Плотность
Плотность, или объемная масса, молока при 20°Сколеблется от 1027 до 1032 кг/м3. Средняя величина плотностизаготовляемого в РФ молока низкая и составляет 1028,5 кг/м3(или28,5 градусов ареометра). Плотность молока зависит от температуры (понижаетсяс ее повышением) и химического состава (понижается при увеличении содержанияжира и повышается при увеличении количества белков, лактозы и солей).
Плотность молока, определенная с разу же после доения, нижеплотности, измеренной через несколько часов, на 0,8...1,5 кг/м3. Этообъясняется улетучиванием части газов и повышением плотности жира и белков (засчет изменения коэффициентов температурного расширения) при постепенномпонижении температуры молока. Поэтому плотность закупаемого молока следует определятьне ранее чем через 2 ч после дойки.
Величина плотности молока меняется в течение лактационногопериода, вследствие болезней, а также под влиянием кормовых рационов, породы идругих факторов. Значительно отличаются от нормального молока по плотностимолозиво и молоко, полученное от больных маститом животных, что объясняетсярезким изменением содержания в них белков, лактозы и других составных частей.
Плотность молока изменяется при фальсификации — понижаетсяпри добавлении воды (каждые 10% добавленной воды вызывают уменьшение плотностив среднем на 3 кг/м3) и повышается при подснятии сливок илиразбавлении обезжиренным молоком. Поэтому по величине плотности косвенно судято натуральности молока при подозрении на фальсификацию. Однако молоко, не удовлетворяющеетребованиям ГОСТа по плотности, например молоко, имеющее плотность ниже 1027кг/м3, но цельность которого подтверждена стойловой пробой,принимается как сортовое.
Плотность других молочных продуктов, как иплотность молока, зависит от химического состава. Например, плотность (в кг/м3)сыворотки (творожной, подсырной и казеиновой) равна, соответственно1019...1026, 1018...1027 и 1020...1025, обезжиренного молока — 1032...1035,пахты — 1031...1033.
Вязкостьиповерхностноенатяжение
Вязкость, или внутреннее трение, нормального молока при20°С в среднем составляет 1,8 • 10~3 Па • с с колебаниями от 1,3 • 10-3 до 2,2 •10-3 Па • с. Она зависит главным образом от содержания белков ижира, дисперсности мицелл казеина и шариков жира, степени их гидратации иагрегирования. Сывороточные белки и лактоза незначительно влияют на вязкостьмолока.
В процессе хранения и обработки молока (перекачивание, гомогенизация,пастеризация и т.д.) вязкость молока повышается. Это объясняется увеличениемстепени диспергирования жира, укрупнением белковых частиц, адсорбцией белковна поверхности шариков жира и т.д..
Практический интерес представляет вязкостьсильноструктурированных молочных продуктов — сметаны, кисломолочных напитков ипр. Вязкость этих продуктов, обусловленная образованием внутренних структур,отличается от истинной вязкости ньютоновских жидкостей (к которым можно условноотнести цельное молоко). При течении неньютоновских жидкостей вязкость зависитот напряжения сдвига и градиента скорости. Для них введено понятие «эффективнаявязкость», которое характеризует равновесное состояние между процессамивосстановления и разрушения структуры в установившемся потоке (А. В. Горбатов).Эффективная вязкость простокваши, ацидофилина и сметаны 30%-й жирностисоставляет 445,1791 и 305 Па • с • 10-3, соответственно.
Поверхностное натяжение молока (сила, действующая на единицудлины границы раздела фаз молоко—воздух) ниже поверхностного натяжения воды(72,7 • 10-3 Н/м) и при 20°С равно около 44 • 10-3 Н/м.Более низкое по сравнению с водой значение поверхностного натяженияобъясняется наличием в молоке поверхностно-активных веществ (ПАВ) —фосфолипидов, белков, жирных кислот и т.д. Поверхностное натяжение молоказависит от его температуры, химического состава, состояния белков, жира,активности липазы, продолжительности хранения, режимов технологическойобработки и т.д. Так, поверхностное натяжение снижается при нагревании молокаи особенно сильно при его липолизе, так как в результате гидролиза жира образуютсяПАВ — жирные кислоты, ди- и моноацилглицерины, понижающие величинуповерхностной энергии.
Натяжение в молоке возникает также на границе раздела другихфаз — жир—плазма и воздух—плазма, способствуя образованию гидратных оболочекшариков жира и пены (А. П. Белоусов). Пенообразование имеет большоезначение для некоторых процессов переработки молока, например для процессамаслообразования, фризерования смеси при производстве мороженого и др. Вместе стем пенообразование при получении, транспортировке, перекачивании, сепарированиии сгущении молока отрицательно влияет на качество получаемых молочныхпродуктов, так как способствует дестабилизации жировой эмульсии, липолизу иокислению свободного жира.
Осмотическоедавлениеитемпературазамерзания
Осмотическое давление молока близко по величине космотическому давлению крови животного и в среднем составляет 0,66 МПа.Температура замерзания нормального молока в среднем равна -0,54°С.
Осмотическое давление молока (и понижение температуры замерзанияпо сравнению с водой) обусловливается главным образом высокодисперснымивеществами: лактозой (на молочный сахар приходится около 50...60% всейвеличины давления) и ионами солей — преимущественно хлоридами и фосфатамикалия и натрия. Белковые вещества и коллоидные соли незначительно влияют наосмотическое давление молока, жир практически не влияет.
Осмотическое давление обычно рассчитывают потемпературе замерзания молока. Согласно законам Рауля и Вант-Гоффа
где ∆t— понижение температурызамерзания исследуемого раствора, °С; 2,269 — осмотическое давление 1 молявещества в 1 лраствора, МПа; К— криоскопическая постоянная растворителя, для водыравна 1,86. Следовательно, при температуре замерзания молока -0,54°С (∆t=0,54) его осмотическое давление составит
Pосм= 0,54 • 2,269/1,86 =0,66 МПа.
Осмотическое давление молока, как и других физиологическихжидкостей организма животного, поддерживается на постоянном уровне (его колебаниянезначительны и составляют 0,64...0,70 МПа). Поэтому повышение в молокесодержания хлоридов, влияющих на осмотическое давление молока, происходит послеснижения в результате изменения физиологического состояния животного (особенноперед концом лактации или при его заболевании) количества другого важногокомпонента — лактозы.
Температура замерзания молока также довольно постоянная величинаи колеблется в узких пределах — от —0,505 до -0,575°С. Она зависит от химическогосостава молока, поэтому может меняться в течение лактационного периода, призаболевании животных, а также при разбавлении молока водой, добавлении к немусоды и при повышении кислотности. По данным Г. С. Инихова, температуразамерзания молока понижается в начале лактации (—0,564°С), повышается в еесередине (—0,55°С) и снова заметно снижается к концу (—0,580С).
Внесение в молоко 1% воды повышает среднюютемпературу замерзания молока (—0,54°С) немногим более чем на 0,006°С (табл. 1).
Принцип измерения температуры замерзания молокалежит в основе криоскопического метода контроля натурального молока.
Таблица 1. Влияние степениразбавления молока водой на температурузамерзания
Степень разбавления
Температура
Степень разбавления
Температура
молока водой, %
замерзания молока, *С
молока водой, %
замерзания молока, «С
-0,540
7
-0,502
1
-0,534
8
-0,497
2
-0,529
9
-0,491
3
-0,524
10
-0,486
4
-0,518
15
-0,459
5
-0,513
20
-0,432
6
-0,508
25
-0,405
Электропроводность и теплофизические свойства
Удельная электропроводность молока в среднемсоставляет 46 • 10-2 См/м с колебаниями от 40 • 10-2 до60 • 10-2 См/м. Ее обусловливают главным образом ионы — Cl-, Na+, K+, Н+, Са2+и др. Электрически заряженный казеин, сывороточные белки и шарики жира в силубольших размеров передвигаются медленно и несколько тормозят подвижность ионов,то есть практически уменьшают электропроводность молока.
Величина электропроводности молока зависит отлактационного периода, породы животных и других факторов. Молоко, полученноеот животных больных маститом и в конце лактации, имеет повышенную электропроводность,равную 1,3 и 0,65 См/м, соответственно. Следовательно, по изменению удельнойэлектропроводности молока можно выявить животных с воспалением молочнойжелезы.
Электропроводность повышается при нарастании кислотностимолока и снижается при разбавлении его водой. Концентрирование молока вследствиеповышения вязкости и усиления межионных взаимодействий приводит к снижениюэлектропроводности.
Теплофизические свойства молока необходимо знать для расчетов затраттеплоты или холода на нагревание или охлаждение молока и молочных продуктов.Наиболее важными из них являются удельная теплоемкость, теплопроводность икоэффициент температуропроводности, которые связаны между собой соотношением
где а —коэффициент температуропроводности, м2/с; λ— теплопроводность,Вт/(м • К); с — удельная теплоемкость, Дж/(кг • К); р — плотность продукта,кг/м3.
Теплофизические свойства молока и молочных продуктов зависятот температуры, содержания сухих веществ, влаги, жира, кислотности, дисперсностижира и т.д.
Удельная теплоемкость цельного молока, как иудельная теплоемкость воды и обезжиренного молока, в интервале температур273...333°К (О...6О°С) изменяется незначительно. В указанном интервалетемператур приближенно ее можно считать величиной постоянной, равной 3900Дж/(кг • К), или 3,9 кДж/(кг • К).
Список использованной литературы:
1. К.К. Горбатова «Химия и физика молока»
2. Я.С. Зайковский «Химия и физика молока и молочных продуктов»