Waarom kookt melk over?

Wanneer we water aan de kook brengen, zien we eerst luchtbellen en daarna stoombellen ontsnappen en bij het kookpunt is de gehele inhoud van de pan één borrelend stoom-watermengsel. Bij melk gebeurt precies hetzelfde, maar de stoom kan niet ontsnappen, doordat er vanaf ongeveer 80 ^oC een vel op de melk verschenen is. Hierdoor bouwt de stoom druk op, waardoor het vel opgetild wordt en de melk overkookt als we er niet vlug genoeg bij zijn.

Het vel

Het vel bestaat voor een groot deel uit eiwit. Melk bestaat voor ongeveer 3,4 % uit eiwitten. Hiervan is ongeveer 2,8 % caseïne, het hoofdbestanddeel van de kaas. De overige 0,6 % worden wei-eiwitten genoemd met onder andere alfa-lactalbumine en bèta-lacdoglobuline.

Tussen caseïne en wei-eiwitten bestaan grote verschillen: caseïne is in de melk gebonden aan calcium en komt alleen voor in de vorm van caseïnemicellen (zie afbeelding). Dit zijn propjes met het uiterlijk van een framboos, afgezien van de kleur, en een diameter vak 10 tot 2¾.10^-6 mm. Deze eiwitcalciumcombinatie is zeer stabiel; ook bij langdurig koken van melk blijft het systeem intact. De witte kleur van de melk is het gevolg van de aanwezigheId van deze micellen; wordt de melk aangezuurd, dan vlokken de micellen uit en houden we een vloeistof met een geelgroene kleur over.

Geheel anders is het met de wei-eiwitten gesteld. Dit zijn opgevouwen, opgerolde kluwens van telkens één eiwitmolecuul zonder calcium. De diameter is ongeveer één vijfde van die vaN de caseïnemicellen. In tegenstelling tot de caseïnemicellen verliezen deze eiwitten bij verhitting boven 70^oC hun structuur. De kluwensraken uit elkaar; wij noemen dit denaturatie.

Een verwant voorbeeld is het koken van een ei, waarbij de opgeloste eiwitbolletjes uiteindelijk een stijf gel geven. In een waterige omgeving zijn de gedenatureerde eiwitten wat minder goed thuis: ze hebben sterk de neiging om zich ergens op af te zetten. Bij het koken van ons pannetje melk gebeurt dit aan het grensvlak vloeistof-lucht; hierdoor ontstaat het vel, dat ook nog wat vet en caseïne insluit. De oorzaak van het overkoken is dus het vel, dat ontstaat doordat vele eiwitten boven 70^oC na korte of lange tijd denatureren.

Foto (scanning electron micrograph) van het melkeiwit caseine. De caseine aggregeert to kleine bolletjes, micelen genaamd. Bron: Utah State University

Het aankoeken

Na het uitschenken tref je een laagje aangekoekte melk aan op de bodem van de pan. Het eiwit bèta-lactoglobuline vervult een sleutelrol bij het aankoeken. Als je een laag aangekoekte melk analyseert, vind je daarin naast dit eiwit ook andere melkbestanddelen, zoals caseïne, vet, lactose en zout. Het bèta-lactoglobuline is ‘het cement’ dat het geheel bij elkaar houdt.

De koek ontstaat op de plaatsen waar de melk een temperatuur van 80 tot 95^oC bereikt. Bij lage temperatuur is het eiwitmolecuul keurig opgevouwen tot een bolletje en zit de zwavelwaterstofgroep, waarmee het aan het staal kan hechten, middenin. Het eiwit kan pas actief worden als het molecuul zich bij hogere temperatuur ontvouwt. Op het kritieke moment bij zo’n 75 à 80^oC zou je de melk natuurlijk kunnen overgieten in een minder hete pan om het een paar minuten te laten staan, maar dat is natuurlijk teveel gedoe. Een praktischer wenk: zorg dat het oppervlak van de pan niet warmer is dan nodig, zet de pit eerst laag en voer de vlam pas later op.