Физические свойства молока

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»