Een beter deeg dankzij de natuurkunde: een onderzoeksgroep van de Technische Universiteit van München – TUM (Duitsland) heeft de eerste 3D-simulatie van een brooddeeg uitgevoerd, wat betere technieken suggereert die ook op industriële installaties kunnen worden toegepast
Een beter deeg dankzij natuurkunde: een onderzoeksgroep van Technische Universiteit van München – TUM (Duitsland) voerde de eerste 3D-simulatie van een brooddeeg uit, wat betere technieken suggereerde die ook op industriële installaties kunnen worden toegepast.
Bakkers maken al meer dan 6000 jaar brood met vier eenvoudige ingrediënten: bloem, zout, water en gist. Daar kwaliteit van het brood het wordt echter niet alleen bepaald door de kwaliteit hiervan, maar ook door de kneedtechniek, de tijd en de rijsomgeving.
Het proces, dat in de oudheid bijna magisch leek, is vanuit wetenschappelijk oogpunt eigenlijk nogal ‘triviaal’: tijdens het kneden wordt in feite lucht in de matrix opgenomen, waardoor het glutennetwerk ontstaat dat de structuur van het brood vormt. . Het is daarom belangrijk om het deeg niet te veel te bewerken, omdat dit leidt tot een compact deeg, waardoor het waterabsorptievermogen wordt verminderd en het rijsvermogen in gevaar komt.
Maar bakkers willen ook voorkomen dat er te weinig materiaal wordt gebruikt, omdat dit het vermogen om lucht te absorberen vermindert. De techniek is dus wetenschappelijk “eenvoudig”, maar het is helemaal niet triviaal om het juiste gemiddelde te vinden. Momenteel zijn er echter tools om het mengproces automatisch te regelen.
TUM-onderzoekers creëerden de eerste 3D-simulatie van een brooddeegwaarin de lokale mechanische en microstructurele veranderingen worden beschreven die optreden tijdens de verschillende fasen van het mengproces, dat fysiek een complex materiaal is waarvan de mechanische eigenschappen “tussenliggend” liggen tussen die van een stroperige vloeistof en die van een elastische vaste stof.
“Door zijn elasticiteit overwint het deeg tijdens het proces de zwaartekracht, beweegt het naar de roterende staaf en klimt er vervolgens omhoog. Iedereen die wel eens een deegmixer of mixer heeft gebruikt om deeg te maken, heeft dit fenomeen waarschijnlijk opgemerkt.” spiegel Natalie Germannco-auteur van het onderzoek.
De onderzoekers simuleerden een deeg op de computer, rekening houdend met de stroperige en elastische eigenschappen ervan, evenals met het vrije oppervlak dat zich vormt tussen de lucht en het deeg zelf: het virtuele systeem creëerde vervolgens computergeometrieën op basis van CAD-tekeningen van echte industriële mixers voor het verkrijgen voorspellingen zo dicht mogelijk bij de werkelijkheid.
“Eerder werk hield alleen rekening met de puur stroperige eigenschappen van brooddeeg en beperkte hun simulaties tot extreem vereenvoudigde geometrieën, zoals een concentrische cilinderconfiguratie”, vervolgt Germann. […] Op deze manier zijn de normale spanningseffecten die verantwoordelijk zijn voor het fenomeen van het klimmen op de roterende staaf afwezig.”
Gewoon een “nieuwsgierig” onderzoek? Veel meer, omdat een dergelijk gedetailleerd begrip, dat nog nooit eerder is bereikt, ook suggereert technische innovatieswat kan leiden tot brood van betere kwaliteit.
“Onze computersimulaties hebben aangetoond dat verticale menging niet zo goed is als de radiale menging die we in ons werk hebben overwogen – concludeert de onderzoeker. de mengprestaties kunnen worden verbeterd met behulp van een meer gebogen spiraalarm of twee spiraalarmen die lijken op menselijke armen.”
Het werk is gepubliceerd op Fysica van vloeistoffen.
Lees ook:
