Physikalische Ursachen für das Krümeln von Keksen: Einblicke in die Wissenschaft des Backwerks
Kekse sind mehr als nur ein kulinarischer Genuss - sie sind ein perfektes Beispiel für das Zusammenspiel von physikalischen und chemischen Prozessen, die ihre typische Konsistenz und das charakteristische Krümeln beeinflussen. Für viele Menschen ist das Backen von Plätzchen zur Weihnachtszeit Tradition. Dabei führen sie, meist ohne bewusst darauf zu achten, komplexe, physikalische und chemische Reaktionen durch. Doch was genau steckt hinter der bröseligen Struktur? Warum zerfallen Kekse oft schon beim leichten Zubeißen oder gar bei unsachgemäßem Transport?
Feuchtigkeitsunterschiede als Hauptursache
Das Krümeln von Keksen steht in engem Zusammenhang mit dem Feuchtigkeitsunterschied zwischen Gebäck und Umgebungsluft. Weiche Kekse, wie beispielsweise Mürbekekse, enthalten noch viel Feuchtigkeit - mehr als die Luft, die sie umgibt. Lässt man weiches Gebäck zu lange stehen, verdunstet die Feuchtigkeit. Die Folge: Das Gebäck wird steinhart.
Dasselbe Phänomen kennen viele vom Brot, das bis zu 40 Prozent aus Wasser besteht. Die Feuchtigkeit wandert von innen nach außen, weshalb Brot immer härter wird, je länger es draußen liegt.
Hartes Gebäck wie Butterkekse oder Zwieback reagiert genau umgekehrt. Diese trockenen Gebäcke nehmen Feuchtigkeit aus der (teils feuchten) Luft auf und werden dadurch weich. Wie ein kleiner Schwamm saugen sie das Wasser aus der Luft auf - insbesondere in Umgebungen mit hoher Luftfeuchtigkeit.
Diesen Effekt kann man sich bei einem missglückten Backversuch zunutze machen: Legt man zu lange gebackene Kekse mit einem Stück Apfel in eine Dose und lässt sie ein bis zwei Tage stehen, nehmen sie die Feuchtigkeit des Apfels auf und werden wieder weicher.
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Der Einfluss hygroskopischer Zutaten
Salz und Zucker sind "hygroskopisch", das heißt, sie ziehen Feuchtigkeit aus ihrer Umgebung an. Deshalb werden Salzstangen, aber auch die Kruste von Laugengebäck bzw. Brezeln schnell weich. Bei Zucker ist der Effekt ähnlich, wenn auch nicht so stark wie bei Salz. Zuckerkristalle ziehen ebenfalls Feuchtigkeit an und sind daher ein wichtiger Bestandteil vieler Kekse.
- Salz sorgt dafür, dass Laugengebäck schnell weich wird.
- Zucker verstärkt den Drang von Keksen, Feuchtigkeit aufzunehmen und erhöht somit das Bruchrisiko.
Je höher der Fettanteil eines Kekses, desto unempfindlicher ist er gegenüber Feuchtigkeitsaufnahme. Mehr Zucker im Backwerk erhöht dagegen den Drang, Feuchtigkeit aufzunehmen und damit das Bruchrisiko.
Strukturelle Veränderungen während des Backens
Britische Forscher gingen dem Krümeln mit wissenschaftlicher Präzision auf den Grund. Mit exakt justierten Lasern konnten sie winzige Strukturveränderungen bei frischen Keksen beobachten. Beim Auskühlen wandert die Feuchtigkeit vom Zentrum des Kekses über Diffusion langsam zu den Rändern. Entsprechend zieht sich das Innere zusammen, und die Randbereiche dehnen sich geringfügig aus.
Übersteigen die dabei entstehenden Spannungen einen, je nach Keksart unterschiedlichen Grenzwert, kommt es erst zu Haarrissen, und im schlimmsten Fall zerfällt das Backwerk in krümelige Brocken.
Plätzchenteig unterscheidet sich grundlegend vom Teig für andere Backwaren wie Brot oder Brötchen. Während Brötchenteig luftig und weich ist und Gase beim Backen festhält, bleibt Plätzchenteig kompakt und schwer. Gluten, das Protein aus Weizenmehl, bildet im klassischen Brot- oder Brötchenteig ein Netzwerk aus Eiweißmolekülen. Dieses Netzwerk hält die Gase, wodurch das Gebäck aufgehen kann. Im Plätzchenteig hingegen ist kaum Wasser im Einsatz, sodass kein entsprechendes Netzwerk entsteht und der Teig nicht elastisch wird.
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Wasser verdunstet beim Backen, und die Plätzchen gehen leicht auf, aber im Vergleich zu Brötchen zeigt sich beim Volumen praktisch keine Veränderung. Für die goldgelbe Färbung und Aromabildung sorgen dabei die Reaktionen zwischen Zucker und Aminosäuren, meist unter dem Einfluss der Butter im Teig.
- Mehl sorgt dafür, dass Stärke schmilzt, statt zu verkleistern.
- Eier im Teig denaturieren ihre Proteine durch die Hitze, wodurch sie sich an andere Proteine binden und ein Netzwerk bilden können.
Wissenschaftlicher Blick auf das Krümeln
Manchmal beschäftigen sich auch Wissenschaftler*innen im Rahmen ihrer Forschung mit verrückten Themen: Warum zerbröseln Kekse auch frisch aus dem Backrohr von selbst? Nicht allein falsche Lagerung und grober Transport, sondern auch Feuchtigkeit können dem lockeren Backwerk empfindlich zusetzen. „Frisch aus dem Ofen saugt das Gebäck Feuchtigkeit an, es entsteht Spannung und das Backwerk bricht“, bestätigt Chemie-Didaktiker Philipp Spitzer.
Mit Lasertechnik wurden Strukturveränderungen im Keks bemessen, vergleichbar mit Analyseverfahren zur Bodenbewegung in Erdbebengebieten.
Optimierung von Produktion und Lagerung
Das Mikroklima in der Backstube spielt eine wichtige Rolle. „Bei uns übersteigt die relative Luftfeuchte nie einen Wert von 65 Prozent“, erklärt Adelheid Potrz, Expertin für die Qualitätssicherung beim Großbäcker Lambertz in Aachen. Mit Klimaanlagen halten die rheinischen Bäcker diese Bedingungen ein und reduzieren so ihren Krümelausschuss.
| Keksart | Feuchtigkeitsaufnahme | Krümel-/Bruchrisiko | Dominante Inhaltsstoffe |
|---|---|---|---|
| Mürbekeks | Low | Hoch | Butter, Zucker |
| Hartkeks (Butterkeks) | Hoch | Mittel | Zucker, Mehl |
| Laugengebäck | Sehr hoch | Sehr hoch | Salz, Mehl |
| Plätzchen | Mittel | Mittel | Butter, Zucker, Mehl |
Chemische Prozesse beim Altern von Keksen
- Stärke-Retrogradation bewirkt, dass sich die Stärkemoleküle neu anordnen und eine festere Struktur bilden. Dies kann dazu führen, dass weiche Kekse hart werden.
- Fett in Keksen kann mit Sauerstoff reagieren und oxidieren, was die Konsistenz verändert, insbesondere bei Keksen mit hohem Fettgehalt. Gegen Fettoxidation hilft generell, die Kekse besonders kühl zu lagern.
- Zucker kann mit der Zeit auskristallisieren und bei Keksen mit hohem Zuckergehalt zu einer härteren Konsistenz führen.
Praktische Beobachtungen und Experimente
Zur Veranschaulichung lässt sich der Effekt von Feuchtigkeit unter extremen Versuchsbedingungen zuhause beobachten: Tunkt man einen Keks in eine Tasse Tee, quillt er erst auf und zerfällt kurz darauf in vollgesogene Brocken. Manche Menschen tauchen Kekse gerne in Milch, Kaffee oder Kakao. Len Fisher hat für seine Untersuchungen zur optimalen Eintauchtiefe und Eintauchzeit sogar den IG Nobelpreis erhalten.
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Ein Keks ist erst ein richtiger Keks, wenn er ausreichend krümelt. Doch was der Lebenszweck des Krümelmonsters in der Sesamstraße ist, stellt die Kekshersteller vor große Anforderungen: Denn nach Backen, Verpacken und langen Transportwegen bis in den Supermarkt soll die bröckelige Süßigkeit möglichst heil bleiben.
Unterschiede zwischen Keksarten
Aber Keks ist nicht gleich Keks. Grob gilt folgende Regel: Je höher der Fettanteil, desto unempfindlicher der Keks. „Die größte Herausforderung an die Produktion stellen Waffeln und feine Gebäckröllchen dar“, weiß Potrz. „Printen und Lebkuchen sind dagegen eher unproblematisch.“ Das Vanillekipferl gehört zur Gattung der Mürbekekse: Es darf ein bisschen krümeln - schließlich soll es schon beim leichten Zubeißen zerbröckeln und auf der Zunge zergehen. Der Hartkeks muss unnachgiebiger sein, knackig und knusprig wie der Klassiker seiner Art, der Leibniz-Butterkeks.
Ob sich der Herstellungsprozess mit den detaillierten Erkenntnissen der britischen Forscher weiter optimieren ließe, bleibt mit der über Jahrzehnten gesammelten praktischen Erfahrung der Keksbäcker eher fraglich.
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