Молоко как природная эмульсия сообщение
Обновлено: 05.07.2024
Продолжение. См. № 4–14, 16–28, 30–34, 37–44, 47, 48/2002;
1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23,
24, 25-26, 27-28, 29, 30, 31, 32, 35, 36, 37, 39, 41, 42, 43, 44, 46, 47/2003;
1, 2, 3, 4, 5, 7, 11, 13, 14, 16, 17, 20, 22, 24, 29, 30, 31, 34, 35, 39, 41, 42, 45/2004;
2, 3, 5, 8, 10, 16, 17/2005;
1, 2, 10, 12, 15, 23/2006;
4/2007
(продолжение)
Другой вид дисперсных систем, играющий огромную роль в природе, быту и производстве, – эмульсии. Это высокодисперсные системы, в которых дисперсионная среда и дисперсная фаза находятся в жидком состоянии, т. е. состоят из мелких капель жидкости, распределенных в другой жидкости. Эмульсии образуются, если жидкости нерастворимы или ограниченно растворимы друг в друге. Можно получить эмульсии масла, бензина или нефти в воде, но не в спирте. Эмульсии могут образоваться при замене растворителя, например при введении в воду раствора масла в органическом веществе, растворимом в воде.
Тип эмульсии можно определить по следующим признакам:
Эмульсии, как и золи, разделяются на лиофильные, термодинамически устойчивые, и лиофобные, термодинамически неустойчивые, для стабилизации которых необходимы эмульгаторы.
Лиофильные эмульсии имеют размер капель не больше 10 –3 мм, лиофобные – от 10 –3 до 1 мм.
Большинство эмульсий – лиофобные системы. Они самопроизвольно не образуются, термодинамически неустойчивы, и сразу же после образования эмульсии начинается обратный процесс слияния капель при их столкновении – коалесценция. Вслед за коалесценцией в зависимости от соотношения плотностей жидкостей дисперсной и дисперсионной фаз происходит всплывание больших капель (в бутылке с молоком образуется верхний жирный слой сливок) или их осаждение – седиментация (рис. 8.41). Чем больше размер капель и различие в плотностях, тем быстрее происходит разделение фаз. Устойчивость эмульсий определяют по продолжительности их существования в столбе жидкости. Флотация позволяет выделить капли дисперсной фазы из эмульсий.
Рис. 8.41. Схема коалесценции и всплывания масла
Наиболее эффективны в качестве эмульгаторов поверхностно-активные вещества (ПАВ), молекулы которых состоят из полярной (лиофильной) и неполярной (лиофобной) частей. В зависимости от типа эмульсии и природы эмульгатора его молекулы по-разному располагаются на поверхности капли, но всегда молекулы ПАВ располагаются так, что гидрофобная неполярная часть их находится в неполярной фазе (масле), а гидрофильная полярная часть – в полярной фазе (воде) (рис. 8.42). В результате снижается поверхностная энергия дисперсной системы.
Рис.8.42. Расположение молекул ПАВ
на поверхности капли эмульсии
Большинство эмульгаторов хорошо растворимо в воде. Жидкая фаза, которая лучше растворяет эмульгатор, становится дисперсионной средой. Замена эмульгатора может привести к обращению эмульсии.
Мыла относятся к ПАВ. Стабилизирующее действие мыла на эмульсии и золи объясняется тем, что мыло представляет собой натриевые или калиевые соли стеариновой, пальмитиновой и олеиновой кислот: С17Н35СООNa, С15Н31СООNa и С17Н33СООNa, или СН3(СН2)7СН=СН(СН2)7СООNa.
Вспомним, как получают мыло. Оно образуется в процессе омыления (взаимодействия с гидроксид-ионами раствора щелочи) жира, т.е. сложного эфира глицерина и жирной кислоты:
Образовавшаяся смесь содержит очень много воды, глицерина и избыток щелочи. Для выделения мыла в раствор добавляют поваренную соль (хлорид натрия), и в результате образуются соли кислот, например стеарат натрия C17Н35СООNa.
Соли натрия образуют твердые мыла, это обычное кусковое мыло. Для повышения растворимости мыла в него вводят различные добавки, например канифоль, придающую ему желтую окраску и повышающую пенообразование. Белое мыло содержит силикат натрия и смягчающие воду вещества – соду Na2СО3 или фосфат натрия Nа3РО4. Соли калия образуют жидкие мыла.
В природе не встречаются эфиры глицерина, в которых с остатком глицерина связаны три одинаковых остатка жирной кислоты. Обычно в жир входят остатки различных кислот, например олеиновой, пальмитиновой и стеариновой:
Моющее действие мыла объясняется гидролизом, например:
Волокна ткани и частицы пыли и грязи в мыльном растворе приобретают отрицательный заряд из-за адсорбции гидроксид-ионов. Это приводит к отталкиванию частиц от ткани, что также сказывается на моющем действии мыла. Пена своими пузырьками окружает частицы грязи и уносит их вместе с грязным мыльным раствором. Заметим, что пенообразование необязательно для стирки – в стиральных машинах используют составы, практически не дающие пены.
Магниевые и кальциевые мыла в воде нерастворимы, поэтому растворимое мыло бесполезно использовать в жесткой воде.
Сами мыла при растворении в воде образуют коллоидные растворы, имеющие благодаря гидролизу щелочную реакцию. Строение мицеллы эмульсии органической жидкости R в водно-мыльном растворе можно схематически представить формулой:
[Rn, mС17Н35COO – , (m – x)Na + ] x– • хNa + .
Разрушение эмульсий – важный природный и технологический процесс. Деэмульгирование проходит при нагревании, вымораживании, фильтровании, центрифугировании, высаливании электролитом, введении ПАВ.
Наиболее эффективно разрушаются эмульсии химическим воздействием на эмульгатор. Например, олеат натрия перестает действовать после добавления кислоты. Можно воспользоваться поверхностно-активным деэмульгатором, вытесняющим с поверхности капель эмульгатор.
Эмульсии широко применяются при производстве пластмасс, красок, мыла, косметических средств, пищевых продуктов.
Молоко – сложная эмульсия жира в воде, содержащая белки, сахар, минеральные вещества, витамины, ферменты, микроорганизмы. Жир находится в виде шариков диаметром от 0,5 до 20 мкм (около 3 млрд в 1 мл). Каждый шарик окружен оболочкой из белков (и фосфолипидов), играющих роль стабилизаторов. Капли жира поднимаются на поверхность, и образуются сливки – очень концентрированные эмульсии. После молочнокислого брожения сливки превращаются в сметану – также высококонцентрированную эмульсию.
Яичный желток также может быть отнесен к эмульсиям.
Мороженое – продукт из молока, сливок, масла, сахара. Это сложная дисперсная система, состоящая из мельчайших кристалликов льда, пузырьков воздуха, капелек жира. Для приготовления мороженого готовится эмульсия из смеси веществ, которую гомогенизируют с эмульгаторами (моно- и диглицеридами) и загустителями (желатином и крахмалом). Затем через эмульсию при охлаждении и непрерывном перемешивании пропускается воздух, что приводит к понижению плотности смеси почти в два раза.
Водоэмульсионные краски – это суспензии пигментов (красителей) в водных эмульсиях полимерных веществ (полиакрилаты, поливинилацетаты, сополимеры стирола с бутадиеном и т.п.), играющих роль пленкообразующих. Их содержание доходит до 55%. Водоэмульсионные краски могут наноситься на влажные поверхности и образуют матовые покрытия.
Нефть и нефтепродукты попадают в сточные воды из нефтедобывающих установок, нефтеперерабатывающих заводов и др. Они загрязняют природные воды также при промывке и авариях нефтеналивных танкеров и барж. Особенно опасен для живой природы слой нефти на поверхности воды (гибель рыбы, птиц и других животных). ПАВ способствуют образованию устойчивых эмульсий нефти и нефтепродуктов.
Нефть с водой образует эмульсию с диаметром капель 1•10 –2 – 1 мм. Чем дольше работает скважина, тем больше в нефти воды (до 50%). Разрушение эмульсии и отделение воды необходимо для переработки нефти, т.к. в воде содержатся соли, приводящие к коррозии оборудования.
Постоянные компоненты городских сточных вод – жиры пищевых отходов. Жировые и масляные эмульсии сточных вод могут быть разрушены сульфатом алюминия, который гидролизуется, изменяет среду раствора, а хлопья гидроксида алюминия окружают капли эмульсии и вместе с ними осаждаются.
Другой вид дисперсных систем – пены. В них дисперсной фазой бывает газ, чаще всего воздух, а дисперсионной средой – жидкость, чаще всего вода. Пены представляют собой пузырьки газа, разделенные пленками жидкости. Размер пузырьков, составляющих дисперсную фазу, лежит в пределах от долей миллиметра до нескольких сантиметров. По размеру пузырьков пены относятся к грубодисперсным системам. Общий объем заключенного в них газа может в сотни раз превосходить объем жидкости, находящейся в прослойках.
Устойчивые пены образуются в присутствии пенообразователей (стабилизаторов), которыми могут быть ПАВ, в том числе мыла, и некоторые полимеры, например белки. Эти вещества снижают поверхностное натяжение, облегчают вспенивание и препятствуют оттоку жидкости из пленок пузырьков. Действуют они так же, как стабилизаторы эмульсий и лиофобных коллоидных систем: создают адсорбционный и сольватный слои вокруг пузырьков. Вещества, повышающие вязкость жидкости, увеличивают устойчивость пен (чистые жидкости с низкой вязкостью не образуют пены).
Пены разрушаются при слиянии (коалесценции) пузырьков. Повышение температуры способствует разрушению пены. Устойчивость пены определяется временем уменьшения объема пены в два раза или такого же снижения высоты слоя пены. Для разрушения пен используют пеногасители – ПАВ, вытесняющие с поверхности жидкости пенообразователи.
Пены широко используются в быту и производстве. Вспенивание жидких и полужидких продуктов с последующим отверждением имеет важное значение при производстве хлеба, кондитерских изделий, кремов и т.п. Брожение теста (молочнокислое брожение) сопровождается выделением углекислого газа, который поднимает тесто, после выпекания хлеба в нем сохраняются маленькие и большие пузырьки. При приготовлении пива используют природные пенообразователи – хмель, некоторые белки, крахмал и др.
В стиральных порошках запрещено использование пенообразователей. Они создают пену в барабане стиральной машины, и она выбрасывается наружу при стирке. Но еще вреднее попадание пенообразователей в сточные и природные воды. Описаны случаи превращения рек в пенный поток. Устойчивые и обильные пены с углекислым газом используются как средство тушения пожаров.
Каждый знает про пемзу – пористую легкую вулканическую горную породу (60–70% оксида кремния). Пемза образуется из жидкой лавы, насыщенной вулканическими газами, при выделении из-за понижения давления в ней пузырьков и быстром застывании пенообразной лавы. Пемза не тонет в воде, т.к. ее пористость свыше 60%, а плотность – 0,2–0,3 г/см 3 . Пемзу используют как абразивный материал и наполнитель бетонов (пемзобетон).
По аналогии с природным процессом образования пемзы получают вспениванием (растворов, жидких расплавов, суспензий и т.п.) самые различные материалы: строительные и конструкционные ячеистые материалы, пеностекло, пеношлаки, пенопласты, пористую резину и т.п. Пенокерамика (керамика с ячеистой структурой) изготавливается из пен оксидов алюминия, магния, циркония. Пеностекло получают спеканием стеклянного порошка с мелом как порообразователем. Применяется как теплоизолирующий материал. Из пеностекла с открытыми порами изготавливают фильтры.
Для получения пенометаллов (алюминий, магний и др.) в расплавленный металл добавляют гидриды титана, циркония и других элементов. Выделяющийся водород вспенивает металл. Пеноалюминий – прекрасный конструкционный материал – имеет низкую теплопроводность и низкую плотность (~0,23 г/см 3 ).
Пористую резину получают вулканизацией каучука в смеси с порообразователями. Используется как материал, уменьшающий вибрацию, для подошв обуви, сидений автомобилей.
Из вспененных при помощи порообразователей пластмасс (полиуретан, полистирол, поливинилхлорид) получают пенопласты с закрытыми порами и поропласты с сообщающимися порами. Используются для теплоизоляции холодильников, электроизоляции, изготовления плавучих средств, фильтров и т.п.
В природе дисперсные системы чаще всего не встречаются в каком-либо одном виде, а представляют собой сочетание различных дисперсных систем. К такой природной дисперсной системе относится почва – сложнейшая система из мельчайших частиц c размерами
2•10 –5 –1•10 –7 см и более крупных. Основную часть органических веществ почвы представляют углеводы, жиры и гуминовые кислоты.
Компоненты почвы обладают лиофобными и лиофильными свойствами, и мельчайшие частицы почвы с почвенной водой образуют гели, золи и эмульсии. Эти дисперсные системы поглощают из почвенных растворов ионы аммония, калия, кальция, магния, вещества вносимых удобрений и переносят их из одного слоя почвы в другой. Гели способствуют образованию структуры почв.
В состав природных коллоидов почв входят нерастворимые в воде алюмосиликатные соединения (глина) и органические соединения, гумус. Гумус – это перегной, органическая темноокрашенная часть почвы, образующаяся в результате биохимического превращения растительных и животных остатков, а также при воздействии кислорода атмосферы или грунтовых вод на органические вещества почвы. В состав гумуса входят наиболее важные для плодородия почв гуминовые кислоты – высокомолекулярные темноокрашенные органические вещества. Строение их окончательно не установлено, но известно, что они образуются при конденсации ароматических соединений типа фенола с аминокислотами и имеют кислотные группы СООН. Гуминовые кислоты могут образовывать истинные и коллоидные растворы, состоящие из мицелл с относительной массой 3700–8300.
Максимальное количество гуминовых кислот содержится в черноземе (до 10%). Эти кислоты содержатся также в торфе и каменном угле. Гуминовые кислоты считают мощным геохимическим агентом, вызывающим концентрирование, рассеяние и переотложение элементов в земной коре. Из почвы гуминовые кислоты переходят в природные воды в виде коллоидных растворов.
Разрушение почвенных дисперсных систем нежелательно, т.к. при этом снижается адсорбционная способность почвы и из нее вымываются необходимые для растений вещества (в частности, ионы кальция и магния). Это же происходит при обработке почв растворами электролитов, особенно опасны для почвы ионы натрия.
Существует еще один вид очень важных дисперсных систем, состоящих из мельчайших частиц твердого тела или жидкости, равномерно распределенных в газовой (воздушной) среде, – аэрозоли.
Вы ознакомились с самыми основными понятиями химии дисперсного состояния веществ и увидели, насколько широко дисперсное состояние вещества встречается в природе, нашей повседневной жизни и в промышленных процессах. В дисперсном состоянии может находиться любое вещество. Поэтому коллоидная химия представляет собой науку, связывающую многие разделы химии, физики и других областей знания.
- Для учеников 1-11 классов и дошкольников
- Бесплатные сертификаты учителям и участникам
Описание презентации по отдельным слайдам:
Биохимический состав молока Молоко - сложная коллоидная система, в которой составные части взаимно связаны между собой и находятся в различном физическом состоянии
Состав молока В молоко входят: вода, белки, жир, молочный сахар (лактоза), минеральные вещества (в т. ч. микроэлементы), витамины, ферменты, гормоны, иммунные тела, газы, микроорганизмы, пигменты. Оптимальное сочетание этих компонентов в молоке делает его наименее заменимым пищевым продуктом, особенно для детей, т. к. в нём есть большинство элементов, необходимых для нормального роста и развития организма.
ВОДА 87-88 % В зависимости от связи воды с другими веществами различают: -свободную воду ( не связанную 85%); -гигроскопическую воду ( поглощаемую порами и удерживаемая капиллярами); -вода набухания (связанная коллоидами); -связанная вода (связанная молекулярными силами с химическими группами 3%)
Насыщенные жирные кислоты -масляная -каприловая -каприновая -лауриновая -миристиновая -пальмитиновая -стеариновая -арахиновая и др.
Ненасыщенные жирные кислоты Представлены деценовой, додеценовой, олеиновой, линолевой, линоленовой, арахидоновой и др. В зависимости от количества ненасыщенных жирных кислот жирн имеет мягкую, твердую или жидкую консистенцию. В молочном жире часто встречаются масляная, капроновая, каприловая и др. низкомолекулярные летучие кислоты
Фосфатиды и стеарины Фосфатиды: лецитин 0,1% и кефалин 0,02-0,05% играют транспортную роль в клетках организма. Стеарины: холестерин, эргостерин играют роль в обмене веществ, напр. в формировании витамина Д.
Углеводы молока 5 % Молочный сахар- лактоза в 5 раз менее сладок, чем сахароза. При гидролизе распадается на глюкозу и галактозу. Лактоза является основным элементом брожения молока. При топлении участвует в образовании меланоидинов, придающих коричневый цвет молока.
Азотистые вещества молока 2,0-5,2% В молоке находятся белковые и небелковые вещества. К белкам молока относят казеин, альбумин, глобулин и белки жировых шариков. К небелковым азотистым соединениям относят мочевину, креатин, аммиак, свободные аминокислоты, пептоны.
Казеин (81% от общего содержания белка в молоке) Является сложным белком с молекулярным весом 30000. различают ɑ,β,ϒ-формы казена, котроые отличаются содержанием фосфора, кальция и серы и отношением к сычужному ферменту.
Альбумин 0,4% и Глобулин 0,2% Количество альбумина максимальное в молозиве 2%. Альбумин, в отличие от казеина растворим в воде, но выпадает из раствора при нагревании до 70-80ºС. Глобулин в молозиве содержится до 5% и играет главную роль в передаче иммунных свойств молодняку, что важно для его развития. Также выпадает в осадок при нагревании до 75º С
Соли и зола молока 0,7% В молоке содержатся соли неорганических и органических кислот. О количестве солей в молоке судят по минеральной части – золе, остающейся после полного сжигания вещества
Ферменты молока Это белковые вещества, вырабатываемые в тканях живых организмов и ускоряющие химические реакции в организме. Различают 5 групп ферментов: Гидролазы и фосфорилазы; ферменты расщепления; Окислительно-восстановительные ферменты; Ферменты переноса; Ферменты изомеризации.
Витамины молока Витамины-биологически-активные вещества, необходимые для обмена веществ и здоровья живого организма. А -для глаз и кожи В-витамины роста Д- антирахитический С- против цинги РР- от заболеваний кожи Е- для формирования гормонов
Химический состав молока животных Сухие веществаЖирБелок Мол. сахМин. В-ваКалорийность (ккал 100 г)* казеин/глобулин и альбумин Корова13,03,92,70,54,70,769 Буйволица17,97,73,80,74,80,8110 Самка зебу15,97,03,70,53,50,898 Самка яка17,86,83,60,75,00,9104 Кобылица10,71,81,20,96,40,352 Верблюдица13,64,52,60,94,90,776 Ослица9,91,40,91,06,20,546 Самка северного оленя33,818,78,32,03,61,4230 Овца18,57,24,51,24,60,9109 Коза13,44,33,00,64,50,873 Свинья16,04,66,01,23,11,185 Крольчиха30,610,513,52,02,02,6170 Собака23,09,34,15,63,10,9141 Кошка17,83,33,16,04,90,591 Самка дельфина51,243,7———0,5— Самка кита37,622,28,23,81,81,7264 *1 ккал = 4, 19 кдж.
Микрофлора молока Нормальную микрофлору молока составляют бактерии, вызывающие молочнокислое брожение, молочные плесени и газообразующие бактерии. К вредной микрофлоре молока относятся кишечная и сенная палочки, протей, микрококки, флюоресцирующие бактерии, вызывающие пороки качества. Для уничтожения вегетативной формы микробов, в том числе патогенных, молоко пастеризуют, кипятят; для полного уничтожения всех микробов - стерилизуют. Свежевыдоенное М. содержит антибактериальные вещества (лактенины) и потому обладает бактериостатичностью, т. е. способностью задерживать размножение бактерий. Парное молоко сохраняет бактериостатичность 2 — 3 часа, поэтому после дойки его немедленно охлаждают до температуры ниже 8 °С, что позволяет сохранять его около 2 суток. Свежее молоко имеет кислотность 16 — 18 °Т (°Тернера). При 28 — 30 °Т молоко скисает, при 65 — 70 °Т свёртывается.
Получение молока на животноводческих фермах, транспортировка и обработка его на молочных заводах находятся под строгим санитарным контролем. Молочными заводами принимается молоко только от здоровых животных из хозяйств, благополучных по инфекционным болезням. Экспертизу молока, осуществляет мясо-молочная и пищевая контрольная станция. Недопустимо содержание в молоке консервантов и примесей, а также присутствие посторонних привкусов и запахов. Молочные заводы не принимают молозиво и молоко, полученное за 7 суток до запуска коров (стародойное).
"молоко" - продукт нормальной физиологической секреции
молочных желез сельскохозяйственных животных, полученный
от одного или нескольких животных в период лактации при
одном и более доении, без каких-либо добавлений к этому
продукту или извлечений каких-либо веществ из него
"сырое молоко" - молоко, не подвергавшееся термической
обработке при температуре более 40°С или обработке, в
результате которой изменяются его составные части
2. СОСТАВ КОРОВЬЕГО МОЛОКА
3. ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ МОЛОКА РАЗЛИЧНЫХ ВИДОВ МЛЕКОПИТАЮЩИХ
Массовая доля, %
жира
казеина
сывороточных
белков
лактозы
золы
Корова
3,9
2,7
0,6
4,6
0,75
Коза
6,0
3,3
0,7
4,6
0,84
Овца
9,0
4,6
1,1
4,7
1,0
Буйволица
6,0
3,8
0,7
4,5
0,75
Животное
4. Белки молока
• Казеин – выделяется секреторными клетками в молоко и в
нативном состоянии находится в виде крупных молекул (мицелл)
казеина, соединенных с фосфатом кальция и другими солями
Богат незаменимыми аминокислотами
В молоке содержится в виде казеинаткальцийфосфатного
комплекса (ККФК)
• Сывороточные белки – растворены в водной фракции молока
При нагревании стремятся присоединиться к молекулам казеина
Аминокислотный состав приближен к биологическому оптимуму
5. Молочный жир содержится в молоке в виде эмульсии, средний размер жировых шариков в коровьем молоке – 2,0 – 2,5 мкм
• Жировая эмульсия в молоке неустойчива, чему способствует
разная плотность дисперсной фазы и дисперсной среды,
благодаря которой происходит самопроизвольное
отстаивание молочного жира.
Основная часть молочного жира представляет собой
триглицериды – эфиры глицерина с жирными кислотами
Жир молока легче переваривается и усваивается организмом по
сравнению с другими жирами, служит источником энергии для
человеческого организма
МОЛОЧНЫЙ ЖИР:
- влияет на консистенцию сыра;
- является растворителем ароматообразующих
веществ, меняет пороги их восприятия;
- СЖК, глицерин, фосфолипиды подвергаются
преобразованиям с образованием
ароматических веществ.
7. Лактоза (молочный сахар) – углевод, характерный только для молока, играет большую физиологическую роль – обладая бифидогенными
свойствами, нормализует микрофлору
кишечника новорожденного
Лактоза служит исходным веществом для процесса брожения
При гидролизе распадается на глюкозу (покрывает значительную часть
энергетической потребности человека) и галактозу, которые слаще на
вкус
Конечный продукт гидролиза лактозы - молочная кислота
8. Минеральные вещества – попадают в молоко из кормов и минеральных добавок (рацион кормления, время года, порода)
Макроэлементы:
– кальций (10 % в виде свободного кальция, около 68 % в виде фосфатов
и цитратов, 22 % в виде кальция, прочно связанного с казеином)
- фосфор (присутствует в свободном виде и в составе органических
соединений)
- магний
- калий и натрий (зависит от физиологического состояния животного)
Микроэлементы:
железо, цинк, медь, йод, селен
Как правило, локализованы в оболочках жировых шариков (железо, медь)
в казеине и сывороточных белках (йод, селен, цинк, алюминий)
Содержание колеблется в зависимости от состава корма, почвы, воды
9. Суть сыроделия состоит в концентрировании белков и жира молока и биотрансформации основных его компонентов в соединения,
обусловливающие специфические органолептические показатели продукта
Необходимой стадией производства любого сыра является дестабилизация коллоидной
фазы молока и отделение её от части дисперсной среды, т.е. расслоение системы
В обычном состоянии мицеллы казеина не связаны между собой и находятся в
свободном броуновском движении
После дестабилизации коллоидные частицы начинают связываться друг с другом –
образуются их агрегаты
Способы дестабилизации –понижение рН, внесение сычужного фермента, повышение
концентрации ионов кальция
Процесс агрегации коллоидных частиц называется коагуляцией (от лат.
coagulum – сгусток )
При коагуляции белков молочный жир и вода с растворенными веществами (сыворотка)
прочно захватываются образующимся сгустком (гелем)
При разрушении этого сгустка только часть молочного жира и водной фазы может быть
механически удержана осадком
10. Кислотность молока выражают в единицах титруемой кислотности (в градусах Тернера) и величиной рН при 20°С
Титруемая кислотность является критерием оценки качества молока.
Под градусами Тернера понимают количество миллилитров 0,1 Н раствора едкого натра, необходимого для
нейтрализации 100 мл молока
Кислотность свежевыдоенного молока составляет 15–18°Т, обусловлена кислыми солями –
дигидрофосфатами и дигидроцитратами (около 9-13°Т), белками – казеином и сывороточными белками
(4-6°Т), углекислотой, кислотами (молочной, лимонной, аскорбиновой и др. (около 1-3°Т )
Активная кислотность молока (рН молока) – (водородный показатель – отражает концентрацию ионов
водорода) – колеблется в узких пределах – в свежевыдоенном молоке составляет 6,55-6,75 ед. рН,
объясняется наличием в молоке ряда буферных систем – белковой, фосфатной, цитратной и др.
Буферные системы обладают способностью поддерживать постоянный рН среды при добавлении кислот и
щелочей
Наличие буферных систем в биологических жидкостях – это своего рода защита живого организма от
возможного резкого изменения рН, которое может губительно повлиять на него.
Буферная способность составных частей молока играет важную роль в жизнедеятельности молочнокислых
бактерий при производстве кисломолочных продуктов и сыров
К обращению допускается молоко, полученное от здоровых животных из
хозяйств, официально свободных от заразных болезней животных.
Для производства молочной продукции не допускается использование
молока:
• - полученного в течение первых семи дней после дня отела животных;
• - полученного в течение пяти дней до дня их запуска (перед отелом);
• - содержащего остатки ингибирующих веществ, в т. ч. моющих и
дезинфицирующих веществ, антибиотиков, пестицидов и других ядов
сельскохозяйственного происхождения;
• - замороженного.
• Стародойное молоко характеризуется повышенным
количеством лейкоцитов (лимфоцитов), жира, белков,
ферментов (липазы и др.), уменьшенным содержанием
минеральных веществ и лактозы. Его плотность
составляет около 1032 кг/м3, кислотность снижается
до 14… 16 °Т, а иногда до 9…12 °Т,
• Вкус из-за повышенного количества свободных жирных
кислот (образующихся при гидролизе жира) и хлоридов
становится горьковато-солоноватым.
13. Требования к молоку сырью определены:
14. Сыропригодность молока
Способность молока:
- свертываться молокосвертывающими ферментными
препаратами с образованием плотного сгустка и
последующим интенсивным отделением сыворотки,
- быть средой, обеспечивающей развитие микрофлоры,
необходимой для формирования органолептических
показателей сыров
15. Сравнительные показатели качества молока
ТР ТС
033/2013
ГОСТ 314492013
СТО ВНИИМС
009-2014
ТУ на молоко
для сыроделия
М.д.жира, %,
не менее
М.д.белка,%,
не менее
2,8
2,8
3,0
3,1
2,8
2,8
3,0
2,8
Кислотность,°Т
Плотность,
кг/см³, не
менее
Температура
замерзания, °С
16-21
16-21
15-18
16-19
1027
1027
1027
1027
-0,505
-0,520
-0,520
-0,520
750000
400000
500000
500000
Соматические
клетки, в 1
см³, не более
Микробиологические показатели
Наименование показателя
Уровень бактериальной обсемененности по редуктазной пробе,
класс
Значение показателя
I
Количество мезофильных аэробных и факультативно-анаэробных
микроорганизмов, КОЕ/ см3, не более
5·105
Количество соматических клеток в 1 см3, не более
Сычужно-бродильная проба или сычужная проба, класс
Количество спор мезофильных анаэробных лактатсбраживающих
бактерий, н.в.ч. в 1 дм3, не более
- для сыров с низкой температурой второго нагревания
- для сыров с высокой температурой второго нагревания
5·105
I, II
13000
2500
КЛАССИФИКАЦИЯ
Сыры (сырные продукты)
В зависимости от термической и
специальной обработки
В зависимости от наличия и
срока созревания
В зависимости от
сырьевого состава
Зрелый сыр
Сыр из коровьего
(овечьего, козьего,
буйволиного и др.
молока) или их смесей
Без созревания
Рассольный сыр
Копченый сыр
Сыры с чеддеризацией и
термомеханической
обработкой
В зависимости от массовой доли
влаги в обезжиренном веществе
Сухой сыр
(не более 15
%)
В зависимости от массовой доли жира
в пересчете на сухое вещество
Сверхтвердый
Твердый сыр
Высокожирный сыр
Жирный
Полужирный сыр
сыр
(от 49,0 %
(не менее
сыр
(от 25,0 %
(не более
до 56,0 %)
60 %)
(от 45,0 %
до 44,9 %)
до 59,9 %)
51 %)
Полутвердый сыр
Мягкий сыр
(54 % до 69 %)
(не менее
67,0 %)
Низкожирный сыр
(от 10,0 %
до 24,9 %)
Нежирный сыр
(не более
10,0 %)
18. ФОРМУЛА ОПРЕДЕЛЕНИЯ МАССОВОЙ ДОЛИ ВЛАГИ В ОБЕЗЖИРЕННОМ ВЕЩЕСТВЕ
Вов
В
100
100 Ж аб
Вов - массовая доля влаги
в обезжиренном веществе в %;
В - массовая доля влаги сыра в %;
Ж аб
(100 В) Ж
100
Жаб - массовая доля абсолютного
жира сыра в %;
Ж - массовая доля жира в сухом
веществе сыра в %.
19. Резервирование молока
• Резервирование молока заключается в хранении его при температуре
от 2 °С до 6 °С не более 36 ч после дойки, очистки и охлаждения в
местах резервирования, оборудованных резервуарами,
центробежными очистителями, охладителями, в том числе на
предприятии-изготовителе сыра, не более 12 ч.
Хранение сырого молока более 1 сут при низких температурах снижает
его сыропригодные свойства: изменяется структура ККФК, вследствие
чего замедляется процесс образования сгустка и обработки сырного
зерна, происходит накопление термостойких неспецифических протеаз
и липаз, как продуктов метаболизма психротрофных микроорганизмов
и, как следствие, появление в готовом сыре привкусов горечи и
прогорклости.
Бактерицидная фаза молока
Обусловлена природными антибактериальными системами
молока, включающими:
лизоцим;
лактоферрин;
лактопероксидазная система (лактопероксидаза, тиоцианаты, перекись
водорода);
иммуноглобулины;
протеины, связывающие витамины
Температура, ОС
37
30
25
10
5
0
Продолжительность
бактерицидной фазы, ч
2
3
6
24
36
48
Созревание молока
Созревание молока – это способ повышения сыропригодных
свойств молока микробиологическим способом, предполагающим
использование бактериальной закваски и выдерживание молока
при температуре (10±2) °С в течение (12±2) ч.
В процессе созревания изменяются физико-химические и технологические
свойства молока (увеличивается количество растворимых азотистых
веществ, укрупняются мицеллы казеина, снижается окислительновосстановительный потенциал, часть нерастворимых кальциевых солей
переходит в растворимое состояние и т. д.).
Все это оказывает положительное влияние на образование густка, развитие
микробиологических и биохимических процессов в сыре и его качество.
Титруемая кислотность молока, направляемого на созревание
не должна превышать 18 °Т
• Перед созреванием молоко подвергается термической обработке –
термизации при температуре (65±2) °С с выдержкой 20-25 с.
• Термизация используется как дополнительный прием, так как
не обеспечивает достаточно полное уничтожение
микрофлоры, поэтому ее применяют в комбинации с
обязательной последующей пастеризацией молока (после
созревания перед выработкой сыра).
После охлаждения термизованного молока до температуры
созревания в него вносится бактериальная закваска,
отличающаяся от используемой в дальнейшем при выработке
сыра, в количестве от 0,05 до 0,4 %.
• Доза внесенных заквасочных микроорганизмов должна
обеспечивать прирост титруемой кислотности за время
созревания на 0,5-2,0 °Т и количество заквасочных
микроорганизмов 106-107 КОЕ/см3. Допускается проводить
контроль по одному из показателей.
Титруемая кислотность молока после созревания –
не более 19 °Т.
Хранение молока после созревания не допускается.
• Соотношение зрелого и свежего молока для выработки сыра
устанавливают в зависимости от вида сыра и желаемой интенсивности
развития молочнокислого процесса (увеличение дозы зрелого молока
способствует его активизации). Основными критериями требуемого
соотношения являются титруемая кислотность молока перед
свертыванием, которая не должна быть выше значения, установленного
для каждого вида сыра.
Рекомендуемая доза внесения зрелого молока для выработки сыров – от
30 % до 50 %.
Тепловая обработка молока
- Пастеризация
температура от 72 °С до 74 °С,
выдержка от 20 до 25 с
- Термизация
температура от 63 °С до 67 °С,
выдержка от 20 до 25 с
• Функционально необходимые компоненты:
- бактериальные закваски;
- молокосвертывающие ферментные препараты;
- пищевые кислоты ;
- поваренная соль
• Технологические вспомогательные средства:
- соли для восстановления баланса кальция;
- вода питьевая
• Пищевые добавки:
- Консерванты: вещества, ингибирующие развитие
нежелательных микроорганизмов;
- красители (β-каротин, экстракты аннато);
- ароматизаторы;
- вкусовые компоненты;
- компоненты для приготовления маринада;
Молоко является типичной природной эмульсией жира в воде - жировая фаза находится в плазме молока в виде мелких капель (шариков жира) более или менее правильной формы, окруженных защитной липопротеидной оболочкой. Нахождение жира в молоке в мелкодиспергированном виде играет важную роль в процессе его усвоения новорожденными, а также при технологической обработке молока.
Эмульсии по полярности дисперсной фазы и дисперсионной среды делят на прямые (масло в воде) и обратные (вода в масле). В зависимости от концентрации дисперсной фазы в системе различают разбавленные, концентрированные и высококонцентрированные эмульсии.
Разбавленные эмульсии по своим свойствам сходны с лиофобными коллоидными растворами. Их устойчивость обусловлена электрическим зарядом частиц (капелек). При потере устойчивости системы капельки самопроизвольно образуют агрегаты с последующим их слиянием (коалесценцией) друг с другом.
Размер и количество шариков жира в молоке непостоянны и зависят от породы животных, стадии лактации, кормовых рационов и других факторов. В 1 мл молока содержится от 1,5 до 3 млрд. шариков жира, их средний диаметр равен от 2 до 2,5 мкм с колебаниями от 0,1 до 10 мкм и более. Размеры шариков жира имеют практическое значение, так как определяют степень перехода жира в продукт при производстве сливок, масла, сыра, творога и т. д.
Физическая стабильность шариков жира в молоке и молочных продуктах, их поведение при отстое сливок и технологической обработке (гомогенизации, пастеризации и т. д.) в основном зависят от состава и свойств их оболочек.
Оболочка шариков жира состоит из липидов и белков. Эти компоненты, ориентированные определенным образом на поверхности шариков, стабилизируют жировую эмульсию молока. В липидной фракции оболочки содержатся фосфолипиды (фосфатидилхолин фосфатидилэтаноламин, сфингомиелин и др.) высокоплавкие триглицериды, цереброзиды, холестерин, каротины, витамин А и др. Белковые компоненты оболочки по растворимости в воде (разбавленных солевых растворах) делятся на две фракции. Одна фракция структурных белков плохо растворима в воде, содержит около 14 % азота, по аминокислотному составу отличается от белков молока (содержит меньше лизина, валина, лейцина, глютаминовой и аспарагиновой кислот и больше аргинина) .
B другую водорастворимую белковую фракцию входят гликопротеид с высоким (около 18 %) содержанием углеводов и разнообразные ферменты.
К ферментам оболочки шариков жира относятся ксантин-оксидаза, щелочная и кислая фосфатазы, холинэстераза и др.
В оболочке шариков жира помимо липидов и белков обнаружены минеральные элементы: Сu, Fe, Mo, Zn, Ca, Mg, Se, Na и К. Выяснено, что с оболочкой связано от 5 до 25 % нативной меди молока и от 28 до 59 % нативного железа (содержание Сu в 1 г оболочки составляет от 5 до 25 мкг, Fе -
от 70 до 150 мкг).
По данным электронно-микроскопических исследований, оболочка шарика жира состоит из двух слоев различного состава - внутреннего тонкого, плотно прилегающего к кристаллическому слою высокоплавких триглицеридов жировой глобулы, и внешнего рыхлого (диффузного), легко десорбируемого при технологической обработке молока.
Внутренний слой (мембрана, матрикс) имеет толщину от 5 до 10 нм, образуется из плазматической мембраны секреторной клетки молочной железы в процессе выведения секрета.
На тонкой мембране адсорбирован внешний слой оболочки, состоящий из водорастворимых сферических липопротеидных мицелл различного размера (от 3 до 30 нм и более). Липопротеидные мицеллы представляют собой фрагменты разрушенной плазматической мембраны или мембран эндоплазматического ретикулума секреторных клеток, которые сворачиваются и образуют замкнутые структуры (микросомы). Они содержат фосфолипиды, гликолипиды, нуклеиновые кислоты и белки, главным образом растворимые гликопротеиды, и большую часть ферментов оболочки. Установлено, что некоторые липопротеидные мицеллы слабо связаны с мембраной шарика жира и могут мигрировать в плазму при хранении, механической и тепловой обработке молока.
Эмульсия шариков жира в молоке достаточно устойчива. Охлаждение молока, механическое воздействие насосов, мешалок, нагревание до относительно высоких температур незначительно изменяют состав, физикохимические свойства оболочек шариков жира, не нарушая при этом стабильности жировой эмульсии.
При технологической обработке молока в первую очередь изменяется внешний слой оболочки. Известно, что в свежевыдоенном молоке оболочки имеют неровную, шероховатую поверхность и довольно большую толщину внешнего слоя. После перемешивания, встряхивания и хранения молока оболочки шариков жира становятся более гладкими и тонкими. Эти изменения обусловлены десорбцией липопротеидных мицелл из оболочек в плазму. Одновременно с десорбцией мицелл происходит сорбция белков и других компонентов плазмы молока на поверхности мембраны шариков жира. Процессы десорбции - сорбции при перемешивании, охлаждении могут вызвать некоторые изменения состава и поверхностных свойств оболочек, что приводит к снижению их прочности и частичному разрыву. В процессе тепловой обработки молока наблюдается не только значительная перестройка структурных компонентов оболочки, но и частичная денатурация (конформационная перестройка) мембранных белков, что способствует дальнейшему снижению стабильности оболочек шариков жира.
Оболочки могут быть сравнительно быстро разрушены в результате специального механического воздействия, применяемого, например, при получении сливочного масла, а также действия химических веществ (концентрированных кислот, щелочей, амилового спирта).
Стабильность жировой эмульсии молока можно объяснить следующи-
ми факторами. Первым важным фактором устойчивости разбавленных эмульсий, стабилизированных эмульгатором, является, как известно, возникновение на поверхности капелек жира электрического заряда.
Оболочки шариков жира содержат на поверхности полярные группы - фосфатные группы фосфатидилхолина и других фосфолипидов, карбоксильные группы, аминогруппы, СООН-группы сиаловой кислоты белковых и углеводных компонентов. На поверхности шариков создается суммарный отрицательный заряд (их изоэлектрическое состояние наступает при рН молока около 4,5). К отрицательно заряженным группам присоединяются катионы Са 2+ , Mg 2+ и др. В результате образуется двойной электрический слой, аналогичный слою, который возникает на поверхности частиц типичных гидрофобных коллоидов. Таким образом, на границе раздела фаз между шариками жира действуют электростатические силы отталкивания, превышающие силы притяжения (энергетический барьер). Дополнительное стабилизирующее действие оказывает гидратная оболочка, образующаяся вокруг полярных групп мембранных компонентов.
Среди всех структурных компонентов оболочки шариков жира особенно важны для стабилизации жировой эмульсии молока гликопротеиды и фосфолипиды. Так, после обработки оболочек протеиназами, разрушающими гликопротеиды, стабильность, эмульсии снижается, а после удаления полярных групп фосфолипидов с помощью фосфолипазы С она резко падает и наступает коалесценция шариков жира.
Вторым фактором устойчивости эмульсий является создание на границе раздела фаз структурно-механического барьера. Исследование структурномеханических свойств оболочек шариков жира показало, что они обладают повышенной структурной вязкостью, механической прочностью и упругостью, а следовательно, могут служить структурно-механическим барьером, препятствующим слиянию шариков.
Таким образом, стабильность жировой эмульсии молока обусловливается термодинамическим (наличие двойного электрического слоя и гидратной оболочки) и структурно-механическим факторами. Структурномеханический фактор является наиболее сильным фактором стабилизации концентрированных эмульсий, к которым принадлежат, например, высокожирные сливки.
Следовательно, для обеспечения устойчивости жировой эмульсии молока и сливок в процессе выработки молочных продуктов необходимо стремиться сохранить неповрежденными оболочки шариков жира и не снижать степень их гидратации. Для этой цели необходимо сокращать до минимума механические воздействия на дисперсную фазу молока при транспортировке, хранении и обработке, избегать его вспенивания, правильно проводить тепловую обработку (длительная выдержка при высоких температурах может вызвать значительную денатурацию структурных белков оболочки и нарушение ее целостности), а также широко применять дополнительное диспергирование жира путем гомогенизации.
Если при выработке большинства молочных продуктов перед инжене-
ром-технологом стоит задача предотвратить агрегирование и коалесценцию шариков жира, то при получении масла перед ним стоит обратная задача — разрушить (деэмульгировать) стабильную жировую эмульсию и выделить из нее дисперсную фазу.
4 Химические, физические и органолептические свойства молока
Свежее натуральное молоко, полученное от здоровых животных, характеризуется определенными физико-химическими (кислотность, плотность, вязкость, осмотическое давление, электропроводность и др.) и органолептическими (цвет, консистенция, запах, вкус) свойствами. Однако они могут резко различаться в начале и конце лактационного периода, под влиянием болезней животных, некоторых видов кормов, при хранении молока в неохлажденном виде и при его фальсификации. Поэтому по физико-химическим и органолептическим свойствам молока можно оценить натуральность и качество заготовляемого сырья, т. е. его пригодность к промышленной переработке.
Физико-химические свойства молока как единой полидисперсной системы обусловливаются свойствами его компонентов и взаимодействиями между ними. Следовательно, любые измененения в содержании состоянии дисперсных фаз системы, т. е. составных частей молока, должны сопровождаться изменениями его физико-химических свойств. Почти все компоненты молока влияют на плотность и кислотность молока. На остальные физикохимические свойства составные части молока влияют по-разному. Так, от массовой доли, дисперсности и гидратационных свойств белков в большой степени зависят вязкость и поверхностное натяжение молока, но почти не зависят величины электропроводности и осмотического давления. Минеральные вещества молока значительно влияют на его-кислотность, электропроводность, осмотическое давление и температуру замерзания, но не влияют на вязкость. От содержания лактозы зависят осмотическое давление и температура замерзания молока.
4.1 Физико-химические свойства молока Кислотность. Кислотность молока выражают в единицах титруемой
кислотности (в градусах Тернера) и величиной рН при 20 °С.
Кислотность свежевыдоенного молока составляет от 16 до 18 °Т. Она обусловливается кислыми солями - дигидрофосфатами и дигидроцитратами (около 9-13 °Т), белками - казеином и сывороточными белками (от 4 до 6 °Т), углекислотой, кислотами (молочной, лимонной, аскорбиновой, свободными жирными и др.) и другими компонентами молока (в сумме они дают около 1- 3 °Т).
При хранении сырого молока титруемая кислотность повышается по
мере развития в нем микроорганизмов, сбраживающих молочный сахар с образованием молочной кислоты. Повышение кислотности вызывает нежелательные изменения свойств молока, например снижение устойчивости белков к нагреванию. Поэтому молоко с кислотностью 21°Т принимают как несортовое, а молоко с кислотностью выше 22 °Т не подлежит сдаче на молочные заводы.
Хотя титруемая кислотность является критерием оценки свежести и натуральности сырого молока, следует помнить, что молоко может иметь повышенную (до 26 °Т) или пониженную (менее 16 °Т) кислотность, но тем не менее его нельзя считать недоброкачественным или фальсифицированным, так как оно термостойко и выдерживает кипячение или дает отрицательную реакцию на наличие соды, аммиака и примеси ингибирующих веществ. Отклонение естественной (нативной) кислотности молока от физиологической нормы в этом случае связано с нарушением рационов кормления. Такое молоко принимается как сортовое на основании показаний стойловой пробы (пробы, взятой при контрольной дойке), подтверждающей его натуральность. Более точно кислотность молока можно контролировать, используя рНметод.
рН (активная кислотность). Водородный показатель свежего молока, отражающий концентрацию ионов водорода колеблется (в зависимости от состава молока) в довольно узких пределах - от 6,55 до 6,75. Так как в действующих ГОСТах и технологических инструкциях кислотность выражается в единицах титруемой кислотности, для сопоставления с ними показании рН для молока и основных кисломолочных продуктов имеются установленные ВНИМИ и ВНИИМСом усредненные соотношения.
Молоко - эмульсия природная
• Суспензия характеризуется жидкой средой и твёрдой дисперсной фазой (эмалевые краски, цементные растворы, многие лекарственные препараты, зубные пасты). Эмульсию и суспензию иногда путают из-за того, что невооружённым глазом очень многие вещества воспринимаются как похожие однородные массы.
• Аэрозолями являются свободно-дисперсные системы с газообразной средой и дисперсной фазой, состоящей из твердых или жидких частиц (туман, смог, дым).
Туманное утро
Какие бывают эмульсии: краткая классификация
Разделение на виды производится по разным критериям: состав жидких фаз и их соотношение между ними; метод и температура эмульгирования; происхождение, химическая природа и количество эмульгатора и другие факторы.
• ЕДИНЫЕ И МНОЖЕСТВЕННЫЕ. Ко второму классу относятся эмульсии, где более крупные капли дисперсной фазы являются одновременно дисперсной средой для более мелких капель.
• ЛИОФИЛЬНЫЕ И ЛИОФОБНЫЕ. Первые образуются самопроизвольно при подходящей температуре, и являются термически устойчивыми. Вторые возникают при диспергировании одной жидкости в другой, либо вследствие выделения новой капельножидкой фазы из пересыщенных растворов. Термически неустойчивы, и могут существовать продолжительное время лишь при наличии эмульгатора (третий компонент-стабилизатор).
Капли в эмульсионном составе
По способу получения эмульсий их делят на 2 группы: те, что образованы путём дробления капель, и за счёт разрыва плёнок воздушными пузырьками. Первое описание медицинской эмульсии, полученной из семян сладкого миндаля, встречается в Оксфордском энциклопедическом словаре (1612).
Сферы применения эмульсий
• В медицине: изготовление лекарственных препаратов. Проиллюстрировать преимущества эмульсий во врачебной практике можно на примере: издавна в качестве слабительного назначали касторовое масло, но использовать его можно по-разному: принять 1 чайную ложку вязкого масла или 3 капсулы, содержащие масло, либо 1 столовую ложку эмульсии, подслащенной сиропом. Какой способ легче и приятнее для пациента — пояснять не нужно.
Если присмотреться, можно заметить, что эмульсии окружают нас повсюду, и с ними каждый день сталкивается любой человек. Желток в яйце, которое мы разбиваем утром на сковородку, чтобы позавтракать — многокомпонентная эмульсия. Крем, которым смазываем лицо перед выходом на мороз, млечный сок комнатного растения, стоящего у нас на подоконнике… Когда барахлит двигатель автомобиля — одной из причин может быть образование эмульсии в моторе и на крышках горлышек для залива масла.
Читайте также: