahrungstechni-

schen Produktionsprozesse, die erforderlich sind, um technisch ein Brot herzustellen,

bzw. backen zu können. Dazu gehören die baulichen Voraussetzungen, die prozesstech-

nischen Modalitäten sowie auch energetische Betrachtungen.

Der Vergleich zwischen einem historischen- und einem industriellen Produktionspro-

zess, als verfahrenstechnischer Produktionsprozess, zeigt auf, welche Stoffströme einst

und heute zum erwünschten Produkt geführt haben / führen.

Das erzeugte Produkt „Brot“ bleibt in seiner essbaren Erscheinung von der Zeit unver-

ändert. Vor 100 Jahren war ein Brot, genauso wie heute, nur ein Brot. Lediglich der

Produktionsprozess und dessen Modalitäten wurden zeitgemäß transferiert und techni-

siert. Technik ist die Art und Weise, mit der ein Produktionsprozess vorangetrieben /

umgesetzt wird.

„Ein Brot kauft man im Laden oder beim Bäcker1…“, diese prägnante Feststellung

könnte die kurze Antwort auf die Frage an einen Schüler2 sein: „Wo kommt das Brot

her?“

Das Produkt Brot entsteht in einem vielschichtigen verfahrenstechnischen Produktions-

prozess. Die grobe Übersicht (sh. Abb.1: S. 4) zeigt den Weg vom Korn zum Brot auf.

Thematisch soll in dieser Arbeit auf die farblich hinterlegten verfahrenstechnischen

Prozesse detailliert eingegangen werden. Um die Produktionseinrichtung bzw. die ur-

sächliche Funktionalität der Produktionsstätte zusammenhängend zu verdeutlichen,

wird einleitend aus bautechnischer Sicht die Produktionsstätte „historischer Backofen“

vorgestellt. Die Stoffströme des verfahrenstechnischen Vorganges in einem historischen

Backofen unterscheiden sich prinzipiell nicht von dem eines modernen Backverfahrens.

Ein detailliert dokumentierter Fotovergleich stellte beide Verfahren direkt gegenüber,

benennt alle Schritte innerhalb eines kompletten Backprozesses und deklariert, soweit

dies möglich ist, bautechnische, energetische sowie biochemische Prozesse in grund-

sätzlicher Analogie. Absicht ist es, nachhaltig aufzuzeigen, dass die Stoffströme inner-

halb der Produktionsprozesse prinzipiell identisch sind, im Jahre 1900, wie auch heute.

1 mit „Bäcker“ werden in dieser Facharbeit Bäckerinnen und Bäcker bezeichnet 2 mit „Schüler“ werden in dieser Facharbeit Schülerin und Schüler bezeichnet

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Diese wissenschaftliche Projektarbeit schließt mit dem folgerichtigen Gedanken, den

verfahrenstechnischen Prozess des Brotbackens umfassend, nachhaltig und methodisch

für die Schüler des WAT-Unterrichtes aufzubereiten und interessant darzustellen.

Abb.1: vom Korn zum Brot3

Anmerkung:

Eine ausschließlich verbale Beschreibung der Vorgänge und Verfahren kann der hier

dargestellten Thematik nicht gerecht werden. Um gegenüberstellende Untersuchungen

im Kontext aufzuzeigen, wird für diese Projektarbeit eine bildhaft-verbale Darstellungs-

form der Abläufe, Verfahren und Prozesse verwendet. Dazu gehören Fluss- und Block-

diagramme, schematische Übersichten, Zeichnungen /Skizzen sowie Fotoserien, die die

Kausalitäten der technischen Verfahren verdeutlichen. 3 Abb. selbst erstellt

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1.1 Geschichte der Brot-Herstellungsverfahren

Auf einem heißen Stein, der am oder auch im wärmenden Feuer lag, begann die Ge-

schichte des Brotbackens mit einem fladenbrotähnlichen Teigprodukt. Zum Ende der

Jungsteinzeit (vor etwa 10.000 Jahren) ließ man einen Getreidebrei auf einem heißen

Stein trocknen und buk so das erste Brot. Es wird vermutet, dass das Backen von Brot

in der uns bekannten Laibform, aus gegorenem Teig in einem Ofen, erstmalig durch die

Babylonier erfolgte. Über die Ägypter, Griechen und Römer breitete sich das Brotba-

cken als Kunsthandwerk in der damaligen Welt aus und wurden regional modifiziert.

Lehmbacköfen der jüngeren Steinzeit, rumänische Lehmbackglocken, hebräische Fla-

denöfen, nordafrikanische Backglockenöfen, römische Hausbacköfen usw. perfektio-

nierten die Technik des Backens. Die Menschen passten die Verfahren des Backens an

ihre örtlichen Gegebenheiten / Lebensumstände an. Im deutschsprachigen Gebiet geht

man davon aus, dass das Brot in Laibform erst gegen Mitte des ersten Jahrtausends un-

serer Zeitrechnung populär wurde. Für den Großteil der Bevölkerung spielte Brot erst

ab dem späten Mittelalter eine besondere Rolle. Backen war kostspielig, und so zog

man es bis dahin vor, sich mit Getreidebrei zu ernähren.

Das Handwerk des Bäckers war (und ist) ein eingetragenes Zunfthandwerk. Die bestän-

dige Suche nach Verfahren, die die Arbeit erleichterten und die Produkte wirtschaftli-

cher herstellen ließ, fanden in der Erfindung von ersten Teigknetmaschinen (18. Jh.),

der Züchtung von Backhefen (19. Jh.) und letztendlich in der Mechanisierung durch die

Industrialisierung, die im Bäckereigewerbe allerdings erst in den 1950er-Jahren einsetz-

te, eine konsequente Entwicklung der Arbeitsweisen.

Verfahrenstechnisch reifte der Prozess des Brotbackens vom Backen auf dem Backstein

zum vollautomatischen Backprozess.

Die folgende Übersicht benennt die Entwicklungsstufen der Bäckereitechnik vom aus-

gehenden 19. Jh. bis heute und zeigt auf, dass der Anteil an manuellen Tätigkeiten mit

dem Grad der Mechanisierung abnimmt.

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Abb.2: Übersicht über die Entwicklungsstufen der Bäckereitechnik4

1.2 Brot als Lebensmittel

Ein Brot ist letzten Endes ein Produkt, welches durch die Einsatzstoffe Mehl, Wasser,

Salz, Sauerteig / Hefen und Backmitteln wie Enzymen, Quellmitteln, Stabilisatoren und

Emulgatoren hergestellt wird. In Deutschland werden über 200 verschiedene Brotsorten

produziert. Die Rezepturen sind regional unterschiedlich und zu einem großen Teil his-

torisch überliefert und bewährt. Bei einigen Sorten findet ein fließender Übergang zu

den Produkten der Fein- oder Dauerbackwaren statt. Beispiele dafür sind das Kuchen-

brot, Früchtebrot und auch der Zwieback. Der größte Anteil der Brotbackwaren wird

aus den Getreidearten Weizen und Roggen hergestellt. Es handelt sich hierbei um eine

sogenannte Mischbrotproduktion. Die Eigenschaften des Roggenmehls sind für das

Brotbacken von besonderer Bedeutung, da hier mit Sauerteig gebacken werden kann

und Säuerungsmittel wie Milch- oder Zitronensäure zusetzbar sind. Die Quellfähigkeit

des Roggenmehls und der charakteristische Geschmack sind ein Produkt des bio-

chemischen Prozesses, des Ansäuerns. Die typischen Brote mit poröser Krume, werden

4 Vgl. Büchner, F. (1998), S. 252

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dementsprechend aus einem gärungsgelockerten Teig hergestellt und sind Mahlproduk-

te der Brotgetreide Weizen, Roggen oder eines Hybrids aus diesen beiden. Nichtbrotge-

treiden wie Gerste, Hafer, Mais und auch Reis, fehlen die zum Backen notwendigen

Klebereiweiße (Gluten) und Enzyme. Durch das Mischen mit Brotgetreidemehl (Rog-

gen und Weizen) ist es möglich, mit Nichtbrotgetreiden und auch mit Kartoffeln (sh.

unser historisches Backen) Brot zu backen. Die Lagerung von Brot sollte bei Temperau-

ren von 15 bis 20° C sowie einer relativen Luftfeuchte von etwa 60% erfolgen. Je nach

Größe und Roggengehalt sind Brote zwischen vier und vierzehn Tagen haltbar.

2 Der Backofen als Produktionseinrichtung

Noch vor 100 Jahren gehörten Backöfen zum Bild der dörflichen Architektur. Mit der

der Industrialisierung und der Zunahme der Mobilisierung, begannen Bäckereien, als

technische Kleinstbetriebe, die Backöfen immer mehr aus dem dörflichen Gefüge zu

verdrängen. Zurzeit versucht man dörfliches Gemeinschaftsleben mit historischer Back-

ofenromantik wieder zu erneuern. Hierbei steht weniger die Ernährung des Menschen,

vielmehr der Gedanke, etwas gemeinsam zu unternehmen, im Vordergrund. So werden

an Orten, wo noch vorhanden, ruinöse Ofenbauwerke gemeinschaftlich saniert oder

Neubauten nach historischen Vorbildern errichtet.

Bei dem im Folgenden beschriebenen, im Sommer 2003 errichteten, Backofen handelt

es sich im Sinne der Brandenburgischen Bauordnung (BbgBO) um ein genehmigungs-

pflichtiges Gebäude, für das ein Bauantragsverfahren durchzuführen war.

Die uns vom Bauherren5 zur Verfügung gestellten bautechnischen Unterlagen, Be-

schreibungen und Fotos, sind beispielhaft, um einleitend den grundlegenden Zusam-

menhang der Produktionsstätte Backofen mit dem Produktionsprozess: Backen eines

Brotes zu erklären.

2.1 Technische Konzeptionen eines historischen Dorfbackofens

Eine technische Konzeption beginnt mit einer Idee und endet mit einem Ziel. Die Er-

richtung der Produktionsstätte Backofen stellt einen in sich komplexen Vorgang dar, der

beginnend mit der Idee zu einem gewünschten Ergebnis führen soll, der Inbetriebnahme

des Ofens und dem ersten Backofenfest.

5 so genannt in der ausgestellten Baugenehmigung

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Der Bauherr des Backofens hat seine Konzeption innerhalb eines Flussdiagrammes6 (sh.

Abb.3) schematisch dargestellt:

Abb. 3: Flussdiagramm; „Von der Idee bis zur Inbetriebnahme“

6 Abb. vom Backofenbesitzer zur Verfügung gestellt

IdeeLiteraturrecherchen vorhandene Objekte

BeispielsucheInternetrecherchen Erfahrungen Dritter

Sch

orn-

stei

nfeg

er-

mei

ster Prüfung der

baulichen Voraussetzungen

gefestigte IdeeMateria beschaffung

und Einlagerung

Bauabsicht

Planung

Sch

orn-

stei

nfeg

er-

mei

ster

Bauantrag Genehmigungs- planung

Bau

amt

Vorbereitung der Baustelle

Bau

amt

Baugenehmigung Baubeginn

Bauausführung

Sch

orn-

stei

nfeg

er-

mei

ster Fertigstellungs-

meldung

Fertigstellung

Bau

amt

Fertigstellungs- meldung

Bau

amt

Abnahmebescheid

Abnahmeschein

Sch

orn-

stei

nfeg

er-

mei

ster

Abnahmebescheid1.

BackofenfestInbetriebnahme

Seite 9 von 73

Nach Rücksprachen mit der zuständigen Unteren Bauaufsichtsbehörde wurde dem

Bauherrn mitgeteilt, dass es sich bei dem angedachten Projekt um ein genehmigungs-

pflichtiges Vorhaben handeln würde und sowohl der Bezirksschornsteinfegermeister als

auch die angrenzenden Nachbarn beim bauamtlichen Verfahren zu beteiligen wären.

Nachdem die grundsätzlichen Voraussetzungen geklärt worden waren, konnte mit der

Planung7 (Entwurfsplanung / Genehmigungsplanung) begonnen werden. Erst nach der

Erteilung der amtlichen Baugenehmigung durfte der erste Spatenstich getätigt werden.

Mit der Fertigstellungsmeldung des Bauwerks an die Untere Bauaufsichtsbehörde und

nach Vorlage der Abnahmebescheinigung des Bezirksschornsteinfegermeisters, konnte

das erste Anheizen, die Inbetriebnahme erfolgen. Produkte und Produktion bedingen

das Vorhandensein einer Produktionsanlage. Ein Backofen, als kleines solitäres Bau-

werk, eignet sich sehr gut, um gerade im WAT-Unterricht den Schülern prinzipielle Zu-

sammenhänge nachhaltig aufzuzeigen.

2.2 Planungs- und Bauunterlagen

Mit dem Einreichen der Bauantragsunterlagen waren dem Bauamt folgende Unterlagen

zur Genehmigung vorzulegen:

- Formblätter Bauantrag

- Übersichts- und Lageplan

- Ansichten, Grundriss, Schnitt und Fundamente

- Baubeschreibung

- Genehmigungen: Bezirksschornsteinfegermeister, Zustimmung der Nachbarn

Die Produktionseinrichtung „Backofen“ kann mit den folgenden Ausführungen bau-

technisch verständlich nachvollzogen werden. Die erläuternde Baubeschreibung wurde

mit Fotos und Zeichnungsauszüge aus der Genehmigungsplanung / dem Baugeschehen

ergänzt.

Baubeschreibung

Die Größe des Backraumes:

Die Größe des Backraumes wird der zu erwartenden Nutzung angepasst. Da sich diese

ausschließlich auf ein privates Betreiben für die Familie beschränken wird, wird die

Größe des Backraumes auf ca. 1 m² (12 Brote zu je einem Kg) begrenzt. 7 einen Bauantrag einreichen darf nur ein Bauvorlageberechtigter mit einer im jeweiligen Bundesland ausgestellten Zulassung

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Das Baumaterial:

Der Baukörper und die Dacheindeckung werden, soweit dies möglich ist, mit wieder-

gewonnenen / geborgenen Baustoffen erstellt. Für den Backraum werden Schamotte-

steine verwendet, die nach den Regeln der Baukunst verarbeitet werden.

Foto: beim Bergen von historischen Baumaterialien (Ziegelsteine im Reichsformat)

Abb.4: Ansichten des Backofens8

8 Abb. vom Backofenbesitzer zur Verfügung gestellt

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Fundament:

Das Gebäude wird frostfrei gegründet und soll als monolithisches Streifenfundament

mit Beton der Festigkeitsklasse C 16/20 mit doppelter Bewehrungseinlage ausgeführt

werden.

Abb.5: Streifenfundament Backofen9

Aufbau des Backbodens:

Der Boden des Backraumes wird schwimmend über dem Streifenfundament als Zwi-

schendecke aus Stahlbeton (Festigkeitsklasse C 20/25) angeordnet. Die Höhenlage die-

ser Platte ist aus der Schnittdarstellung zu ersehen und wird im Gegensatz zu histori-

schen Vorbildern um 10-15 cm (auf 1,00 m) angehoben. Diese Höhenlage entspricht der

Arbeitshöhe des Bäckers, der in diesem Niveau die Brote bequem (ergonomisch ange-

passt) in den Ofen einschießt.

9 vom Backofenbesitzer zur Verfügung gestellt

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Abb.6: Schnittdarstellung Backofen10

Die Betonplatte ist allseitig konstruktiv vom Untergrund sowie von den angrenzenden

Bauteilen getrennt (schwimmender Aufbau, Gleitlager aus Bitumenpappe und Rand-

streifen). Grund dafür ist das Ausdehnungsverhalten von Beton, der sich der sich bei

starker Erwärmung ausdehnt und das ihn umschließende Mauerwerk beschädigen wür-

de. Der Backboden erhält eine ca. 5 %ige Längsneigung (Gefälle) zur Ofentür. Der

Grund hierfür ist der zum Bäcker geneigte Boden, durch den der Brotschieber leichter

untergeschoben werden kann. Die Stärke der Betonplatte ist mit ca. 10 cm Beton, einer

zweifachen Baustahlmattenbewehrung sowie umlaufenden Auflageflächen auskömm-

lich dimensioniert.

10

vom Backofenbesitzer zur Verfügung gestellt

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Abb.7: Grundriss des Backofens11

Der weitere Aufbau des Backraumes:

Auf die Betonplatte des Backbodens wird eine Isolierschicht aus gestampftem und ver-

dichtetem Strohleichtlehm12 aufgebracht. Die Schichtdicke beträgt ca. 15cm. Sollte das

5 %ige Gefälle mit den Betonarbeiten nicht ausgeführt worden sein, so kann dieses nun

mit der Modellierung des Leichtlehmestrichs nachgeholt werden. Diese Isolierschicht

stellt die Grundlage für den Aufbau des Backgewölbes dar.

Das Ofengewölbe:

Das Mauern des Ofengewölbes erfolgt als langgestreckter Korbbogen13 mit senkrechten

Schildmauern. In die vordere Schildmauer wird die Ofentür angeordnet, in die hintere

der Schieber zum Regulieren des Zuges. Die maximale Höhe (Stichhöhe) des Gewölbes

beträgt 50 cm.

11

Abb. vom Backofenbesitzer zur Verfügung gestellt 12 Mischung aus Stroh und Lehm, hier mit einer Dichte von ca. 1000 kg/m3 13 Konstruktion zum Überbrücken von Öffnungen im Mauerwerk

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Das Gewölbe (Lehrgerüst):

Zum Mauern des Bogens wird ein verlorenes Lehrgerüst angefertigt, welches der nega-

tiven Schale des Gewölbes entspricht. Diese Konstruktion ist am Einfachsten herzustel-

len, wenn dazu aus Plattenwerkstoff die Querschnittsform des späteren Gewölbes aus-

geschnitten wird und darauf schmale Leistenstreifen befestigt werden. Je schmaler die

Leisten, desto gleichmäßiger gestaltet sich die Gewölbeform. Da die Belastung des

Lehrgerüstes während des Aufmauerns des Schamottegewölbes gering ist, muss auf die

Stabilität dieser Konstruktion kein großes Augenmerk gelegt werden. Das Lehrgerüst

kann nach dem Fertigstellen des Gewölbes nicht wiederverwendet werden. Es muss

freigebrannt werden. Die verwendeten Schrauben müssen (abgezählt) aus der Asche

entfernt werden!

Foto: gemauerter Ofenbogen mit Lehrgerüst für Gewölbeschale der Brennkammer

Die Rauchgasführung:

Die Rauchgasführung erfolgt vom Backraum zum hinteren Bereich des Ofens zum

Schornstein. Durch die Zugrichtung des Abbrandes - von der Tür, durch die Brenn-

kammer zum Schornstein -, kann die abgegebene Wärme den Backraum gleichmäßig

aufheizen. Die Verbrennungsabgase werden über einen sich im hinteren Bereich des

Gewölbes befindlichen Rauchgasabzug zum Schornstein geleitet. Die Öffnung von der

Brennkammer zum Schornstein kann mittels eines Schiebers reguliert werden. Auf-

grund der hohen Abgastemperaturen ist unbedingt ein gusseiserner Schieber zu verwen-

den.

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Fotos: links: Schornsteindurchbruch durch den Firstbereich

rechts: Brennkammer (nach dem Backen) mit Zugöffnung (1/2 geschlossen)

Fotos: links: Zugklappenregulierung außerhalb Ofenaußenseite

rechts: Schornsteinquerschnitt

Gewölbedämmung:

Die Gewölbedämmung verhindert einen übermäßigen Wärmeverlust während des

Backvorganges. Sie wird ebenfalls aus Leichtlehm, in fünf Lagen, erstellt. Die gesamte

Aufbaustärke beträgt allseitig 15-18 cm und ist mit verzinktem Kaninchendraht lagen-

weise bewehrt.

Fotos: links: steinfreier Grubenlehm / rechts: aufgeschlämmter Lehm

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Foto: Leichtlehmoberfläche Backgewölbe mit Getreidekeimen

Die Dachkonstruktion:

Die Ausführung des Dachstuhls erfolgt als Sparrendach. Ein überdachter Backofenvor-

bau bietet besonders bei schlechtem Wetter Schutz für den Bäcker. Das Dach wird mit

Biberschwanzziegeln in Kronendeckung gedeckt. Auf die Einfassung des Schornstein-

kopfes kann verzichtet werden.

Fotos: links: abgebundener Dachstuhl /rechts: gerichteter Dachstuhl mit Lattung, beim Dachdecken

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Die Backöffnung:

Die Backöffnung wird mit einer schamottegedämmten Tür zugfrei (fast luftdicht) ver-

schlossen.

Fotos: links: Ofentür Schnitt / rechts: geöffnete Ofentür mit Schamotte gedämmt

Fotos: links: geöffnete Ofentür mit Schamotte gedämmt / rechts: dto.

Messwertaufnahme:

Im oberen Bereich des Backgewölbes wird nach dem Anheizen ein Stabthermometer

(Messbereich 50°C – 550°C) eingebracht. Während des aktiven Heizens muss dieses

Thermometer aus der Backöffnung entfernt werden (thermische Zerstörungsgefahr).

Foto: Stabthermometer über der Backöffnung, im Backraum

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3 Backvorgang als Fertigungsverfahren / Verfahrenstechnik

Verfahrenstechnik ist die Umwandlung von Stoffen zu Produkten. Aus Erdöl wird

Kraftstoff, aus Holz Papier und aus Getreide Brot, so könnte es einfach formuliert wer-

den. Auf der Internetseite14 der Fakultät III der TU Berlin wird der Begriff der Verfah-

renstechnik wie folgt beschrieben:

Die Verfahrenstechnik beschäftigt sich mit der technischen und wirtschaftlichen

Durchführung aller Prozesse, in denen Stoffe nach Art, Eigenschaft und Zusam-

mensetzung verändert werden. Es handelt sich also um die Ingenieurwissenschaft

der Stoffumwandlung….

…dementsprechend werden technische Verfahren zur Veränderung von Stoffen entwi-

ckelt, die in Prozessen (Produktionsprozessen) umgesetzt werden.

Die Technik eines Verfahrens entsteht durch das Verlangen nach einer sinnvollen Stof-

fumwandlung. Wie wird aus Kakao Schokolade, wie kommt die Zahnpasta in die Tube

und wie wird Korn zu Brot…?

Die Verfahrenstechnik beantwortet diese Fragestellungen mit dem Aufzeigen eines spe-

ziellen technischen Prozesses. Die grundsätzlichen Fragenstellungen beim Verfahren

des Brotbackens könnten wie folgt definiert werden15:

- Welche Rohstoffe werden benötigt?

- Welche Qualität müssen diese Rohstoffe haben?

- Welche einzelnen Prozesse bilden den Gesamtprozess des Brot-Backens?

- Welche detaillierten Prozessschritte sind erforderlich?

- Wie müssen / können einzelne Prozessschritte optimiert werden?

- Welche Maschinen / Apparaturen sind innerhalb der Prozesse erforderlich?

- Wie viel Energie wird benötigt?

- Was fällt an Abfall / Emissionen an?

- Ist der Prozess / sind die Prozesse wirtschaftlich?

- Wie kann ein Prozess unter ökologischen Gesichtspunkten durchgeführt werden?

- Welche gesetzlichen Rahmenbedingungen gelten?

- …

Verfahrenstechnische Prozesse beschreiben zumeist zusammengesetzte Vorgänge, die

in technischen Anlagen durchgeführt werden. Diese Anlagen wiederum sind ebenfalls

aus einer Vielzahl einzelner Komponenten / Apparaturen zusammengesetzt, in denen

14 Vgl. Internetquelle: o.V.; Technische Universität Berlin (2015) 15 Vgl. Internetquelle: Eschenhagen, U. (2014)

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eine Stoffumsetzung / Umwandlung stattfindet. Die Verfahrenstechnik wird in drei

grundsätzliche Bereiche unterschieden:

- Mechanische Verfahrenstechnik

- Chemische Verfahrenstechnik

- Thermische Verfahrenstechnik

- (Sonstige)

Wie sieht der verfahrenstechnische Produktionsprozess eines Backvorganges aus? Die

Grafik Stoffströme im industriellen Produktions – Prozess16

, der Hochschule Hannover,

wurde dafür projektspezifisch modifiziert und ergänzt.

Abb.8: Stoffströme im industriellen Produktionsprozess des Brot-Backvorganges17

16 Vgl. Internetquelle: Stille, P.; Janßen, H. (2014) , S.3 17

Vgl. Internetquelle: Stille, P.; Janßen, H. (2014) , S.3 ; mit selbst erstellter Erweiterung

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Die allgemeine Darstellung eines Brot- Backverfahrens innerhalb eines Blockdiagramms ist

sowohl beim historischen- als auch beim modernen Backvorgang konvergent und in seinem

Fluss identisch. Eingangsgrößen, Stoffumwandlungsprozesse und Ausgangsgrößen sind

zeitlos gleich, sie beginnen mit dem Lagern des Getreides und enden mit dem Verteilen /

Vertrieb des Erzeugnisses, nämlich dem Brot. An der prinzipiellen Struktur der verfahrens-

technischen Abläufe hat sich nichts verändert, nur in den Modalitäten der einzelnen Prozesse

werden Unterschiede deutlich, die im Folgenden benannt werden sollen.

Anmerkung:

Die vergleichende Darstellung beider Verfahren ist dafür zwingend erforderlich. Wir haben

uns bemüht, beide Verfahren in ihrer jeweiligen Zeit, im Jahr 1900 sowie 2015, zu beschrei-

ben. Die sich anschließende direkte Gegenüberstellung der verfahrenstechnischen Prozesse

verdeutlicht, dass das Wesen des Prozesses gleich geblieben ist. Durch die Industrialisierung

der Prozesstechnik, haben sich die Methoden, Mengen, benötigte Zeit, jedoch nicht das

Produkt selbst, verändert. Zur späteren Verwendung für den WAT-Unterricht haben wir die

Prozesse direkt gegenübergestellt und vergleichend beschrieben.

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Abb.9: allgemeine Darstellung eines Brot- Backverfahrens18

18 Abb. selbst erstellt

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3.1 Historisches Backverfahren

Das von uns nachempfundene und beschriebe-

ne historische Backen von Broten hätte in der

wilhelminischen Zeit19 wohlmöglich so stattge-

funden haben können. Für diesen geschichtli-

chen Produktionsprozess haben wir versucht,

uns so weit wie möglich auch mit den Bedin-

gungen des Jahres 1900 zu arrangieren und be-

schreiben die selbsterlebten und nachempfun-

denen Verfahrensweise wie folgt:

Im Dorf Haage, im westlichen Havelland,

brannte das erste elektrische Licht im Jahre

1919. Wie buk man in diesem Dorf seine Brote? Intervalle beschreiben immer Abstän-

de, die in ihren zeitlichen Zwischenräumen solange etwas geschehen lassen bis Neues

beginnt oder Bekanntes in einem gleichen oder auch anderen Zeitraum fortgesetzt wird.

Eine dieser lebenswichtigen zeitlichen Einheiten war an den Kellerdecken der Bauern-

häuser und Katen abzulesen. So gab ein gerade mal zwei-meter-langes Brett, welches

mit Ketten mäusesicher und möglichst in der Nähe eines Kellerfensters von der Decke

herabhing, darüber Auskunft, wann der nächste Backtag abzuhalten wäre. Fast zwei

Wochen lang aß eine Familie die in einem Backgang gebackenen Brote. Mit dem zur

Neige gehen des Brotvorrates begann das Backen als dörfliches Gemeinschaftsereignis.

Das Backen der Brote an sich war, neben dem Heizen und dem Kehren des Ofens, nur

ein kleiner Teil von dem, was an einem solchen Tag20 zu erledigen war. … So wurde am

Vorabend des Backtages in der Dorfgemeinschaft die Reihenfolge des Backens ausge-

lost, die Kinder wurden mit einem Tonkrug ausgeschickt, um bei der Bäuerin eine gehö-

rige Kelle Sauerteig zu erbitten und begann anschließend die hölzerne Backmolle zu

reinigen. Bereits am Abend vor dem eigentlichen Backen wurde der Ofen angeheizt.

Heizen bedeutete nicht ein Feuer im Ofen anzuzünden, vielmehr fand mit diesem Feuer

eine kontinuierliche Wärmeübertragung vom verbrennenden Holz in die Wände des

speichernden schweren Ofengewölbes statt. Dieses Heizen eines Backofens ist mit dem

Laden eines Akkumulators vergleichbar.

Das Mehl, so es nicht direkt aus der Haager Mühle bezogen wurde, musste kräftezeh-

rend manuell gemahlen werden. Nach dem Anheizen des Ofens, wobei das Brennholz 19 1888-1918 20 es waren immer zwei Tage

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immer wieder nachgelegt werden musste, wurde der Vorteig angesetzt. Sauerteig war

das Triebmittel zur Lockerung des Backwerks und machte Roggenteige backfähig. Die

gehörige Kelle sauren Teigs wurde nunmehr mit der ersten Hälfte des Mehls sowie

handwarmen Wasser vermengt und zu einem breiigen Teig verrührt. Die hölzerne Molle

stand dabei auf zwei Stühlen in der Küche vor dem Holzherd und nahm den Vorteig

auf. Wärme und Feuchtigkeit waren hier ein guter Nährboden für die Vermehrung von

Bakterien, wie zum Beispiel die Milchsäurebakterien Lactobacillus plantarum21. Die

Backvorbereitungen an diesem Vortage wurden hiermit abgeschlossen. Alles Weitere

erledigen die Bakterien vor dem warmen Herd, in dem zur Nacht nun wertvolle Kohlen

oder schwere Eichenkloben eingelegt wurden, damit die Glut die Wärme halten konnte.

Am Morgen des eigentlichen Backtages zeigten kleine Bläschen im Teig an, dass bakte-

rielle Aktivitäten stattgefunden hatten und der Vorteig durchsäuert war. Die zweite

Hälfte des Mehls, das Schrot, der Quark, das Salz, die Gewürze, das Wasser und auch

die gekochte Kartoffelstampfe, wurden nun mit in den Holztrog gegeben, womit das

kräfteraubende Kneten des Teiges begann. Alles musste gründlich durchmengt werden,

damit der Lactobacillus sich erneut gleichmäßig verteilen konnten. Aus der breiigen

Konsistenz entstand nun eine Masse, die nicht mehr an den Händen kleben, aber auch

nicht zu trocken sein durfte. Im Anschluss ließ man dem Teig seine Ruhe, die sognannte

Teigruhe, deckte ihn mit dem Backtuch ab und überließ der Vitalität des Lactobacillus

nun wieder das Feld, die nun den gesamten Teig zu durchsäuern hatten. Der Teig be-

gann zu gehen und hob bei diesem Vorgang auch das abdeckende Backtuch an. Jede

Familie hatte ihre eigenen Brotrezepte. Unsere Brote erhielten: Koriander, Kümmel,

Anis und Fenchel. Diese Gewürze wurden mit einer Handmühle fein gemahlen und be-

reits mit dem Schrotanteil in den Vorteig gegeben.

Nachdem die Speicherkapazität der Ofenwandungen eine wärmetechnische Sättigung

erfahren hatte, wurden die Asche und die restlichen noch glühenden Holzstücke ausge-

kehrt, die heißen Schamottebodensteine immer wieder mit einem triefend nassem Tuch

gewischt und die Zugöffnung des Schornsteins verschlossen. Zum Auskehren wurde

hierfür ein Besen mit Metallborsten verwendet.

Hatte der Ofen die richtige Temperatur erreicht (bei uns waren das genau 300°C), die

mit sich beständig wiederholendem Auswischen auch langsam gesenkt werden konnte,

begann das Formen der Laiber. In jeder, der von uns verwendeten Backschüsseln war

Teig für sechs Ein-Kilo-Brote vorhanden, der mit einem großen Teigstecher in sechs 21 Milchsäurebakterien wie Lactobacillus plantarum, Lactobacillus brevis oder Lactobacillus fermentum bilden zusammen mit Hefen (Gattungen Saccharomyces, Torulopsis Candida) die Flora des Sauerteigs

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gleichmäßige Portionen eingeteilt werden konnte und in den vorbereiteten Brotkorb ge-

drückt wurde. Beim Backen werden Brotkörbe, auch Gärkörbe genannt, aus unbehan-

deltem Korbgeflecht verwendet. Diese Brotbackkörbe werden ausschließlich dafür ver-

wendet, dem Brot seine Form zu geben und den Teig im Korb noch einmal gehen zu

lassen. Brotbackkörbe werden seit Jahrhunderten verwendet und dürfen auf keinen Fall

mit in den Ofen gelangen!

Die geformten und zum Backen vorbereiteten Brote (12 Stück an der Zahl) wurden nun

in den Ofen eingeschossen. Das muss, soweit dieses geht, gleichzeitig erfolgen.

Brote einschießen ist ein Fachbegriff des Bäckereihandwerkes und bedeutet:

Mehl wird als Gleitmittel auf den Schieber gestreut, das Brot wird aus dem Brotkorb

gestürzt und auf dem Schieber platziert, die Ofentür wird kurz geöffnet, das Brot wird

vorsichtig mit dem Schieber in den Ofen balanciert. Mit einem anschließenden Ruck

wird der Schieber unter dem Brot zurückgezogen, die Ofentür wird wieder verschlos-

sen, um unverzüglich das nächste Brot, wie beschrieben, einzuschießen.

Dieser Vorgang wird 12x wiederholt, bis alle 12 Brote in den Ofen geschossen wurden.

Nach ca. ½ Stunde Backzeit wird Wasser auf den heißen Backboden in den Ofen gegos-

sen, die sogenannte Schwadengabe. Hierdurch wird die Krustenbildung reguliert. Der

Schwaden (auch Wrasen oder Dampf, man denke an Nebelschwaden) hat beim Backen

von Broten mit Roggenanteilen die gleiche Wir-

kung wie bei Broten mit Weizenanteilen. Nach ca.

einer Stunde wird das erste Brot aus dem Ofen her-

ausgeholt und begutachtet. Die erfahrene Hand des

Bäckers beginnt mit dem Klopfen und dem in der

Hand Wiegen des Brotes. Der Bäcker hat es sozu-

sagen in der Hand und im Ohr, den Backstatus des

Brotes zu testen. Am Gewicht erkennt er, wieviel

Wasser noch im Teig steckt und der Ton, der durch

das Klopfen an der Unterseite des Brotes entsteht,

gibt an, ob die Brote nicht doch noch lieber einen

Moment länger im Ofen verbleiben sollten.

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Sind die Brote ausgebacken, werden sie zum Abkühlen in das Brotregal gelegt. Wäh-

rend die Brote abkühlen, wird damit begonnen, Kuchen oder anderweitiges Kleingebäck

in den Ofen einzubringen, um die Restwärme des Ofens auszunutzen.

Anmerkungen:

Wir kauften den Sauerteig in einer Falkenseer Bäckerei, verwendeten emaillierte Schüs-

seln und benutzten beim Mahlen des Getreides auch eine elektrische Getreidemühle.

Die Getreidesäcke kamen nicht vom Bauern, vielmehr kauften wir das bereits gereinigte

Getreide im Hofladen im Nachbardorf.

Ein Backvorgang als Fertigungsverfahren der Stoffumwandlung, ist die Summe aus ver-

schiedenen miteinander wirkenden und aufeinander abzustimmenden Prozessen und un-

terteilt sich in folgende Verfahrenstechniken:

Mechanische Verfahrenstechnik:

Sieben, Mahlen, Rühren, Kneten, Schneiden, Verpacken, Dosieren, Transportieren

Chemische Verfahrenstechnik:

Bio-Chemische Reaktion durch Milchsäurebakterien, Pyrolyse

Thermische Verfahrenstechnik:

Erhitzen, Abkühlen, Rösten, Trocknen

Sonstige:

Biologische Abwasserbehandlung, Lagern

Anmerkung:

Die hier verwendete Farbgebung haben wir bei auch der Gegenüberstellung der Back-

verfahren verwendet.

Das Heizen und Abkühlen des Ofens, als thermischer Prozess, fand ein besonderes Au-

genmerk. Die Aufnahme der Messwerte konnte nur ohne direkte Beflammung erfolgen,

da einen direkte Beflammung zur Zerstörung des Thermometers geführt hätte.

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Tab.1: Aufnahme der Temperaturen im Backofen während eines Backvorganges22

Außentemperatur: + 11,0°C / 6,0°C

Beginn der Messwert-aufnahme 19.12.15 / 11:00 Uhr

Parameter: analoges Bimetall-Stabthermometer Firma

Häussler Messbereich: 50°C bis 550°C

Ende der Messwert-aufnahme 20.12.15 / 20:00 Uhr

Anmerkungen

Uhrzeit / Datum

Temperatur in °C

Vorheizen des Bachofens ab 19:00 / 18.12.15 nicht erfasst

keine Messwertaufnahmen, da die Tempe-ratur bei einer direkten Beflammung den Messbereich des Thermometers überstei-gen würde

bis 22:00 nicht erfasst

Fortsetzen des Heizvorganges ab 7:00 / 19.12.15 nicht erfasst

Beendigung des Heizvorganges 10:00 nicht erfasst Ofen kurz vor dem Ausräumen der Glut / der Asche 11:00 450

Ofen kurz nach dem Ausräumen der Glut / der Asche 11:10 380

Abkühlen der Brennkammer (Zugklappe und Tür sind dabei geöffnet) 11:30 370

Brote werden eingeschossen (Zugklappe und Tür sind nun verschlossen) 12:00 270

ein Gefäß mit Wasser kommt in den Ofen (die Schwadengabe) 12:30 255

die Brote sind fertig gebacken, Kuchenble-che kommen im Anschluss in den Ofen 13:00 240

Kuchen ist fertig gebacken 13:25 220 15:30 200 19:30 160 20:30 150

bei Temperaturen < 100°C können Obst und Gemüse gedörrt werden 4:00 / 28.12.15 100

10:00 80 14:00 65

der Messbereich des Thermometers ist er-schöpft, eine Restwärme konnte auch noch am 21.Dez. wahrgenommen werden

20:00 ca. 50

22

Tab. selbst erstellt

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Abb.10: Messwerte des historischen Backofens23

Aus dem dargestellten Temperaturverlauf wird ersichtlich, dass das Zeitfenster, in dem

Brot gebacken werden kann (ca. eine Stunde), sehr gering ist. Die Energie, die aufge-

wendet werden muss, damit der erforderliche Temperaturbereich für den Brot-

Backvorgang eingestellt werden kann, wird für das Backen von Brot ausschließlich im

hellblau dargestellten Bereich verwendet. Die Restwärme des Ofens wird zum Backen

von Kleingebäck, Kuchen und Brötchen weiter genutzt. Auch das Dörren von Obst und

Gemüse ist unter 100 °C möglich.

3.2 Modernes Backverfahren

Modernes Backverfahren allgemein:

Gewerbliche Herstellung von Brot bedeutet, dass mit kleinstmöglichem Personaleinsatz

der vorhandene Markt mit dem Grundnahrungsmittel Brot versorgt werden kann. Voll-

automatisch werden dazu die trocken in Silofahrzeugen gelieferten Rezepturbestandteile

rechnergesteuert dosiert und die einzelnen Komponenten aufeinander abgestimmt. Im

Teigkneter werden die Zutaten wie Wasser, Milch, Molke, Fett zugesetzt, mengenmäßig

elektronisch reguliert und eingeknetet. Hefe wird als Backtriebmittel, meist in Form von

Presshefe, zugeführt. In der Gare folgt die notwendige Ruhezeit. Die durchgekneteten

Backfertigmischungen nehmen die Feuchtigkeit auf und lassen den Teig quellen / auf-

gehen. Die scheinbare Volumenvergrößerung resultiert aus der Kohlenstoffdioxidaktivi-

tät der Hefe, die in einem biochemischen Prozess zu Zucker vergärt. Durch das erneute

23 selbsterstellte Grafik mit den Messdaten der Tab. 1

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Wirken (Kneten) des Teigs, nach der Gare, werden die hier beim Gärungsprozess ent-

standenen großen Blasen beseitigt. In einer Wirkmaschine werden die mittlerweile in

Stücke geteilten Teige durchgearbeitet, wodurch die Laibe eine gleichmäßige Porigkeit

erhalten und erneut in einen Gärschrank bis zur Ofenreife verwahrt werden. Nach dem

Erreichen der Ofenreife werden die Brotrohlinge in den Backofen eingeschossen. Ein

Rechner stellt diese Ofenreife fest und steuert das Transportband der Backstraße. Der

Ofen der Bäckerei ist stufenlos regulierbar. Das Einschießen der Brotmengen lässt die

Backtemperatur abrupt absinken, was messtechnisch sofort erfasst und elektronisch

nachgeregelt wird. Die Backtemperatur industrieller Öfen liegt zwischen 200 und

250° C, die Backdauer beträgt zwischen 20 und 90 Minuten. Nach dem Abkühlen der

Brote mit einer sich anschließenden mehrstündigen Zwischenlagerung werden die Brote

für den Vertrieb verpackt und ausgeliefert.

Modernes Backverfahren in der Großbäckerei Märkisches Landbrot GmbH24

(Betriebsbesichtigung am 03.12.2015):

Damit die ganze Kraft des Korns erhalten

bleibt, wird es in unserer Bäckerei behut-

samst behandelt. Langsamkeit ist angesagt,

wenn sich Steher- gegen Läuferstein dreht,

um das Korn zu Mehl zu vermahlen. Denn

drehen sich die Mühlsteine zu schnell, kön-

nen durch die Erwärmung wertvolle Inhalts-

stoffe verloren gehen.

Das Mehl, das noch warm ist von der Müh-

le, bringen wir sodann mit Wasser, Milliar-

den von Milch- und Essigsäurebakterien so-

wie Hefepilzen zusammen. Bei unserem

dreistufigen Sauerteig geschieht das in einer

modernen Anlage, die Temperatur, Reifezeit

und Teigausbeute genau reguliert. Das Füh-

ren des Sauerteigs über mehrere Stufen dau-

ert 17 Stunden und harmonisiert den Teig in Bezug auf Geschmack und Be-

kömmlichkeit. Damit der Teig Triebkraft entfalten kann, geben wir ihm viel

Zeit und Ruhe und lassen ihn in großen Kesseln vor sich hinbrodeln. Dabei

kommt es auf das Gespür des Bäckers an. Lässt er den Teig zu lange garen,

wird er überreif und bringt keinen Trieb mehr. Kann er sich nicht lange ge-

nug entwickeln, fehlt ihm der Geschmack. Auch für die Zutaten, die aus dem

Sauer- oder Hefeteig die jeweilige Brotsorte machen, gilt es den richtigen

Zeitpunkt zu finden. Geschieht die Teigzubereitung zu spät oder zu früh,

sackt der ganze Teig in sich zusammen. Nun wird der Teig geknetet. Dabei

kommt es nicht nur auf das Tempo, sondern auch auf die Intensität an: die

24 Beschreibung Modernes Backverfahren und Bilder aus der „Landbrot Fibel“ Großbäckerei Märkisches Landbrot GmbH (sh. Anlage 3); Wohlers, H. (2014)

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dunklen Teige wollen lieber langsam und bedächtig, die hellen etwas

schneller und kräftiger durchgewalkt werden. Nachdem der Teig ruhte, wird

er geteilt und portioniert. Die runden Brote werden in Handarbeit geformt,

die kastenförmigen von Hand in die Backformen gelegt. Bevor sich die Brot-

laibe zu einer weiteren Ruhepause in den Garraum zurückziehen, kommt der

große Moment, in dem der Bäcker dem geformten Teig die Brotmarke auf-

drückt, dem Brot seinen ›Odem‹ gibt.

Aus dem Garraum rollen die Brotlaibe auf Brotwagen in

die Hitze. In heißer Luft gehen sie ein letztes Mal kurz

auf, umhüllt von einem Nebel aus Wasserdampf, der

elastische Krusten macht. Im Backofen bleiben sie — je

nach Form und Sorte — zwischen 50 Minuten und 4

Stunden. Weit gefehlt wer glaubt dies sei des Bäckers

blaue Stunde. Jetzt ist es an ihm, den Temperaturverlauf

zu regeln und für eine gleichmäßige Verteilung der

Ofenhitze zu sorgen. Die krosseste Kruste und den besten

Geschmack erhalten Brotlaibe, wenn sie ohne Form di-

rekt auf der Herdplatte ausgebacken werden. Durch die

dicke Kruste bleibt auch das Wasser länger im Brot und

hält es länger frisch.

3.3 Gegenüberstellung der Backverfahren

Die Verfahrensweisen des technischen Vorganges der Brotherstellung wurden mit dem

Fortschreiten der Technisierung nur in ihren Methoden angepasst. Eingangs- sowie

Ausgangsgrößen sind nach wie vor identisch. Am Ende des Prozesses steht immer das

Grundnahrungsmittel: Brot.

Die direkte Gegenüberstellung eines historisch-manuellen und eines modernen Verfah-

rens soll im kausalen Zusammenhang des verfahrenstechnischen Produktionsprozesses

erfolgen. Differenziert nach mechanischer Verfahrenstechnik, chemischer Verfah-

renstechnik, thermischer Verfahrenstechnik und sonstiger Technik, werden die ge-

machten Aufnahmen hier vergleichend gegenübergestellt und im Kontext beschrieben.

In dem von uns benutzten Feldbackofen konnten wir in einem Backgang je

12 Einkilobrote backen, im Anschluss daran noch ca. 30-40 Brötchen. In der von uns

besuchten Großbäckerei wurden in einem Backgang bis zu 9.000 Brote gebacken.

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Lagerhaltung

Modernes Verfahren:

Fotos: links: Lager für Sonnenblumenkerne / rechts: Dinkellager

Fotos: links: Lager für Gerste / rechts: in Silos lagert das gereinigte Getreide (hier Weizen und Roggen)

Das in der Neuköllner Großbäckerei verwendete Getreide kommt vollständig aus Deme-

ter-Anbau (80 Prozent aus der Region Berlin-Brandenburg). Die Lagertemperatur liegt

zwischen 8-9°C. Dinkel und Gerste werden in Mehrwegsäcken geleifert, Salz in Plastik-

tüten. Roggen und Weizen werden in großen Silos gelagert. Jeder Silo fasst 18 t Getrei-

de. Die Körner werden mittels Druckluftanlage vom Silo zu den Mühlen transportiert.

Das Getreidelager ist mit Schlupfwespen- und Mausefallen (Nagerköderstationen) aus-

gestattet.

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Historisch-manuelles Verfahren:

Foto: offene Getreidetruhe mit Getreidesäcken. Roggen, Weizen und Dinkel

Das verwendete Mehl kommt direkt vom Bauern und muss vor dem Mahlen gründlich

gereinigt werden. Dieses Reinigen ist sehr zeitaufwendig und erfolgt mit großen Sieben.

Gelagert wird das Getreide mäusesicher in einer großen Truhe an einem kühlen Platz im

Stall oder der Scheune.

Getreide mahlen

Modernes Verfahren:

Fotos: links und rechts Osttiroler Steinmühlen

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Fotos: links: Schrotmaschine von vorne / rechts: Schrotmaschine von der Seite

Fotos: links: Display zur Steuerung von Schrotmaschine und Mühle

/ rechts: Getreideschrot aus der Schrotmaschine

Gereinigtes Getreide gelangt durch ein Schüttel- und ein Trommelsieb in die Mühle.

Das Korn der Großbäckerei Märkisches Landbrot GmbH wird täglich frisch auf original

Osttiroler Steinmühlen schonend gemahlen, damit möglichst viele der licht- und sauer-

stoffempfindlichen Aroma- und Vitalstoffe erhalten bleiben. Die Müller der Großbäcke-

rei mahlen es täglich zu Schrot und Vollkornmehl, welches noch handwarm in den Tei-

gen verarbeitet wird. 90 Prozent aller in der Bäckerei hergestellten Produkte beinhalten

frisch gemahlenes Getreide.

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Historisch-manuelles Verfahren:

Fotos: links: dänische Diamant Mühle (ausschließlich manuell zu betreiben)

/ rechts: elektrische Osttiroler Steinmühle, für den Hausgebrauch und Kleingewerbeanwendungen

Foto: gemahlenes und geschrotetes Getreide (hier für den Vorteig)

Manuell Getreide zu mahlen erfordert einen großen Kraftaufwand. Für 12 Brote muss-

ten 8kg Mehl gemahlen werden. 120g könnten (gem. Angabe im Datenblatt der däni-

sche Diamant Mühle) pro Minute gemahlen werden. Für 8kg Mehl hätten wir fast

70 Minuten gebraucht. Nach ca. ½ Stunde schweißtreibender Mahlzeit, haben wir die

uns zur Verfügung stehende elektrische Mühle weiter benutzt.

Das Schwungrad der dänischen Handmühle ist mit einer umlaufenden Nut versehen,

sodass dieses über einen Transmissionsriemen angetrieben werden könnte.

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Zutaten

Modernes Verfahren:

Fotos: oben: Sauerteig

links unten: eingeweichte Körner / rechts unten: Karotten geraspelt für das Möhren- Walnussbrot

Fotos: links: im Keimlingsraum / rechts: Malz

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Auch beim Malzen von Getreide handelt es sich um einen Verfahrensweise, bei der

durch eine Stoffumwandlung ein wichtiges Zwischenproduckt entsteh. Malz ist durch

Mälzung gekeimtes, getrocknetes und gemahlenes Getreide. Zum Malzen können ver-

schiedene Getreidesorten verwendet werden. Bekannt ist im Brauereigewerbe die Brau-

gerste. Das gereinigte Getreide wird gewässert und so zur Keimung gebracht. Tempera-

turverlauf und Wassergehalt der Keimlinge sind hierbei sehr wichtig. Im Mehlkörper

des Getreides werden durch diesen Vorgang Enzyme gebildet. Nach etwa fünf Tagen

wird die Keimung unterbrochen und durch das Darren (Trocknung) beendet. (z.B. mit

der Restwärme des Backofens). Im Bäckereigewerbe wird Malz zur Verbesserung der

Triebfähigkeit von Mehlen eingesetzt. Der Gehalt an vergärbaren Zuckerstoffen fördert

das Gasbildungsvermögen im Backgut.

Historisch-manuelles Verfahren:

Fotos: oben: Sauerteigansatz (aus einer Falkenseer Bäckerei) links unten: Buttermilch, Weizenmehl und Salz / rechts unten: Hefe und Quark

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Fotos: von links nach rechts: Gewürze unzermahlen, Roggen, Sonnenblumenkerne, Kartoffeln, Leinsamen, Leinsamen gequetscht mit der Flockenquetsche

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Sauerteig, oder auch gesäuerter Teig, bezeichnet einen Teig, der zumeist durch Milch-

säurebakterien und Hefen in Gärung gehalten wird. Hierbei wird Kohlenstoffdioxid

produziert, dass den Teig in seiner Konsistenz auflockert. Sauerteig ist somit das

Triebmittel zur Lockerung von Backwerk, es macht Roggenteig backfähig, verbessert

die Verdaulichkeit, bereichert das Aroma und den Geschmack, verlängert die Haltbar-

keit der Backwaren und verbessert letztendlich die ernährungsphysiologische Eigen-

schaften eines Lebensmittels.

Typische Arten von Milchsäurebakterien:

Lactobacillus plantarum (homofermentativ) und

Lactobacillus brevis (heterofermentativ)

Typischer Hefestamm im Sauerteig: Saccharomyces cerevisi-ae.

Mess- und Rechentechnik

Modernes Verfahren:

Fotos: links oben: Temperaturkontrolle im Vorteig mit digitalem Thermometer / rechts oben: digitale Da-

tenkontrolle / unten: Messwertüberwachung und Steuerung am Rechner

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Historisch-manuelles Verfahren:

Foto: Bäckerin beim manuellen Berechnen der Mengen

Die Verarbeitungsprozesse in einer modernen Großbäckerei werden über Rechentechnik

kontrolliert und gesteuert. Analog-Digital- (AD) Messwandler erfassen den Istwert, ge-

ben diese Information an den Rechner, der alle Informationen miteinander vergleicht,

auswertet und steuernd Einfluss auf das Verfahren nimmt. Der Bäcker bedient den

Rechner, vergleicht Werte und kontrolliert mit seinem Erfahrungsschatz nur noch se-

kundär. In der Backstube des Jahres 1900 wird der Dreisatz bemüht, werden Mengen

abgewogen und beständig durch die Erfahrungen des Bäckers kontrolliert.

Brennholzmachen

nur Historisch-manuelles Verfahren:

Fotos: links: Brennholzregal mit vier Fächern / rechts: beim Holzhacken

Brennholz ist der Energieträger um einen historischen Backofen zu betreiben. Die im

Brennholz gespeicherte Sonnenenergie wird durch den Verbrennungsvorgang in die

Wandungen des Backgewölbes übertragen. Verbrannt werden kann jegliches Holz, so-

fern es natürlich (unbehandelt) und trocken ist. Die Trocknungszeit sollte zwei Jahre

nicht unterschreiten. Brennholz wird im Winter geschlagen, da in dieser Jahreszeit der

osmotische Druck im Holz schwach ist.

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Ofen

Modernes Verfahren:

Fotos: oben: „alter“ Backofen aus den 1980er Jahren / links unten moderne rechnergesteuerter Thermo-Öl

–Öfen / rechtsunten: Touchscreen-Display und Bedienung

Historisch-manuelles Verfahren:

Foto: kleiner Feldbackofen nach historischem Vorbild errichtet (Baujahr 2006)

Ein Backofen hat die Aufgabe, dem Backgut die zum Backprozess notwendige Hitze

über einen erforderlichen Zeitraum zuzuführen. Verfahrenstechnisch sind der histori-

sche und moderne Prozess identisch. Durch Energiezufuhr wird Backwärme im Back-

raum für den Backprozess vorgehalten. Der Unterschied besteht im Wirkungsgrad der

technischen Anlagen, in der Prozessdauer und Handhabung.

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Anheizen des Ofens

Historisch-manuelles Verfahren:

Fotos: links: Rauchgasführung / rechts: Blick in die Brennkammer während des Anheizens

Das Anheizen eines historischen Ofens ist ein Vorgang, der niemals unbeobachtet blei-

ben darf. Ein Feuer braucht, um dicke Holzkloben zu entzünden, Kraft. Diese Kraft ge-

winnt es durch das Zuführen von Sauerstoff (Luft) und durch die Zugwirkung des

Ofens. Diese Zugrichtung verläuft (im Normalfall) durch die geöffnete Ofentür über das

verbrennende Holz, durch die geöffnete Zugklappe zur Rauchgasführung, dem Schorn-

stein. Auch Feuer sucht sich den Weg des geringsten Widerstandes. Wie auf dem rech-

ten Foto deutlich zu sehen ist, schlagen die Flammen aus dem geöffneten Ofen heraus.

Über dem Ofen befindet sich der hölzerne Dachstuhl. Dieser, durch Unachtsamkeit ent-

standene Vorgang, hat letzten Endes zu Ofen- und Dorfbränden geführt. Das Verschlie-

ßen der Ofentür verhindert ein Ausbrechen des Feuers. Durch die Thermometeröffnung

(das Thermometer wird erst nach dem Beenden des Heizvorganges in die Öffnung ge-

steckt) strömt genügend Luft in die Brennkammer um den Verbrennungsprozess auf-

rechtzuerhalten.

Anmerkung: Im Jahre 1794 wurde eine neue "Verordnung wegen besserer Errichtung der Backöfen" notwendig. Darin heißt es: "Die Backöfen in den Dörfern der Churmark sollen durch-

gehends so angelegt werden, daß sie in einer Entfernung von fünfzig Schritten von dem

nächsten Gebäude zu stehen kommen, wobei mit einer Windkehre, einer Tür von Eisen-

blech und einer hölzeernen Tür vor der Öffnung versehen, keineswegs aber mit Stroh,

Rohr, einem hölzernen Schauer oder einem Bretterdach bedeckt werden. Auch sind um

dieselben, um eine etwa ausbrechende Flamme desto eher zurückzuhalten, Bäume zu

setzen."25

25 ( aus dem Repertorium der Polizengesetze und Verordnungen in den Koniglich Preussischen Staaten von 1820 S. 794)

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Diese Verordnung gestattete es den Bauern, sich in ihren Hofgärten unter Beachtung der

erlassenen Vorschriften eigene Backöfen zu errichten. Von diesem Recht wurde hin-

länglich Gebrauch gemacht.

In der Backstube

Modernes Verfahren:

Fotos: oben links26: Die Backstube: links die Kneter, in der Mitte der Hebekipper und rechts die Thermo-

Öfen / oben rechts: Teigportionierer / unten: Backraum mit Teig und Portioniermaschine von oben

26 Vgl Internetquelle: o.V., Märkisches Landbrot (o.J.)

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Fotos: links: die bemehlte Backunterlage / rechts: beim Teigkneten

Fotos: links: Aufbringen des Qualitätssiegels auf das Brot / rechts: kurz vor dem Einschießen der Brote in den Ofen

Historisch-manuelles Verfahren:

Fotos: in der historischen Backstube, der Küche, beim Kneten des Teigs

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Reglungstechnik Ofen

Modernes Verfahren:

Foto: Display rechnergesteuerter Thermo-Öl –Öfen

Historisch-manuelles Verfahren:

Foto: von links nach rechts: Stabthermometer beim Einstecken in die ausgeräumte Brennkammer / Mess-wert ca. ½ Stunde nach dem Ausräumen des Ofens / Schiebedraht zum Betätigen des Zug-Mechanismus /

Blick in die auszuräumende Brennkammer (im Hintergrund der geöffnete Zugschieber)

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Pyrolyse

Historisch-manuelles Verfahren:

Fotos: links: beim Abbrand, zu erkennen sind verrußte und „freigebrannte“ Wandflächen

rechts: Schamottesteine in der Ofentür (rechts verrußt, links freigebrannt (Ofeninnenseite))

Bei Temperaturen über 500°C zerfallen alle organischen Verbindungen durch pyrolyti-

sche Zersetzung. Die stofflichen Moleküle werden hierbei voneinander gelöst und selbst

Ruß verbrennt zu Asche. Moderne Backöfen in der Gastronomie oder auch im Haushalt,

verfügen über eine Pyrolysefunktion, die den Ofen bei hohen Temperaturen selbsttätig

reinigt. Diese technische Verfahrensweise ist sehr energieintensiv.

Historische Backöfen brauchen nach dem Backen (vor dem nächsten Backen) nicht ge-

reinigt werden. Der Abbrand im Ofen und die selbsttätige pyrolytische Zersetzung rei-

nigen den Ofen von allen Rückständen ohne Zutun.

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Vorteig ansetzen / Säuern des Vorteigs

Modernes Verfahren:

Fotos: alle: Sauerteigansatz und ein Teil des Mehls wird zu einem Vorteig angesetzt

Der Sauerteigansatz des Vorteigs muss 21 Stunden ruhen!

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Historisch-manuelles Verfahren

Fotos: von links nach rechts: 1/8 des Mehls wird geschrotet / der Sauerteig wird hinzugegeben / vermengt / mit handwarmen Wasser / zu einer breiigen Konsistenz verrührt

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Fotos: von links: vor dem warmen Ofen über Nacht zum „Durchsäuern“ abgestellt / rechts: Blasenbildung durch Kohlenstoffdioxidbildung am nächsten Morgen

Hauptteig ansetzten

Modernes Verfahren:

Fotos: links: der Sauerteigansatz (Vorteig) / rechts: Mischprozess

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Fotos: von links nach rechts: Zutaten / Knetmaschine / Teig- und Portioniermaschine von oben

Fotos: links: Teig auf dem Transportwagen / rechts: Bäcker am Teigportionierer

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Historisch-manuelles Verfahren

Fotos: von links nach rechts: die Zutaten werden zunächst trocken vermengt / ein Teil des durchgesäuer-ten Vorteigs wird zugesetzt / Zugabe weiterer Zutaten / Zugabe und Vermengen des restlichen Vorteigs

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Fotos: links: beim Vermengen / rechts: gekochte Kartoffeln werden geschält

Fotos: links: 8 Teelöffel Salzzugabe für 12 Brote / rechts: Zugabe des Quarks

Fotos: links: beim Teig kneten/ in der Mitte: Zugabe von Wasser / rechts: Bereitstellen der Backkörbe

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Teigreifung durch Teigruhe

Modernes Verfahren:

Fotos: links: vor…/ rechts: in der Gärkammer

Historisch-manuelles Verfahren

Fotos: links: ruhender Teig vor dem Herd / ein Blick unter das Tuch…

Fotos: links: Bäckerinnenruhe während der Teigruhe / beim Ausmehlen der Backkörbe

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Foto: Teig nach der Teigruhe

Ausräumen des Ofens

nur Historisch-manuelles Verfahren

Fotos: links beim Ausräumen des Ofens am Tage / rechts: Spektakel in der Nacht

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Fotos: von links nach rechts: Einstecken des Stabthermometers / beim Ablesen der Temperatur in der Brennkammer / beim Auswischen des Ofens / Brotschieber, flache Kehrschaufel, Metallborstenbesen

Ein historischer Ofen, auch wenn es sich um einen Nachbau handelt, ist eine sensible

technische Einrichtung. Das Temperaturverhalten und die Reaktionen des Backraumes

müssen individuell analysiert, erkannt und angewendet werden. Diverse Parameter

nehmen Einfluss auf die Funktionalität des Ofens und beeinflussen den Prozess des Ba-

ckens. So sind externe Einflüsse wie Wind und Außentemperatur genauso maßgeblich

wie die Wärmesättigung der schweren Brennkammermaterialien und die Bedienung des

gusseisernen Schiebers zum Verschließen des Zuges. Nur mit dem wiederholten Auswi-

schen der Brennkammer und dem temporären Öffnen / Verschließen der Zugöffnung /

Ofentür kann die Temperatur der Brennkammer in geringen Grenzen beeinflusst (her-

abgesetzt) werden.

Der Bäcker kennt seinen Ofen und weiß um dessen Bedienbarkeit auch bei widrigen

Wetterlagen. Mit der flach ausgebreiteten Hand, die der Bäcker auf dem Leicht-

lehmmantel der Brennkammer auflegt, prüft er vor dem Backen die Wärmesättigung des

Backraumes.

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Teilen und Formen der Teige

Modernes Verfahren:

Fotos: in der Backstube, beim Teilen und Formen der Teige

Foto: vorbereitete Gärkörbe (Brotbackkörbe)

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Historisch-manuelles Verfahren

Fotos: oben: aufgegangener Teig, eine gleichmäßige Porenbildung ist erkennbar / unten links: die Teigmasse für 6 Brote, im Vergleich dazu ein Gärkorb

unten rechts: beim symmetrische Zerteilen des Teigs

Fotos: links: portionierter Teig / rechts: erneutes Durchkneten jeder Portion

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Fotos: links: die Teigmasse für ein Brot / rechts: der Teig im Gärkorb

Die Teigportionierung ist in einer heutigen Bäckerei von wesentlicher Bedeutung. Es ist

verständlich, dass ein Bäckereibetrieb seine verkauften Brotgewichte genau einzuhalten

hat. Zu schwere Brote schmälern den Gewinn und zu leichte benachteiligen die Kund-

schaft. Bäcker, die im Mittelalter zu leichte Brote verkauft haben, hing man diese um

den Hals und führte ihn entehrend durch die Stadt zum Pranger.

Ein automatischer Teigportionierer schneidet den Teig in gleich große (und gleich

schwere) Stücke. Im historischen Brotbackverfahren geht es um die Anzahl der Brote.

Niemand wird die Brote nach dem Backen auf eine Wage legen. So differieren hier die

Werte unserer gebackenen Brote um bis zu ca. 10%.

Bei beiden Verfahren erfolgt die Laibformung per Hand. Teig kneten ist körperliche

Schwerstarbeit. Die Gärung in den Brotkörben erfolgt in einer modernen Bäckerei im

Gärraum bei ca. 50°C. Im Jahre 1900 stellte der dörfliche Bäcker seine Brote zum

Nachgären nochmal kurz vor seinen Herd.

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Backvorgang

Historisch-manuelles Verfahren

Fotos: links: Stürzen des ungebackenen Brotes auf den bemehlten Schieber / rechts: beim Abbürsten des

überschüssigen Mehls mit einer Brotbürste

Fotos: links: „rohes“ Brot bereit zum Einschießen /

rechts: beim Einschießen in den Backraum (Temperatur: 300°C)

Fotos: links: 12 Brote im Ofen / rechts: bei der Schwadengabe

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Die Schwadengabe bezeichnet das Vernebeln der Oberfläche des Backgutes. Das Wort

Nebelschwaden verdeutlicht uns diesen hier übertragenen thermischen Prozess. Back-

technisch wird durch die Schwadengabe physikalisch eine große Wärmemenge schlag-

artig auf die Teigoberfläche übertragen. Zwischen der Temperatur des Teigstücks (ca.

30°C) und der des Schwadens (ca. 100°C) entsteht ein Kondensationsvorgang der die

Klebereiweißstoffe an der Oberfläche der Brote gerinnen lässt und Wasser an die Stärke

abgeben. Die Stärke verkleistert in sich und lässt eine elastische und gasdichte Oberhaut

entstehen, die Kruste. Die Schwadengabe im modernen Backverfahren erfordert eine

verhältnismäßig große Energiemenge, so dass der Schwaden hier nicht überdosiert wer-

den sollte. Die Schwadengabe im historischen Ofen hingegen erfolgt durch das Eingie-

ßen von Wasser (sh. Foto) auf die heißen Schamottebodenplatten. Fast alle Brotsorten

erfordern eine relativ feuchte Backatmosphäre. Eine mindere Feuchtigkeit ließe an der

Teigoberfläche sofort eine trockene Haut entstehen, die eine optimale Ausdehnung des

Backgutes entgegenstehen würde. Durch die Schwadengabe erhält das Backgut ein grö-

ßeres Volumen und eine schützende (wohlschmeckende) Kruste, die zudem verhindert,

dass ein Brot beim Backvorgang aufreißt.

Das Brot

Modernes Verfahren:

Fotos: Brotsortiment Großbäckerei Märkisches Landbrot GmbH

LAIBHAFTIGES SORTIMENT. Bis zu vierzig verschiedene Brotsorten, wie Bauern-,

Kürbiskern- oder Vierschrotbrot, und knusprige Brötchen und Gebäcke entstehen täg-

lich in unserer Backstube in Neukölln. Ausgewähltes Demeter-Getreide und erlesene

Zutaten wie Mohn, Nüsse, Saaten und Gewürze gepaart mit handwerklicher Backkunst

geben jeder Sorte einen unverwechselbaren Charakter.27

27

aus der „Landbrot Fibel“ Großbäckerei Märkisches Landbrot GmbH; Wohlers, H. (2014)

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Fotos: Studentinnen beim Verkosten

Historisch-manuelles Verfahren

Fotos: beim Entnehmen eines Probebrotes

Fotos: links: beim Abklopfen (Prüfen der Durchbackung) des Probebrotes / rechts: alle Brote sind nach

einer Stunde ausgebacken

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Foto: Brote im Brotregal (seitlich vom Ofen) zum Abkühlen

Sonstiges

Fotos: ausnutzen der Restwärme zum Backen von Kleingebäck, hier: diversen Brötchen

3.3.1 Verfahrenstechnische Prozesse

„Vom Brot zum Korn“ könnte die Zusammenfassung aller verfahrenstechnischen Pro-

zesse benannt werden, die das Produkt „Brot“ entstehen lassen. Es ist festzustellen, dass

die Stoffumwandlungsprozesse der untersuchten Verfahren identisch sind und nur im

Grad der Technisierung variieren. Das Aufschlüsseln und Strukturieren eines verfah-

renstechnischen Gesamtprozesses ist immer auf die Summation einzelner Teilprozesse

zurückführbar. Soll ein thermischer Prozess, das Anzünden des Brennholzes im Ofen,

durchgeführt werden, so ist dazu zumindest ein mechanisches Verfahren, das Entzünden

eines Streichholzes an der Reibefläche einer Streichholzschachtel, erforderlich. Hier

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wiederum muss, ausgelöst durch die mechanische Bewegung, eine sichere chemische

Zündung erfolgen.

Die folgende zusammenfassende Gegenüberstellung verdeutlicht, dass beim histori-

schen Backverfahren, verfahrenstechnische Prozesse / Stoffumwandlungen auch unbe-

wusst angewendet worden sind, wie die Säuerung des Teigs und dennoch zu dem erwar-

teten Ergebnis geführt haben, einem wohlschmeckendem Brot.

Tab.2: Gegenüberstellung der Backverfahren28

Verfahrenstechnik Historisch-manuelles

Verfahren Modernes

Verfahren

Mechanische

Verfahrenstechnik

Die mechanisch- verfahrenstechnischen Prozesse werden ausnahmslos manuell gesteuert und per Hand vollzogen. Das Transportieren des Getreides vom Bau-ern zur Mühle oder von der Mühle zur Backstube erfolgt ausschließlich mit Muskelkraft, ebenso wie das Mahlen des Getreides, das Vermengen (Rühren und Dosieren) der Zutaten, das Kneten und das Schneiden des Teigs sowie das Verpacken und Einlagern des Produk-tes. Einzelne Verfahren könnten im Jahre 1900 auch teilmechanisiert (automati-siert) durchgeführt worden sein. Dazu gehören das Mahlen des Getreides in der damals im Dorf vorhandenen Windmühle oder das Transportieren des Getreides mit einem der ersten Kraft-fahrzeuge.

Soweit es möglich ist, wird personalspa-rend auf eine Automatisierung der me-chanischen Verfahrenstechnik gesetzt. Der Einsatz von Personal ist heute, im Gegensatz zum Jahr 1900, der kostenin-tensivste Produktionsfaktor eines Bäcke-reibetriebes. Das Sieben des Getreides erfolgt zumeist durch den Bauern, der ausschließlich ge-reinigtes Getreide auf den Markt bringen kann. Das Mahlen, Dosieren, Rühren, Kneten, Schneiden und Verpacken der einzelnen Stoffumwandlungsprodukte er-folgt vollautomatisch. Transportiert und ausgeliefert wird die Ware nach logisti-schen berechneten Grundsätzen um letz-ten Endes manuell über die Verkaufsthe-ken des Einzelhandels den Kunden ver-kauft werden zu können.

Chemische -

(biologische)

Verfahrenstechnik

Chemische und biochemische verfah-renstechnische Vorgänge waren nur in ihrer Funktionalität bekannt und wurden entsprechend der Erfahrung angewen-det. Sauerteig war Sauerteig, dass es sich hierbei um Milchsäurebakterien wie Lactobacillus plantarum, Lactoba-cillus brevis oder Lactobacillus fermen-tum handeln würde, dürfte nur sehr we-nigen Bäckern bekannt gewesen sein. Sauerteig säuerte den Teig, machte ihn poriger und wurde als Triebmittel ver-wendet. Die Selbstreinigungsfunktion des Ofens wurde selbstverständlich genutzt. Die nach dem letzten Backen noch vorhan-denen Backrückstände verbrannten mit dem nächsten Anheizen des Ofens rück-standslos.

Gärungsprozesse werden durch Mikroor-ganismen hervorgerufen, die mit dem bloßen Auge nicht erkennbar sind. Die allgemeinen Gesetzmäßigkeiten des Wachstums von Gärungsorganismen sind ein grundlegender wissenschaftlicher Er-fahrungswert. In der Anwendung von chemischen / biologischen verfahrens-technischen Prozessen werden diese Er-kenntnisse genutzt, um einen Backvor-gang optimal zu steuern und zu führen. Technische Vorgaben und verallgemei-nerte Forschungsergebnisse ersetzten manuelle Arbeitsvorgänge.

28 Tab. selbst erstellt

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Thermische

Verfahrenstechnik

Erhitzen, Abkühlen, Rösten und Trock-nen heißen in einem historischen Ver-fahren die Vorgänge / Prozesse der thermischen Verfahrenstechnik. Die Wärmeübertragung erfolgt immer von Orten höherer Temperatur zu Orten niedriger Temperatur. Im Backofen wird die Wärme in Form von Energie von der Wärmequelle, dem Schamotte des Ofens, auf die Gebäckoberfläche transportiert. Die thermische Verfah-renstechnik eines historischen Back-ofens wird von der Erfahrung des Ba-ckenden gesteuert. Thermometerlose Messverfahren, wie die Kontrolle der Ofentemperatur durch das Einwerfen von Getreidekörnern auf die heißen Schamotteplatten, die ausschließlich manuelle Wärmeübertragung durch die Zirkulation von Luft und Wärme und die durch frische Luft erfolgenden Ab-kühlungsvorgänge, verlangen die Erfah-rung des Backenden. Die Ausrichtung des Baukörpers des Backofens ist ein nicht zu vernachlässigender Parameter, der Einfluss auf das thermische Verfah-ren nehmen kann. Das Anrösten des Getreides zum Her-stellen von Malz ist ein hochsensibler thermischer Prozess innerhalb des Backvorganges. Der Stoffumwand-lungsprozess wandelt Getreide in Malz um. Durch ein thermisches Verfahren wird hierbei ein bio-chemisches Verfah-ren eingeleitet. Grundlage für das thermische Verfahren des Heizens ist die energetische Stof-fumwandlung von Holz. Holz, als ein durch die Fotosynthese entstandener Energieträger, gibt mit dem Verbren-nungsprozess die in ihm gespeicherte Sonnenenergie an die Brennkammer- und letztendlich an das Backgut ab.

Erhitzen, Abkühlen, Rösten und Trock-nen heißen auch in einem modernen Ver-fahren die Vorgänge / Prozesse der ther-mischen Verfahrenstechnik. Die Wärme-übertragung erfolgt immer von Orten hö-herer Temperatur zu Orten niedriger Temperatur. Im Backofen wird Wärme in Form von Energie von der Wärmequelle auf die Gebäckoberfläche transportiert. Die thermische Verfahrenstechnik eines modernen Backverfahrens ist rechnerge-steuert. Kontinuierliche Messwertauf-nahmen und das vollautomatische Nach-regeln der Wärmeübertragung durch die Zirkulation von Luft und Wärme garan-tieren ein optimales Backergebnis. Ver-dampfen und Kondensation während der Wärmeübertragung gelten ebenfalls als thermische Prozesse innerhalb der Ver-fahrenstechnik. Gemalzt wird vollautomatisch, mit konti-nuierlicher Messwertaufnahme und Tem-peraturnachreglung.

Sonstige

Verfahrenstechnik

Das Lagern des Getreidevorrates, das Reinigen der Arbeitsmittel, das Verkau-fen des Brotes usw., sind sonstige ver-fahrenstechnische Prozesse, die in ihrem Wesen wenig mit einer Stoffumwand-lung zu tun haben.

Das Lagern des Getreidevorrates, das Reinigen der Arbeitsmittel, das Verkau-fen des Brotes, die Beseitigung der Rück-stände und auch die der entstandenen Abwässer gehören zu den sekundären verfahrenstechnischen Prozessen in ei-nem Bäckereibetrieb, die, so man sie gründlich hinterfragt, auch wesentliche mechanischen, chemischen und thermi-schen Komponenten beinhalten.

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3.3.2 Vergleich Produktionstechniken

Der Vergleich Produktionstechniken geht immer mit einem Vergleich der Eingangs- /

Ausgangsgrößen einher. Die Art und Weise, durch verfahrenstechnische Stoffumwand-

lungen ein Endprodukt zu erhalten, beschreibt das technische Artefakt der Produktion.

Im Jahr 1900 war, wie auch im Jahr 2015, das Produkt Brot das Ziel der Bemühungen

des Bäckers. Es ist festzustellen, dass bei einem historischen Herstellungsverfahren das

zu verarbeitende Material (Getreide, Zutaten usw.) den wesentlichen Wert des Endpro-

duktes bestimmten. Die verwendete menschliche Arbeitszeit wurde selten monetär be-

wertet und trat in den Hintergrund. Die industrielle Revolution kehrte diesen Prozess

um. Die menschliche Arbeitsleistung stand alsbald im Fokus der Wertfindung des nun

massenhaft herstellbaren Produktes. Automatisierte Produktionsprozesse und auch der

Preisverfall von Rohstoffen (Getreide wurde durch das maschinelle Dreschen billiger)

verkehrten die konventionellen Werte und stellen somit den wesentlichen Unterschied

im Vergleich der betrachten Produktionstechniken dar.

3.3.3 Stoffströme im Produktionsprozess

Die Abbildung Stoffströme im Produktionsprozess (sh. S. 19), zeigt grundlegend auf,

dass aus den Einsatzstoffen: Rohstoffe, Hilfsstoffe, Luft, Wasser und Energie innerhalb

eines verfahrenstechnischen Produktionsprozesses das erwartete Produkt Brot entsteht.

Prinzipiell sind die Stoffströme innerhalb beider untersuchter Produktionsprozesses als

identisch zu bezeichnen und können prinzipiell verallgemeinert werden.

Quantitative und qualitative Komponenten finden jedoch eine Unterscheidung. Rohstoff

bleibt hier Rohstoff, denn das Getreide blieb in den letzten 115 Jahren wesensgleich.

Die Analyse der verwendeten Hilfsstoffe findet auch nur einen quantitativen Bezug. Ob

geraspelte Möhren oder gekochte Kartoffeln, all diese Hilfsstoffe bleiben, wie auch die

Sauerteigbakterien unverändert. Lediglich die verwendete Energieform unterscheidet

sich in ihrer Beschaffenheit, ihrem Abgasverhalten und ihrem Preis.

Festzustellen bleib, dass die Stoffströme innerhalb eines Produktionsprozesses auch bei

115 Jahre auseinanderliegenden Verfahrensweisen in ihrem Sinn als prinzipiell iden-

tisch angesehen werden können. Lediglich die qualitativen und quantitativen Eingangs-

größen, die zu dem identischen Produkt Brot führen, verändern die Stoffströme in Be-

zug auf ihre Produktionsreststoffe wie Abfälle und Emissionen.

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3.3.4 Energetische Betrachtungen bei Stoffumwandlungen

Energetische Betrachtungen bei Stoffumwandlungen, bei uns vom Korn zum Brot, las-

sen inhaltlich Aussagen zu chemischen, biologischen und physikalischen Zusammen-

hängen erwarten. Grundlegend ist festzustellen, dass in allen Stoffen Energie gespei-

chert ist, die innerhalb der Stoffumwandlung eine energetische Umwandlung erfahren.

Das Maß der im Stoff gespeicherten Energie stellt eine charakteristische Stoffgröße dar.

Beim Backen eines Brotes verändert sich die Energieform des Reaktionssystems durch

Austausch / Umwandlung von Energie mit der Umgebung des Backofens. Die im Holz

gespeicherte Sonnenenergie muss in einemverfahrenstechnischen Prozess in das Le-

bensmittel Brot übertragen werden, eine energetische Stoffumwandlung kann dieses

bewirken.

Monetäre energetische Betrachtungen beschreiben, in welchem Verhältnis in einem ver-

fahrenstechnischen Prozess Aufwand zu Nutzen stehen. Diese dimensionslose Größe

wird Wirkungsgrad (η) benannt und stellt das Verhältnis von abgeführter Nutzenergie

zur zugeführten Energie (

), oder von abgeführter Leistung zur zugeführten Leistung

(

) dar. Um für den WAT-Unterricht energetische Zusammenhänge aufzuzeigen,

wird innerhalb dieser Projektarbeit exemplarisch der Energieverbrauch zum Backen ei-

nes Brotes im historischen Kontext untersucht. Im modernen Backverfahren hingegen

soll die Ökobilanzierung im Vordergrund der Untersuchungen stehen.

Holzverbrauch und Energiebetrachtung eines historischen Backvorganges

Es ist davon auszugehen, dass das Backen von Brot in einem freistehenden Backofen

energietechnisch als unwirtschaftlich zu bewerten ist, geht man davon aus, dass der

marktübliche Vergleichspreis für Elektroenergie zur Ermittlung dieses „hinkenden“

Vergleiches herangezogen wird.

Dieses soll hier dennoch erfolgen:

Ein durchschnittliches Stück Brennholz wiegt 1,1kg!

In eine volle Schubkarre passen 30 Stücke Brenn-

holz.

Für einen Backvorgang werden somit:

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Die verwendeten Holzarten: Kiefer, Fichte, Birke und Lärche (hauptsächlich Weich-

holz). Der Brennwert29 von Weichholz beträgt ca. 4,3

Teilt man diese Energiemenge durch (nur) 12 Brote so erhält man:

= 17,74 pro Brot

Bei einem Energiepreis (Elektroenergie) von ca. 28ct/kWh ergibt das einen Energiepreis

von:

Setzt man diese theoretischen Betrachtungen fort, kann festgestellt werden, dass sich

mit der Energie, die in ein Brot gesteckt wird:

» 9,85 Stunden lang die Haare föhnen ließen (Föhn hat 1,8 kW),

» 12,67 Stunden lang eine Waschmaschine (1,4 kW) betreiben werden könnte,

»354,8 Stunden fernsehen möglich wäre (50 W) oder

»18,5 Tage lang die Nachttischlampe (40 W) brennen könnte.

Energietechnisch ist das Backen von nur 12 Broten unwirtschaftlich. Geht man aber da-

von aus, dass das Brennholz im Wald kostenlos gesammelt werden kann, beim Ver-

brennungsprozess genau die gleiche Menge abgegeben wird, die der Baum mittels

Photosynthese in Holz (Cellulose) und erzeugt hat, vor dem Brot auch noch Pizzen

im Ofen gebacken wurden, nach dem Brot Kuchen und Kleinbackwaren und hieran an-

schließend die Wärme der Brennkammer zum Dörren von Obst und Gemüse verwendet

werden kann, so steht die Energiebilanzierung in einem anderen Licht. Lediglich die

nicht unerhebliche Arbeitszeit schlägt hierbei zu Buche.

Ökobilanzierung moderne Bäckerei

Der Energieverbrauch einer modernen Bäckerei wird zum hauptsächlich verwendeten

Rohstoff, dem Mehl, in Relation gesetzt. Ein einfacher Quotient beschreibt hierbei, wie

energieintensiv ein Betrieb arbeitet. Aus diesem Kennwert ist ersichtlich, wie hoch das

Einsparpotential ist.

29Vgl. Internetquelle: Fuchs, M. (2009)

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Ins Verhältnis gebracht wird der Energieverbrauch zum verbrauchten Mehl. Der gesam-

te Energieverbrauch (Strom und Wärme), gemessen in

steht im Verhältnis zum

Mehldurchsatz in

. Der Verbrauchskennwert erhält somit die Einheit:

Dieser Kennwert sollte bei einer energieoptimierten Bäckerei weit unter 2.000 kWh/t

liegen!

Abb.11: Energieverbraucher im Betrieb30

4 Produkt und Produktion als technischer Vorgang mit sozialer Komponente

Verfahrenstechnische Prozesse werden immer von einem sie steuernden / bedienenden

Menschen beeinflusst. Das Backen von Brot, einem technologischen Vorgang, ist in all

seinen Stoffumwandlungen neben der fachlichen- auch von der sozialen Kompetenz

des Bäckers abhängig.

Im Jahre 1900 war das Backen am Dorfbackofen ein gemeinschaftlicher Vorgang, der

neben verfahrenstechnischen Prozesse auch unbedingte soziale Prozesse entstehen ließ.

Neuigkeiten wurden am Ofen ausgetauscht und gemachte Erfahrungen weitergegeben.

Am Ende erhielten die Menschen das Produkt Brot sowie ein lebendiges Gemein-

schaftsgefühl.

In einer Großbäckerei sind verschiedene Mitarbeiter in diversen Beschäftigungsfeldern

tätig: Bäcker, Bäckermeister, Müller, Kundenbetreuung, Verkauf- und Logistik, Füh-

rungen, Betriebsleiter und Geschäftsführung. Insgesamt 49 Mitarbeiter (auch in Teil-

30 Vgl. Internetquelle: Schering, B. (2003)

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zeitbeschäftigte), davon 5 Bäckermeister und 2 Auszubildende, arbeiten in der von uns

besuchten Großbäckerei. Mit ihrer Arbeitsleistung wollen sie letzten Endes ihren Le-

bensunterhalt erwirtschaften.

Produkte, als Ergebnis einer Produktion / eines Produktionsprozesses, beinhalten auch

heute immer soziale Komponenten als wesentliche Faktoren.

5 Anwendbarkeit der Projektarbeit für den WAT Unterricht

Besucht man die Internetseiten der Allgemeinen Studienberatung der TU-Berlin, und in-

formiert sich über die Arbeitslehre als solche, erfährt man folgendes:

„Die Arbeitslehre vermittelt Ihnen in Ihrem Studium einen Überblick über

die Entwicklung der Technik in der Gesellschaft sowie über technische,

wirtschaftliche, ökologische und soziale Zusammenhänge in der Arbeitswelt.

Sie erwerben die nötigen Kenntnisse zur Arbeitssicherheit sowie der Unfall-

verhütung bei Tätigkeiten in Werkstätten und Experimentalräumen. Diese

Kenntnisse und Ihre erlernten Fertigkeiten im Planen, Konzipieren und

Herstellen technischer Objekte mit geringer Komplexität können Sie nach

Abschluss des anschließenden Masterstudiums (M.Ed.) als Lehrkraft der

Sekundarstufe I (Integrierte Sekundarschule (ISS) in Berlin) an Ihre Schüle-

rinnen und Schüler weitergeben.“ 31

Das Aufzeigen von nachvollziehbaren Zusammenhängen eines kompletten Produkti-

onsprozesses, der Eingangs- und Ausgangsgrößen erkennen lässt, sollte für Schüler

nachhaltig ein vergleichendes Verstehen fördern.

Das Backen von Brot ist ein Vorgang, dessen einzelne Verfahren für Schüler, auf ihr

jeweiliges Lernniveau abgestimmt, nachvollziehbar erlebt werden können. Es kommt

immer darauf an, Schüler zu begeistern und das Lernen zu ihrer eigenen Sache zu ma-

chen. Der in unserer Ausarbeitung unternommene Versuch einer direkten und verglei-

chenden Gegenüberstellung von einem historischen und modernen Backverfahren, gäbe

auch für Schüler die Möglichkeit, in einer vergleichenden Analogie prozesstechnische

Verfahrensweisen selbst zu erkennen, erforschen und diese zu erleben.

Das Backen eines Brotes schließt mit dem nachhaltigen Verzehren eines eigenständig

erzeugten Produktes ab und lässt einen konkreten Bezug zu den technischen, wirtschaft-

lichen, ökologischen und sozialen Zusammenhängen in der Arbeitswelt an einem prak-

tischen Beispiel nachvollziehbar entstehen.

31 Vgl. Internetquelle: o.V., Technische Universität Berlin (2015)

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Anmerkung:

Viele sehr gute Unterrichtsmaterialien, die eine mögliche Projektarbeit mit Schülern

vor- und nachbereitend unterstützen könnten, sind in verschiedenen Lernforen erhält-

lich. Einige davon haben wir exemplarisch als Anlage zu unserer Projektarbeit im An-

hang (sh. Anlage 1-3) hinzugefügt.

6 Fazit

Zweierlei zusammenfassende Betrachtungen ergeben sich aus dem Bearbeiten dieser

Projektarbeit:

Das technische Artefakt für die Herstellung eines Produktes ist immer die Summe ver-

schiedener verfahrenstechnischer Prozesse, die mit physikalischen Stoffumwandlungen

aus einem Ausgangsmaterial ein gewünschtes Produkt entstehen lassen. Die Anzahl der

dabei ablaufenden Prozesse ist mannigfaltig und kann differenziert in unterschiedliche

verfahrenstechnische Prozesse strukturiert werden. Die Herstellung des Lebensmittels

Brot stellt dafür ein sehr gutes Beispiel dar, welches auch im historischen Kontext be-

legt, dass es nur die Verfahren sind, die durch eine zeitgemäße Technisierung der Ver-

fahrensweisen katalytischen Einfluss auf das zu produzierende Endprodukt, das Brot,

haben. Eine direkte Gegenüberstellen eines historischen- und eines modernen Backver-

fahrens belegen diese Vermutung.

Das technische Artefakt für die Herstellung von Brot ist ein ausgezeichnetes Beispiel,

um Schülern verfahrenstechnische Prozesse zu verdeutlichen. Brot, als unverzichtbares

Lebensmittel, droht im Verständnis der Schüler zum industriell erzeugten Massenpro-

dukt zu werden. Am Beispiel eines gemeinsamen Backtages, könnten die kausalen Zu-

sammenhänge aufgezeigt, erläutert und zudem miteinander nachhaltig erlebt werden.

Schüler, die die Funktionalität der Produktionsstätte Backofen selbst erlebt haben, Kör-

ner in ihrer Hand untersucht und unterschieden haben, Getreide mit einer Mühle selbst

gemahlen haben, die Blasenbildung im Teig beobachten konnten, den Teig selbst ge-

knetet haben, die Laibe geformt und in den Ofen eingeschossen haben… diesen Schü-

lern werden beim gemeinsamen Essen ihres noch warmen Brotes die verfahrenstechni-

schen Prozesse nachhaltig in Erinnerung bleiben.

Erlebte Verfahren begünstigen und erleichtern Analogien zu komplexeren Produktions-

prozessen zu erkennen, zu benennen und zu verstehen.

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7 Quellen und Literatur

Büchner, F. (1998): Handwerk und Technik; Bäcker Technologie. 3. Aufl., Hamburg: Felix-Büchner-Verlag Eschenhagen, U. (2014): Grundlegende Überlegungen zum Thema Verfahrenstechnik. Furtwangen. URL http://technikinitiative-nwt.de/wp-content/uploads/2014/12/V01-Verfahrenstechnik1.pdf [Stand: 09.12.15] Fuchs, M. (2009): Forstservice Sauerland. Schalksmühle. URL:www.forstservicefuchs.de [Stand: 30.12.2015] o.V. (2015): Technische Universität Berlin; Prozess- und Verfahrenstechnik; Fachgebiet Verfahrenstechnik. Berlin. URL: https://www.verfahrenstechnik.tu-berlin.de/ [Stand: 11.12.15] o.V. Technische Universität Berlin; Allgemeine Studienberatung. Berlin. URL: http://www.studienberatung.tu-berlin.de/menu/studiengaenge/faecher_bachelor/arbeitslehre/ [Stand: 20.12.2015] o.V.(o.J.): Märkisches Landbrot. Berlin. URL:www.landbrot.de [Stand: 20.12.2015] Schering, B.(2003): Umweltmanagement bei Bäckern und Konditoren. Heidelberg. URL:http://www.kliba-heidelberg.de/images/web_b_cker-modell_brosch_re.pdf [Stand 23.12.2015] Stille, P. ; Janßen, H.; (2014): Verfahrens-, Energie-, u. Umwelttechnik Hannover. URL: http://f2.hs-hannover.de/fileadmin/media/doc/f2/veu/VEU-Praesentation_24-10-2014.pdf [Stand: 11.12.15] Wohlers, H. (2014): Landbrot Fibel: Mythen und Fakten zu Märkisches Landbrot. Aus-gabe März 2014, Berlin. o.Verl. Die uns vom Erbauer zur Verfügung gestellten Abbildungen, Diagramme, Zeichnungen und Fotos wurden 2013 z.T. im Lehmbau-Bilderbuch (Fraunhofer Verlag) veröffent-licht. (ISBN-10:3816787916); alle weiteren Fotos von Lotta Scharf und Michelle Hüls-emann

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8 Abbildungsverzeichnis

Abb.1: „vom Korn zum Brot“

Selbst erstellte Abbildung Abb.2: „Übersicht über die Entwicklungsstufen der Bäckereitechnik“

Büchner, F. (1998): Handwerk und Technik; Bäcker Technologie. 3. Aufl., Hamburg: Felix-Büchner-Verlag Abb.3: „Von der Idee bis zur Inbetriebnahme“

Abbildung vom Backofenbesitzer zur Verfügung gestellt

Abb.4: „Ansichten des Backofens“

Abbildung vom Backofenbesitzer zur Verfügung gestellt Abb.5: „Streifenfundament Backofen“

Abbildung vom Backofenbesitzer zur Verfügung gestellt Abb.6: „Schnittdarstellung Backofen“

Abbildung vom Backofenbesitzer zur Verfügung gestellt Abb.7: „Grundriss des Backofens“

Abbildung vom Backofenbesitzer zur Verfügung gestellt Abb.8: „Stoffströme im industriellen Produktionsprozess des Brot-

Backvorganges“

Stille, P. ; Janßen, H.; (2014): Verfahrens-, Energie-, u. Umwelttechnik Hannover. URL: http://f2.hs-hannover.de/fileadmin/media/doc/f2/veu/VEU-Praesentation_24-10-2014.pdf [Stand: 11.12.15]

Abb.9: „allgemeine Darstellung eines Brot- Backverfahrens“

Abbildung selbst erstellt Abb.10: „Messwerte des historischen Backofens“

Selbsterstellte Grafik mithilfe von Tab.1 Abb.11: „Energieverbraucher im Betrieb“

Schering, B.(2003): Umweltmanagement bei Bäckern und Konditoren. Heidelberg. URL:http://www.kliba-heidelberg.de/images/web_b_cker-modell_brosch_re.pdf [Stand 23.12.2015] Alle Fotos, so nicht anders bezeichnet, wurden von Lotta Scharf, Elena Christov und Michelle Hülsemann gemacht.

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9 Tabellenverzeichnis

Tab.1: „Aufnahme der Temperaturen im Backofen während eines Backvorgan-

ges“

Tabelle selbst erstellt

Tab.2: „Gegenüberstellung der Backverfahren“

Tabelle selbst erstellt

10 Anlagen

Anlage 1: Unser tägliches Brot Arbeitsblätter www.lehrmittelperlen.net © Lehrmittelboutique Marisa Herzog | Lektorat: Monika Giuliani Anlage 2: Lernfeld Brotgetreide - 1. Ausgabe, Berlin 2015 Ein exemplarischer Lehr- und Lernpfad für die Sekundarstufe zu Ernährung, Kultur, Verarbeitung und Märkten Herausgeber Verband Deutscher Mühlen e.V. (VDM) Neustädtische Kirchstraße 7A 10117 Berlin Anlage 3: landbrot fibel

Wohlers, H. (2014): Landbrot Fibel: Mythen und Fakten zu Märkisches Landbrot. Aus-gabe März 2014, Berlin. o.Verl. MÄRKISCHES LANDBROT GMBH Bergiusstraße 36 12057 Berlin–Neukölln

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11 Eidesstattliche Erklärung

Hiermit erklären wir an Eides statt gegenüber der Fakultät I der Technischen Universität

Berlin, dass die vorliegende, dieser Erklärung angefügte Arbeit, selbstständig und nur

unter Zuhilfenahme der im Literaturverzeichnis genannten Quellen und Hilfsmittel an-

gefertigt wurde. Alle Stellen der Arbeit, die anderen Werken dem Wortlaut oder dem

Sinn nach entnommen wurden, sind kenntlich gemacht. Wie reichen die Arbeit erstmals

als Prüfungsleistung ein.

Berlin, 13. Januar 2016 Ort, Datum Unterschrift Lotta Scharf Unterschrift Elena Christov Unterschrift Michelle Hülsemann

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12 Danksagung

Aus einer ungefähren Idee wurde eine umfassende Projektarbeit, die uns neue Erkennt-

nisse, praktische Zusammenhänge und zudem viele gute Ideen für unsere spätere Tätig-

keit als WAT-Lehrerinnen gab.

Ohne die engagierte Bäckereiführung von Herrn Jürgen Baumann, Mitarbeiter der

Großbäckerei Märkisches Landbrot GmbH (am 03.12.2015), dem Einsatz der Haager

Dorfbäckerin Frau Bettina Scharf am Feldbackofen (am 19. und 20.12.2015) sowie den

bautechnischen Unterlagen von Herrn Thomas Scharf, wäre es uns nicht möglich gewe-

sen, diese Arbeit zu verfassen.