Im allgemeinen Sprachgebrauch wird der Backprozess in zwei Backphasen unterteilt:
- die Anbackphase, in der der Teig im Ofen aufgeht und sich verfestigt
- die Ausbackphase, in der die Kruste goldbraun ausgebacken wird
Aus technologischer Sicht ist vor allem die Anbackphase interessant. In der Ausbackphase ist das Brot bereits vollständig durchgebacken. Das Ausbacken dient lediglich dazu, die Brotkruste zu dehydrieren und bräunen zu lassen.
Die Anbackphase ist dadurch gekennzeichnet, dass:
1. Wasser, Kohlendioxid (in der wässrigen Teigmatrix gelöstes) und Alkohol verdampfen. Die Gasblasen im Teig wachsen an, sofern sie in der Lage sind, das neu gebildete Gas zu stabilisieren.
2. Die Stärke verkleistert und die Weizenproteine koagulieren (denaturieren). Die Struktur des Brotteigs verfestigt sich, sodass Gasblasen nur noch sehr schwer anwachsen können. Hefezellen werden abgetötet und Enzyme inaktiviert.
3. Das Gas im Teig dehnt sich mit steigenden Teigtemperaturen immer weiter aus. Der Druck in den Gasblasen im Teig steigt immer weiter an, da die Teigmatrix um die Gasblasen herum gefestigt ist und keine weitere Ausdehnung der Gasblasen erlaubt. Der Druck in den Gasblasen steigt soweit an, dass es zu Brüchen in der Teigmatrix kommt. Überschüssiges Gas kann nun dem Teig entweichen. Die Gasblasen im Teig verschmelzen an den Bruchstellen und bilden so ein poröses Netzwerk an Gasblasen aus. Die Brotkrume sieht nun so aus, wie wir es von frisch gebackenem Brot kennen.
Wärme- und Massentransfer im Ofen
Während des Backvorgangs findet sowohl ein Wärmetransfer als auch ein Massentransfer statt:
- Wärmetransfer: Wärme wird von den Heizelementen im Ofen und optional zusätzlich von einem Backstein in den Brotteig transferiert.
- Massentransfer: Wasser und Gase, die der Brotteig nicht stabilisieren kann, entweichen dem Brotteig in die umliegende Ofenatmosphäre.
Der Wärmetransfer in den Brotteig bewirkt, dass die Temperatur im Kern des Teiges auf bis zu 100 °C ansteigt. Höhere Temperaturen kann das Innere des Brotteiges nicht erreichen, da der Brotteig viel Wasser enthält. Das Wasser verdampft bei Temperaturen über 100 °C und kühlt die Umgebung ab, da das Verdampfen von Wasser ein exothermer Prozess ist, der Energie verbraucht. Das Verdampfen des Wassers bewirkt eine Verdunstungskühlung, die die Temperatur im Inneren des Brotteigs konstant bei etwa 100 °C hält.
Die Brotkruste erreicht viel höhere Temperaturen, da sie im Laufe des Backprozesses dehydriert wird. Die Temperatur der Brotkruste steigt in den ersten zehn bis fünfzehn Minuten des Backprozesses rapide auf über 150 °C an. Dann verlangsamt sich die Temperaturzunahme immer stärker, da die Temperaturdifferenz zwischen der Umgebungsluft und der Brotkruste immer kleiner wird. Die Brotkrustentemperatur steigt solange weiter an, bis sie nahezu identisch mit der Umgebungstemperatur ist.
Ab Krustentemperaturen von etwa 105 bis 115 °C beginnt die Bräunung der Brotkruste, die Maillard-Reaktion. Diese Bräunungsreaktion erzeugt dunkelfarbene Aromastoffe, die die Brotkruste besonders aromatisch machen. Da die Maillard-Reaktion erst ab Temperaturen von über 100 °C in Gang kommt, bilden sich keine Röstaromen im Inneren des Brotteiges aus.
Durch den Massentransfer von Wasser im Brotteig in die umgebende Ofenatmosphäre verliert das Brot mit zunehmender Backzeit linear an Gewicht. Dieser Gewichtsverlust des Brotes im Ofen wird als Backverlust bezeichnet. Dennoch bewirkt der Backverlust nicht, dass das Brot im Inneren austrocknet. Das Wasser, welches das Brot an die Umgebung verliert, stammt aus der dehydrierten Kruste.
Der Grund, warum der Feuchtegehalt im Inneren des Brotteiges konstant bleibt, ist folgender: Das Innere des Brotteigs ist mit Wasserdampf übersättigt. Dies führt dazu, dass verdampfendes Wasser im Brotinneren sich wieder verflüssigt (kondensiert), da die Luft im Teig keinen weiteren Wasserdampf mehr aufnehmen kann. Das Wasser in der Brotkruste hingegen verdampft direkt in die Umgebungsluft im Ofen, die den Wasserdampf aufnehmen kann, sodass dieser nicht wieder kondensiert. Du brauchst also keine Angst zu haben, die Brotkrume durch eine zu lange Backzeit auszutrocknen. Je länger du das Brot ausbackst, desto trockener, dunkler und knuspriger wird die Kruste. Die Krume hingegen bleibt saftig.
Warum backen Bäcker mit Dampf?
Du hast vermutlich in Backrezepten schon oft gelesen, dass ein Brot mit Dampf/ Schwaden angebacken werden soll. Doch warum wird Dampf in den Ofen zu Beginn des Backprozesses injiziert?
Zum einen verleiht die Dampfinjektion dem Brot eine schöne glänzende Kruste. Glänzendes Brot sieht besser aus als mattes Brot. Für den Glanz der Brotkruste verantwortlich ist die Stärke, welche verkleistert. Stärke benötigt zum Verkleistern Wasser. Der Verkleisterungsprozess ist dadurch gekennzeichnet, dass die Stärkekörner Wasser einschließen, immer weiter aufquellen und schließlich aufplatzen. Steht kein Wasser zur Verfügung, so verkleistert die Stärke nicht. An der Teigoberfläche herrscht Wassermangel, weshalb ein großer Teil der Stärke an der Teigoberfläche nicht verkleistert. Eine Wasserdampfinjektion sorgt dafür, dass an der Teigoberfläche mehr Wasser für die Stärke zur Verfügung steht, sodass mehr Stärke verkleistern kann und dem Brot so einen schönen Glanz verleiht.
Dampfnudeln haben eine schöne glänzende Kruste, da sie durchgehend mit Dampf gegart werden.
Aber der Dampf hat auch noch einen weiteren Effekt. Da die Teigoberfläche im Vergleich zur umgebenden heißen Ofenluft sehr kalt ist, kondensiert ein Teil des Wasserdampfs auf der Teigoberfläche. Dieses Kondenswasser muss verdampft werden, bevor die Brotkruste dehydrieren kann. Wasser zeichnet sich dadurch aus, dass es eine extrem hohe spezifische Wärmekapazität von 4,2 kJ/(kg·K) aufweist. Um Wasser zu erhitzen und zu verdampfen, bedarf es folglich einer sehr hohen Energiezufuhr.
Die Brotkruste eines Teiges, der mit Kondenswasser bedeckt ist, heizt sich langsamer auf als eine trockene Brotkruste mit geringerem Wassergehalt, da das Wasser eine enorme Menge an Wärmeenergie aufnimmt. Ist das Kondenswasser dann soweit erwärmt, dass es verdampft, dann kühlt es zusätzlich die Teigoberfläche. Stichwort: Verdunstungskühlung. Erst wenn das Kondenswasser wieder vollständig von der Teigoberfläche verdampft ist, steigt die Krustentemperatur rapide an.
Die Teigkruste bleibt durch den langsameren Temperaturanstieg infolge des sich aufheizenden und verdampfenden Kondenswassers länger weich. Der Teig hat folglich mehr Zeit, im Ofen aufzugehen, bevor die feste Kruste die Volumenzunahme des Teiges blockiert.
