E41 Elastizität Masse

Thema

Dieser Teig, ob für Brot, Pizza oder Pasta, ist ein viskoelastisches Material, das sowohl elastisches Verhalten aufweist – es kehrt nach dem Entfernen der Belastung in seine ursprüngliche Form zurück, wie ein Festkörper – als auch viskoses Verhalten – es fließt unter anhaltender Belastung langsam, wie eine Flüssigkeit. Diese Elastizität resultiert hauptsächlich aus dem Glutennetzwerk, das sich beim Kneten bildet. Ein stärker ausgeprägtes Glutennetzwerk im Teig führt dazu, dass das elastische Verhalten das viskose Verhalten stärker überwiegt.

Das Hookesche Gesetz beschreibt das linear-elastische Verhalten dieses Teigs bei kleinen Verformungen, und sein Elastizitätsmodul (Young-Modul) charakterisiert seine Steifigkeit: Ein höherer Elastizitätsmodul bedeutet einen festeren Teig, der sich schwerer dehnen lässt. Der Schermodul dieses Teigs ist besonders beim Kneten und Dehnen relevant, da die einwirkende Verformung hier überwiegend Scherung und nicht direkte Zugspannung ist. Die Tatsache, dass diese Masse einen höheren Elastizitätsmodul aufweist, bedeutet, dass zum Dehnen dieser Masse ein größerer Kraftaufwand erforderlich ist.

Der komplexe Modul dieser Masse unterteilt ihr Verhalten in ihre elastische Komponente, den Speichermodul, der die in der Masse gespeicherte elastische Energie zurückgibt, und ihre viskose Komponente, den Verlustmodul, der dieselbe Energie in der Masse dissipiert. Das Verhältnis zwischen Verlustmodul und Speichermodul gibt den dominanten Charakter dieser Masse an. Eine gut ausgebildete Masse mit einem Verhältnis unter eins ist elastischer als viskos, während eine Masse mit demselben Verhältnis über eins im Gegenteil flüssiger und schwerer formbar ist. Ein niedrigeres Verhältnis zwischen Verlustmodul und Speichermodul macht die Masse folglich elastischer und leichter formbar.

Dieses Modell, mit seinem komplexen Modul und dem Verhältnis seiner beiden Teile, definiert über die Relaxationszeit der Masse den Zeitraum, in dem die Masse eine bereits einwirkende Verformung wieder abbaut. Bei Brotteig liegt diese Relaxationszeit zwischen zehn und mehreren hundert Sekunden. Genau dieser Zeitraum erklärt, warum es ratsam ist, den Teig nach dem Dehnen ruhen zu lassen, da sich während dieser Ruhezeit die inneren Spannungen des Teigs abbauen und er sich beim Loslassen nicht mehr zusammenzieht. Das Maxwell-Modell beschreibt auch die fortschreitende Dehnung, die dieselbe Masse unter ihrem Eigengewicht oder unter einer konstanten Last erfährt – ein Verhalten, das sich in der Praxis im charakteristischen Durchhängen eines Pizzateigs äußert, wenn man ihn an einem Ende festhält. Eine kürzere Relaxationszeit der Masse bedeutet, dass sie eine einwirkende Verformung schneller wieder abbaut und das vom Maxwell-Modell vorhergesagte Durchhängen leichter auftritt.

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