Campus

Zuivelindustrie verlost van aankoekende melk

Iedereen heeft wel eens een tijd staan schrobben op een pannetje waarin melk is opgewarmd. De zuivelindustrie heeft ook last van dit aankoekverschijnsel, bijvoorbeeld tijdens de sterilisatie van melk en de bereiding van yoghurt.

Ing. Peter de Jong zocht en vond een oplossing voor dit probleem. Dat scheelt de zuivelindustrie per jaar waarschijnlijk vijf miljoen gulden.

Aankoekende melk vormt een behoorlijk probleem voor de zuivelindustrie, waar gemiddeld zo’n tien miljard liter melk per jaar door middel van verhitting ontdaan wordt van bacteriën. Deze warmtebehandeling verloopt via platenwarmtewisselaars. Melk stroomt tussen verwarmde platen die enkele millimeters van elkaar af liggen.

Door afzetting van melk tegen de wand raakt de boel makkelijk verstopt. Om de tien uur wordt de installatie schoongemaakt met loog. Dat kost geld en belast het milieu; in de eerste plaats doordat warmteverlies optreedt, maar ook omdat de gebruikte loog verwerkt moet worden en de apparatuur tijdelijk stilligt.

De Jong: ,,Jaarlijks kost dat tien miljoen gulden. Het uitgangspunt van dit project is deze kosten met de helft te verminderen.” Hij voerde het project uit bij het Nederlands Instituut voor Zuivel Onderzoek (NIZO) in Ede en hoopt 29 januari te promoveren bij prof.ir. C.M. van den Bleek en prof.dr.ir. J. de Graauw van de faculteit Scheikundige Technologie en Materiaalkunde.

,,Melk is een mooi maar lastig produkt”, meent De Jong. Omdat het een natuurprodukt is varieert de samenstelling nogal en laat het zich moeilijk beschrijven in wiskundige relaties. Gemiddeld over het jaar bevat melk een kleine negentig procent water, drie procent eiwitten, vier procent vet, bijna vijf procent lactose (melksuiker) en nog wat mineralen, vitaminen en spore-elementen. De precieze verhoudingen schommelen per seizoen, maar ook per koe.

,,Omdat melk zo’n complexe stof is, kun je tot in het oneindige proberen het proces volledig te begrijpen en beschrijven”, zegt De Jong. Maar hij is van mening dat je daar op een gegeven moment mee moet stoppen. ,,Dan ga je op zoek naar enkele sleutelcomponenten en telt alleen nog het resultaat. Het was reeds bekend dat het eiwit ß-lactoglobuline een sleutelrol speelt bij het aankoeken van melk.”
Kleverig groepje

De Jong constateerde dat ß-lactoglobuline met name aan de platen kleeft als de melk een temperatuur heeft tussen de 80 en 95 graden. Hij vond daarvoor de volgende verklaring. ß-Lactoglobuline bestaat uit een lange keten atomen waarin een kleverig groepje zit. Wanneer de melk koud is, is de molecule netjes opgevouwen tot een bolletje en zit die kleverige groepergens middenin. Als de temperatuur stijgt, ontvouwt de molecule zich en komt die kleverige groep aan de buitenkant te liggen. Deze groep kan nu aan de wand gaan kleven of andere eiwitten aan zich binden en zorgt op die manier voor de vervuiling. Wanneer de temperatuur nog verder stijgt raakt de kleverige groep weer gedeactiveerd. In die toestand heet het eiwit gedenatureerd.

De oplossing voor het probleem zou dus zijn om ervoor te zorgen dat de melk bij 80 graden (wanneer de molecule zich ontvouwt) niet in de verstoppingsgevoelige warmtewisselaar zit, maar ergens waar het aankoeken minder kwaad kan.

Om dat te bewerkstelligen is doorgaans slechts een kleine aanpassing van het gebruikelijke proces nodig, meende De Jong. Melk stroomt door een serie platenwarmtewisselaars waar de temperatuur van de melk langzaam toeneemt. Daarna komt het in een reservoir, een zogenaamde houdsectie, waar de melk gedurende enige tijd verblijft zodat de ziekteverwekkende bacteriën afsterven. Gepasteuriseerde melk verblijft vijftien seconden op 72 graden, UHT-melk (ultra hoge temperatuur-melk) ongeveer vier seconden op 140 graden.

Door nu een extra houdsectie in het temperatuurgebied 80 en 95 graden Celcius in te bouwen, vervuilen de warmtewisselaars minder snel en hoeft men minder vaak schoon te maken. In de houdsectie vindt namelijk geen warmteoverdracht plaats waardoor de wanden minder warm zijn en de melk dus minder aankoekt. Bovendien kan aankoeken daar niet zoveel kwaad omdat een reservoir niet snel verstopt raakt.

In een computermodel, genoemd ‘Heatcard’, beschreef hij bovendien wat voor effect de ingreep heeft op andere eigenschappen van melk. Melk moet blijven voldoen aan de eisen die gesteld zijn aan smaak en hoeveelheid bacteriën. De vinding van De Jong wordt op dit moment in de zuivelindustrie geïmplementeerd en leidt waarschijnlijk tot de gewenste besparing van vijf miljoen gulden, waarvan ruim drie miljoen op gas en de rest op kosten om aan milieueisen te voldoen.

Joyce Ouwerkerk

,,

Iedereen heeft wel eens een tijd staan schrobben op een pannetje waarin melk is opgewarmd. De zuivelindustrie heeft ook last van dit aankoekverschijnsel, bijvoorbeeld tijdens de sterilisatie van melk en de bereiding van yoghurt. Ing. Peter de Jong zocht en vond een oplossing voor dit probleem. Dat scheelt de zuivelindustrie per jaar waarschijnlijk vijf miljoen gulden.

Aankoekende melk vormt een behoorlijk probleem voor de zuivelindustrie, waar gemiddeld zo’n tien miljard liter melk per jaar door middel van verhitting ontdaan wordt van bacteriën. Deze warmtebehandeling verloopt via platenwarmtewisselaars. Melk stroomt tussen verwarmde platen die enkele millimeters van elkaar af liggen.

Door afzetting van melk tegen de wand raakt de boel makkelijk verstopt. Om de tien uur wordt de installatie schoongemaakt met loog. Dat kost geld en belast het milieu; in de eerste plaats doordat warmteverlies optreedt, maar ook omdat de gebruikte loog verwerkt moet worden en de apparatuur tijdelijk stilligt.

De Jong: ,,Jaarlijks kost dat tien miljoen gulden. Het uitgangspunt van dit project is deze kosten met de helft te verminderen.” Hij voerde het project uit bij het Nederlands Instituut voor Zuivel Onderzoek (NIZO) in Ede en hoopt 29 januari te promoveren bij prof.ir. C.M. van den Bleek en prof.dr.ir. J. de Graauw van de faculteit Scheikundige Technologie en Materiaalkunde.

,,Melk is een mooi maar lastig produkt”, meent De Jong. Omdat het een natuurprodukt is varieert de samenstelling nogal en laat het zich moeilijk beschrijven in wiskundige relaties. Gemiddeld over het jaar bevat melk een kleine negentig procent water, drie procent eiwitten, vier procent vet, bijna vijf procent lactose (melksuiker) en nog wat mineralen, vitaminen en spore-elementen. De precieze verhoudingen schommelen per seizoen, maar ook per koe.

,,Omdat melk zo’n complexe stof is, kun je tot in het oneindige proberen het proces volledig te begrijpen en beschrijven”, zegt De Jong. Maar hij is van mening dat je daar op een gegeven moment mee moet stoppen. ,,Dan ga je op zoek naar enkele sleutelcomponenten en telt alleen nog het resultaat. Het was reeds bekend dat het eiwit ß-lactoglobuline een sleutelrol speelt bij het aankoeken van melk.”
Kleverig groepje

De Jong constateerde dat ß-lactoglobuline met name aan de platen kleeft als de melk een temperatuur heeft tussen de 80 en 95 graden. Hij vond daarvoor de volgende verklaring. ß-Lactoglobuline bestaat uit een lange keten atomen waarin een kleverig groepje zit. Wanneer de melk koud is, is de molecule netjes opgevouwen tot een bolletje en zit die kleverige groepergens middenin. Als de temperatuur stijgt, ontvouwt de molecule zich en komt die kleverige groep aan de buitenkant te liggen. Deze groep kan nu aan de wand gaan kleven of andere eiwitten aan zich binden en zorgt op die manier voor de vervuiling. Wanneer de temperatuur nog verder stijgt raakt de kleverige groep weer gedeactiveerd. In die toestand heet het eiwit gedenatureerd.

De oplossing voor het probleem zou dus zijn om ervoor te zorgen dat de melk bij 80 graden (wanneer de molecule zich ontvouwt) niet in de verstoppingsgevoelige warmtewisselaar zit, maar ergens waar het aankoeken minder kwaad kan.

Om dat te bewerkstelligen is doorgaans slechts een kleine aanpassing van het gebruikelijke proces nodig, meende De Jong. Melk stroomt door een serie platenwarmtewisselaars waar de temperatuur van de melk langzaam toeneemt. Daarna komt het in een reservoir, een zogenaamde houdsectie, waar de melk gedurende enige tijd verblijft zodat de ziekteverwekkende bacteriën afsterven. Gepasteuriseerde melk verblijft vijftien seconden op 72 graden, UHT-melk (ultra hoge temperatuur-melk) ongeveer vier seconden op 140 graden.

Door nu een extra houdsectie in het temperatuurgebied 80 en 95 graden Celcius in te bouwen, vervuilen de warmtewisselaars minder snel en hoeft men minder vaak schoon te maken. In de houdsectie vindt namelijk geen warmteoverdracht plaats waardoor de wanden minder warm zijn en de melk dus minder aankoekt. Bovendien kan aankoeken daar niet zoveel kwaad omdat een reservoir niet snel verstopt raakt.

In een computermodel, genoemd ‘Heatcard’, beschreef hij bovendien wat voor effect de ingreep heeft op andere eigenschappen van melk. Melk moet blijven voldoen aan de eisen die gesteld zijn aan smaak en hoeveelheid bacteriën. De vinding van De Jong wordt op dit moment in de zuivelindustrie geïmplementeerd en leidt waarschijnlijk tot de gewenste besparing van vijf miljoen gulden, waarvan ruim drie miljoen op gas en de rest op kosten om aan milieueisen te voldoen.

Joyce Ouwerkerk

Iedereen heeft wel eens een tijd staan schrobben op een pannetje waarin melk is opgewarmd. De zuivelindustrie heeft ook last van dit aankoekverschijnsel, bijvoorbeeld tijdens de sterilisatie van melk en de bereiding van yoghurt. Ing. Peter de Jong zocht en vond een oplossing voor dit probleem. Dat scheelt de zuivelindustrie per jaar waarschijnlijk vijf miljoen gulden.

Aankoekende melk vormt een behoorlijk probleem voor de zuivelindustrie, waar gemiddeld zo’n tien miljard liter melk per jaar door middel van verhitting ontdaan wordt van bacteriën. Deze warmtebehandeling verloopt via platenwarmtewisselaars. Melk stroomt tussen verwarmde platen die enkele millimeters van elkaar af liggen.

Door afzetting van melk tegen de wand raakt de boel makkelijk verstopt. Om de tien uur wordt de installatie schoongemaakt met loog. Dat kost geld en belast het milieu; in de eerste plaats doordat warmteverlies optreedt, maar ook omdat de gebruikte loog verwerkt moet worden en de apparatuur tijdelijk stilligt.

De Jong: ,,Jaarlijks kost dat tien miljoen gulden. Het uitgangspunt van dit project is deze kosten met de helft te verminderen.” Hij voerde het project uit bij het Nederlands Instituut voor Zuivel Onderzoek (NIZO) in Ede en hoopt 29 januari te promoveren bij prof.ir. C.M. van den Bleek en prof.dr.ir. J. de Graauw van de faculteit Scheikundige Technologie en Materiaalkunde.

,,Melk is een mooi maar lastig produkt”, meent De Jong. Omdat het een natuurprodukt is varieert de samenstelling nogal en laat het zich moeilijk beschrijven in wiskundige relaties. Gemiddeld over het jaar bevat melk een kleine negentig procent water, drie procent eiwitten, vier procent vet, bijna vijf procent lactose (melksuiker) en nog wat mineralen, vitaminen en spore-elementen. De precieze verhoudingen schommelen per seizoen, maar ook per koe.

,,Omdat melk zo’n complexe stof is, kun je tot in het oneindige proberen het proces volledig te begrijpen en beschrijven”, zegt De Jong. Maar hij is van mening dat je daar op een gegeven moment mee moet stoppen. ,,Dan ga je op zoek naar enkele sleutelcomponenten en telt alleen nog het resultaat. Het was reeds bekend dat het eiwit ß-lactoglobuline een sleutelrol speelt bij het aankoeken van melk.”
Kleverig groepje

De Jong constateerde dat ß-lactoglobuline met name aan de platen kleeft als de melk een temperatuur heeft tussen de 80 en 95 graden. Hij vond daarvoor de volgende verklaring. ß-Lactoglobuline bestaat uit een lange keten atomen waarin een kleverig groepje zit. Wanneer de melk koud is, is de molecule netjes opgevouwen tot een bolletje en zit die kleverige groepergens middenin. Als de temperatuur stijgt, ontvouwt de molecule zich en komt die kleverige groep aan de buitenkant te liggen. Deze groep kan nu aan de wand gaan kleven of andere eiwitten aan zich binden en zorgt op die manier voor de vervuiling. Wanneer de temperatuur nog verder stijgt raakt de kleverige groep weer gedeactiveerd. In die toestand heet het eiwit gedenatureerd.

De oplossing voor het probleem zou dus zijn om ervoor te zorgen dat de melk bij 80 graden (wanneer de molecule zich ontvouwt) niet in de verstoppingsgevoelige warmtewisselaar zit, maar ergens waar het aankoeken minder kwaad kan.

Om dat te bewerkstelligen is doorgaans slechts een kleine aanpassing van het gebruikelijke proces nodig, meende De Jong. Melk stroomt door een serie platenwarmtewisselaars waar de temperatuur van de melk langzaam toeneemt. Daarna komt het in een reservoir, een zogenaamde houdsectie, waar de melk gedurende enige tijd verblijft zodat de ziekteverwekkende bacteriën afsterven. Gepasteuriseerde melk verblijft vijftien seconden op 72 graden, UHT-melk (ultra hoge temperatuur-melk) ongeveer vier seconden op 140 graden.

Door nu een extra houdsectie in het temperatuurgebied 80 en 95 graden Celcius in te bouwen, vervuilen de warmtewisselaars minder snel en hoeft men minder vaak schoon te maken. In de houdsectie vindt namelijk geen warmteoverdracht plaats waardoor de wanden minder warm zijn en de melk dus minder aankoekt. Bovendien kan aankoeken daar niet zoveel kwaad omdat een reservoir niet snel verstopt raakt.

In een computermodel, genoemd ‘Heatcard’, beschreef hij bovendien wat voor effect de ingreep heeft op andere eigenschappen van melk. Melk moet blijven voldoen aan de eisen die gesteld zijn aan smaak en hoeveelheid bacteriën. De vinding van De Jong wordt op dit moment in de zuivelindustrie geïmplementeerd en leidt waarschijnlijk tot de gewenste besparing van vijf miljoen gulden, waarvan ruim drie miljoen op gas en de rest op kosten om aan milieueisen te voldoen.

Joyce Ouwerkerk

Redacteur Redactie

Heb je een vraag of opmerking over dit artikel?

delta@tudelft.nl

Comments are closed.