بسم الله الرحمن الرحيم
تصنيع
الالبان
Milk
Manufacturing
أ.د.ابراهيم بشارة محمد
جامعة كردفان— كلية الموارد الطبيعية والدراسات
البيئية
خواص الحليب
الحليب السائل عبارة عن
مستحلب ابيض اللون غير شفاف له طعم حلو خفيف. تعتمد الخواص الطبيعية للحليب علي
المواد الداخلة في تركيبه. فبعض هذه
الصفات تمكننا من الكشف علي جودة الحليب عند الاستلام بالمصنع مثل: اللون - الطعم- الرائحة--- الحموضة وتركيز ايون الهيدروجين
تقدير الضغط الازموزي يساعد
في معرفة فيما اذا كان الحليب جيداً أم لا من الناحية الصحية للحيوان.
معرفة لزوجة وحموضة الحليب
تساعد علي تصميم ماكينات التصنيع الملائمة. تقدير الوزن النوعي للحليب والكثافة
ودرجة التجمد واللزوجة بالاضافة الي معامل الانكسار تساعد في الكشف عن الطرق
المتبعة لمعرفة غش الحليب بالماء. تقدير الحرارة النوعية للحليب يساعد هلي حساب
الطاقة الحرارية اللازمة لتصنيع الحليب ومنتجاته مثل البسترة والتعقيم والتكثيف
والتجفيف.ايضا ان تمدد الحليب يساعد في حساب سعة الاحواض التي سيحفظ فيها الحليب
بعد المعاملة الحرارية
اللون:
لون الحليب الطبيعي أبيض مائل
للصفرة واللون الأبيض يبين إنتشار الضوء بواسطة الكازين Casein وحبيبات
الدهن واللون الأصفر أحيانا ناتج من زيادة كمية الكاروتين (فيتامين أ)
يتراوح لون الحليب الطبيعي من الأبيض المائل الى اللون
الأزرق نسبيا إلى اللون الأصفر المائل إلى اللون الذهبي أحيانا وذلك
تبعا: لنسبة الدهن --نسبة المواد الصلبة غير
الدهنية---سلالة الحيوان ---الغذاء.
وقد يكون الحليب معتماً عندما
يكون علي شكل طبقات سميكة. أما الحليب الخالي من الدهن أوالذي يحوي علي نسبة قليلة
منه فإن لونه يميل الي الزرقة. اللون
الابيض للحليب يكون نتيجة انعكاس الضوء بواسطة المواد العالقة في الحليب
(الدهن-البروتينات-املاح الفسفور الغروية). أما اللون الاصفر فهو بسبب وجود صبغة
الكاروتين (العلف الاخضر) والي وجود صبغة الرايبوفلافين الذائبة في الماء
الطعم:
للحليب طعم قليل الحلاوة لذا يتميز
الحليب بطعم حلو خفيف . كلما كان الحليب طازجاً كلما كان طعمه اقرب الي
الحلاوة ويرجع ذلك لوجود نسبة عالية من
سكر اللبن ولانخفاض نسبة ما يحتويه من كلوريد. ويختفي هذا الطعم بمجرد تركه بضع
ساعات حيث يتحول
اللاكتوز الي حمض اللاكتيك بتأثير البكتريا ويصبح مذاق الحليب حمضياً. كما ان طعم
الحليب يتغيرباختلاف انواع البكتريا الموجودة فيه والاصابة
بالامراض وطرق الحفظ. كما
ان مركبات الحليب تتأثر بعوامل كثيرة كالانزيمات والحرارة و الضوء فتحدث تغيرات
طبيعية وكيميائية تغير في طعم الحليب
الرائحة أو النكهة:
للحليب رائحة خاصة مميزة
،ويفقد الحليب رائحته هذه بعد ساعات من عملية الحلب أو بعد تبريده أو تفريغه من
الغازات. كما ان النكهة اللطيفة للحليب ترتبط ارتباطاً وثيقاً بنسبة سكر اللاكتوز
والكلورايد. يؤثر اللاكتوز طردياً علي النكهة بينما يكون تأير الكلورايد عكسياً. فالحليب
الذي يحتوي علي نسبة منخفضة من اللاكتوز وعلي نسبة عالية من الكلورايد ربما يكون
طعمه مالحاً(نهاية مرحلة الحلب +اصابة الضرع). قد تحدث في الحليب روائح غير اعتيادية حيث تتغير
باختلاف انواع البكتريا وطرق الحفظ.
العوامل المؤثرة على نكهة الحليب:
1.
نوع
الغذاء المقدم للحيوان مثل الكرنب والبصل والثوم والسيلاج
2. حالة الحيوان (في
الحالات الغير طبيعية للضرع)
3. امتصاص الروائح المحيطة
بالحليب
4. تلوث الحليب بالمواد
الغريبة مثل براز الحيوان عند الحلب.
5.
إطالة
فترة الحلب للحيوان
6.
تحلل
بعض مكونات الحليب بواسطة الميكروبات
أو حدوث تفاعلات أو
تغيرات كيميائية حيث تؤدي بعض المعادن كالحديد والنحاس الي تكوين نكهة خاصة
هي نكهة معدنية Metallic Flavor أو انها تعمل علي تسريع حدوث تغييرات اخري
في النكهةز التفاعلات الكيميائية المحتمل حدوثها في الحليب فإنها تساهم في انتاج
بعض الروائح والطعوم مثل:
1.
نكهة
التزنخ وذلك نتيجة للتحلل المائي للدهن بواسطة انزيم الليبيز
2. نكهة متأكسدة (رائحة
السمك) وذلك نتيجة لتأكسد الليسيثين.
3. نكهة حامضية وذلك نتيجة
لزيادة معدل الحموضة.
4.
نكهة
غير نظيفة وذلك نتيجة وجود ميكروبات القولون العصوية (Coli form)
5. نكهة الفاكهة وذلك نتيجة
وجود الخمائر
(Yeasts)
6. نكهة المرارة ورجع ذلك
إلى غذاء الحيوان أو الميكروبات
7. نكهة مطبوخة وترجع إلى
استمرار تسخين الحليب على درجة حرارة أعلى من 80م. º
8. الطعم
المالح ويرجع إلى نسبة الكلوريدات عن سكر اللبن الخاصة في نهاية فترة الحليب أو في
حالة التهاب الضرع.
9. نكهة
كحول الأميل ويعزى سببها إلى تلوث الحليب بميكروب Micrococcus
10.
نكهة حمض الكربوليك
ويعزى سببها إلى تلوث الحليب بالميكروبات العصوية المتجرثمة Spore forming bacilli
الوزن النوعي/الكثافة:
كون كثافة الحليب 1.028 – 1.036 عند درجة حرارة 15 ه م (60 ه ف)
الوزن النوعي للحليب هو
النسبة بين وزن حجم معين من الحليب في درجة حرارة 15.5م الي وزن حجم مماثل له من
الماء في نفس درجة الحرارة. كثافة الحليب عند 15 درجة مئوية في المتوسط هي 1032
(1028-1035). وهو نتيجة لكثافة كل المكونة من الحليب. يحتوي
الحليب علي مواد تزيد في وزنه النوعي ولهذا فإن وزن الحليب النوعي اكبر من الوزن
النوعي للماء. كما ان الدهن يقلل من الوزن النوعي فكلما ازدادت كمية الدهن في
الحليب كلما ادي ذلك الي انخفاض الوزن النوعي، ممايؤدي الي خفض كثافة الحليب. أما
تأثير المواد الصلبة اللادهنية فيكون العكس. فالوزن النوعي للخليب البقري والجاموس
هو:
|
متوسط
الوزن النوعي |
الوزن
النوعي |
الحيوان |
|
1.032 |
1.029-
1.035 |
الابقار |
|
1.0325 |
1.029-
1.076 |
الجاموس |
كثافة المكونة من الحليب حتى 30 درجة مئوية على النحو التالي :
- دهون (المجموعات الرئيسية) : 0.913 ؛
- defatted الجافة
: 1.592 ؛
- اللاكتوز (لام) : 1.63 ؛
- بروتين (ف) : 1.35 ؛
- رماد (ج) : 5.5.
وبما
ان الحليب اثقل من الماء فان اللتر الواحد منه يزن اكثر مما يزنه لتر واحد من
الماء. اما الدهن يقل وزنه النوعي عن الواحد..... عليه يتغير الوزن النوعي للحليب
بمجرد اضافة الماء اليه أو فرز المواد الدهنية منه. لذا فان معرفة الوزن النوعي للحليب يساعد علي
معرفة ما إذا كان الحليب مغشوش أم لا.أي كدليل علي اضافة الماء اليه أو عزلت
المواد الدهنية منه. ومن
هذا يظهر ان الوزن النوعي للحليب هو حصيلة الاوزان النوعية لمكوناته المختلفة
ويعبر عنه بالمعادلة التالية:
S = F +
(T-F) + (100-T)
F/m X (T-F)/N X (100-T)/T
S =الوزن
النوعي للحليب T= النسبة
الوزنية للمواد الصلبة الكلية
F= النسبة
المئوية للدهن M = الوزن
النوعي للدهن N = الوزن النوعي للمواد الصلبة غير الدهنية
(T-F)= النسبة
الوزنية للمواد الصلبة غير الدهنية(100-T) = النسبة الوزنية للماء
الالتصاق: للحليب مقدرة على اللصق وذلك بسبب وجود الكازين
الذي أمكن انتاج غراء منه يستخدم في الاغراض الصناعية وصناعة اللدائن.
التوتر
السطحي: يعتبر الحليب اقل توتر
سطحي من الماء لوجود مواد تقلل منه مثل البروتينات الدهنية التي تتركز حول حبيبات
الدهن
درجة/نقطة الغليان:
درجة غليان الحليب تتراوح بين 100.17 – 100.55 ه م تحت الضغط الجوى
العادى
هي درجة الحرارة التي يكون فيها الحليب في حالة اتزان
بين الحالة السائلة والغازية.
ولكون الحليب يحتوي على العديد من المركبات الصلبة الذائبة
في سائل الحليب
فتكون درجة غليانه أعلى من الماء.
حيث أن درجة غليان الماء هي 100ºم ودرجة غليان الحليب
هي100.17مº- 100.55 تحت الضغط الجوي الاعتيادي. ونظرا
لصعوبة تحديد درجة غليان الحليب بالضبط نتيجة لتكون الرغوة أثناء الغليان فإن هذه
الخاصية لا تستخدم في الكشف عن غش الحليب . فالعوامل
المسؤولة عن ارتفاع درجة حرارة غليان الحليب مقارنة بالماء هي نفسها المسؤولة عن
انخفاض درجة انجماده مثلا المواد الصلبة الذائبة كاللاكتوز وبعض المعادن والاملاح.
أهمية درجة غليان الحليب مهمة في صناعة الحليب المكثف والمبخر.
درجة تجمد الحليب:
تجمد الحليب عند درجة حرارة – 0.55 ه م ( نصف درجة
مئوية تحت الصفر تقريباً) وذلك بسبب المواد الزائبة به كاللاكتوز والأملاح الذائبة
فيه.
وهي درجة الحرارة التي يكون فيها الحليب في حالة اتزان
بين الحالة السائلة والصلبة. أو هو تجميد هو الانتقال من درجة حرارة السائل إلى الحالة
الصلبة. ومن المعروف أن الماء يتجمد عن درجة صفر مئوية
في حين أن الحليب يتجمد عند درجة اقل قليلا من درجة تجمد الماء وتكون بين -0.53 ،
-0.56 بمتوسط -0.55ºم
. فالمواد الذائبة في الحليب
كالاكتوز وبعض المعادن والاملاح تخفض من درجة انجماد الحليب فتكون اقل من درجة
تجمد الماء ، وبالتالي تزداد درجة التجمد مع تركيز
الحليب والنقصان مع الضغط. هذه الظاهرة هي التي طبقت في عمليات تركيز الحليب.
كما ان حموضة الحليب واضافة
المواد الحافظة له تعمل علي خفض درجة الانجماد وذلك للارتفاع النسبي بنسبة المواد
الذائبة. يستفاد من هذه الخاصية في تقدير نقاوة الحليب وبيان غشه بالماء.
ويستعمل لقياس درجة تجمد الحليب جهاز كراي سكوب Cryoscope. عند اضافة
الماء للحليب ترتفع درجة تجمدة وتصبح قريبة من درجة الصفر المئوي (0.0055) وبهذه
الطريقة يمكن تقدير نسبة الماء المضافة للحليب من خلال المعادلة التالية:
نسبة الماء المضاف= -0.55- درجة تجمد الحليب المضاف
اليه الماء X 100
-0.55
مثال: اذا كانت درجة تجمد نموذج حليب هي -0.35 م فما نسبة ما
اضيف اليه من ماء؟
الحل: نسبة الماء المضاف= -0.55-
درجة تجمد الحليب المضاف اليه الماء X 100
-0.55
-0.55/ (-0.55-
0.35) X 100 = -0.55 /- 0.20 X 100 = 36.4%
الضغط الازموزي
الضغط الازموزي للحليب يقارب
الضغط الازموزي للدم. ويرجع اساس الضغط في الحليب الي المواد الذائبة فيه كاسكر
والاملاح. فالعلاقة بين كمية الاملاح وكمية اللاكتوز في الحليب علاقة عكسية . وذلك
اذا عرفنا ان الضغط الازموزي للحليب ثابت، فعند زيادة محتويات الحليب من الاملاح
تنقص كمية السكر والعكس صحيح.
التفاعل:
ان تفاعل الحليب الطازج يكون
حامضياً. وتتفاوت درجة الحموضة هذه بين حليب افراد القطيع الواحد وكذلك بالنسبة
لمرحلة الحلب والاصابة بالتهاب الضرع. ان pH للحليب
الطازج يتراوح بين 6.4- 6.8 . ويكون افراز اللبأ اكثر حامضية من باقي الحليب. وتقدر
حموضة الحليب كحامض لاكتيك بعد تسحيحه مع محلول قاعدي مخفف باستخدام كاشف
الفينولفثالين. ان التفاعل الحامضي للحليب الطازج ليس نتيجة وجود حمض اللاكتيك،كما
يستدل من طريقة التعبير عن الحموضة .. وانما بسبب وجود بعض المكونات الحامضية
التفاعل وهي بروتينات الشرش واملاح الفسفور واملاح السترات وثاني اكسيد الكربون
والكازينات
الحرارة النوعية:
ان الحرارة النوعية للسوائل
تتأثر بكثافتها. وتختلف الحرارة النوعية باختلاف درجات الحرارة فمثلاً
|
الحرارة النوعية للحليب
|
درجة الحرارة |
|
0.938
|
15
|
|
0.920
|
الصفر
|
كما ان تباين الحرارة النوعية
لمنتجات الالبان المختلفة هو نتيجة اختلاف طبيعة التركيب الكيميائي لها
|
60م
|
40م
|
15م
|
صفر مئوي
|
المكون
|
|
0.972 |
0.974 |
0.976 |
0.978
|
الشرش
|
|
0.963 |
0.950 |
0.943 |
0.940 |
الحليب الفرز
|
|
0.918 |
0.930 |
0.938 |
0.920 |
الحليب الكامل
|
|
0.886 |
0.880 |
0.940 |
0.723 |
قشطة 20 % دهن
|
|
0.739 |
0.721 |
1.053 |
0.560 |
قشطة 60 % دهن
|
|
0.580 |
0.556 |
0.527 |
0.512 |
الزبد
|
|
0.530 |
0.500 |
0.467 |
0.445 |
الدهن
|
كما ان الحرارة النوعية
للحليب مهمة حيث انها تستخدم لحساب كلفة التبريد والتسخين خاصة في حالة انتاج
الحليب المكثف والمجفف.
لزوجة الحليب:
اللزوجة
هي قدرة السائل على مقاومة الاختلاط إذا مزج جزء منه بجزء آخر من سائل آخر. أوهي
المقاومة التي تبديها السوائل تجاه سريانها أوتحريكها أو قطعها. يعتبر
الحليب أكثر لزوجة من الماء.
فلزوجة الماء تقدر ب Centipoises' 0.005 اما الحليب فلزوجته اكثر بقليل مما هي للماء وتكون بين 1.5-
1.7سنتبويز بسب المواد الصلبة
العوامل المؤثرة في اللزوجة : 1- درجة الحرارة: 2- زيادة
الحموضة
درجة الحرارة:
يلاحظ ان جميع السوائل تظهر
لزوجة أعلي عند انخفاض درجة الحرارة الا ان الحليب يختلف عن بقية السوائل كون
لزوجته تقل تحت ظروف معينة وتزداد تحت ظروف اخري. فلزوجته تقل عن بسترته مما يسلعد
علي فصل القشطة من الحليب الا انها تزداد عند معاملته علي درجات حرارة أعلي كتلك
التي تكون تحت ضغط
الحموضة: التعتيق والتحميض فنهما يعملان علي زيادة اللزوجة . وتعزي
الزيادة في اللزوجة الي بروتينات الحليب خاصة الكازين. اهمية لزوجة الحليب لها اهمية لتسويق منتجات
الحليب كالقشطة
معامل الانكسار:
يعتمد معامل انكسار الضوء
للمحلول أو السائل علي نوع وتركيز الجزئيات فيه . فمعامل انكسار الضوء في الحليب
حوالي 1.35 في حين تبلغ في الماء 1.33 . وعليه فان اضافة كمية من الماء للحليب
تؤدي الي انخفاض قيمة معامل انكسار الضوء فيه. بذلك يعتبر معامل الانكسار الضوء من الاختبارات
السريعة لمعرفة غش الحليب بالماء. يستخدم جهاز الرفراكتوميتر لعرفة معامل الانكسار
تقدير طاقة الحليب الناتج
وكمية البروتين فيه:
هناك
ارتباط موجب بين نسبة الدهن المئوية والطاقة الكلية للحليب ووحدة الانتاج. من خلال
هذه المعادلة الخطية يمكن معرفة الطاقة الناتجة بالكيلو جرام من الحليب بمعلومية
نسبة الدهن كالاتي:
ü
حرارة كيلو جرام حليب
(كيلو كالوري) للابقار= 115.0 X D +280.6
ü حرارة كيلو جرام
حليب (كيلو كالوري) للجاموس= 110.33 X D +178.63
D= نسبة الدهن
بالحليب
ايضا
امكن تحديد نسبة الدهن المئوية المتربطة مع نسبة البروتين المئوية في الحليب عن
طريق معادلة خطية لتقدير نسبة البروتين في الحليب بمعرفة نسبة الدهن المئوية:
ü
نسبة البروتين المئوية للحليب البقري: 1.597 +0.446X D
ü
نسبة البروتين المئوية للحليب الجاموس: 3.44 + 0.1216X D
•
D= نسبة الدهن
بالحليب
v وبمعرفة نسبة
البروتين في الحليب ولتكن M فإن كمية البروتين في كيلو جرام حليب تكون:
0 M X100/100
العلاقة بين مكونات الحليب
الاساسية:
هناك
علاقة ارتباط قوي بين النسب المئوية لكل من دهن الحليب والمواد الصلبة الكلية. كذلك
بين الدهن والبروتين . وبين البروتين والمواد الصلبة اللادهنية. ىوبين نسبة الدهن
والمواد الصلبة اللادهنية لكنه ليس قوي. عليه يمكن استعمال المعادلات التالية
لاستخراج النسب المئوية لبعض مكونات الحليب الفرز أوالقشطة:
Ø المواد اللادهنية
للحليب الفرز: % المواد اللادهنيةبالحليب
الكامل x 100- % الدهن الحليب
الكامل
100
Ø المواد اللادهنية
في القشطة: % المواد اللادهنية بالحليب الفرز x 100- % الدهن بالقشطة
100
Ø نسبة المكونات في
القشطة: % المكونات بالحليب الكامل x % الماء
بالقشطة
نسبة الماء في الحليب الكامل
Ø نسبة المكونات في
الحليب الفرز: % المكونات بالحليب
الكامل x % الماء بالحليب الفرز
نسبة الماء في الحليب الكامل
