Sữa là một loại thực phẩm rất giàu chất dinh dưỡng. Vì vậy nó là loại thực phẩm quý, đặc biệt với người già và trẻ em. Tính chất vật lý và hóa học của sữa bò có thể thay đổi tùy thuộc vào giống bò, chế độ dinh dưỡng, điều kiện chăn nuôi và phương pháp chế biến.
Tính chất vật lý của sữa
Tỷ trọng của sữa
Tỷ trọng của sữa phụ thuộc vào các thành phần của sữa. Một số thành phần làm tăng tỷ trọng sữa như protein, gluxit, chất khoáng (tỷ trọng >1) còn hàm lượng chất béo lại làm giảm tỷ trọng của sữa. Do đó, nếu sữa có nhiều chất béo thì tỷ trọng sẽ thấp.
Một số thành phần của sữa có tỷ trọng như sau:
- Chất béo: 0,9250
- Casein: 1,2831
- Muối: 2,1555
- Lactoza tinh thể nhỏ: 1,5534
- Tinh thể lớn: 1,4759
Tỷ trọng của sữa chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố như thời gian có mang, điều kiện sống và giống gia súc. Sữa đầu chứa lượng protein lân nên tỷ trọng có thể đạt 1,040 thậm chí còn có thể cao hơn. Tỷ trọng sữa của gia súc ốm có giá trị thấp hơn bình thường.
Xem thêm: Thành phần và giá trị dinh dưỡng của sữa
Độ nhớt
Độ nhớt của sữa thường được xác định theo tỷ số so với độ nhớt của nước gọi là độ nhớt tương đối. Giá trị trung bình 1,8 centipoa. Theo đơn vị quốc tế, độ nhớt đo bằng pascan giây tức là Ns/m2. Thực tế thường dùng đơn vị poa.
- 1 pascan ~lN/m2
- 1 poa =0,1 pascan giây (Ns/m2)
- 0,01 poa =1 centipoa
Độ nhớt phụ thuộc vào thành phần hoá học của sữa, trước hết là protein còn các muối lactoza không ảnh hưởng tới độ nhớt. Hàm lượng chất béo càng cao thì độ nhớt càng lớn.
Độ nhớt phụ thuộc rất nhiều vào nhiệt độ. Khi nâng nhiệt độ đến 60°C, độ nhớt giảm rõ rệt, ở nhiệt độ cao hơn độ nhớt lại càng tăng. Độ nhớt giảm khi đun đến 60°C là do tăng tốc độ chuyển động của các phân tử (tính chất chung của phần lớn các dung dịch). Còn khi đun trên 60°C (thanh trùng, tiệt trùng) độ nhớt lại tăng là do sự thay đổi hoá lý của các protein khiến cho các phân tử của chúng lớn lên.
Khi cô đặc sữa trong thiết bị cô đặc chân không, độ nhớt tăng 2-3 lần. Đặc biệt sữa cô đặc thường có độ nhớt tới 30-40 poa. Sau khi bảo quản 2-6 tháng ở 25°-28°C, giá trị này tàng lên từ 100 tới 475 poa. Khi cô đặc, độ nhớt tăng do nồng độ chất khô, do tính chất lý hoá của protein thay đổi và đổi với sữa cô đặc có đường còn do việc đưa một lượng lớn đường vào.
Áp suất thẩm thấu với nhiệt độ đóng băng
Đối với sữa, áp suất thẩm thấu tương đối ổn định và trung bình 6,6 at ở 0°c. Áp suất thẩm thấu phụ thuộc nhiều vào hàm lượng lactoza và muối phân bố ở dạng phân tử và ion. Các chất protein ít có ảnh hưởng, còn chất béo hầu như không ảnh hưởng tới áp suất thẩm thấu.
Bảng áp suất thẩm thấu của một số thành phần của sữa
| Thành phần | Khối lượng phân tử | Hàm lượng % | Áp suất thẩm thấu (at) | Phần trăm so với tổng số áp suất |
| Lactoza | 342 | 4.7 | 3,03 | 46 |
| Natri clorua | 58,5 | 0,1 | 1.33 | 19 |
| Các muối khác | – | – | 2,42 | 35 |
| Tổng số | 6,78 | 100 |
Nhiệt độ đóng băng của sữa là-0,555°C, có thể dao động từ -0,540 đến -0,590°C. Nhiệt độ này tương đối ổn định nên có thể dùng để xác định độ thật của sữa. Giữa áp suất thẩm thấu và nhiệt độ đóng bàng có mối quan hệ chặt chẽ. Nhiệt độ đóng băng của dung dịch đó so với nước bị giảm đi 1,86°c.
Áp suất thẩm thấu và nhiệt độ đóng băng sẽ thay đổi khi sữa bị thêm nước hoặc khi sữa lấy từ gia súc bị ốm, từ gia súc có mang V.V…. Áp suất thẩm thấu của sữa rất gần với áp suất thẩm thấu của các dung dịch sinh hoá khác của gia súc như máu, mật v.v… Do đó, nếu áp suất thẩm thấu của các dung dịch trong cơ thể gia súc thay đổi thì áp suất thẩm thấu của sữa cũng thay đổi.
Khi độ chua của sữa tăng sẽ làm giảm nhiệt độ đóng băng đo tàng lượng phân tử tạo thành khi phân giải lactoza. Thường một phân tử lactoza khi phân giải sẽ cho 4 phân tử axit lactic.
Trong thời kỳ gia súc có mang, do sự thay đổi các quá trình sinh hoá trong cơ thể, nhiệt độ đóng băng của sữa cũng thay đổi : thời kỳ đầu nó giảm xuống (-0,564°C), giai đoạn giữa tăng (*0,555°C) và đến cuối lại giảm đáng kể (-0,581°C).
Sức căng bề mặt
Sức căng bề mặt của sữa không ổn định. Nó phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố mà trước hết là thành phần hoá học, nhiệt độ và thời gian bảo quản. Sức căng bề mặt ở ranh giới giữa không khí và plasma có ý nghĩa lớn đối với quá trình chế biến sữa.
Sự tạo thành bọt trong quá trình sấy, cô đặc sữa, sự tạo thành bơ và hàng loạt công đoạn khác nữa đều có mối liên quan với sức căng bề mặt của sữa.
Độ dẫn điện
Sữa có khả năng dẫn điện do chúng có các ion tự do, các phân tử mang điện tích và các phân tử trung hoà. Tất cả các thành phần này đều ảnh hưởng tới độ dẫn điện của sữa với những mức độ khác nhau.
Lactoza không đóng góp tích cực vào độ dẫn điện bỗi phân tử của nó không phân li thành ion và không có điện tích. Casein và các protein khác có điện nhưng do kích thước lớn, các phân tử chuyển động chậm, làm tăng ma sát bên trong của dung dịch và do đó làm giảm độ dẫn điện. Các cầu mỡ cũng làm giảm độ dẫn điện.
Khi pha thêm nước, độ dẫn điện giảm.
Khi độ axit tăng, độ dẫn điện tăng.
Nhiệt dung
Khi hàm lượng chất béo tăng, nhiệt dung của sữa phải giảm vì nhiệt dung của chất béo thấp hơn nhiệt dung của nước. Tuy nhiên, trong khoảng 10-20°C thì nhiệt dung tăng khi hàm lượng chất béo tăng do trong khoảng nhiệt độ này, một phần mỡ sữa ở dạng rắn nên một phần nhiệt phải chi phí cho việc vận chuyển trạng thái từ rắn sang lỏng.
Ở nhiệt độ cao hơn, khi toàn bộ mỡ sữa ở trạng thái lỏng, nhiệt dung sẽ giảm khi hàm lượng chất béo tăng.
Độ dẫn nhiệt
Độ dẫn nhiệt của sữa chủ yếu phụ thuộc vào thành phần hoá học, cấu trúc sản phẩm và nhiệt độ. Sữa có hàm lượng chất béo cao hơn thường dẫn nhiệt chậm hơn.
Tính chất hoá học của sữa
Độ axit chung
Độ axit chung phụ thuộc vào các thành phần của sữa mà chủ yếu là các muối axit của axit phosphoric và limonic, các protein (casein, albumin, globumin) và CƠ2 tồn tại dưới dạng hòa tan trong sữa.
Giá trị trung bình độ axit của sữa bò là 16-18°T. Đối với sữa đầu, độ axit có thể rất cao đo có hàm lượng protein và muối cao.
Độ axit hoạt động
Độ axit hoạt động biểu thị tính hoạt động của các ion H+. Giá trị pH 6,5 – 6,8. Trung bình là 6,6. Độ pH của sữa không đặc trưng cho độ tươi của sữa. Nó biến đổi rất chậm so với độ axit chung
Tính chất oxy hoá – khử của sữa
Sữa là một chất lỏng phức tạp mà trong đó ngoài các thành phần chính như protein, lipit và lactoza còn chứa hàng loạt các hợp chất khác rất dễ bị oxy hoá, bị khử (vitamin C (axiti ascobic),vitamin B, B2, enzim, chất màu v.v…)
Tính chất keo của sữa
Sữa là một dung dịch keo có ba phần tồn tại đồng thời:
- Dung dịch thực.
- Dung dịch huyền phù.
- Dung dịch nhũ tương.
Dung dịch thực
- Thành phần gồm nước và các chất hoà tan như lactoza, muối khoáng và vitamin.
- Lactoza hoà tan trong nước của sữa và tạo thành dung dịch phân tử (kích thước phân tử 1,0-1,5 nm).
- Muối vô cơ và hữu cơ ở dạng phân tử ion với kích thước nhỏ hơn Inm hoặc ở dạng các phân tử keo, kích thước 10-20 nm. Ở dạng phân tử ion gồm các muối hoà tan của natri và kali: clorua, mono và diphosphat và xitrat. Các muối này đều phân li thành ion.
Dung dịch huyền phù
- Chủ yếu là protein và các chất liên kết khác như lipoprotein. Các protein trong sữa ở dạng phân tử lớn có kích thước từ 15- 20mm (albumin 15-50 mm, globulin 25-50mm, casein 40- 200mm). Do kích thước phân tử protein lớn tạo thành dung dịch keo.
- Trên bề mặt các phân tử protein có chứa các nhóm háo nước – NH2- COOH,-CO,-NH v.v… nên rất dễ dàng hút nước.
- Khi các nhóm này phân li sẽ tạo thành các điện tích (+) và (-) với số lượng xác định.
- Hai yếu tố này (háo nước và có điện tích) thường quyết định sự bền vững của protein ở dạng keo. Khi hai yếu tố này bị phá huỷ sẽ dẫn tới sự đông tụ của protein và của sữa.
Dung dịch nhũ tương
- Chủ yếu là chất béo ở dưới dạng các cầu mỡ. Kích thước và số lượng các cầu mỡ không ổn định và phụ thuộc vào nhiều yếu tố mà chủ yếu là khẩu phần thức ăn, giống, điều kiện sống, thời kỳ có thai.
- Kích thước các cầu mỡ có ý nghĩa quan trọng, nó xác định sự biến đổi chất béo vào sản phẩm trong hàng loạt các quá trình công nghệ (ly tâm, đồng hoá, quá trình sản xuất phomat, bơ).
- Số lượng trung bình trong 1ml sữa có khoảng 3000-4000 triệu cầu mỡ với đường kính trung bình 3pm (giới hạn dao động 0,3-10>xm).
- Nhũ tương chất béo của sữa khá bền vững.
- Đun sữa đến nhiệt độ cao (thanh trùng, tiệt trùng), làm lạnh tới nhiệt độ thấp, tác động cơ học của bơm, cánh khuấy v.v… vẫn không làm phá vở được màng bao cầu mở. Vỏ này chỉ có thể bị phá huỷ khi có tác dụng cơ học đặc biệt (khi sản xuất bơ) hoặc do ảnh hưởng của hóa chất (axit, kiềm)
