Реферат «Физико-химические свойства молока»

Введение

Физические и химические свойства пищевых продуктов животного происхождения зависят от множества факторов. Среди них – вид животного и характеристики конкретной особи, состав корма, условия окружающей среды и многие другие. Именно поэтому в законодательно установленных стандартах для пищевых продуктов указан диапазон значений физических и химических параметров. Физико-химические параметры определяют при проверке качества продукции и её соответствия стандартам, а также для идентификации продукта.

Предметом работы является молочное производство.

Объектом исследования является молоко разных видов животных.

Цель работы изучить физико-химические свойства молока, это достигается путем решения следующих задач:

изучить понятие и сущность молока;
исследовать химический состав молока;
проанализировать физические свойства молока;
исследовать химические и биологические свойства молока.

В данном исследовании используются следующие методы: изучение и анализ научной литературы, сравнение различных точек зрения, а также ознакомление со статистическими данными и их анализ.

В ходе написания реферативной работы автор изучил фундаментальные научные исследования отечественных и зарубежных ученых по обозначенной теме.

1. Понятие и сущность молока

Молоко - сложный секрет молочной железы животного, предназначенный для питания новорожденных. Химический состав, взаимосвязь отдельных компонентов обусловливают специфические свойства, высокую пищевую и биологическую ценность молока. Молоко содержит около 250 различных веществ, то есть почти все, что требуется для поддержания жизни и роста человеческого организма. Питательную ценность молока составляют жиры, белки, углеводы, витамины, ферменты, микро- и макроэлементы, гормоны. Некоторые ферменты, антибиотические и антитоксические вещества накапливаются в молоке при сквашивании молочнокислыми бактериями.

Молоко вырабатывается в молочной железе из поступающих с кровью веществ. Для образования 12 л молока необходимо, чтобы через вымя коровы прошло около 6 тыс. л крови.

Молоко считается интернациональным продуктом и используется в пищевых целях во многих странах мира. Оно может быть использовано в свежем виде и в восстановленном из сухого цельного или сухого обезжиренного молочного порошка с последующим доведением до требуемой жирности. Сырым называют свежеполученное молоко, не подвергавшееся тепловой обработке. Питьевое молоко для населения подразделяется на пастеризованное, стерилизованное и топленое.

Пастеризованное молоко - нагретое до определенной температуры (ниже точки кипения) молоко, немедленно охлажденное и разлитое в тару. Оно подразделяется на нормализованное различной жирности, белковое, витаминизированное и нежирное. В нормализованном молоке жира может быть 1,5; 2,5; 3,2; 3,5 и 6%, при добавлении сливок, сливочного масла или молочного жира. Белковое молоко вырабатывается из обычного путем добавления в него сухого или сгущенного молока. Витаминизируют молоко обычно аскорбиновой кислотой.

Стерилизованное молоко - это продукт, подвергнутый термической обработке при температуре свыше 120°С с выдержкой, обеспечивающей соответствие продукта требованиям промышленной стерильности, установленным нормативными правовыми актами Российской Федерации, предъявляемыми к стерилизованным продуктам.

Топленое молоко получают из сырого свежего путем нагревания до 95-99°С в течение 3-4 ч с последующем охлаждением до 6-8°С. Стерилизованное молоко изготавливается путем гомогенизации и стерилизации в бутылках при 120°С в течение 15 мин.

В настоящее время в продажу в большом объеме поступает сухое молоко, которое получают путем высушивания, цельного пастеризованного при 60-80°С в специальных распылительных емкостях. Из 89 кг натурального молока получается 1 кг сухого молочного порошка, в котором содержится белка - 25%, жира - 25%, лактозы - 37-40%, минеральных веществ - 5-6%.

Из молока готовят различные молочные консервы - молоко сгущенное с сахаром, сгущенное стерилизованное, стерилизованное концентрированное, кофе со сгущенным молоком, какао со сгущенным молоком, сухие смеси для мороженого, сухие смеси для детского питания.

Сливки - это концентрированная жировая часть молока, отделенная путем сепарирования или отстаивания. Они бывают жирностью 10, 20 и 35%. Их обычно используют для производства сметаны, сливочного масла и мороженого.

2. Химический состав молока

Химический состав молока колеблется в зависимости от периода лактации, породы, возраста, состояния здоровья животного, условий содержания, качества кормов и типа кормления и других факторов (табл. 1).

Вода. Большая часть воды (84,1-84,5%) находится в свободном состоянии и легко удаляется при сквашивании молока и его высушивании. Другая часть воды (3-3,5%) находится в связанном состоянии, то есть удерживается молекулярными силами около поверхности частиц (белков, фосфатидов, полисахаридов). Вода, содержащаяся в молоке, образована плазмой крови в молочной железе, и в ней находятся в коллоидном состоянии компоненты сухих веществ.

В молоке различают воду набухания, свободную, связанную, кристаллизационную. Свободная вода является растворителем органических и неорганических соединений молока. Связанная вода обусловлена гидрофильными группами белковых веществ полисахаридов, фосфатидов. Кристаллизационная вода связана с кристаллами веществ молочного сахара. В среднем в молоке содержится 87% воды и 13% сухого остатка.

К физико-химическим характеристикам молока и молочных продуктов относится содержание в продукте жиров, белков, сухого вещество (СОМО), а также молочнокислых бактерий, пробиотиков и дрожжей. У масла и сыра оценивают содержание жиров, влаги, соли, кислотность. Чтобы отличить фальсифицированное (разбавленное) сырое молоко, измеряют температуру его замерзания, поскольку этот параметр значительно различается у молока и воды.

Оценить точность приборов можно с помощью калибровки. Это процедура определения зависимости показаний оборудования от измеряемого параметра. Оборудование калибруют с помощью стандартов с известными свойствами; чем лучше определены параметры стандарта, тем точнее возможно откалибровать прибор и тем более достоверные данные возможно получить. Значения параметров референсматериалов QSE определяются в ходе многократных измерений, проводимых несколькими (5–9) лабораториями, аккредитованными по ISO/IEC 17025.

Эти образцы предназначены для отладки и калибровки лабораторного оборудования, используемого для определения физико-химических свойств молока и молочных продуктов. QSE – это филиал Баварской Ассоциации исследования сырого молока. С 1997 года эта организация занимается разработкой стандартов для калибровки.

QSE производит множество стандартов для отладки приборов, проверки применимости методов и других целей. Среди материалов есть стандарты для калибровки по содержанию жирных кислот, казеина, мочевины, лактозы и галактозы и другим параметрам. QSE также составляет комплекты стандартов по запросу заказчика.

Жир молочный. Считается самым ценным компонентом, поэтому цена продукта зависит от содержания жира (2,8-5%). Молочный жир отличается наибольшей энергетической ценностью и разносторонней биологической активностью. Он является источником группы витаминов, токоферолов, фосфатов и других важных компонентов. В молоке молочный жир находится в виде суспензии, состоящей из мелких жировых шариков размером от 0,1 до 20 мкм.

В 1 мл коровьего молока содержится 1,0-12,0 млрд жировых шариков. Температура плавления молочного жира 25-28°С, застывания - 18-23°С, плотность при 20°С - 0,918-0,924, число рефракции 42-45, коэффициент преломления 1,453-1,455, йодное число - 25-28.

По химическому составу молочный жир представляет собой производное спирта глицерина и жирных кислот, на долю которых приходится 93-95% массы жира. В настоящее время в молоке обнаружено свыше 150 жирных кислот, однако наиболее часто встречаются 25-28, из них 18-20 считаются основными (в других жирах их не более 5-7 наименований).

Содержание липидов указано в г на 100 г продукта, что аналогично его процентным показателям.

Содержание жирных кислот в молоке под влиянием кормления животных, сезона года, стадии лактации, различных заболеваний и других факторов может значительно изменяться. Жирные кислоты подразделяются на две категории - насыщенные и ненасыщенные. Последние, в свою очередь, делятся на мононенасыщенные и полиненасыщенные.

Содержание насыщенных жирных кислот составляет 65% (лауриновая, миристиновая, пальмитиновая и другие), ненасыщенных - 35% (олеиновая, линолевая, линоленовая, пальмитолеиновая, арахидоновая). Лецитин относится к фосфолипидам, он при гидролизе образует две молекулы жирных кислот (олеиновая, стеариновая).

По сравнению с другими жирами животного и растительного происхождения в молочном жире содержится много низкомолекулярных летучих жирных кислот (масляная, капроновая, каприловая), придающих молоку специфический привкус и аромат.

В молочном жире баланс содержания насыщенных (пальмитиновая, миристиновая, стеариновая) и ненасыщенных (олеиновая, линолевая) жирных кислот определяет консистенцию, температуру плавления и другие физические свойства молочного жира. При порче молочного жира появляются альдегиды, кетоны, оксикислоты и другие соединения.

Содержание жира в коровьем молоке колеблется от 2,8 до 6,0%, что зависит от режима и условий доения: в первой трети удоя жира больше, чем в последней части выдоенного молока. Содержание в воздухе помещения сверхнормативного количества углекислоты, аммиака, сероводорода и других вредных газов уменьшает уровень жира на 0,3-0,5%. Жир в молоке находится в виде жировых шариков, окруженных защитными лецитиновыми белковыми оболочками размером 2-5 мкм. Защитная оболочка препятствует слиянию шариков в конгломераты, поэтому молочный жир представляет собой эмульсию в воде. Дестабилизация эмульсии (появление незащищенного оболочкой свободного жира) является причиной окислительной порчи продукта. Молочный жир легко разлагается на глицерин и свободные жирные кислоты и окисляется путем насыщения ненасыщенных жирных кислот.

Кроме жира в молоке содержатся жироподобные вещества - фосфатиды (лецитин, кефамен), гликолипиды (цереброзид, сфингозин) и стероиды (холестерин, эргостерин).

Гликолипиды, или цереброзиды. В отличие от фосфатидов гликолипиды содержат по одной жирной кислоте - сфингозин и галактозу. Фосфорной кислоты в них нет. Гликолипиды участвуют в формировании оболочек жирных шариков.

Стероиды. В состав стероидов входят стеролы (стерины) и стериды. В молоке обычно стеролы находятся в свободном состоянии и представлены холестеролом (холестерин) и эргостеролом (эргостерин), которые концентрируются в оболочках жировых шариков.

Стероиды подобно фосфатидам регулируют обмен веществ в организме животных. При облучении молока ультрафиолетовыми лучами эргостерон, как провитамин, превращается в витамин B₂, а холестерол участвует в образовании биологически активного витамина В₃.

По мнению ряда авторов, лецитиново-белковый комплекс оболочек молочных жировых шариков и метионин обладают антисклеротическими свойствами.

Белки молока. Белки молока состоят в основном из казеина, альбумина и глобулина. Содержание белков в молоке колеблется в пределах от 2,8 до 4,6%, из них казеин составляет около 82%, альбумин - 12% и глобулин - 6% от общего количества белков. Соотношение белков в молоке меняется в зависимости от периода лактации, кормления животных, различных заболеваний и других факторов.

Белки молока обладают высокой полноценностью, так как содержат все необходимые человеку и животным аминокислоты (около 20), среди которых различают незаменимые и заменимые аминокислоты, которые до 80% считаются легкоусвояемыми. В первые часы после рождения белки молока усваиваются в организме новорожденных животных без изменения, что обеспечивает защиту от неблагоприятных условий окружающей среды. В молоке содержится больше незаменимых аминокислот, чем в мясе, рыбе, бобовых растениях и других продуктах. Однако в молоке снижено содержание аминокислот, содержащих серу (цистин, цистеин), почти на 20%.

Казеин - сложный белок молока, который относится к фосфоро-протеинам, по составу представляет собой комплекс нескольких фракций (α, β, γ, κ), отличающихся друг от друга аминокислотным составом и содержанием остатков фосфорной кислоты. В молоке казеин содержится в виде сложного казеинаткальциевого фосфатного комплекса, который в свежем молоке находится в виде мицелл. В состав казеина входят 18 аминокислот, соотношение которых меняется по сезонам и периодам лактации. При взаимодействии с кислотами, солями или сычужным ферментом казеин выпадает в осадок (кислотная, сычужная, кальциевая коагуляция), это свойство используется при приготовлении кисломолочных продуктов.

Альбумина в молоке содержится 0,2-0,6%. Это полноценный легко переваривающийся в организме человека белок, не содержащий в своей молекуле фосфора. В его составе больше жизненно важных аминокислот, что ценно для питания детей и молодняка животных. Он не свертывается сычужным ферментом и поэтому используется при приготовлении молочных кремов, паст, сырков. В молозиве альбумин содержится в количестве 10-12%, поэтому молозиво считается ценным защитным антитоксическим продуктом для новорожденных.

Глобулины в молоке находятся в растворенном состоянии в количестве 0,05-0,2%. Они являются антибактериальными и антитоксическими специфическими антителами. В молозиве глобулины содержатся в количестве 8-15%. Сычужный фермент не свертывает глобулины, поэтому они при изготовлении сыров остаются в сыворотке. Глобулины и альбумины свертываются при нагревании до 75°С, сначала они денатурируются, потом коагулируют.

Большинство аминокислот входит в состав белков молока, но некоторые из них находятся в свободном состоянии. Средний аминокислотный состав молока различных видов сельскохозяйственных животных указан в таблице 3.

Белковые и небелковые азотистые соединения. В молоке содержится небольшое количество небелковых азотистых веществ: мочевая кислота, креатин, ксантин, гиппуровая кислота, свободные аминокислоты, пептиды, липопротеины, пуриновые основания.

К небелковым азотистым веществам также относятся пигменты, попадающие из корма (хлорофилл, ксантофилл, каротин). Все они растворимы в жирах и придают маслу желтый цвет (особенно каротин).

Содержание небелковых азотистых соединений в коровьем молоке составляет 0,02-0,045%, в кобыльем достигает 0,5-0,6%.

Молочный сахар (лактоза) представляет собой дисахарид, который при гидролизе распадается на глюкозу и галактозу. Лактозы в молоке содержится 4,0-5,5%, что придает ему слегка сладковатый вкус. Лактоза в 5-6 раз менее сладкая, чем свекловичный сахар, поэтому при ее высоком содержании молоко не имеет выраженного сладкого вкуса. Под действием разбавленных кислот и ферментов, выделяемых некоторыми молочнокислыми бактериями и дрожжами, лактоза гидролизуется с образованием глюкозы и галактозы. Молоко может подвергаться брожению (молочнокислому, спиртовому, пропионовокислому, маслянокислому) в зависимости от вида размножающихся микроорганизмов.

Углеводы в молочных продуктах (сметана, творог, простокваша) включают в основном лактозу и продукты ее гидролиза (глюкозу и галактозу). В природе лактоза содержится только в молоке (в среднем 4,8%). В тонком отделе кишечника лактоза гидролизуется до глюкозы и галактозы. В молоке содержатся в небольшом количестве фосфатные сахара - галактоза, фруктоза.

При скисании молока лактоза распадается на молочную кислоту, спирт, эфиры, летучие кислоты и другие соединения. Нагревание молока до температуры свыше 95°С вызывает его легкое побурение, обусловленное реакцией между лактозой и некоторыми свободными аминокислотами, в результате чего образуются меланоиды с явно выраженным привкусом карамелизации. Это реакция используется при производстве топленого молока и ряженки. Молочный сахар, хотя и подвержен брожению в кишечнике, почти полностью всасывается через стенки желудочно-кишечного тракта человека или животного.

Минеральные вещества. В состав молока практически входят все элементы периодической системы Менделеева. Однако больше всего содержится кальция и фосфора. Большая часть макроэлементов присутствует в молоке в виде неорганических солей. Благодаря содержанию в молоке солей щелочных и щелочноземельных металлов белки находятся в нем в виде золя. Молоко довольно богато микроэлементами, среди которых особенно важны марганец, никель, кобальт, фтор, бром и йод.

Среднее содержание минеральных веществ в молоке некоторых видов сельскохозяйственных животных приведено в таблице 4.

В целом минеральных веществ в молоке содержится 0,6-0,85%, в их числе макроэлементы (кальций, фосфор, натрий, калий, магний, хлор, сера) и более 20 микроэлементов (железо, марганец, свинец, кобальт, медь, йод, цинк, гелий, серебро, олово, хром, никель).

Минеральные вещества в молоке содержатся в ионно- и молекулярно-дисперсном состоянии, а также в соединении с белками, витаминами, ферментами, гормонами. Они обеспечивают солевой обмен в организме, регулируют осмотическое давление крови и тканей, активизируют деятельность ферментов и обеспечивают гемопоэз. Содержание минеральных веществ в молоке зависит от рациона животного в период лактации и биогеохимической характеристики почвы, где выращивались корма.

Витамины молока. Молоко содержит большое количество витаминов. Содержание их в молоке зависит от кормления и условий содержания молочных коров. Для обогащения молока витаминами особенно большое значение имеет получение коровами сочных и зеленых кормов, а также систематические прогулки животных.

Наибольшим разнообразием в содержании витаминов отличается молоко коров и коз.

3. Физические свойства молока

Физические свойства молока оцениваются органолептическими показателями (цвет, консистенция, запах, вкус), плотностью, вязкостью, осмотическим давлением, точкой замерзания. При экспертизе молока особое значение имеют не только органолептические показатели, плотность, чистота, кислотность, но и жирность, микробная загрязненность и другие физические свойства.

Цельное свежее молоко - это однородная жидкость белого или желтовато-белого цвета, с приятным, слегка сладковатым вкусом и специфическим запахом, однородной консистенции. При обезжиривании цвет становится голубовато-белым, ухудшается вкус. Снижение содержания белков ведет к появлению водянистого привкуса.

Изменения цвета молока возможны при некоторых заболеваниях животных (гемоспоридиозы, пастереллез, лептоспироз, мастит). Желтый цвет молоко приобретает при обильном кормлении морковью и кукурузой. Красноватый цвет отмечают при скармливании лютиковых, молочайных растений, при машинном передаивании коров, при развитии в молоке пигментообразующих бактерий (чудесная палочка – (Bact. prodigiosum).

Запах молока видоспецифичен. Доброкачественное молоко имеет приятный запах, однако при хранении с пахучими веществами (рыба, нефтепродукты, квашения, силос) или при попадании частичек навоза молоко приобретает посторонний запах. При хранении молока в плотно закрытой емкости в нем размножаются гнилостные анаэробные микроорганизмы, обусловливающие гидролитические процессы и гнилостный запах. Аромат молока легче определять после подогрева до 25-30°С.

Вкус парного молока слегка сладковатый. На него отрицательно влияет скармливание животным редьки, репы, турнепса, люпина, лука, сурепки, полыни, а также рыбной муки. Солоноватый привкус появляется в молоке коров, больных маститом, туберкулезом вымени, а также в последние дни лактации (стародойное молоко). При длительном хранении в условиях холодильника в молоке размножаются психрофильные бактерии, способствующие появлению прогорклого привкуса. Гнилостные бактерии могут обусловливать щелочно-мыльный привкус. Хранение молока в ржавой посуде приводит к появлению металлического привкуса, при снижении содержания белков появляется водянистый привкус.

Консистенция молока жидкая, однородная. Молоко легко переливается из одной посуды в другую. Наличие хлопьев и сгустков в молоке свидетельствует о болезни вымени. Слизистое, тягучее молоко обусловлено молочнокислыми стрептококками, лактобациллами, флавобактериями. Водянистая консистенция может появиться в молоке при обильном скармливании жома, барды, свекольной ботвы, при фальсификации водой.

Плотность молока - это масса молока при 20°С, заключенная в единице объема (кг/м³). Ее определяют с помощью ареометра, и зависит она от содержания в молоке составных частей: молочный жир - 922 кг/м³, белки - 1391 кг/м³, лактоза - 1545 кг/м³, соли - 2857 кг/м³. Другими словами, плотность - это величина, показывающая, насколько масса молока при температуре 20°С больше массы дистиллированной воды при температуре 4°С. При изменении соотношения компонентов в молоке изменяется и его плотность. В норме плотность молока колеблется от 1,027 до 1,033 г/см³, а при добавлении 10% воды плотность молока снижается на три деления шкалы ареометра. С увеличением содержания жира в молоке плотность тоже снижается, при повышении количества сухих обезжиренных веществ - повышается. Плотность парного молока несколько ниже остывшего (на 0,001-0,002 г/см³), что связано с переходом жира из жидкого состояния в твердое и в некоторой степени с уменьшением содержания газов в молоке.

По показателю плотности устанавливают натуральность молока. Молоко, плотность которого ниже 1,027 г/см³, считается анормальным, оно или разбавлено водой, или получено от больных коров. При добавлении воды плотность молока уменьшается, а при снятии жира или добавлении обезжиренного молока - увеличивается. Так, если к молоку добавлено 3% воды, его плотность уменьшается на 0,001 г/см³. Кроме того, показатель плотности используют для пересчета, объема молока на массу. И наоборот, для этого количество литров умножают на плотность или плотность умножают на массу и получают объем. Молоко и молочные продукты обладают высокой энергетической ценностью. Энергетическая ценность 1 кг молока составляет 2400 кДж.

При оценке качества молока могут быть использованы показатели других физических свойств. Так, при добавлении в молоко воды уменьшаются величины осмотического давления, вязкости, температуры кипения. В молоке, полученном от больных животных, повышается электропроводность, изменяется осмотическое давление, вязкость и другие показатели.

Буферная емкость. Если бы в молоке не было буферных систем, выработка кисломолочных продуктов и сыра была бы невозможна. Так как молочнокислые закваски могут развиваться при определенном значении рН, низкие величины рН действуют на них губительно. Следовательно, молочная кислота, образующаяся при сбраживании молочного сахара, должна каким-то образом нейтрализовываться. Определенную роль в этом процессе играют буферные системы, до момента утраты этих свойств. Изменение рН молока при добавлении кислоты или щелочи произойдет в том случае, если будет превышена буферная емкость. Под буферной емкостью понимают количество кислоты или щелочи, которое необходимо добавить к 100 мл молока, чтобы изменить величину рН на единицу.

Вследствие буферных свойств молока рН кефира, выработанного термостатным способом, в конце сквашивания при титруемой кислотности 75-80°Т составляет лишь 4,85-4,75, а рН сгустка в процессе производства творога жирного при кислотности 58-60°Т - 4,15-5,05. При таком рН возможно развитие молочнокислых стрептококков и накопление ароматических веществ. При выработке твердых сыров рН сырной массы после прессования при высокой титруемой кислотности имеет величину, равную 5,2-5,6, что объясняется большим содержанием в ней белков, буферная способность которых при протеолизе увеличивается.

Окислительно-восстановительный потенциал - способность составных веществ молока присоединять или терять электроны. Измеряемый окислительно-восстановительный потенциал молока, находящегося в равновесии с воздухом при температуре 25°С и рН 6,6-6,7, лежит в пределах 250-350 мВ.

Молоко содержит химические соединения, которые могут легко окисляться или восстанавливаться, - витамины С, Е, группы В, аминокислота цистеин, кислород, ферменты.

Наибольшее изменение окислительно-восстановительного потенциала происходит вследствие активного метаболизма микроорганизмов. Микроорганизмы потребляют кислород и образуют ферменты, обладающие восстановительным действием. Высокое содержание бактерий, продуцирующих кислоту, вызывает быстрое падение окислительно-восстановительного потенциала. В охлажденном молоке развитие кислотообразующих микроорганизмов тормозится и снижение потенциала замедляется.

Усиление восстановительных свойств молока, то есть падение окислительно-восстановительного потенциала, вызывают тепловая обработка и развитие микроорганизмов. Так, молочнокислые бактерии при развитии в молоке понижают величину окислительно-восстановительного потенциала до 60-120 мВ, а в твердых сырах - до 150-170 мВ. На изменении величины окислительно-восстановительного потенциала основана редуктазная проба. При определенном значении окислительно-восстановительного потенциала индикаторы (метиленовый голубой или резазурин), внесенные в молоко, восстанавливаются, обесцвечиваясь или изменяя окраску. Чем больше бактерий содержится в сыром молоке, тем быстрее падает окислительно-восстановительный потенциал и восстанавливаются добавленные реактивы.

Повышению окислительно-восстановительного потенциала, то есть усилению окислительных свойств молока, способствуют металлы (Сu, Ре) и аэрация (перемешивание). От величины окислительно-восстановительного потенциала зависит интенсивность протекания в кисломолочных продуктах биохимических процессов и накопление ароматических веществ (диацетила).

Возникновение в молоке и молочных продуктах таких пороков вкуса, как металлический и салистый привкусы, обусловлено повышением окислительно-восстановительного потенциала среды.

Вязкость характеризует его сопротивление течению, то есть свойство жидкости оказывать сопротивление при перемещении одной ее части относительно другой. Единицей измерения вязкости молока служит МПа/с (сантипуаз). В молоке определяют в основном относительную вязкость по отношению к воде. При температуре 20°С вязкость молока равна в среднем 1,8 МПа/с.

На вязкость оказывают влияние величина и распределение жировых шариков по размеру, содержание казеина и его состояние (гидратация, величина мицелл), состояние сывороточных белков, а также обработка молока. Так, вязкость молока увеличивается в процессе гомогенизации и при повышении содержания сухих веществ. На вязкость влияет и температура продукта - чем она выше, тем меньше вязкость. Вязкость молока увеличивается в процессе хранения. Между вязкостью и текучестью существует обратная зависимость - чем выше вязкость, тем меньше текучесть исследуемого образца. В молоке структурная вязкость обусловлена в первую очередь молочным белком, в сливках - молочным жиром и особенно образованием скоплений жировых шариков. Этот показатель характеризует консистенцию продукта. Сывороточные белки и лактоза незначительно влияют на вязкость.

Вязкость молока служит контролем правильности технологических процессов и лежит в основе расчета при конструировании выпарных аппаратов, установления коэффициента теплопередачи, подборе технологического оборудования для производства плавленых сыров, конструкции сепараторов и молокопроводов.

В практике наибольший интерес представляет вязкость сильно структурированных молочных продуктов - сметаны, простокваши и кисломолочных напитков.

Поверхностное натяжение можно выразить как силу, действующую на поверхности жидкости. Единица измерения поверхностного натяжения - ньютон на метр (Н/м). Поверхностное натяжение молока при 20°С составляет 0,05 Н/м, воды - 0,07 Н/м.

Более низкое поверхностное натяжение молока, по сравнению с поверхностным натяжением воды, объясняется наличием в молоке поверхностно-активных (ПАВ) веществ - белков плазмы молока, белков оболочек жировых шариков, фосфолипидов и жирных кислот.

Поверхностное натяжение молока зависит от его температуры, химического состава, состояния белков, жира, активности липазы, продолжительности хранения, режимов технологической обработки. Так, поверхностное натяжение снижается при нагревании молока и особенно сильно при гидролизе, так как в результате гидролиза жира образуют ПАВ - жирные кислоты, ди- и моноглицериды, понижающие величину поверхностной энергии.

Только что выдоенное молоко имеет самый высокий показатель поверхностного натяжения, через 12 ч, при температуре 18-23°С он принимает оптимальное значение, а при 10°С - через 2 ч после доения коров.

Показатель поверхностного натяжения молока имеет практическое значение для процессов переработки - пенообразования в аппаратах при сушке, сгущении молока, изготовлении мороженого и масла.

Электропроводность молока - величина, обратная электрическому сопротивлению, характеризующая способность раствора проводить электричество. Измеряется в сименсах на метр (См/м). Молоко - плохой проводник электричества, однако в маститном молоке электропроводность может возрастать за счет изменения состава минеральных веществ. Электропроводность молока обусловлена наличием ионов водорода, калия, натрия, кальция, магния, хлора, казеинами и сывороточными белками. Электропроводность молока в среднем составляет 0,46 См/м и зависит от лактационного периода, вида, породы животных.

Температура кипения молока несколько выше, чем у воды (100,2°С), вследствие наличия в нем солей, сахаров и других веществ.

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

Осмотическое давление рассчитывают с учетом температуры замерзания молока (-0,54°С) по формуле, согласно законам Рауля и Вант-Гоффа.

Р (осм.) = 1 х 2,269/К, где I - понижение температуры замерзания исследуемого молока, °С; 2,269 - осмотическое давление при 1 моли вещества в 1 л раствора, мПа; К - криоскопическая постоянная растворителя, для воды равна 1,86, следовательно:

Р (осм.) = 0,54 х 2,269/1,86 = 0,66 мПа.

Осмотическое давление молока, как и других физиологических растворов, сохраняется 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, что сохраняет осмотическое давление молока на определенном уровне.

Температура замерзания является также постоянным физико-химическим показателем молока, так как обусловливается только растворимыми составными частями молока - лактозой и солями, которые содержатся в постоянной концентрации. Температура замерзания молока колеблется в узких пределах от минус 0,51°С до минус 0,59°С. Она изменяется в течение лактационного периода, при заболевании животного, при фальсификации молока водой или содой, вследствие отклонения в содержании лактозы. В начале периода лактации температура замерзания понижается до минус 0,564°С, в середине - повышается до минус 0,55°С, в конце - снижается до минус 0,581°С.

4. Химические и биологические свойства молока

Химические свойства молока характеризуются общей (в градусах Тернера) и активной (рН) кислотностью, причем каждая имеет самостоятельное значение в оценке качества продукта.

Титруемая кислотность свежего молока обусловлена наличием кислых солей, белков и газов. Кислотность свежевыдоенного молока колеблется от 16 до 18°Т. Она повышается при гидролизе лактозы ферментами микроорганизмов, при обильном скармливании кислых трав, свекловичного жома, концентратов. В течение 8-10 сут. после отела молоко сохраняет кислотность 22-30°Т. Снижение кислотности отмечается при маститах, обусловленных гнилостными микроорганизмами, и составляет 5-13°Т.

Титруемую кислотность используют как показатель свежести молока. Градусы Тернера - это число миллилитров 0,1 н раствора гидроксида натрия, необходимое для нейтрализации 100 мл молока, разбавленного двойным количеством воды. Один миллилитр израсходованного 0,1 н раствора гидроксида натрия соответствует одному градусу Тернера кислотности молока. Чем больше в свежевыдоенном молоке содержится кислых солей, газов и белков, тем выше его кислотность. Титруемая кислотность зависит от возраста, состояния здоровья животного, периода лактации.

Молоко с кислотностью ниже 15°Т относят к анормальному и для пищевых целей не используют. Видимо, оно получено от больных животных или фальсифицировано добавлением воды.

При хранении кислотность молока повышается за счет накопления молочной кислоты в результате сбраживания лактозы. На предприятиях молочной промышленности принимают молоко кислотностью не более 20°Т. Допускают к продаже молоко кислотностью 16-20°Т. Если кислотность ниже 16°Т, молоко не разрешают продавать до выяснения причин понижения.

Активная кислотность (рН) обусловлена степенью диссоциации кислот и их солей. Снижение общей кислотности слабо сказывается на величине рН, что связано с буферными свойствами молока. Это имеет большое значение в молочной промышленности, так как кисломолочные бактерии остаются жизнеспособными даже при значительном увеличении титруемой кислотности, но выраженное изменение рН вызывает их гибель. Для сырого молока рН является показателем качества, а для молочных продуктов - еще и фактором управления производственным процессом.

Молочные продукты удовлетворительного качества характеризуются определенным значением рН. Например, цельное молоко имеет рН 6,6-6,8; сгущенное 6,1-6,4; йогурты - 4,0-4,3; творожная сыворотка - 4,3-4,6.

По величине рН можно судить о способности молока к свертыванию:

маститное молоко - рН более 6,8;
нормальное свежее - рН 6,6-6,8;
начинающее скисать - рН 6,3;
свертывание при нагревании - рН 5,7;
свертывание с образованием сгустка - рН 5,3-5,5.

Величина рН меняется при колебаниях температуры, причем снижение температуры вызывает отклонение рН в кислую сторону, повышение - в щелочную.

Показатели рН могут рассматриваться как фактор управления производственным процессом. При получении кисломолочных продуктов рекомендуется следить за изменением величины рН сырья, так как от этого зависят качество и выход готовых продуктов. Например, при регулировании созревания сливок для производства кисло-сливочного масла требуемая величина рН должна быть в пределах 4,7-4,95. Если рН снижен, то сливки оказываются переквашены и появляется порок в виде кислого металлического привкуса. Если повышено значение рН, то образуется недостаточное количество диацетила и отмечается порок - пустой, творожный вкус. Сычужное свертывание молока проводят обычно при рН 6,1-6,4, но свежий сыр имеет рН 4,7-5,3; зрелый сыр - 5,2-5,7.

Активность водородных ионов в молоке существенно влияет на размножение микрофлоры. Оптимум роста микроорганизмов лежит в узком диапазоне рН, и его надо поддерживать на заданном уровне. Особенно это важно при подготовке питательных сред для микробиологического контроля молочных продуктов и в целях создания благоприятных условий для роста микроорганизмов в системе биологического самоочищения сточных вод молочных предприятий.

От величины рН молочного сырья зависят многие производственные показатели:

коллоидное состояние белков молока и, следовательно, стабильность полидисперсной системы молока;
рост полезной и вредной микрофлоры, влияющий на процессы созревания продуктов;
скорость образования компонентов вкуса и аромата молочных продуктов;
равновесие между ионизированным и коллоидно-распределенным фосфатом кальция, обусловливающее термоустойчивость белковых веществ;
активность нативных и бактериальных ферментов;
очищающе-дезинфицирующая способность моющих и дезинфицирующих средств;
коррозийное действие дезинфицирующих и моющих растворов;
степень загрязненности сточных вод молочных предприятий.

При слабокислой реакции, характерной для свежего молока (рН 6,66,8), задерживается развитие гнилостной и болезнетворной микрофлоры. Добавление к молоку соды с целью снижения общей и повышение рН кислотности считается фальсификацией.

При некоторых болезнях (мастит, ящур, туберкулез) свежевыдоенное молоко имеет не слабокислую, а нейтральную или слабощелочную реакцию (рН 7,0-7,4).

Биологические свойства молока проявляются в способности задерживать развитие микрофлоры в течение определенного времени (бактерицидная фаза).

Молоко, находящееся в вымени лактирующих животных, и в течение определенного периода после выдаивания обладает бактериостатическим и бактерицидным свойством. Обусловлено это наличием в молоке антибактериальных веществ, вырабатываемых организмом животного и поступающих из крови и клеток молочной железы. К этим веществам относят антитела (антитоксины, агглютинины, бактериолизины), иммуноглобулины, лизоцим, лактоферрин, комплемент, лактенин, ферменты (пероксидаза), систему лактопероксидазы (тиоциацит). Особенно высокой антибактериальной активностью обладает молозиво.

Период, в течение которого бактерии, попавшие в молоко, не размножаются, называется бактерицидной фазой. Длительность ее зависит от многих факторов. Продолжительность данной фазы при различных температурах молока следующая: при 37°С - 2 ч, при 30°С - 3 ч, при 25°С - 6 ч, при 10°С - 24 ч, при 5°С - 36 ч и при 0°С - 48 ч. При нагревании молока до 70°С и выше бактерицидные вещества разрушаются и микрофлора, попавшая в молоко, размножается беспрепятственно.

На бактерицидную фазу влияют: промежуток времени с момента выдаивания до охлаждения молока - чем короче промежуток времени, тем продолжительнее бактерицидная фаза; степень охлаждения - чем ниже температура охлажденного молока, тем продолжительнее бактерицидная фаза; величина бактериальной обсемененности молока - чем она ниже, тем дольше сохраняются бактерицидные свойства молока.

Заключение

В ходе выполнения работы были выполнены следующие задачи:

изучить понятие и сущность молока;
исследовать химический состав молока;
проанализировать физические свойства молока;
исследовать химические и биологические свойства молока.

Таким образом исходя из вышесказанного можно сделать следующие выводы:

По физико-химическим и органолептическим свойствам молока можно оценить натуральность и качество заготовляемого сырья, т.е. его пригодность к промышленной переработке.

Все компоненты молока по-разному влияют на его физико-химические свойства. Например, от массовой доли белка, дисперсности и гидратационных свойств белков в большей степени зависит вязкость и поверхностное натяжение молока, но почти не зависят величины электропроводности осмотического давления. Почти все компоненты молока влияют на его плотность и кислотность, минеральные вещества молока значительно влияют на его кислотность, электропроводность, осмотическое давление и температуру замерзания, но не влияют на вязкость и т.д.

Свойства молока подразделяются на:

химические:

кислотность:
титруемая,
активная;
буферные свойства;
окислительно-восстановительный потенциал.

Физические:

плотность;
вязкость;
поверхностное натяжение;
теплофизические свойства;
оптические свойства;
температура замерзания;
электропроводность.

Органолептические свойства:

вкус, запах;
цвет;
консистенция.

Технологические свойства:

термоустойчивость;
сыропригодность.

Список использованных источников

Галкин, А. В. Оценка физико-химических свойств молока и молочных продуктов / А. В. Галкин, А. А. Елагина, Е. С. Трепалина // Молочная река. – 2014. – № 2(54). – С. 38.
Ефимова, Л. В. Сравнительная оценка физико-химических свойств молока коров разного возраста / Л. В. Ефимова, О. А. Фролова, Т. В. Зазнобина // Аграрный научный журнал. – 2018. – № 12. – С. 25-27.
Исследование физико-химических свойств мороженого из кобыльего молока / А. У. Шингисов, М. К. Алимарданова, Р. Б. Мухтарханова, У. У. Тастемирова // Вестник Алматинского технологического университета. – 2019. – № 1. – С. 41-47.
Лаптева, Е. П. Физико-химические свойства молока утренней и вечерней дойки / Е. П. Лаптева, Д. Г. Ларионов, О. Ю. Чеченешкина // Студенческая наука - первый шаг к цифровизации сельского хозяйства: Материалы Всероссийской студенческой научно-практической конференции, посвященной 90-летию ФГБОУ ВО Чувашский ГАУ. В 3-х частях, Чебоксары, 15 октября 2021 года. – Чебоксары: Чувашский государственный аграрный университет, 2021. – С. 266-267.
Монгуш, С. Д. Физико-химические свойства молока коров в условиях Республики Тыва / С. Д. Монгуш, О. В. Бондаренко // Вестник Тувинского государственного университета. №2 Естественные и сельскохозяйственные науки. – 2017. – № 2(33). – С. 165-170.
Прокоп И.В., Влияние условий получения и первичной обработки молока коров на его физико-химические свойства / А. М. Карпеня, В. Н. Подрез, С. Л. Карпеня, Ю. В. Шамич // Ученые записки учреждения образования Витебская ордена Знак почета государственная академия ветеринарной медицины. – 2017. – Т. 53. – № 1. – С. 208-211.
Шувариков, А.С., Юрова Е.А., Цветкова В.А., Пастух, О.Н. Фракционный состав белков верблюжьего, козьего и коровьего молока. - Молочная промышленность, 2015. - №7.- с. 68-70
Шувариков, А.С., Брюнчугин. В.В., Пастух, О.Н. Эффективность использования коз разных пород при производстве молочных продуктов. - Овцы, козы, шерстяное дело. - 2012. № 3. - С. 50-53.

Физико-химические свойства молока