Реферат: Плотность
Реферат: Плотность
Плотность, или объемная масса, молока при 20°С
колеблется от 1027 до 1032 кг/м3. Средняя величина плотности
заготовляемого в РФ молока низкая и составляет 1028,5 кг/м3(или
28,5 градусов ареометра). Плотность молока зависит от температуры (понижается
с ее повышением) и химического состава (понижается при увеличении содержания
жира и повышается при увеличении количества белков, лактозы и солей).
Плотность молока, определенная с разу 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 (за
счет изменения коэффициентов температурного расширения) при постепенном
понижении температуры молока. Поэтому плотность закупаемого молока следует
определять не ранее чем через 2 ч после дойки.
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/м3) 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/м3, 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/м3)
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, ди- и 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
Pосм = 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 (—0,580С).
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
Степень разбавления |
Температура |
|
Степень разбавления |
Температура |
молока водой, % |
замерзания молока, *С |
|
молока водой, % |
замерзания молока, "С |
0 |
-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 среднем
составляет 46 • 10-2 См/м с колебаниями от 40 • 10-2 до
60 • 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 силу
больших размеров передвигаются медленно и несколько тормозят подвижность
ионов, то есть практически уменьшают электропроводность молока.
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. Наиболее важными из них являются удельная теплоемкость,
теплопроводность и коэффициент 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 зависят
от температуры, содержания сухих веществ, влаги, жира, кислотности,
дисперсности жира и т.д.
Удельная теплоемкость цельного молока, как и удельная теплоемкость
воды и обезжиренного молока, в интервале температур 273...333°К (О...6О°С)
изменяется незначительно. В указанном интервале температур приближенно ее
можно считать величиной постоянной, равной 3900 Дж/(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»
|