Hmotnostná tepelná kapacita mlieka predstavuje množstvo tepla potrebné na zahriatie 1 kg mlieka o 1 °C. Je dôležité si uvedomiť, že táto hodnota, na rozdiel od vody, ktorá má približne \(\SI{4180}{\joule\per\kilo\gram\per\kelvin}\), závisí od obsahu zložiek a skupenstva tuku v mlieku.
Pri meraní hmotnostnej tepelnej kapacity mlieka, ako aj iných bežných domácich kvapalín (olej, ocot, puding), je kľúčové zvoliť efektívne prostriedky a zabezpečiť, aby experiment mal reálny zmysel. Je nutné minimalizovať rušivé vplyvy z okolia a eliminovať náhodné chyby. Taktiež je dôležité zvážiť, či meracie prístroje nepôsobia invazívne.
Experimentálne meranie hmotnostnej tepelnej kapacity
Pri experimentálnom meraní hmotnostnej tepelnej kapacity sa predpokladá tepelná výmena medzi kvapalinou a výhrevnou špirálou v kalorimetri. Výsledná tepelná kapacita sa rovná súčtu tepelnej kapacity kvapaliny a tepelnej kapacity špirály. Zmena vnútornej energie sústavy je ekvivalentná práci, ktorú vykonala špirála. Túto prácu, alebo príkon, je možné zmerať wattmetrom.
Potrebné pomôcky a postup
Pre experimentálne meranie sú potrebné nasledujúce pomôcky:
- Kalorimeter: Je možné ho zhotoviť z krabice od mlieka, molitanu (izolačného materiálu), vonkajšej krabice a veka (kúsok molitanu obalený alobalom).
- Výhrevná špirála s wattmetrom.
- Váha: Na presné meranie hmotnosti kvapaliny.
- Multimeter: S funkciou merania teploty pomocou termo sondy (typ K).
Postup merania:
- Kalorimeter umiestnime na váhu a vynulujeme ju.
- Následne nalejeme adekvátne množstvo vody.
- Pripojíme špirálu cez wattmeter do siete, sledujeme rastúcu teplotu a stopujeme čas.
- Po vhodnom čase špirálu odpojíme.
- Počkáme, kým sa výsledná teplota sústavy \(t_2\) ustáli.
- Z nameraných hodnôt vypočítame relatívne množstvo tepla, ktoré ostalo v sústave. Na základe tohto môžeme vykonať korekciu pre získanie presnejších dát.
Pri výpočte sa používajú hodnoty pre tepelnú kapacitu vody \(c_{H_2O} = \SI{4180}{\joule\per\kilo\gram\per\celsius}\) a pre železo \(c_{\mathrm{Fe}} = \SI{502.4}{\joule\per\kilo\gram\per\celsius}\). Tento postup sa opakuje rovnako s inými kvapalinami, ako je mlieko a ocot, pričom sa aplikuje korekcia. Chyby merania sa snažíme minimalizovať, pričom najprv meriame známu hodnotu tepelnej kapacity vody, aby sme zistili mieru nepresnosti a následne korigovali výsledky merania iných látok.
ŠPECIFICKÁ TEPELNÁ KAPACITA PEVNEJ A KVAPALNEJ LÁTKY
Faktory ovplyvňujúce vlastnosti mlieka
Hmotnosť 1 litra mlieka nie je konštantná hodnota a závisí od obsahu a hustoty jeho základných zložiek. Mliečny tuk hustotu znižuje; napríklad smotana s vysokým obsahom tuku má podobnú hustotu ako voda. Prídavok vody je ďalším faktorom, ktorý znižuje hustotu mlieka.
Hustota mlieka
Hustota mlieka závisí od obsahu a hustoty jeho základných zložiek. Znižovanie hustoty mlieka je často spôsobené pridaním vody. Z toho vyplýva, že mliečny tuk hustotu znižuje. Napríklad šľahačka má smotana hustotu vody. Hustotu mlieka je možné merať laktodenzimetrom.
Elektrická vodivosť mlieka
Merná elektrická vodivosť mlieka dosahuje od 0,30 do 0,56 S*m-1 a je umožnená predovšetkým rozpustnými soľami v iónodisperznom stave. Merná elektrická vodivosť môže byť indikátorom zdravotného stavu vemien a poukazovať na choroby, najmä zápaly mliečnych žliaz. Monitorovanie tejto hodnoty môže pomôcť pri riadení zdravia stáda. Napríklad, ak je odpor 213 (Ω), znamená to, že merná elektrická vodivosť je 0,0047 siemensov.
Teplota tuhnutia mlieka
Teplota tuhnutia mlieka je teplota, pri ktorej mlieko tuhne. Teplota tuhnutia a merná elektrická vodivosť sú najspoľahlivejšími ukazovateľmi informujúcimi o zavodňovaní mlieka. Prídavok vody do mlieka sa prejavuje zvýšením teploty tuhnutia. Rovnako sa prejaví aj prídavok takého množstva vody, ktoré zníži obsah zvyškových zvyškov vody. Pri bodu tuhnutia -0,530 °C sa teplota tuhnutia zvýši o 0,014 až 0,017 °C. Existuje korelácia pre laktózu r = 0,365. Rozdiely v počte somatických buniek (SB) v mlieku sú do 300 000 SB (MPa).
Viskozita mlieka
Viskozita mlieka, teda vnútorné trenie častíc kvapalín pri pohybe jednej časti proti druhej, súvisí s jeho plynovou fázou. Udáva sa v absolútnych alebo relatívnych hodnotách. Relatívna viskozita surového kravského mlieka kolíše v rozpätí 1,6 - 2,1 a závisí od teploty.
Slovenské normy a požiadavky na mlieko
Na Slovensku sú zdravotné požiadavky na výrobu a uvádzanie na trh surového mlieka, tepelne ošetreného mlieka a mliečnych výrobkov upravené Nariadením vlády Slovenskej republiky č. 312/2003. Toto nariadenie transponuje právne predpisy Európskych spoločenstiev a ustanovuje požiadavky na surové mlieko, mlieko na výrobu mliečnych výrobkov a tepelne ošetrené konzumné mlieko.
Požiadavky na kravské mlieko (§ 5 ods. 1 písm. i))
- Bod tuhnutia nesmie byť vyšší ako -0,520 °C.
- Špecifická hmotnosť nesmie byť nižšia ako 1 028 gramov na liter stanovená v plnotučnom mlieku pri teplote 20 °C, alebo ekvivalentná hodnota stanovená v odstredenom mlieku pri teplote 20 °C.
- Obsah bielkovín musí byť najmenej 28 gramov na liter vypočítaný ako násobok percenta celkového dusíka v mlieku a faktora 6,38.
- Obsah beztukovej sušiny nesmie byť nižší ako 8,50 %.
Mlieko je dôležité skladovať pri teplote od 4 °C do 24 °C. Po otvorení je potrebné ho skladovať pri teplote od 2 °C do 8 °C a spotrebovať do 3 dní.
Požiadavky na výrobu mlieka
Surové mlieko na výrobu mliečnych výrobkov a tepelne ošetreného konzumného mlieka musí spĺňať niekoľko požiadaviek:
- Pochádzať zo zvierat a z chovov zvierat, ktoré sú pravidelne kontrolované príslušným orgánom veterinárnej správy.
- Byť kontrolované a spĺňať štandardy uvedené v prílohe č. 2 časti D.
- Spĺňať požiadavky uvedené v prílohe č. 2 časti A.
- Pochádzať z chovov zvierat, ktoré spĺňajú požiadavky uvedené v prílohe č. 2 časti B.
- Spĺňať hygienické požiadavky uvedené v prílohe č. 2 časti C.
Mlieko zo zdravých zvierat zo stáda, ktoré nespĺňa všetky požiadavky, sa môže používať len na výrobu tepelne ošetreného mlieka a na výrobu mliečnych výrobkov po jeho tepelnom ošetrení pod dozorom regionálnej veterinárnej a potravinovej správy.
Surové mlieko na spotrebu ľuďmi
Surové mlieko na spotrebu ľuďmi, ktoré sa uvádza na trh v tomto stave, musí spĺňať požiadavky uvedené v § 3, prílohe č. 2 časti D.I.2. a v prílohe č. 4 v časti B.2. bode 1. Ak sa nepredá spotrebiteľovi do dvoch hodín od skončenia dojenia, musí sa vychladiť podľa prílohy č. 2 časti C. Musí spĺňať požiadavky uvedené v prílohe č. 4 časti D a spĺňať ďalšie požiadavky uvedené v prílohe č. 6, ktoré sa vzťahujú len na surové mlieko získavané na území Slovenskej republiky.
Tepelne ošetrené konzumné mlieko
Tepelne ošetrené konzumné mlieko, ktoré sa uvádza na trh, musí byť získané zo surového mlieka, ktoré sa musí čistiť alebo filtrovať zariadením podľa prílohy č. 3 časti E ods. 1 písm. f) a musí spĺňať požiadavky ustanovené v § 3. Ak ide o kravské mlieko, musí spĺňať podmienky uvedené v prílohe č. 7 časti B bode 1. Ak prešlo zberným strediskom mlieka, zberné stredisko mlieka musí spĺňať podmienky uvedené v prílohe č. 3 v častiach A až C a F, alebo ak bolo prečerpané z jedného tanku do druhého, musia sa dodržať podmienky hygieny a distribúcie. Ak prešlo štandardizačným strediskom, štandardizačné stredisko musí spĺňať podmienky uvedené v prílohe č. 3 v častiach A až C a F. Ak ide o sterilizované mlieko a UHT mlieko, mlieko na ich výrobu môže byť podrobené počiatočnému tepelnému ošetreniu v prevádzkarni, ktorá spĺňa podmienky uvedené v písmene b).
Mliečne výrobky
Mliečne výrobky musia byť vyrobené zo surového mlieka, ktoré spĺňa požiadavky § 3 a štandardy a špecifikácie uvedené v prílohe č. 4 časti A, a ak surové mlieko prešlo zberným strediskom alebo štandardizačným strediskom, tieto musia spĺňať podmienky podľa prílohy č. 3 častí A až D a F.
Výživové údaje
Nižšie uvedená tabuľka poskytuje porovnanie výživových údajov plnotučného a polotučného mlieka na 100 ml výrobku:
| Výživové údaje | Plnotučné mlieko | Polotučné mlieko |
|---|---|---|
| Energia | 267 kJ / 64 kcal | 200 kJ / 48 kcal |
| Tuky | 3,5 g | 1,5 g |
| z toho nasýtené mastné kyseliny | 2,1 g | 0,9 g |
| Sacharidy | 4,8 g | 4,9 g |
| z toho cukry | 4,8 g | 4,9 g |
| Bielkoviny | 3,3 g | 3,4 g |
| Soľ | 0,13 g | 0,15 g |
| Vápnik | 125 ml (16 %*) | 125 ml (16 %*) |
| * % denného referenčného príjmu dospelého. | ||
tags: #hmotnostna #tepeplna #kapacita #mlieka