De vellen de baas

Nog even door over de melkvellen van vorige week. Het mechanisme achter de velvorming was beschreven als een stijging, door verdamping, van de calciumconcentratie vlak onder het vrije melkoppervlak waardoor een aggregatie van het eiwit caseïne ontstaat en zich een gel van melkeiwit vormt. De begeleidende temperatuurgevoelige ('thermolabiele') wei-eiwitten als globuline en albumine zouden geen rol spelen.

Er was geen enkele reden om aan te nemen dat het anders zit dan prof.dr.ir. P. Walstra van de Landbouwuniversiteit vertelde, maar het was verleidelijk om in wat huis-tuin-en-keuken proefjes het mechanisme nog wat beter zichtbaar te maken. Bovendien is het onbevredigend dat vellen pas boven de 60 graden ontstaan, zoals vorige week op grond van wat verkennend werk was genoteerd. Die zestig graden ligt onaangenaam dicht in de buurt van de temperatuur die als denaturatie-temperatuur voor de wei-eiwitten wordt opgegeven: ongeveer 70 graden. Zo ontstaat makkelijk de indruk dat de denaturatie van die eiwitten (het verlies van hun 'bedoelde' ruimtelijke structuur die bepalend is voor gedrag en functie) een rol speelt in de velvorming.

Dus is gisteren nog eens geprobeerd de kritische temperatuur voor velvorming te bepalen, nu bij halfvolle melk. Dat is niet zo eenvoudig, want roeren mag niet en altijd dreigt het gevaar van lokale oververhitting aan de panbodem. Dus: au bain Marie, de pan in de pan. De vroegste velvorming herkent men aan een lichte plooiing van het melkoppervlak in de weerkaatsing van het licht van een gloeilamp. Sinds gisteren staat de kritische temperatuur op 45 graden en misschien ligt zij nog lager. Hoe lager de temperatuur hoe trager de velvorming.

Hoera dus voor de verdampingstheorie, het ligt echt aan de toenemende concentratie calcium. Maar als dat zo is, was het AW-idee, is velvorming te voorkomen of te beperken door de concentratie calcium in potentieel bevelbare melk vooraf te verlagen. Makkelijk genoeg voor de bemiddelde chemicus, maar in het AW-lab was het even zoeken naar een geschikte calciumbinder. De moderne wasmiddelen bevatten zeer werkzame componenten, maar de meeste wasmiddelen zijn tegelijk ook sterk alkalisch en tasten de colloïdale structuur van de melk aan. De oplossing leek te moeten komen van de 'fijnwasmiddelen' die vaak wel pH-neutraal zijn. Maar het gekozen fijnwasmiddel van Albert Heijn was dat helemaal niet. Ten einde raad is uitgeweken naar een vloeibare uitvoering van de plantemest Pokon die veel fosfaat bevat. Fosfaat heeft een naam op te houden als calciumbinder. En vloeibaar Pokon is pH-neutraal. De Pokon-dosering bleek van grote invloed op de uitslag van de veltest. Werd een flinke scheut van de plantemest toegevoegd dan vlokte de melk subiet uit, werd de dosering beperkt tot een paar druppels dan kwam er een vel als nooit tevoren. Ergens tussen deze extremen bleek een Pokonconcentratie te bereiken die de structuur van de melk - zo te zien - in tact hield en velvorming krachtig onderdrukte. Zeker ontstonden geen vellen meer met veel samenhang.

Maar volstrekt overtuigend en eenduidig was het Pokonproefje niet. Achteraf was het misschien beter geweest, roepen stuurlui aan de wal, om een preparaat als Calgon te gebruiken. Calgon is een zeoliet die effectief calcium bindt. En waarom, vragen de varensgasten, is niet gekeken naar de velvorming op melk met extra veel calcium. Wel: omdat het AW-team daaraan niet dacht, omdat het aan iets anders dacht: wat zou het effect zijn van drukverlaging boven melk? Wijnfles vullen met melk en Vacu-Vin erop? Tezijnertijd meer.

De door Pokon-overbemesting geschifte melk had aspecten gemeen met karnemelk en vertoonde op de wand van een waterglas de typische riviertjes die, blijkt achteraf, door Nederlandse chemici gewoon als 'het karnemelkeffect' worden beschreven. Ze kregen vorig week geen verklaring. Prof.dr. G. Frens van de vakgroep chemische procestechnologie in Delft noemt ze karakteristiek voor instabiele, poreuze systemen. Het karnemelkeffect is een uitdrukking van het gemak waarmee het poreuze, vlokkige bouwwerk van de uitgevlokte melkeiwitten in karnemelk onder invloed van stroming wordt afgebroken. Het is eenvoudig zo dat het bouwwerk de minste weerstand heeft tegen stroming daar waar het het meest waterhoudend is. Maar tegelijk zal daar ook het makkelijkst stroming ontstaan. Het was verkeerd om het patroon te vergelijken met een rivierdelta (waarin deeltjes worden afgezet) want het is meer verwant aan de bovenste bovenloop van een rivier waar juist deeltjes worden weggenomen.

Terug naar het melkvel en naar bijgaande illustratie: een ontspoorde poging om te bewijzen dat door verdamping aan een vrij vloeistofoppervlak inderdaad lokaal hogere concentraties van opgeloste verbindingen kunnen ontstaan. Want zó vanzelfsprekend is dat immers niet, voor hetzelfde geld wordt elke mininale concentratieverhoging onmiddellijk vereffend door de vloeistofstroming die uit het dichtheidsverschil ontstaat. Wat lag meer voor de hand dan het gedrag van een paar verzadigde oplossingen onder invloed van verdamping te bestuderen?

Het resultaat was verrassend. Een waterglas gevuld met een verzadigde suikeroplossing (die erg visceus is) dekt zich binnen enige uren af met een stevige suikerkorst die verder indampen verhindert. Een verzadigde zoutoplossing, die veel vloeibaarder is, doet het anders. Ook daarop ontstaat na verloop van tijd een korst, maar een die niet vastgroeit aan de glaswand en die op den duur zinkt. Dan komt er weer een nieuwe, die ook zinkt, enzovoort. Een krachtige ondersteuning van de melkveltheorie die toch makkelijk wordt overschaduwd door een heel nieuw effect: de geheimzinnige tocht van het zout langs de glaswand.

Wie vandaag nog een glas met een verzadigde zoutoplossing in de huiskamer zet in te dampen, zal tot zijn verbazing, misschien wel afgrijzen, vaststellen dat het zout in de komende dagen langzaam uit de indrogende oplossing langs de glaswand omhoog komt gekropen, de bovenrand van het glas zal passeren en langs de buitenkant van het glas terugkruipt naar de tafel. Terug naar zijn wortels.

Niets bijzonders, zegt Frens. Het is capillaire opstijging van de zoutoplossing in het zout dat door verdamping op de glaswand is afgezet. Aan de glaswand is de verdamping sterker dan boven het vloeistofoppervlak. Maar waarom, vraagt het AW-team zich af, waarom wil soda dan niet klimmen?