Een toefje om van te smullen

Daarom ontwikkelde zevendejaars student technische natuurkunde Meggie Schreurs, in opdracht van een grote Nederlandse slagroomproducent, een nieuwe spuitkop. Zij studeerde gisteren af bij de vakgroep fysische technologie.

Schreurs: ,,Slagroom is een niet te beschrijven vloeistof. Niet geklopte slagroom bestaat uit vaste vetbolletjes, vloeibaar vet, allerlei eiwitten en melkplasma. Al deze ingrediënten hangen met elkaar samen.” Bovendien blijkt de samenstelling niet constant te zijn. De melk die de koeien leveren hangt af van het voer dat ze krijgen. In de zomer, als de koeien op het land staan en gras eten, is de samenstelling van de melk anders dan in de winter, als ze binnen staan op een dieet van droogvoer. Schreurs: ,,Er is een heleboel te weten over de biologische kant van slagroom, maar ik heb me voornamelijk beziggehouden met de fysische aspecten, zoals stroming, van het slagroomkloppen.”

Figuur 1 Schreurs: Een kwart liter slagroom per dag

Bij het opkloppen van slagroom vindt interactie plaats tussen drie fasen: lucht, melkplasma en vetdeeltjes. Om tot goede slagroom te komen zijn twee aspecten belangrijk. Er moet lucht in de room ingebracht worden (en vastgehouden worden) en er moeten schuifkrachten op de vloeistof uitgeoefend worden. Door de schuifkrachten worden de vetdeeltjes beschadigd. Een deel van het vloeibare vet zal dan een laagje vormen op een ingeslagen luchtbel. Ook zal het vloeibare vet verschillende vetdeeltjes aan elkaar plakken tot clusters.

Dit vetnetwerk is verantwoordelijk voor de stevigheid van het schuim. Iedere luchtbel wordt volledig bedekt door vetdeeltjes die met elkaar verbonden zijn, zodat de bel vastgehouden wordt. In goede slagroom zijn de vetclusters en luchtbellen van dezelfde ordegrootte: tien tot honderd micrometer.

De temperatuur van de slagroom speelt tijdens dit proces een grote rol. Alleen tussen de nul en acht graden Celsius kan het klopproces slagen. De temperatuurgeschiedenis is ook belangrijk. Als de room eens bevroren is geweest kan er geen goede slagroom meer gevormd worden. Verder is het belangrijk dat beide processen, lucht inbrengen en schuifkrachten uitoefenen, goed in balans zijn. Alleen lucht inbrengen leidt tot een fijn luchtig schuim zonder stevigheid, zoals badschuim. Het enkel uitoefenen van schuifkrachten doet de room scheiden in grote vetklonters en een soort karnemelk.

Schreurs: ,,Als er te lang wordt geklopt, klonteren de vetclusters samen en coalesceren de luchtbellen, waarna ze ontsnappen. Dit is bekend bij iedereen die wel eens te enthousiast slagroom heeft geklopt.”
Lachgas

De ‘spuitroom’ uit een bus is eigenlijk geen slagroom, want de room wordt helemaal niet ‘geslagen’. Hierdoor ontstaat er ook geen stevige vetstructuur in de slagroom. De luchtigheid wordtverkregen door lachgas (N2O) op te lossen in de room. Als de room uit de houder onder druk (acht bar) stroomt, komt het gas uit de oplossing en vormt belletjes in de room. Omdat lachgas niet in de atmosfeer aanwezig is, zal het hierna snel wegdiffunderen en de slagroom zal gauw inzakken tot een plasje melk (direct serveren dus).

In de spuitkop die Schreurs gebruikt moeten de processen, lucht inbrengen en schuifkrachten uitoefenen, in het klein uitgevoerd kunnen worden. Een constructie als bij een mixer is in het klein niet mogelijk. Om de schuifkrachten op de room uit te oefenen, koos Schreurs voor een buisje met kleine korrels erin, een gepakt bed. De room werd samen met lucht onder druk door deze ‘korrelbuis’ gespoten. Het mengen van de lucht en de room moet zo homogeen mogelijk gebeuren. De vorm van de mengkamer was bepalend voor het resultaat. De druk van de lucht, het luchtdebiet, de korreldiameter en de korrelbuisdiameter konden door de onderzoekster gevarieerd worden.

Bij de verschillende instellingen moest de ‘kwaliteit’ van de slagroom bepaald worden. Eén van de parameters was de ‘opslag’. Dit is de verhouding van het luchtvolume en het volume geslagen room. De stevigheid van de slagroom werd bepaald door de indringdiepte van een kegelvormig gewicht in de slagroom te meten.

Met de buis van Schreurs was het goed mogelijk stevige slagroom te bereiden die niet inzakt. De benodigde overdruk van de lucht hoefde niet groter te zijn dan twee bar. Deze druk kan al bereikt worden met een handpomp, zoals bij een plantenspuit. Een slagroomhouder onder druk zou bij dit ontwerp dus niet nodig zijn.

Voor Schreurs was nog een parameter van belang voor het resultaat: de smaak. ,,Het proeven van de slagroom was natuurlijk niet wetenschappelijk, maar ik wilde graag weten of het echt lekker was en niet alleen maar lekker om te zien. Ik at ongeveer een kwart liter per dag. Het verbaast me dan ook erg dat ik gedurende het afstuderen een kilo afgevallen ben. Ik geloof dat mijn onderzoek niet alleen fysisch, maar ook fysiek zwaar werk geweest is.”

Wie slagroom op zijn taart wil kan kiezen uit zelfgeklopte verse slagroom of slagroom uit een spuitbus. De kwaliteit van de laatste laat echter te wensen over. Daarom ontwikkelde zevendejaars student technische natuurkunde Meggie Schreurs, in opdracht van een grote Nederlandse slagroomproducent, een nieuwe spuitkop. Zij studeerde gisteren af bij de vakgroep fysische technologie.

Schreurs: ,,Slagroom is een niet te beschrijven vloeistof. Niet geklopte slagroom bestaat uit vaste vetbolletjes, vloeibaar vet, allerlei eiwitten en melkplasma. Al deze ingrediënten hangen met elkaar samen.” Bovendien blijkt de samenstelling niet constant te zijn. De melk die de koeien leveren hangt af van het voer dat ze krijgen. In de zomer, als de koeien op het land staan en gras eten, is de samenstelling van de melk anders dan in de winter, als ze binnen staan op een dieet van droogvoer. Schreurs: ,,Er is een heleboel te weten over de biologische kant van slagroom, maar ik heb me voornamelijk beziggehouden met de fysische aspecten, zoals stroming, van het slagroomkloppen.”

Figuur 1 Schreurs: Een kwart liter slagroom per dag

Bij het opkloppen van slagroom vindt interactie plaats tussen drie fasen: lucht, melkplasma en vetdeeltjes. Om tot goede slagroom te komen zijn twee aspecten belangrijk. Er moet lucht in de room ingebracht worden (en vastgehouden worden) en er moeten schuifkrachten op de vloeistof uitgeoefend worden. Door de schuifkrachten worden de vetdeeltjes beschadigd. Een deel van het vloeibare vet zal dan een laagje vormen op een ingeslagen luchtbel. Ook zal het vloeibare vet verschillende vetdeeltjes aan elkaar plakken tot clusters.

Dit vetnetwerk is verantwoordelijk voor de stevigheid van het schuim. Iedere luchtbel wordt volledig bedekt door vetdeeltjes die met elkaar verbonden zijn, zodat de bel vastgehouden wordt. In goede slagroom zijn de vetclusters en luchtbellen van dezelfde ordegrootte: tien tot honderd micrometer.

De temperatuur van de slagroom speelt tijdens dit proces een grote rol. Alleen tussen de nul en acht graden Celsius kan het klopproces slagen. De temperatuurgeschiedenis is ook belangrijk. Als de room eens bevroren is geweest kan er geen goede slagroom meer gevormd worden. Verder is het belangrijk dat beide processen, lucht inbrengen en schuifkrachten uitoefenen, goed in balans zijn. Alleen lucht inbrengen leidt tot een fijn luchtig schuim zonder stevigheid, zoals badschuim. Het enkel uitoefenen van schuifkrachten doet de room scheiden in grote vetklonters en een soort karnemelk.

Schreurs: ,,Als er te lang wordt geklopt, klonteren de vetclusters samen en coalesceren de luchtbellen, waarna ze ontsnappen. Dit is bekend bij iedereen die wel eens te enthousiast slagroom heeft geklopt.”
Lachgas

De ‘spuitroom’ uit een bus is eigenlijk geen slagroom, want de room wordt helemaal niet ‘geslagen’. Hierdoor ontstaat er ook geen stevige vetstructuur in de slagroom. De luchtigheid wordtverkregen door lachgas (N2O) op te lossen in de room. Als de room uit de houder onder druk (acht bar) stroomt, komt het gas uit de oplossing en vormt belletjes in de room. Omdat lachgas niet in de atmosfeer aanwezig is, zal het hierna snel wegdiffunderen en de slagroom zal gauw inzakken tot een plasje melk (direct serveren dus).

In de spuitkop die Schreurs gebruikt moeten de processen, lucht inbrengen en schuifkrachten uitoefenen, in het klein uitgevoerd kunnen worden. Een constructie als bij een mixer is in het klein niet mogelijk. Om de schuifkrachten op de room uit te oefenen, koos Schreurs voor een buisje met kleine korrels erin, een gepakt bed. De room werd samen met lucht onder druk door deze ‘korrelbuis’ gespoten. Het mengen van de lucht en de room moet zo homogeen mogelijk gebeuren. De vorm van de mengkamer was bepalend voor het resultaat. De druk van de lucht, het luchtdebiet, de korreldiameter en de korrelbuisdiameter konden door de onderzoekster gevarieerd worden.

Bij de verschillende instellingen moest de ‘kwaliteit’ van de slagroom bepaald worden. Eén van de parameters was de ‘opslag’. Dit is de verhouding van het luchtvolume en het volume geslagen room. De stevigheid van de slagroom werd bepaald door de indringdiepte van een kegelvormig gewicht in de slagroom te meten.

Met de buis van Schreurs was het goed mogelijk stevige slagroom te bereiden die niet inzakt. De benodigde overdruk van de lucht hoefde niet groter te zijn dan twee bar. Deze druk kan al bereikt worden met een handpomp, zoals bij een plantenspuit. Een slagroomhouder onder druk zou bij dit ontwerp dus niet nodig zijn.

Voor Schreurs was nog een parameter van belang voor het resultaat: de smaak. ,,Het proeven van de slagroom was natuurlijk niet wetenschappelijk, maar ik wilde graag weten of het echt lekker was en niet alleen maar lekker om te zien. Ik at ongeveer een kwart liter per dag. Het verbaast me dan ook erg dat ik gedurende het afstuderen een kilo afgevallen ben. Ik geloof dat mijn onderzoek niet alleen fysisch, maar ook fysiek zwaar werk geweest is.”