Физические свойства молока

15 ноября, 2021

malcovsky

Цикл статей из учебного пособия «Технология производства молока и молочных продуктов» для подготовки специалистов по производству молока и молочных продуктов (кисломолочных, масла, сыра, консервов и др.), использованию побочных продуктов, полученных в процессе переработки молока.

К физическим свойствам молока относятся плотность, вязкость, электропроводность, удельная теплоемкость, точки кипения и замерзания, коэффициент преломления (число рефракции), осмотическое давление.
Плотность. Это масса вещества при 20 °С, заключенная в единице объема. Плотность молока также выражают в градусах ареометра (°А). Например, плотность молока 1030 кг/м³ в градусах ареометра будет равна 30 °А. Показатель плотности применяют: при перерасчете молока, выраженного в литрах, в килограммы и наоборот; для установления натуральности молока, расчета количества сухого вещества, сухого обезжиренного молочного остатка по соответствующим формулам. Плотность молока зависит от его температуры и содержания в нем составных частей, которые имеют следующую плотность (кг/м³): молочный жир — 922, белки — 1391, молочный сахар — 1610, соли — 2857. Плотность обезжиренного молока составляет 1033-1035 кг/м³.
Чем больше в молоке содержится белков, сахара и минеральных веществ, тем выше его плотность. Плотность молока повышается при снятии сливок или при прилитии обезжиренного молока к цельному. Характерно, что с повышением содержания жира в молоке плотность его может не всегда понижаться. Снижение плотности молока на 1 °А означает добавку не менее 3 % воды. С повышением температуры плотность молока увеличивается. Сразу после доения плотность молока на 0,8-1,5 кг/м³ ниже, чем через несколько часов после доения, в основном за счет повышенного содержания газов. В первые дни после отела плотность молозива равна 1035-1040 кг/м³. Плотность молока больных животных ниже плотности натурального молока.
Плотность молока измеряют не ранее чем через 2 ч после доения специальным ареометром или лактоденсиметром при температуре 20 °С. За это время улетучиваются газы из парного молока. Плотность молока можно измерять при температуре от 15 до 25 °С с пересчетом на 20 °С. На каждый температурный градус, отличный от 20 °С, вносится поправка ± 0,2 кг/м3. Если температура выше 20 °С, поправка будет прибавляться, если ниже 20 °С — отниматься.
Вязкость. Это сопротивление, которое испытывают и оказывают частицы молока при перемещении относительно друг друга. Единицей измерения вязкости молока служит Па • с (сантипуаза). В молоке в основном определяют относительную вязкость по отношению к воде. Вязкость молока при 20 °С в среднем соответствует 1,8 • 10‾³, колебания от 1,3 • 10‾³ до 2,2 • 10‾³ Па • с. Этот показатель обусловлен массовой долей сухого остатка в молоке и физическим состоянием его частей. Вязкость следует определять спустя 6 ч после доения коровы. Вязкость молока в основном зависит от состояния молочного жира (концентрации жира, величины и распределения жировых шариков по размерам, наличии их агломератов). В значительно меньшей степени вязкость молока обусловлена содержанием казеина, сывороточных белков и их состоянием.
Вязкость молока служит контролем правильности технологических процессов и лежит в основе расчета при конструировании выпарных аппаратов, установлении коэффициента теплоотдачи. Вязкость характеризует консистенцию молока.
Электропроводность. Определяется наличием в молоке ионов, зависящих от солей, а также от заряда других компонентов. Наибольшее влияние на электропроводность молока оказывают ионы хлоридов натрия. Средняя электропроводность молока при 18 °С составляет 46 • 10-2 См/м (колеблется от 40 • 10‾² до 60 • 10‾² См/м) и зависит от количества ионов в растворе, вязкости, температуры. По электропроводности можно установить натуральность молока. При скисании молока, а также при болезни животного электропроводность повышается, при разбавлении молока водой — снижается.
Удельная теплоемкость. Под удельной теплоемкостью понимается количество тепла, выраженное в килоджоулях (кДж), необходимого для нагревания 1 кг молока 1 °С при интервале температур от 14,5 до 15,5 °С. Удельная теплоемкость цельного молока равна 3,81-3,88 кДж/кг.
Температура кипения. При давлении 760 мм ртутного столба температура кипения молока равна 100,2-100,5 °С. Нагревание молока влияет на его биологические и физико-химические свойства. Например, при сушке молока потери витамина В12 достигают 90 %, витамина С — 30, витамина Bj — до 23 %. При нагревании молока до температуры 50-60 °С на его поверхности появляется пленка, состоящая в основном из белков и жиров, начинают разрушаться некоторые ферменты.
Температура замерзания. Под точкой замерзания понимают температуру, при которой молоко переходит в твердое состояние. Точка замерзания натурального свежевыдоенного молока колеблется от -0,51 до -0,59 °С и в среднем составляет -0,54 °С. Точка замерзания молозива колеблется от -0,570 до -0,580 °С. В начале лактации коров точка замерзания молока составляет -0,564 °С, на шестом месяце -0,556, в конце лактации -0,570 °С. Она повышается при заболеваниях коров и при добавлении воды в молоко. Зависимость точки замерзания от концентрации истинно растворимых частей молока позволяет на практике использовать ее для установления фальсификации молока и расчета количества добавленной воды. Добавление 1 % воды приводит к повышению точки замерзания в среднем на 0,0005 °С.
Показатель преломления. Его определяют с помощью рефрактометров (Цейса — Вольни, Аббе и др.) при постоянной температуре 17,5 °С. Показатель преломления выражают в показателях шкалы рефрактометра или величиной преломления, представляющей собой отношение синуса угла падения к синусу угла преломления луча света, проходящего через определенную среду. Показатель преломления молока колеблется от 1,3470 до 1,3615. Величина показателя преломления находится в прямой зависимости от концентрации растворенных в молоке веществ.
Осмотическое давление. Зависит от количества растворенных в молоке солей и лактозы. Увеличение содержания лактозы в молоке повышает его осмотическое давление. Оно связано с температурой замерзания молока. Средняя температура замерзания коровьего молока -0,55 °С (колеблется от -0,54 до -0,57 °С), что соответствует осмотическому давлению 0,7-0,74 МПа.