Вязкость и поверхностное натяжение

Вязкость – это свойство среды оказывать сопротивление относительному смещению ее слоев. За единицу вязкости в Международной системе единиц (СИ) принята паскаль-секунда (Па с). Паскаль-секунда – это динамическая вязкость среды, касательное напряжение в которой при ламинарном течении и разности скоростей слоев, находящихся на расстоянии 1 м по нормали к направлению скорости, равной 1 м/с, равно 1 Па.

Жидкости, вязкость которых не зависит от скорости сдвига, называются «ньютоновскими». Цельное и обезжиренное молоко несущественно отличается от «ньютоновских» жидкостей. Вязкость молока можно представить как сумму вязкости воды и приращений вязкости от дисперсных фаз (белки, жиры, углеводы). Вязкость цельного молока составляет в среднем при 20^оС 1,8^.10^-3 Па с (обезжиренного – 1,5^.10^-3 Па с, молочной сыворотки 1,2^.10^-3 Па с).

Вязкость молока зависит от содержания жира, казеина, степени дисперсности и гидратации мицелл казеина и шариков жира, а также от кислотности, температуры и способов обработки молока. Так, вязкость гомогенизированного молока выше, чем негомогенизированного. Это обусловлено увеличением общей площади поверхности жировых шариков и адсорбцией белков на их оболочках, а также повышением степени дисперсности частиц белковой фазы.

В молочной промышленности большой практический интерес представляет вязкость сильно структурированных молочных продуктов – сметаны, кисломолочных напитков и др. Вязкость этих продуктов, обусловленная образованием внутренних структур, отличается от истинной вязкости ньютоновских жидкостей (к которым условно относят цельное молоко). Для них введено понятие «эффективная вязкость», которая характеризует равновесное состояние между процессами восстановления и разрушения структуры.

Поверхностное натяжение молока рассматривается как сила, действующая на единицу длины границы раздела фаз молоко-воздух, и стремящаяся сократить поверхность до минимума при заданных объемах фаз.

Поверхностное натяжение молока при 20^оС составляет около 44^.10^-3 Н/м, что в 1,7 раза ниже поверхностного натяжения воды. Это объясняется тем, что молоко содержит поверхностно активные вещества (ПАВ): белки, фосфолипиды, жирные кислоты. Поверхностное натяжение молока зависит от температуры, химического состава, состояния белковой и жировой фаз, активности липаз, продолжительности хранения, режимов технологической обработки. Поверхностное натяжение снижается при нагревании молока и особенно сильно при липолизе, так как в результате гидролиза жира образуются ПАВ-ди- и моноацилглицерины, свободные жирные кислоты, понижающие величину поверхностной энергии.

При переработке молока поверхностное натяжение возникает также на границе раздела других фаз: жир-плазма и воздух-плазма, способствуя гидратации оболочек жировых шариков и пенообразованию. Пенообразование имеет большое значение для некоторых процессов переработки молока, например для маслообразования, фризерования смеси при производстве мороженого, в производстве взбитых десертов и др. Однако, пенообразование при получении, транспортировании, перекачивании, сепарировании и сгущении молока отрицательно влияет на качество молока и вырабатываемых продуктов. Это объясняется возможностью дестабилизации жировой эмульсии при пенообразовании, появления свободного жира, активизации липаз и, как следствие, гидролитичечского расщепления жира, а также окисления свободного жира.