牛乳的物理性质

第三节 牛乳的物理性质
乳的物理性质对选择正确的工艺条件，鉴定乳的品质具有重要的意义。下面分别简述牛乳的主要物理性质。
一、乳的比重和密度
15℃时，正常乳的比重平均为1.032；在20℃时正常乳的密度平均为1.030。在同温度下乳的密度较比重小0.0019，乳品生产中常以0.002的差数进行换算；密度受温度影响，温度每升高或降低1℃实测值就减少或增加0.0002。
乳的相对密度在挤乳后1h内最低，其后逐渐上升，最后可大约升高0.001左右，这是由于气体的逸散、蛋白质的水合作用及脂肪的凝固使容积发生变化的结果。故不宜在挤乳后立即测试比重。
二、乳的色泽及光学性质
新鲜正常的牛乳呈不透明的乳白色或淡黄色。乳白色是由于乳中的酪蛋白酸钙－磷酸钙胶粒及脂肪球等微粒对光的不规则反射所产生。牛乳中的脂溶性胡萝卜素和叶黄素使乳略带淡黄色。而水溶性的核黄素使乳清呈萤光性黄绿色。
牛乳的折射率由于有溶质的存在而比水的折射率大，但在全乳脂肪球的不规则反射影响下，不易正确测定。由脱脂乳测得的较准确，折射率为 1.344～1.348， 此值与乳固体的含量有比例关系，由此可判定牛乳是否掺水。
三、乳的滋味与气味
乳中含有挥发性脂肪酸及其他挥发性物质，这些物质是牛乳滋、气味的主要构成成分。
这种香味随温度的高低而异，乳经加热后香味强烈，冷却后减弱。乳中羰基化合物，如乙醛、丙酮、甲醛等均与牛乳风味有关。牛乳除了原有的香味之外很容易吸收外界的各种气味。所以挤出的牛乳如在牛舍中放置时间太久会带有牛粪味或饲料味，贮存器不良时则产生金属味，消毒温度过高则产生焦糖味。所以每一个处理过程都必须注意周围环境的清洁以及各种因素的影响。
鲜纯净的乳稍带甜味，这是由于乳中含有乳糖。乳中除甜味外，因其中含有氯离子，所以稍带咸味。常乳中的咸味因受乳糖、脂肪、蛋白质等所调和而不易觉察，但异常乳如乳房炎乳中氯的含量较高，故有浓厚的咸味。乳中的苦味来自Mg2+、Ca2+，而酸味是由柠檬酸及磷酸所产生。
四、乳的酸度和氢离子浓度
刚挤出的新鲜乳若以乳酸度计，酸度为0.15％～0.18％（16～18 OT），固有酸度或自然酸度主要由乳中的蛋白质、柠檬酸盐、磷酸盐及二氧化碳等酸性物质所造成，其中来源于CO2占0.01%-0.02%（2～3 OT），乳蛋白占0.05%-0.08%（3～4 OT），柠檬酸盐占0.01%和磷酸盐0.06%～0.08%部分（10～12 OT）。
发酵酸度
乳在微生物的作用下发生乳酸发酵，导致乳的酸度逐渐升高。由于发酵产酸而升高的这部分酸度称为发酵酸度。
总酸度
固有酸度和发酵酸度之和称为总酸度。
一般条件下，乳品工业所测定的酸度就是总酸度。
乳品工业中酸度是指以标准碱液用滴定法测定的滴定酸度。滴定酸度有多种测定方法和表示形式。我国滴定酸度用吉尔涅尔度简称“oT”(TepHep)或乳酸度（乳酸％）来表示。
1、吉尔涅尔度（0T）
取10mL牛乳，用20ml蒸馏水稀释，加入0.5％的酚酞指示剂0.5mL，以0.1mol／L氢氧化钠溶液滴定，将所消耗的NaOH毫升数乘以10，即中和100mL牛乳所需0.1mol／L氢氧化钠毫升数，消耗1mL为１oT。
2、乳酸度（乳酸％）
用乳酸量表示酸度时，按上述方法测定后用下列公式计算：

乳酸(%)= ×100

3、pH值
酸度可用氢离子浓度指数（pH值）表示，正常新鲜牛乳的pH值为6.5～6.7，一般酸败乳或初乳的pH值在6.4以下，乳房炎乳或低酸度乳pH值在6.8 以上。
滴定酸度可以及时反映出乳酸产生的程度，而pH值则不呈现规律性的关系，因此生产中广泛地采用测定滴定酸度来间接掌握乳的新鲜度。乳酸度越高，乳对热的稳定性就越低。
五、乳的热学性质
1、乳的冰点
牛乳的冰点一般为-0.525～-0.565℃，平均为-0.540℃。 牛乳中的乳糖和盐类是导致冰点下降的主要因素。正常的牛乳其乳糖及盐类的含量变化很小，所以冰点很稳定。可根据冰点变动用下列公式来推算掺水量：
式中：X-掺水量（％）；
T-正常乳的冰点；
T1－被检乳的冰点
酸败的牛乳其冰点会降低，所以测定冰点必须要求牛乳的酸度在20°T 以内。
2、沸点
牛乳的沸点在101.33kPa(1个大气压)下为100.55℃，乳的沸点受其固形物含量影响。浓缩到原体积一半时，沸点上升到101.05℃。
3、比热
牛乳的比热为其所含各成分之比的总和。牛乳中主要成分的比热为（KJ／kg.k）：乳蛋白2.09，乳脂肪2.09，乳糖1.25，盐类2.93，由此及乳成分之含量百分比计算得牛乳的比热约为3.89kJ／kg.k。
乳和乳制品的比热，在乳品生产过程中常用于加热量和致冷量计算，可按照下列标准计算：牛乳为3.94～3.98kＪ／kg.k，稀奶油为3.68～3.77kＪ／kg.k，干酪为2.34～2.51kＪ/kg．k,炼乳为2.18-2.35kＪ／kg.k，加糖乳粉为1.84～2.011kＪ／kg.k。
六、乳的粘度与表面张力
牛乳大致可认为属于牛顿流体。正常乳的粘度为0.0015～0.002Pa.s，牛乳的粘度随温度升高而降低。在乳的成分中，脂肪及蛋白质对粘度的影响最显著，随着含脂率、乳固体的含量增高，粘度也增高。初乳、末乳的粘度都比正常乳高。在加工中，粘度受脱脂、杀菌、均质等操作的影响。
粘度在乳品加工上有重要意义
例如在浓缩乳制品方面，粘度过高或过低都不是正常情况。以甜炼乳而论，粘度过低则可能发生分离或糖沉淀，粘度过高则可能发生浓厚化。贮藏中的淡炼乳，如粘度过高则可能产生矿物质的沉积或形成冻胶体（即形成网状结构）。
此外，在生产乳粉时，如粘度过高可能防碍喷雾、产生雾化不完全及水分蒸发不良等现象，因此掌握适当的粘度是保证雾化充分的必要条件。
牛乳的表面张力与牛乳的起泡性、乳浊状态、微生物的生长发育、热处理、均质作用及风味等有密切关系。测定表面张力的目的是为了鉴别乳中是否混有其他添加物。
牛乳表面张力在20℃时为0.04～0.06N/cm。牛乳的表面张力随温度上升而降低，随含脂率的减少而增大。乳经均质处理，则脂肪球表面积增大，由于表面活性物质吸附于脂肪球界面处，从而增加了表面张力。但如果不将脂酶先经加热处理而使其钝化，均质处理会使脂肪酶活性增加，使乳脂水解生成游离脂肪酸，使表面张力降低，而表面张力与乳的泡沫性有关。加工冰淇淋或搅打发泡稀奶油时希望有浓厚而稳定的泡沫形成，但运送乳、净化乳、稀奶油分离、杀菌时则不希望形成泡沫。
七、乳的电学性质
1、导电率
乳中含有电解质而能传导电流。牛乳的导电率与其成分，特别是氯离子和乳糖的含量有关。正常牛乳在25℃时，导电率为0.004～0.005西门子（Ｓ）。乳房炎乳中Na+、Cl-等离子增多，导电率上升。一般导电率超过0.06西门子（Ｓ）即可认为是患病牛乳。故可应用导电率的测定进行乳房炎乳的快速鉴定。
脱脂乳中由于妨碍离子运动的脂肪已被除去，因此导电率比全乳增加。将牛乳煮沸时，由于CO2消失，且磷酸钙沉淀，导电率减低。乳在蒸发过程中，干物质浓度在36-40% 以内时导电率增高，此后又逐渐降低。因此，在生产中可以利用导电率来检查乳的蒸发程度及调节真空蒸发器的运行。
2、氧化还原势
乳中含有很多具有氧化还原作用的物质，如维生素Ｂ2、Ｃ、Ｅ、酶类、溶解态氧、微生物代谢产物等。乳中进行氧化还原反应的方向和强度取决于这类物质的含量。氧化还原势可反映乳中进行的氧化还原反应的趋势。一般牛乳的氧化还原电势（Eh）为+0.23～+0.25伏特(V)。乳经过加热则产生还原性的产物而使Eh降低，Cu2+存在可使Eh增高。
牛乳如果受到微生物污染，随着氧的消耗和还原性代谢产物的产生，可使其氧化还原势降低，当与甲基兰、刃天青等氧化还原指示剂共存时可显示其褪色，此原理可应用于微生物污染程度的检验。
 

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