第三节 乳的物理性质

乳的物理性质对乳品工艺设计、设备选择、产品质量控制具有重要意义。例如，可以为乳品机械设计和操作过程提供必要参数（如热导率、黏度等）；可用来测定乳中特定成分的含量（如利用冰点的提高测定加水量、用相对密度法测定非脂固形物含量等）；也可用来测定在乳品加工过程中的某些生物化学变化（如发酵剂的酸化程度、凝乳酶产生凝块的情况等）。乳的一些重要物理性质及其指标见表1-1-5。

一、乳的色泽

新鲜正常的牛乳呈不透明的乳白色或稍带淡黄色。乳白色是乳的基本色调，这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的结果。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黄绿色。

二、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，所以牛乳带有特殊的香味。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。除了原有的香味之外，牛乳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即带有牛粪味或饲料味，与鱼虾类放在一起则带有鱼腥味，消毒温度过高则产生焦糖味。总之，乳的气味易受外界因素的影响，所以每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。

新鲜洁净的乳稍带甜味，是由于乳中含有乳糖的缘故。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察觉，但异常乳，如乳房炎乳，氯的含量较高，故有浓厚的咸味。

三、乳的热学性质

牛乳的热学性质主要是冰点、沸点和比热容。

1. 冰点

牛乳的冰点一般为-0.565～-0.525℃，平均为-0.540℃。牛乳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，如果在牛乳中掺10%的水，其冰点约上升0.054℃。可根据冰点变动用下列公式来推算掺水量：

式中X——掺水量（质量分数）；

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（1atm）条件下为100.55℃，乳的沸点受其固形物含量影响。浓缩过程中沸点上升，浓缩到原体积的一半时，沸点上升到101.05℃。

3. 比热容

牛乳的比热容为其所含各成分之比热的总和，约为3.89～44.02kJ/（kg·K）。

牛乳的比热容随其脂肪含量及温度的变化而异，在14～16℃的范围内，乳脂肪的一部分或全部还处于固态，加热的热量一部分要消耗在脂肪融化的潜热上，故在此温度范围内，其脂肪含量越多，使温度上升1℃所需的热量就越大，比热也相应增大。在其他温度范围内，因为脂肪本身的比热容小，故脂肪含量越高，乳的比热容越小。

四、乳的酸度

乳蛋白分子中含有较多的酸性氨基酸和自由的羧基，而且受磷酸盐的酸性物质的影响，故乳是偏酸性的。

刚挤出的新鲜乳的酸度称为固有酸度或自然酸度。若以乳酸百分率计，牛乳自然酸度为0.15%～0.18%。挤出后的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或发生酸度。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。

乳品工业习称的酸度，是指以标准碱液用滴定法测定的滴定酸度。我国GB 5413.34—2010《食品安全国家标准 乳和乳制品酸度的测定》就规定酸度试验以滴定酸度为标准。

五、乳的密度与相对密度

乳的密度是指乳在20℃时的质量与同容积水在4℃时的质量之比。正常乳的密度平均为＝1.030。

乳的相对密度以15℃为标准，即在15℃时一定容积牛乳的质量与同容积、同温度水的质量之比。正常牛乳的相对密度平均为＝1.032，变动范围为1.028～1.045。

相同温度下相对密度和密度绝对值相差甚微，乳的密度较相对密度小0.0019，乳品生产中常以0.002的差数进行换算。

可用乳稠计测定乳的密度或相对密度。乳稠计有两种规格，即20℃/4℃的密度乳稠计和15℃/15℃的相对密度乳稠计。20℃/4℃乳稠计的测定刻度数加上0.002即为15℃/15℃乳稠计的刻度数。测定时乳样的温度并非必须是标准温度值，在10～25℃范围内均可测定。另外，温度对密度测定值影响较大：每升高1℃，则乳稠计的刻度值降低0.2刻度，是由于热胀冷缩之故。

乳的相对密度在挤乳后1h内最低，其后逐渐上升，最大大约可升高0.001左右，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。

乳的相对密度与乳中乳固体含量有关。乳中各种成分的含量大体是稳定的，其中脂肪含量变化最大，它是影响密度和相对密度的重要因素。如果脂肪含量已知，只要测定相对密度，就可以按下式计算出乳固体的近似值：

式中T——乳总干物质含量，%；

F——乳脂肪含量，%；

L——相对乳稠计（15℃/15℃）读数；

C——校正系数，约为0.14。

六、乳的黏度与表面张力

牛乳大致可认为属于牛顿流体。20℃时水的绝对黏度为0.001Pa·s。正常乳的黏度为0.0015～0.002Pa·s。牛乳的黏度随温度升高而降低。在乳的成分中，脂肪及蛋白质对黏度的影响最显著。在一般正常的牛乳成分范围内，非脂乳固体含量一定时，随着含脂率的增高而增大。初乳、末乳的黏度都比正常乳高。加工中，黏度受脱脂、杀菌、均质等操作的影响。

黏度在乳品加工上有重要意义。例如，在浓缩乳制品方面，黏度过高或过低都不正常。以甜炼乳而论，黏度过低则可能产生分离或糖沉淀，黏度过高则可能发生浓厚化。贮藏中的淡炼乳，如黏度过高则可能产生矿物质的沉淀或形成冻胶体（即形成网状结构）。此外，掌握适当的黏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。

牛乳的表面张力在20℃时为0.04～0.06 N/cm。牛乳的表面张力随温度的上升而降低，随含脂率的减小而增加。均质处理，脂肪球表面积增大，表面活性物质吸附于脂肪球界面处，可增加表面张力。但如果不将脂酶先经热处理而使其钝化，均质会使脂肪酶活力增加，使乳脂水解生成游离脂肪酸，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、杀菌时不希望形成泡沫。

七、乳的电学性质

1. 电导率

乳中含有电解质而能传导电流。牛乳的电导率与其成分，特别是氯酸根和乳糖的含量有关。正常牛乳在25℃时，电导率为0.004～0.005 S。乳房炎乳中Na＋、Cl-等离子增多，电导率上升。一般电导率超过0.006 S即可认为是患病牛乳，故可应用电导率的测定进行乳房炎乳的快速鉴定。

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、维生素C、维生素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。氧化还原时刻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 V。乳经过加热则产生还原性的产物而使Eh降低，Cu＋存在可使其增高。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，可使其氧化还原电势降低，当与甲基蓝、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。