Verfahren zur Herstellung von Bulgur

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Bulgur ist ein beliebtes und eines der ältesten aus Weizen hergestellten Nahrungsmittel, das schon vor 4000 Jahren von den Babyloniern, Hethitern und Hebräern zubereitet wurde, bevor man das Brotbacken kannte. Daher auch die unterschiedlichen Schreibweisen, wie z.B.  Bulgur (deutsch/europäischer Bereich), Bulgar /Burgal/ Burghoul (türkisch), Burghol / Borgol (arabisch), Pourgouri (griechisch). In der Bibel wurde Bulgur unter dem Namen Arisah erwähnt.

Besonders im Nahen und Mittleren Osten, auf dem Balkan und im asiatischen Raum ist er sehr stark vertreten. Wegen der Haltbarkeit, der guten Lager-und Fließfähigkeit, dem Nährwert und der leichten Zubereitung hat Bulgur in vielen Teilen der Erde besonderes Interesse gefunden. Der Bulgur zählt zu den ernährungsphysiologisch wertvollen Gerichten, im Vergleich zu anderen Erzeugnissen aus Weizen. Je nach Zubereitungsart oder Verwendungszweck werden die unterschiedlichen Bulgursorten und Fraktionsgrößen verwendet.

Auf der von Amandus Kahl / Schule installierten Anlage werden Kochzeiten je nach Produktgröße von 3 bis 7min erzielt.

Verfahren zur Herstellung von Bulgur

Wichtig für die Herstellung von Bulgur sind unter anderem die Weizensorten die zur Verarbeitung verwendet werden. Dazu muß man vorab Protein-, Asche-, div. Vitamin- und Mineralstoffgehalte ermitteln, um das entsprechende Verfahren zu bestimmen. Die Nährstoffverluste sollen so gering wie möglich sein. Das Verfahren zur Herstellung von Bulgur kann man in folgende Gruppen einteilen: Reinigen, Einweichen, Kochen, Trocknen, Kühlen, Tempern, Schleifen, Grützen, Klassifizieren, Absacken (Abb.: 1).

Abb. 1: Anlagengruppeneinteilung

Um die Einweichzeit, die Einweichtemperatur, den Stärkeaufschlußgrad, die Thiaminverluste, den Schwellfaktor, die Wasseraufnahme, die Kochzeit, die Kochtemperatur, die Trocknungsparameter für die entsprechende Weizensorte festzustellen, um danach die Maschinenauslegung bestimmen zu können, wurden im Technikum in Reinbek mit der Pilotanlage (Abb.: 2) entsprechende Versuche gefahren.

Abb. 2:  Pilotanlage im Technikum

Mit der Pilotanlage von Amandus Kahl / Schule wurden Canadian Durum-und Hartweizen(Type CWRS) mit einem Schüttgewicht von 0,82 kg/l verarbeitet. Die Einweichzeit lag bei ca. 40-60 min, bei einer Einweichtemperatur, die unter der Gelatinisierungstemperatur der Weizenstärke liegt. Die Kochzeit lag je nach Produkt zwischen 15-20 min. Die Kochtemperatur konnte von 110-130°C geregelt werden. Die Feuchtigkeit nach dem Einweichen beträgt je nach Produktsorte 38-45% H20. Der Stärkeaufschlußgrad liegt  je nach Produktsorte zwischen 40-50%, gemessen nach der AMG-Methode. Wichtig dabei ist, dass beim Einweichen nur soviel Wasser hinzu geführt wird, dass die Caryopsis nicht zu sehr anschwillt und das Korn beschädigt. Andernfalls treten Substanzen aus (Vitaminverluste), die im Korn enthalten sind.

Da das Einweichwasser von der Industrieanlage wieder verwendet wird, wurde bereits bei den Versuchen mit der Pilotanlage das Einweichwasser auf z.B. Schwebstoffe, Geruch, CSB Wert, BSB 5-Wert, Leitfähigkeit und Ph-Wert, Stickstoff, Ammonium, Nitrit, Nitrat, untersucht und danach die entsprechende Wasseraufbereitungsanlage geplant.

Umsetzung der Versuchsergebnisse

Nachdem sämtliche Parameter, die bei den Versuchen mit der Pilotanlage ausgewertet wurden, konnte mit der Planung und Projektierung der Industrieanlage begonnen werden, die in ein vorhandenes 8 stöckiges Gebäude (Abb.3) eingebaut werden sollte.

Abb. 3: Gebäude der Bulgur-Anlage

Unter der Voraussetzung das gereinigte Ware ohne Schmachtkorn, ohne chalky grain, Fremdsaaten und ohne Verunreinigungen, ein homogenes Aufgabeprodukt  zur Verfügung steht, wurde eine Anlage von 2,5 t/h Input projektiert. Bei der Planung und Abwicklung der Anlage musste berücksichtigt werden, dass eine bereits vorhandene Maismühle während der Montage der Bulguranlage weiter produzierte. Das war eine große Herausforderung an das örtliche Personal, da sich die Maismühle im gleichen Gebäude befindet.

Die Anlage arbeitet automatisch und wird von der Schaltwarte (Ausschnitt siehe Abb.4)  des Bedienpersonals überwacht und gesteuert.

Abb. 4: Ausschnitt der Schaltwarte

Entsprechende Einrichtungen zur Überwachung der Anlage wurden eingebaut. Der Kocher mit einem Durchmesser von 2,5m und einer Länge von ca. 10m musste 30m angehoben und in das Gebäude eingebracht werden. Die produktberührenden Teile sind im Nass- sowie Trockenbereich in Edelstahl ausgeführt. Die Abluft wird über Filtersysteme abgeführt. Um den Taupunkt in der Trockenanlage nicht zu unterschreiten, wurde die Abluft vom Fließbett-Trockner und Bandtrockner gemischt.

Einweich-Sektion

Die Anzahl der Einweichtanks wird über die Eingangsleistung und die Gesamtzykluszeit des einzuweichenden Produktes bestimmt. Der Zyklus setzt sich zusammen aus der Beschickung des Tanks, befüllen des Tanks mit Wasser, Einweichen, Austragen des Wassers, Austragen des Produktes, sowie spülen des Tanks (Abb.5, Bsp.-Schema) 

Abb. 5: Bsp. Schema der Einweichsektion 

Wichtig bei der Auslegung der Tanks ist die gleichmäßige Verteilung des Einweichwassers im Tank, um ein homogenes Einweichprodukt zu bekommen. Das Wasser wird während der Einweichphase umgewälzt und die Temperatur wird überprüft und konstant gehalten (Abb.6). Um so wenig wie möglich Einweichwasser zu verwenden muss der Schwellfaktor bei der Auslegung der Tanks berücksichtigt werden. Das Einweichwasser wird in der Wasseraufbereitungsanlage gereinigt und wieder verwendet. Es wird dem Einweichwasser nur so viel Frischwasser hinzu geführt, wie das Produkt Wasser aufnimmt. 

Abb. 6: Einweichsektion 

Um immer die gleiche Menge Produkt im Tank zu haben, wird die entsprechende Produktmenge über ein Wägesystem pneumatisch zugeführt. Die Pneumatik ist so schonend ausgeführt, dass kein Bruch oder großer Abrieb entsteht, die die Siebe im Einweichtank blockieren könnten.

Koch-Sektion

Eines der wichtigsten Analgenteile der Bulguranlage ist die Kocheinrichtung. Der kontinuierliche Kocher, auch Autoklav genannt, mit einem Durchmesser von 2,5m und einer Länge von 10m, ist mit mehreren Bandsektionen ausgerüstet (Abb.7+8) Dadurch wird das Produkt mehrmals gewendet und gleichmäßig gekocht. Klumpenbildung, wie es teilweise im Batch-System vorkommt, fallen bei dem  kontinuierlichem Kocher nicht an. Der Kocher ist mit entsprechenden Kontrolleinrichtungen versehen, wo das Produkt innerhalb des Kochers beobachtet werden kann. Dadurch kann sehr schnell die Kochzeit und die Kochtemperatur verändert werden. 

Abb. 7: Kocher bei der Montage                                      

Abb. 8: Kocher kurz vor der Inbetriebnahme

Die Schichthöhe im Kocher kann durch ein Schichthöhenwehr jederzeit geregelt werden. Der Kocher ist im gesamten Innenraum mit einer automatischen Spülung ausgerüstet, so dass sich bei Stillstand der Anlage keine Schimmelnester und Ablagerungen bilden können. Durch entsprechende Einbauten im Autoklav wird der Dampf im gesamten Innenraum gleichmäßig verteilt. Bedingt durch die spezielle Ausführung des Bandes, kann der Dampf auch von allen Seiten gleichmäßig an das Produkt gelangen. Das Produkt wird über entsprechende Spezialschleusen beschickt und ausgetragen.

Trocknungs-/ Kühl-Sektion

Nach dem Kocher wird das Produkt über ein Dampfabzugsband dem Fließbett-Trockner zugeführt, wo eine Vortrocknung auf ca. 30% erfolgt. Der Fließbett-Trockner(Abb.9) ist in mehrere Trocknungszonen aufgeteilt und kann mit verschiedenen Trocknungstemperaturen in den einzelnen Zonen gefahren werden. Die Temperaturen sollten nicht zu hoch gewählt werden, um die Verhornungen/Verkrustungen an der Produktoberfläche zu vermeiden.

Abb. 9: Fließbett-Trockner

Im anschließenden Bandtrockner(Abb.10) wird das Produkt auf ca. 13 % H20 herunter getrocknet. Bevor das Produkt in die Tempering-Silos gefahren werden kann, wird es mittels eines Bandkühlers auf ca. 5°C über Umgebungstemperatur herunter gekühlt.

Abb. 10: Bandtrockner

Tempern

Tempern ist definiert als Spannung-,Feuchtigkeits- und Temperaturausgleich in einem Stoff ohne Einwirkung äußerer Einflüsse, nur über den Faktor Zeit.

Je länger das Produkt absteht, umso härter und glasiger wird es und damit geeigneter für die nachfolgende Bearbeitung auf der Schäl-/Schleifmaschine und auf den Grützeschneidern. Das Abstehen in den Temperingsilos sollte mindestens 1-2 Tage betragen.

Schleifen / Schälen

Das Schälen/Schleifen des Bulgur-Weizens ist erforderlich um die rohfaserreiche Außenhaut des Getreidekorns zu entfernen und um eine hellere Farbe zu erhalten. Dadurch wird der Energiegehalt erhöht. Die „Schältiefe“ darf jedoch nicht zu weit gehen, denn wertvolle Mineralstoffe und Vitamine, die sich im äußeren Bereich des Mehlkerns befinden, sollen erhalten bleiben.

Nach entsprechender Temperzeit wird das Produkt auf der Schleifmaschine VPC geschält (Abb.11).

Abb. 11: Schleifmaschine VPC

Die vertikale Schäl-/Schleifmaschine arbeitet mit konischen Schleifscheiben und dazwischenliegenden, integrierten Luftöffnungen. Der kleinere Durchmesser befindet sich an der Oberseite, der größere Durchmesser an der Unterseite. Das Produkt wird senkrecht von oben mittels einer integrierten Einzugsschnecke gleichmäßig auf dem Umfang verteilt und in die Schälkammer eingespeist. Der Auslass wird durch eine motorisch betriebene Gegendruckscheibe geregelt, die auch den Füllgrad der Maschine bestimmt. Das garantiert eine uniforme Schälung. Das Produkt wird durch Luft während des Schleif-/Schälprozesses gekühlt. Eine Aspiration übernimmt den Abtransport der Schälkleie.

Der Schleif-/Schälgrad beträgt je nach Kundenanforderung zwischen 10 und 20%. Um einen bestmöglichen Schleifeffekt zu erzielen, spielen u.a. die Produktfeuchtigkeit, die Produkthärte und die Umfangsgeschwindigkeit eine große Rolle.

Grützen

Der Verbraucher fordert keine ganzen Körner, die im Haushalt noch zerkleinert werden müssen, sondern ein gegrütztes, mehlfreies Produkt, das sofort für die Speisezubereitung zur Verfügung steht. In Abhängigkeit dieser verschiedenen Speisen ist es außerdem notwendig Produkte verschiedener Korngrößenbereiche herzustellen. Im Gegensatz zu einer Zerkleinerung auf Riffelwalzen, ermöglicht ein Grützeschneider die Herstellung nahezu mehlarmer und einheitlicher Produkte gleicher Korngröße.

Im Anschluß an den Schleif-/Schälvorgang wir das Produkt auf mehreren Grützeschneidern geschnitten. Die Maschinen sind mit Lochtrommeln und Stachelwalzen ausgerüstet. Die untere Hälfte der rotierenden Trommeln ist von einem Messerkorb umgeben. Die in ihrer Längsachse durch die Trommellöcher fallenden Körner werden durch die Messer quer geschnitten. Die Stachelwalzen halten die Löcher frei. Der Messerabstand und der Schnittwinkel können verändert werden und bestimmen die Korngröße des Endproduktes. Mitbestimmend für den Schneideffekt sind außerdem der Feuchtigkeitsgehalt und die Härte der Körner, als auch die Durchsatzleistung.

Klassifizieren

Mit einem dem Grützprozess nachgeschalteten Plansichter wird das gegrützte Material in drei Fraktionen klassiert. Je nach Zubereitungsart unterscheidet man in Fein, Mittel oder Grob. Das in sehr geringen Mengen anfallende sogenannte Schneidmehl wird vorab gesondert abgeführt.

Absacken

Der Bulgur ist nach der Klassifizierung fertig zur Einlagerung und kann je nach Kundenwunsch abgesackt bzw. verpackt werden.

Endprodukt

Der Bulgur besitzt bei einem Endfeuchtigkeitsgehalt von <10% ausgezeichnete Lagereigenschaften und bleibt eine sehr lange Zeit haltbar. Die hohe Lagerfähigkeit resultiert vorwiegend aus der Tatsache, dass durch das Autoklavieren die Mikroflora des Kornes weitgehend inaktiviert wird. Verstärkt wird die Lagerfähigkeit außerdem durch den niedrigen Feuchtigkeitsgehalt. Die Lagerfähigkeit beträgt bei Temperaturen um die 20°C ca. 9 Monate und bei 30°C ca. vier Monate.

Das Bearbeiten des Weizens hat zur Folge, dass die Fertigwaren einen Stärkeaufschluß zwischen 50 bis 52 % aufweisen, gemessen nach der enzymatisch wirkenden AMG-Methode.

Durch die hydrothermische Behandlung des Weizens reduziert sich die Garzeit der Fertigwaren (Fein, Mittel, Grob) auf 3 bis 7min.

Der Verlust von Rohprotein im Vergleich zur Rohware gegenüber dem getemperten Produkt liegt zwischen 3-5%.

Wie bei jedem Kochprozess kommt es durch die Autoklavierung infolge von Wärmeeinwirkung und Nachbehandlung zu einer Reduzierung der verfügbaren Vitamine.

Der Vitamin B1 / B2 Wert liegt je nach Kochzeit und Schleifgrad zwischen 40-50% bzw. 40-45%.

Zusammenfassung

Die durch Firma Amandus Kahl / Schule installierte Anlage, mit ihrem kontinuierlich laufenden Verfahrensprozess, kann rund um die Uhr zur Herstellung von handelsüblichem Bulgur betrieben werden.

Darüber hinaus kann die Anlage auch zur Reduzierung antinutritiver Substanzen, in Ölsaaten und Leguminosen, zum Aufschließen von Stärke, Erhöhung des Bypassproteins (UDP-Erhöhung), Keimreduzierung von Gewürzen/Getreide und zur Herstellung von magenschonendem/magenfreundlichem Kaffee (Säurereduzierung) verwendet werden.

Durch die Erweiterung einiger Komponenten kann die Anlage auch zur Herstellung von Schnellkochreis und Parboiledreis eingesetzt werden.

Die Pilotanlage steht für Produkttest  relativ kurzfristig zur Verfügung