Качество молока. Физические свойства молока

1. Органолептичекая оценка молока

Цельное свежее молоко – это однородная непрозрачная и нетягучая, без хлопьев жидкость, белого или желтовато-кремового цвета, с приятным, слегка сладковатым вкусом и специфическим запахом. При хранении молока на его поверхности отстаивается неплотный слой сливок, который имеет более насыщенный желтый цвет. Этот слой при встряхивании исчезает без образования хлопьев. При обезжиривании молока цвет становится голубоватобелым, ухудшается вкус. Снижение содержания белков в нем ведет к появлению водянистого привкуса.

Стародойное молоко имеет специфический солоноватый привкус.

Молозиво по составу сходно с кровью и представляет для новорожденного пищу, мало отличающуюся от той, которую теленок использовал в утробный период развития. Молозиво – это густая жидкость кремового или желтого цвета, слегка солоноватая на вкус

Белый цвет и непрозрачность молока обусловлен наличием в молоке рассеивающих свет шариков жира и коллоидных частиц белка. Кремовый оттенок молоку придает растворенный в жире каротин.

Вкус молока формируется вследствие сочетания нескольких компонентов:

  • лактозы, придающей сладость;
  • хлоридов, имеющих соленый вкус;
  • жира, обеспечивающего сливочность.

В целом получается продукт, обладающий выраженным приятным вкусом.

На вкус и запах сырого молока влияют многочисленные факторы: состояние здоровья, условия содержания, рацион, стадия лактации животных, продолжительность и условия хранения молока, режимы первичной обработки. Изменения качества молока могут быть вызваны состоянием здоровья животных, несоблюдением правил доения, обработки и хранения молока.

Под пороками молока принято понимать различные изменения его свойств и их характеристик, ухудшающих качество продукции. Пороки бывают в основном кормового и бактериального происхождения. Пороки кормового происхождения обнаруживаются сразу после выдаивания молока, пороки бактериального происхождения выявляются при хранении. Различают пороки цвета, вкуса, запаха и консистенции (табл. 1).

Таблица 1. Пороки молока и меры по их предупреждению

Пороки Характеристика Происхождение Мера их предупреждения
Горький вкус Молоко имеет горький вкус сразу же после доения Кормление коров недоброкачественными кормами. Заболевание желчного пузыря, пищеварительного тракта, мастит, эндометрит, ящур. Медикаменты. Исключить из рациона корма, содержащие горькие вещества. Лечить больных коров
Молоко приобретает горький вкус при хранении Расщепление белков до пептонов, обладающих сильной горечью, гнилостными бактериями, бактериями из группы кишечной палочки и некоторыми дрожжами при длительном хранении молока, особенно при низких температурах, замедляющих развитие молочнокислых бактерий Улучшить санитарно-гигиенические условия получения молока. Не хранить молоко длительное время; после дойки и первичной обработки реализовать на перерабатывающее предприятие, где его необходимо немедленно пастеризовать
Кормовой привкус (лука, чеснока, брюквы, свеклы, силоса) Наличие в молоке привкусов и запаха кормов Выпас коров на пастбищах, в травостое которых встречаются растения, сообщающие молоку специфические привкусы. Наличие больших количеств ботвы брюквы, свеклы в кормах. Силосный привкус возникает в результате поглощения молоком запаха силоса во время дойки Необходимо улучшить пастбища и правильно подбирать кормовые рационы.

Соблюдать чистоту и обеспечить надлежащую вентиляцию скотного двора.

Кормить коров силосом после дойки

Прогорклый привкус Наличие в молоке прогорклого привкуса а) молоко приобретает прогорклый привкус при хранении а. Образуется в молоке в результате разложения жира бактериями, выделяющими липазу. Порок возникает в результате хранения молока при низких температурах или под действием прямых солнечных лучей.

В молоке возрастает про-горклость в конце лактации и при мастите

Соблюдать санитарные правила получения молока и не хранить его долго. Пастеризовать молоко не позднее чем через 4–5 ч. после дойки. Пастеризация разрушает липазу
б) молоко имеет прогорклый привкус сразу после выдаивания б. Появляется в стародойном молоке под действием липазы не бактериального происхождения. Прогорклое молоко, смешанное с нормальным, вызывает появление в последнем прогорклости. Наличие в кормах прогорклых жмыхов, использование болотистых пастбищ, расстройство пищеварения, мастит Правильный подбор кормовых рационов, лечение больных коров
Абсорбируемые запахи (лекарственные, химикатов, нефтепродуктов) Молоко имеет специфический запах лекарств, химикатов, нефтепродуктов Эти запахи молоко поглощает из воздуха, если оно находится длительное время в негерметичной таре в одном помещении с источниками этих запахов, через остатки моющих и дезинфицирующих средств при плохом ополаскивании оборудования. Пахнущие лекарственные средства: креолин, карболовая кислота, деготь и др. Запах нефтепродуктов может поглощаться молоком во время транспортировки Хранение молока в помещении, где нет других материалов, тщательная мойка и дезинфекция оборудования
Посторонний привкус и запах Наличие в молоке посторонних запахов (хлевный, затхлый, лекарственный, кормовой, аммиачный, гнилостный). Соленый, мыльный, репчатый, редечный, чесночнолуковый вкус а. Длительное нахождение молока на скотном дворе. Попадание в молоко механических примесей. В дальнейшем посторонние запахи в молоке усиливаются в результате деятельности микроорганизмов, внесенных в молоко с примесями или через посуду.

б. Хранение молока в помещениях с затхлым воздухом или с посторонними запахами, а также во флягах, с плотно закрытыми крышками. Плохо промытая и недостаточно просушенная и непроветренная посуда.

Молоко стародойных коров, примесь молозива, мастит, туберкулез вымени. Микроорганизмы, хранение молока в закрытых флягах, туберкулез вымени, нейтрализация молока содой. Наличие в рационе сурепки, дикой редьки, излишек свеклы и др.

Строго соблюдать санитарные правила при дойке коров. Тщательно мыть и пропаривать или дезинфицировать раствором хлорной извести посуду и инвентарь, соприкасающиеся с молоком. Молоко выносить из скотного двора немедленно после дойки, тщательно фильтровать и сразу же охлаждать Молоко хранить в чистом, хорошо вентилируемом помещении. Крышки фляг не закрывать плотно.

Тщательно мыть посуду волосяной щеткой, дезинфицировать раствором хлорной извести и обязательно хорошо просушивать и проветривать

Металлический привкус Молоко имеет неприятный привкус металла от недоброкачественной металлической посуды Ржавая посуда, применяемая для хранения и перевозки молока Применять аллюминевую, пластиковую, нержавеющую посуду. Молоко с металлическим привкусом не смешивать со свежим
Маститное молоко В молоке содержатся хлопья, сгустки гноя, крови, кислотность молока пониженная, свертываемость ферментом слабая. Вкус молока соленый Молоко коров, больных маститом Маститное молоко сливать отдельно и не смешивать с нормальным молоком. О больных коровах немедленно сообщать ветеринарному врачу
Молозиво Цвет молока желтый, кислотность высокая, большое содержание альбумина и глобулина, вкус соленый Молоко, полученное от коров в первые дни после отела Не смешивать молозиво с нормальным молоком. Не принимать и не перерабатывать молоко, полученное в течение 10 дней после отела
Стародойное молоко Вкус соленый, с прогорклым привкусом Молоко стародойных коров Не смешивать стародойное молоко с нормальным. Не принимать на переработку стародойное молоко с пороками вкуса
Бродящее молоко Выделение газов, образующих слой пены под отстоявшимися сливками Антисанитарные условия получения молока, обсеменение его микроорганизмами Строго соблюдать санитарно-гигиенические правила получения молока. Тщательно мыть и хлорировать посуду
Слизистое, тягучее молоко При размешивании молоко тянется нитями Заражение молока слизеобразующими бактериями. Примесь молозива, ящур, мастит Строго соблюдать санитарно-гигиенические правила получения молока.
Пороки консистенции Водянистое молоко Творожистое молоко Туберкулез, катаральное воспаление вымени. Избыток в рационе барды, свеклы и других водянистых кормов. Медленное замораживание молока. Микроорганизмы, вырабатывающие свертывающие ферменты, мастит Строго соблюдать санитарногигиенические правила получения молока
Преждевременное свертывание молока Творожистые сгустки при нормальной кислотности молока; при нагревании молоко свертывается Антисанитарные условия получения молока и обсеменение его бактериями, выделяющими свертывающие ферменты Тщательно мыть и хлорировать молочную посуду. Не допускать длительного хранения молока
Салистый привкус Молоко имеет неприятный, салистый вяжущий привкус Изменение липидов молока под действием кислорода и света Предохранять молоко от действия света и кислорода. Соблюдать сроки и условия хранения
Солодовый запах и вкус (подгорелый карамельный) Молоко имеет неприятный солодовый запах и вкус Источником обсеменения молока Lc. lactis subsp. maltigenes является плохо вымытое оборудование в сочетании с медленным или недостаточным охлаждение молока. Качественная мойка и дезинфекция оборудования, своевременное охлаждение молока
Хлевный привкус и запах Молоко имеет неприятный хлевный вкус и запах При недостаточной вентиляции запахи скотного двора через легкие коровы передаются в молоко Строго соблюдать санитарно-гигиенические правила содержания коров и получения молока
Пороки цвета Излишне желтый цвет Заболевание животных ящуром, желтухой, пироплазмозом, лептоспирозом, маститом, туберкулезом вымени. Корма: зубровка, морковь, календула. Медикаменты. Строго соблюдать санитарногигиенические правила содержания коров и получения молока
Синий и голубой оттенки Маститы, туберкулез вымени. Микроорганизмы, вырабатывающие синий и голубой пигменты. Корма: донник, воловик, хвощ полевой. Хранение молока в цинковой посуде. Разбавление молока водой и удаление жира.
Красноватый оттенок Геморрагический мастит, пироплазмоз, сибирская язва. Повреждение вымени. Неправильное машинное доение. При вскармливании молочая, осоки, хвоща полевого

Органолептическую оценку вкуса и запаха молока сырого и термически обработанного проводят по ГОСТ 28283. Отбор проб молока проводят по ГОСТ 26809.1 (не раньше чем через 2 ч. после доения. Пробы каждого поставщика зашифровывают.

Оборудование, материалы, реактивы: Баня водяная лабораторная; секундомер механический; термометр стеклянный жидкостной (нертутный) с диапазоном измерения от 0 до 100°С; шкаф сушильный электрический, позволяющий поддерживать температуру 100±5°С; электроплитка бытовая; колбы стеклянные конические из термостойкого стекла с притертыми пробками вместимостью 100 мл; стаканы химические вместимостью 50 и 100 мл; цилиндры мерные 100 мл; фольга алюминиевая; стаканы пластиковые; вода дистиллированная.

Подготовка к проведению испытаний. Отбирают 60±5 мл молока в чистую сухую колбу с пришлифованной пробкой вместимостью 100 мл, дезодорированную путем нагревания в сушильном шкафу при температуре 100±5°С не менее 30 мин. и последующего охлаждения до температуры окружающей среды. Между шлифованным горлом и пробкой вкладывают полоску алюминиевой фольги. Сырое молоко пастеризуют в водяной бане. Уровень воды в бане на 1–2 см должен быть выше уровня молока в колбе. Температура воды в бане должна быть 85±5°С. Температуру пастеризации контролируют по калиброванному термометру в отдельной колбе с образцом молока. Через 30 с после достижения температуры 72°С пробы вынимают из водяной бани, охлаждают до 37±2°С. Термически обработанное молоко подогревают в водяной бане. Методы приготовления растворов и образцов сравнения для воспроизведения пороков молока описаны в приложениях 1 и 2.

Техника определения

Запах и вкус молока определяют как непосредственно после отбора проб, так и после их хранения и транспортирования в течение не более 4 ч. при температуре 4±2°С. Анализируемые пробы сравнивают с пробой молока без пороков запаха и вкуса с оценкой 5 баллов, которую предварительно подбирают. Результаты оценки этой пробы не включают в обработку.

Сразу после открывания колбы определяют запах молока. Затем 20 мл молока наливают в сухой чистый стеклянный стакан и оценивают вкус.

Вкус молока устанавливают, взяв в рот глоток молока, смочив им всю поверхность рта и корня языка. Молоко не проглатывают. После каждой пробы рот ополаскивают водой. Оценку запаха и вкуса проводят по пятибалльной шкале (табл. 2).

Таблица 2. Оценка молока по запаху и вкусу

Запах и вкус Оценка молока Балл
Чистый, приятный, слегка сладковатый Отлично 5
Недостаточно выраженный, пустой Хорошо 4
Слабый кормовой, слабый окисленный, слабый хлевный, слабый липолизный, слабый нечистый Удовлетворительно 3
Выраженный кормовой, в т.ч. лука, чеснока, полыни и др. трав, придающих молоку горький вкус, хлевный, соленый, окисленный, липолизный, затхлый Плохо 2
Горький, прогорклый, плесневелый, гнилостный; запах и вкус нефтепродуктов, лекарственных, моющих, дезинфицирующих средств и др. химикатов Плохо 1

2. Температура молока

Согласно ГОСТ 13928 температуру молока при приемке в цистернах измеряют в каждой цистерне или в секции (отсеке) отдельно (ГОСТ 26754). При невозможности измерения температуры молока непосредственно в цистерне ее измеряют в черпаке над люком. Для этого черпак должен предварительно находиться в молоке, температура которого измеряется не менее 20 ºС. Температуру молока во флягах измеряют выборочно: для партии до 15 фляг – в 2 флягах; от 15 и более фляг – в 3 флягах. При приемке молока непосредственно в хозяйствах температуру измеряют в транспортных емкостях сразу после их заполнения.

Оборудование, материалы, реактивы. Термометры стеклянные жидкостные (нертутные); термометр цифровой ТС-101 с термозондами: № 1 – для измерения температуры от 1 до 99°С, основной погрешностью ±1,0°С и № 2 – для измерения температуры от 1 до 15°С, c основной погрешностью ±0,3°С; часы песочные на 2 мин. или часы; кружка мерная (черпак с удлиненной ручкой) вместимостью 0,5–1,0 л; мутовка для перемешивания молока; спирт этиловый ректификованный; марля бытовая.

Техника определения

Перед измерением температуры молоко в цистернах и флягах перемешивают.

Измерение температуры молока стеклянным жидкостным термометром. Термометр погружают в молоко до нижней оцифрованной отметки и выдерживают в нем не менее 2 мин. Показания снимают, не извлекая термометра из молока.

Измерение температуры молока цифровым термометром ТС-101. Термометром ТС-101 измеряют температуру в соответствии с правилами по его эксплуатации. Перед каждым измерением термозонды с целью их обеззараживания протирают марлевыми тампонами, смоченными этиловым ректификованным спиртом. Переключатель работы режимов индикации, расположенный на измерительном блоке, переводят в положение, соответствующее автоматическому режиму работы. Термометр нельзя использовать в работе, если на табло во всех разрядах вместо цифр высвечиваются запятые. В этом случае требуется подзарядка аккумуляторов или замена элементов питания.

Термозонды № 1 и 2 погружают в молоко на глубину 10–15 см. Включают термометр и выдерживают термозонд в молоке до высвечивания результата измерения на цифровом табло измерительного блока (примерно через 20–25 с). В процессе измерения температуры молоко слегка перемешивают погруженным в него термозондом. После измерения температуры термозонд извлекают из молока, прибор выключают.

При измерении температуры молока стеклянным жидкостным (нертутным) термометром результат показания термометра округляют до целого числа. При измерении температуры молока термометром ТС-101 температуру определяют по показаниям цифрового табло измерительного блока с точностью до 0,1°С. За окончательный результат измерения температуры молока во флягах и потребительской таре принимается среднеарифметическое значение измерений.

3. Плотность молока

Плотность является одним из показателей, характеризующих натуральность молока, изменяется в зависимости от его состава. Плотность свежевыдоенного молока медленно повышается после доения и примерно через 6 ч. при температуре 5°С достигает постоянной величины. Изменение плотности после доения можно объяснить кристаллизацией жира, изменениями степени гидратации белков при охлаждении и улетучиванием газов. Плотность молока снижается при повышении температуры, в основном за счет изменения (снижения) плотности воды.

Плотность цельного коровьего молока колеблется в пределах от 1,027 до 1,032 г/см3, а в среднем для сборного молока коров плотность равна 1,030 г/см3. Плотность обезжиренного молока (обрата) равна 1,033–1,036 г/см3, сливок – 1,005–1,025 г/см3 (в зависимости от жирности), молозива – 1,038–1,050 г/см3.

Плотность молока складывается из его составных частей. Чем больше в молоке содержится минеральных веществ, белков и сахара, тем выше его плотность. Ниже приведены показатели плотности основных составных частей молока при температуре 20ºС (табл. 4).

Таблица 3. Плотность отдельных компонентов молока (кг/м3)

Компонент Средние показатели Диапазон колебания
Жир 922 918–927
Белки 1610 1593–1663
Лактоза 1391 1334–1448
Соли 2858 2617–3098
Сухой остаток молока 1373 1296–1450
СОМО 1610 1598–1623
Лимонная кислота 1611 1553–1668

На плотность оказывают влияние порода животных, физиологическое состояние, уровень и полноценность кормления, состояние здоровья. Если показатель плотности молока ниже 1027 кг/м3, то оно считается аномальным, и получено, как правило, от коров, больных маститом или разбавлено водой.

Оборудование, материалы. Ареометр типа AM, цилиндры вместимостью 250 мл, термометры ртутные стеклянные, термометры лабораторные жидкостные стеклянные, секундомер механический или часы электронно-механические, стаканы, баня водяная термостатируемая, мешалка, ткань льняная, вода дистиллированная.

Методы определения

Согласно ГОСТ Р 54758 плотность молока определяют ареометрическим методом, с применением ареометра, основанного на определении объема вытесненной жидкости и массы плавающего в ней ареометра, и пикнометрическим методом, с применением пикнометров, основанного на определении массы заключенного в пикнометре вещества и объема вещества, равного объему пикнометра. На практике используют ареометрический метод.

3.1. Ареометрический метод определения плотности

Подготовка к проведению измерений. Ареометр и другую стеклянную аппаратуру тщательно моют и ополаскивают дистиллированной водой. Остаток влаги удаляют льняной тканью, затем всю аппаратуру выдерживают при комнатной температуре до полного высыхания.

После подготовки ареометра к измерениям не допускается касаться руками его рабочей части. Ареометр берут за верхнюю часть стержня, свободную от шкалы. Ареометры, термометры и мешалки, подготовленные к измерениям, хранят в цилиндрах, накрытых покровным стеклом или полиэтиленовым чехлом.

Подготовка пробы молока. Определение плотности молока коровьего сырого, питьевого, обезжиренного проводят при температуре 20±5°С. Определение плотности сырого молока проводят не ранее чем через 2 ч. после дойки. Перед определением плотности продукта с отстоявшимся слоем сливок его нагревают до температуры 35±5°С, перемешивают и охлаждают до температуры 20±2°С.

Техника измерения

250 или 500 мл пробы для анализа тщательно перемешивают и осторожно, во избежание образования пены, переливают по стенке в сухой цилиндр, который следует держать в слегка наклонном положении. Если на поверхности пробы в цилиндре при этом образовалась пена, ее аккуратно снимают мешалкой. Цилиндр с анализируемой пробой устанавливают на ровной горизонтальной поверхности и измеряют температуру пробы (t1). Отсчет показаний температуры проводят не ранее чем через 2–4 мин. после опускания термометра в пробу.

Сухой и чистый ареометр опускают медленно в анализируемую пробу, погружая его до тех пор, пока до предполагаемой отметки ареометрической шкалы не останется 3–4 мм, затем оставляют его в свободно плавающем состоянии. При этом ареометр не должен касаться стенок цилиндра. Проводят первый отсчет показаний плотности (p1) по шкале ареометра через 3 мин. после установления его в неподвижном положении. После этого ареометр осторожно приподнимают на высоту уровня балласта в нем и снова опускают, оставляя его в свободно плавающем состоянии.

После установления его в неподвижном состоянии проводят второй отсчет показаний плотности (p2). При отсчете показаний плотности глаза оператора должны находиться на уровне мениска. Отсчет показаний проводят по верхнему краю мениска. Отсчет показаний по ареометрам типа AM или АМТ проводят до половины цены наименьшего деления шкалы. Затем повторяют измерение температуры пробы (t2). При массовых определениях плотности допускается ополаскивание ранее использованного цилиндра продуктом, отобранным для следующего определения.

При возникновении разногласий по результатам определения плотности проводят повторное определение. В этом случае пробу нагревают до температуры 40±2°С, выдерживают при этой температуре в течение 5±1 мин., охлаждают до температуры 20±2°С и сразу же проводят измерение плотности продукта ареометрами типа AM или АМТ. Результаты повторного определения являются окончательными.

За результат измерения температуры анализируемой пробы продукта (t) принимают среднеарифметическое значение результатов двух измерений температуры t1 и t2, округленное до первого десятичного знака.

Пример 1. Вычисление температуры анализируемой пробы молока. Отсчет показаний температуры молока составил: t1 – 16,0 и t2 – 16,5°С. Среднеарифметическое значение результатов измерений температуры молока вычисляют по формуле

t = (16,0+16,5) : 2 = 16,25°С.

Отсчет показаний температуры молока составил: t1 – 15,5 и t2 – 16,0°С. Среднеарифметическое значение результатов измерений температуры пробы молока вычисляют по формуле

t = (15,5+16,0) : 2 = 15,75°С.

За окончательный результат измерений в примерах 1 и 2 принимают t – 16,0°С. При этом если дробная часть среднеарифметического значения температуры равна или менее 0,25°С, то ее не учитывают; если она равна или более 0,75°С, то ее округляют до единицы; если она более 0,25, но менее 0,75°С, ее округляют до 0,5°С.

Пример 2. Вычисление плотности пробы молока. Отсчет показаний плотности продукта составил: р11028,5 кг/м3 и р21028,0 кг/м3. Среднеарифметическое значение плотности продукта вычисляют по формуле

рt= (1028,5 + 1028,0) : 2 = 1028,25 кг/м3.

Отсчет показаний плотности составил: р1 – 1028,0 кг/м3 и р21027,5 кг/м3.

Среднеарифметическое значение плотности продукта вычисляют по формуле

рtср = (1028,0 + 1027,5) : 2 = 1028,75 кг/м3

За окончательный результат измерений в примерах 1 и 2 принимают рtср – 1028,0 кг/м3.

Если анализируемая проба продукта во время определения плотности имела температуру выше или ниже 20°С, то полученные результаты определения плотности при данной температуре t должны быть приведены к температуре 20°С в соответствии с приложениями 3–4.

По таблицам указанных приложений в левой крайней графе находят строку со значением рtср, а в последующих графах таблиц – температуру t. На пересечении соответствующей строки и графы находят значение плотности молока при температуре 20°С, которое принимается за окончательный результат.

Пример 3. Температура коровьего молока t – 15,5°С, плотность рtср – 1029,0 кг/м3. В приложении 3 значению плотности 1029,0 кг/м при температуре 15,5°С соответствует приведенное к температуре 20°С значение плотности, равное 1027,6 кг/м3.

Пример 4. Температура обезжиренного молока t – 16,0°С, плотность рсрt – 1033,5 кг/м3. Согласно приложению 4 значению

плотности 1033,5 кг/м3 при температуре 16,0°С соответствует приведенное к температуре 20°С значение плотности 1032,5 кг/м3.

4. Точка замерзания молока

Точка замерзания молока – температура, при которой молоко переходит в твердое состояние. Точка замерзания – величина (°С),

посредством которой определяют наличие посторонней воды в молоке. Температура замерзания – это постоянное физикохимическое свойство молока, которое обусловлено только его истинно растворимыми составными частями – лактозой и солями, причем в соответствии с законом Вигнера последние содержатся в молоке примерно в постоянной концентрации.

Температура замерзания молока в зависимости от породы животных и региона имеет колебания от минус 0,525 до минус 0,565°С, сборного – в пределах от минус 0,530 до минус 0,550°С. Наиболее часто встречающаяся температура замерзания молока, которую можно применять в качестве величины сравнения, составляет минус 0,540°С, по ГОСТ Р 52054 – минус 0,520°С. Молозиво, состав которого несколько изменен по отношению к нормальному молоку, имеет наиболее низкую температуру замерзания — от минус 0,570 до минус 0,580°С.

Зависимость температуры замерзания от концентрации истинно растворимых составных частей молока позволяет установить фальсификацию его водой. Не обусловленные технологическими приемами изменения концентрации истинно растворимых частей молока наблюдаются в следующих случаях: при фальсификации водой, при добавлении нейтрализующих или ингибирующих веществ, вследствие биохимического превращения лактозы.

Зависимость температуры замерзания молока от количества добавленной воды:

Температура замерзания,°С Количество добавленной воды,%
0,533 0
0,518 5,5
0,505 7,25
0,494 10,3
0,498 13,0

Температура замерзания резко снижается при подкислении молока, при изменении рН с 6,6 до 6,0 этот показатель изменялся с минус 0,543 до минус 0,564°С. При кислотности более 24°Т вообще невозможно провести измерение температуры его замерзания, так как накопление молочной кислоты приводит к денатурации белков.

Если масса и состав истинно растворимых составных частей молока остаются постоянными, можно рассчитать процентное содержание воды, добавленной к фальсифицированной пробе. В подобных случаях пользуются понятием «точка замерзания», под которым подразумевается абсолютная величина температуры замерзания, умноженная на 100.

В связи с введением в действие ГОСТ 5205 появилась необходимость измерения температуры замерзания молока и установления его фальсификации по количеству добавленной воды.

В настоящее время стандартизированы два метода измерения температуры замерзания молока – ГОСТ 25101 и ГОСТ 30562.

Стандартизированный метод (ГОСТ 25101) основан на измерении понижения температуры замерзания исследуемого образца молока по отношению к чистому растворителю (воде).

Пробу молока переохлаждают до заданной температуры. Механической вибрацией вызывают кристаллизацию. При этом происходит немедленное выделение тепла, сопровождающееся нагревом пробы до температуры плато, которое достигается, когда повышение температуры не превышает 0,005°С в течение предыдущих 20 с. Полученная таким образом температура соответствует точке замерзания испытуемой пробы.

Сущность термисторно криоскопического метода (ГОСТ 30562) состоит в том, что молоко охлаждают до заданной температуры, механической вибрацией вызывают кристаллизацию воды, входящей в состав молока, после чего температуру быстро повышают до плато, которому соответствует точка замерзания пробы. При этом необходимо использовать стандартные образцы по точкам замерзания растворов, что значительно замедляет процесс проведения измерения. Метод предназначен для проведения государственных испытаний приборов и в спорных случаях.

Аппаратура и материалы. Криоскоп, который состоит из термически контролируемой охлаждающей ванны, термисторного зонда (полупроводникового терморезистора) с заданным контуром и гальванометром или цифровым индикатором, мешалки для пробы и устройства вызова кристаллизации, а также пробирок для проб (рис. 1).

Охлаждающая ванна. Применяют два типа охлаждающих ванн: иммерсионную и циркулярную. Охлаждающей жидкостью является 33%-ный (объем/объем) водный раствор 1,2-этандиола (этиленгликоля).

Термисторный криоскоп

Рис. 1. Термисторный криоскоп: 1 – шарик термистора: 2 – проволока для помешивания; 3 – пробирка для пробы; 4 – оправка; 5 – стеклянный зонд

Ванна иммерсионного типа. Хорошо изолированная ванна с охлаждающей жидкостью, которую перемешивают так, чтобы температурный перепад между любыми двумя точками в жидкости не превышал 0,2°С. Температура жидкости не должна колебаться более чем на ±0,5°С. Важно поддерживать постоянный уровень жидкости в ванне. Вся поверхность пробирки с образцом под отметкой уровня должна быть покрыта охлаждающей жидкостью.

Ванна циркулярного типа. В ванне такого типа непрерывный поток охлаждающей жидкости циркулирует вокруг пробирки с образцом. Температура жидкости не должна колебаться более чем на ±0,5°С.

Термистор и сопровождающий контур. Термистор – стеклянный зонд диаметром не более (1,8±0,2) мм и шарик диаметром не более 0,31 мм.

Постоянное время работы термистора должно быть менее 2 с, а значение должно быть высоким. Рабочее напряжение, мощность тока и константа рассеяния должны быть такими, чтобы температура термистора повышалась не более чем на 0,0005°С по сравнению с температурой окружающей среды (минус 0,512°С). Максимальный допуск на сопротивление составляет ±5%. Когда зонд находится в криоскопе в рабочей позиции, кончик стеклянного шарика должен лежать на оси пробирки с пробой (рис. 2), при этом должны быть соблюдены все размеры.

Измерение и цифровой индикатор. Прибор работает по принципу поиска первого «плато» на кривой температуры замерзания. Плато – часть кривой, где температура остается постоянной не менее 20 с, с допускаемым отклонением ±0,001°С. Применяют устройства ручного и автоматического контроля.

Ручной контроль. Сопротивление термистора балансируют с помощью моста Уитстона или аналогичного устройства, используя стабильные резисторы высочайшего качества, отклонение которых не более ±10%, а температурный коэффициент не более 2х10-5°C-1. Нелинейность балансирующего резистора во всем диапазоне не должна превышать 0,3% максимального значения. Это имеет значение при применении резисторов в целях калибровки. Измерительная шкала должна быть градуирована с интервалами не более 0,001°С.

Автоматический контроль. Цифровой индикатор в диапазоне от 0 до минус 1°С должен иметь различия в показаниях не более 0,001°С. Стабильность цифрового индикатора и его сопровождающего контура должна быть такой, чтобы последовательные показания одной и той же температуры изменялись не более чем на 0,001°С. Линейность контура при правильной эксплуатации в любой точке должна быть от минус 0,400 до минус 0,600°С, при этом ошибка не должна превышать ±0,001°С.

Проволока для перемешивания. Для перемешивания пробы молока используют проволоку диаметром 1–1,5 мм из металла, инертного к молоку. Амплитуда перемешивания должна быть отрегулирована; проволоку устанавливают вертикально так, чтобы ее нижний конец был на одном уровне с шариком термисторного зонда. Допускается отклонение от 1,5 мм и выше, но ни в коем случае не ниже шарика зонда. Проволока должна вибрировать горизонтально с амплитудой (около ±1,5 мм), обеспечивающей равномерность температуры пробы во время измерения. При перемешивании проволока не должна касаться термисторного зонда или стенок пробирки.

Устройство вызова кристаллизации. Это может быть любое устройство, вызывающее кристаллизацию пробы и тем самым повышение температуры до точки замерзания. Может быть применена проволока для перемешивания: следует увеличить амплитуду вибрации в течение 1–2 с так, чтобы проволока ударяла о стенки прибора с пробой.

Пробирки для проб. Пробирки для проб (рис. 1) изготовляют из стекла, они должны иметь следующие параметры: длину 50,8±0,1 мм, наружный диаметр 16,0±0,1 мм, внутренний диаметр 13,5±0,1 мм. Пробирки должны иметь метку на уровне 29,8 мм ниже верхней части (21 мм от дна пробирки), что соответствует объему пробы 2,5±0,1 мм.

Электропитание. Сетевое напряжение стабилизируют (внутри прибора или снаружи) таким образом, чтобы отклонение не превышало ±1% от номинального значения, когда питание в сети колеблется на ±6%.

Вспомогательная аппаратура и материалы. Аналитические весы с точностью взвешивания до 0,1 мг; мерные колбы с одной отметкой вместимостью 1 л; сушильный шкаф с хорошей вентиляцией и контролируемой температурой 130±1°С или электрическая печь с вентиляцией и контролируемой температурой 300±25°С; эксикатор; дистиллированная вода в аппарате боросиликатного стекла свежевскипяченная и охлажденная до 20±2°С;

натрий хлористый, химически чистый, тонкоизмельченный, высушенный в течение 5 ч. при температуре 300±25°С в электропечи или в сушильном шкафу при температуре 130±1°С в течение 24 ч. и охлажденный до комнатной температуры в эксикаторе. Методика приготовления стандартного раствора описана в приложении 7.

Перед употреблением стандартного раствора следует мягко перевернуть и вращать бутылку несколько раз, тщательно перемешивая ее содержимое. Стандартный раствор нельзя встряхивать, так как это может привести к попаданию воздуха. Порцию стандартного раствора выливают из бутылки без применения пипетки. Растворы не могут быть использованы, если в бутылке остается 1/4 ее содержимого, а также при хранении более 2 мес. без консервации фунгицидом (например, раствором тиомерсала 10 г/л).

Калибровка термисторного криоскопа. Включают криоскоп не менее чем за 12 ч. до калибровки, убедившись при этом, что он находится в рабочем состоянии согласно инструкции изготовителя. Проверяют положение зонда, амплитуду вибрации проволоки для помешивания и температуру охлаждающей жидкости. Выбирают два стандартных раствора (приложение 7), точки замерзания которых близки к ожидаемой точке замерзания исследуемого молока. Разница температур в точках замерзания двух растворов должна быть не менее 0,100°С. Наливают 2,5 мл стандартного раствора в чистую сухую пробирку для пробы и проводят измерение. Пробирки для проб, используемые при калибровке, должны быть изготовлены из такого же стекла, как и пробирки, используемые при анализе проб молока. Температура стандартных растворов должна быть аналогичной температуре проб молока.

Регулировку проводят до тех пор, пока показание криоскопа не будет соответствовать точке замерзания стандартного раствора. Повторяют процедуру с другим стандартным раствором и продолжают это чередование, пока последовательные показания на каждом растворе не дадут правильное значение точки замерзания каждого без дальнейшей регулировки. После этого можно считать, что криоскоп подготовлен к работе. Отбор и подготовку проб к анализу проводят по ГОСТ 13928 и ГОСТ 26809.

Предпочтительно пробы анализировать сразу же после отбора. При необходимости их можно хранить при температуре ниже 5°С. Пробы можно хранить до 12 недель при температуре минус 18°С, либо их можно сохранять более короткое время, применяя изотонический раствор бактериостатического реагента. Молоко для испытаний может иметь температуру хранения или комнатную. Однако желательно, чтобы стандартные растворы и пробы молока при измерениях имели одинаковую температуру. Титруемую кислотность молока определяют, по возможности, одновременно с измерением точки замерзания.

Техника определения

Перед включением криоскопа проверяют, соответствует ли уровень охлаждающей жидкости, а также положение термисторного зонда в пустой пробирке для пробы инструкции изготовителя. Включают криоскоп и убеждаются, что охлаждающая жидкость хорошо перемешивается или циркулирует. После 12-часового включения проверяют температуру охлаждающей жидкости, а также положение и амплитуду вибрации проволоки для помешивания.

Рабочая калибровочная проверка. Перед каждой серией опытов определяют точку замерзания стандартного раствора хлористого натрия (например, раствор с точкой замерзания минус 0,512°С), пока разница в двух последовательных измерениях не будет превышать 0,002°С. Если среднее значение отличается от точки замерзания стандартного раствора более чем на 0,002°С, криоскоп повторно калибруют. Если криоскоп работает непрерывно, калибровку проводят не реже 1 раза в час.

Измерение. Контейнер с пробой осторожно перевертывают и вращают несколько раз, перемешивая содержимое.

Выливают или переносят пипеткой пробу молока в количестве 2,5±0,1 мл в чистую сухую пробирку для проб. Убеждаются, что зонд и проволока для помешивания чистые и сухие.

Вставляют пробирку в откалиброванный криоскоп. Молоко охлаждают и вызывают кристаллизацию при установленной температуре с точностью 0,1°С. (В некоторых автоматических приборах температуру можно наблюдать на цифровой шкале; в других приборах необходимая точность вызова кристаллизации обеспечивается, когда стрелка гальванометра совпадает с соответствующей отметкой).

Если по какой-то причине кристаллизация начинается до установленной температуры, измерение прекращают и опыт повторяют с другой порцией молока. Если и вторая проба преждевременно кристаллизуется, порцию пробы подогревают до 45°С и выдерживают при этой температуре 5 мин. для расплавления кристаллического жира. Затем снова охлаждают до 20±2°С и сразу проводят измерение. После начала кристаллизации температура молока быстро повышается и некоторое время сохраняется фактически постоянной до ее понижения. Точкой замерзания является наивысшая достигнутая в данный период температура, и это значение должно быть зарегистрировано.

Время, когда температура остается постоянной, и интервал времени от начала кристаллизации до достижения наивысшей температуры могут различаться для разных проб и являются значительно короче для воды и стандартных растворов хлористого натрия по сравнению с молоком, важно зарегистрировать наивысшую температуру.

После завершения измерения пробирку вынимают, термисторный зонд и проволоку для помешивания ополаскивают водой, затем высушивают мягким чистым неволокнистым материалом и проводят параллельное измерение с другой порцией того же молока. Если разница в параллельных измерениях больше, чем сходимость, на 0,004°С, результаты отбрасывают и выполняют еще два последовательных измерения.

Охлаждение проб. После использования прибора вставляют пустую пробирку и опускают рабочий шарик для охлаждения зонда. В некоторых конструкциях криоскопа этого достигнуть невозможно, тогда следует обеспечить охлаждение зонда перед измерением, проведя несколько холостых измерений до достижения постоянных результатов.

Обработка результатов. Среднее значение. Если рабочая калибровка проведена правильно, за результат принимают среднеарифметическое значение двух параллельных измерений, округленных до третьего десятичного знака.

Точность результатов:

  • Сходимость. Разница между параллельными измерениями, следующими одно за другим, выполняемыми одним оператором на одном и том же приборе, не должна превышать 0,004°С.
  • Воспроизводимость. Разница между параллельными измерениями, полученными в двух разных лабораториях одной и той же пробы молока, не должна превышать 0,006°С.

Отчет о результатах измерений. Отчет должен включать следующую информацию: полную идентификацию лабораторного образца, включая информацию об условиях хранения и консервантах, если таковые применялись; точку замерзания; титруемую кислотность; все наблюдения, предполагающие, что результат может быть ненадежным; дату получения результатов и дату анализа; обозначение используемого стандарта.

В настоящее время широко используются современные приборы для определения точки замерзания молока термисторнокриоскопическим методом (табл. 3)

Таблица 3. Приборы для определения точки замерзания молока термисторно-криоскопическим методом

Наименование прибора Характеристика
Термоскан МИНИ

«Термоскан МИНИ» (Россия)

Прибор предназначен для определения температуры замерзания молока в соответствии с ГОСТ 3562-97 ИСО 5787. Отличительные особенности криоскопа: пригодность для сырого и обработанного молока высокая точность измерения (сходимость и межлабораторная воспроизводимость результатов), компактность, простота подготовки пробы, малые расходы молока, удобство и простота технического обслуживания, высокая эффективность. Время тестирования 1 пробы – 3 мин.
Funke-Gerber CryoStar

Funke-Gerber CryoStar 1 (Германия)

Криоскоп автоматически измеряет точку замерзания продукции, выявляя тем самым количество добавленной в молоко воды. Может анализировать до 12 проб одновременно. Все настройки и параметры калибровки сохраняются в энергонезависимой памяти прибора. Во время замера кривая замерзания представлена на цветном дисплее в форме графика. Производительность измерений – до 40 проб в час.
ADVANCED® Model 4250

ADVANCED® Model 4250 (США)

Криоскоп использует тепловой датчик высокой точности для определения температуры образца и для измерения точки замерзания образца. Стандартная модель включает шкалу м°C либо шкалу м°H, многоязычную инструкцию на дисплее. Микропроцессорное управление оптимизирует установленную систему управления данными и обеспечивает комплексную работу прибора. Время тестирования – около 90 секунд в 30- секундном установленном режиме

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *