Bereiding van poeder - Feed & Food

INHOUD.
1. Doelstellingen
2 Productiegegevens
2.1. Productiegegevens
2.2. Eisen te stellen aan water voor het oplossen van melkpoeder
3. Standaardiseren
4. Toevoegingen
5. Voorbehandeling van poedermelk en wei
5.1 Verhitting van melk voor het indampen
5.2 Voorbehandeling van wei
5.2.1. Electrodialyse
5.2.2. Ionenwisselaar
5.2.3. Nanofiltratie
6. Indampproces
6.1 Inleiding
6.2 Valstroomverdampers
6.2.1. Overzicht
6.2.2. Verhitter en dampafscheider
6.2.3. Meertrapsverdamping en thermocompressie
6.2.4. Thermocompressie
6.2.5. De condensor en de ontluchting
6.3. Factoren die de efficientie van het indampen beperken
7. Procesregeling indampers
7.1 Reiniging
7.2 Enkele installaties
8. Eigenschappen en voorbehandeling van melkconcentraat
8.1 Viscositeit
8.2 Basisviscositeit
8.3 Struktuurviscositeit
8.4 Voorbehandeling van het concentraat
8.4.1. Bufferen
8.4.2. Homogeniseren
8.4.3. Voorverhitten
9. Voorbehandeling van weiconcentraat
10. Verpoederen van concentraat
10.1 Inleiding
10.2 Onderdelen van een drooginstallatie
10.2.1 Hete luchtstraat
10.2.2. Verstuiven

10.2.3. De droogkamer
10.2.4. Explosies in droogtorens
11. Droogproces
11.1 Aromaretentie
11.2 Hittebeschadiging
12. Regeling van het watergehalte van poeder
13. Twee fasen droging
13.1 Meer fasen droging
13.2 Schuimdroging
14. Bereiding van instant poeder
15. Scheiden van poeder uit lucht
15.1. Warmteterugwinning
16. Eigenschappen
16.1 Structuur
16.1.1. Rulheid
16.1.2. Pakvolume
16.1.3. Porositeit
16.2. Oplossnelheid
16.2.1. Oplosbaarheid
16.2.2. Reconstitutie
16.3. Andere eigenschappen
16.3.1. Smaak
16.3.2. Voedingswaarde
16.4. Bederf
Literatuur

1. Doelstellingen. 1
Men kan de volgende doelstellingen onderscheiden:
1 Hoofddoel van het bereiden van melkpoeder is om het vloeibare, bederfelijke
uitgangsmateriaal om te zetten in een produkt dat zonder bijzondere maatregelen,
zoals gekoeld bewaren, duurzaam is, dat wil zeggeen liefst gedurende enkele
jaren bewaard kan worden zonder wezenlijke achteruitgang in kwaliteit.
Kwaliteitsvermindering betreft vooral het ontstaan van lijmige en talkige smaken
en achteruitgang in voedingswaarde. Ten gevolge van Maillardreakties ontstaat
een lijmige smaak. Autoxidatie zorgt voor een talkige smaak. Voedingswaarde
kan teruglopen door het minder benutbaar zijn van het aminozuur lysine.
Als het watergehalte erg hoog wordt en de bewaartemperatuur hoog is kunnen
kluitvorming (door kristallisatie van lactose) en enzymatisch en zelfs microbieel
bederf optreden, maar in het algemeen zijn deze problemen niet groot.
2 Het poeder moet hanteerbaar zijn. Het mag niet te veel stuiven en niet te
volumineus zijn. Het moet rul zijn, dat wil zeggen gemakkelijk uit een opening
stromen en niet aan wanden of apparatuur kleven. Deze laatste eis is vooral van
belang voor poeder dat in koffieautomatem en dergelijke wordt gebruikt.
3. Het poeder moet met behulp van water volledig en gemakkelijk
gereconstitueerd 2 kunnen worden tot een homogeen mengsel van globaal
dezelfde samenstelling als het uitgangsprodukt. Volledig wil zeggen dat er na
reconstitutie geen onopgeloste stukjes of vlokjes achterblijven en ook geen
boterkorrels of vetogen komen boven drijven. Gemakkelijk wil zeggen dat er bij
mengen van poeder en water geen kluitjes worden gevormd die dan heel lastig
tot oplossing gebracht kunnen worden.
In het ideale geval zal het poeder snel gedispergeerd worden als men het op koud water
strooit; dit noemt men instant-poeder. Meestal moet men speciale bereidingsstap-
1 Bron: Zuiveltechnologie 1; Fysische processen. P Walstra en A Jellema; sectie
zuiveltechnologie, L.U.Wageningen.
2 Men onderscheidt gewoonlijk vier stadia bij het recostitutiegedrag:
a. de bevochtigbaarheid op het wateroppervlak ("wettability").
b. het penetreren door het wateroppervlak ("sinkability").
c. het desintegreren van de poedermassa in water ("dispersibility").
d. het oplossen ("solubility").

pen invoeren om die eigenschap te verkrijgen (instantiseren of agglomoreren).
Het belang van instant-eigenschappen hangt sterk af van de plaats van toepassing:
voor gebruik in de huishouding om er drinkmelk van te maken is het zeer
wezenlijk, in een fabriek, waar men roerapparatuur, tanks,
verwarmingsmogelijkheden en dergelijk heeft, speelt het veel minder.
4. Al naar het gebruiksdoel moet het gereconstitueerde produkt aan allerlei eisen
voldoen.
Als dat drinkmelk is bijvoorbeeld de afwezigheid van kooksmaak.
Als men er kaas van wil maken moet de melk willen stremmen.
Als men gerecombineerde geëvaporeerde melk wil bereiden moet deze een
goede hittestabiliteit hebben.
Zo zijn er vele, sterk uiteenlopende eisen, en die zijn niet in één poeder te
verenigen. Zo is het bijvoorbeeld niet mogelijk om volle-melkpoeder te maken
dat geen kooksmaak heeft en tevens geen talkige smaak ontwikkelt bij bewaring:
voor het eerste is een milde, voor het tweede juist een zeer intensieve verhitting
nodig.
5. Het produkt moet vrij zijn van de gezondheid bedreigende bestanddelen. Naast
de in de zuivelindustrie gebruikelijke hygiënische maatregelen en controles zijn
er enkel speciale aspecten. De drooglucht in de verstuivingstoren moet zuiver
zijn. Bij de produktie van weipoeder moet men beducht zijn voor nitraat dat bij
de kaasbereiding wordt gebruikt. Wil men weipoeder of wei-eiwitpreparaten met
een zeer laag nitraatgehalte dan moet alleen de eerste wei gebruikt worden.
De globale samenstelling van enkele soorten poeders staan in tabel 1.1. Er zijn nog vele
andere soorten poeders, bijvoorbeeld :
♦ roompoeder
♦ ijsmixpoeder
♦ babyvoeding
♦ kalvermelkpoeder
♦ koffiecreamer.

Tabel 1.1. Globale samenstelling (%w/w) van enkele poeders.
volle-
melkpoeder
mager
melkpoeder
wei
poeder
Vet 26 1 1 5
Lactose 38 51 72 48
Caseïne 19,5 27 0,6 26
Serumeiwit 4,8 6,6 8,5 6,2
'as' 6,3 8,5 8 8
melkzuur -- -- 0,2-2,0 --
water 2,5 3 3 3
zoete karnemelk
poeder
In tabel 1.2. staan wettelijke eisen. Doordat de samenstelling van het uitgangsmateriaal
varieert, wisselt ook de samenstelling van poeders, zodat men een zekere marge moet
tolereren.
Dat geeft de mogelijkheid tot een, zij het beperkte,vervalsing, bijvoorbeeld door
bijmenging van karnemelkpoeder of weipoeder aan (onder)melkpoeder. De
aanwezigheid van een ander poeder kan men meestal microscopisch wel aantonen, maar
als de bijmenging vóór het drogen plaatsvindt is ze in het algemeen niet te bewijzen als
het enkele procenten betreft.
Aangezien weipoeder heel wat goedkoper is dan ondermelkpoeder komt dit soort
"vervalsing" nogal eens voor. HPLC-onderzoek van het poeder op de voor weipoeder
karakteristieke peptide glycomacropeptide (weiproteose) is tegenwoordig een
betrouwbare controle.
Bijmenging van een weinig zure of zoete karnemelk aan ondermelk wordt door de
procesoperators en poedermakers vaak snel ontdekt door afwijkende proceseigenschappen
van de vloeistof en het poeder.

Tabel 1.2. Eisen gesteld aan enkele gedroogde melkprodukten. (Warenwetregeling
gedehydrateerde melk en Landbouwkwaliteitswet/landbouwkwaliteitsregeling
melkpoeder, geldig tot 2003)
Vet melkpoeder Vol melkpoeder Gedeeltelijk
afgeroomd
melkpoeder
> 42 % > 26 % > 1,5 en < 26
mager
melkpoeder
weipoeder
vetgehalte
< 1,5 % < 1,5 %
%(g/g)
%
water % < 3 % < 3 % < 4 % < 4 % 1) < 4,5 %
eiwit in v.v.d.s. > 34 % > 34 % > 34 % > 34 % > 11,0 %
lactose > 65,0 %
lactaat(mg/100
g v.v.d.s.)
< 100 mg < 100 mg < 100 mg < 100 mg
NO3 - (mg/kg
v.v.d.s.)
< 30 mg < 30 mg < 30 mg < 30 mg
NO2 - (ppm) < 0,5
zuurtegraad
(mmolNaOH/1
00gv.v.d.s.)

2. Produktie en eisen van melk- en weipoeder.
2.1. Produktiegegevens.
xxx Tabel 1. Produktie in Nederland.
x 1000
ton
1970 1980 1990 1991 1994 1995
m.m.p. 98 155 70 52 52 43
niet mmp 80 172 170 180 134 122
Tabel 2. Productie van mager melkpoeder in Europa (000 ton)
2000
1500
1000
500
0
year
1985
year
1991
year
1995
year
1996
year
1997
Reeks1
Tabel 3. Productie van melkpoeder met meer dan 1,5 % melkvet in Europa (000 ton)
1200
1000
800
600
400
200
0
year
1985
year
1991
year
1995
year
1996
year
1997
Reeks1

Tabel 4. Productie van melkpoeder in Nederland (000 ton)
250
200
150
100
50
0
year 1990 year 1995
Reeks1
Tabel 5. Export van melkpoeder van Nederland in milj. Gulden.
1.600
1.400
1.200
1.000
800
600
400
200
0
year 1990 year 1995 year 1996
Reeks1
Tabel 6. Invoer en uitvoer van totaal melkpoeder van Ned.
.
totaal m.p.
x miljoen kg.
1989 1990 1991 1994 1996
Uitvoer 416 326 272 259 249
Invoer 315 270 282 302
De voornaamste producenten van mager melkpoeder waren in 1994, Frankrijk,
Duitsland, Verenigd Koninkrijk en Ierland. De landen waar de produktie van mager
melkpoeder in 1994 ten opzichte van 1993 afnam, waren Nederland, België en Spanje.
In Portugal en het Verenigd Koninkrijk nam de produktie toe.
De daling van de produktie van mager melkpoeder is het gevolg van de uitbreiding van
de kaasproduktie en de toegenomen vraag naar consumptiemelkproducten. Een beeld
wat de laatste jaren vaker is voorgekomen.
De gesubsideerde afzet van mager melkpoeder aan de kalvermelkindustrie daalde in
1994 licht van 660.000 ton naar 640.000 ton.

De interventiebureaus ontvingen in 1994 60.000 (1995: 64.000) ton mager melkpoeder.
Weliswaar steeg de interventievoorraad enigszins, maar de voorraad is in feite minimaal
(eind 1994 70.000 ton en midden 1995 43.000 ton). De grootste aanbieder van mager
melkpoeder voor interventie doeleinden is Ierland.
(In 1995 echter veel minder Iers poeder).
Belangrijke aanbieders van niet-mager melkpoeder zijn Frankrijk, Nederland, Duitsland
en Denemarken. De landen die in 1994 aanzienlijk meer niet-mager melkpoeder
produceerden zijn België, Verenigd Koninkrijk en Spanje. De produktie in Nederland,
Duitsland en Italië is afgenomen.
x 1 ton 1992
4/10-10/10
index
1991 = 100
1992 22/10-
10/10
vet 22 -- 1053 122
vol 2034 143 106274 72
ged. ontr. 291 137 3485 111
mager 402 47 40142 92
Produktie melkpoeder.
xxx
index
1991 = 100

2.2. xxx Eisen te stellen aan water voor het oplossen van melkpoeder xxx.

3. STANDAARDISEREN OP VETGEHALTE
Melkpoeder wordt in een viertal vetgehalte-klassen geproduceerd (tabel 3.1.).In verband
hiermee dient de poedermelk op een bepaald vetgehalte te worden gestandaardiseerd.
Tabel 3.1
klasse melkpoeder vetgehalte in % van het poeder
mager melkpoeder
gedeeltelijk afgeroomd melkpoeder
volle melkpoeder
vette melkpoeder
ten hoogste 1,5
hoger dan 1,5 en lager dan 26
tenminste 26 en minder dan 42
tenminste 42
halfvolle mp voor detailhandel tenminste 14 en tenhoogste 16
Het vochtgehalte van de poeders (primaire vaste melkprodukten) mag volgens de
Warenwetregeling melkpoeder ten hoogste 4,5 % voor instant mager poeder bedragen;
voor mager poeder < 4% en voor andere melkpoeders < 3 %..
De (poeder)melk voor de bereiding van de verschillende melkpoeders wordt
gestandaardiseerd op de verhouding vet/vetvrije drogestof in het betreffende poeder.
Vet/vvds (melk) = Vet/vvds (poeder).
Bij de bereiding verandert deze verhouding niet daar er alleen maar water wordt
verwijderd.
Bij mager melkpoeder gaat men steeds uit van scherp ontroomde melk.
Volgens het COKZ (Centraal Orgaan voor Kwaliteitsaangelegenheden in de Zuivel)
geldt voor weipoeder de eis dat het vetgehalte van het poeder max. 1,5 % dient te
bedragen. Ook bij de bereiding van weipoeder gaat men uit van scherp ontroomde
kaaswei.
Hoewel in melkpoeder het vetgehalte is gestandaardiseerd, varieert de samenstelling van
de vetvrije droge-stof.
Deze samenstelling is afhankelijk van het afkalfpatroon van het melkvee (fig.3.1.).

Tabel 3.2. geeft de samenstelling van enkele poeders.
tabel 3.2
vet %
eiwit %
lactose %
mineralen %
water %
mager
poeder
0,7
36,0
51,0
8,2
3,0
vol
poeder
26,0
26,0
38,0
6,0
2,5
Fig.3.1
Globaal gemiddeld lactose-, vet-
en eiwitgehalte (g/g %) van aan
een Nederlandse zuivelfabriek
afgeleverde melk gedurende het
jaar.
wei-
poeder
0,7
14,0
73,5
8,8
3,0
zoete
karnemelk
poeder
5,0
34,0
48,0
7,9
3,0
Afhankelijk van de bestemming kunnen poeders worden bereid met specifieke
eigenschappen, bv. voor mager poeder:
• low heat poeder
• medium heat poeder
• high heat poeder
• instant poeder
Als lecithine is toegevoegd heet het poeder instant. De 'dispergeerbaarheid' van
instant mager melkpoeder is > 90 %, die van de overige instant melkpoeders >
85 %. (Een belangrijke eigenschap van melkpoeder is het gemak waarmee het in
water oplost of, precieser gezegd, gedispergeerd kan worden).
• gevitamineerd poeder

(verrijkt met vitamine A en D omdat mager melkpoeder weinig vet bevat en de
genoemde vitaminen opgelost zitten in het vet in de melk).
De bereiding van low heat, medium heat en high heat melkpoeder geschiedt door de
melk voor de poederbereiding een bepaalde hittebehandeling te geven.

4. TOEVOEGINGEN AAN POEDERMELK (EN/OF AAN POEDER)
xxx
Toegestane additieven, welke vermeld moeten worden op de verpakking met de
bijbehorende hoeveelheid:
* stabilisatoren: in totaal ten hoogste 0,5 % in het eindprodukt. De hoeveelheid
bicarbonaten ten hoogste 0,2 % in het eindprodukt, terwijl het gehalte aan
toegevoegde fosfaten in totaal ten hoogste 0,25 %, uitgedrukt als P2O5, mag
bedragen.
(natrium-orthofosfaten (E339), kalium-orthofosfaten (E340); natriumbifosfaten
(E450a); kaliumbifosfaten (E450a); natrium-citraten (E331)
en kalium-citraten (E332); bicarbonaten en calciumchloride).
* l-ascorbinezuur (E300), natriun-l-ascorbaat (E301), en 6 palmityl-lascorbinezuur
(E304) welke afzonderlijk of gemengd mogen worden toegevoegd.
* tocopherol : 0,01 % (berekend op vet, alleen in niet mager poeder)
* lecithine (E322) ,
hetwelk ten hoogste 0,5 % wordt toegevoegd aan vette melkpoeder en
gedeeltelijk afgeroomd melkpoeder, indien deze waren zijn aangeduid als
"instant".
* antiklonteringsmiddelen tot max. 1,0 %.
(tricalcium-orthofosfaat; natriumsilico-aluminaat; natrium-calciumsilico-aluminaat;
siliciumoxide)
* antioxydanten
(propyl-, octyl-, dodecylgallaat, butylhydroxyanisol (BHA) en combinaties)
max. 0,02% bij afzet buiten de EG.
BHT, BHA en dodecylgallaat tot ten hoogste 200 mg/kg berekend op het
vet, in melkpoeder bestemd voor automaten en aangeduid als "bestemd
voor automaten"
* vitamine A: 3000 IE per 120 g poeder
* vitamine D: 800 IE per 120 g poeder
* vitamine B1: 0,2 mg per 120 g poeder
* vitamine C: 60 mg/ 120 g
* nicotinezuurmide: 6 mg per 120 g poeder
[nicotinezuur is een Pellagra Preventing Factor. Pellagra is een
uiteindelijk dodelijke 'armoede-ziekte' in de maisetende landen in Zuid-
Amerika].

* ijzer: 8 mg per 120 g poeder, uitsluitend bij afzet buiten de EG.
* verklikstoffen: zetmeel 0,5% i.v.m. gebruik van interventiepoeder van de EG.
xxx
De stabilisatoren hebben tot doel om bv. in het voorjaar, wanneer de melk wat onstabiel
is, deze te stabiliseren. Ook kan men op deze wijze een grotere stabiliteit van het poeder
verkrijgen bv. bij toevoeging aan hete koffie.
De toegestane hoeveelheden zijn te gering om hiermee zure melk te neutraliseren.
Overigens gelden eisen ten aanzien van de maximale hoeveelheden melkzuur in poeders.
Toevoeging van vitamine A en D kan in verschillende stadia van het proces worden
gedaan; o.a. aan de dunne melk of aan het concentraat (natte methoden).
Bij de bereiding van weipoeder 3 mogen stabilisatoren en enig zuur worden toegevoegd.
Stabilisatoren: natrium- en calciumchloride; natrium en kalium zouten van koolzuur,
fosforzuur en citroenzuur tot maximaal 0,5 %.
Verder kent men nog:
• non caking' weipoeder, dat is een weipoeder welke minder hygroscopisch is dan
gewone weipoeder. De lactose is voor het drogen voor een deel
uitgekristalliseerd als α-lactose.monohydraat.
• melksuikerarmeweibloem met een asgehalte van 18 à 20 %.
• gedemineraliseerde melksuikerarme weibloem, wat rijk is aan eiwit.
• wei(melk)zout met een asgehalte van ± 33%. 4 Uit kaaswei is een deel van de
lactose gehaald; uit deze ontsuikerde wei is d.m.v. Ultrafiltratie het eiwit
gewonnen; de ontsuikerde permeaat wordt geconcentreerd om nog meer lactose
te winnen. De rest wordt ingedikt en gedroogd.
3 *) Verstuivingsweipoeder = weibloem spray = weipoeder spray en walsenweipoeder =
weipoeder roller = weibloem roller.
4 weizout bevat ± 50% lactose; ± 13% N-verbindingen (peptiden en aminozuren); ±
33% zouten; ± 4 % water. Weizout bevat een hoog gehalte aan kalium (± 10%).

5. VOORBEHANDELING VAN POEDERMELK EN WEI

5.1 Verhitting van melk voor het indampen (voorverhitting)
De doeleinden die worden nagestreefd met een voorverhitting zijn de volgende:
a. De toepassings-mogelijkheden van het poeder beïnvloeden.
b. De duurzaamheid van het poeder, in oxydatief opzicht, verbeteren.
c. Het reduceren van het kiemgetal van poeder.
d. Het doden van eventueel aanwezige pathogene micro-organismen.
e. Het inactiveren van schadelijke enzymen.
In verband met de intensiteit van voorverhitting worden de volgende poeder-klassen
onderscheiden:
Klasse hitte behandeling van de melk
low heat poeder
medium heat poeder
high heat poeder
ca.15 s 72 - 74 o C (fosfatase -)
tussen 85 en 120 o C ged.ca. 25 s
tussen 30 min.80 o C en 30 s 140 o C
De mate van verhitting wordt internationaal aan het poeder beoordeeld m.b.v. de W.P.N.
-(Whey-Protein-Nitrogen)-index. De W.P.N.-index is door het A.D.M.I. (American Dry
Milk Institute) opgesteld en duidt op de hoeveelheid niet-gedenatureerd-serumeiwitstikstof
in mg per gram poeder.
Er geldt:
klasse W.P.N.-index (mg/g)
low heat
medium heat
high heat
≥ 6,0
> 1,5 -

Voor low heat poeder voor recombined (consumptie) melk geldt de index. Door deze
melk uit low heat mager poeder te bereiden krijgt dit produkt weinig kooksmaak. De
hittebehandeling van de melk is minder kritisch, dan die van de poedermelk, waarvan het
poeder bestemd is, voor kaasbereiding.
Denaturatie van serumeiwitten wordt sterk door de voorverhitting beïnvloed. De overige
verhittingen, die in het verdere proces plaats vinden (indampen, verhitten van het
concentraat en drogen), hebben elk afzonderlijk een gering denaturerend effect.
Cumulatie van de afzonderlijke effecten kan bij de bereiding van low heat poeder
moeilijkheden opleveren.
High heat mager poeder vindt toepassing bij de broodbereiding. Het hogere
waterbindendvermogen van gedenatureerd serumeiwit heeft een gunstige invloed op het
broodvolume van melkbrood; ca. 80-85% van het serumeiwit dient dan gedenatureerd te
zijn. Ook in de chocoladeindustrie maakt men gebruik van high heat poeder. Vroeger
werd voor deze doeleinden walsenpoeder toegepast.
Voor recombined evap dient het poeder zgn. "heat stable" te zijn; de melk ondergaat dan
een zeer forse voorverhitting, bijv. 30 s 140 o C.
Het meeste poeder (vol en mager), wordt geproduceerd als medium heat. De W.P.N.index
ligt dicht bij die van low heat poeder. Meestal worden hittebehandelingen
toegepast van ca.30 s 85-90 o C.
Het is de meest aantrekkelijke klasse om te produceren, aangezien op economisch
verantwoorde wijze zonder bijzondere moeilijkheden een kwalitatief hoogwaardig en
goed houdbaar produkt kan worden bereid.
De intensiteit van de voorverhitting is ook van belang in verband met het activeren van
sulfhydryl-groepen in lactoglobuline.
Deze sulfhydryl-verbindingen fungeren in melkpoeder als antioxydant en vertragen het
ontstaan van het gebrek talkig. Sulfhydrylverbindingen zijn vooral voor de niet-magere
poeders van belang; vetoxydatie in mager poeder is echter niet geheel uit te sluiten.
Een maximale hoeveelheid SH-verbindingen ontstaat bij een verhitting op 85-90 o C,
gedurende één of enkele minuten.
Low- en high heat poeders, zijn in dit verband dus niet optimaal beschermd tegen
vetoxydatie.
Ook het voorkomen van koper contaminatie is belangrijk i.v.m. oxydatie verschijnselen
van de vetfase.
Aan het kopergehalte van melkpoeder worden eisen gesteld.
Van nature bevat volle- en magere melkpoeder 34 ìg Cu per 100 g poeder (NMZ
tijdschrift 1965, 19).
De voorverhitting heeft ook invloed op het kiemgetal van het poeder. Bacteriën, die in
poeders worden aangetroffen, kunnen afkomstig zijn van:
1- flora van de rauwe melk
2- groei en nabesmetting tijdens het proces
3- nabesmetting van het gedroogde produkt

ad 1. Bij de laagst toelaatbare verhittingen kunnen de meest thermoresistente
bacteriën in poeder aangetroffen: Micrococcus, S. thermophilus, Enterococcen,
Alcaligenes tolerans, Microbacterium lacticum en sporevormers (B.
licheniformis, Cl. perfringens, B. cereus).
ad 2. Groei bij 37°C of hoger in indampers en buffertanks: B. steathermophilus
var. calidolactis, thermoresistente streptococcen (S. durans) en coagulase positieve
staphylococcen.
ad 3. Nabesmetting door gebruikte lucht bij pneumatisch transport en
instantiseren en door mensen bij het verpakken: Enterobacteriaceae (Coli en
Salmonellae) , Staphylococcus aureus.
Bij de relatief geringe hittebehandeling van melk voor low heat poeder, kunnen de
meeste thermoresistente micro-organismen in dit poeder aanwezig zijn.
Bevat de verwerkte grondstof een groot aantal thermoresistenten, dan kan het kiemgetal
van low heat poeder erg hoog zijn.
Voor het poeder voor de kaasbereiding gelden speciale bacteriologische eisen
(Kiemgetal: maximaal 100.000 per g voor Extra kwaliteit en max. 300.000 per g voor
Standaard kwaliteit)
Verhitting van de melk geschiedt meestal m.b.v. buizenwarmtewisselaars (pasteurs), die
doorgaans met de indampinstallatie tot één geheel zijn samengebouwd. Omdat met deze
buizenverhitters grote stroomsnelheden worden bereikt, is aanzetting van
melkbestanddelen (eiwitten en zouten: vervuiling) gering.
Er is echter geen overwegend bezwaar, dat toepassing van platenapparaten verhindert.
In sommige installaties zijn warmhouders met een grote inhoud, of soms warmhoudtanks,
opgenomen. De spreiding in verblijftijd kan dan ongunstig zijn. Er valt dan te
overwegen of een verhitting op hogere temperatuur en gedurende kortere tijd niet beter
is.
Als nieuwe ontwikkeling is de toepassing van directe stoominjectie te noemen. Deze
apparatuur kan voor de invoer van de indampingsinstallatie worden geplaatst en er
kunnen zeer korte verhittingstijden (

5.2 Voorbehandeling van wei
Voor de bereiding van weipoeder krijgt gecentrifugeerde wei doorgaans geen speciale
voorbehandeling. Bij de bereiding van gedemineraliseerd weipoeder dient de wei te
worden ontzout.
Wei, voor de globale samenstelling zie tabel 5.1., is niet geschikt voor menselijke
consumptie. Met name is het zoutgehalte veel te hoog in relatie tot de gehaltes van de
andere bestanddelen. Toch bevat wei waardevolle wei-eiwitten en lactose.
Zouten in wei kunnen m.b.v. een tweetal technieken, electrodialyse en ionenwisseling,
worden verwijderd.
Ontzout-weipoeder is een belangrijke grondstof voor de bereiding van babyvoeding.
Tabel 5.1
De gemiddelde samenstelling van gecentrifugeerde 1 o wei in Friesland.
Bestanddelen percentage (g.g%)
droge stof
vet
eiwit
lactose
as
K
Na
Ca
Mg
Cl
citraat
fosfaat
5.2.1 Electrodialyse
6,3
0,05
0,85
5,0
0,52
0,16
0,04
0,04
0,01
0,12
0,16
0,13
Eenvoudige electrodialyse is een proces waarbij minerale zouten en andere ionen van de
ene naar de andere oplossing worden getransporteerd via een non-selectieve semipermeabele
membraan o.i.v. een gelijkstroom en een aangebracht potentiaal verschil.
Op laboratorium schaal is deze methode jarenlang toegepast voor het ontzouten van
colloïdale oplossingen.
Moderne economische electrodialyse past hetzelfde principe toe, alleen zijn de
toegepaste membranen ion-selectief.
De membranen zijn dunne platen cat-ion en an-ion wisselaars, bestaande uit harsen met
daarop de aktieve plaatsen (zwavelzuur groepen op de cat-ion en quartenaire
ammoniumzouten op de an-ion membranen). De harsen zijn verstevigd met b.v. polyethyleen
of polypropyleen. De kern van een electrodialyse plant is een electrolytische cel
met aan de ene kant een anion en aan de andere kant een cation membraan. De
membranen worden op afstand van elkaar gehouden door plastic nopjes.
Tussen twee electroden kunnen 200 cellen worden geplaatst (een stack). De electroden
kunnen apart worden gespoeld met een zure oplossing om ze te beschermen tegen
corrosie.

De voeding van de cellen is afwisselend wei en een aangezuurde zoutoplossing.
De constructie van de electrodialyse plant lijkt op die van een platen pasteur.
Fig. 1 laat een typische cel zien.
Principe
In de electrodialyse plant fungeren de cellen afwisselend als "concentratie" en als
"verdunnings" cellen. Wei wordt gecirculeerd door de verdunnings cel en een 5% zout
oplossing door de concentratie cel als een drager vloeistof. Wanneer een gelijkstroom op
de electroden wordt gezet zullen de cationen proberen naar de cathode te migreren en de
anionen naar de anode (fig.1)
Fig.1 Schematische tekening van een Electrodialyse proces.
Een volledig vrije migratie van ionen is niet mogelijk, daar de membranen met dezelfde
lading als die van de ionen, de ionen tegenhouden: anionen passeren de anionmembranen,
maar worden tegengehouden door de cation-membranen; kationen passeren
de kation-membranen, maar worden tegengehouden door de anion-membranen. het netto
resultaat is, dat het aantal ionen in elke wei of verdunnings cel afneemt: demineralisatie
van de wei.
De mate waarin de demineralisatie plaats vindt, hangt af van het asgehalte van de wei,
verblijftijd in de cellen, densiteit en viscositeit van de vloeistofstroom. Een mindere
efficiënt maar minder vervuilende vorm van electrodialyse staat bekend als "transport
vermindering": anion-membranen zijn vervangen door non-selectieve, neutrale
membranen.
Demineralisation of sweet whey

Demineralisation and deacidification of acid casein wheys (lactic, HCl, H 2SO 4
Demineralisation and deacidificaton of acid cheese wheys (cottage cheese etc.)
Demineralisation of skim milk.
Demineralisation of delactosed whey (after crystallisation)
Demineralisation of utralfiltration permeates (milk, whey)
Demineralisation of ultrafiltration retentates (UF whey protein concentrates)
Demineralisation of lactose mother liquors.
Demineralisation of processed streams (hydrolysed whe or permeate)
Very good descriptions of commercial plant and processes can be obtained from electrodialyses equipment
suppliers.
Tabel 1. Dairy applications for Electrodialysis and other demineralisation
processes
Weiverwerking
a. Discontinu proces
Bij deze methode wordt gepasteuriseerde, geconcentreerde en gereinigde wei discontinu
aan een elecrodialyse unit toegevoerd. De wei wordt gerecirculeerd totdat de gewenste
demineralisatie graad is bereikt. De meerderheid van de electrodialyse plants waren van
dit type. Ze bereiken een demineralisatiegraad van 90% (voor babyvoeding). Een lagere
demineralisatiegraad kan ook worden bereikt, maar is minder efficiënt.
Daar electrodialyse afhankelijk is van de temperatuur en de geleidbaarheid, is een hoge
concentratie en temperatuur vereist voor het op een economische manier verkrijgen van
een demineralisatiegraad van 70-90%. De hoogst toepasbare d.s. in verband met de
viscositeit is 25-28 en de hoogst toepasbare temperatuur in verband met de
celeigenschappen is 38 o C.
Een cyclus (gebruik + regeneratie) duurt bij hoge temperatuur en concentratie 4-6 uur.
Wanneer een lagere proces temperatuur wordt toegepast, b.v. om hygiënische redenen
(20 o C), is de procestijd 2 uur en de regeneratietijd 4-6 uur.
b. Continu proces
Bij een continu proces worden een aantal stacks in serie geplaatst (tot 5 stacks met 110
cellen). Dit systeem kan worden gebruikt als een straight through proces.
Bij lagere demineralisatiegraad kan deze plant bij 20 o C opereren, terwijl wei met
verschillende droge stof gehalte kan worden verwerkt (vanaf 6%.)
De continue electrodialyse kan zonder tussenreiniging 10- 12 uur werken. De verblijftijd
in de plant is 3 min.
Proces eigenschappen van electrodialyse
1. Opbrengst
De opbrengst varieert met de gebruikte apparatuur en de vereiste demineralisatie graad.
Berekend op de droge stof is de gemiddelde opbrengst van een goed werkend apparaat

82%. Een hogere opbrengst dan 85% is, ook onder de beste omstandigheden, niet
waarschijnlijk.
2. Selectiviteit
Bij electrodialyse worden monovalente ionen zoals natrium, kalium en chloor veel
eerder verwijderd dan calcium, magnesium en anionen zoals fosfaat, lactaat en citraat.
Een produkt, dat een electrodialyse heeft ondergaan, is derhalve rijk aan calcium en
magnesium en arm aan natrium. Voor weipoeder, afkomstig van cheddar, is dit effect
duidelijk bij een demineralisatie graad 50-60% (zie tabel).
%age demineralisation Cheddar Whey 50% 90%
Moisture %
Fat %
Protein (Nx6,38) %
Lactose monohydrate %
Ash %
Sodium %
Potassium %
Calcium %
Magnesium %
Phosporus %
Chloride %
Citrate %
Solubility index ml.
3,8
0,7
13,0
74,2
7,5
0,8
1,9
0,75
0,09
0,55
1,6
2,0
0,05
Tabel 2. Electrodialysis of Cheddar Whey (composition of powder).
Conclusie
3,8
0,7
13,9
77,3
3,8
0,45
0,6
0,6
0,08
0,4
0,1
1,7
0,05
Voordelen van electrodialyse zijn de milde proces condities, selectiviteit en de goede
bacteriologische kwaliteit van het produkt. Nadelen zijn de aanzienlijke onderhouds-,
arbeids-, en elektriciteitskosten alsmede de investeringen die nodig zijn voor de reiniging
van het afvalwater.
5.2.2 Ionen wisselaars
In een ionen wisselaar bevinden zich een soort "kralen" van hars, die absorberen uit een
oplossing in ruil voor ander soortige ionen. De harsen hebben een gelimiteerde capaciteit
en moeten, zodra ze volledig verzadigd zijn, worden geregenereerd voor hernieuwd
gebruik. Gewoonlijk worden de harsen toegepast in vaste kolommen. Ionen wisselaars
worden al vele jaren toegepast is de chemische, farmaceutische, metallurgische en
voedingsmiddelen industrie (zuivering van suiker en demineraisatie van wei).
In moderne ionen wisselaars zijn de "kralen" ongeveer 0,4-0,6 mm in doorsnede. De
"kralen" bestaan uit een matrix van een styreen-divinyl-benzeen co-polymeer (of andere
hars) waarop de geladen groepen zich bevinden die dienen als ionen wisselaars.
3,7
0,7
14,1
83,1
0,9
0,01
0,25
0,15
0,003
0,14
0,05
0,2
0,05

Cationen wisseling R-H + Na + R-Na + H +
Anionen wisseling R-OH + Cl - R-Cl + OH -
Fundamentele eigenschappen van een hars zijn de selectiviteit en capaciteit. De
selectiviteit moet zodanig zijn dat, gedurende de absorptie van een oplossing, een
volledige verwijdering van het vereiste ion plaats vindt, terwijl tijdens de regeneratie een
effectief gebruik wordt gemaakt van het reagens. De capaciteit houdt verband met het
aantal ionen dat per gram of per ml. ionen wisselaar kan worden gebonden. De capaciteit
moet zodanig zijn, dat een groot volume vloeistof kan worden behandeld per volumeeenheid
hars.
Principe
Bij de meeste praktische toepassingen bestaan de ionen wisselaars uit een gefixeerd bed
van "kralen" in een kolom. Bij de eenvoudigste vorm van demineraliseren wordt de
oplossing achtereenvolgens door een cationen wisselaar met de "kralen" in de H-vorm
en een anionen wisselaar met de "kralen" in de OH-vorm geleid.
Cationen worden verwijderd in de cationen wisselaar en uitgewisseld tegen H-ionen,
waardoor een zure oplossing ontstaat. De anionen worden echter niet geabsorbeerd.
De zure oplossing gaat verder naar de anionen wisselaar, waar anionen worden
gewisseld tegen OH-ionen. Op deze manier wordt een oplossing verkregen met een
demineralisatie graad van 95% of meer.
Het proces wordt voortgezet totdat de harskralen zijn verzadigd met uitgewisselde ionen
of totdat de kwaliteit van het produkt niet meer voldoet aan de specificaties. Op dat
moment wordt de kolom geregenereerd, d.w.z. gewassen met water en vervolgens met
respectievelijk zuur of base. De zure, resp. basische oplossing, moeten sterk genoeg zijn
(5% Hcl, 5% NaOH) om de geadsorbeerde anionen en cationen af te wassen en te
vervangen met H- en OH-ionen. Na nogmaals spoelen met water zijn de kolommen weer
geschikt voor gebruik.
In dit eenvoudig proces gaan voeding en regenerant in gelijkstroom door de kolommen
(van boven naar beneden). Fig. 2 laat dit proces schematisch zien.

Fig.2 Schematische tekening van een wei-ionen wisselaar
Sommige ionen wisselaar hebben ook nog een zgn. gemengde wisselaar. In een
gemengd wisselaar bevinden zich in één kolom een sterke cationen wisselaar en een
sterke anionen wisselaar. De ionen wisseling vindt plaats bij een neutrale Ph. In fig. 2
wordt de gemengde wisselaar gebruikt als "polisher", waarbij een zeer hoge graad van
demineralisatie wordt bereikt.
Ionen wisseling is in principe een discontinu proces.
Door een aantal ionen wisselaars parallel naast elkaar te gebruiken kan men toch tot een
continue produktstroom komen. Zie fig 3.
Ionen wisselaars voor de zuivelindustrie moeten aan een groot aantal eisen voldoen, o.a.
grote capaciteit, minimaal gebruik van regeneratie vloeistof en spoelwater, scheiding
tussen verzadigd en niet-verzadigd moet scherp en duidelijk zijn, apparatuur moet CIP
gereinigd kunnen worden, produktie moet zo veel mogelijk continu zijn,
investeringskosten moeten in overeenstemming zijn met de kwaliteit van het gewenste
produkt.
Zoete wei is een troebele vloeistof, die stofdeeltjes, eiwit, lactose, zouten en 10%
mineralen (op d.s.) bevat. Wei is derhalve een vervuilende vloeistof.
Voor de ionen wisseling moet de wei eerst worden gecentrifugeerd en gereinigd om te
voorkomen dat de "kralen" worden bedekt met vaste stof.
Eiwitverlies treedt op door de gevoeligheid van de serumeiwitten voor de Ph, die in de
wisselaar schommelt van 1,7 tot 10 en meer. Het verlies wordt vergroot door
hittebehandeling van de wei. Deze zou eigenlijk achterwege moeten blijven.
Procestemperatuur is 5 - 12°C
70 % van de niet-eiwit-stikstof gaat tijdens de ionen wisseling verloren.

Fig 3. Ionen wis. 3 produktielijnen met produktietijden.
Proces eigenschappen.
1. Opbrengst.
Bij 50% demineralisatie is de opbrengst 95 % (d.s.). Bij 94% demineralisatie is de
opbrengst 90% (d.s.). Verlies aan eiwit en N is onvermijdbaar.
2. Selectiviteit.
Een ionen wisselaar is non-selectief. Alle mineralen worden verwijderd. Bij het
demineraliseren van wei is een demineralisatie van 90% normaal, terwijl een

demineralisatie van 99,5% gemakkelijk kan worden bereikt. Ionen wisselaars werken het
beste bij een hoge demineralisatiegraad.
Conclusie.
Een ionen wisselaar kan het best worden toegepast wanneer een hoge demineralisatie
graad is vereist en waar arbeidskosten, afvalwater zuivering en elektriciteitskosten hoog
zijn.
Total solids
Ph
Titratable acidity (lactic acid)
Total N as % of TS
NPN
Protein (TN-NPN)x6,38
Ash
Na mg %
K
Ca
P
Mg
Cl
% Demineralisation
% protein loss
Operating temperature o C
5,3
6,3
1,58
0,14
0,04
0,65
0,53
67,1
106,2
66,7
63,8
11,1
161,7
Tabel 3. Cheddar wei voor en na demineralisatie d.m.v. ionen wisselaar.
4,2
6,2
0,04
0,10
0,008
0,66
0,02
1,3
0,6
9,1
13,0
0,02
0
97,0
0
8

6. HET INDAMPPROCES
6.1 INLEIDING
6.1.1
Melk en wei, worden voor sproeidrogen in een toren, eerst tot een hoger drogestofgehalte
5 ingedampt, omdat:
* verdampen van water in een indampinstallatie aanzienlijk minder energie
vraagt, dan in een poedertoren, nl 15-20 maal minder.
Tabel 6.1. Globale energiebehoefte bij enkele processen ter verwijdering
van water. Alles per kJ per kg verwijderd water. Behalve bij omgekeerde
osmose, exclusief mechanische energie.
Indampen, 3-traps
Indampen, 6-traps met
dampcompressie
Walsendrogen
Verstuivingsdrogen
Omgekeerde osmose
≈ 800 (0,35 kg stoom/kg)
≈ 230 (0,1 kg stoom/kg)
≈ 2500 (1,1 kg stoom/kg)
≈ 4500 (2,0 kg stoom/kg)
20 - 35 bar
* sproeidrogen van "dun produkt" leidt tot een zeer licht poeder, met veel
ingesloten lucht, met een groot (pak) volume en met slechte oploseigenschappen.
• Bij indampen wordt water onder vacuum verwijderd. De kooktemperaturen
liggen hierbij tussen 75 en 45 à 40 o C. Door in dit traject te koken wordt "hittebeschadiging"
van melkbestanddelen (bruinkleuring, eiwitdenaturatie)
tegengegaan. Bij deze temperaturen is ook afzetting van neerslag van eiwit en
zouten (vervuiling) op het V.O. beperkt, althans zodanig, dat een
indampinstallatie ca. 22 uur in bedrijf kan zijn voordat reiniging noodzakelijk is.
Xxx Fig. 6.1. geeft het verband tussen de dampdruk en de temperatuur en
daarmee tussen de kooktemperatuur en de druk van zuiver water. Men moet wel
rekening houden met de kookpuntsverhoging ten gevolge van opgeloste stof,
maar die is vrij gering. Voor melk 0,17°C, voor ingedikte ondermelk tot
ongeveer 2°C en voor ingedikte wei en gesuikerde condens tot ruim 3°C. (Bij
valstroomverdampers heeft men geen last van kookpuntsverhoging ten gevolge
van de hydrostatische druk van de melk, daar de melk valt.) xxx
5 - melk van ca 12,8 → tot 48-50 % droge stof
ondermelk van ca 9,2 → tot 48-50 % droge stof
wei van ca. 5,7 → tot 50-58 % droge stof
- Dit betekent, dat i.v.m. de poederbereiding, in indampinstallaties, het grootste deel
(ca 85-90 %) van de te verwijderen hoeveelheid water wordt verdampt.

xxx Tabel 6.2. Kookpuntsverhoging afhankelijk van de opgeloste d.s.xxx
ΔT(°C) 0,5 1,0 1,5 2,0 3 4 5
% d.s. 16 27,5 39 49 62 69 73
Fig.6.1. Verzadigingsdampdruk van water als functie van de temperatuur.
• Tevens biedt indampen onder vacuum, de mogelijkheid om een zeer aanzienlijke
energie-besparing te realiseren, door in meer trappen in te dampen. Men gebruikt
daarbij de door verdampen ontstane waterdamp als "stoom" om de in de
volgende trap aanwezige vloeistof weer tot koken te brengen.
6.1.2
Bij indampen van melk (M) met drogestofgehalte (Dm), wordt water (W) verwijderd en
krijgt het concentraat (C) het vereiste droge-stofgehalte (Dc): fig 6.2.
Fig.6.2.
Er geldt:
M (kg) +
Dm %
C (kg) W (kg)
Dc (%)

M = W + C
W = M - C
CF * = M/C
CF = Dc/Dm
* Cf: concentratiefactor of indikkingsgraad
Met als konsequentie tabel 6.3.
Gegeven Gezocht Formule
M (kg)
CF
W (kg)
CF
C (kg)
CF
W
C *
M
C
W M CF − 1
= ×
CF
C = M ×
CF
1
CF
M = W ×
CF − 1
1
C = W ×
CF − 1
M M = C × CF
W W = C × ( CF − 1 )
* vervuiling en andere droge-stofverliezen zijn verwaarloosd.
6.1.3
Tabel 6.3.
Indien 10.000 kg melk wordt geconcentreerd van 12,8 % droge stof tot een concentraat
met een droge-stofgehalte van 50,0 % en het te verdampen water wordt in 6 gedeeltes
(trappen) ontrokken, dan geeft fig. 6.3 het verloop van het droge-stofgehalte en fig. 6.4
het verloop van de concentratiefactor. Per trap wordt bij melk 1240 kg water verdampt
en totaal 7440 kg.
Indien 10.000 kg wei wordt geconcentreerd van 5,0% droge stof tot een concentraat met
een droge-stofgehalte van 65,0 % en het te verdampen water wordt in 6 gedeeltes
(trappen) ontrokken, dan geeft fig. 6.3 het verloop van het droge-stofgehalte en fig. 6.4
het verloop van de concentratiefactor. Per trap wordt bij wei per trap 1539 kg en totaal
9231 kg.

Fig 6.3. en fig 6.4.
6.1.4
Bij verdampen van water is sprake van in- en uitwendige verdampingswarmte. De
inwendige verdampingswarmte is dat deel van de totale verdampingswarmte, dat nodig
is om moleculen zoveel snelheid te geven, dat ze de vloeistof verlaten.
Deze warmte is bij lage temperatuur groter dan bij hogere. Doordat verwijderen van
water de osmotische druk toeneemt is er nog een weinig extra energie (ca. 5 kJ/kg bij
60% d.s) nodig om de molekulen voldoende snelheid te geven om de osmotische krachten
te overwinnen.
Dit noemt men de sorptiewarmte voor verdamping en deze verdampingsenergie kan men
niet terugwinnen.
De uitwendige verdampingswarmte is nodig om moleculen, die de vloeistof kunnen
verlaten voldoende kracht te geven om (lucht- en) water moleculen, die zich boven de
vloeistof bevinden "weg te drukken". Deze warmte is bij verdampen onder vacuüm
minder dan bij verdampen onder atmosferische druk.
Vergelijken we het verdampen van water onder atmosferische druk met dat van onder
vacuüm, dan verloopt het proces in het laatste geval sneller, maar er is niet minder
energie voor nodig 6 ; tabel 6.4.
6 De verdampingswarmte (r) in kJ/kg =
606,5x 4,19 - 0,695x 4,19 x temp.

Tabel 6.4. 1 bar
(ca.100 o C)
deel van de vloeistofwarmte *
inwendige verdampingswarmte
uitwendige verdampingswarmte
thermisch energie-equivalent **
398 kJ/kg
2095
168
---------
2661 kJ/kg
0,2 bar
(ca.60 o C)
231 kJ/kg
2208
155
117
2711 kJ/kg
* de melk wordt vanaf 5 o C tot het kookpunt verhit.
** energie nodig voor het onderhouden van het vacuüm.(inclusief het afvoeren van
damp, en niet condenseerbare gassen , o.a. lucht).
Onder vacuüm is meer warmte nodig voor de verdamping, maar de verdamping gaat
sneller zodat een grotere capaciteit wordt bereikt en de kooktemperatuur is lager,
hetgeen een lagere hittebelasting geeft van de melkbestanddelen.

6.2. VALSTROOMINSTALLATIES
6.2.1 Overzicht
Bij de bereiding van poeders worden in ons land vrijwel uitsluitend zg.
valstroomverdampers toegepast. In fig. 6.5. is een (1 traps) installatie zeer schematisch
getekend.
fig.6.5.
In de verhitter (1) bevinden zich een groot aantal kookpijpen (2), die vanuit de kop van
de verhitter (3) zodanig met "dun produkt" worden bevloeid, dat dit als een dunne film
naar beneden stroomt.
Bij (4) wordt de verhitter gevoed met stoom, die tegen de buitenzijde van de kookpijpen
condenseert. De condensatiewarmte wordt via de pijpwand op de produktfilm
overgedragen; het produkt kookt en staat waterdamp af.
Damp en concentraat worden in de dampafscheider (5) van elkaar gescheiden.
Het concentraat wordt m.b.v. concentraatpomp (6) uit de dampafscheider getrokken.
De waterdamp wordt in de condensator (7) m.b.v. koud water (gesproeid) gecondenseerd.
Condensaat-condensorwater-mengsel wordt m.b.v. pomp (8) uit de condensor gevoerd.

Vacuümpomp (9) onderhoudt het vacuüm in de gehele installatie.
M.b.v. leiding (10) wordt de verhitter aan de stoomzijde ontlucht.
Pomp (11) voert het condensaat uit de verhitter af.
Gaande van de verhitter (stoomzijde), naar de verhitter (produktzijde) en via de
dampafscheider naar de condensor wordt het vacuüm dieper.
Het diepste vacuüm bevindt zich in de condersor; de vrijkomende waterdamp in de
verhitter wordt, via de dampafscheider, hier naar toe gezogen.
Stel dat de melk kookt bij ca 70 o C, dan is de absolute druk van de damp (of van het
brüden) ca 0,3 bar (31156 ≈ 0,3 x 10 5 Pa).
Stel verder dat het door pomp (8) afgevoerde condensaat-condensorwater-mengsel een
temperatuur heeft van 38 o C dan behoort hierbij een dampspanning van 0,07 bar (0,07 x
10 5 Pa) (abs).
De belanrijkste onderdelen van de valstroominstallatie zijn:
• meerdere verhitters en dampafscheiders.
• een condensor (ev. met bijbehorende koeltoren).
• één of meer thermo-compressors.
• vacuümpomp(en) of stoomstraalontluchters
• pompen voor concentraat-, condensaat-, en condensorwaterafvoer.
• meet en regelapparatuur.

6.2.2 Verhitter en dampafscheider
Een verhitter (fig.6.6) bestaat in principe uit een cilindrische (geïsoleerde) stoomkast,
waarin een groot aantal (bv. >100) verticale kookpijpen zijn geplaatst.
De lengte van de pijpen bedraagt in oudere installaties 4 tot 8 m en bij nieuwe installaties
tot ca 10 - 15 m. Deze ontwikkeling wordt bepaald door de wens de vloeistofbelasting te
verhogen en de vervuiling te verminderen 7 . Dit kan door een kleine ΔT en een
voldoende produktstroom over de pijpen.
De diameter van de pijpen ligt tussen 20 en 40 mm; 35/38 mm is tegenwoordig een
gebruikelijke maat, met uitschieters tot 80 mm (niet in de zuivel).
Fig.6.6.
A. wei/melk 1. kop
B. damp of brüden 2. verhitter
C. concentraat 3. verdeler
D. stoom 4. dampafscheider
E. condensaat
In tegenstelling tot de naadloos getrokken pijpen van vroeger, worden tegenwoordig ook
de niet-naadloze pijp toegepast.
Als staalkwaliteit wordt AISI type 304 genomen. Alleen voor wei-indampers wordt vaak
voor de laatste trap type 316 toegepast. 316 bevat Molybdeen en is bestand tegen
corrosie van zout.
7 Cap. Indamper van 10.000 kg/h betekent een capaciteit van de eerste trap van 10.000 kg/h. Als ΔT =
10°C en de trap bevat 50 pijpen dan is de belasting per pijp 200 kg/h. Verkleint men ΔT tot 5°C dan heeft men
100 pijpen nodig, die een belasting krijgen van 100 kg/h. Wanneer dit onvoldoende is, dan kiest men
bijvoorbeeld voor langere pijpen met een grotere doorsnede, die een zelfde totaal V.O. hebben. {Q = A * k *
ΔT}

Het "dunne produkt" wordt m.b.v. een verdeler fig (6.7.a,b en c) in de pijpenbundel
gebracht. het is belangrijk dat alle pijpen gelijkmatig, in voldoende mate en voortdurend
van produkt worden voorzien (worden bevloeid).
Een onvoldoende bevloeide pijp "bakt dicht" door droge-stofafzetting en dit brengt
verlies aan V.O. met zich, terwijl naderhand de pijp dient te worden uitgeboord.
Fig 6.7
a en b tonen de beide type van verdeling. a: voorbeeld van een statische verdeling (m.b.v.
geperforeerde verdeelplaat) en b: bijvoorbeeld van dynamische verdeling (m.b.v.
sproeier) c is een voorbeeld van een statisch verdeelsysteem.
a. b.
fig.c.
Bij fig.c wordt de melk m.b.v. sproeier (1) in het bovenste deel van de verhitterkop gebracht
en hier gescheiden in damp en melk.
De damp ontstaat door expansie (de toegevoerde melk heeft een hogere temperatuur dan
de kooktemperatuur). De melk loopt via boringen (4) aangebracht in kap (2) en via
boringen (6) aangebracht in de verdeelplaat langs de overloopbuisjes (5) op de kookpijpen
(7).

Bij (3) is de kap (2) voorzien van perforaties; hier passeert de damp. De damp komt via
de overloopbuisjes in de kookpijpen en drukt de melk tegen de kookpijpen.
Samenhangend met de aangestroomde hoeveelheid melk zijn de boringen (6) zodanig
gedimensioneerd, dat steeds een bepaald niveau aan melk op de verdelerplaat staat.
De produktfilm op de pijpen is uitermate dun en de valsnelheid is hoog, nl. ca. 10 m/s.
De valsnelheid wordt veroorzaakt door de zwaartekracht en door de damp, die zich met
grote snelheid (5 to 50 m/s) langs de film verplaatst.
V
m
Vol m
= =
A ρ × π × d × δ
Vm = snelheid melk
A = oppervlak = omtrek x δ = πxdxδ
Vol = volume = m/d
m = massa
ρ = dichtheid melk
d = diameter pijp
δ = dikte melkfilm
Bij de goede warmtedoorgangscoëfficienten, die met valstoomverdampers worden
verkregen, speelt vooral de hoge valsnelheid van de film een belangrijke rol.
De produktfilm kookt over de hele lengte van de pijp en staat waterdamp af.
Onder in de pijp bevindt zich dan de meeste damp en de dampsnelheid is daar het grootst
en vooral daar heeft de damp een "stuwend effect" op de film.
De damp- of brüdensnelheid wordt beïnvloed door de diameter en de lengte van de pijp,
het temperatuur-verschil tussen "stoom" en kokend produkt, en de diepte van het
vacuum.
xxx Berekening 6.1 geeft een indruk.
VD = volume/ oppervl. = massad x specif.dampvolume / oppervlak
waarin: en als voorbeeld
d = dia van de kookpijp = 0,035 m
l = lengte van de kookpijp = 8 m
k = warmte doorgangscoëfficient = 2200W/m 2 K
v" = specifieke dampvolume = bij 60 o C: 7,68 m 3 /kg
ΔT = temperatuur verschil tussen
"stoom" en kokend produkt = 10 K
r = verdampingswarmte = bij 60 o C:2358 kJ/kg
Vd = volumestroom van de damp (m 3 /s)
md = massastroom van de damp (kg/s)
= snelheid van de damp m/s
vD
D
D
V = V = m .V" =
D
2 π d
2 π d
2 π d
4
4
4
.d.l.k. T.v"
=
r.
4.k. T.v" .l
π Δ Δ
r.d

xxx
Het effect van de damp wordt verstrekt door de melk op een hogere temperatuur 8 , dan de
kooktemperatuur in de verhitterkop te voeren; de zelfverdamping (berekening 6.2)
veroorzaakt een "flash": plotseling vrijkomen van damp.
Deze "flash" heeft tevens een belangrijke functie bij de verdeling van de melk over de
pijpen (fig.6.7.c.). Bovendien behoeft het water dat op deze wijze verdampt, niet meer in
de verhitter te worden verdampt.
Stel dat mM, t1 en t2 resp. de massastroom van melk naar de verhitter, de temperatuur van
deze melk en de kooktemperatuur in de verhitter voorstellen, dan bedraagt de
massastroom (mD) van vrijkomende damp in de verhitterkop:
m =
D
V =
4 . 2200 . 10 . 7,68 . 6
2358 . 10 . 0,035
D 3
m . (t - t ) . c
r
= 49,1 m / s
waarin verder:
cM = spec. warmtecapaciteit van melk (3,9 kJ/kg K)
r = verdampingswarmte (bij 70 o C: kJ/kg)
Nemen we als voorbeeld, dat 10.800 kg melk per uur op een temperatuur van 76 o C aan
de verhitter wordt toegevoerd en dat de kooktemperatuur 70°C is, dan geldt:
3 . 6 . 3,9
2334
M 1 2 M
= 0,03kg / s( = 108kg / u)
Naarmate de dampsnelheid in de kookpijp groter is en de film dunner (en dit is vooral
het geval in het onderste deel van lange kookpijpen), dan neemt het gevaar voor afblazen
van produkt toe. De meegenomen film wordt fijn verneveld in de damp en dit düseeffect
leidt tot produktverlies en tot een te hoog gehalte aan organisische stof in het
condensaat.
Er moet dus worden voorkomen dat het onderste deel van de pijpen geheel of
gedeeltelijk gaat drooglopen.
Door de grote snelheid van de film is de verblijfstijd kort.
Dit is vooral bij hoge kooktemperaturen (ca.75 o C) van belang i.v.m. hittebeschadiging
van melkbestanddelen. Bij lagere kooktemperaturen kan de verblijfstijd langer zijn.
8 kan bij de bereiding van low heat poeder niet worden toegepast

In dampafscheiders (fig.6.5) wordt de damp, die voor het grootste deel in de verhitter is
vrijgekomen van het concentraat gescheiden.
De afscheider bestaat uit een cilindervormige ruimte, die na de verhitter is opgesteld; de
toevoerleiding is tangentiaal op de dampafscheider aangesloten (fig. 6.8) om opspatten
van produkt te voorkomen.
De damp treedt met grote snelheid in de dampafscheider en deze snelheid wordt hierin
gereduceerd, waardoor produktdruppels in
de damp voor het merendeel worden afgescheiden.
Re (damp) = (49,1 * 0,035) / (11,15*10 6 * 7,68) = >20.000
De turbulente damp moet tot rust komen.
Om spatverliezen te beperken, dient op de bodem van de dampafscheider maar weinig
melk te staan.
Ook de verblijftijd van het produkt in de installatie is dan kort.
Kenmerkend voor de valstroominstallatie is nl. de geringe vloeistofinhoud.
Bij de moderne installaties wordt het produkt niet meer door de afscheider gevoerd.
Deze dient dan alleen voor de afscheiding van produktdruppels uit de damp.
Om het vacuüm in een dampafscheider te kunnen handhaven, dient de damp snel te
worden afgevoerd.
1. verhitter met kookpijpen
2. dampafscheider
v d * d
Re damp =
η * v&&
fig.6.8. Horizontale doorsnede van verhitter en dampafscheider
6.2.3 Meertraps-verdamping en thermo-compressie
60

Indien aan een verhitter x kg verse stoom wordt toegevoegd, dan kan daarmee ca. x kg
water worden verdampt; fig.6.9.a. Hierbij condenseert x kg stoom en daar de
condensatiewarmte, gezien het kleine temperatuur verschil, ongeveer gelijk is aan de
verdampingswarmte, ontstaat x kg damp of brüden.
Verder wordt hier verondersteld, dat de melk op de kooktemperatuur wordt
aangestroomd.
Er geldt dan:
mS . r S = mD . rW (= F . k . ΔT)
waarin: mS = massastroom stoom (kg/s)
rS = condensatiewarmte van stoom (kJ/kg)
mD = massastroom damp (kg/s)
rW = verdampingswarmte van water (kJ/kg)
Het specifieke stoomverbruik bedraagt:
fig 6.9.a.b.c.
kg( stoom)
x
= = 1
kg( verdamptwater)
x

Fig.6.10 toont hoe met (voornamelijk) de condensatiewarmte van stoom een warmtestroom
wordt toegevoerd aan het V.O. van een verhitter en hoe deze warmte voor het
grootste deel in het brüden overgaat.
Fig.6.10
Voorstelling van de warmtestromen (wartebalans) bij een 1 traps verhitter.
S = stoom C = concentraat
B = brüden CD= condensaat
V = verlies M = melk
Het ontstane brüden kan, als in fig. 6.5. aangegeven, m.b.v. een condensator worden
gecondenseerd. Maar gezien de doorgaans aanzienlijke warmteinhoud van het brüden
kan dit ook (en warmte-economisch beter) dienen als verhittingsmedium in een 2 o
verhitter.
Er ontstaan dan twee trappen: twee in serie geschakelde verhitters en dampafscheiders.
Met x kg damp uit de 1 o verhitter kan in de tweede x kg water worden verdampt
(fig.6.9.b), indien de melk bij een lagere temperatuur, en dus bij een diepe vacuüm kookt.
Het concentraat wordt hierbij m.b.v. een concentraatpomp uit de 1 o trap getrokken en
aan de verhitterkop van de 2 o trap toegevoerd.
Het specifieke stoomverbruik is dan:
x
2x
=
1
2
Na uitbreiding met een 3 o trap (of 3 o effect), fig. 6.9.c, en een 4 o trap, enz., daalt het
specifieke stoomverbruik tot 1/3 resp ¼, enz.

Bij hergebruik van damp neemt de stoombesparing toe; eerst aanzienlijk en daarna, bij
meer trappen, minder.
De investering in de installatie neemt toe en ook het stroomverbruik i.v.m. de meerdere
pompen; fig.6.11.
Bij de 3-traps valstroominstallatie verdampt in elke trap x kg water (en totaal 3 x kg),
terwijl x kg verse stoom wordt toegevoerd.
In elke trap dienen gelijke hoeveelheden warmte (Q) volgens Q = F.k.ΔT te worden uitgewisseld.
Bij gelijk blijvende ΔT dient F.k constant te blijven.
Daar echter k1>k2 9 volgt hieruit: F2>F1.
De gem. k-waarden (k1, k2, k3) voor een 3 traps installatie bedragen ongeveer resp. 3480,
2680 en 1510 W/m 2 k bij kooktemperaturen van resp. ca. 78 o C, 65 o C en 45 o C.
Fig. 6.11.
Afname van het theoretisch
spec.stoomverbruik en de globale toename
van F
Stel dat in de 1 o verhitter 100 kookpijpen
zijn geplaatst, dan dienen in de 2 o verhitter
ca. 25% meer, dus 125 kookpijpen aanwezig
zijn.
Dit is een groot nadeel, omdat de
hoeveelheid beschikbaar produkt
(concentraat) voor de bevloeiing van de
pijpen van de 2 o trap, geringer is geworden.
Dit kan leiden tot dicht bakken van de
pijpen.
O.a. de toepassing van een thermocompressor
kan hierin verbetering brengen.
Het grootste deel van produktverlies bij het indampen wordt gevormd door
aanbrandverliezen. 88% van het totaal verlies bij een 4-trapsverdamper en 95 %
aanbrandverlies bij een 7-trapsindamper. Het totale produktverlies dient niet hoger te
zijn dan 0,28 % van de hoeveelheid verwerkte melk. Bij ondermelk ligt het verlies
meestal onder deze norm.
9 kl>k2 omdat de viscositeit van het produkt door verhoging van het ds-gehalte en door verlaging van
de kooktemperatuur is toegenomen. De valsnelheid van de film wordt geringer en dit is van invloed
op de k-waarde.

Uit een kostenberekening 10 , waarbij werd aangenomen dat het produktverlies evenredig
is met het verdampend oppervlak, blijkt dat de kosten van het indampen van volle melk
(= energiekosten + apparatuurkosten + melkverliezen + lozingskosten) minimaal zijn bij
een 5- of 6-trapsindamper.
10 VMT 17 mei 1985 jaargang 18 nr 10. Produktverliezen bij het indampen van melk. S
Bouman.

6.2.4 Thermo-compressie
Een thermocompressor of stoomstraalverdichter is in feite een pomp, waarmee m.b.v.
verse stoom een bepaalde hoeveelheid brüden kan worden aangezogen. Het brüden kan
op deze wijze in temperatuur worden verhoogd en hergebruikt.
Verse stoom (1) (fig.6.12) wordt via een fijne opening (düse) (A) aan de compressor
toegevoegd. De stoom ontspant en treedt tegelijkertijd met zeer grote snelheid in de
mengkamer (B) en zuigt een deel van, het in bv. de 1 o trap (fig.6.13), gevormde brüden
(2) aan en er treedt menging op.
In de zg. diffusor (C) wordt de snelheid van het mengsel tot een passende druk en dus
temperatuur omgezet. Het mengsel dient als verhittingsmedium voor de 1 o trap.
fig.6.12
Afhankelijk van:
- het drukverschil (temperatuurverschil) tussen brüden en mengsel.
- de druk van de verse stoom.
- de specificaties van de compressor.
treedt een bepaalde verhouding op, tussen de hoeveelheid toegevoerde verse stoom en de
hoeveelheid damp die kan worden aangezogen.
Globaal geldt, dat 1 kg stoom van 9 bar
0,9 kg brüden bij ΔT = 15 o C
1,4 kg brüden bij ΔT = 10 o C
2,3 kg brüden bij ΔT = 6 o C

kan aanzuigen of dat 1 kg brüden bij:
ΔT = 15 o C door 1,1 kg stoom van 9 bar
ΔT = 10 o C door 0,7 kg stoom van 9 bar
ΔT = 6 o C door 0,4 kg stoom van 9 bar
wordt aangezogen.
De hoeveelheid stoom (kg), die nodig is om 1 kg damp aan te zuigen (resp. nodig is om
een bepaalde temperatuurstijging te realiseren noemt men de compressieverhouding.
Ook spreekt men van een 10-graads-compressor, indien met de compressor de
temperatuur van het brüden van bv. 72 o C tot 82 o C wordt verhoogd.
Stel dat verse stoom met een druk van 9 bar wordt toegevoerd en dat het mengsel een
temperatuur van 80 o C dient te verkrijgen en dat het brüden van de 1 o trap een
temperatuur heeft van 70 o C dan kan x kg verse stoom ca. 1,4 kg brüden aanzuigen.
De compressieverhouding is 0,7 en de menghoeveelheid bedraagt 2,4 x kg.
De 1 o trap verdampt nu 2,4 x kg water en er ontstaat eveneens 2,4 x kg damp. Hiervan
wordt 1,4 x kg aangezogen door de compressor en x kg gaat door naar de 2 o trap.
Bij een valstroominstallatie met met 3 effecten (fig.6.14.a) verdampt de 2 o en 3 o trap elk
x kg water.
Het specifieke stoomverbruik is: x/4,4 x = 0,23
De hoeveelheid damp, die met een thermo-compressor kan worden "teruggehaald",
wordt minder naarmate de temperatuur ervan lager is. Maar bij toepassing van 4,5, ...7
trappen worden de temperatuurverschillen tussen de trappen geringer, omdat het
temperatuur traject, waarin kan worden gekookt (6.1.1) niet veranderd.
Men zuigt de damp tegenwoordig bij dergelijke grote installaties wel terug uit de 3 o trap.

Fig. 6.14.b geeft een schematische voorstelling van een installatie met 5 trappen. De
laatste trap is extern gedeeld. Het specifieke stoomverbruik bedraagt: x/7,7 x = 0,13.
fig.6.14.a
fig. 6.14.b.
Afgezien nog van de voorverhitting, wordt de dunne melk vrijwel altijd op een hoger
temperatuur niveau, dan de kooktemperatuur in de 1 o trap, aan het effect toegevoerd.
Een (belangrijk) deel van de hiervoor benodigde warmte wordt door de installatie zelf
geleverd.

Hiervoor bevinden zich in de dampafscheiders of in de stoomkasten van de verhitters en
in de condensor, produktspiralen (warmtewisselaars) waarmee dit kan worden
gerealiseerd.
M.b.v. fig.6.15 wordt dit toegelicht. Met uitzondering van de warmte in de damp van de
laatste dampafscheider, die toch wordt vernietigd in de condensor, zal deze
voorverwarming enigszins tenkoste gaan van de capaciteit van de installatie.
fig.6.15
Mechanische dampcompressie.
Mechanische compressie van de damp is mogelijk met een centrifugaal compressor.
Deze compressor kan worden aangedreven d.m.v. electriciteit, gas of olie. Energetisch is
dit systeem interessant wanneer gebruik gemaakt kan worden van goedkope electriciteit
van kerncentrales, of wanneer het bedrijf zelf electriciteit maakt.
Wanneer de mechanische dampcompressor achter de laatste trap is geplaatst, heeft men
geen condensor nodig. Alleen een kleine afvoer voor inerte gassen is nodig.
De compressor verhoogt de druk van de damp van bijv. 0,2 bar naar 0,3 bar, waarbij de
temperatuur stijgt van 60°C naar 94°C. Theoretisch blijft de entropy (kJ/kg.K) gelijk.
Door wrijvingswarmte neemt de temperatuur toe van 94°C tot bijv. 106°C. De damp is
dus oververhit bij 0,3 bar en daardoor niet geschikt als verhittingsmedium in een
valstroomverdamper. De damp moet willen condenseren.
De damp wordt om deze reden gekoeld tot het verzadigingspunt door condensaat te
injecteren bij een constante druk.

Fig 6.16 Drietrapsindamper met mechanische dampcompressie.
6.2.5 De condensor en de ontluchting
De damp uit de laatste trap, met een temperatuur van 45-40 o C, dient voortdurend te
worden afgevoerd om het vacuüm in de achtereenvolgende trappen op het vereiste
niveau te kunnen handhaven.
De warmteinhoud van deze damp is relatief gering en bij eventueel hergebruik ervan
dienen we te bedenken, dat het produkt te visceus wordt als gevolg van het drogestofgehalte
en de lage kooktemperatuur.
Bovendien is een erg belangrijk punt bij het bedrijven van de installatie, dat damp met
een dergelijk lage temperatuur erg veel condensorwater vraagt (zie hierna) en vooral ook
dit is een zeer practische begrenzing tot welke temperatuur men kan gaan.
Het brüden in de laatste trap heeft per kg een groot volume.
Uit een stoomtabel volgt het volume van 1 kg damp van 45 o C 15 m 3 bedraagt. Afvoer
m.b.v. een pomp is practisch niet te realiseren, vandaar dat de damp m.b.v. (condensor)
water eerst wordt gecondenseerd en het volume van de zelfde kg is 10 -3 m 3 .
Condensatie geschiedt in de achter de laatste trap geplaatste condensor.
Fig.6.15 toont schematisch een sproeicondensor en tevens is te zien, dat op de condensor
ook de vacuümpomp van de installatie is aangesloten.
Op het tot druppels versproeide koude water (nortonwater: 11-12 o C; koeltorenwater: 27-
28 o C) condenseert het laatste brüden en staat condensatiewarmte af. Het mengsel met
een temperatuur van bv. 38 o C dient te worden afgevoerd.

Afvoer kan geschieden m.b.v. een pomp, die dan het mengsel tegen het vacuum in
uittrekt of m.b.v. een zg. barometrische condensor. Deze condensorwater-afvoer bestaat
in feite uit een lange (val)pijp van ca. 10 m, die met de onderzijde in het zg. wastewaterputje
staat opgesteld.
In het bovenstaande is als voorbeeld een mengsel-temperatuur genoemd van 38 o C.
Hierbij behoort natuurlijk een bepaalde waterdampspanning. Deze dampspanning
bepaald het vacuüm in de condensor, maar ook dat in de voorgaande trappen en daarmee
de respectievelijke kooktemperaturen.
Indien aan een condensor minder water wordt toegevoerd dan stijgt het gehele
temperatuurniveau van de installatie; het omgekeerde geldt ook.
Een belangrijk punt is verder nog dat bij meertrapsverdamping en toepassing van een
thermocompressor niet alleen het specifieke stoomverbruik daalt, maar dat dit ook het
geval is met het condensorwaterverbruik. Immers damp die wordt hergebruikt en
condenseert in de verhitterlichamen, behoeft in de condensor niet te worden
gecondenseerd.
Behalve dat damp direct in kontakt kan worden gebracht met condensorwater
(mengcondesor), is indirecte condesatie (oppervlaktecondensor) ook mogelijk.
De warmte- en stofbalansen voor beide condensatie-systemen leiden tot de verhouding
mW/mB, die het specifieke condensorwater verbruik voorstelt.
Voor de mengcondensor geldt:
waarin:
m
m
mW = massastroom koelwater (kg/s)
mB = massastroom brüden (kg/s)
hB = warmteinhoud van het brüden (kJ/kg)
cW = specifieke warmtecapaciteit van water (kJ/kg)
tMG = temperatuur van het afgevoerde mengsel ( o C)
tW = temperatuur van het condensorwater ( o C)
W
B
h B - c W . t MG
=
c . ( t - t )
W MG W
Nemen we als voorbeeld een mengsel-temperatuur van 38 o C en stellen we de
temperatuur van het trüden op 45 o C en de temperatuur van het nortonwater
(condensorwater) op 11 o C, dan geldt:

m
m
W
B
Bij koeltorenwater van 27 o C geldt onder de zelfde omstandigheden:
m
m
W
B
= 2585 - 4,19 . 38
4,19 (38 - 11)
= 2585 - 4,19 . 38
4,19 (38 - 27)
= 21
= 53
Voordat met het indampen kan worden begonnen, wordt de installatie geheel vacuüm
getrokken m.b.v. de vacuümpomp (waterringpomp) of m.b.v. eens stoomstraalontluchter.
Ogenschijnlijk zou men denken dat condensatie van het brüden voldoende is om het
vacuüm te onderhouden. Dit is niet juist.
Omdat met de melk, wei, enz. voortdurend ook niet condenseerbaar gas (lucht) wordt
ingetrokken.
Bovendien treden in de installaties altijd wel in meerdere of mindere mate lekkages op.
Een vacuumpomp blijft dus gedurende het gehele proces draaien.

6.3. xxx Factoren die de efficiëntie van het indampen beperken.
Fig. 6.3.1.
De indampefficiëntie wordt door tal van factoren bepaald, zoals het rendement van de
compressor, drukverliezen in afscheiders en verdampers, limiterende
producteigenschappen en apparatuurvervuiling (zie fig. 6.3.1.)
6.3.1. Axiaal drukverschil.
Als gevolg van verdamping van water uit het product, dat aan de binnenkant van de
verdamperpijpen naar beneden stroomt, zullen de massa en het volume van de
waterdampfase toenemen.
Door de toename van de dampsnelheid en de wrijving tussen de snelstromende
dampfase en het langzaam stromende kokende vloeistoffase-oppervlak ontstaat een
drukverschil tussen de bovenzijde en onderzijde van de pijpenbundel en daarmee ook
een verschil in kooktemperatuur.
Het zogenaamde axiale drukverschil kan worden beschreven met de volgende
drukbalans:
Δpax = -Δpstatisch + Δpversnelling + Δpwrijving
Omdat de temperatuur van de stoom aan de buitenkant van de verdamperpijpen boven-
en onderin gelijk is, ontstaat een verloop in de drijvende krachr voor de verdamping.
Het verlies aan drijvende kracht is groter naarmate het drukverschil groter is.
Om de gewenste waterverdamping toch te kunnen realiseren, zal de stoomtemperatuur
(Ts) moeten toenemen:
Ts = Tkook,onderin + ΔTww + ΔTax
ΔTww = temperatuursverschil tussen stoom en kooktemp.

ΔTax = (kook)temperatuursverschil van product, ontstaan door axiaal drukverschil.
Voorkomen of tenminste beperken van het drukverlies leidt tot een toename van de
gewenste waterverdamping, bij een gelijkblijvende stoomtemperatuur.
Het axiale drukverloop blijkt de meest onderschatte procesvariabele bij het ontwerp van
valstroomverdampers.
Fig. 6.3.2.
Typisch temperatuurverloop in verdamperpijpen met verschillende diameter.
Fig. 6.3.3. Energiegebruik als functie van de pijpdiameter.
Door vergroting van de pijpdiameters met 24% vermindert het drukverlies in de
verdamperpijpen en bedraagt de energiebesparing 20%. Met een toename van 63% loopt
de besparing op tot 30%.

Literatuur.
1. Food Engineering and Dairy Technology. H G Kessler
2. Zuiveltechnologie Fysische Processen P051-103 P walstra en A Jellema LU
Wageningen.
3. Evaporation Membranefiltration Spraydrying in milk powder and cheese
production North European Dairy Journal Robert Hansen.
4. VMT 6 juni 1996 nr 12. R Waalewijn en S Bouma (NIZO nieuws 1996 nr 3.)

7. Procesregeling Indampers.
Alleen met een adequaat functionerende regeling is het indampproces beheersbaar en
kan aan de gestelde eisen worden voldaan die aan proces en eindprodukt worden gesteld.
xxx Het centrale principe van regelen is gebaseerd op terugkoppeling.
Bij terugkoppeling wordt het verschil bepaald tussen de te regelen uitgangsgrootheid
(d.s.%) en de gewenste waarde: het setpoint.
Op basis van dit verschil wordt door de regelaar ingegrepen op de ingangsgrootheid.
Mogelijkheden die beschikbaar zijn voor de wijze waarop de regelaar moet ingrijpen
bestaan bij een conventionele Proportionele Integrerende en zonodig Differentiërende
(PID) regelaar uit 3 of 4 instelbare parameters die het karakteristieke "ingrijpgedrag" van
de regelaar vastleggen: de zogenaamde regelaarinstellingen.
Elk proces vraagt om specifieke regelaarinstellingen. In de praktijk wordt volstaan met
een empirische bepaling van de regelaarinstellingen.
Simulatie met modellen levert een nieuwe en betere mogelijkheid op voor het instellen
van regelaars.
Men kan het maximale rendement van een proces realiseren of produceren binnen
nauwe produktspecificaties of de flexabiliteit van installaties vergroten.
Een vervolgstap in de procesregeling is om niet alleen de regelaarinstellingen door
simulatie te bepalen, maar ook het regelen van het proces te baseren op modelsimulaties.
Dit wordt modelondersteunend regelen genoemd.
Hierbij wordt de regelaar vervangen door een procescomputer die de regelacties bepaalt
en wel op een veel geavaceerdere wijze dan in de PID-regelaar, gebruikmakend van
simulaties en metingen. xxx
Bij indampen moet het drogestof gehalte van het concentraat constant gehouden worden,
of moet deze grootheid op een nieuwe waarde gebracht worden.
Mogelijkheden hiertoe om dit te regelen bij de indampers zijn:
1. Regeling op basis van ingaand stoomdebiet (zie fig. 7.1a.)
2. Regeling op basis van het koelwaterdebiet door de condensors. De laatste
regeling kan worden gecombineerd met een stoomtemperatuurregeling van de
eerste trap (zie fig. 7.1b).
3. Regeling op basis van ingaande melkdebiet.

Een nadeel bij grote installaties (7 trapsindampers) is dat bij meting van het d.s.gehalte
na de laatste trap de melk reeds minstens 20 minuten onderweg is geweest.
Men ziet dan ook wel dat men probeert eerder metingen in het proces te doen en per trap
temperatuurniveaus probeert te regelen.(Zie ook fig 7.2)
Fig. 7.1 : Mogelijke regelstrukturen voor drogestofregeling van een viertrapsindamper. a.
regeling op basis van ingaand stoomdebiet.
b. regeling op basis van koelwaterdebiet; een tweede regelkring zorgt voor een constante
temperatuur in de dampvormer door in te grijpen op het stoomdebiet.
Fig.7.1a. + fig 7.1b.
fig 7.2. Voorbeeld van het verloop van de temperatuur en het gehalte aan droge stof als
functie van de tijd in een zestraps indampinstallatie met voor verhitting en flash-koeler
(globaal).

De melk wordt voorverhit met warmtewisselaars die achtereenvolgens afgewerkte damp
van de verdampers, damp van de koeler en verse stoom gebruiken. Verder wordt een
deel van de damp van de derde trap met stoom gecomprimeerd en naar de eerste trap
gevoerd.
Een deel van het water wordt verdampt in een vacuümkoeler (flashverdamper).
De getallen bovenaan geven aan hoeveel vloeistof (in gewichtshoeveelheden) er relatief
over is na de verschillende trappen.
R1 = regeneratief indampers (deel damp 2 e -6 e trap)
R2 = regeneratief flash-koeler
V = buizenverhitter (stoom)
HH = heethouder
F = flash-koeler.

7.1. Reiniging
De gebruikelijke reinigingsmethode voor indampers is die op basis van loog en zuur;
met behulp van loog wordt voornamelijk organische vervuiling verwijderd, waarna het
restant (voornamelijk minerale afzettingen) door zuur (salpeterzuur) wordt weggenomen.
Zie tabel 7.1.
Een vuillaag, die tijdens het indampproces in de indamppijpen is gevormd kan bij een
goed uitgevoerde reiniging door loog in korte tijd van de wand worden gespoeld.
Het is gebleken dat de vuillaag onder invloed van een loogoplossing (hoge pH) eerst
sterk zwelt en vervolgens in zijn geheel van de wand wordt gespoeld.
De vuillaag bestaat uit een eiwitmatrix met daarin ingebed calciumfosfaat en vet. Deze
vuillaag wordt in zijn geheel met het calciumfosfaat en vet verwijderd.
Voor de loogreiniging wordt de installatie voorgespoeld met water/condensaat en na de
zuurreiniging nagespoeld met water.
Optimum voor de loogconcentratie is 1 %: bij voldoende debiet en goede temperatuur
(50-70°C) is de wand in 10 minuten schoon.
Bij het reinigen met loog van indampinstallaties onder indampcondities (indamper onder
vacuüm), waarbij het vloeistofdebiet op de laatste trappen laag is, wordt de aanwezige
vuillaag slechts langzaam verwijderd en wordt de indamper niet volledig schoon.
In tegenstelling tot wat veelal wordt aangenomen, leveren toenemende loogconcentraties
in de reinigingsvloeistof een slechter reinigingsresultaat op. [De loog wordt ingedikt.]
Bij toepassing van loogconcentraties boven 1% neemt de vuilverwijdersnelheid sterk af
en wordt de indamper niet schoon.
Er blijft een bruin verkleurde vervuiling achter met een "rubberachtige" structuur
(gepolymeriseerd eiwit) die veel moeilijker is te verwijderen dan de oorspronkelijke
vervuiling.
De in de praktijk toegepaste loogconcentraties van 2 tot 8 % zijn onnodig hoog en leiden
tot polymerisatie van het eiwit.
De in de praktijk toegepaste reinigingsprocessen duren 2 tot 3 uur en zouden na
optimalisatie korter kunnen.
Terugbrengen van de loogconcentratie tot maximaal 1 % geeft naast besparing op kosten
van chemicaliën een veel en effectievere vuilverwijdering.
Voor de moderne meertrapsindampers, waarbij indampend moet worden gereinigd,
zouden voor een goede reiniging extra pompen moeten worden gebruikt.
Hierdoor kan het debiet in de laatste trappen hoog gehouden worden en treedt geen
verhoging op van de loogconcentratie.

Een oplossing is een systeem waarbij tijdens de reiniging niet wordt ingedampt en door
middel van extra reinigingspompen een hoge bevloeiing op alle trappen wordt verkregen.
Dit betekent echter wel een extra investering, die zich moet terugverdienen.
Door éénfase-reinigingsmiddelen (bijv. EDTA) die in staat zijn melksteen (Ca-zouten) te
verwijderen, aan loog toe te voegen, kan men de reinigingscyclus aanzienlijk
vereenvoudigen en verkorten, doordat geen zuurreiniging meer nodig is.
Een bijkomend voordeel van éénfase-reiniging is dat op deze wijze ook geen zuur
(HNO3) in de indamper kan achterblijven, waardoor besmetting van het produkt met
nitraat is uitgesloten. {In plaats van salpeterzuur kan ook bij de gebruikelijke reiniging
fosforzuur gebruikt worden.}
Tabel 7.1.
reinigingsfase loog/zuur
min.
loog + additief (min).
1. voorspoelen riool
2. loog doseren 0 - 35 0 - 35 riool
2a. additief doseren -- 19 - 35 riool
retourvloeistof
naar
3. loog circuleren 35 - 65 35 - 65 indamper
4. tussen spoelen 65 - 95 65 - einde riool
5. zuur doseren 95 - 112 -- riool
6. zuur circuleren 112 - 126 -- indamper
7. naspoelen 126 - einde -- riool
Totaaltijd 150 min 100 min

7.2. Enkele installaties.
Fig. 7.3. toont zeer schematisch een melkpoeder- en weipoederfabriek, resp. M en W.,
van Agricole Granby in Canada.
Weipoeder fabriek:
4 traps valstroominstallatie
• cap. 13.000 kg waterverdamping/u
• specifiek .stoomverbruik is 0,17
• 1 trap finischer (hoog concentrator; vacuum dat met verse stoom
wordt gevoed) concentreert tot 60% ds.
• 2 traps flash koeler verlaagt de concentraat temperatuur van 60 o C tot
25 o C (de voorkristallisatietemperatuur)
• 6 kristallisatietanks, kristallisatiecyclus 8 u
• 2 fase droging
• toren met conische bodem en air sweeps
• centrifugaalverstuiving en primaire agglomeratie van de fines.
• bandsystemen onder de conisch voor nakristallisatie van het vochtige
poeder ( Kristallisatiegraad = ca.90%) Poeder bevat ca. 11% water
• fluid schudbed voor nadrogen tot 3,5% water.
• alle tenslotte af te voeren lucht, wordt m.b.v. een filterkamer
gereinigd; de lucht voor reiniging bevat ca. 0,5% poeder
• de gereinigde lucht gaat naar een recuperator.
De processing van de melkpoeder is ongeveer gelijk. Er is een 5 traps installatie.
Finisher, kristallisatietanks en kristallisatie band vervallen.
Opmerkelijk voor beide installaties is dat de voorwarmers dienen om de
melk/cheddarwei op centrifugetemperatuur te brengen.
fig 7.4. Flashkoeler

Fig. 7.5. Extern opgesplitste trap.
Fig. 7.6. Intern opgesplitste trap

Fig. 7.11 Finiseur.
Wanneer het concentraat in de laatste trap te visceus is, of wanneer men tot erg hoge
d.s.-gehaltes wil gaan dan kan men de laatste trap van verse stoom voorzien. De laatste
trap krijgt hierdoor een temperatuur onafhankelijk van de rest van de installatie. De
laatste trap en de voorlaatste trap hebben wel hun eigen condensor, met het bijbehorende
vacuüm.

Literatuur.
1. VMT 1994 nr 5 blz 12.Computerprogramma voor indampers S Bouman en R
Waalewijn.
2. Zuiveltechnologie 1 Fysische processen P walstra en A Jellema. L.U.
Wageningen Po52 - 103.
3. VMT 30 april 1992 nr 9 D W Brinkman en G van Voskuilen.(NIZO)
4. VMT 31 mei 1990 nr 11 A D Stemerdink en D W Brinkman.
5. VMT 15 nov 1990 nr 23.

8. EIGENSCHAPPEN EN VOORBEHANDELING VAN
MELKKONCENTRAAT
8.1 DE VISCOSITEIT
De viscositeit van concentraat is niet alleen van betekenis bij het indampen maar ook bij
het verstuiven in een "toren".
De viscositeit beinvloedt de druppeldiameter en via deze (gem.) druppeldiameter een
aantal poedereigenschappen. (Zie ook tabel 8.2.)
Bij deze viscositeit valt een :
te onderscheiden.
• basisviscositeit en een
• struktuurviscositeit
8.2 DE BASISVISCOSITEIT
De basisviscositeit van een concentraat is afhankelijk van 2 grootheden:
• de volumefraktie van de gedispergeerde fase.
• de viscositeit van het serum (de waterige oplossing van
lactose en zouten).
Door Eilers is een empirische formule afgeleid, waarmee de viscositeit van een dispersie,
en in dit geval dus van melkconcentraat, valt te berekenen:
Waarin:
ηc = ηs { 1 + 1,25 ø / ( 1 - ø /ømax) } 2 [8.1]
ηc = viscositeit van het concentraat (mPa.s)
ηs = viscositeit van het serum (mPa.s)
ø = volumefraktie van de gedispergeerde deeltjes (l/l)
ømax = de maximale volumefraktie (l/l)
De volumefraktie ø, wordt gevormd door alle deeltjes die in het melkserum zijn
gedispergeerd (dus niet echt moleculair zijn opgelost), t.w.:
• caseinedeeltjes,
• serumeiwitten
• vetbolletjes.
Vooral de caseinedeeltjes die in micellaire vorm aanwezig zijn , dragen veel tot deze
fraktie bij. De viscositeit van met name ondermelkconcentraat wordt er in hoge mate
door beinvloed.
Doordat de micellen van nature veel water immobiliseren is het volume aanzienlijk meer,
dan uit de dichtheid van het droge Ca-caseinaat-Ca-fosfaat-complex valt te berekenen.

Empirisch is vastgesteld dat 1 kg caseine in melk of melkconcentraat een volume van
3,57 l inneemt. Bij de volumefractie van serumeiwitten speelt de mate van verhitting
(5.1.) een rol.
Wanneer de poedermelk zodanig wordt verhit dat de globulaire serumeiwitten in
gedenatureerde toestand aanwezig zijn, kan het volume van 1 kg serumeiwit op 3,09 l
worden gesteld.
In natieve toestand "binden" deze eiwitten veel minder water en geldt 1,07 l/kg; de
bijdrage tot ø is dan aanzienlijk geringer.
I.v.m. het volume van het vet wordt een dichtheid van 0,92 kg/l gehanteerd.
Voor de volumefraktie van te concentreren ondermelk (øo) geldt:
øo = Ccas Vcas + Cns Vns + Cgs Vgs [8.2.a]
en voor gestandaardiseerde melk voor vol poeder (øM) kan voorgesteld worden door:
waarin:
øM = Ccas Vcas + Cns Vns + Cgs Vgs + Cv Vv [8.2.b]
øo = volumefraktie van de disperse fase in ondermelk (l/l)
øm = volumefraktie van de disperse fase in melk (l/l)
c = concentratie (kg/l) van: caseine (cas), niet-gedenatureerd serumeiwit (ns),
gedenatureerd serumeiwit (gs) en vet (v)
V = het volume in oplossing (l/kg), dus Vcas, enz.
Voorbeeld (8.I): Berekening van øm voor poedermelk voor vol poeder met een geringe
denaturatie van de serumeiwitten.
vet
caseine
serumeiwit (ns)
serumeiwit (gs)
d20=1,0301
kg/kg
0,0322
0,0259
0,0053
0,0002
c
kg/l
0,0332
0,0267
0,0055
0,0002
V
l/kg
(x 1,087)
(x 3,57)
(x 1,07)
(x 3,09)
Dus in 1 volumedeel poedermelk is ≈ 0,14 volumedeel gedispergeerde fase aanwezig.
l/l
0,0361
0,0953
0,0059
0,0006
0,1379
De volumefraktie ø van de gedispergeerde fase in melk-of ondermelk-concentraat volgt
uit:
waarin:
ρc
φ = φm
× CF ×
ρ
m
[8.3.]

øm = de volumefraktie van de gedispergeerde fase in melk (of ondermelk) (l/l)
CF = concentratiefaktor (Dc/Dm)
ρc = dichtheid van het concentraat (kg/l)
ρm = dichtheid voor melk of ondermelk (kg/l)
Voorbeeld (8 II): Berekening van de volume fractie ø van het concentraat volgens
formule [8.3.]. De ingevulde øm is volgens voorbeeld (8 I) berekend.
Verder geldt in dit voorbeeld voor CF = 48/12 en ρc = 1,1300 en ρm = 1,0301
ø = 0,14 x 48/12 x 1,1300/1,0301 = 0,61
In de formule van Eilers [8.1.] staat verder de viscositeit van het serum. Bij een
berekening hiervan wordt uitgaan van de volgende veronderstellingen:
- het laktosegehalte in het water van de (onder)melk, met een
drogestofgehalte van 9...12 % bedraagt ≈ 5 %.
- door de opgeloste melkzouten wordt de waterviscositeit met 2 %
verhoogd.
- de viscositeit van deze bestanddelen (lactose en melkzouten) is additief
en neemt liniair met de concentratie toe.
Fig.8.1.De viscositeit van ondermelkconcentraat als functie van de volumefractie
(ø) die door de gedispergeerde fase, het plasmaeiwit, wordt ingenomen (afschuifsnelheid:
392 s -1 ).
De relatie tussen de viscosteit van het serum en de koncentratiefaktor (CF) wordt
gegeven door:

Waarin:
ηs = ηw + { ( 1,02ηw - ηw ) + (ηto - ηw) } x CF [8.4.]
ηs = viscositeit van het serum (mPa.s).
ηw = viscositeit van het water 11 (mPa.s).
ηto = viscositeit van een 5 % lactose-oplossing in water 1 ) (mPa.s).
Tabel 8.1. De viscositeit van water (ηw ) en van een laktoseoplossing-5 % in water (ηto)
bij verschillende temperaturen. Gegevens volgens Jenness,R en Patton,S, Principles of
Dairy Chemistry John Wiley & Sons,New York,1959.
T( o C) ηw(mPa.s) ηto(mPa.s)
50
60
70
0,549
0,469
0,406
0,62
0,52
0,45
Voorbeeld 8 III:Berekening van de viscositeit van het serum van melkkoncentraat bij
50°C en CF=48/12
ηs = 0,549 + { (1,02 x 0,549 -0,549) + (0,62.-0,549) } x 48/12 = 0,88 mPa.s
Tenslotte resteert in de formule van Eilers, de maximale volumefraktie: ømax.
Deze is door Snoeren c.s. empirisch afgeleid en voor ondermelk- en melkconcentraat op
0,79 gesteld.
Bij ømax is het concentraat "vol". De pakking van de gedispergeerde deeltjes is dan
zodanig dat ze strak tegen elkaar liggen. Dit is in fig. 8.1. aanschouwelijk weergegeven.
Voorbeeld 8 IV: Berekening van ηc m.b.v. de voorgaande gegevens.
ηc = 0,88 x {1 +1,25 x 0,61 / (1 - 0,61/0,79)} 2 =16,6 mPa.s
Bij fig.8.1. valt verder op dat wanneer het droge-stofgehalte stijgt van 45 naar 46 % het
effekt op de viscositeit gering is. Bij hogere droge-stofgehaltes, bv een stijging van 52
naar 53 % (dus weer een stijging met 1 %) is het effekt erg groot.
11 Deze viscositeiten zijn temperatuurafhankelijk,zie tabel 8.1.

Fig 8.2.
Relatie tussen drogestofgehalte en viscositeit van ondermelkckoncentraat.
Voorverhitting van de melk:
1 = 10 s 70 o C
2 = 1 min. 85 o C afschuifsnelheid: 392 s -1
3 = 5 min. 95 o C
T = 50 o C
Fig.8.3. De viscosieit van volle melkconcentraat bij maximale afschuifsnelheid.
1 bij 50 o C * ); 2 bij 60 o C * ); 3 bij 70 o C * )
• bij 50 o C bepaalde waarden * ) Berekende waarden.

In fig 8.2. staat de viscositeit van ondermelkconcentraat als funktie van het droge-stofgehalte.
Tevens is de invloed van de voorverhitting op te merken.
In fig 8.3. staan verschillende parameters, die de viscositeit van melkconcentraat beinvloeden.
Bij een gegeven temperatuur wordt de basisviscositeit van het melkconcentraat dus
beinvloed door:
a. Het eiwitgehalte van de dunne melk.
b. De eiwitsamenstelling.
c. Het vetgehalte van de dunne melk.
d. De homogenisatiegraad (zie hierna)
e. De voorverhitting van de melk.
f. De concentratiefaktor
g. Toevoegingen, die de voluminositeit van de eiwitten beinvloeden.
Bij het homogeniseren van melkconcentraat ontstaan vele zeer kleine vetbolletjes. Deze
bolletjes worden vooral beladen met kaasstofdeeltjes en er ontstaat hierbij een stabiel
adsorptielaagje.
Het "nieuwe" grensvlak wordt echter zodanig bedekt, dat de caseinemicellen niet "strak"
tegen elkaar zitten, maar dat er enig serum tussen de caseinemicellen wordt ingesloten;
ook dit serum draagt dan tot de volumefraktie bij (fig.8.4.).
Fig.8.4. Zeer schematische weergave van de invloed van homogeniseren op de volumefractie.
Na homogeniseren neemt de schijnbare volumefraktie (øsch) dus toe.
Gehomogeniseerd concentraat heeft onder overigens gelijkblijvende omstandigheden
een grotere viscositeit, dan niet-gehomogeniseerd concentraat.
De verhouding øsch/ø is in feite een maat voor de homogenisatiegraad.

Tabel 8.2. De karakteristieken van ondermelkconcentraat en de eigenschappen van het
uit deze concentraten bereide melkpoeder.
voorverhitting
1 min
85°C
5 min
95°C
1 min
85°C
5 min
95°C
5 min
95°C
concentraat poeder
d.s.
gehalte
(%, m/m)
vol fractie
visc. bij
392 s-1
(mPa.s)
vochtgehalte
(%)
bulkdensity
(g/ml)
vacuolen
volume
(ml/kg)
49,6 0,68 71,9 5,52 0,892 112 0,23
45,9 0,65 66,5 5,26 0,901 121 0,28
49,6 0,65 49,6 4,68 0,833 159 0,77
43,8 0,62 42,2 4,36 0,833 159 0.07
42,2 0,60 29,6 4,08 0,752 202 0,03
10 s 85°C 44,7 0,57 21,6 3,87 0,741 245 0,04
10 s 85°C 41,0 0,52 17,1 3,14 0,667 331 0,05
ADMI onoplo.
(ml)

8.3 DE STRUKTUURVISCOSITEIT
Wanneer melkconcentraat gedurende enige tijd wordt bewaard dan neemt de viscositeit
toe. Er ontstaat een struktuurviscositeit en men spreekt ook van nadikken of geleren. De
mate van nadikken blijkt afhankelijk van de concentratiefaktor; vooral het eiwit speelt
hierbij een rol.
Hoe groter de volumefraktie van het eiwit is, hoe sneller deze struktuurviscositeit
toeneemt. Tevens verloopt het nadikken sneller, naarmate concentraat bij hogere
temperaturen wordt bewaard (fig.8.5.).
Vooral ondermelkconcentraten zijn gevoelig voor nadikken.
Fig.8.5. Tijd nodig om ondermelkconcentraat tot gelering te brengen bij 2 temperaturen.
Het mechanisme van het nadikken is niet bekend en er zijn verschillende theoriën.
Snoeren c.s. stellen dat de caseinemicellen in het concentraat de neiging hebben om te
zwellen.
Bij het indampen neemt niet alleen ø toe, maar ook de zoutenconcentratie.
Door de stijging van het zout(en)gehalte zal mogelijk een deel van het aan het eiwit gebonden
Ca door andere ionen worden vervangen (het is inderdaad bekend dat het
kolloidale Ca-fosfaat de eigenschap van een ionenwisselaar heeft).
Het gevolg van deze ionenuitwisseling is dat het eiwit beter oplosbaar wordt.
Deze uitwisseling (bv Na voor Ca) zal aan de buitenkant van de micel beginnen en we
moeten ons dan voorstellen dat het caseinedeeltje aan de buitenkant begint te zwellen
(tekenen van een beginnend oplossen gaat vertonen) en dat hierbij ijle strukturen
ontstaan, die veel water immobiliseren (fig.8.6.).

Fig.8.6. Schematische voorstelling van het zwellen van een caseinedeeltje.
De diameter van het deeltje neemt hierbij toe van a tot b. Wanneer bij een viscositeitsmeting
een hoge afschuifsnelheid wordt toegepast, dan wordt het serum tussen de
dunne draden (de ijle strukturen) doorgeperst.
Indien deze ijle strukuren niet worden verstoord, dan wordt dit als een viscositeitsvergroting
(grotere ø) waargenomen.
Bij toepassing van een hoge afschuifsnelheid lijkt het alsof de diameter van het deeltje
weer gelijk is aan a.
Dit zelfde treedt ook op indien de krachten bij het verstuiven (druk- of wielverstuiving)
in de toren groot genoeg zijn om de struktuurviscositeit te niet te doen.
Is dit niet (volledig) het geval dan ontstaat een grovere nevel, die van invloed zal zijn op
een aantal poedereigenschappen.

8.4. Voorbehandeling van (onder)melkconcentraat.
De behandeling van het concentraat, vóór het drogen, kan bestaan uit:
• bufferen
• homogeniseren
• voorverhitten
• vitaminiseren.
8.4.1. Bufferen.
Na het indampproces wordt het concentraat opgevangen in een bufferbakje, waarvan
meestal 2 aanwezig zijn.
Gezien de temperatuur van het concentraat, ca. 40°C, is de kans op groei van thermofiele
micro-organismen groot.
De volgende bacteriën kunnen worden genoemd:
• thermofiele sporevormers, veelal Bacillus stearothermophilus var. calidolactis.
• thermofiele streptococcen, veelal S. durans.
• coagulase positieve staphylococcen.
Behalve in de bufferbakjes, kunnen deze organismen zich ook in de indampinstallatie
ontwikkelen.
In verband hiermee dient de gebufferde hoeveelheid concentraat gering te zijn en na
verloop van tijd dient het bufferbakje te worden gereinigd en er wordt overgeschakeld op
het tweede reeds gereinigde bakje (om het uur wisselen; grootte tank 15 - 30 min van de
torencapaciteit).
De geringe voorraad in een bufferbakje, is ook van betekenis om de nadikking van het
concentraat te beperken.
Het eigenlijke doel van deze buffermogelijkheid is o.a.:
• het opvangen van capaciteitsverschillen tussen indampinstallatie
en toren en van kleine storingen.
• de buffervoorraad geeft de mogelijkheid de hoeveelheid concentraat naar
de toren, tijdens het in bedrijf zijn iets te verminderen of te vergroten i.v-
.m. de regeling van het watergehalte van het poeder.
Tussen buffertank en voor de homogenisator (en dus voor de toren) wordt het
concentraat gefiltreerd om vaste melkbestanddelen te verwijderen die de homogenisator
kunnen beschadigen of de nozzle kunnen verstoppen.
8.4.2. Homogeniseren.
Bij de bereiding van vol poeder wordt het concentraat, vóór het verstuiven, vrij veel
gehomogeniseerd.
De toegepaste drukken bedragen 15 - 20 MPa.

Het homogeniseren heeft tot doel de vetverdeling in het bereide poeder te verbeteren en
dit resulteert in een verlaging van het "vrij-vet"-gehalte. Het poeder krijgt hierdoor
gunstiger oploseigenschappen: betere wettability of bevochtigbaarheid.
Melkpoeder (28 % vet) bevat normaal 4 tot 10 % vrij vet, berekend op het poeder. Na
homogeniseren van het concentraat bevat het poeder nog slechts 1 à 2 % vrij vet.
Ook zonder dat een hoge-drukhomogenisator wordt toegepast treedt bij indampen en
verstuiven, vooral indien drukverstuiving wordt gebruikt, steeds een homogeniserend
effect op.
De additionele homogenisatie levert echter nog een aanzienlijke reduktie van het "vrijvet"
op.
O.i.v. homogeniseren neemt de viscositeit van het concentraat toe. Deze
viscositeitsstijging resulteert in een nadelige beinvloeding van enkele
poedereigenschappen -o.a. doordat bij verstuiven een grovere nevel wordt gevormd-
zoals de oplosbaarheid, tenzij bij de instelling van het droge-stofgehalte van het
concentraat hiermee rekening wordt gehouden.
8.4.3. Voorverhitten.
Het concentraat wordt juist voor het droogproces in de toren, tot 70 à 75°C voorverhit.
Hierbij wordt een buizenwarmtewisselaar "de dikmelkpasteur" toegepast of soms ook,
ter bevordering van een gelijkmatige doorstroming, een schrapende warmtewisselaar.
De doeleinden van deze voorverhitting zijn de volgende:
• De bacteriologische gesteldheid van het concentraat en dus van
het poeder te verbeteren. Het effect van deze pasteurisatie is niet
erg groot. Het doel, het doden van de micro-organismen, die in de
indampinstallatie en in de bufferbakjes tot ontwikkeling zijn
gekomen, kan met deze tijd-temperatuur combinatie nauwelijks
worden gerealiseerd. In feite zijn voor het doden van deze
thermoresistenten forsere verhittingen noodzakelijk, maar dit
leidt, vooral indien concentraten met een hoog droge-stofgehalte
worden voorverhit, tot sterke vervuiling van de pasteur en tot
nadelige beinvloeding van de poederkwaliteit.
• De viscositeit op het moment van verstuiven te verlagen.
• De torencapaciteit (2 redenen) te vergroten.
Om nadikkingsverschijnselen, die door de hoge pasteurisatietemperatuur worden
bevorderd, te beperken, dient de verblijfstijd van het concentraat in de leiding tussen
dikmelkpasteur en verstuiver zo kort mogelijk te zijn en dient men voor een hoge
afschuifsnelheid in deze leiding te zorgen.
De dikmelkpasteur wordt i.v.m. dit nadikken soms wel op de toren geplaatst.
Wel moet dan de verstuivingsdruk opnieuw worden geregeld.

Naast de twee buffertanks staat vaak een watertank die gebruikt wordt bij het opstarten
en stoppen van het droogproces in de toren.
Ook kan deze tank gebruikt worden bij kleine storingen of een plotseling tekort aan
concentraat.
Met niveaubeveiligers in de buffertank wordt bij een tekort automatisch ovegeschakeld
op de watertank.
De volgorde van de concentraattoevoer kan zijn:
(2) buffertanks/watertank → Concentraatpomp → Voorverhitter → Filters →
Homogenisator → Toren.

Literatuur.
1. De invloed van de concentraatviscositeit op de eigenschappen van
ondermelkpoeder. VMT 24-12-1981, 14, nr 26. T Snoeren, A Damman en H
Kolk.
2. De invloed van homogeniseren op de viscositeit van vollemelkconcentraat en op
de eigenschappen van volle melkpoeder. VMY, 16-02-1984, 17, nr 4. T Snoeren,
A Damman en H Kolk.
3. De invloed van de voorverhitting van de melk op enkele eigenschappen van
ondermelkpoeder. VMT, 20-01-1983, 16, nr 2. T Snoeren, A Damman en H
Kolk.
4. Milk powder technology; evaporation and spray drying. NIRO, Vagn
Westergaard Copenhagen Denmark.

9.0. Voorbehandeling en eigenschappen van weiconcentraat.
Weiconcentraat of dikwei wordt vóór het drogen vrijwel altijd voorgekristalliseerd in
kristallisatietanks.
Doorgaans staan in weipoederfabrieken 3 tanks opgesteld, waarin het concentraat
tenminste 8 uur bij de kristallisatietemperatuur, onder roeren verblijft.
Voorkristallisatie heeft tot doel, de lactose voor een belangrijk deel, bijvoorbeeld 70 %
in kristallijne vorm te brengen.
α-lactose ⇔ ß-lactose
↓
α-lactose + 1 H2O → α-lactosemonohydraat
De voordelen van dit proces zijn de volgende:
• In de installatie treedt minder vervuiling op. Zonder deze voorbehandeling
ontstaat poeder, waarin alle lactose in amorfe vorm aanwezig is.
Bij de relatief hoge temperaturen in de installatie (toren, poedertransportsysteem,
cyclonen) is amorfe lactose i.t.t. de kristallijne vorm kleverig ("sticky") en dit
leidt tot vervuiling van de torenwand.
Bij voorkristalliseren kan de installatie, dan ook langer in bedrijf zijn zonder dat
reiniging noodzakelijk is.
• Het poeder krijgt betere eigenschappen. Bij bewaren en verwerken vormen zich
geen of nauwelijks kluiten. Men spreekt van non caking- of niet kluitend
vormend weipoeder.
• De indampinstallatie is niet aan de droger gekoppeld. Hierdoor kan gedurende
langere tijd een concentraat met gelijkblijvende eigenschappen worden
verpoederd.
• De capaciteit van de droger wordt vergroot, evenals de poederopbrengst.
Lactose komt na koeling in oververzadigde toestand en kristalliseert als αlactosehydraat.
De kristallen bevatten 5 % kristalwater, dat in de toren niet
behoeft te worden gedroogd.
Met de controlemethode van het COKZ, voor de vaststelling van het
watergehalte (1 uur drogen bij 102°C) wordt alleen het "vrije" water en niet het
kristalwater bepaald.
[De keerzijde van dit verhaal is dat de verwerking van uitgekristalliseerd
weiconcentraat de capaciteit van de droger ook kan laten dalen door de grovere
verneveling van het koude en viskeuze produkt. Hieraan is tegemoet te komen
door het concentraat op te warmen. Dit dient echter wel vlak voor het vernevelen
te geschieden omdat anders de melksuikerkristallen weer oplossen.]

Het concentraat uit de indampinstallatie dient voordat het in de kristallisatietanks wordt
gevoerd, tot de kristallisatietemperatuur te worden gekoeld.
Hiervoor kan een platenwarmtewisselaar worden gebruikt, maar flashkoelers verdienen
de voorkeur. Met een flashkoeler kan deze temperatuur in enkele seconden worden
bereikt en er ontstaat een vrijwel momentane vorming van kristallisatiekernen.
xxx Koeling met een p.w.w. vraagt meer tijd om de vereiste temperatuur te bereiken en
ook treedt gemakkelijk vervuiling op. Koeling batchgewijs in een tank onder roeren
duurt ook erg lang.
Bij drogestof gehaltes van ≤ 52 % dient men zelfs te enten met entlactose of met goed
uitgekristalliseerd weipoeder, om voldoende kernen in het concentraat te brengen.
Bij drogestof gehaltes ≥ 50 % is dit bij koeling met een flashkoeler niet noodzakelijk.xxx
De kristallisatiesnelheid van lactose blijkt vooral afhankelijk te zijn van het drogestof
gehalte van het concentraat (fig. 9.1.)
Fig 9.1. Kristallisatie van lactose in geconcentreerde wei (parameter is % droge stof) als
funktie van de tijd na afkoelen tot 20°C. De kristallisatiesnelheid is tussen 15 en 40°C
weinig afhankelijk van de temperatuur.
De invloed van de kristallisatietemperatuur is van beperkte betekenis. (tabel 9.1.)
De gemiddelde grootte van de kristallen is van invloed op de viscositeit van het
concentraat.
Veel en erg kleine kristallen (≤ 30 μm) leiden tot een visceus concentraat.

De gemiddelde grootte neemt bij toenemende oververzadiging (hoger drogestof gehalte,
lagere temperatuur) af.
Tabel 9.1.
KRISTALLISATIEGRAAD IN %
52,8%
ds
55,1
% ds
61,2%
ds
Tijd 15°C 25°C 35°C 15°C 25°C 35°C 15°C 25°C 35°C
1 u 49 53 56 34 34 38 76 76 76
2 u 48 57 56 48 48 49 79 78 78
4 u 66 64 61 63 61 59 85 85 82
6 u 67 65 61 68 63 61 87 85 82
24 u 70 66 61 76 64 61 88 85 82
Bij verpompen en verstuiven is een te hoge viscositeit ongewenst. Om een buitensporige
stijging van de viscositeit te vermijden, neemt men in de praktijk de
kristallisatietemperatuur hoger, naarmate met een indampinstallatie een hoger drogestof
gehalte kan worden bereikt:
drogestof gehalte temperatuur
57 - 58 % 25 - 26°C
52 - 53 % 22 - 23°C
Het ontstaan van veel grove kristallen (≥ 80 μm) is echter ook ongewenst, omdat deze
bij drogen en pneumatisch transport de poederdeeltjes vergruizen.
De grove kristallen worden i.t.t. kleine niet in de poederdeeltjes opgenomen. 12
De aanwezigheid van veel grove kristallen in een concentraat leidt dan ook tot grotere
poederverliezen (hogere concentraties aan poeder in de uitgaande lucht.
Xxx Uitgaande van wei met 6,5 % drogestof en 5 % melksuiker bevat 100 kg wei 5 kg
suiker en 1,5 kg suikervrije drogestof. Deze 5 kg suiker is opgelost in 100 - 1,5 = 98,5 kg
oplossing.
Het percentage lactose bedraagt dan 5,1 %.
Wordt ingedikt in de verhouding 1 op 2, dan bevat 100 kg concentraat 10 kg suiker en 3
kg suikervrije drogestof en bedraagt het de melksuikerconcentratie 10,3 %. xxx
12 Wanneer men weipoeder onder de microscoop bekijkt dan ziet men grote
tomahawk (strijdbijl)-vormige kristallen buiten de poederdeeltjes. Kleine
lactosekristallen van dezelfde vorm zitten in de poederdeeltjes opgesloten.

Tabel 9.2. Samenstelling weiconcentraat.
100 kg weiconcentraat
bevat
indikkingsgraad kg suikervrije d.s. kg melk
suiker
1 1,5 5 5,1
2 3,0 10 10,3
3 4,5 15 15,7
4 6,0 20 21,3
5 7,5 25 27,0
6 9,0 30 33,0
7 10,5 35 39,1
% melksuiker in
melksuikeroplossing
Tabel 9.3. Oplosbaarheid melksuiker. Bij het oplossen van melksuiker lost een gedeelte
van de suiker direct op, de rest lost daarna slechts langzaam op; op grond van dit
verschijnsel onderscheidt men de begin- en de eindoplosbaarheid. In de tabel is de
laatstgenoemde waarde opgegeven.
Temperatuur
°C
0 10,6
15 14,5
25 17,8
39 24,0
49 29,8
64 39,7
74 46,3
89 58,2
Oplosbaarheid (% melksuiker
in melksuikeroplossing
Wordt een indikkingsgraad van 7 bereikt, dan komt daarmee een totaal van ca. 45 % en
een suikergehalte in de zuivere melksuikeroplossing overeen van ca. 39 %, terwijl bij de
temperatuur waarop de ingedikte wei de indampinstallatie verlaat slechts ca. 28 %
oplosbaar is.
Een deel van de melksuiker zal neiging tot uitkristalliseren vertonen.

Ingedikte wei met een hoge indikkingsgraad van bijvoorbeeld 9,5 kan sterke vervuiling
van de indaminstallatie geven doordat oververzadigde zouten op het verwarmend
oppervlak neerslaan.
Het is niet ongebruikelijk de wei tot 55 à 60 % drogestof in te dikken. Dankzij het lagere
eiwitgehalte van wei, in vergelijking tot melk, laat wei zich tot hoge drogestof gehaltes
indampen alvorens de viscositeit tot te hoge waarden stijgt.
In een valstroomverdamper, waarin de stroomsnelheid tamelijk hoog is kan men gaan tot
een viscositeit van het concentraat van ongeveer 0,1 Pa.s.
Voor wei, O.M. en V.M. liggen de d.s gehaltes ongeveer als volgt:
V.M. ± 50 % d.s.
O.M. ± 55 % d.s.
Wei ± 64 % d.s.
9.1. Weipoeder met bijna volledig uitgekristalliseerde melksuiker.
Wei indikken en daarna kristallisatie en droging van het concentraat geeft een weipoeder,
waarin nog een gedeelte van de melksuiker in amorfe toestand voorkomt.
Weipoeders, waarin de lactose voor 50 à 60 % is uitgekristalliseerd zijn reeds
betrekkelijk ongevoelig geworden voor het gebrek kluitvorming.
Weipoeder met volledig uitgekristalliseerde melksuiker kan worden bereid door het
concentraat, na kristallisatie bij ca. 20°C gedurende 8 uur of langer, in de toren te drogen
tot een vochtgehalte van 12 tot 14 % . Bij dit vochtgehalte is het produkt zeer
oververzadigd en de lactose kristalliseert erg snel uit in een fluidbeddroger. Het poeder
wordt nagedroogd tot ca 4 % vocht en gekoeld. De kristallen ontstaan bij de tweede
kristallisatie zijn erg klein.

Literatuur.
1. Food Engineering and Dairy Technology; H.G.Kessler
2. Melkpoeder; ir J.C.T. van den Berg.
3. Zuiveltechnologie 1; Fysische processen P Walstra en A Jellema; L.U.
Wageningen
4. De toepassing van verstuivingsdroging op melk en melkprodukten en verwante
produkten J.J.Mol. Diktaat A.O.C. Bolsward E.J. Oosterloo.
5. De bereiding van melkpoeder; Collegediktaat van Prof. E.A. Vos.

10. HET VERPOEDEREN VAN CONCENTRAAT
10.1. INLEIDING
Bij het sproeidroogproces in een "toren", wordt het concentraat tot zeer kleine
druppeltjes verdeeld en met hete drooglucht in kontakt gebracht.
Door de verneveling wordt een groot specifiek oppervlak aan concentraat verkregen en
er ontstaat een groot kontaktvlak tussen vloeistof en lucht. Hierdoor worden grote
warmte- en watertransporten mogelijk en de droogtijd is kort: ≈ 30 s
Het droogproces verloopt in de 1 o fase, direkt na menging van nevel en drooglucht, explosief
snel.
In zeer korte tijd, men stelt enkele honderdsten van een seconde, treedt een waterverlies
van ca 80 % op, maar de temperatuur van de drogende druppels blijft laag: de n.b.T.
Gedurende de 2 o droogfase in de toren vindt de nadroging plaats tot het vereiste lage
watergehalte van ≈ 3 %.
Hierbij nadert de temperatuur van de deeltjes, die van de drooglucht, maar de lucht is
dan, althans bij 1-traps droging, inmiddels afgekoeld tot ≈ 90 o C.
Fig.10.1
De droging geschiedt voor een belangrijk deel onder zodanige omstandigheden, dat
weinig chemische reakties plaats vinden.
Hoewel bij de nadroging de temperatuur voldoende hoog is, is het watergehalte van de
deeltjes zo laag, dat chemische reakties worden beperkt.
I.v.m. een goede kwaliteit van het poeder geldt wel als voorwaarde, dat de druppels het
gebied waarin het watergehalte tussen ca 20-8 % ligt snel doorlopen.
Bij 90°C wordt van het eiwit in geconcentreerde ondermelk met 13 % water ongeveer de
helft onoplosbaar in 1 s.
Maillardreacties nemen vanaf 30 % water in het concentraat in snelheid toe met een
optimum bij 10 % water, waarna de snelheid weer snel afneemt.
Het is dus zaak om het gebied tussen 20 en 8 % water zeer snel en bij niet te hoge
temperatuur te doorlopen.

In het algemeen is de menging van vloeistof en lucht in de toren zo intensief dat de lucht
zeer snel afkoelt, zodat het grootste gedeelte van het drogen gebeurt bij temperaturen die
niet veel hoger zijn dan de uitlaattemperatuur. De situatie lijkt tamelijk veel op ideale
menging. De vloeistofdruppels hebben een temperatuur tussen de n.b.t. en de d.b.t.
Direkt na de droging dienen poederdeeltjes van de drooglucht te worden gescheiden. Het
proces is in fig 10.1. schematisch weergegeven.
10.2. ONDERDELEN VAN EEN VERSTUIVINGSINSTALLATIE.
Een verstuivingsinstallatie (fig.10.2.1. en 10.2.2.) heeft als belangrijkste onderdelen:
1. Een hete luchtstraat (luchtfilter, persventilator, luchtverhitter).
2. Een luchtverdeler en verstuiveraggregraat.
3. Een droogkamer.
4. Een poedertransportsysteem.
5. Poederafscheiders (cyclonen, filters)
6. Een zuigventillator.
en verder:
- uitlaatlucht-reinigingssysteem (berustingskamer, droogvangsysteem, nat-vangsysteem).
- bij 2-trapsdroging (instantpoederbereiding), één of meer externe vloeibedden, die worden
geschud of getrild.
- recuperatie-systemen voor terugwinning van warmte uit de uitlaatlucht.
- regelapparatuur.
Fig.10.2.1 Anhydro-installatie.

Cilindrische droogkamer met vlakke bodem. Gezamenlijke afvoer van poeder en lucht
d.m.v. een poederruimer.
Fig. 10.2.2. Sterk vereenvoudigd schema van een voorbeeld van het verstuivingsproces.
10.2.1 Hete-luchtstraat
De te verhitten drooglucht dient schoon te zijn en zou om die reden het best van buiten
de fabriek kunnen worden aangezogen; de lucht in het bedrijf bevat nl meestal
poederdeeltjes.
De lucht rondom en met name boven de toren, is door uitstraling echter warmer dan
buitenlucht en vraagt bij verhitting minder energie.
Dit laatste wordt vaak toegepast en stralingsverliezen kunnen op deze wijze worden
teruggewonnen. De gem. aanzuigtemperatuur kan dan op 35-40 o C worden gesteld 13 .
Hoewel met name een indirekte stoomverhitter (zie hierna) als gevolg van roestvorming
vuilbestanddelen aan de lucht kan afgeven, vindt filtratie van de lucht vóór de verhitting
plaats, omdat het volume dan geringer is.
Als filtermateriaal gebruikt men geweven stoffen of poreuze kunststof platen en men
onderscheidt stationair filters (bv fig.10.2.3) en rolfilters(fig.10.2.4 a en b.).
Fig 10.2.3. (Stork) Stationair filter:
13 Hierbij wordt voorbijgegaan aan de toepassing van een rookgaskoeler en aan recuperatie van warmte
uit de uitlaatlucht.

Fig.10.2.4. Rolfilter (Niro)
10.2.4.a. 10.2.4.b.
Filtermateriaal moet men gemakkelijk kunnen (laten) reinigen of het dient zo goedkoop
te zijn, dat het kan worden vervangen.
De filterinstallatie dient men in goede staat te houden en er mogen geen lekken zijn.
De mate van vervuiling van een filter is te meten, door de luchtweerstand (drukval over
het filter) vast te stellen. Men verbindt hiervoor een U-buisje met gekleurd water met de
compartimenten vóór en na het filter.
Verhitting van de drooglucht kan geschieden:

a. Indirect, m.b.v. stoom. Met deze vroeger algemeen toegepaste
stoom-lucht-verhitters is een maximumtemperatuur van ≈ 180 o C te bereiken,
wanneer men althans een stoomketel met een concessiedruk van 14 bar heeft.
Verzadigde stoom van 10 bar heeft een temp. van 180°C
15 bar - 198°C 25 bar - 224°C
20 bar - 212°C 40 bar - 250°C
Men bereikt met stoom ongeveer een temperatuur van de lucht ≈ 10° beneden de
stoomtemperatuur.
De gereinigde lucht wordt met de persventillator door het verhitterblok gevoerd,
waarin lamellen- of ribbenbuizen loodrecht op de luchtstroom zijn geplaatst. De
buizen worden met stoom gevoed en er zijn meerdere sekties, elk met eigen
stoomtoevoer en condensaatafvoer.
Roesten van buizen (vuil in lucht) en lekkage (stoom in lucht) is niet altijd uit te
sluiten.
b. Semi-directe verhitting (fig.10.2.5.). Bij deze verhitting wordt de warmte van de
brandstof niet via stoom, maar rechtsstreeks op de lucht overgebracht. In een staande of
liggende luchtverhitter wordt hiertoe gas verbrand en de hete rookgassen worden
indirekt in kontakt gebracht met de lucht. De cilindrische vuurhaard is als regel
ondergebracht in een 2 e cilindervormige ruimte, waardoor de te verhitten lucht wordt
gevoerd.
Fig.10.2.5. Semi-directe luchtverhitter.
c. Directe verhitting (fig.10.2.6.). Hierbij wordt in een verbrandingsruimte zoveel
lucht en gas toegevoerd, dat dit juist verbandt. Bij een goede branderafstelling
ontstaat voornamelijk CO2 en H2O als verbrandingsprodukten.

Deze rookgassen worden op droogluchttemperatuur gebracht, door menging met
lucht.
Economisch gezien (ook qua investering) is dit de aantrekkelijkste wijze van
droogluchtverhitting.
Directe verhitting is in ons land alleen toegestaan bij produktie van poeders voor
veevoederdoeleinden. De verbrandingsgassen bevatten nl benzpyreen,
nitrosodimethylamine en NOx (als NO en NO2), waaruit mogelijk carcinogene
nitrosaminen worden gevormd.
xxx.Bij verbranding van Gronings aardgas geldt:
1 m 3 gas + 8,407 m 3 lucht → 7,69 m3 (CO2 + N 2) + 1,841 m 3 H 2O + 31,65 MJ 14 xxx.
Het absolute watergehalte van de drooglucht neemt toe. Om in vergelijking met
semi-direkte verhitting (indirekte verhitting) een zelfde Wp (watergehalte van het poeder)
te verkrijgen, dient de uitlaatlucht de zelfde RV te houden.
Fig.10.2.6.
Schematische voorstelling van directe verhitting.
Om de droogkapaciteit gelijk te houden moet de inlaattemperatuur (Tin) zodanig stijgen,
dat de wateropname in g/kg droge lucht gelijk blijft.
In fig 10.2.7 wordt hieraan voldaan, indien vierhoek 1-2-2'-1' een parallellogram is.
Het verhittingsrendement bij direkte verhitting is minder dan 100 %; in het voorbeeld:
97,2 % .
Fig.10.2.7.
14 Hier geldt de onderste verbrandingswarmte: de warmte die beschikbaar komt als rookgassen tot
omgevingstemperatuur worden afgekoeld en de condensatiewarmte van waterdamp daarbij niet wordt
betrokken.

Tabel 10.2.1.
Rendement van de luchtverhitting en inlaattemperaturen naar toren.
met stoom 88 %
met gas indirect T(in) : 200°C 83 %
idem : 220°C 82 %
idem : 240°C 81 %
met gas direct 98 %
De maximale inlaattemperatuur is afhankelijk van het te bereiden poeder; zie tabel
10.2.2.
Tabel 10.2.2 Tin
mager melkpoeder tot 230 à 240 o C (hoger→ dan o.a. minder goede oplosbaarheid)
vol melkpoeder tot 190 à 200 o C (hoger, → dan o.a. minder goede oplosbaarheid)

weipoeder
tot 200 à 210 o C (hoger,→ dan o.a. kleven aan de
wand

10.2.2. Verstuiven
Het verstuivingsproces, d.w.z. het verdelen van het concentraat tot een fijne nevel, is van
grote betekenis voor de droogsnelheid van het druppeltje en voor de eigenschappen van
het poeder.
De geproduceerde nevel dient uit zeer kleine druppels te bestaan, terwijl de spreiding in
druppeldiameter zo gering mogelijk dient te zijn. Het eerste is van belang voor de snelheid
van het droogproces en het beinvloedt mede de torencapaciteit. Het tweede is
gewenst om te voorkomen, dat poederdeeltjes met te grote verschillen in
drooggeschiedenis, of m.a.w. in hittebehandeling ontstaan.
Bij het verstuiven worden in de industrie voornamelijk 2 technieken toegepast:
• centrifugaalverstuiving
• drukverstuiving.
Bij centrifugaalverstuiving kan nog onderscheidt worden gemaakt tussen schijf- en
wielverstuiving, maar schijfverstuiving wordt in ons land niet toegepast.
Een verstuiver heeft 2 funkties:
• verneveling en
• verdeling van het concentraat in de drooglucht.
Bij wielverstuiving wordt het concentraat, via een verdeler, op een snel draaiend wiel
gebracht.
Het toerental van een grote schijf (Stork) is 6000 tot 7000 omwentelingen per minuut en
van een kleine schijf (NIRO) 10.000 tot 30.000 toeren per minuut.
De omtreksnelheid van het wiel bedraagt ≈ 150 m/s en bij zeer visceuze concentraten tot
≈ 180 m/s. 15
Een hoge viscositeit kan door een grotere omtreksnelheid worden gecompenseerd.
Voordelen van verstuiven met een schijf zijn: flexibiliteit in de procesvoering (er is een
grote variatie in debiet mogelijk); raakt niet gemakkelijk verstopt; nog goed bruikbaar bij
hoge viscositeit ; vorming van relatief kleine druppeltjes.
Een nadeel is dat vrij veel vacuolen ontstaan in de deeltjes en dat de druppeltjes
weggeslingerd worden in een richting loodrecht op de as van de schijf, zodat de toren
nogal breed moet zijn willen de druppels de torenwand niet raken.
15 v = 2 π r n = 3,14 * D * n
v = omtreksnelheid in m/s
D = diameter schijf in m
n = aantal omwentelingen per minuut.

Het wiel, (fig.10.2.8. en 10.2.12) fungeert als een centrifugaalpomp.
O.i.v. de centrifugaal kracht wordt het concentraat met grote snelheid over het wiel en
door kanalen (boringen in het wiel) naar de omtrek getransporteerd.
Fig.10.2.8.
Wiel met radiale kanalen en ronde poorten. De poorten kunnen ook rechthoekig zijn.
Aan de periferie vormt het wiel dunne stralen of een film, die door wrijving met de lucht
en de grensvlakspanning lucht-concentraat tot bolvormige druppels wordt verdeeld (fig.
10.2.9.).
De dunne stralen of de film worden met ongeveer de omtreksnelheid weggeslingerd.
Fig.10.2.9. Vorming van stralen of een film aan de periferie van een wiel en de verdeling
tot druppels.
De gem. druppeldiameter hangt af van:
• de eigenschappen van het wiel (vorm en kanaalopening)
• de omtreksnelheid van het wiel (groter → kleinere gemiddelde
diameter.)
• de viscositeit van het concentraat (groter → grotere gemiddelde
diameter.)

• de belasting van het wiel met concentraat kg/s (meer → grotere
gemiddelde diameter.).
Formule 10.2.2.1.
-0,6 -0,2 0,2 0,1
d = C* N * R * Q *η
N = toerental schijf
R = diameter schijf
Q = debiet
C = constante
η = viscositeit vloeistof (afhankelijk van temp. en d.s%)
vs
Bij de viscositeit is het droge-stofgehalte en de temperatuur van invloed en bij melk met
name ook het eiwitgehalte en voorverhitting.
Een gelijke temperatuur en droge-stofgehalte behoeven dus niet tot een steeds gelijke
viscositeit bij verstuiven te leiden, daar deze mede afhangt van de samenstellende
bestanddelen van de dunne melk en van de afschuifsnelheid op het wiel.
Het wiel wordt, via een vertikale as, door een elektromotor aangedreven. De motor, die
op de droogkamer is geplaatst, kan d.m.v. een tandwielkast (fig.10.2.10) of m.b.v. een
riem of m.b.v. snaren, aan de as zijn gekoppeld.
Het verstuiverwiel transporteert niet alleen koncentraat naar de omtrek, maar door een
luchtpomp-effekt, tevens aanzienlijke hoeveelheden lucht.

Fig.10.2.10. Verstuiveraggregaat van Niro.
In het wiel is een grensvlak lucht-koncentraat en dit leidt tot dispergering van een groot
aantal (10-100) luchtbelletjes in de druppel. Deze dispergering vindt ook nog tijdens de
druppelvorming plaats. Deze luchtinslag is minder naarmate het koncentraat visceuzer is.
Vacuolen worden blijkbaar gevormd uit lucht- (of gasbellen) die bij het vernevelen in de
vloeistof zijn geraakt en die tijdens het drogen min of meer zijn uitgezet.
Zodra het krimpen van het oppervlak van een druppel/poederdeeltje bemoeilijkt wordt
door korstvorming, zal de luchtbel in het inwendige van de druppel gedwongen worden
om bij voortgaande droging te expanderen.
De mate van expansie varieert van bijna niets tot een factor 10 of meer, afhankelijk van
de grootte van de luchtbellen, de temperatuur van de drooglucht en vele andere
variabelen.
Hoewel de viscositeit moeilijk los kan worden gezien van het droge-stofgehalte, blijkt
uit fig.10.2.11. dat bij het dispergeren van luchtbelletjes de viscositeit een belangrijke
faktor is.

Fig. 10.2.11. De hoeveelheid ingesloten lucht van pas verstoven concentraatdruppeltjes.
Parameter is de η.
Vacuolen vormen zich niet spontaan en het elimineren van luchtinslag moet resulteren in
een vacuolenvrij poeder.
Deze luchtopname kan worden beperkt door toepassing van een wiel met gebogen
kanalen (fig.10.2.12.), maar vooral door het verstuiven onder stoomspoeling (fig.10.2.13.)
Fig.10.2.12.
Wiel met gebogen
kanalen voor
"zwaar" poeder
(Niro)

Fig.10.2.13.
Wiel met stroomspoeling
Hierbij wordt aan het wiel stoom toegevoerd en de stoom is ook effektief ter plaatse van
de druppelvorming.
In het grensvlak wordt de lucht door waterdamp vervangen.
De dampbellen condenseren restloos in de druppeltjes.
Op deze wijze kunnen kompakte, zware poederdeeltjes worden verkregen, met een
vacuolevolume van bijna 0 ml/100 g poeder.
Tabel 10.2.2.1. Vacuolenvolume van poeders bereid zonder en met stoominjectie in de
verstuiver.
Proeven zijn zowel gedaan met een wiel met stoominjectie als een nozzle met
stoominjectie.(fig 10.2.14)
Grondstof drogestof verstuiver vacuolenvolume
ml/100g
lucht stoom
ondermelk 40 % druk 11 2
ondermelk 39 % wiel 21 1
volle melk 41 % druk 5 1
volle melk 50 % wiel 8 1
wei 44 % wiel 19 3
Na-caseinaat 16 % wiel 87 20
vacuolenvolume
ml/100g

Bij stoomspoeling vindt wel enige extra verhitting plaats, maar de WPN-index daalt
nauwelijks.
De kapaciteit van de toren loopt met ≈ 5 % terug.
Met name vol poeder wordt bij kleinverpakking in bussen begast met menggas (N2 +
CO2) om oxydatief bederf van de vetfase (gebrek: talkig) tegen te gaan.
De lucht in de poederdeeltjes (interne lucht) is moeilijker uit te wisselen, dan de externe
lucht.
Bij stoomspoeling verloopt het begassen erg gemakkelijk; er is nauwelijks interne lucht.
Bij een éénmalige evacuatie van de lucht tussen de deeltjes (externe lucht) wordt alle
zuurstof nagenoeg door menggas vervangen.
Dichtheid poeder exclusief vacuolen: ρw
VM poeder = 1300 kg/m 3
OM poeder = 1480 kg/m 3
Wei poeder = 1560 kg/m 3
Inclusief vacuolen: ρd
= 1480 / (1 + 400 * 10 -6 * 1480) = 930 kg/m 3
ρbulk = ρd (1-ε) = 930)1-0,4) = 558 kg/m 3
ρbulk = bulk- of pakdichtheid van het gehel poeder.
ε = porositeit (0,4 - 0,75)
V = vacuolenvolume = 50 - 400 cm 3 /kg
Fig. 10.2.14. Nozzle met stoomspoeling.
ρw
ρd
=
1+V * ρ
w

Bij drukverstuiving wordt het concentraat m.b.v. nozzles of sproeidoppen onder hoge
druk (120-200 bar) verneveld.
Deze drukken worden m.b.v. een plunjerpomp verkregen, waarbij ook de concentraatleiding
naar de nozzles en eventuele slangverbindingen de hoge drukken dienen
te kunnen weerstaan.
De nozzle (fig.10.2.15) bestaat uit verschillende onderdelen (fig.10.2.15b.), die zich
tussen de buisvormige houder of draadstuk en het nozzlelichaam of kop bevinden.

Fig.10.2.15.
"Delavan" SDX
nozzle
Fig.10.2.15b. Verschillende onderdelen van een nozzle.
1.nozzle lichaam 5.afdichtingsplaat
2.pakkingring 6.vloeistofverdeler
3.verstuiverplaat(tip) 7.afdichtingsplaat
4.wervelkamer 8.draadstuk
De nozzle wordt aan de koncentraatleiding geschroefd. In de tip zit een zeer kleine
boring waardoor het koncentraat wordt verstoven.
Door de onderdelen op een speciale wijze uit te voeren kan aan de nevel een draaiende
beweging worden gegeven. Bij de nozzle in de figuur, een centrifugaal nozzle, wordt dit
m.b.v. de zg wervelkamer gerealiseerd.
De nevel, die de nozzle verlaat, heeft een bepaalde hoek, die van veel factoren afhangt
als: de construktie van de nozzle, de druk en de eigenschappen van het concentraat. De
verkregen nevel is i.v.m. de gewenste snelle droging zo goed mogelijk hol.
De volgende faktoren beïnvloeden de gemiddelde diameter van de druppels:
• de boring in de tip.
• de viscositeit van het koncentraat.
• de dichtheid van het koncentraat.
• de druk van verstuiving
• de hoek van de koncentraatnevel.
C = constante.
P = druk voor de sproeidop.
Q = debiet
η = viscositeit vloeistof.
dvs = diameter deeltje
-0,3 0,2 0,2
d = C* P * Q *η
vs
De constante hangt sterk af van de constructie van de sproeidop. P en Q kunnen slechts
weinig gevarieerd worden (anders werkt de sproeidop helemaal niet) en bij hoge η wordt
de grootteverdeling van de deeltjes erg breed.
Met een schijf kan men dan ook verder ingedikte (onder)melk verstuiven dan met een
sproeidop.
De capaciteit van een nozzle varieërt van 100 tot enkele duizenden kg koncentraat per
uur.
Bij nozzles met een normale (relatief beperkte capaciteit) is luchtinslag gering (bv 1 bel
per druppel). Bij de grotere capaciteiten is de luchtinslag gelijk te stellen aan die bij
wielverstuiving.
In moderne "druktorens" installeert men meerdere nozzles met een beperkte kapaciteit
(fig.10.2.16.).

Fig.10.2.16
Multi nozzle drooginstallatie van Stork-Friesland.
A. Droogkamer
B. Nozzles
C. Hoofdcyclonen
D. Vloeibed voor nadroging- en koeling van poeder.
1. Concentraattankje.
2. Poederafvoer.

10.2.3 De droogkamer
In de droogkamer of "toren" wordt de concentraatnevel in de hete luchtstroom gedroogd.
De meeste droogkamers zijn van roestvast staal en hebben een cilindrische vorm, terwijl
de bodem konisch toeloopt of soms ook min of meer vlak is.
Bij uitzondering worden nog zg boxdrogers (fig.10.2.20.) of soortgelijke drogers
toegepast.
Bij een droogkamer met konische bodem (fig.10.2.17.) valt het zwaardere, zg
kamerpoeder, op de konisch (zie hierna) en glijdt het o.i.v. de zwaartekracht naar de
afvoer, hoewel dit soms bv met hamers of met een luchtbezem (airsweep) moet worden
bevorderd.
Het op een vlakke bodem gevallen poeder wordt m.b.v. een ronddraaiende veeg-,
schraap-, of afzuiginrichting (fig. 10.2.1.) afgevoerd.
De meest gangbare droogkamers hebben een inhoud van 500 - 1000 m 3 .
Bij toepassing van centrifugaalverstuiving is de diameter relatief groot, om tegen te gaan
dat nog vochtig poeder de torenwand raakt.
Druktorens, waarin het concentraat in één richting recht naar beneden wordt verstoven,
zijn relatief hoog.
Een droogkamer dient inwendig glad en vloeiend te zijn en obstakels in de toren moeten,
omdat zich hierop poeder afzet, worden vermeden.
Dit laatste is niet in elke toren gerealiseerd.
Bv op een afzuiginrichting zal poeder blijven liggen en dit geldt ook voor holle ruimten,
als het ruiterdak voor de luchtafvoerleiding.
Poeder dat te lang in de toren achter blijft heeft door hittebeschadiging een afwijkende
kwaliteit.
Bij de toevoer van drooglucht en concentraat wordt overwegend het
gelijkstroomprincipe toegepast: drooglucht en koncentraat treden op ongeveer dezelfde
plaats van boven in de toren en doorlopen de droogkamer in (aanvankelijk) dezelfde
richting.
Bij gelijkstroom komt de hete lucht het eerst in kontakt met de natte nevel, er treedt een
zeer snelle verdamping op (10.1) en de lucht wordt ook snel afgekoeld.
De koelere lucht blijft in kontakt met de reeds gedeeltelijk gedroogde concentraatdeeltjes
en zorgt voor de nadroging.
Voor een goede kwaliteit poeder is het belangrijk,dat het gedroogde produkt zo snel
mogelijk en ononderbroken uit de hete drooglucht wordt afgevoerd en daarna gekoeld.

Blijft het poeder te lang in de toren, dan treedt bruinkleuring op en wordt afwijkend van
kwaliteit.
Voor de afvoer van het poeder vindt men 2 mogelijkheden:
• gezamenlijke lucht-en poederafvoer.
• gescheiden lucht-en poederafvoer.
Bij de gezamenlijke afvoer verlaat alle lucht en poeder door één afvoer de toren
(fig.10.2.1).
Bij gescheiden afvoer wordt de grootste hoeveelheid poeder, het zwaardere kamerpoeder
( ≈ 80 % van het totaal) onder uit de toren afgevoerd, terwijl de lucht met kleinere, lichte,
deeltjes (de fines) op een andere plaats de toren verlaat (10.2.17).
Dit laatste heeft het voordeel, dat men de hoofdcyclonen nauwkeurig op het afscheiden
van licht poeder kan dimensioneren.
Het eerste is constructief iets éénvoudiger.
Bij gescheiden afvoer en 1-fasedroging worden de fines weer bij het kamerpoeder
gevoegd.
De drooglucht wordt meestal centraal door een opening in het midden van het dak in de
toren gevoerd.
Door toepassing van een zg slakkenhuis kan de lucht spiraalsgewijze naar deze opening
in het dak worden geleid, waardoor een draaiende beweging (spiral flow) van de lucht
ontstaat (fig.10.2.21.)
Bij andere installaties, met een centrale toevoer bovenin, gaat de lucht recht naar
beneden (fig.10.2.22.).
In de luchttoevoer zijn vaak nog speciale verstelbare luchtverdelers, bv schoepen,
aangebracht, die de lucht een draaiende beweging geven of koncentrische ringen, die een
rechtlijnige beweging bevorderen.
Bij toepassing van drukverstuiving kan elke nozzle zijn eigen luchttoevoer hebben. Ook
kunnen 3 of 4 nozzles in één luchttoevoerkanaal zijn geplaatst en dan is zg primaire
agglomeratie mogelijk (fig.10.2.18.)

Fig.10.2.17. NIRO-drooginstallatie met gescheiden afvoer van poeder en lucht.
1. Droogkamer met konische bodem.
2. Wielverstuiver.
Hete luchtstraat:
3. filterkast.
4. persventilator
5. gasgestookte semi direkte luchtverhitter
6. leiding voor hete drooglucht.
7. Hoofdcyclonen.
8. Zuigventilator.
9. Vloeibedtransporteur, ca 80 % van het poeder, de grovere en zwaardere
poederdeeltjes, valt op de konisch en wordt hier met een vloeibedtransporteur (9)
uit de kamer gevoerd.
10. Filter en ventilator voor voor vloeibedtransporteur.
11. Transport-koelleiding
12. Filterkast voor het reinigen van de transport-koellucht.
13. Eindcycloon met poederzeef.

Fig.10.2.18. Toevoer van drooglucht, koellucht, koncentraat en fines bij een druktoren
van Stork-Friesland.
Een deel van het torendak, de luchtverdeler en het wiel kan worden gekoeld met
koellucht van ≈ 80 o C ( fig.10.2.19). Er zijn dan soortgelijke voorzieningen noodzakelijk
als in fig. 10.2.18.
Dit is nodig om te voorkomen, dat koncentraatdruppels, die tegen deze hete onderdelen
botsen, verbranden.
Losgelaten, verbrand poeder draagt in belangrijke mate bij tot het sediment in poeder.
Bovendien kunnen brandgevaarlijke situaties ontstaan.
Fig.10.2.19. Mogelijkheden voor koeling van torendak.
A. Geen maatregelen genomen.
B. Poederaanslag tegen het dak kan isolerend werken en het koelend effekt te niet doen.
C. Voorbeeld van een toevoer van koellucht, die verhindert dat de poederlaag te heet
wordt.

Fig 10.2.19a. Koeling van het dak van een toren met nozzles. Tevens koeling van de
concentraattoevoer naar de nozzles.
Fig.10.2.20. Boxdroger
♦ Horizontale invoer van lucht.
♦ Er zijn meerdere nozzles.
♦ Het poeder valt op de bodem van de droger.

♦ Er dienen voorzieningen te zijn om de fines uit de gekoelde drooglucht af te
scheiden (cyclonen, filters) en om het zwaardere poeder naar de afvoer te
transporteren (schraper, veger).
Fig.10.2.21. Cilindrische droogkamer met konische bodem en met rotatie van de lucht.
(spiral flow).
- Spiraalvormig stromingsbeeld van lucht en poeder.
- Het droogproces vindt dicht tegen de wandplaats.
- Het poeder dient droog te zijn voordat het de wand raakt.
- Hoge poederkoncentratie dicht bij de wand.
- Het zwaardere poeder wordt onder uit de toren afgevoerd.
- De lucht met fines wordt onder naar cyclonen afgevoerd
Fig.10.2.22. Cilindrische kamer met konische bodem zonder rotatie van lucht.
- De lucht wordt recht naar beneden geblazen, gaat als een "paraplu" naar beneden.
- De nevel staat loodrecht op de luchtstroom en wordt afgebogen.
- De luchtstroom keert langzaam om (reverse air flow van Stork); door de grotere
massa van de poederdeeltjes t.o.v. de lucht valt het zwaardere poeder uit op de
konisch.
- Langs de torenwand is een opwaartse luchtstroom die de wand schoon zou
houden.
- Het zwaardere poeder wordt onder uit de toren afgevoerd.
- De lucht met fines wordt boven naar cyclonen afgevoerd.

10.2.4. Explosies in droogtorens.
Concentraties van 10 - 50 g poeder per m 3 in lucht kunnen expplosies geven.
ontsteking--explosie--brand.
Mogelijke oorzaken kunnen zijn:
1. ontbranding van poederafzettingen in de toren. Er treedt dan bij ophopingen
van melkpoeder een soort broei op. Melksuiker kan langzaam ontleden en hierbij
ontstaan brandbare afbraakprodukten. Ook vetten zijn brandbaar.
Men dient poederaangroeimogelijkheden of afzettingen te voorkomen, vooral op
plaatsen waar de temperatuur hoog is (dak van de toren). Aan een goede
luchtverdeling en het voorkómen van luchtlekken, speciaal in de buurt van de
hete luchttoevoer en de verstuiver dient zorg besteed te worden.
2. verontreinigingen van de drooglucht met vaste deeltjes bijvoorbeeld
melkpoeder, roet en/of vuil.
3. wrijving tussen metalen delen bijv.: lagers of verkeerd gemonteerde
centrifugaalverstuivers of draaiende poedersluisen.
4. electrische ontlading in apparaten.
5. fouten in de verlichtingsarmatuur
6. statische electriciteit. Door de wrijving van melkpoeder langs bepaalde
oppervlakken worden deze electrisch opgeladen. Bij ontlading kan vonkvorming
optreden. Plaatsen waar electrische oplading mogelijk is, zoals cyclonen, dienen
geaard te worden.
Punt 1 is verreweg de belangrijkste oorzaak. De kritische temperatuur voor ontbranding
van melkpoeders zijn:
mager melkpoeder 185°C
halfvolle melkpoeder 166°C
volle melkpoeder 144°C
Toevoegingen van niet-melk vet aan magere melk voor de bereiding van creamers of
kalvervoedingen geeft een produkt dat gemakkelijk explodeert.
Brand komt vaker voor in het fluidbed dan in de toren.

Literatuur.
1. VMT 1972, nr 17, J.G.P.Verhey De bereiding van luchtvrije verstuivingspoeders.
2. VMT 1989 nr 9 A Steenbergen, Signaleren van smeulend poeder in een
droogtoren door CO-meting.
3. Idem VMT 1090 nr 12
4. Food Engineering and Dairy Technology. H G Kessler.
5. Zuiveltechnologie. Fysische processen P Walstra en A Jellema. LU Wageningen.

11. HET DROOGPROCES VAN EEN CONCENTRAATDRUPPELTJE
Bij het drogen van concentraatdruppels treedt een afname aan gewicht (w), volume
(v), en diameter (d) (fig.11.1.) op.
Fig. 11.1.
Deze redukties vinden plaats gedurende de zeer korte droogtijd van ca 30s, die
kenmerkend is voor 1-traps of 1-fase droging.
In de figuur is echter sprake van een ideaal droogproces: in de deeltjes zijn geen
luchtbellen gedispergeerd en de krimp is flexibel en volledig.
In werkelijkheid is dit met name voor deeltjes met luchtbellen en voor de grovere
deeltjes niet het geval
Door de relatief hoge waterconcentratie aan het begin van het droogproces, kan aan
de omtrek verdampt water door diffusie snel en volledig worden aangevuld. (fig.11.3
en 11.4.)
Zolang deze diffusie in het deeltje groot genoeg blijft om de hoge waterconcentratie
aan de omtrek te handhaven, zal de temperatuur nauwelijks afwijken van de
adiabatische verzadigingstemperatuur: de n.b.t.≈ 40-50 o C.
Aan het begin van het droogproces is sprake van een constante verdamping (fig.11.2.);
per eenheid van oppervlak verdampt per tijdseenheid evenveel water, waarbij de
verandering in de kromming wordt verwaarloosd.

Fig.11.2
Fig. 11.3.
Effectieve diffusiecofficient van water in drogende ondermelk als functie van het
watergehalte bij twee temperaturen.
Fig. 11.4.
Voorbeelden van het watergehalte van een drogend druppeltje als functie van de
afstand R van het middelpunt van de druppel; R0 = de straal van de oorspronkelijke
druppel. Parameter is de droogtijd (s) voor het geval dat R0 = 25 μm. Inlaattemperatuur
175°C, uitlaattemperatuur 70°C. Ideale menging.

Deze 1 o -fase van de droging vindt op korte afstand van de nozzles of van het wiel
plaats en hier wordt zeer snel ≈ 80 % van het te verdampen water afgevoerd.
Dit betekent dat de droogluchttemperatuur reeds op korte afstand van het dak
aanzienlijk is gedaald (fig 11.5.).
Fig. 11.5. Temperatuursverdeling van de drooglucht in de toren.
Gedurende de 2 o -droogfase wordt door de vorming van een drogere zone (een "korst"
van amorfe lactose) aan de omtrek van het deeltje, minder water aangevoerd.
De effektieve diffusiecoëfficient van water neemt vooral bij afnemend watergehalte in
de droge stof (en ook bij een dalende temperatuur), af (fig.11.4.).
Het watergehalte aan het oppervlak daalt dus en beneden een kritisch watergehalte
(het kritische punt, (zie fig.11.2.)) leidt dit tot daling van de wateractiviteit.
Het kritische punt ligt afhankelijk van de diameter van de deeltjes bij 10-20 % water
in de druppels; bij grote druppels dicht bij ≈ 20 % en bij de kleinere dicht bij ≈ 10 %
water.
Door de dalende aw aan de omtrek van het deeltje neemt het watertransport af, terwijl
het warmtetransport nog gelijk blijft: de temperatuur van het deeltje begint te stijgen.

Om gedurende de korte nadroogtijd het uiteindelijk lage watergehalte (Wp = 2,7-3,0
%), van het nu nog onvoldoende droge deeltje te bereiken, dient de temperatuur van
de drooglucht op een relatief hoog niveau te blijven; dit i.t.t. 2-traps-of 2 fase-droging.
Alleen door een relatief groot temperatuurverschil blijft de drijvende kracht voor het
watertransport ( aw omtrek deeltje minus rel.dampspanning van de drooglucht ) in
voldoende mate bestaan.
Het temperatuurniveau van de drooglucht, is in dit stadium van het droogproces
verder van invloed op de mate van uitzetting van de luchtbellen in de deeltjes, terwijl
ook de oplosbaarheid van de poeder (ADMI solubility index) kan worden benvloed:
tabel 11.1.a en b.
Vooral wanneer de temperatuur van de druppeltjes stijgt boven het kookpunt van de
vloeistof, zal de luchtbel door "stoomvorming" uitzetten.
Zeker een deel (water)damp verplaatst zich in dit stadium gemakkelijker naar de
luchtbellen, dan naar de omtrek.
Bij een (nog) niet starre korst wordt het deeltje opgeblazen (fig.11.6.), bij een starre
korst zal de inwendige druk stijgen en kan het deeltje ook barsten en er ontsaan meer
fines (fig.11.7.).
Bij het koelen van het poeder na het droogproces, waarbij condensatie van waterdamp
in de deeltjes optreedt, zal bij een sterke korst de inwendige druk dalen. Bij een
minder stevige korst leidt dit dan tot indeuken (fig.11.8.) of breken.
(Zie ook fig. 11.9.)
Fig.11.6.
Opgeblazen
poederdeeltje
Fig.11.7.
Gebarsten poederdeeltje
(fines)
Fig.11.8.
Ingedeukt
poederdeeltje

Fig. 11.9.
Tabel 11.1a
Influens of the outlettemperature of the drying air on whole milk powder
manufactured from non-homogenized concentrate.
Dry-matter content of the concentrate: 51,5%
Viscosity of the concentrate: 85cP
Homogenization level of fat in concentrate: 22%
Inlet temperture of the air: 195 o C
Peripheral velocity of the atomizer: 135 m/s
outlet temperature
of
the o C
70
75
80
85
90
95
100
105
moisture
content %
5,96
5,12
4,21
3,30
3,14
2,41
2,06
1,66
ADMI- solubility
index
0,10
0,10
0,10
0,10
0,15
0,50
1,30
2,20
free-fat content
7,42
9,81
6,19
31,21
16,53
19,00
25,55
29,44
bulk
density
0,66
0,64
0,64
0,64
0,62
0,61
0,58
0,54
N2 penetration
cm 3 /100
g
1,02
1,22
1,83
1,90
2,95
3,77
4,62
5,16
mean particle
density
1,14
1,13
1,11
1,09
1,07
1,04
1,00
0,98
vacuole volume
cm 3 /-
100 g
8,25
9,89
11,68
13,42
15,27
18,68
22,26
24,43
viscosity cP
1325
1360
1400
1490
1590
1745
1820
1950

Tabel 11.1.b
Influens of the outlettemperature of the drying air on whole milk powder
manufactured from homogenized concentrate.
Dry-matter content of the concentrate: 49,3%
Viscosity of the concentrate: 200cP
Homogenization level of fat in concentrate: 87%
Inlet temperture of the air: 195 o C
Peripheral velocity of the atomizer: 135 m/s
outlet temperature
of
the o C
75
80
85
90
95
100
105
moisture
content %
4,75
4,41
3,93
3,23
2,59
2,18
1,76
ADMI- solubility
index
0,05
0,05
0,05
0,50
0,50
2,90
3,30
free-fat content
2,15
2,64
3,04
2,78
4,49
4,38
5,43
bulk
density
N2 penetration
cm 3 /100
g
mean particle
density
vacuole volume
cm 3 /-
100 g
Uit de tabellen volgt onder meer, dat naar mate het temperatuurniveau van de lucht
gedurende de 2 e -droogfase hoger, ligt:
• de oplosbaarheid van het poeder slechter wordt en meer indien het concentraat ook
nog is gehomogeniseerd.
• het vrij vetgehalte stijgt en minder indien het concentraat ook nog is
gehomogeniseerd
• de bulk density (het soortelijk pakgewicht in kg/l) daalt.
• de gem.deeltjes dichtheid daalt.
• het vacuolevolum stijgt.
11.1. Aromaretentie.
Behalve water verliezen de drogende druppels ook andere vluchtige stoffen,
waaronder geurstoffen (aroma). Voor de meeste melkprodukten is dit niet van groot
belang, maar voor vele andere levensmiddelen wel (bijvoorbeeld ijsmixpoeders,
koffiepoeders ). Het verlies aan geurstoffen kan echter erg meevallen, ondanks hun
vluchtigheid. De verklaring is dat de effectieve diffusiecoëfficient van de meeste
geurstoffen in de relatief droge buitenste laag veel sterker afneemt met afnemend
watergehalte dan de diffusiecoëfficient van water door hun grotere molekuulgewicht.
De aromaretentie (het vasthouden van geurstoffen gedurende het drogen) neemt dan
ook toe met toenemende druppelgrootte (dan heeft de buitenste laag waaruit de
geurstoffen wel verdwijnen een relatief kleiner volume) en met een hogere
droogtemperatuur (waardoor sneller een 'korst' ontstaat).
11.2. Hittebeschadiging.
0,64
0,63
0,61
0,60
0,58
0,57
0,55
0,30
0,33
0,69
0,74
1,31
1,69
1,52
1,11
1,10
1,08
1,06
1,01
0,99
0,99
11,59
12,18
14,17
16,46
21,39
22,80
30,08
viscosity cP
680
645
700
905
1080
1250
1280

Hoge droogtemperaturen kunnen leiden tot ongewenste veranderingen in het
gedroogde produkt, welke veranderingen in het algemeen pas waargenomen worden
nadat het poeder weer is opgelost.
Onder praktijkomstandigheden is het vooral de uitgangstemperatuur van de
drooglucht die bepalend is voor hittebeschadiging, al kan de ingangstemperatuur ook
enig invloed hebben.
In Fig 11.10. is één en ander kwalitatief aangegeven in de grafieken:
a. uitlaattemperatuur ⇔onoplosbaarheid (bijvoorbeeld de onoplosbaarheidsindex
[ADMI])
b. uitlaattemperatuur ⇔ WPN-index
c. uitlaattemperatuur ⇔ vacuolenvolume. Door de vele vacuolen die gevormd
worden ontstaan ook meer scheurtjes in de poederdeeltjes. Een gevolg van
scheurtjes is dat men een aanzienlijk deel van het vet in het poeder met een
organisch oplosmiddel (petroleumether, chloroform) kan extraheren 16 . Een
grafiek uitlaattemperatuur ⇔ extraheerbaar vet geeft dan eenzelfde beeld als
uitlaattemperatuur ⇔ vacuolenvolume.
16 Extraheerbaar vet: men spreekt wel van het gehalte aan 'vrij vet', maar dat heeft
weinig zin: verreweg het meeste extraheerbaar vet is wel degelijk aanwezig in
vetbolletjes, maar die vetbolletjes grenzen aan scheurtjes, vacuolen of de buitenwand
van de poederdeeltjes, waardoor ze toegankelijk worden voor het oplosmiddel.

Fig. 11.10.
De invloed van de intensiteit van voorverhitting van de melk, de mate van indikking
van het concentraat, van de temperatuur en de intensiteit (schijfsnelheid, druk) van
verstuiven en van de uitlaattemperatuur van de drooglucht op enkele eigenschappen
van de verstuivingsmelkpoeder. Zeer globaal! (---) voor het geval dat weinig vacuolen
kunnen ontstaan.

12. ENIGE OPMERKINGEN OVER DE REGELING VAN HET
WATERGEHALTE
Aan het watergehalte van poeder worden in het kader van de
Landbouwkwaliteitsregeling melkpoeder eisen gesteld.
Bv.: voor vol poeder < 3,0%
voor mager poeder < 4,5 %
Tijdens het in bedrijf zijn van een toren wordt het watergehalte van poeder doorgaans
indirect, m.b.v. de uitlaattemperatuur van de lucht (Tuit) geregeld.
Het debiet van de concentraatpomp wordt met regelapparatuur zodanig afgesteld dat Tuit
constant blijft.
Het niveau van Tuit en het feit dat Tuit afhankelijk is van de inlaattemperatuur
(temperatuur van de het drooglucht) (Tin), volgt gemakkelijk uit een Mollier diagram
voor vochtige lucht (fig.12.1).
In het Mollierdiagram is op de horizontale as het watergehalte uitgezet in kg water per
kg droge lucht.
De verticale as geeft de temperatuur (T, in °C) en de enthalpie (h) per massaeenheid.
[ de enthalpie h van vochtige lucht bij een temperatuur T°C, is bij defenitie de
hoeveelheid warmte, die nodig is om 1 kg droge lucht en x kg water van 0°C te
verwarmen tot T°C, waarbij het water ook verdampt moet worden. h = T + x ( 2500 +
1,93 T )
2500 = verdampingswarmte kJ.kg -1 bij 0°C, en 1,93 = soortelijke warmte bij constante
druk van water. Als x = 0 ==> h = T.]
Het diagram is nu zo geconstrueerd dat toevoeging van waterdamp van 0°C aan droge
lucht van T°C overeenkomt met het volgen van een horizontale lijn vanaf de Y-as.
De lijnen van constante T lopen daardoor enigszins omhoog, want die komen overéén
met het toevoegen van waterdamp van T°C aan droge lucht van die temperatuur. De
helling is 1,93.x.T, waarin de factor 1,93 de soortelijke warmte van waterdamp bij
constante druk is (in kJ.kg -1 .K -1 )
De schaal langs de Y-as geldt zowel voor h als voor T, want als x=0 is h=T (mits
uitgedrukt in kJ.kg -1 ) aangezien de soortelijke warmte van droge lucht bij constante druk
toevallig precies 1 kJ.kg -1 .K -1 is.
De lijnen van constante h lopen evenwijdig en scherp naar beneden.
(De lijnen van constante h noemt men adiabatische lijnen.)
Dat houdt in dat bij constante T en toenemende x, h sterk toeneemt, wat uiteraard
voortvloeit uit de defenitie van h, die inclusief de verdampingswarmte van het water is.
In het diagram zijn ondermeer de lijnen van constante natte-boltemperatuur τ gegeven.
τ is de temperatuur die een wateroppervlak bij snelle verdamping van water in lucht
aanneemt.

Deze lijnen volgen bijna die van constante h, maar niet precies.
Als men water van 0°C aan lucht toevoegt volgt men een lijn van constante h:
krachtens de definitie is h voor water van 0°C immers 0. Voor droge lucht van 0ºC is h
eveneens 0.
Lijnen van constante natte-boltemperatuur komen overeen met de toestandsverandering
die ontstaat door water van luchttemperatuur toe te voegen, waardoor h enigszins stijgt.
Het belang van de grootheid τ is dat de drijvende kracht voor verdamping van water uit
een drogende druppel evenredig aan het temperatuurverschil tussen de druppel en de
lucht, dus aan (T - τ) zal zijn, althans zolang aw van de drogende druppel nog niet teveel
van 1 afwijkt.
Uiteraard is T= τ voor met waterdamp verzadigde lucht.
Het diagram geeft tevens lijnen van constante relatieve vochtigheid of wateractiviteit aw.
Deze zijn sterk gekromd.
Het belang van deze grootheid is dat aangegeven wordt wat de wateractiviteit van het
drogende produkt zal worden, als evenwicht tussen lucht en produkt ontstaat.
De lijn aw = 1 geeft tevens de onderste begrenzing van het diagram.
Onderin de figuur is nog een lijn die de absolute dampdruk van de waterdamp pw
aangeeft. Deze is onafhankelijk van de temperatuur, mits pw ≤ de verzadigingsdampdruk,
dus aw ≤ 1.

Fig.12.1. Mollierdiagram

Stel dat lucht van 20 o C en RV=70 % wordt verhit tot 175 o C, dan geeft lijn AB de
verandering van de lucht.
• AB loopt loodrecht (immers het aantal kg water per kg droge lucht verandert niet nl.
0,01 kg/kg).
• De waterdampspanning van de lucht blijft gelijk (lijn ab)
• De relatieve vochtigheid van de lucht neemt sterk af tot ongeveer 0,002.
• Het volume van de lucht neemt toe. (niet aangegeven in fig. 12.1.)
• De enthalpie van de lucht neemt toe; uit het diagram volgt dat elke kg lucht 158 kJ/kg
heeft opgenomen.
Daarna wordt de hete drooglucht in contact gebracht met de concentraat nevel en neemt
de lucht waterdamp op en staat warmte af.
In het ideale geval volgt de verandering van de lucht de adiabatische lijn (lijn van gelijke
warmte inhoud): BD.
Er dient dan wel te gelden dat:
1. Het verstoven concentraat geen warmte toevoert.
2. De toren zodanig is geïsoleerd, dat geen warmteverlies optreedt en dat
bovendien geen secundaire lucht, als bv koellucht wordt toegevoerd.
3. Er geen rekening wordt gehouden met de energie die nodig is, boven de
warmte voor verdamping van water, om water vrij te maken uit een
oplossing die een osmotische druk heeft.
Onder praktische omstandigheden compenseert het vermelde onder 1 het 2 o punt.
Het gestelde onder 3 is te verwaarlozen klein.
Onder vermelde omstandigheden kan lijn BD worden gevolgd.
De lucht kan nu worden afgekoeld tot lijn BD de ρ-lijn = 0,07, in C snijdt.
Bij een watergehalte van 2,5-3,0 % van het poeder en een temperatuur van 80-100 o C
bedraagt de wateractiviteit van het poeder nl ~ 0,07 %.
Bij punt C wordt 95 o C afgelezen en Tuit dient derhalve 95 o C te zijn.
Wordt de lucht tot E (225 o C) verhit, dan volgt uit het diagram dat Tuit 106 o C bedraagt.
Het watergehalte van de lucht stijgt gedurende het drogen in dit geval van 0,010 (in punt
B) tot 0,041 (in punt C) kg per kg droge lucht.
Stel dat men ondermelkconcentraat wil verstuiven met 46 % water en dat men droogt tot
3 % water.

0, 46 − 0, 03
Dan heeft men = 13, 9kg
drogelucht per kg concentraat nodig.
0, 041− 0, 010
Aangezien ρ 20 van lucht met aw = 0,07 bij 100 kPa ongeveer 1,18 kg.m -3 is komt dit
overéén met 11,8 m 3 koude lucht per kg concentraat.
Het rendement van de toegevoerde warmte kan men als volgt uitdrukken en berekenen:
De per kg droge lucht toegevoerde warmte is (Ti - To).cp; Ti = inlaattemperatuur hete
lucht, To = temperatuur buitenlucht.
cp = soortelijke warmte bij constante druk.
De afgegeven hoeveelheid warmte is (Tu - Ti).cp ; Tu = de uitlaattemperatuur van de
gebruikte lucht.
Aangezien cp nauwelijks afhangt van het watergehalte, kan men het rendement
definiëren als:
. T T i − u
Ti − To
175− 95
In het onderhavige geval is dat = 52%
175− 20
hi − ho
Per hoeveelheid verdampt water is verbruikt:
x − x
u i
203− 45
ofwel
= 5097 kJ.kg
0, 041− 0, 010
-1 , wat globaal overeenkomt met 2,35 kg stoom per
kg verdampt water.
Tot welke temperatuur kan men de lucht laten afkoelen? Dat hangt primair af van de
wateractiviteit die daar bij hoort.
In het ideale geval zou men van de desorptie-isotherm van het drogende produkt moeten
uitgaan.
Die is voor geconcentreerde (onder)melk echter niet bekend, althans niet bij hoge
temperaturen of bij hoge watergehalten.
Het probleem is namelijk dat het bepalen van zo'n isotherm lang duurt, gedurende welke
tijd lactose kristalliseert tenzij T en watergehalte beide laag zijn. Tijdens het
verstuivingsdrogen treedt geen lactosekristallisatie op en dat geeft nogal een groot
verschil in aw.
Bij de regeling wordt dus uitgegaan van het verband tussen watergehalte van het poeder
en de temperatuur van de uittredende drooglucht (fig.12.2)
In feite dient de verkregen Tuit (95 o C of 106 o C) te worden gezien als een richttemperatuur.
Er wordt nl. uitgegaan van de gedachte, dat een evenwicht tussen wateractiviteit
van poeder en rel.dampspanning van lucht ontstaat.

Dit evenwicht wordt in de praktijk echter niet bereikt 17 , ook niet in eventueel achter de
toren geplaatste vloeibedden.
Naast het constant houden van Tuit is regelmatig onderzoek van poeder op watergehalte,
tijdens de produktie, noodzakelijk.
Afhankelijk van dit onderzoek wordt Tuit bijgesteld. Wil men een hoger watergehalte dan
wordt de concentraat toevoer vergroot en voor een lager gehalte geldt het omgekeerde.
In het bovenstaande zijn steeds een aantal factoren constant gedacht: RV van
aangezogen lucht, omtreksnelheid van het wiel, viscositeit van het concentraat, enz.
Fig. 12.2.
17 Bij een uitgangstemperatuur van 70°C hoort een aw van 0,25. Theoretisch komt deze
waarde overéén (uit de desorptie-isotherm) met een vochtgehalte van melkpoeder van
2,5 %. In de praktijk droogt men tot 95°C, wat overéén komt met een aw van 0,07. Als er
evenwicht zou zijn tussen drooglucht en poeder, dan had het poeder een watergehalte
van < 1%. In de praktijk is dat ca. 3%.

In fig.12.3 zijn de factoren gegeven, die in hun algemeenheid van invloed zijn op het
watergehalte van melkpoeder.
In de figuur kan steeds 1 factor worden gevarieerd (±), terwijl de overige dan constant
blijven.
Fig.12.3 Factoren, die van invloed zijn op het watergehalte van melkpoeder.
xxx Vaak hanteert men ook wel de volgende vuistregel:
ΔTu = 0,1 ΔTi - 5ΔW + ΔD
De interpretatie is als volgt:
• Als men Ti 10°C hoger neemt moet men Tu globaal 1°C hoger nemen om
het watergehalte constant te houden.
• Als men het percentage water in het poeder W 1 hoger wil hebben moet
men Tu 5°C lager nemen (de factor 5 geldt echter alleen voor ondermelk,
en dan nog globaal).
• Als het percentage droge stof in het concentraat D 1 hoger is, moet men
Tu heel globaal 1°C hoger nemen. De verklaring hiervoor is dat de
gemiddelde druppelgrootte toeneemt met het droge-stofgehalte van het
concentraat, waardoor het verschil tussen watergehalte en
evenwichtswatergehalte van het poeder toeneemt, zodat we tot een lagere
aw van de lucht moeten drogen.xxx

Drie ervaringen uit de praktijk 18
• Bij een droger werd het vochtgehalte van het poeder gecontroleerd door eens
per uur een monster door het lab te laten onderzoeken. Vanaf een gegeven
dag was op sommige momenten de gevonden waarde extreem laag.
Aanvankelijk werd hierop gereageerd door de operators. Later werd
getwijfeld aan de juistheid omdat een nieuw monster weer een normale
waarde gaf en werden ze genegeerd. Toch waren de uitschieters wel degelijk
aanwezig. De oorzaak bleek te liggen in de periodieke omschakeling van de
beide concentraatbakjes. Hierbij kwam het eerste schot spoelwater in de af te
schakelen tank nog net in de droger terecht.
• Een droger had al sinds jaar en dag de naam 'onbestuurbaar te zijn. Het
vochtgehalte schommelde altijd ± 0,5%. Het vochtgehalte varieerde altijd en
wel met een constante cyclustijd van 10 min. Na enig speurwerk kwam naar
voren dat dit precies de cyclustijd was van het achtereenvolgens
schoonblazen van de compartimenten in de filterinstallatie. Periodiek kwam
er bij het poeder uit de droogkamer een flinke hoeveelheid fines uit het filter.
Verschil in vocht tussen deze twee fracties poeder veroorzaakte de
schommelingen in het vochtgehalte. Een eenvoudige aanpassing van de
volgorde van schoonblazen van de diverse compartimenten in de filterkast
was de oplossing.
• Bij een droger verstopte bij bepaalde produkten de sluis onder de
eindcycloon regelmatig. Het vochtgehalte van het poeder ging omhoog. Het
moment dat het vochtgehalte een sprongetje naar boven maakte, bleek
overeen te komen met het moment dat de desbetreffende sluis werd
geblokkeerd: de fijne, veel drogere fractie ontbreekt dan in de uitgaande
produktstroom.
12.1. Het regelen van het vochtgehalte van melkpoeder.
Xxx Volgens voorschrift van het Centraal Orgaan Zuivelcontrole (COZ) dient het
vochtgehalte van melkpoeder te worden vastgesteld volgens de methode omschreven in
IDF-document 26 van 1964. In principe wordt hierbij het poeder gedroogd bij 102°C tot
er geen gewichtsafname meer plaatsvindt. De totale gewichtsafname wordt dan gedeeld
door het totale gewicht van het te drogen poedermonster en dit getal is het 'vochtgehalte'.
De temperatuur van 102°C (en de spreiding van 2°C eromheen) lijkt sterk arbritair.
Enerzijds verdampt bij deze temperatuur meer dan het vrije water, dat verantwoordelijk
is voor de houdbaarheid van het poeder, maar niet het totale vocht. Anderzijds
verdampen bij deze temperatuur ook andere componenten. Het eindpunt van de droging
18 Bron: VMT 5 aug. 1993 nr 16/17.; VMT maart 1984 17 nr 6.

wordt daarom ook wel eens gedefinieerd als 'een instabiel evenwicht tussen drogen en
verbranden'.
Het resultaat van de bepaling is afhankelijk van het vochtgehalte van de omgevingslucht.
Vooral bij het afkoelen van de niet-hermetisch gesloten weegbakjes wordt
waterdamp aangetrokken door het gedroogde poeder. De verschillen van vochtgehalte
kunnen aanzienlijk zijn. Binnen ons land en in een tijdsbestek van twee weken is een
verschil van 0,3% vocht waargenomen.
Onderzoek bij zowel het Zuivelcotroleinstituut te Leusden als bij het NIZO heeft
uitgewezen dat de methode zodanig kan worden verbeterd dat wel een eenduidig
vochtgehalte kan worden verkregen. Een dergelijke methode is tot op heden niet ingevoerd.xxx
Wanneer nu in of bij de poederdrogers een infraroodadsorptie (NIR 19 )vochtmeetprincipe
(fig.12.4.) wordt toegepast (voor procesregeling), moet de methode
worden vergeleken of geijkt met de referentiemethode. Dat betekent dat bij de
onzekerheid in de in-line-methode (NIR-methode) de onzekerheid in de referentiemethode
moet worden opgeteld. Een in-line-vochtmeting, hoe nauwkeurig ook, kan dus
nooit meer zekerheid omtrent het 'echte' vochtgehalte geven dan de referentievochtbepaling
toelaat.
Fig.12.4.
MC = microcomputer; d20 = densiteit van het concentraat; P = pomp met variabel
toerental;
C = cycloon
19 De golflengte waarmee gemeten wordt ligt in het zogenaamde nabij-infraroodgebied: vandaar de naam
NIR-(near infrared)-methode.

Wat wel kan worden bereikt met een nauwkeurige in-line-meting is dat veranderingen in
het vochtgehalte van het geproduceerde poeder direkt, snel en heel nauwkeurig worden
gevolgd.
Operators moeten met hun vakkennis, met het procesregelsysteem en met de in-linevochtinformatie
de produktie op een zeker niveau houden. Het laboratorium moet met
hun technieken zorgen dat het niveau overeenkomt met het niveau van de regelgevende
en controlerende instantie (bedrijfsleiding, klant of Zuivelcontrole-instituut).
In line vochtmeting van vrij vocht gebaseerd op REV heeft beperkte
toepassingsmogelijkheden.
ΔTlu = C1Δds + C2Δxp
Tlu = temperatuur van de uitgaande lucht
Δds = de variatie in drogestofgehalte van het concentraat.
Δxp = de variatie in vochtgehalte van het poeder.
C1 en C2 zijn constanten. Deze zijn verschillend per installatie en per soort produkt met
de daarbij behorende procesvoering.
Een densiteitsmeter meet de dichtheidsverandering van het concentraat en via een
microcomputer wordt vooraf de ingestelde waarde van de uitlaattemperatuur gewijzigd,
hetgeen een aanpassing van de concentraatstroom tot gevolg heeft.
Deze aanpassing kan echter nooit volledig exact zijn zodat het uiteindelijke effect
gecontroleerd en eventueel gecorrigeerd moet worden. Hiervoor wordt een
infraroodvochtmeter toegepast. Indien het ge,eten vochtgehalte van de gewenste waarde
afwijkt resulteert dit alsnog in een extra verstelling van de uitlaattemperatuur door de
microcomputer.

13. TWEE FASEN DROGINGFout! Bladwijzer niet gedefinieerd.
Bij 2-traps-of 2-fasen droging vindt de droging van het concentraat in 2 trappen plaats
(fig.13.1.)
Fig.13.1. Schematisiche voorstelling van 2-fasen droging.
Verstuivingsdrogen is relatief duur, onder meer aan energie.
Men kan het rendement proberen op te voeren door verder in te dikken vóór het
verstuiven en door een hogere lucht-inlaattemperatuur toe te passen. maar dan krijgt men
spoedig hittebeschadiging van het produkt.
Een alternatief is om het nog niet geheel droge poeder van de lucht te scheiden en buiten
de toren na te drogen.
Men kan dan de uitlaattemperatuur van de lucht lager kiezen en daardoor ook de
inlaattemperatuur hoger maken zonder dat de hittebeschadiging toeneemt.
Bovendien kan men meer concentraat per uur verstuiven (Tabel 13.1.).
Men droogt het poeder na in een wervelbeddroger. Om het poeder goed te fluidiseren
moet men de droger laten trillen.
In een verstuivingsdroger is de aanvankelijke luchttemperatuur hoog en de verblijfsduur
kort (enkele seconden).
In een wevelbeddroger is de luchtinlaattemperatuur relatief laag (bijvoorbeeld 130°C),
wordt weinig lucht gebruikt en is de verblijfstijd veel langer (verscheidene minuten),
waardoor deze apparatuur veel geschikter is om na te drogen.

Tabel 13.1.
Ondermelkconcentraat van 48 % droge stof. Het watergehalte van het poeder is 3,5 %.
Fout! Bladwijzer niet
gedefinieerd.Trappen
1 2
Inlaattemp. toren 200°C 250°C
Uitlaattemp. 94 87
aw uitlaatlucht toren 0.09 0,17
Totaal warmteverbruik kJ/kg
water
4330 3610
Capaciteit kg poeder per uur 1300 2040
De 1 o fase van het proces geschiedt in een toren, waarbij met een lage uitlaattemperatuur
(70-75 o C) het poeder tot een watergehalte van 5...7 % wordt gedroogd. Het poeder is dan
nog vochtig.
Voor de nadroging, tot het uiteindelijke lage watergehalte, en de koeling, worden de
vloeibedden gebruikt, die worden geschud of getrild om de fluidisatie te bevorderen.
Deze procesvoering wordt t.o.v. een 1-fase droging gekenmerkt door:
♦ een langere droogtijd (toren + vloeibedden ca 2-5 min.).
♦ een lage uitlaattemperatuur in de toren (70-75°C).
♦ een voor de deeltjes minder geforceerd- en meer ontspannen droogproces.
Het gevolg is:
♦ betere oploseigenschappen van het poeder (o.a. grotere gemiddelde -
deeltjesdichtheid, geringer vacuolen volume, lager vrij vetgehalte, relatief weinig
fines).
♦ beter toren-rendement.
♦ een beter rendement van het gehele drooggebeuren.
Het warmterendement is hoger (20%) en de capaciteit groter (57 %), waar de
investeringskosten voor de wervelbeddroger tegenover staan.
Slechts 5 % van de warmte wordt bij het nadrogen verbruikt.

Met een wervelbed kan men nog meer. Het is al heel eenvoudig om een koelsectie toe te
voegen.
Het wordt ook gebruikt om de poederdeeltjes te doen agglomoreren. Dit is vooral
gewenst omdat een fijn poeder heel lastig wil oplossen in koud water.
Vandaar dat men veelal een grof poeder probeert te maken. In een wervelbed botsen de
poederdeeltjes nogal hevig tegen elkaar aan waardoor ze agglomoreren indien ze nog
vochtig genoeg zijn.
Vaak wordt de luchtsnelheid in het wervelbed zo gekozen dat de kleinste poederdeeltjes
(die al erg droog waren en dus slecht wilden agglomoreren) daaraan ontsnappen; die
voert men terug in de toren, waar ze in de sproeinevel worden teruggevoerd wat tot
agglomoratie met de drogende druppels leidt.
Gedurende de laatste jaren zijn er enkele ontwikkelingen waarbij als het ware tweetrapsdrogen
in één droogtoren wordt uitgevoerd.
Men kan de omstandigheden zo maken dat onder in de toren een langer verblijvend, vrij
geconcentreerde min of meer gefluidiseerde massa poeder aanwezig is, waar men
afzonderlijk drooglucht door blaast (fig.13.2).
Fig.13.2.

13.1 MEER FASE DROGING
A. Sproeidrogers met geïntegreerd fluid-bed.
In de zuivel wordt verreweg het meest met één- en tweefasen drogers gewerkt.
De meerfasendrogers (Multi Stage Dryer) vertegenwoordigen een nieuwe generatie
drogers.
In de zuivel wordt pas van een MSD gesproken als deze het kenmerk heeft, dat het eerste
droogbed niet na, maar in de droogtoren is aangebracht in de vorm van een gefluidiseerd
bed.
Een uitzondering hierop is de Filtermat.
De derde fase van de MSD komt volledig overeen met de tweede fase van de
tweetrapsdroger.
Fig.13.1.1. Schema van de meerfasendroger. 1:hoge drukpomp; 2: nozzle; 3A: eerste
droogfase; 3B: tweede droogfase in de droogkamer met geïntegreerd werveldbed; 3C:
derde droogfase in schudbed; 4A en 4B: cyclonen voor scheiding va lucht en product.

Tabel 13.1.1.
Procescondities waarbij ondermelkpoeder kan worden gedroogd in de meerfasendroger
(indicatief).
Fout! Bladwijzer niet
gedefinieerd.Concentr
aat
Hoofdlucht
-----------------
Statische wervelbed
-----------------------
Schudbedsectie 1
Schudbedsectie 2
Tabel 13.1.2.
Vochtgehalte.
Fout! Bladwijzer niet
gedefinieerd.Concentra
at
Eerste droogfase 3A
Statische wervelbed
Wervelbeddroger
temperatuur
ingangstemp.
uitgangstemp.
--------------
luchttemp.
poedertemp.
--------------
luchttemp.
luchttemp.
50 % water
10 - 15 % water
3 - 7 % water
2,5 - 4 % water
67 o C
225 o C
67 o C
--------------------------
110 o C
62 o C
--------------------------
93 o C
15 o C
In de eerste droogfase boven in de droogkamer (3A) wordt het geconcentreerde produkt
(50% d.s.) gedroogd tot het een vochtgehalte heeft van ca. 10 - 15 %.
Vervolgens worden lucht en poeder gescheiden; het grootste deel van de natte poeder
komt op het interne, statische wervelbed (3B) terecht, waar het met een tweede
hoeveelheid droge, warme lucht verder wordt gedroogd tot het een vochtgehalte van 3 -
7 % heeft (tweede droogfase).
De fijnste deeltjes, die samen met de uitgaande lucht aan de bovenkant van de toren zijn
afgevoerd, worden door middel van twee cyclonen (4A en 4B) van de lucht afgescheiden
en teruggevoerd in de droogkamer ter hoogte van het interne statische wervelbed (3B).
Op het externe schudbed (3C) wordt het produkt met een derde luchtstroom gedroogd tot
het poeder het gewenste eindvochtgehalte heeft en vervolgens met een vierde
luchtstroom (3C) gekoeld tot een temperatuur beneden 30 o C.
Het voordeel van een MSD boven een tweefasendroger is dat het vochtgehalte na de
eerste droogfase hoger kan zijn.

Een tweefasendroger levert meestal al vervuilingsproblemen op als het vochtgehalte
meer dan 6% bedraagt.
Bij de MSD kan dit vochtgehalte verhoogd worden tot 10 - 15 %.
Het hogere vochtgehalte is mogelijk doordat het plakkerige poeder wordt opgevangen in
het gefluidiseerde bed.
Door de intense menging en betrekkelijke snelle nadroging in dit bed treden er geen
aankoekingsproblemen op.
De uitlaattemperatuur is bij eenzelfde inlaattemperatuur lager.
Omdat de diffulsiesnelheid binnen het drogende deeltje bij hoger vochtgehaltes veel
groter is en het poeder een hogere vochtgehalte heeft na de eerste fase kan een hogere
inlaattemperatuur gekozen worden bij eenzelfde hittebelasting van het poeder.
Bij de MSD-droger treedt een sterkere agglomeratie van poederdeeltjes op, (nog meer)
dan in een tweefasendroger.
De MSD-drogers hebben een lager energieverbruik vergeleken met één- of
tweefasendrogers.
Fig. 13.1.2. Anhydro en Niro 3-trapsdrogers.

B. De Filtermat verstuivingsdrooginstallatie.
Het maken van zeer moeilijke te drogen poeders kan in deze installatie worden gedaan
doordat het halfdroge produkt op een bewegende band valt en continu wordt verwijderd
door de bewegende band, zonder gebruik van lucht als transportmiddel.
De Filtermat is met name ontworpen om ongewenste afzettingen te vermijden.
Eén van de meest belangrijke punten in dit opzicht is de afwezigheid van elke
circulerende luchtbeweging.
Alle lucht die in de Filtermat komt verkeert in een laminaire stromingstoestand,
waardoor het risico van ongewenste poederaanhechtingen grotendeels wordt
weggenomen.
Fig. 13.1.3
De Filtermat verstuivingsdrooginstallatie.
Eerste droogfase
De verstuiving van het te drogen concentraat gebeurt door middel van drukverstuiving
met nozzles die boven in de eerste droogkamer zijn geplaatst (I).
De drooglucht komt via een luchtverdeler, die voor een laminaire luchtstroom zorgt, in
de eerste droogkamer en wel zodanig, dat elke mogelijkheid van ongewenste
terugstroom is uitgesloten.
Het aantal druknozzles is afhankelijk van de grootte van de droger.

Voor een goede gecontroleerde gelijkmatige droging is een efficiënte menging van
drooglucht met het verstoven concentraat belangrijk. In de Filtermat drooginstallatie
wordt dit bereikt door ook rond elke druknozzle drooglucht toe te voeren
Wanneer het concentraat in de drooglucht wordt verstoven zal het oppervlaktewater
praktisch onmiddelijk verdampen. Het water binnenin de deeltjes zal beginnen te
migreren naar het oppervlak, waar een voortdurende verdamping plaats vindt.
Aldus blijft daar een lage produkttemperatuur gehandhaafd.
De verblijftijd in deze eerste fase van het droogproces is kort, gemiddeld niet meer dan 7
à 8 sec.
Tweede droogfase
Het poeder, dat afhankelijk van het te drogen produkt nog 10 à 20 % vocht bevat, komt
na de eerste droogfase op de bewegende band. De van polyester geweven band laat
drooglucht door, terwijl het poeder op de band achter blijft.
Poeder met een hoog vochtgehalte leent zich uitstekend voor agglomeraatvorming.
Terwijl het poeder een poreuze laag op de band vormt, vindt nog steeds verdamping
plaats.
Deze tweede droogfase op de band in de eerste droogkamer is kenmerkend voor de
Filtermat drooginstallatie en is een zogenaamde passagedroging. het poeder zelf beweegt
niet, doch de drooglucht wordt met een vrij hoge snelheid langs de dan halfdroge
poederdeeltjes geleid.
Slechts 1 - 4% van de totale poederhoeveelheid wordt door de drooglucht meegenomen
en vervolgens afgescheiden met behulp van cyclonen.
Het is mogelijk om met een hoge relatieve vochtigeheid van de uitgaande lucht te
werken, dankzij de zeer lage poederbeladingsgraad van de uittredende drooglucht. Dit
betekent een aanzienlijke betere warmte-efficiëncy van het droogproces omdat de
uittredetemperatuur aanmerkelijk lager is dan bij andere drogertypen.
Derde droogfase
Na de tweede droogfase die, zoals vermeld, plaats vindt terwijl het poeder op de band
over de bodem van de droogkamer wordt getransporteerd, komt het poeder met een
vochtgehalte van ca. 12 % in een verblijfskamer, zodat het, zoasl voor sommige poeders
is vereist, zich eventueel kan stabiliseren of een door en door poreuze structuur
verkrijgen.
Het vochtgehalte is dan nog hoog genoeg om dit toe te laten.
Het vochtgehalte is echter wel zo laag, dat er geen enkele risico voor achteruitgang van
de poederkwaliteit door de dan heersende temperatuur/vocht verhouding bestaat.
Vanuit de verblijfskamer wordt het poeder naar de derde droogfase (III) gevoerd waar de
droging wordt beëindigd met behulp van drooglucht met een lage temperatuur.
De laatste fase is tevens een koelfase waar het poeder tot de gewenste temperatuur wordt
gekoeld.

Het poeder verlaat de Filtermat driefasendroger in de vorm van grote agglomeraten en
wordt met behulp van aangepaste zeefsystemen op de gewenste deeltjesgrootte en
poederstruktuur gebracht.
Toepassingsmogelijkheden van de Filtermat, Damrow Co, Fond de Lac, Wisconsin USA.
Wanneer men poeder maakt met een hoog vetgehalte (meer dan 40% vet), kan een
conventionele droger alleen werken als éénfase drooginstallatie; het droogproces moet
worden voltooid in de droogkamer en nadien moet het produkt worden gekoeld in een
fluid-bed.
Het voordeel van een tweefasen droogproces in vergelijking met een éénfasedroging, ligt
in een vermindering van het energieverbruik met ca. 25%.
Men verliest in conventionele drooginstallaties deze besparing bij het produceren van
vette poeders, maar niet in een Filtermat installatie.
De Filtermat kan echter alleen werken als een driefasen droger.
De Filtermat is in staat om praktisch alle produkten te drogen, die kunnen worden
verstoven via drukverstuivers.
Droogcurve
Het drogen van verstoven concentraat zal in elk type droger gebeuren volgens de
schematische curve in fig. 13.1.4 doch in de Filtermat zijn de drie droogfasen gescheiden
en kunnen individueel worden gecontroleerd.
Fig. 13.1.4

13.2. Schuimdrogen.
Schuimdrogen (Stork) is een uitstekende methode om droge produkten te produceren
met een lage bulkdensiteit. Het procedé kan toegepast worden als alternatief, of in
combinatie met agglomeratie techniek.
Toepassingen zijn: vet verrijkte melkpoeders (creamers); koffie en suiker vervangers;
lactose poeders; zetmeel poeders.
Bij het schuim-sproei-droog proces wordt een gas geïnjecteerd in het concentraat,
meestal tussen de hoge druk voedingspomp en de sproeinozzles (fig 13.2.1.)
Fig.13.2.1.
Bij het wegvallen van de druk in de nozzles expanderen de druppels tot holle deeltjes
met een lage dichtheid en een vergroot grensoppervlak. De deeltjes zijn opgeblazen en
hol.
Een bijkomend voordeel van schuimdrogen is de snelle waterverdamping uit de druppels.
Bij voorkeur dient men een gas te nemen welke als vloeistof is te verpompen, en
onschadelijk is voor het produkt. Meestal kiest men CO2.
Schuimdrogen kan gecombineerd worden met het terugvoeren van de fines als droge
bestanddeel om een 'free flowing' geagglomoreerd produkt te maken met de gewenste
bulkdesiteit.

I.p.v. fines kan ook een andere droge bestanddeel toegepast worden. Dit kan nodig zijn
als het bestanddeel slecht oplost in het concentraat, of in oplossing 'plakkerigheid' geeft
in het poeder. De stof is beter als kristallijne stof in de toren te blazen.
13.1. Meer Fasen Droging.
A. Sproeidrogers met geïntegreerd fluid-bed.
In de zuivel wordt verreweg het meest met één- en tweefasen drogers gewerkt.
De meerfasendrogers (Multi Stage Dryer) vertegenwoordigen een nieuwe generatie
drogers.
In de zuivel wordt pas van een MSD gesproken als deze het kenmerk heeft, dat het eerste
droogbed niet na, maar in de droogtoren is aangebracht in de vorm van een gefluidiseerd
bed.
Een uitzondering hierop is de Filtermat.

De derde fase van de MSD komt volledig overeen met de tweede fase van de
tweetrapsdroger.
Fig. 13.1.1. Schema van de meerfasendroger.
Tabel 13.1.1.
Procescondities waarbij ondermelkpoeder kan worden gedroogd in de meerfasendroger
(indicatief).
+-----------------------------------------------+
¦Concentraat temperatuur 67°C ¦
¦Hoofdlucht ingangstemp. 225°C ¦
¦ uitgangstemp. 67°C ¦
¦Statisch wervelbed luchttemp. 110°C ¦
¦ poedertemp. 62°C ¦
¦Schudbedsectie 1 luchttemp. 93°C ¦
¦ ,, ,, 2 luchttemp. 15°C ¦
¦ ¦
+-----------------------------------------------+
Tabel 13.1.2.
Vochtgehalte.
+--------------------------------------+
¦Concentraat 50 % water ¦
¦Eerste droogfase 3A 10 - 15 % water ¦
¦Statisch wervelbed 3 - 7 % water ¦
¦Wervelbeddroger 2,5 - 4 % water ¦
+--------------------------------------+

In de eerste droogfase boven in de droogkamer (3A) wordt het geconcentreerde produkt
(50% d.s.) gedroogd tot het een vochtgehalte heeft van ca. 10 - 15 %.
Vervolgens worden lucht en poeder gescheiden; het grootste deel van de natte poeder
komt op het interne, statische wervelbed (3B) terecht, waar het met een tweede
hoeveelheid droge, warme lucht verder wordt gedroogd tot het een vochtgehalte van 3 -
7 % heeft (tweede droogfase).
De fijnste deeltjes, die samen met de uitgaande lucht aan de bovenkant van de toren zijn
afgevoerd, worden door middel van twee cyclonen (4A en 4B) van de lucht afgescheiden
en teruggevoerd in de droogkamer ter hoogte van het interne statische wervelbed (3B).
Op het externe schudbed (3C) wordt het produkt met een derde luchtstroom gedroogd tot
het poeder het gewenste eindvochtgehalte heeft en vervolgens met een vierde
luchtstroom (3C) gekoeld tot een temperatuur beneden 30°C.
Het voordeel van een MSD boven een tweefasendroger is dat het vochtgehalte na de
eerste droogfase hoger kan zijn.
Een tweefasendroger levert meestal al vervuilingsproblemen als het vochtgehalte meer
dan 6 % bedraagt.
Bij de MSD kan dit vochtgehalte verhoogd worden tot 10 - 15 %.
Het hogere vochtgehalte is mogelijk doordat het plakkerige poeder wordt opgevangen in
het gefluidiseerde bed.
Door de intense menging en betrekkelijke snelle nadroging in dit bed treden er geen
aankoekingsproblemen op.
De uitlaattemperatuur is bij eenzelfde inlaattemperatuur lager.
Omdat de diffusiesnelheid binnen het drogende deeltje bij hogere vochtgehaltes veel
groter is en het poeder een hoger vochtgehalte heeft na de eerste fase kan een hogere
inlaattemperatuur gekozen worden bij eenzelfde hittebelasting van het poeder.
Bij de MSD-droger treedt een sterkere agglomeratie van poederdeeltjes op, nog meer
dan in een tweefasendroger.
De MSD-drogers hebben een lager energieverbruik vergeleken met één- of
tweefasendrogers.
Fig 13.1.2. Anhydro en Niro 3-trapsdrogers.

B. De Filtermat verstuivingsdrooginstallatie.

Het maken van zeer moeilijk te drogen poeders kan in deze installatie worden gedaan
doordat het halfdroge produkt op een bewegende band valt en continu wordt verwijderd
door de bewegende band, zonder gebruik van lucht als transportmiddel.
De Filtermat is met name ontworpen om ongewenste afzettingen te vermijden.
Eén van de meest belangrijke punten in dit opzicht is de afwezigheid van elke
circulerende luchtbeweging.
Alle lucht die in de Filtermat komt verkeert in een laminaire stromingstoestand,
waardoor het risico van ongewenste poederaanhechtingen grotendeels wordt
weggenomen.
Fig. 13.1.3.
De Filtermat verstuivingsdrooginstallatie.
Eerste droogfase.
De verstuiving van het te drogen concentraat gebeurt door middel van drukverstuiving
met nozzles die boven in de eerste droogkamer zijn geplaatst (I).
De drooglucht komt via een luchtverdeler, die voor een laminaire luchtstroom zorgt, in
de eerste droogkamer en wel zodanig, dat elke mogelijkheid van ongewenste
terugstroom is uitgesloten.
Het aantal druknozzles is afhankelijk van de grootte van de droger.
Voor een goede gecontroleerde gelijkmatige droging is een efficiënte menging van
drooglucht met het verstoven concentraat belangrijk. In de Filtermat drooginstallatie
wordt dit bereikt door ook rond elke druknozzle drooglucht toe te voeren.
Wanneer het concentraat in de drooglucht wordt verstoven zal het oppervlaktewater
praktisch onmiddellijk verdampen. Het water binnenin de deeltjes zal beginnen te
migreren naar het oppervlak, waar een voortdurende verdamping plaats vindt.
Aldus blijft daar een lage produktemperatuur gehandhaafd.

De verblijftijd in deze eerste fase van het droogproces is kort, gemiddeld niet meer dan 7
à 8 sec.
Tweede droogfase.
Het poeder, dat afhankelijk van het te drogen produkt nog 10 à 20 % vocht bevat, komt
na de eerste droogfase op de bewegende band. De van polyester geweven band laat
drooglucht door, terwijl het poeder op de band achter blijft.
Poeder met een hoog vochtgehalte leent zich uitstekend voor agglomeraatvorming.
Terwijl het poeder een poreuze laag op de band vormt, vindt nog steeds verdamping
plaats.
Deze tweede droogfase op de band in de eerste droogkamer is kenmerkend voor de
Filtermat drooginstallatie en is een zogenaamde passagedroging. Het poeder zelf
beweegt niet, doch de drooglucht wordt met een vrij hoge snelheid langs de dan
halfdroge poederdeeltjes geleid.
Slechts 1 - 4% van de totale poederhoeveelheid wordt door de drooglucht meegenomen
en vervolgens afgescheiden met behulp van cyclonen.
Het is mogelijk om met een hoge relatieve vochtigheid van de uitgaande lucht te werken,
dankzij de zeer lage poederbeladingsgraad van de uittredende drooglucht. Dit betekent
een aanzienlijk betere warmte-efficiëncy van het droogproces, omdat de
uittredetemperatuur aanmerkelijk lager is dan bij andere drogertypen.
Derde droogfase.
Na de tweede droogfase die, zoals vermeld, plaats vindt terwijl het poeder op de band
over de bodem van de droogkamer wordt getransporteerd, komt het poeder met een
vochtgehalte van ca. 12 % in een verblijfskamer, zodat het, zoals voor sommige poeders
mis vereist, zich eventueel kan stabiliseren of een door en door poreuze structuur
verkrijgen.
Het vochtgehalte is dan nog hoog genoeg om dit toe te laten.
Het vochtgehalte is echter wel reeds zo laag, dat er geen enkel risico voor achteruitgang
van de poederkwaliteit door de dan heersende temperatuur/vocht verhouding bestaat.
Vanuit de verblijfskamer wordt het poeder naar de derde droogfase (III) gevoerd waar de
droging wordt beëindigd met behulp van drooglucht met een lage temperatuur.
De laatste fase is tevens een koelfase waar het poeder tot de gewenste temperatuur wordt
gekoeld.
Het poeder verlaat de Filtermat driefasendroger in de vorm van grote agglomeraten en
wordt met behulp van aangepaste zeefsystemen op de gewenste deeltjesgrootte en
poederstruktuur gebracht.
Toepassingsmogelijkheden van de Filtermat, Damrow Co, Fond du Lac, Wisconsin USA.
Wanneer men poeder maakt met een hoog vetgehalte (meer dan 40% vet), kan een
coventionele droger alleen werken als éénfase drooginstallatie; het droogproces moet

worden voltooid in de droogkamer en nadien moet het produkt worden gekoeld in een
fluid-bed.
Het voordeel van een tweefasen droogproces in vergelijking met een ééfasedroging, ligt
in een vermindering van het energieverbruik met ca. 25%.
Men verliest in conventionele drooginstallaties deze besparing bij het produceren van
vette poeders, maar niet in een Filtermat installatie.
De Filtermat kan echter alleen werken als een driefasen droger.
De Filtermat is in staat om praktisch alle produkten te drogen, die kunnen worden
verstoven via drukverstuivers.
Droogcurve.
Het drogen van verstoven concentraat zal in elk type droger gebeuren volgens de
schematische curve in fig 13.1.4. doch in de Filtermat zijn de drie droogfasen gescheiden
en kunnen individueel worden gecontroleerd.

14. DE BEREIDING VAN INSTANT POEDER
"Gewoon" poeder lost i.t.t. instant poeder niet gemakkelijk in water op. Voor verwerking
in de industrie behoeft dit niet een nadeel te zijn. Wanneer melkpoeder echter in de
huishouding wordt gebruikt voor drinkmelkbereiding of wanneer het wordt gebruikt in
automaten is een instant kwaliteit vereist.
Instant melkpoeder (vol of mager) moet, nadat het op het wateroppervlak is uitgestrooid,
in korte tijd onder licht roeren volledig oplossen, zonder dat daarbij kluitjesvorming optreedt.
Fig.14.1. toont schematisch een "tradionele" installatie.
Het kamer- of torenpoeder (de grovere en zwaardere deeltjes) worden met
transport-koellucht naar de eind- of aftapcycloon gevoerd en tevens worden de fines uit
de hoofdcyclonen met het kamerpoeder verenigd.
Met installaties van dit type kan geen instant kwaliteit worden gemaakt.
Over het algemeen hebben grovere deeltjes betere oploseigenschappen dan fines.
Door pneumatisch transport treedt een vergruizend en slijpend effekt op en dit leidt in dit
soort installaties tot meer fijn poeder en bij vol poeder tevens tot een hoger vrij
vetgehalte.
Fig.14.1. De bereiding van "gewoon" poeder.

In fig.14.2. wordt het kamerpoeder niet pneumatisch getransporteerd en gekoeld, maar
wordt voor de koeling een vloeibed toegepast.
De fines uit toren en vloeibed worden gerecirculeerd en in de vochtige concentraatnevel
geblazen. Dit leidt tot botsing en agglomeratie (zg.primaire agglomeratie) van droge
fines en vochtige deeltjes.
Door deze agglomeraten "voorzichtig" te koelen in een vloeibed, onstaat een poeder met
betere oploseigenschappen: zg semi-instant.
Fig. 14.2. De bereiding van semi-instant poeder.
Fig.14.3. geeft het principe van de rechtstreekse bereiding (straight-through-process) van
mager poeder en van de bereiding van het zg. basis poeder voor vol instant poeder.
Hierbij wordt de uitlaattemperatuur zodanig verlaagd (2-fasen droging), dat poeder met
een watergehalte van 5 tot 7% op de konisch van de toren valt.
Dit poeder is door het relatief hoge watergehalte nog kleverig en dit leidt tot
agglomeratenvorming op de konisch.
Om dit poeder uit de toren te verwijderen worden wel zg. air sweeps (luchtbezems)
toegepast(zie ook fig.13.2.).
Het geagglomereerde poeder wordt nagedroogd en gekoeld m.b.v. vloeibedden.
De fines uit het vloeibed en uit de toren kunnen weer aan de vochtige zone worden
toegevoerd.

Fig.14.3.
De bereiding van instant poeder met het straight through proces.
Behalve het straight through proces voor de bereiding van instant poeders, zijn er ook
rewett processen.
Hierbij wordt reeds gedroogd poeder herbevochtigd met stoom of vochtige lucht.
Hiertoe worden de deeltjes in een kamer gebracht waaraan tevens vochtige lucht wordt
toegevoerd.
De herbevochtiging is zodanig, dat de deeltjes bij botsing aan elkaar kleven en
agglomeraten vormen.
De vochtige agglomeraten worden in vloeibedden gedroogd en gekoeld.
"Gewoon" vol melkpoeder heeft slechte oplos- of reconstitutie eigenschappen. Dit wordt
veroorzaakt door de aanwezigheid van een vetfilmpje om het poederdeeltje. Het deeltje
is daardoor water afstotend en dit doet zich met name gelden wanneer het water koud is.
Een maat voor dit water afstotend gedrag is het vrij vetgehalte van het poeder.
Enige factoren zijn van invloed op het vrij vetgehalte van dit poeder, zoals:
• homogeniseren van het concentraat m.b.v. een hoge drukhomogenisator
→ lager vrij vetgehalte.
• de pasteurisatietemperatuur van het concentraat > 85 o C → hoger vrij
vetgehalte.

• hoge uitlaattemperatuur → hoger vrij vetgehalte
• slijpend effect bij pneumatisch transport of transport m.b.v. een
schroefgoot → hoger vrij vetgehalte.
Bij de bereiding van instant vol melkpoeder gaat men uit van een zg. basispoeder, dat
volgens het straight through proces wordt verkregen. Dit poeder wordt meestal daarna
tijdelijk in "tote bins" of in "big bags" opgeslagen.
Teneinde het water afstotend gedrag op te heffen volgt daarna een lecithineringsproces,
dat in fig.14.4 schematisch is voorgesteld.
Fig.14.4.
Schematische voorstelling van de bereiding van vol instant melkpoeder. (proces volgens
NIRO atomizer).
1 = silo basispoeder; 2 en 2a = fluidizer; 3 en 3a = cycloon
4 = lecithine toevoeging; 5 = dosering lecithine; 6 = verpakken na koeling.
Het basispoeder wordt vanuit silo 1 m.b.v een schroefgoot aan een trillende vloeibad
toegevoerd en het wordt hierin verwarmd en ontstoft; dit wil zeggen dat aanwezige fines
worden afgevoerd.

Bij 4 wordt een lecithine-in-boterolie-oplossing over de deeltjes verneveld. De lecithineoplossing
vloeit over het warme deeltje uit en dit krijgt een bevochtigbaar oppervlak. De
lecithine moleculen richten zich hierbij zodanig, dat het polaire gedeelte "naar buiten
steekt".
Het 2 o vloeibed zorgt voor een gelijkmatige verdeling van de lecithine-oplossing over de
deeltjes.
Vanuit 6 wordt het poeder direkt verpakt.
Het afvullen van instant poeders in bussen of sachetes, dient zodanig plaats te vinden dat
de agglomeraten niet worden beschadigd.

15. Het scheiden van poeder en lucht.
Het poeder wordt in speciale afscheiders van de lucht gescheiden.
Hiervoor worden cyclonen of ook filters gebruikt.
Filters worden tegenwoordig alleen nog gebruikt om de lucht te reinigen van
poederdeeltjes voordat de lucht de fabriek uit wordt geblazen.
Cyclonen zijn metalen afscheiders waarvan het bovenste gedeelte cilindrisch is en het
onderstuk conisch toeloopt.
De lucht met poeder treedt met grote snelheid (10 tot 15 m/s) tangentieel boven in de
cycloon en krijgt hierin een draaiende neerwaartse beweging.
Fig.15.1. Cycloon.
Door de daarbij optredende centrifugaalkracht wordt het poeder tegen de wand
geslingerd waarlangs het naar beneden glijdt.
(Op de deeltjes in een cycloon werken twee krachten, de naar buiten gerichte
centrifugaalkracht en een naar het hart gerichte meesleepkracht. Wat er met een deeltje
gebeurt hangt af van de verhouding tussen beide krachten).
Bij grote cyclonen met diameters van een meter of meer en grote capaciteit (m 3 /s)
bedraagt de relatieve centrifugaalkracht v 2 /gr ongeveer 5
In het onderste gedeelte van de cycloon gekomen gaat de neergaande beweging van de
lucht over in een opwaartse, zodat de van het poeder bevrijde lucht de cycloon centraal
aan de bovenzijde weer verlaat.
De cyclonen zijn bruikbaar voor het vangen van deeltjes > 2μ.
Vangstcijfers voor deeltjes van 2 à 5μ zijn laag, deeltjes tot 20μ worden vrijwel geheel
gevangen.

De kwaliteit van een cycloon hangt in de eerste plaats van de centrifugaalkracht af. Deze
wordt groter naarmate de toevoersnelheid groter wordt gekozen en de straal van de
cycloon kleiner is.
De radiaal naar binnen gerichte stromingskracht is afhankelijk van de hoeveelheid lucht
die wordt toegepast in verhouding tot de inhoud van de cycloon.
Deze verhouding bepaalt ook de verblijfsduur van de lucht in de cycloon.
Een grote verblijfsduur gaat gepaard met een langzame stroming van de lucht naar het
hart van de cycloon en omgekeerd.
Wanneer de verblijfsduur groot is hebben de deeltjes een lange tijd beschikbaar om te
bezinken terwijl de daarbij behorende langzame stroming van de lucht betekent dat de
meesleepkracht relatief klein is t.o.v. de centrifugaalkracht.
Beide factoren dragen er toe bij dat kleine deeltjes beter worden gevangen.
Men onderscheidt pers- en zuigcyclonen. Wordt de lucht door de cycloon geperst,
bijvoorbeeld met een ventilator welke vóór de cycloon is geplaatst dan spreekt men van
een perscycloon.
Wordt de lucht door de cycloon gezogen (ventilator achter cycloon) dan spreekt men van
een zuigcycloon. Dit laatste wordt het meest toegepast.
Onder de zuigcycloon heerst t.o.v. de omgeving een onderdruk.
De onderzijde van de cycloon dient luchtdicht te worden afgesloten.
Voor een dergelijke afsluiting maakt men gebruik van zogenaamde sluizen.
Een mechanische sluis bestaat uit een korte horizontale cilinder waarin zich een
zodanige constructie bevindt, dat er een aantal, meestal vier, practisch luchtdicht van
elkaar gescheiden ruimten worden gevormd.
Tussen de onderzijde van de cycloon en de sluis bestaat een vrije verbinding, zodat het
poeder uit de cycloon in de bovenste ruimte van de sluis kan vallen.
Doordat het lichaam in de sluis ronddraait wordt het poeder meegevoerd.
Het verlaat de sluis door de opening aan de onderzijde.

Voordat de lucht naar buiten gaat, dient de lucht zo veel mogelijk stofvrij gemaakt te
worden.
Voor de maximale poederconcentratie die na de cyclonen in de drooglucht mag worden
aangetroffen kan als vuistregel worden aangehouden: vollemelkpoeder 50 mg/m 3 ;
ondermelkpoeder 200 mg/m 3 en weipoeder 350 mg/m 3 .
Milieu-eis van 1 jan 1998 is < 10 mg per N(ormaal)m 3 ).
Men kan voor het reinigen van de lucht een natwasser (Stork) gebruiken.
Bij een natwasser wordt de lucht in een soort cycloon bevochtigd door een wasvloeistof
(water of ondermelk). In de wasvloeistof "lossen" de poederdeeltjes op en deze vloeistof
kan worden teruggeleid naar de indampers. Microbiologisch controle van de
vloeistofstroom is bij dit systeem belangrijk.
Meestal worden doekfilters gebruikt voor het afscheiden van poederdeeltjes.
Men gebruikt linnen, katoen of nylon als materiaal. De filterzakken moeten door een
automatisch werkend mechanisme regelmatig geklopt worden om het poeder van de
doekwand te kloppen. Het ontstoffen kan ook gebeuren door lucht in tegengestelde
richting door de elementen te voeren of door het poeder uit de filterzakken te zuigen
(Rotaclean poederfilter).
15.1. Warmteterugwinning.
De temperatuur van de uitlaatlucht na de cyclonen of na een doekfilter is bij bijvoorbeeld
bij toepassing van tweetrapsdroging gewoonlijk ongeveer 75°C. Het is daarom vaak
economisch iets van deze verloren warmte terug te winnen door de inkomende lucht
door middel van de uitgaande lucht voor te verwarmen. De drooglucht wordt daarbij tot
omstreeks 50°C verwarmd alvorens ze de luchtverhitter binnentreedt, hetgeen een
besparing van 15 tot 20 % van de totale warmtebehoefte betekent voor een verhitter,
waarbij de lucht door stoom wordt verhit.

Literatuur.
1. Het verstuivingsdroogproces, in het bijzonder van melk. Prof. Ir E A Vos en Ir J
J Mol; LU Wageningen.
2. Zuivelzicht 1979 71 nr 23 en nr 25
3. VMT 10 nov. 1983 1983 16 nr 23. Poederfilter met roterende ontstoffer.
4. VMT 14 nov. 1985 18nr 23 en VMT 12 dec. 1985 18 nr 25.

16. Algemene eigenschappen.
16.1. De structuur.
In de literatuur wordt onderscheid gemaakt tussen de primaire- en secondaire structuur
van poeder.
Over de primaire structuur wordt gesproken indien het microscopische uiterlijk van
poederdeeltjes of agglomoraten aan de orde is.
De typische eigenschappen van het poeder, bepaald door het systeem van dicht op elkaar
gepakte poederdeeltjes, zoals het pakvolume, het visuele uiterlijk, de stroombaarheid enz
worden toegeschreven aan de secondaire structuur van het produkt.
De deeltjesgrootteverdeling (primaire structuur) is een belangrijk gegeven bij het
karakteriseren van een produkt, daar tal van eigenschappen in belangrijke mate daardoor
worden bepaald. Bij ondermelkpoeder zijn deze eigenschappen o.a. het "stuivend "
karakter, de rulheid en de plakkerigheid, terwijl bij vollemelkpoeders ook andere
eigenschappen, zoals de oplosbaarheid en het "vrije vet"- gehalte door de deeltjesgrootte
worden beïnvloed.
Bij de beoordeling van de deeltjesgrootte van een melkpoeder moet onderscheid worden
gemaakt tussen:
♦ de deeltjesgrootte van de primaire deeltjes, zoals die onmiddellijk tijdens het
verstuivingsproces worden gevormd, en
♦ de deeltjesgrootte van de poederdeeltjes, zoals ze uiteindelijk in het produkt
aanwezig zijn, dus na een eventuele agglomeratie in de toren of in een instantizer.
Sommige poedereigenschappen, bijvoorbeeld de oplosbaarheid, worden door de grootte
van de primaire deeltjes beïnvloed, terwijl andere eigenschappen, bijvoorbeeld de
rulheid vnl. door de werkelijke grootte van de poederdeeltjes in het produkt worden
bepaald.
16.1.1. Rulheid.
Als een poeder zich gemakkelijk laat gieten (free flowing) noemen we het rul. We
kunnen de rulheid bijvoorbeeld meten door onder gestandaardiseerde omstandigheden
een bergje poeder uit te storten en dan de taludhoek α van dat bergje te meten:
→ hoe kleiner die hoek, hoe gemakkelijker het poeder stroomt, hoe ruller het dus is ←.
Een geschikte maat voor de rulheid is daarom cot α. Als het poeder niet rul is kan men
het in zekere zin plakkerig noemen: de deeltjes rollen niet gemakkelijk over elkaar. Van
daar dat ook de porositeit ε hoog zal zijn.

Tabel 16.1. Voorbeelden van de cotangens van de taludhoek α en de porositeit _ (los
gestort) van enkele poeders.
Poeder Toegevoegd cot α ε
Volle melk -- 0,45 0,74
Ondermelk -- 0,97 0,57
Instantondermelk -- 0,75 0,73
Volle melk 2% Ca3(PO4)2 1,19 0,56
Ondermelk id. 1,28 0,54
Instantondermelk id. 0,93 0,63
Volle melk 0,5 % SiO2 1,23 0,51
Het blijkt dat ondermelkpoeder ruller is dan volle melkpoeder en dat agglomeratie de
rulheid vermindert, althans bij ondermelkpoeder.
Met toenemend watergehalte van het poeder neemt de rulheid aanvankelijk wat toe,
maar bij nog hogere gehaltes (bijv. > 5%) sterk af.
De rulheid is in het algemeen wat groter bij lagere temperatuur.

Men kan de rulheid sterk verbeteren door toevoeging van sommige inerte, heel fijne
poeders, zoals SiO2, Na-Al-silikaat of Ca3(PO4)2. Zulke toevoegingen worden wel
toegepast in melkpoeder bestemd voor koffie-automaten.
16.1.2. Pakvolume/pakgewicht.
Deze grootheid is gelijk aan 1/ρb.
Het pakvolume is een kenmerk van de secondaire structuur.
Het pakvolume van melkpoeder beïnvloedt de verpakkingskosten en de vrachtkosten en
is dus een belangrijke eigenschap.
Men kan onderscheid maken tussen de volgende definities van pakvolume:
a. (Soortelijk) pakvolume: volume dat 1 gram poeder inneemt na een
voorgeschreven verdichting met behulp van een stampvolumemeter. (typen
Ledoux (Ned.) en Engelsmann (Duits), deze geven het volume in ml per 100
gram. Het pakvolume beweegt zicht tussen de 140 en 160 ml per 100 g.)
b. (Soortelijk) stortvolume: volume dat 1 gram poeder los gestort inneemt.
c. (Soortelijk) stortvolume na afvullen: volume dat 1 gram poeder inneemt nadat
het de vulinrichting is gepasseerd.
d. Soortelijk pakgewicht = bulk-density wordt weergegeven in gram poeder per
volume-eenheid (ml). Dus als g/ml.
De bulkdensity (g/ml) voor ondermelkpoeder neemt:
1. licht toe met toenemend vochtgehalte.
2. licht af met toenemende deeltjesgrootte.
3. licht toe met hogere voorverhitting van het concentraat.
4. flink af met toenemende inlaattemperatuur van de drooglucht.
5. aanzienlijk toe met het droge stofgehalte van het concentraat.
6. belangrijk toe met toenemende verstuivingsdruk.
De meeste van deze factoren beïnvloeden het pakvolume via de deeltjesgrootte verdeling
en de cohesie tussen de deeltjes. (Zie ook fig 11.10)
16.1.3. Porositeit
Nauw met de rulheid samenhangende grootheid is de porositeit ε gedefinieerd als de
volumefractie aan ruimten (poriën) tussen de poederdeeltjes.
Meestal is ε ca 0,4 - 0,75, maar ze hangt sterk af van de wijze van behandeling van het
poeder. Ze neemt sterk af als men een los gestorte hoeveelheid poeder door tikken of
trillen in laat klinken, bijvoorbeeld van 0,70 tot 0,45 voor volle melkpoeder, van 0,55 tot
0,40 voor ondermelkpoeder.
16.2. De oplossnelheid van het poeder.

Een belangrijke eigenschap van melkpoeder is het gemak waarmee het in water oplost of,
preciezer gezegd, gedispergeerd kan worden.
Als het water warm is en er een snel draaiende roermachine bij gebruikt wordt geeft het
weinig problemen, maar oplossen van poeder in koud water in de huishouding is vaak
verre van gemakkelijk.
Instant-poeder wordt gemakkelijk in koud water gedispergeerd met behulp van zachtjes
roeren.
De dispergeerbaarheid heeft niet te maken met de oplossnelheid van het poeder maar
met de snelheid waarmee water een poedermassa kan binnen dringen. De poederdeeltjes
worden daardoor afzonderlijk in het water verdeeld waarna ze kunnen oplossen.
De instant-eigenschappen hangen samen met de verschijnselen die optreden als een
hoopje poeder in of op water wordt gebracht:
♦ Het poeder moet door het water bevochtigd kunnen worden. Dat hangt af van de
randhoek (θ, gemeten in de waterige fase) van het systeem gedroogde melk,
water en lucht. Als θ < 90° is dan worden de deeltjes bevochtigd. Voor gedroogde
ondermelk is θ ≈ 20°, voor gedroogde melk ≈ 50°. Dat zou inhouden
dat water altijd door capillaire krachten in de poriën tussen de deeltjes wordt
opgezogen. In ondermelkpoeder is dat ook zo. Maar de effectieve randhoek in
een poedermassa is bijna altijd groter dan de randhoek op een glad oppervlak (de
verklaring is niet geheel duidelijk). In volle melkpoeder is θeff vaak > 90°, vooral
als het vet gedeeltelijk vast is, zodat water de poedermassa niet of slechts
plaatselijk binnendringt. De remedie is om het poederdeeltje te bedekken met een
laagje lecithine, waardoor θeff aanzienlijk wordt verlaagd.
Fig. 16.1. randhoek op een glad oppervlak.

♦ De snelheid van binnendringen van een vloeistof is evenredig aan het kwadraat
van de diameter van de poriën en omgekeerd evenredig aan de viscositeit. Hoe
kleiner de gemiddelde grootte van de poederdeeltjes en hoe groter de spreiding in
grootte (waardoor kleine deeltjes in de holten tussen de grote terecht kunnen
komen) hoe nauwer de poriën. Een gewoon (onder)melkpoeder heeft te nauwe
poriën om snel binnendringen van water mogelijk te maken.
♦ Het bovenstaande probleem wordt versterkt doordat de poriën nauwer worden.
Dit komt enerzijds doordat de poederdeeltjes door wateropname kunnen
opzwellen, anderzijds doordat de capillaire werking van het binnendringende
water half bevochtigde deeltjes naar elkaar toe trekt, vooral als θ klein is. Door
deze capillaire contractie kan de poedermassa 30 tot 50 % in volume afnemen.
♦ Het binnendringen van de waterige fase wordt verder vertraagd doordat
bestanddelen van het poeder in het water oplossen en daardoor de viscositeit
verhogen. Lactose is het voornaamste bestanddeel en ze is aanwezig in amorfe
vorm, vandaar dat ze zeer snel oplost tot een zeer visceuze massa.
♦ Door deze verschijnselen houdt het binnendringen van water snel op. Daardoor
ontstaan klontjes poeder die van binnen droog zijn en van buiten bestaan uit een
taaie laag sterk geconcentreerde melk. Zulke klonten lossen uiterst traag op.
♦ Andere eigenschappen die effect hebben op de dispergeerbaarheid zijn
bijvoorbeeld de kracht nodig om aan elkaar klevende deeltjes van elkaar te
trekken of de deeltjesdichtheid, die bepaalt of de deeltjes willen zinken.
16.2.1. de oplosbaarheid.
Van een ernstig schoonheidsgebrek mag gesproken worden wanneer melkpoeder na te
zijn opgelost vlokjes of een neerslag van niet volledig opgeloste melkbestanddelen te
zien geeft.
Voor beoordeling van melkpoeder wat betreft zijn oplosbaarheid bestaat nog geen
uniformiteit:
a. Melkpoeder wordt opgelost in water van 50°C onder schudden. De hoeveelheid
neerslag in ml die overblijft nadat 25 ml van deze poederoplossing is
gecentrifugeerd, geeft een indruk omtrent de mate van oplosbaarheid. (ZKBmethode)
b. De ADMI-methode sluit beter aan bij de praktijk van de huisvrouw/man. Men
lost het poeder op in water van 75°F (24°C). Deze methode staat bekend als
"solubility-index" en is internationaal de bekendste methode.

c. Melkpoeder wordt op gestandaardiseerde wijze met een lepel door water geroerd
dat op kamertemperatuur is gebracht. Nadat de oplossing een half uur heeft
gestaan, wordt het drogestofgehalte bepaald van het bovenste en het onderste
vijfde gedeelte van de melk. Uit deze gegevens kan worden berekend hoeveel
gram poeder onopgelost naar boven is gedreven, respectievelijk naar beneden is
gezakt. (CCF-methode).
Poeder ADMI ZKB CCF
X Y
1 0,02 0,04 0,2 0
2 0,02 0,04 2,2 0,1
3 0,04 0,07 2,1 0,1
4 0,08 0,04 1,3 0,1
5 0,10 0,04 2,6 0,3
6 0,16 0,12 1,6 0,2
7 1,1 - 2,8 0,5
8 3,4 - 0,9 0,8
Tabel 16.2.1. Enkele voorbeelden van de oplosbaarheid van vollemelkpoeders, bepaald
met verschillende methodes.
ADMI: ml sediment per 50 ml gereconstitueerde melk; oplossen bij 24°C,
intensief roeren; centrifugeren.
ZKB: als ADMI, maar bij 50°C en minder intensief roeren.
CCF: in g per 30 g poeder; oplossen bij 20°C, zacht roeren; x is overmaat
droge stof in bovenste laag, y idem in onderste laag.
16.2.2. reconstitutie-eigenschappen.
Het gemak waarmede melkpoeder zich weer tot melk laat verwerken is een belangrijke
eigenschap. Deze eigenschap wordt meestal het reconstitutiegedrag van het produkt
genoemd.
Instant.
Om het poeder instant-eigenschappen te geven moet men het laten agglomoreren en
zorgen dat er weinig fijne deeltjes overblijven. De agglomoraten moeten bovendien zo
sterk zijn dat ze niet gemakkelijk weer uitéén vallen als het poeder aan uitwendige
krachten wordt blootgesteld, zoals gedurende verpakken en transport. Deze
eigenschappen hangen af van de omstandigheden in de wervelbeddroger.
Daarenboven moet men volle-melkpoeder lecithineren.

Een werkgroep van de Internationale Zuivelbond (IDF) heeft een voorschrift opgesteld
voor de beoordeling van de instanteigenschappen van zowel mager- als vollemelkpoeder.
De beoordeling is voornamelijk gebaseerd op de oplossnelheid van de poeders: in vrij
korte tijd moet 90 tot 95 % van het poeder zijn opgelost (10 tot 5 % van de
poederdeeltjes zijn uitgezeefd door een zeef van 150 μm).
16.3. ander eigenschappen.
Allerlei eigenschappen of kwaliteitskenmerken van melkpoeder kunnen sterk beïnvloed
worden door de wijze van bereiden.
16.3.1. smaak.
De smaakgewaarwording van melkpoeder is te omschrijven als zoet met een zilte
achtergrond.
Naarmate het produkt meer vet gaat bevatten wordt de smaak voller en wordt vooral de
zilte smaakgewording minder.
Na reconstitutie van melkpoeder tot melk dient de geur en smaak overeen te komen met
die van verse gepasteuriseerde melk.
Veel melkpoeder heeft een kooksmaak of sterilisatiesmaak, die globaal voortkomt uit de
smaakcomponenten die bij voorverhitten en eventueel bij indampen zijn gevormd.
Bij het drogen zijn de omstandigheden meestal niet zodanig dat smaakafwijkingen
worden veroorzaakt. Integendeel, vluchtige sulfhydrylverbindingen, met name H2S,
worden grotendeels verwijderd. Vandaar dat de kooksmaak in melkpoeder vooral
voortkomt uit methylketonen en lactonen die door verhitting van het vet ontstaan (en dus
nagenoeg afwezig in ondermelkpoeder) en uit Maillardreakties.
Treedt deze verhittingssmaak evenwel te sterk op de voorgrond dan moet dit als gebrek
worden beschouwd. In dat geval wordt dit gebrek schroeismaak genoemd.
Een ander smaakgebrek dat in verse poeder kan worden waargenomen is ranzig of zepig.
De smaakkomponenten, de vrije vetzuren, welke voor dit gebrek verantwoordelijk zijn,
ontstaan na hydrolyse van het vet onder invloed van het enzym lipase (melklipase of
bacterieel lipase).
16.3.1.1. de smaak van melkpoeder na opslag.
De smaakafwijkingen welke kunnen optreden bij opslag van melkpoeder zijn
voornamelijk de volgende:
♦ ouds of lijmig
♦ talkig.

Het gebrek ouds of lijmig wordt in hoofdzaak waargenomen bij ondermelkpoeder. Het
gebrek en de afwijkende smaakkomponenten zijn een gevolg van een reactie tussen eiwit
en reducerende groepen van lactose (Maillardreakties).
De voornaamste component is o-amino-acetofoon. Sterke Maillardering gaat gepaard
met onoplosbaar worden van eiwit.
Tabel 16.3.1.1.
Opslag temp °C 3,0 % vocht lijmig
na .. dagen
5,0 % vocht lijmig
na .. dagen
20° 500 410 115
28,5° 370 290 12
37° 240 145 2
7,6 % vocht lijmig
na .. dagen
Het gebrek talkig in melkpoeder is het gevolg van oxydatie van het aanwezige vet.
Bijgevolg treft men dit gebrek in hoofdzaak aan in vollemelkpoeders.
De chemische processen, zoals hydrolyse, oxydatie, decarboxylering, welke in het
melkvet kunnen optreden produceren tal van vluchtige verbindingen welke tot het
gebrek talkig bijdragen: aldehyden, alcoholen, ketonen, lactonen, esters en vluchtige
vetzuren.
Het gebrek talkig in melkpoeder kan worden voorkomen of althans de houdbaarheid van
het poeder kan worden verbeterd door de melk een voldoende voorverhitting te geven
(één of enkele minuten op 85 - 95°C).
De tweede technologische maatregel bestaat uit het verpakken van melkpoeder onder N2
en CO2.
Wil deze maatregel doeltreffend zijn, dan dient het restzuurstofgehalte in de verpakking
in ieder geval lager dan 3% te zijn.
Voor het bereiken van dergelijke lage zuurstofgehaltes dient het poeder tweemaal gegast
te worden met een tussentijd van 1 of 2 weken, teneinde tevens de interne lucht in de
poederdeeltjes door het inert gas te laten vervangen.
Een derde maatregel ter vertraging van het optreden van oxydatiegebreken in vetbevattende
melkpoeder bestaat uit de toevoeging van antioxydanten bij de bereiding.

16.3.2. De voedingswaarde van verstuivingsmelkpoeder.
De verliezen welke aan voedingswaarde bij de bereiding van verstuivingsmelkpoeders
optreden zijn slechts van beperkte betekenis.
Van de essentiële aminozuren, welke in melkprodukten aanwezig zijn, wordt lysine,
hoewel in overmaat aanwezig, als criterium gebruikt voor een eventuele reductie van de
voedingswaarde a.g.v. de bereiding.
Lysine blijkt nl. het meest gevoelig te zijn voor tempera-
tuursinvloeden. Lysineverlies werd bij de bereiding van verstuivingspoeder noch bij
"low-heat"-typen, noch bij "high-heat"-typen waargenomen.
Ook de verliezen aan vitaminen, welke bij de bereiding van verstuivingsmelkpoeders
optreden zijn beperkt.
Tabel 16.3.2. Verliezen van vitamines bij de melkpoederbereiding.
Thiamine (B2) verlies 10 %
vit. B12 verlies 20 %
vit. C verlies 20 %
Biotine verlies 10 %
vit. A verlies nihil
vit. D verlies nihil
Daar de vitaminen A en D vetoplosbaar zijn is ondermelkpoeder arm aan deze vitaminen.
Wanneer ondermelkpoeder voor menselijke consumptie wordt gebruikt, bijvoorbeeld in
het kader van voedselhulpprogramma's, is het uit voedingsoogpunt noodzakelijk dat het
poeder met de vitaminen A en D wordt verrijkt.
De dosering van deze vitaminen kan plaats vinden tijdens de bereiding (b.v. aan de melk)
of door menging in het gerede produkt.
Veelal wordt de eis gesteld dat bij een opslag, gedurende 6 maanden bij 30°C het gehalte
aan vit. A en D ongewijzigd blijft.
Verlies aan vitamine A in gevitamineerd mager melkpoeder vindt plaats door autoxidatie.
Dit treedt vooral op als het vitaminpreparaat wordt opgelost in olie en dan in de
ondermelk wordt geëmulgeerd voor het verstuiven.
Droog toegevoegde preparaten zijn vaak stabieler dan die aan de melk toegevoegd, maar
het is erg moeilijk om een heel klein beetje poeder homogeen door een heel grote massa
te verdelen.
Sterke autoxidatie leidt tot vorming van reactieprodukten tussen hydroperoxyden en
amino-residuen (geeft onder meer methioninesulfoxide) en tussen carbonylverbindingen
en ε-aminogroepen; hierdoor kan de biologische waarde (BW) van het eiwit afnemen.
De snelheid van autoxidatie neemt sterk toe met afnemende aw en met het oog op
voorkomen van ander bederf wil men aw juist zo laag mogelijk houden.

De effectieve Q10 van de reactie in melkpoeder is vrij laag (ongeveer 1,5) doordat een
hogere temperatuur doordat een hogere temperatuur ook tot hogere aw leidt.
Verlies van voedingswaarde tijdens bewaren betreft in de eerste plaats afneming van
benutbaar lysine door Maillardering.
Sterke maillardering leidt bovendien tot vermindering van de verteerbaarheid van het
eiwit en tot vorming van zwak mutagene stoffen.
16.4. Bederf.
De belangrijkste grootheid die bepaalt met welke snelheid ongewenste veranderingen
kunnen optreden in melkpoeder is de wateractiviteit (aw). De wateractiviteit hangt af van
het watergehalte. De relatie hangt af van de samenstelling van het produkt.
Tabel 16.4. Globale wateractiviteit van verschillende soorten verstuivingspoeder als
functie van het watergehalte en enkele andere variabelen.
Poeder uit Temp. °C Toestand
lactose
Water gehalte % (w/w)
2 % 3 % 4 % 5 %
ondermelk 20 amorf 0,07 0,13 0,19 0,26
volle melk 20 amorf 0,11 0,20 0,30 0,41
wei 20 amorf 0,09 0,15 0,20 0,26
ondermelk 50 amorf 0,15 0,24 0,33 0,42
ondermelk 20 kristal 1 0,02 0,04 0,06 0,12
ondermelk 20 kristal 2 0,09 0,16 0,25 0,38
1 watergehalte inclusief kristalwater; de lactose is gekristalliseerd in zoverre genoeg
water voor kristallisatie aanwezig is.
2 watergehalte exclusief kristalwater.

Fig. 16.4.1. Globale desorptie-isotherm van ondermelk met niet gekristalliseerde lactose
bij 20°C en bij 70°C. Ruwe schatting.
Dat volle melkpoeder bij hetzelfde watergehalte een hoger aw heeft dan
ondermelkpoeder komt doordat het vet aw niet wezenlijk beinvloedt. Weipoeder heeft
een iets ander aw dan ondermelkpoeder, doordat de oplosbare bestanddelen (vooral
suiker en zouten) aw in een droog produkt wat minder verlagen dan caseïne.
Dit geldt echter alleen zolang alle melksuiker amorf is, en dat is vaak niet het geval met
weipoeder.
Uit de tabel blijkt dat bij kristallisatie van melksuiker zonder dat het poeder daarbij water
opneemt aw sterk wordt verlaagd.
Vandaar ook dat de gebruikelijke methoden ter bepaling van het watergehalte het meeste
kristalwater niet meenemen. Als men het watergehalte exclusief kristalwater als basis
neemt dan is aw in een poeder met gekristalliseerde lactose juist hoger.
Het is dus zaak melkpoeder voldoende droog te maken en te houden. Als het niet
hermetisch van de buitenlucht is afgesloten zal het in bijna elk klimaat water aantrekken.
Naarmate de temperatuur hoger is, is de wateractiviteit ook hoger.
Dat houdt in dat temperatuurverhoging vaak een extra versnelling van bederf geeft. Een
ander effect is dat temperatuurverschillen binnen een massa poeder tot verplaatsing van
water leiden.
Veronderstel dat een luchtdichte zak melkpoeder tijdelijk aan de buitenkant afgekoeld
wordt. De buitenste laag poeder daalt in aw en trekt daardoor water uit het binnenste aan.
Als de temperatuur weer tot de oorspronkelijke waarde oploopt krijgt de buitenste laag
aanvankelijk een nogal verhoogde aw , wat tot sneller bederf leidt.

Microbieel en enzymetisch bederf komen zelden voor in melkpoeder. Voor microbieel
bederf moet aw > 0,6 (en voor de meeste micro-organismen nog veel hoger) worden, en
een zo hoge aw wordt alleen bereikt als men het poeder aan vochtige lucht blootstelt. Het
bederf wordt dan in het algemeen veroorzaakt door schimmels.
Enzymatische vetsplitsing is waargenomen bij aw ≤ 0,1, zij het uiterst langzaam. Het is
dus gewenst er voor te zorgen dat vollemelkpoeder geen lipase bevat. Melklipase zal
altijd geïnactiveerd worden door de intensieve pasteurisatie van de poedermelk, maar ten
aanzien van bacteriële lipasen is dat geenszins zeker.

Literatuur.
1. Het verstuivingsdroogproces, in het bijzonder van melk. Prof. Ir E A Vos en Ir J
J Mol; LU Wageningen.
2. Zuiveltechnologie 1 Fysische processen P Walstra en A Jellema P052-103 LU
Wageningen.