Как найти теплоемкость молока

Плотность молока в зависимости от температуры

Плотность цельного молока не зависит от месяца дойки коров и коз. При длительном хранении плотность молока изменяется. Установлено, что после 10-недельного хранения козьего молока, его плотность уменьшилась с 1032 до 1030 кг/м3, а в результате 20-недельного хранения плотность молока увеличилась до 1033 кг/м3. Эта закономерность вызвана изменением содержания сухих веществ и газов в молоке в процессе хранения.
Газы, находящиеся в молоке, оказывают заметное влияние на плотность молока. С уменьшением давления на молоко и сокращением продолжительности его воздействия уменьшается содержание газов в молоке, поэтому увеличивается плотность молока.

Стерилизация, пастеризация и гомогенизация не оказывают влияния на плотность молока. Однако, если давление менее 20 атм., плотность молока при гомогенизации заметно увеличивается.

Экспериментальные данные свидетельствуют, что с увеличением содержания жира в молоке плотность молока уменьшается. Между плотностью (градусы ареометра) разбавленного молока ρр и долей добавленной в него воды D установлена зависимость:

Температуру (в градусах Кельвина), при которой разбавленное молоко имеет максимальную плотность, можно определить по формуле:

Плотность молока (в кг/м3) в зависимости от температуры (при Т=274…283 К) и содержания сухих веществ (n=11,5…16 %) или обезжиренных сухих веществ (ОСВ=8,2…10,2 %) выражается следующими формулами:

С повышением содержания в молоке обезжиренных сухих веществ (ОСВ) его плотность увеличивается.

1).Удельная теплоемкость.

2).Коэффициент теплопроводности и температуропроводности.

3).Показатель преломления.

Теплофизические свойства молока

Для расчетов затрат теплоты или холода на нагревание или охлаждение молока и молочных продуктов необходимо знать их теплофизические свойства. Наиболее важными из них являются удельная теплоемкость, коэффициенты теплопроводности и температуропроводности, которые связаны между собой соотношением а=l(ср), где а — коэффициент температуропроводности м2/с, l — коэффициент теплопроводности, ВТ/(м×к), С — удельная теплоемкость, ДЖ/(кг×к) ; р — плотность продукта; кг/м3

Теплофизические свойства молока и молочных продуктов зависят от температуры, содержания сухих веществ (главным образом от количества и дисперсности), воды и т. д.

Удельная теплоемкость цельного молока в интервале температур 273—333 К (0—60оС) изменяется незначительно, она является постоянной и равна 3900 ДЖ(кг×к) или 3,9 КДЖ/(кг×к). Удельная теплоемкость сливок уменьшается с увеличением жирности.

Удельная теплопроводность молочных продуктов

Наименование	С, ДЖ(кг×к)	l.ВТ(м.к)	а×108×м2С
Молоко сухое цельное пленочной сушки	2093	0,16	13,1
распылительной сушки	1926	0,19	15
сухое обезжиренное	1717	0,12	12,5
Масло, полученное методом сбивания	5129	0,2	4,7
полученное методом преобразования высокожирных сливок	5200	0,2	4,3
Творог жирный	3266	0,43	12,4
Сыр	2428	0,35	13,3
Пахта	3936	0,45	11,4
Сыворотка молочная (0,25% жира)	4082	0,54	12,8

Коэффициент теплопроводности молока l при 20оС равен »0,5 Вт (м.к). Она увеличивается с повышением температуры и ее можно рассчитать по формуле

l = 0,22+0,0011Т

Теплопроводность сливок увеличивается с повышением температуры и уменьшается с увеличением содержания жира. При температуре 273оК.l. сливок как функцию жирности (в интервале от 20 до 45%) рассчитывают по формуле l= 0,36-0,0014Ж

Коэффициент температуропроводности. Он зависит от температуры, жирности, влажности, плотности и пористости пищевых продуктов. Коэффициент температуры молока при 20оС равен 13×10-8м2/с. Его значение увеличивается с повышением температуры молока, что объясняется возрастанием при этом величины теплопроводности и уменьшением объемной теплоемкости, с которыми он связан зависимостью.

а = l (ср)

В интервале температур 273-353 К а (в м2с) молока как и функцию температуры рассчитывают по формуле:

а×108=4,1+0,0325Т

Коэффициент температуропроводности сливок уменьшается с увеличением жирности и возрастает с повышением температуры.

Показатель преломления — представляет собой постоянную вещества при определенной температуре и определенной длине волны и служит для идентификации чистых жидкостей. Молоко непрозрачно из-за присутствия в ней жира и белка. Жировые шарики отражают большую часть падающего света, поэтому перед проведением рефрактометрических исследований следует удалить жир из молока. Но и казеин делает нечеткой разделительную линию в рефрактометре, и тоже влияет на результаты измерения.

Показатель преломления обезжиренного молока при 20оС колеблется от 1,344 до 1,348. Он складывается из показателей преломления воды (1,3329) и составных частей обезжиренного остатка молока — лактозы, казеина, сывороточных белков, солей, небелковых азотистых соединений и прочих компонентов. Поэтому по величине показателя преломления молока и молочной сыворотки с помощью специальных рефрактометров можно контролировать содержание в молоке СОМО, белков, лактозы. Например, количество белков определяют по разности между показателями преломления исследуемого молока и его сыворотке после осаждения белков раствором СаСl2 при кипячении, а содержание СОМО — по разности между показателями преломления молока и дистиллированной воды.

С помощью рефрактометрического метода можно осуществлять косвенный контроль натуральности молока. Показатель преломления (число рефракции) сыворотки, натурального молока является величиной относительно постоянной, равной 1,342-1,343. При добавлении к молоку воды число рефракции молочной сыворотки понижается пропорционально количеству добавленной воды — в среднем на 0,2 единицы на каждый процент воды.

Большее значение имеют рефрактометрические исследования для определения числа преломления молочного жира, и следовательно, для быстрого нахождения йодного числа.

12. Изменение белков при различной обработке молока

1). Изменение структуры и свойств белков при гомогенизации.

2). Изменение структуры и свойств белков при новых методах обработки молока.

Гомогенизация оказывает сильное воздействие на молочный жир, но изменениям подвергаются белки и соли молока. В результате гомогенизации меняются и технологические свойства молока — вязкость, кислотность, продолжительность сычужного свертывания, структурно-механические и синеретические свойства сычужных и кислотных сгустков, а также термоустойчивость гомогенизированных молочных эмульсий при последующей тепловой обработке.

Гомогенизация применяется для диспергирования жировой фазы молока. При гомогенизации цельного молока и сливок на вновь образующейся поверхности жировых шариков адсорбируются белки молочной плазмы и их фрагменты.

Об этом свидетельствуют данные, представленные в таблице.

Массовая доля белков, %

Компонент	До гомогенизации	После гомогенизации
Оболочка жирового шарика	Плазма молока	Оболочка жирового шарика	Плазма молока
Белок	4,3	96,6	8	92
Фосфопетиды	67,4	32,6	54,1	45,9
Холестерон	86	14	70,2	29,8
Кислая фосфатиз.	72,7	27,3	36,0	63,1

Дисперование казеина в цельном гомогенизированном молоке может быть вызвано только действием адсорбционных сил, возникающих при увеличении поверхности жировой фазы, а гидромеханические силы в клапанной щели гомогенизатора на казеиновые мицеллы не действуют.

В процессе гомогенизации меняется форма и структура казеиновых мицелл, они приобретают неровные края, их поверхность как бы разрыхляется, оголяются гидрофобные участки, при этом происходит как диспергирование, так и агрегирование частиц.

Поверхностная денатурация сопровождается необратимыми изменениями четвертичной, третичной и вторичной структур белковых молекул. Поверхностная денатурация оболочечного казеина сопровождается некоторым понижением его термоустойчивости, что может привести к снижению тепловой стабильности гомогенизиров. в/ж молочных эмульсий.

Если предположить, что на жировых шариках после гомогенизации адсорбируются не целые мицеллы, а их фрагменты и субмицеллы, то преобладание в оболочечном белке __-казеина можно объяснить двумя причинами. Во-первых, при гомогенизации разрушаются в основном крупные мицеллы, которые содержат больше ___-казеина. Во-вторых, __-казеин характеризуется высокой способностью адсорбироваться на жировых шариках вследствие наличия гидрофобного __-конусового пептида, содержащего 23АК остатка. Также адсорбиционной способностью обладает и __-казеин, содержание его в хранившем молоке увеличивается.

В состав оболочек жировых шариков кроме казеина и входят сыворотные белки, которые вовлекаются на поверхность шариков после денатурации и комплексообразования с казеином. Особенно такое состояние характерно для гомогенизированного пастеризованного молока, где от____ более высокая степень адсорбулина жировыми шариками молочных белков.

Во время гомогенизации имуноглобулина взаимодействуют с ___-казеином, что влияет на потерю способности молока аглютгенировать жировые шарики после гомогенизации. Сывороточные белки непрочно закреплены во внешнем слое оболочек и легко удаляются из него при промывке жировых шариков.

Таким образом, не все белки подвергаются изменению, меняются оболочные белки, а белки плазмы структуру и свойства не меняют, но некоторая их часть расходуется на построение оболочек жировых шариков. Это казеин, его крупные мицеллы. Таковые изменения белков, изменение солевого баланса молока влияют на термоустойчивость, способность образовывать сгустки и другие технологические свойства гомогенизирования молочных продуктов.

Гомогенизация молочного сырья наряду с положительными сторонами — снижением продолжительности сычужного свертывания и потерь жира с сывороткой; имеет ряд недостатков — уменьшается прочность получаемых сычужных и кислотных сгустков, снижает скорость синере_иса, увеличивает потери белка при обработке сырного серна и др. Для устранения этих недостатков рекомендуется раздельная гомогенизация, а также модифицирование состава оболочек жировых шариков путем внесения в молоко казеина, натрия и других белковых добавок.

После гомогенизации тепловая стабильность молочных эмульсий понижается и тем значительнее, чем выше содержание жира в эмульсии и давление гомогенизации и чем ниже температура гомогенизации.

Гомогенизация не изменяет тепловую стабильность молочной плазмы. Термоустойчивость гомогенизированных эмульсий объясняется устойчивостью жировых шариков.

Тепловая коагуляция гомогенизированных молочных эмульсий объясняется тем, что здесь в роли коагулянтов выступают не казеиновые мицеллы, а жировые шарики, содержащие основной компонент — казеин. В начале нагревания молочной эмульсии первыми теряют свою стабильность сывороточные белки, которые после агрегации осаждаются вместе с коллоидным фосфатом кальция на оболочках жировых шариков и поверхности казеиновых мицеллы образуя плиты, далее изменяют казеин. В результате всех процессов поверхность жировых шариков и казеиновых мицелл теряет гидратную оболочку и агрегируют. Для повышения __-устойчивости гомогенизир. молочной эмульсии.

— рекомендуется использовать свежее молоко и сливки;

— правильно подбирать режимы (температуру и давление) гомогенизации;

— внесение ПАВ перед гомогенизацией в молоко и сливки с целью изменения качественного состава и структуры адсорбиционных оболочек жировых шариков;

— т. е. при этом снижается адсорбция на поверхности жировых шариков белков плазмы и получают более стабильные системы.

2. Перспективные способы обработки молока — мембранные методы.— Ультрафильтрация. Используют при производстве концентратов сывороточных белков, сыров, творога, к/м напитков и других молочных продуктов.

УФ-молока при производстве сыров, вызывает особые трудности, связанные с изменениями свойств молочных белков. УФ-молока перед сычужным свертыванием экономически целесообразна, т. к. оно позволяет стандизировать содержание белка в исходном молоке и сокращать расход сычужного фермента и потери белка с сывороткой, способствует повышению выхода сыра. Но такое достигается, если низкая и средняя степени концентрирования (в 2 раза при выработке твердых сычужных сыров и в 3,5-4,5 раза при производстве мягких сыров). Если молоко концентрируется в 5 и более раз, то при этом снижается скорость синередиса сгустков и ухудшение консистенции и вкуса сыра, вследствие внедрения в структуру сгустка сывороточных белков.

Наиболее эффективно процесс гомообразования проходит при содержания 1_-15% белков в молочной смеси, при этом сокраается расход сычужного фермента без существенного увеличения продолжительности свертывания и ухудшения структурно-механических составов сгустка.

Перспективным является применение УФ-концентрата молока при выработке к/м продуктов. Однако внедрение мембранной технологии для обработки молока ограничено из-за высокой стоимости оборудования; трудностей, связанных с очисткой мембран и пр. Используют УФ и диафильтрации при обработке молочной сыворотки — и получают концентраты сывороточных белков с различными белково-углеводным и минеральным составом.

Переработка молочного сырья на основе безмембранного ___

Способ основан на самопроизвольном разделении двухфазной системы биополимеров (обезжиренное молоко — раствор полисахарида) на две фазы: нижнюю — концентрат казеина и верхнюю — безказеиновая фаза — жидкий структурирующий пищевой концентрат.

При этом казеин концентрируется в 5-7 раз не изменяя своего растворимого коллоидного состояния, по технологическим и функциональным свойствам он подобен казеинату натрия. его можно использовать в качестве белковых добавок, эмульгатора и стабилизатора коллоидных систем.

Структурирующий пищевой концентрат представляет собой растворимый комплекс сывороточных белков и углеводов (лактозы и поинсахаридов), обладающий высокими студнеобразующими и пенообразующими свойствами. С целью повышения биологической ценности и увеличения сроков хранения его применяют в производстве мороженого, кремов суфле и других структурированных пищевых продуктов.

В качестве полисахарида использовали пектин, или метилцеллюлозу.

Фракционный состав казеина

1). Характеристика основных фракций.

2). Физико-химические свойства казеина.

В свежевыдоенном молоке казеин присутствует в форме мицелл, построенных из казеиновых комплексов. Казеиновый комплекс состоит агломерата (скопления) основных фракций: a, b, Y, Н -казеинов, которые имеют несколько генетических вариантов.

Согласно последним данным казеин можно разделить по схеме (рис.1), составленной на основе ревизии комитета по номенклатуре и методологии белков ассоциации американских ученых в области молочной промышленности.(ADSA).

Все фракции казеина содержат фосфор, в отличие от сывороточных белков. Группа as-казеинов обладает наибольшей электрофоретической подвижностью из всех казеиновых фракций.

as1-казеин — основная фракция as-казеинов. Молекулы as1-казеина состоят из простой номенклатурной цепи, содержащей 199 аминоклислотных остатков. Подобно b-казеину и в отличие от Н-казеина не содержит цистин. as2-казеин — фракция as-казеинов. Молекулы as2-казеина состоят из простой полептиптидной цепи, содержащей 207 аминокислотных остатков. Имеет свойства, общие как с as1-казеином, так и с Н-казеином. Подобно Н-казеину и в отличие от as1-казеина содержит два остатка цистеина:

­as-казеин — фракция as-казеинов. Содержание ее составляет 10% от содержания as1-казеина. Имеет структуру, идентичную структуре as1-казеина, за исключением расположения фосфатной группы.

b-казеин, молекулы его состоят из простой политептидной цепи, содержат 209 аминокислотных остатков. Не имеет в своем составе цистеина и при концентрации ионов кальция, равной концентрации, их в молоке, нерастворим при комнатной температуре. Эта фракция наиболее гидрофобная, благодаря высокому содержанию пролина.

Н-казеин — имеет хорошую растворимость, ионы кальция не осаждают его. При действии сычужного и других протеолитических ферментов Н-казеин — распадается на пары — Н-казеин, осаждающийся вместе с as1, as2 — b- казеинами. Н-казеин является фосфогликопротеидом: содержит — триуглеводгалактозу, галактозамин и N-ацетил —нейралиновую (сиаловую) кислоту.

Группа U-казеинов являются фрагментами b-казеина, образовавшиеся путем протеолиза b-казеина ферментами молока.

Сыворотные белки — являются термолабильными. Начинают свертываться в молоке при температуре 69оС. Это простые белки, они построены практически только из аминокислот. Содержат в значительном количестве серосодержащие аминокслоты. Не коагулируют под действием сычужного фермента.

Лактоальбуминовая фракция — это фракция термолабильных сывороточных белков, которая не осаждается из молочной сыворотки при полунасыщении ее сульфатом аммония. Она — представлена b-лактоглобулином и a-лактоальбумином и альбумином сыворотки крови.

b-лактоглобулин — основной белок сыворотки. Нерастворим в воде, растворяется только в разбавленных растворах солей. Содержит свободные сульфгидрильные группы в виде остатков цистеина, которые участвуют в образовании привкуса кипяченого молока при тепловой обработке последнего. a-лактоальбумин — второй основной белок сыворотки. Выполняет особую роль в синтезе лактозы, является компонентом фермента лактозосинтетазы, который катализирует образование лактозы из уридин-дифосфатгалактозы и глюкозы.

Альбумин сыворотки крови попадает в молоко из крови. Содержание этой фракции в молоке коров, больных маститом, значительно больше, чем в молоке здоровых коров.

Иммуноглобулины — это фракция термолобильных сывороточных белков, осаждаемая из молочной сыворотки при полунасыщении ее сульфатом аммония или насыщении сульфатом магния. Она является гликопротеидами. Объединяет группу высокомолекулярных белков, имеющих общие физико-химические свойства и содержащих антитела. В молозиве количество этих белков очень велико и составляет 50-75% от содержания всего белка молозива.

Иммуноглобулины очень чувствительны к нагреванию. Иммуноглобулин разделяют на три класса: Uг. , Ur M (UM) и Ur А (UА), а класс Ur в свою очередь делится на 2 подкласса: Ur (U1) и Ur 2 (U2).Основной фракцией иммуноглоубинов является Ur 1

Протеозо-пептонная фракция (20%) относится к термостабильным высокомолекулярным пептидам, которые не выпадают в осадок при выдерживании при 95оС в течение 20 мин. и последующем подкислении до рН 4,6, но осаждаются 12%-ной трихлоруксусной кислотой. Протеозо-пептонная фракция представляет собой смесь фрагментов молекул белков молока. Эта фракция является промежуточной между собственно белковыми веществами и полипептидами. Электрофорез в полиакриламидном Геле выявил около 15 электрофоретическки различных зон, основные из которых — компоненты 3,5 и 8 — характеризуются низким содержанием ароматических аминокислот и метионина и сравнительно высоким — глутаминовой и аспаргиновой аминокислот. Содержат углеводы.

Физические свойства молока

1). Плотность, вязкость, поверхностное натяжение.

2). Осмотическое давление и температура замерзания.

3). Удельная электропроводность.

Плотность молока или объемная масса р при 20оС колеблется от 1,027 до1,032 г/см2, выражается и в градусах лактоденсиметра. Плотность зависит от температуры (понижается с ее повышением), химического состава (понижается при увеличении содержания жира и повышением при увеличении количества белков, лактозы и солей), а также от давления, действующего на него.

Плотность молока, определенная сразу же после доения ниже плотности, измеренной через несколько часов на 0,8-1,5 кг/м3. Это объясняется улетучиванием части газов и повышением плотности жира и белков. Поэтому плотность заготовляемого молока необходимо измерять не ранее чем через 2 часа после дойки.

Величина плотности зависит от лактационного периода, болезней животных, пород, кормовых рационов. Так. молозиво и молоко полученные от разных коров, имеют высокую плотность за счет повышенного содержания белков, лактозы, солей идругих составных частей.

Определяют плотность различными методами, технометрическими, ареометрическими и гидростатическими весами (плотность мороженого и молока в Германии).

На плотность молока влияют все его составные части — их плотность, которые имеют следующую плотность:

г/см3

вода — 0,9998; белок — 1,4511; жир — 0,931;

лактоза — 1,545; соли — 3,000.

Плотность молока изменяется от содержания сухих веществ и жира. сухие вещества повышают плотность, жир понижают. На плотность оказывают влияние гибратация белков и степень отвердевания жира. Последнее зависит от температуры, способа обработки и частично от механических воздействий. С повышением температуры плотность молока уменьшается. Это объясняется прежде всего изменением плотности воды — главной составной части молока. В диапазоне температур от 5 до 40оС плотность свежего обезжиренного молока в пересчете на плотность воды с повышением температуры снижается сильнее. Такое отклонение не наблюдается в опытах с 5%-ным раствором лактозы.

Поэтому снижение плотности молока можно объяснить изменением гидратации белков. В диапазоне температур от 20 до 35оС можно наблюдать особенно сильное падение плотности сливок. Оно обусловлено фазовым переходом «твердый-жидкий» — в молочном жире.

Коэффициент расширения молочного жира значительно выше, чем воды. По этой причине плотность сырого молока при колебаниях температуры изменяется сильнее, чем плотность обезжиренного молока. Эти изменения тем больше, чем выше содержание жира.

Между плотностью, содержанием жира и сухого обезжиренного остатка существует прямая связь. Так как содержание жира определяют традиционным методом, а плотность измеряют быстро ареометром, то можно быстро и просто рассчитать содержание сухих веществ в молоке без трудоемкого и длительного определения сухих веществ путем сушки при 105оС. Для чего используют формулы пересчета:

С=4,9×Ж+А+ 0,5; СОМО=Ж+А+ 0,76,

где С — массовая доля сухих веществ, %

СОМО — массовая доля сухого обезжиренного молочного остатка, %; Ж — массовая доля жира, %; А — плотность в градусах ареометра, (оА); 4.9, 4, 5; 0.5; 0.76 — постоянные коэффициенты.

Плотность отдельных молочных продуктов как и плотность молока зависит от состава. Плотность обезжиренного молока выше, чем сырого и постоянные коэффициенты.

Плотность отдельных молочных продуктов как и плотность молока зависит от состава. Плотность обезжиренного молока выше, чем сырого и _________. С увеличением жира плотность сливок снижается. Устанавливать плотность твердых и пастообразных молочных продуктов труднее, чем жидких. У сухого молока различают фактическую плотность и насыпной вес. Для контроля фактической плотности используют специальные —нометры. Плотность сливочного масла, как и сухого молока, зависит не только от количества влаги и сухого обезжиренного остатка, но и от содержания воздуха. Последний определяют флотационным методом. Это позволяет определить содержание воздуха в масле по его плотности. Метод этот приближенный, но на практике этого достаточно.

Плотность молока изменяется при фальсификации — при добавлении Н2О понижается, 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 ГОСТ 13264-88 по плотности, т. е. ниже 1,027 г/см3, но цельность которой подтверждена стойловой пробой, принимается как сортовое.

Вязкость или внутреннее трение, нормального молока при 20оС в среднем составляет 1,8×10-3Па.с. Она зависит главным образом от содержания казеина и жира, дисперсности мицелл казеина и шариков жира, степени их гидратации и агрегирования сывороточные белки и лактоза незначительно влияют на вязкость.

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, простокваши, кисломолочных напитков и пр.

Поверхностное натяжение — молока ниже поверхностного натяжения Н2О (равно 5×10-3 н/м при t -20оС). Более низкое по сравнению с Н2О значение поверхностного натяжения объясняется наличием в молоке 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 технической обработки и т. д.

Так, поверхностное натяжение снижается при нагревании молока и особенно сильно при его ___лизе. так как в результате гидролиза жира образуют ПАВ — жирные кислоты, ди- и моноглицериды, понижающие величину поверхностной энергии.

Температура кипения молока несколько выше Н2О вследствие наличия в молоке солей и отчасти сахара. Она равно 100,2оС.

Удельная электропроводность. Молоко — плохой проводник тепла. Ее обуславливают главным образом ионы Cl-, Na+, K+, N. Электрически заряженные казеин, сывороточные белки. Она равна 46×10-2 См. м-1 зависит от лактационного периода, породы животных и др. Молоко, полученное от животных, больных маститом, имеет повышенное электро_______________________

Осмотическое давление и температура замерзания. Осмотическое давление молока близко по величине к осмотическому давлению крови животного и в среднем составляет 0,66 мга. Оно обусловлено высокодисперсными веществами: лактозой и хлоридами. Белковые вещества, коллоидные соли незначительно влияют на осмотическое давление, жир практически не влияет.

Осмотическое давление рассчитывают по температуре замерзания молока, которая равна -0,54оС по формуле согласно законам Рауля и Вант-Гоффа

Росм. = t×2,269/К, где t — понижение температуры замерзания исследуемого раствора; С; 2,269 — осмотическое давление 1 моль вещества в 1 л раствора, мпа; К — криоскопическая постоянная растворителя, для воды равна 1,86.

Следовательно: Р осм. =0,54×2,269/1,86+0,66 мпа.

Осмотическое давление молока, как и других физиологических жидкостей животных поддерживается на постоянном уровне. Поэтому при повышении в молоке содержания хлоридов в результате изменения физиологического состояния животного, особенно перед концом лактации или при заболевании, происходит одновременное снижение количества другого низкомолекулярного компонента молока — лактозы.

Температура замерзания также постоянная физико-химическое свойство молока, т. к. оно обуславливается только истинно расторимыми составными частями молока: лактозой и солями, причем последние содержатся в постоянной концентрации. Температура замерзания колеблется в узких пределах от -0,51 до -0,59оС. Она изменяется в течение лактационного периода при заболевании животного и при фальсификации молока воды или соды. И вследствие отклонения приращения лактозы. В начале лактации температуры замерзания понижается (-0,564оС) в середине — повышается (-0,55оС); в конце снижается (-0,581оС).

Зависимость температуры замерзания от изменения концентрации представлено на схеме.

Температура оС

1. Снижение концентрации в результате добавления Н2О	0,00	Температура замерзания воды
2. Фальсификация молока	-0,48	Фальсифицированное молоко
3. Температура замерзания молока, приближаемая к температуре замерзания воды	-0,54	Температура замерзания нормального молока
4. Увеличение концентрации в результате добавления нейтрализующих средств — фальсификация молока температура замерзания продолжает снижаться	-0,63	Молоко содержит посторонние соли, нейтрализующие средства

Плотность молока в зависимости от жирности

В таблице приведены формулы для расчета плотности молока в зависимости от жирности при различной температуре. Значения плотности молока указаны при температуре от 293 до 353 К (от 20 до 80 °С).

Содержание обезжиренных сухих веществ (ОСВ) в молоке более существенно влияет на плотность молока, чем содержание жира. Определяется это тем, что плотность ОСВ (около 1600 кг/м3) больше отличается от удельного веса воды, чем плотность жира (930 кг/м3) при Т=288 К.

В таблице приведены формулы для определения плотности молока в зависимости от содержания обезжиренных сухих веществ при температуре 20…30 °С. Значения плотности молока указаны при содержании обезжиренных сухих веществ от 8,6 до 9,1 % и жирности 3…4 %. Необходимо отметить, что при повышении температуры молока его плотность уменьшается.

Примечание: Температура в формулы подставляется в градусах Кельвина!

Зависимость качества молока от коровы и её корма

Химический состав молока может изменяться под воздействием различ-ных факторов. В большой степени состав его зависит от периода (стадии) лактации коровы.
Лактация у коров длится в среднем около 300 дней. За это время качест-во молока существенно меняется по крайней мере 3 раза. В первые 5—7 дней после отела из вымени выделяется молозиво, предназначенное для теленка. Далее следует второй, длительный период, когда молоко имеет нормальный и обычный состав и, наконец, наступает третий период за 10—15 дней перед запуском коровы, молоко в этот период называется стародойным.

В стародойном молоке содержание жира, белков и минеральных ве-ществ повышается, а содержание молочного сахара понижается. Жировые шарики становятся мелкими. Изменяются и органолептические свойства мо-лока: оно приобретает горьковато-соленый вкус.

Молоко, полученное от коров в первые 5—7 дней после отела (молозив-ное) и за 8—10 дней до запуска, молочными заводами не принимается.

Коровы разных пород продуцируют молоко различного химического со-става. Об этом свидетельствуют результаты исследований молока почти 5 тыс. животных с удоем около 4 тыс. кг за лактацию, представлявших двена-дцать наиболее распространенных отечественных пород и находившихся в одинаковых условиях содержания на ВДНХ.

Между породами отмечены существенные различия. Отклонения по со-держанию сухих веществ составляли 1,3%, жира — 0,9, белка — 0,6, а по ко-личеству лактозы — 0,5%.

От коров одной и той же породы в зависимости от климатических усло-вий, кормления, содержания получают различное количество молока, качест-во его также различно. Состав молока изменяется в зависимости от времени года, возраста коровы, ее индивидуальных особенностей и многих других факторов. Сотрудниками Всесоюзного научно-исследовательского молочного института (ВНИИМИ) было проведено исследование молока, посту-пившего на 220 предприятий молочной промышленности 55 зон РСФСР и 12 союзных республик. Всего было исследовано около 80 тыс. образцов молока, составляющего около 25—30% общих заготовок его в изучаемых районах. Исследования проводились ежемесячно. При среднем содержании жира в молоке 3,55 % колебания были в пределах 3.36—3,86%, т. е. на уровне суще-ствующих базисных показателей. Количество общего белка составило 3,13 ºА при колебаниях от 2,96 до 3,30 ºА. Показатель плотности молока равнялся в среднем 1,0283 (23,3 А) при колебаниях от 27,4 до 29,4 А. Содержание же сухих веществ в молоке в среднем оказалось 11,93% с колебаниями от 11,60 до 12,36 ºА.

Удой и содержание жира в молоке увеличиваются до шестого отела, а затем постепенно падают. Однако это явление правильно при массовых на-блюдениях. Для отдельных животных и даже групп оно может и не подтвер-диться.

Корма оказывают влияние на качество молока, сливок, на консистенцию молочного жира. Так, зеленые подножные корма придают кремовато-желтый цвет молоку, сливкам, маслу. Кормовая капуста, силос, морковь и травяная мука способствуют сохранению этого цвета молока и в зимний период. Не-которые корма (брюква, турнепс, кочанная и кормовая капуста, ботва, сахар-ная свекла и силос) могут придавать молоку неприятный вкус и запах, осо-бенно при скармливании их в больших количествах. Эти корма следует да-вать коровам после дойки и в ограниченном количестве. Свекольную ботву обычно используют на корм осенью. Перед скармливанием ботва должна не-сколько дней повянуть, чтобы большая часть содержащейся в свежих листьях щавелевой кислоты испарилась.

Концентраты лучше скармливать перед доением, а не во время доения, чтобы избежать загрязнения воздуха пылью.

При распаде в организме 1 г белков выделяется 4,0 ккал 1 г углеводов — 3,75 и 1 г жиров — 9 ккал тепловой энергии.

Энергетическую ценность дневного рациона можно определить и в до-машних условиях. Для этого необходимо знать количество основных веществ (белков, углеводов, жиров) в использованных за сутки пищевых продуктах. Затем, умножая количество их на приведенные коэффициенты и суммируя, получают энергетическую ценность в целом. Содержание белков, жиров, уг-леводов, витаминов и минеральных веществ в наиболее распространенных пищевых продуктах можно узнать по специальным таблицам.

Энергетическую ценность пищевых веществ и энергетическую потреб-ность человека принято выражать в термохимических килокалориях. Кило-калория — количество тепла, необходимое для нагревания 1 л воды на 1 °С.

Кроме коровьего молока в пищу используется молоко и других видов сельскохозяйственных животных, причем как в цельном виде, так и в виде молочных продуктов: брынзы, изготовляемой в основном из овечьего моло-ка, кумыса — из кобыльего.

Удельная теплоемкость молока в зависимости от температуры

В таблице приведены значения удельной теплоемкости молока жирностью 3,2% (цельное молоко). Значения теплоемкости молока расположены в зависимости от температуры в интервале от 5,6 до 69,79°С. По данным таблицы хорошо видно, что с ростом температуры теплоемкость молока увеличивается.

Плотность и теплопроводность сухого молока

В таблице представлены значения плотности и коэффициента теплопроводности сухого молока, его влагосодержания в зависимости от способа сушки молока (пеносушка, распыление, пенораспыление, барабанный способ сушки) при температуре 20°С. Представлены свойства следующих видов сухого молока: цельное, обезжиренное, быстрорастворимое.

Удельная теплоемкость молока в зависимости от жирности при различной температуре

Представлены значения удельной теплоемкости молока различной жирности в зависимости от температуры. Значения теплоемкости молока указаны при жирности от 2,91 до 4,3 % и при температуре от 283 до 343 К (от 10 до 70 °С). Удельная теплоемкость молока с ростом температуры увеличивается. Данные по теплоемкости молока могут отличаться в зависимости от образца, поскольку на теплоемкость может влиять неодинаковое количество жира в исследуемых образцах.

Температура замерзания молока

В таблице представлено влияние степени разбавления молока водой на температуру замерзания. Степень разбавления молока водой в таблице дана в интервале от 0 до 25%. По данным таблицы видно, что температура замерзания молока всего на 0,5 градуса ниже, чем температура замерзания воды и существенно не снижается при разбавлении молока водой.

Физические свойства натурального молока

В таблице представлены тепловые и физические свойства молока в зависимости от температуры, в интервале от 0 до 90°С. По данным таблицы видно, что плотность, теплоемкость и теплопроводность натурального молока слабо зависят от его температуры. Значительные изменения при нагревании молока претерпевают такие его физические свойства, как кинематическая вязкость и число Прандтля, которые уменьшают свои значения в несколько раз.

Даны следующие физические свойства молока:

• плотность молока, кг/м3;
• удельная (массовая) теплоемкость, кДж/(кг·град);
• коэффициент теплопроводности, Вт/(м·град);
• кинематическая вязкость, м2/с;
• число Прандтля молока.

Технологические свойства

К основным технологическим свойствам молока относятся термоустойчивость и сычужная свертываемость.

Термоустойчивостъ

Термоустойчивостъ — способность молока выдерживать нагрев до высоких температур без видимой коагуляции белков. Основными факторами устойчивости белковых молекул в растворе являются величина поверхностного заряда и степень гидрофильности частиц.

Следовательно, факторы, уменьшающие отрицательный заряд казеиновых мицелл и степень их гидратации, будут снижать термоустойчивость молока. К ним относятся количественные и качественные изменения химического состава молока: фракционный состав казеина, степень денатурации сывороточных белков, солевой состав и рН молока. Состав молока зависит от времени года, стадии лактации, породы коровы, рационов кормления и т. д.

На термоустойчивостъ молока оказывает влияние содержание ионов кальция и магния. При повышении количества ионов кальция в молоке происходит присоединение их к ККФК. В результате уменьшается отрицательный заряд казеиновых частиц, они соединяются в крупные агрегаты, которые коагулируют (выпадают в осадок) при нагревании.

Свежее молоко кислотностью 16-18 °Т (рН 6,6-6,7) выдерживает высокотемпературную обработку без видимой коагуляции белков. Повышение кислотности приводит к снижению термоустойчивости, так как в результате уменьшается заряд белковых частиц и часть коллоидных солей кальция переходит в растворимое состояние. Это приводит к агрегации казеиновых частиц и их коагуляции при нагревании. Термоустойчивостъ молока контролируют при производстве стерилизованных продуктов, молочных консервов, продуктов детского питания.

Химические и физические свойства молока при 20°С

В таблице представлены химические и физические свойства молока (среднее значение и предел колебаний).

Даны следующие свойства молока:

• кислотность;
• буферная емкость по кислоте и щелочи;
• окислительно-восстановительный потенциал, В;
• плотность молока, кг/м3;
• динамическая вязкость, Па·сек;
• поверхностное натяжение, Н/м;
• осмотическое давление, МПа;
• температура замерзания, °С;
• удельная электропроводность, См/м;
• удельная (массовая) теплоемкость, Дж/(кг·град);
• коэффициент теплопроводности, Вт/(м·град);
• коэффициент температуропроводности, м2/с.

Теплопроводность молока

В таблице даны значения теплопроводности молока в размерности Вт/(м·град) в зависимости от жирности (от 1,6 до 4%), для температуры 293К (20°С) и 353К (80°С).

Данные по теплопроводности молока в таблице свидетельствуют, что при жирности от 1,6…4 % коэффициент теплопроводности молока слабо зависит от содержания в нем жира.

1. Теплофизические характеристики пищевых продуктов. Справочник. Гинзбург А.С. и др. Москва, 1980. — 288 с.
2. Чубик И. А., Маслов А. М. Справочник по теплофизическим характеристикам пищевых продуктов и полуфабрикатов. М.: Пищевая промышленность, 1970 — 184 с.
3. Горбатова К.К. Химия и физика молока: Учебник для вузов. — СПб.: ГИОРД, 2004. — 288 с.
4. Цубанов А.Г. Теплопередача: метод. указания к практич. занятиям для студентов. — Минск: БГАТУ, 2007.- 160 с.

Плотность молока: норма, методы определения, таблица

За несколько тысячелетий употребления молока люди точно знают, что в его составе присутствуют важные для организма белки, жиры, углеводы, витамины, ферменты и минеральные соли. Хорошее качество этого продукта является результатом сложной и одновременно добросовестной работы фермера. Рассмотрим, что из себя представляет плотность этого продукта, как её измерять и повышать.

Что такое и в чём измеряется плотность молока

Этот показатель является одним из важных физических свойств молока, которое определяет натуральность молочного напитка и зависит от содержания жира. Плотность представляет собой величину, которая показывает, насколько её масса при температуре +20 °С больше массы дистиллированной воды при температуре +4 °С в том же объёме.

Измеряется этот показатель в г/см³, кг/м³.

От чего зависит плотность

Этот показатель в коровьем молоке зависит от следующих значений:

• количество солей, белков и сахара;
• время замера (расчёты нужно проводить спустя пару часов после дойки);
• время и период лактации;
• здоровье животного;
• питание — чем качественнее корма, тем лучше иммунитет;
• порода коров — молочные коровы дают большее количество этого продукта, но жирность его меньше;
• сезонность — насыщенность понижается в холодное время года, когда животным не хватает минеральных веществ.

Плотность молока: нормы, таблица в зависимости от температуры

Наибольшая плотность молока фиксируется после рождения телёнка. Это определено естественными причинами, так как в первые дни молодняк кормят молозивом, в составе которого присутствуют шарики жира, в которых содержится большое количество полезных кислот.

Плотность натурального продукта колеблется в пределах 1,027–1,033 г/см³. Если показатель ниже — значит, продукт разбавили, а если выше — с него сняли жиры. Рассмотрим, как меняется плотность молока в зависимости от его температуры:

Температура (в градусах Цельсия — °С)
17	18	19	20	21	22	23	24	25
Плотность (в градусах ареометра — °А)
24,4	24,6	24,8	25,0	25,2	25,4	25,6	25,8	26,0

Как определить плотность

На промышленных предприятиях и в лабораториях насыщенность молока определяют с помощью лактоденсиметра или молочного ареометра. Для проведения анализа берут мерный цилиндр объёмом 200 мл, его диаметр должен быть не меньше 5 см. Процедура состоит из следующих манипуляций:

1. Молоко медленно по стенкам наливают в цилиндр до 2/3 его объёма.
2. После этого в него погружают лактоденсиметр (он должен свободно плавать).
3. Эксперимент проводят спустя несколько минут, когда прибор перестанет колебаться. Делают это по верхнему краю мениска с точностью 0,0005, а температуры — до 0,5 градусов.

• Чтобы подтвердить эти показатели, прибор немного качают и проводят измерения ещё раз. Правильный показатель — это среднее арифметическое из двух чисел.
• Эксперимент должен проводиться при температуре молока +20 °С.

В домашних условиях такое приспособление, как ареометр, скорее всего, может отсутствовать. Рассмотрим, что делать в этом случае:

1. Небольшое количество молочного напитка наливают в стакан с водой. Продукт хорошего качества опустится на дно, а потом растворится. В другом случае, он начнёт расплываться сразу на поверхности.
2. Смешивают молоко и спирт в одинаковом соотношении. Полученную жидкость вливают в тарелку. Если продукт натуральный, в нём начнут появляться хлопья, в разбавленном состоянии они не появятся.

Как повысить плотность

Чтобы получить молочный продукт хорошего качества, нужно знать, как можно увеличить показатель его плотности. Это делается благодаря следующим действиям:

1. Следите за состоянием здоровья животных.
2. Кормите их качественными кормами.
3. Содержите скот в хороших условиях.
4. Следите за состоянием продукта от дойки до перевозки к покупателю.