Физические свойства молока

Величина плотности молока меняется в течение лактационного периода, вследствие болезней, а также под влиянием кормовых рационов, породы и других факторов.

Значительно отличаются от нормального молока по плотности молозиво и молоко, полученное от больных маститом животных, что объясняется резким изменением содержания в них белков, лактозы и других составных частей.

Плотность молока изменяется при фальсификации — понижается при добавлении воды (каждые 10% добавленной воды вызывают уменьшение плотности в среднем на 3 кг/м 3 ) и повышается при подснятии сливок или разбавлении обезжиренным молоком.

Поэтому по величине плотности косвенно судят о натуральности молока при подозрении на фальсификацию.

Однако молоко, не удовлетворяющее требованиям ГОСТа по плотности, например молоко, имеющее плотность ниже 1027 кг/м 3 , но цельность которого подтверждена стойловой пробой, принимается как сортовое.

Плотность других молочных продуктов, как и плотность молока, зависит от химического состава.

Например, плотность (в кг/м 3 ) сыворотки (творожной, подсырной и казеиновой) равна, соответственно 1019...1026, 1018...1027 и 1020...1025, обезжиренного молока — 1032...1035, пахты - 1031...1033. Вязкость и поверхностное натяжение Вязкость, или внутреннее трение, нормального молока при 20°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 и жира, дисперсности мицелл казеина и шариков жира, степени их гидратации и агрегирования.

Сывороточные белки и лактоза незначительно влияют на вязкость молока. В процессе хранения и обработки молока (перекачивание, гомогенизация, пастеризация и т.д.) вязкость молока повышается. Это объясняется увеличением степени диспергирования жира, укрупнением белковых частиц, адсорбцией белков на поверхности шариков жира и т.д.. Практический интерес представляет вязкость сильноструктурированных молочных продуктов — сметаны, кисломолочных напитков и пр.

Вязкость этих продуктов, обусловленная образованием внутренних структур, отличается от истинной вязкости ньютоновских жидкостей (к которым можно условно отнести цельное молоко). При течении неньютоновских жидкостей вязкость зависит от напряжения сдвига и градиента скорости. Для них введено понятие «эффективная вязкость», которое характеризует равновесное состояние между процессами восстановления и разрушения структуры в установившемся потоке (А. В. Горбатов). Эффективная вязкость простокваши, ацидофилина и сметаны 30%-й жирности составляет 445,1791 и 305 Па • с • 10 -3 , соответственно.

Поверхностное натяжение молока (сила, действующая на единицу длины 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 натяжения объясняется наличием в молоке поверхностно-активных веществ (ПАВ) — фосфолипидов, белков, жирных кислот и т.д.

Поверхностное натяжение молока зависит от его температуры, химического состава, состояния белков, жира, активности липазы, продолжительности хранения, режимов технологической обработки и т.д. Так, поверхностное натяжение снижается при нагревании молока и особенно сильно при его липолизе, так как в результате гидролиза жира образуются ПАВ — жирные кислоты, дии моноацилглицерины, понижающие величину поверхностной энергии.

Натяжение в молоке возникает также на границе раздела других фаз — жир—плазма и воздух—плазма, способствуя образованию гидратных оболочек шариков жира и пены (А. П. Белоусов). Пенообразование имеет большое значение для некоторых процессов переработки молока, например для процесса маслообразования, фризерования смеси при производстве мороженого и др.

Вместе с тем пенообразование при получении, транспортировке, перекачивании, сепарировании и сгущении молока отрицательно влияет на качество получаемых молочных продуктов, так как способствует дестабилизации жировой эмульсии, липолизу и окислению свободного жира.

Осмотическое давление и температура замерзания Осмотическое давление молока близко по величине к осмотическому 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 замерзания по сравнению с водой) обусловливается главным образом высокодисперсными веществами: лактозой (на молочный сахар приходится около 50...60% всей величины давления) и ионами солей — преимущественно хлоридами и фосфатами калия и натрия.

Белковые вещества и коллоидные соли незначительно влияют на осмотическое давление молока, жир практически не влияет.

Осмотическое давление обычно рассчитывают по температуре замерзания молока.

Согласно законам Рауля и Вант-Гоффа где t — понижение температуры замерзания исследуемого раствора, °С; 2,269 — осмотическое давление 1 моля вещества в 1 л раствора, МПа; К— криоскопическая постоянная растворителя, для воды равна 1,86. Следовательно, при температуре замерзания молока -0,54°С ( t = 0,54) его осмотическое давление составит P осм = 0,54 • 2,269/1,86 = 0,66 МПа.

Осмотическое давление молока, как и других физиологических жидкостей организма животного, поддерживается на постоянном уровне (его колебания незначительны и составляют 0,64...0,70 МПа). Поэтому повышение в молоке содержания хлоридов, влияющих на осмотическое давление молока, происходит после снижения в результате изменения физиологического состояния животного (особенно перед концом лактации или при его заболевании) количества другого важного компонента — лактозы.

Температура замерзания молока также довольно постоянная величина и колеблется в узких пределах — от —0,505 до -0,575°С. Она зависит от химического состава молока, поэтому может меняться в течение лактационного периода, при заболевании животных, а также при разбавлении молока водой, добавлении к нему соды и при повышении кислотности. По данным Г. С. Инихова, температура замерзания молока понижается в начале лактации (—0,564°С), повышается в ее середине (—0,55°С) и снова заметно снижается к концу (—0,58 0 С). Внесение в молоко 1% воды повышает среднюю температуру замерзания молока (—0,54°С) немногим более чем на 0,006°С (табл. 1). Принцип измерения температуры замерзания молока лежит в основе криоскопического метода контроля натурального молока.

Таблица 1. Влияние степени разбавления молока водой на температуру замерзания

Величина электропроводности молока зависит от лактационного периода, породы животных и других факторов.

Молоко, полученное от животных больных маститом и в конце лактации, имеет повышенную электропроводность, равную 1,3 и 0,65 См/м, соответственно.

Следовательно, по изменению удельной электропроводности молока можно выявить животных с воспалением молочной железы.

Электропроводность повышается при нарастании кислотности молока и снижается при разбавлении его водой.

Концентрирование молока вследствие повышения вязкости и усиления межионных взаимодействий приводит к снижению электропроводности.

Теплофизические свойства молока необходимо знать для расчетов затрат теплоты или холода на нагревание или охлаждение молока и молочных продуктов.