Что собой представляет молоко с точки зрения химика? Каким методом можно получить масло из молока?

С точки зрения химика, молоко представляет собой сложную многокомпонентную коллоидную систему, в которой одновременно присутствуют эмульсия, коллоидный раствор и истинный раствор различных веществ. То есть молоко — это не однородное вещество, а смесь воды, жиров, белков, углеводов, минеральных солей, витаминов и других компонентов.

1. Что представляет собой молоко с химической точки зрения?

Основу молока составляет вода, содержание которой в коровьем молоке достигает примерно 87%. Остальные 13% приходятся на сухие вещества.

Примерный химический состав коровьего молока:

• Вода — 87%. Является дисперсионной средой, в которой распределены остальные компоненты.

• Жиры — 3–4,5%. Представлены преимущественно триглицеридами — сложными эфирами глицерина и высших жирных кислот. Жир находится в молоке в виде мельчайших капелек, образующих эмульсию.

• Белки — 3–3,5%. Основными белками являются казеин, альбумины и глобулины. Казеин содержится преимущественно в виде коллоидных частиц — мицелл.

• Углеводы — 4,5–5%. Главный углевод молока — лактоза (молочный сахар), которая растворена в воде.

• Минеральные вещества — около 0,7%. В молоке присутствуют соединения кальция, калия, магния, натрия, фосфора и других элементов.

• Витамины и ферменты. Содержатся в небольших количествах, но имеют важное биологическое значение.

С точки зрения физической химии молоко объединяет сразу несколько типов дисперсных систем.

Во-первых, молоко является эмульсией типа «масло в воде». Это означает, что мельчайшие капельки молочного жира распределены в водной среде. Каждая жировая капелька окружена специальной оболочкой, содержащей белки и фосфолипиды, которая препятствует слиянию капелек.

Во-вторых, молоко представляет собой коллоидную систему. Частицы казеина и некоторые другие компоненты находятся в коллоидно-дисперсном состоянии.

В-третьих, молоко содержит истинный раствор. В воде растворены лактоза, часть минеральных солей и другие низкомолекулярные вещества.

Именно такая сложная структура объясняет характерный белый цвет молока. Свет рассеивается на жировых капельках и казеиновых мицеллах, из-за чего молоко кажется непрозрачным.

2. Каким методом можно получить масло из молока?

Сливочное масло получают из молока методом механического разделения эмульсии с последующим сбиванием сливок.

Этот процесс основан на физических свойствах молочного жира и способности жировых капелек объединяться при механическом воздействии.

Получение масла происходит в несколько этапов.

Первый этап — отделение сливок.

Поскольку плотность молочного жира меньше плотности водной части молока, жировые капельки постепенно поднимаются к поверхности. В результате образуется слой сливок, содержащий повышенную концентрацию жира.

Сливки можно получить двумя способами:

• Отстаиванием — молоко оставляют в покое, и через некоторое время на поверхности образуется слой сливок.

• Центрифугированием (сепарированием) — молоко помещают в специальный сепаратор, где под действием центробежных сил происходит быстрое разделение сливок и обезжиренного молока.

Центрифугирование значительно эффективнее обычного отстаивания, поэтому именно этот метод широко применяется в молочной промышленности.

Второй этап — сбивание сливок.

Полученные сливки подвергают интенсивному механическому воздействию — взбиванию или сбиванию в маслобойке.

При этом происходит частичное разрушение оболочек жировых капелек. Капельки жира начинают слипаться и образуют более крупные агрегаты, которые постепенно объединяются в масляные зерна.

Таким образом, происходит обращение эмульсии: исходная эмульсия типа «жир в воде» преобразуется в систему, характерную для сливочного масла, — «вода в жире».

Третий этап — отделение пахты.

В процессе сбивания образуются два основных продукта:

• Масляные зерна, состоящие преимущественно из молочного жира.

• Пахта — жидкая часть, содержащая воду, белки, лактозу и минеральные вещества.

Масляные зерна отделяют от пахты, после чего их обрабатывают и соединяют в однородную пластичную массу — сливочное масло.

Обычное сливочное масло содержит примерно 80–82,5% молочного жира, а также воду и небольшое количество других компонентов молока.

3. Как объясняется получение масла с точки зрения химии?

Важно понимать, что при получении сливочного масла не происходит химического превращения молочного жира в другое вещество. Основные изменения имеют физико-химический характер.

В исходном молоке жир находится в виде мелких капелек, устойчивость которых обеспечивается поверхностными оболочками. Во время сбивания эти оболочки частично разрушаются, а жировые капельки объединяются.

В результате происходит нарушение устойчивости эмульсии, агрегация жировых частиц и изменение структуры дисперсной системы.

Следовательно, получение сливочного масла можно рассматривать как пример разрушения устойчивой эмульсии и последующего обращения фаз.

Вывод

С химической точки зрения молоко — это сложная полидисперсная система, содержащая эмульгированный жир, коллоидные частицы белков и растворённые вещества.

Масло из молока получают физическими методами: сначала отделяют сливки от молока отстаиванием или центрифугированием, а затем сбивают сливки, вызывая объединение жировых капелек.

Таким образом, если требуется назвать один основной метод разделения молока на сливки и обезжиренную часть, это центрифугирование (сепарирование). Если же речь идёт непосредственно о превращении сливок в сливочное масло, то основным методом является сбивание, сопровождающееся частичным разрушением эмульсии и обращением её фаз.